一種無軸式水輪發(fā)電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種水輪發(fā)電機(jī)，特別是一種無軸式水輪發(fā)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]水輪發(fā)電機(jī)是指以水輪機(jī)為原動(dòng)機(jī)將水能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電機(jī)。水流經(jīng)過水輪機(jī)時(shí)，將水能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，水輪機(jī)的轉(zhuǎn)軸又帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能而輸出，水輪發(fā)電機(jī)是水電站生產(chǎn)電能的主要?jiǎng)恿υO(shè)備。
[0003]現(xiàn)有水輪發(fā)電機(jī)通常采用水力驅(qū)動(dòng)葉輪，葉輪通過聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)連接工作，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，水力損失大，特別是對于小型水輪發(fā)電機(jī)，其效率更低。也有采用無軸轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)的，但其密封性能不能滿足需要、水力損失大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)公開了一種無軸式水輪發(fā)電機(jī)。本實(shí)用新型要解決的問題是將發(fā)電機(jī)的葉輪、過流管件、轉(zhuǎn)子融為一體，當(dāng)水流流入無軸式水輪發(fā)電機(jī)組時(shí)，沖擊轉(zhuǎn)子上的葉輪直接產(chǎn)生電能，實(shí)現(xiàn)更高性能的水力發(fā)電需要。
[0005]本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]無軸式水輪發(fā)電機(jī)，包括發(fā)電機(jī)的引水管、導(dǎo)葉、外殼和尾水管，外殼入口與引水管連接，外殼出口與尾水管連接，其特征在于:所述發(fā)電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成；
[0007]定子包括環(huán)繞設(shè)置的電機(jī)定子繞組;轉(zhuǎn)子包括圓柱形轉(zhuǎn)動(dòng)管道、轉(zhuǎn)動(dòng)管道內(nèi)布置的水力葉輪、轉(zhuǎn)動(dòng)管道外壁環(huán)繞布置的永磁鐵；
[0008]轉(zhuǎn)子的圓柱形轉(zhuǎn)動(dòng)管道外壁還與固定定子的外殼內(nèi)壁間隙轉(zhuǎn)動(dòng)配合。
[0009]所述轉(zhuǎn)動(dòng)管道外壁與外殼內(nèi)壁間隙轉(zhuǎn)動(dòng)配合的上端結(jié)合部設(shè)置有環(huán)繞的兩級(jí)密封、下端結(jié)合部外側(cè)設(shè)置有環(huán)繞的一級(jí)密封、下端結(jié)合部內(nèi)側(cè)設(shè)置有環(huán)繞的定位軸承。
[0010]所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)管道外壁有一環(huán)形臺(tái)階，環(huán)形臺(tái)階位于上、下端密封之間，臺(tái)階下平面通過推力軸承與外殼轉(zhuǎn)動(dòng)配合。
[0011]本實(shí)用新型將所述定位軸承設(shè)置在外殼內(nèi)壁與轉(zhuǎn)動(dòng)管道外壁相互配合對應(yīng)的凹槽中。
[0012]所述轉(zhuǎn)動(dòng)管道內(nèi)布置的水力葉輪沿管道中心軸線布置有多級(jí)。
[0013]所述水力葉輪的葉片有4至8片，并以轉(zhuǎn)動(dòng)管道中心軸線對稱布置。
[0014]所述導(dǎo)葉布置于發(fā)電機(jī)入口、水力葉輪前端。
[0015]本實(shí)用新型主要用于水力發(fā)電裝備，本實(shí)用新型將發(fā)電機(jī)和葉輪、過流管件融為一體，當(dāng)水流通過管道約束流入無軸式水輪發(fā)電機(jī)組時(shí)，沖擊固定在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的葉輪旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的永磁鐵旋轉(zhuǎn)，切割定子繞組產(chǎn)生電流，它是現(xiàn)有軸流式水輪發(fā)電機(jī)的替代產(chǎn)品。
[0016]無軸式水輪發(fā)電機(jī)組可以通過的流體介質(zhì)為水或海水，管徑可在DN20?DN20000mm之間，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速在2?100rpm之間，進(jìn)入機(jī)組流體的壓力范圍可在0.02?4.6MPa之間。如果增加葉輪級(jí)數(shù)，可實(shí)現(xiàn)對水能的充分轉(zhuǎn)化，效率可達(dá)到97%。
[0017]本實(shí)用新型有益性:本實(shí)用新型能量轉(zhuǎn)化效率高，相對于傳統(tǒng)的軸流式發(fā)電機(jī)，其葉輪都通過軸連接到發(fā)電機(jī)，其流道轉(zhuǎn)向，效率損失10?40%左右，葉輪座和傳動(dòng)軸也會(huì)占據(jù)流道面積，增加阻力;本實(shí)用新型取消傳動(dòng)軸等機(jī)械構(gòu)件后，流道中除導(dǎo)葉和發(fā)電葉輪外無其他構(gòu)件，故障率降低、維修率低，使用壽命增加;并且傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單，工程制造成本降低30%左右，發(fā)電機(jī)組裝勞動(dòng)效率提高。本實(shí)用新型采用定位軸承和密封將轉(zhuǎn)動(dòng)管道與外殼及定子結(jié)合，其密封和轉(zhuǎn)動(dòng)性能均更優(yōu)，安全得到較大提高；同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)管道通過環(huán)形臺(tái)階、采用推力軸承與外殼及定子轉(zhuǎn)動(dòng)配合，在豎著設(shè)置的發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)子運(yùn)行效率更高，穩(wěn)定性進(jìn)一步提高，能耗更小;定位軸承設(shè)置在相互配合對應(yīng)的凹槽中，限制管道的位移使水輪機(jī)運(yùn)行更穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型無軸式水輪發(fā)電機(jī)截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中，I是引水管，2是導(dǎo)葉，3是轉(zhuǎn)動(dòng)管道，4是推力軸承，5是水力葉輪，6是電機(jī)定子繞組，7是永磁鐵，8是外殼，9是定位軸承，10是密封，11是尾水管，F(xiàn)是水流方向。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面通過實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行具體的描述，實(shí)施例只用于對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的說明，不能理解為對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整也屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0021]結(jié)合圖1。
[0022]無軸式水輪發(fā)電機(jī)，包括發(fā)電機(jī)的引水管1、導(dǎo)葉2、外殼8和尾水管11，外殼8入口與引水管I連接，夕卜殼8出口與尾水管11連接，發(fā)電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成；
[0023]定子包括環(huán)繞設(shè)置的電機(jī)定子繞組6;轉(zhuǎn)子包括圓柱形轉(zhuǎn)動(dòng)管道3、轉(zhuǎn)動(dòng)管道3內(nèi)布置的水力葉輪5、轉(zhuǎn)動(dòng)管道3外壁環(huán)繞布置的永磁鐵7;
[0024]轉(zhuǎn)子的圓柱形轉(zhuǎn)動(dòng)管道外壁還與固定定子的外殼內(nèi)壁間隙轉(zhuǎn)動(dòng)配合。
[0025]轉(zhuǎn)動(dòng)管道3外壁與外殼8內(nèi)壁間隙轉(zhuǎn)動(dòng)配合的上端結(jié)合部設(shè)置有環(huán)繞的兩級(jí)密封
10、下端結(jié)合部外側(cè)設(shè)置有環(huán)繞的一級(jí)密封10、下端結(jié)合部內(nèi)側(cè)設(shè)置有環(huán)繞的定位軸承9。
[0026]轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)管道3外壁有一環(huán)形臺(tái)階，環(huán)形臺(tái)階位于上、下端密封10之間，臺(tái)階下平面通過推力軸承4與外殼8轉(zhuǎn)動(dòng)配合。
[0027]定位軸承9設(shè)置在外殼8內(nèi)壁與轉(zhuǎn)動(dòng)管道3外壁相互配合對應(yīng)的凹槽中。
[0028]轉(zhuǎn)動(dòng)管道3內(nèi)布置的水力葉輪5沿管道中心軸線布置有多級(jí)。圖1中只表示了一級(jí)水力葉輪5。水力葉輪5的葉片有4至8片，并以轉(zhuǎn)動(dòng)管道中心軸線對稱布置。
[0029]導(dǎo)葉2布置于發(fā)電機(jī)入口、水力葉輪5前端。
[0030]如圖1所示，圖1表示了豎置結(jié)構(gòu)的水輪發(fā)電機(jī)，與常規(guī)的水輪發(fā)電機(jī)相同，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)中包括引水管1、導(dǎo)葉2、外殼8和尾水管11，本實(shí)用新型將發(fā)電機(jī)和葉輪、過流管件融為一體，即將電機(jī)定子繞組6布置在固定的外殼8上;將轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)為圓柱形轉(zhuǎn)動(dòng)管道3，在轉(zhuǎn)動(dòng)管道3內(nèi)布置水力葉輪5，在轉(zhuǎn)動(dòng)管道3外壁環(huán)繞布置的永磁鐵7，水流或其他介質(zhì)通過導(dǎo)葉2直接驅(qū)動(dòng)水力葉輪5使轉(zhuǎn)動(dòng)管道3旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)發(fā)電。
[0031]本實(shí)用新型采用定位軸承9和密封10將轉(zhuǎn)動(dòng)管道3與外殼8及定子結(jié)合，如圖所示，在入口的上端布置兩組環(huán)繞的密封10，在出口的下端布置一組環(huán)繞的密封10，其密封和轉(zhuǎn)動(dòng)性能均更優(yōu)，安全得到較大提高；同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)管，3通過環(huán)形臺(tái)階、采用推力軸承4與外殼8及定子轉(zhuǎn)動(dòng)配合，在豎著設(shè)置的發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)子運(yùn)行效率更高，穩(wěn)定性進(jìn)一步提高，能耗更小;定位軸承9設(shè)置在相互配合對應(yīng)的凹槽中，限制管道的位移使水輪機(jī)運(yùn)行更穩(wěn)定。
[0032]本實(shí)用新型轉(zhuǎn)動(dòng)管道3內(nèi)布置的水力葉輪5沿管道中心軸線布置可以有多級(jí)。圖1中只表示了一級(jí)水力葉輪5。水力葉輪5的葉片有4至8片，并以轉(zhuǎn)動(dòng)管道中心軸線對稱布置。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)具體的環(huán)境及其設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)水力葉輪5級(jí)數(shù)、葉片數(shù)，可以提高發(fā)電機(jī)效率，可實(shí)現(xiàn)對水能的充分轉(zhuǎn)化，最大效率可達(dá)到97%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無軸式水輪發(fā)電機(jī)，包括發(fā)電機(jī)的引水管、導(dǎo)葉、外殼和尾水管，外殼入口與引水管連接，外殼出口與尾水管連接，其特征在于:所述發(fā)電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成； 定子包括環(huán)繞設(shè)置的電機(jī)定子繞組;轉(zhuǎn)子包括圓柱形轉(zhuǎn)動(dòng)管道、轉(zhuǎn)動(dòng)管道內(nèi)布置的水力葉輪、轉(zhuǎn)動(dòng)管道外壁環(huán)繞布置的永磁鐵； 轉(zhuǎn)子的圓柱形轉(zhuǎn)動(dòng)管道外壁還與固定定子的外殼內(nèi)壁間隙轉(zhuǎn)動(dòng)配合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無軸式水輪發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)動(dòng)管道外壁與外殼內(nèi)壁間隙轉(zhuǎn)動(dòng)配合的上端結(jié)合部設(shè)置有環(huán)繞的兩級(jí)密封、下端結(jié)合部外側(cè)設(shè)置有環(huán)繞的一級(jí)密封、下端結(jié)合部內(nèi)側(cè)設(shè)置有環(huán)繞的定位軸承。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無軸式水輪發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)管道外壁有一環(huán)形臺(tái)階，環(huán)形臺(tái)階位于上、下端密封之間，臺(tái)階下平面通過推力軸承與外殼轉(zhuǎn)動(dòng)配合。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的無軸式水輪發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述定位軸承設(shè)置在外殼內(nèi)壁與轉(zhuǎn)動(dòng)管道外壁相互配合對應(yīng)的凹槽中。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無軸式水輪發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)動(dòng)管道內(nèi)布置的水力葉輪沿管道中心軸線布置有多級(jí)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無軸式水輪發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述水力葉輪的葉片有4至8片，并以轉(zhuǎn)動(dòng)管道中心軸線對稱布置。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無軸式水輪發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述導(dǎo)葉布置于發(fā)電機(jī)入口、水力葉輪前端。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種無軸式水輪發(fā)電機(jī)。包括引水管、導(dǎo)葉、外殼和尾水管，發(fā)電機(jī)包括定子及繞組，轉(zhuǎn)子包括圓柱形轉(zhuǎn)動(dòng)管道、布置的水力葉輪、外壁布置永磁鐵；圓柱形轉(zhuǎn)動(dòng)管道外壁與外殼內(nèi)壁間隙轉(zhuǎn)動(dòng)配合，轉(zhuǎn)動(dòng)管道外壁與外殼內(nèi)壁有環(huán)繞的密封、結(jié)合部還設(shè)置有定位軸承，轉(zhuǎn)動(dòng)管道外壁有一環(huán)形臺(tái)階，臺(tái)階下平面通過推力軸承與外殼轉(zhuǎn)動(dòng)配合。本實(shí)用新型采用定位軸承和密封將轉(zhuǎn)動(dòng)管道與外殼及定子結(jié)合，其密封和轉(zhuǎn)動(dòng)性能均更優(yōu)，安全得到較大提高；同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)管道通過環(huán)形臺(tái)階、采用推力軸承與外殼及定子轉(zhuǎn)動(dòng)配合，在豎著設(shè)置的發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)子運(yùn)行效率更高，穩(wěn)定性進(jìn)一步提高，能耗更小；定位軸承設(shè)置在相互配合對應(yīng)的凹槽中使水輪機(jī)運(yùn)行更穩(wěn)定。
【IPC分類】F03B13/00, H02K7/18
【公開號(hào)】CN205231941
【申請?zhí)枴緾N201521080919
【發(fā)明人】王靖
【申請人】西華大學(xué)
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月23日