一種一體化平裝定槳貫流式水輪發電機制造技術

本發明專利技術公開了一種一體化平裝定槳貫流式水輪發電機，包括轉子機構、定子機構、轉輪機構、導葉機構、進水管和尾水管，定子機構與轉子機構同軸，定子機構位于轉子機構的內側，轉子機構的前側固定安裝有導葉機構，導葉機構前方為進水管，轉子機構的后側為尾水管；本發明專利技術所述一體化平裝定槳貫流式水輪發電機無需通風系統或冷卻水系統，且所需耗材少，通用性好，體積小，材料要求低，使用壽命長。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及水電設備領域，尤其涉及一種一體化平裝定槳貫流式水輪發電機。
技術介紹
水輪機按工作原理可分為沖擊式水輪機和反擊式水輪機兩大類。沖擊式水輪機的轉輪受到水流的沖擊而旋轉，工作過程中水流的壓力不變，主要是動能的轉換；反擊式水輪機的轉輪在水中受到水流的反作用力而旋轉，工作過程中水流的壓力能和動能均有改變，但主要是壓力能的轉換。沖擊式水輪機按水流的流向可分為切擊式(又稱水斗式)和斜擊式兩類。反擊式水輪機可分為混流式、軸流式、斜流式和貫流式；在混流式水輪機中，水流徑向進入導水機構，軸向流出轉輪；在軸流式水輪機中，水流徑向進入導葉，軸向進入和流出轉輪；在斜流式水輪機中，水流徑向進入導葉而以傾斜于主軸某一角度的方向流進轉輪，或以傾斜于主軸的方向流進導葉和轉輪；在貫流式水輪機中，水流沿軸向流進導葉和轉輪。軸流式、斜流式和貫流式水輪機按其結構還可分為定槳式和轉槳式。定槳式的轉輪葉片是固定的；轉槳式的轉輪葉片可以在運行中繞葉片軸轉動，以適應水頭和負荷的變化。我國的水資源水頭普遍偏低，其中在10m左右的水資源占我國總水資源的5%，而這種低水頭資源的開發利用較難被沖擊式水輪機、軸流式水輪機及斜流式水輪機適用，因而我國較多的低水頭水電站大多采用貫流式水輪機。我國貫流式水輪機的研究工作起步較晚，但發展較快，現階段我國貫流式水輪機的轉輪最高效率為93%，但普遍的效率在86%左右。現有貫流式水輪機水輪機均是通過主軸連接發電機，從而帶動發電機轉子旋轉切割磁力線進行發電，水輪機和發電機的結構至少需要三個軸承，個別型號還需要用到結構復雜、造價昂貴的接力器。且現有水輪發電機均需要設計通風系統給發電機散熱，設計密封，需要冷卻水系統給發電機散熱，需要至少一個推力點，多個軸承，定子、轉子、凸極對材料強度要求高，不能實時測量轉子溫度，每組水輪發電機均是針對不同地形的定制機，造成原材料、組件、線材和零部件不能夠通用，不能夠批量生產，由于水輪發電機采用水輪、發電機、勵磁機串聯式連接結構，造成體積巨大，需要材料多，直接造成造價高。外殼不變的情況下容量不能隨意調整。
技術實現思路
本專利技術旨在提供一種無需通風系統或冷卻水系統的貫流式水輪發電機；同時，該貫流式水輪發電機，只需要兩個軸承，其定子、轉子可采用常規制造，能實時測量轉子溫度，原材料能夠通用，水輪發電機能夠批量生產，體積較小，造價較低，外殼不變的情況下容量能隨意調整。本專利技術提供的技術方案是：一種一體化平裝定槳貫流式水輪發電機，包括轉子機構、定子機構、轉輪機構、導葉機構、進水管和尾水管；其特征是：轉子機構與定子機構同軸前后并列，轉子機構與定子機構分別在兩個平行平面；轉子機構的圓周外徑固定連接有轉輪機構，轉輪機構的前側固定安裝有導葉機構，導葉機構前方為進水管，轉輪機構的后側為尾水管；轉子機構包括轉子鐵芯、內轉子柱、外轉子柱、第一電樞繞組和第二電樞繞組，轉子鐵芯呈圓餅形，內轉子柱環形分布在轉子鐵芯后側圓面中部，外轉子柱環形分布在轉子鐵芯后側圓面外部，內轉子柱和外轉子柱的側邊分別纏繞有第一電樞繞組和第二電樞繞組；定子機構包括定子鐵芯、內定子柱、外定子柱、第一勵磁繞組、第二勵磁繞組和主軸，定子鐵芯呈圓餅形，內定子柱環形分布在定子鐵芯前側圓面中部，外定子柱環形分布在定子鐵芯前側圓面外部，內定子柱和外定子柱的側邊分別纏繞有第一勵磁繞組和第二勵磁繞組，定子鐵芯內心固定連接主軸，主軸兩側固定安裝；轉輪機構包括轉葉和轉輪，轉葉扇形固定分布在轉輪外圓周；轉子機構的轉子鐵芯外圓周固定連接轉輪機構的轉輪內圓周；轉子機構的內轉子柱和外轉子柱分別平對定子機構的內定子柱和外定子柱，內轉子柱和外轉子柱圍繞其中心軸線轉動。作為進一步優化，為了簡化勵磁供電，減少外接電導線，所述內定子柱與第一勵磁繞組可通過永磁凸子替代。作為進一步優化，為了便于監測定子機構的溫度，定子機構的內定子柱或外定子柱的內芯安裝有溫度感應管。作為進一步優化，為了減小轉子機構中轉子鐵芯、內轉子柱和外轉子柱的磁感渦流產熱，以及減小定子機構中定子鐵芯、內定子柱和外定子柱的磁感渦流產熱，所述轉子機構中轉子鐵芯、內轉子柱和外轉子柱均由沖壓的硅鋼片疊成，所述定子機構中定子鐵芯、內定子柱和外定子柱均由沖壓的硅鋼片疊成。作為進一步優化，為了減少定子機構中定子鐵芯與內定子柱和外定子柱之間勵磁磁通泄漏，所述定子鐵芯與內定子柱和外定子柱由連體的硅鋼片疊成。作為進一步優化，為了便于轉子機構中第一電樞繞組和第二電樞繞組的安裝或容量擴充，所述內轉子柱和外轉子柱與轉子鐵芯之間的連接采取活動可拆裝連接；如在轉子鐵芯圓面均勻設置卡槽，并將內轉子柱或外轉子柱安裝在卡槽內。工作原理：本專利技術所述一體化平裝定槳貫流式水輪發電機，工作時，水流從進水口進入，并通過導葉機構的導向，流向轉葉，水流受轉葉的作用力發生變向和減速，轉葉受水流反作用力獲得推力，并帶動轉輪轉動，該過程的實質是從水流中獲取能量；轉輪轉動時，帶動轉子鐵芯轉動，并使轉子機構中的第一電樞繞組和第二電樞繞組分別切割定子機構中的第一勵磁繞組和第二勵磁繞組產生的磁場，使第一電樞繞組和第二電樞繞組產生感應電壓。其中，第一電樞繞組的感應電壓用于輸入第二勵磁繞組，產生較強的勵磁磁場，第二電樞繞組的感應電壓用于輸出到外界。本專利技術所述一體化平裝定槳貫流式水輪發電機，將傳統的轉輪裝置、發電機裝置與勵磁裝置實現了一體化，使發電機裝置和勵磁裝置的轉子機構產熱可直接通過轉輪和轉葉散熱到水流中，可省去常規發電裝置中的通風系統或冷卻水系統；同時，由于其具備散熱性好的突出效果，其定子、轉子材料的耐熱性、導熱性、熱形變性的要求降低，可采用常規制造。此外，本專利技術所述一體化平裝定槳貫流式水輪發電機，由于其轉輪裝置、發電機裝置與勵磁裝置的一體化，動力傳動無需通過傳動軸部件傳動，不僅能減少軸承使用，同時能有效的避免傳動軸偏心問題和軸承摩擦耗能問題，大大簡化了水輪發電裝置的結構和材料，較大程度地縮小了設備體積，并提高能量轉化效率；本設備在電站建設的諸多狀況下均可整體使用，較大地增強了設備的通用性，減少了電站建設成本與生產管理成本。本專利技術所述一體化平裝定槳貫流式水輪發電機，其轉子機構與定子機構分別在兩個平行平面，轉子機構和定子機構的廢熱分別可通過轉子鐵芯和定子鐵芯散熱到外界水流中，與常規的轉子內裝或轉子外裝存在較大的散熱效果差異，該種平裝結構方式，較大程度的提高了散熱效率。有益效果：本專利技術所述的一體化平裝定槳貫流式水輪發電機具有如下優點：1.制造、安裝成本低，2.省去了常規的通風、冷卻系統，3.能規模化批量生產（常規水輪發電機是定制），4.體積節省50%以上，5.成本相對常規水電站設計節省60%，6.轉輪效率提高6%以上；7.定子、轉子鋼材強度要求降低，能采用常規材料制造，8.節省多個軸承和傳動軸。附圖說明圖1為本專利技術方案一的垂直橫向剖視結構示意圖；圖2為本專利技術方案一中轉子機構的垂直縱向剖視結構示意圖；圖3為本專利技術方案一中定子機構的垂直縱向剖視結構示意圖；圖中：1為轉子機構、11為轉子鐵芯、12為內轉子柱、13為外轉子柱、14為第一電樞繞組、15為第二電樞繞組、2為定子機構、21為定子鐵芯、22為內定子柱、23為外定子柱、24為第一勵磁繞組、25為第二勵磁繞組本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種一體化平裝定槳貫流式水輪發電機，包括轉子機構（1)、定子機構（2)、轉輪機構（3)、導葉機構（4)、進水管（5)和尾水管（6)，其特征是：轉子機構(1)與定子機構(2)同軸前后并列，轉子機構(1)與定子機構(2)分別在兩個平行平面，轉子機構(1)的圓周外徑固定連接有轉輪機構(3)，轉輪機構(3)的前側固定安裝有導葉機構(4)，導葉機構(4)前方為進水管(5)，轉輪機構(3)的后側為尾水管(6)，轉子機構(1)包括轉子鐵芯(11)、內轉子柱(12)、外轉子柱(13)、第一電樞繞組(14)和第二電樞繞組(15)，轉子鐵芯(11)呈圓餅形，內轉子柱(12)環形分布在轉子鐵芯(11)后側圓面中部，外轉子柱(13)環形分布在轉子鐵芯(11)后側圓面外部，內轉子柱(12)和外轉子柱(13)的側邊分別纏繞有第一電樞繞組(14)和第二電樞繞組(15)，定子機構(2)包括定子鐵芯(21)、內定子柱(22)、外定子柱(23)、第一勵磁繞組(24)、第二勵磁繞組(25)和主軸(26)，定子鐵芯(21)呈圓餅形，內定子柱(22)環形分布在定子鐵芯(21)前側圓面中部，外定子柱(23)環形分布在定子鐵芯(21)前側圓面外部，內定子柱(22)和外定子柱(23)的側邊分別纏繞有第一勵磁繞組(24)和第二勵磁繞組(25)，定子鐵芯(21)內心固定連接主軸(26)，轉子鐵芯(11)通過軸承安裝在主軸(26)，主軸(26)兩側固定安裝，轉輪機構(3)包括轉葉(31)和轉輪(32)，轉葉(31)扇形固定分布在轉輪(32)外圓周，轉子機構(1)的轉子鐵芯(11)外圓周固定連接轉輪機構(3)的轉輪(32)內圓周，轉子機構(1)的內轉子柱(12)和外轉子柱(13)分別平對定子機構(2)的內定子柱(22)和外定子柱(23)，內轉子柱(12)和外轉子柱(13)圍繞其中心軸線轉動。...

【技術特征摘要】
1.一種一體化平裝定槳貫流式水輪發電機，包括轉子機構（1)、定子機構（2)、轉輪機構（3)、導葉機構（4)、進水管（5)和尾水管（6)，其特征是：轉子機構(1)與定子機構(2)同軸前后并列，轉子機構(1)與定子機構(2)分別在兩個平行平面，轉子機構(1)的圓周外徑固定連接有轉輪機構(3)，轉輪機構(3)的前側固定安裝有導葉機構(4)，導葉機構(4)前方為進水管(5)，轉輪機構(3)的后側為尾水管(6)，轉子機構(1)包括轉子鐵芯(11)、內轉子柱(12)、外轉子柱(13)、第一電樞繞組(14)和第二電樞繞組(15)，轉子鐵芯(11)呈圓餅形，內轉子柱(12)環形分布在轉子鐵芯(11)后側圓面中部，外轉子柱(13)環形分布在轉子鐵芯(11)后側圓面外部，內轉子柱(12)和外轉子柱(13)的側邊分別纏繞有第一電樞繞組(14)和第二電樞繞組(15)，定子機構(2)包括定子鐵芯(21)、內定子柱(22)、外定子柱(23)、第一勵磁繞組(24)、第二勵磁繞組(25)和主軸(26)，定子鐵芯(21)呈圓餅形，內定子柱(22)環形分布在定子鐵芯(21)前側圓面中部，外定子柱(23)環形分布在定子鐵芯(21)前側圓面外部，內定子柱(22)和外定子柱(23)的側邊分別纏繞有第一勵磁繞組(24)和第二勵磁繞組(25)，定子鐵芯(21)內心固定連接主軸(26)，轉子鐵芯(11)通過軸承安裝在主軸(26)，主...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭遠軍，
申請(專利權)人：郭遠軍，
類型：發明
國別省市：湖南;43