CN102748191A

CN102748191A - 一体化贯流式水轮发电机组

Info

Publication number: CN102748191A
Application number: CN2012102120579A
Authority: CN
Inventors: 李宗平; 刘明; 马宪峰; 宋明刚
Original assignee: SHANDONG SIBATE ELECTRIC DRIVE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANDONG SIBATE ELECTRIC DRIVE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2012-06-26
Publication date: 2012-10-24

Abstract

本发明提供了一种一体化贯流式水轮发电机组，它包括水轮机和发电机，以及与水轮机连接的进水管组件、出水管组件，所述水轮机和发电机组为一体化结构；水轮发电机组包括发电机外壳组件和安装在其内部的水轮机转子体，所述发电机外壳组件包括外壳和外壳两端的联接件，外壳和水轮机转子体通过联接件密封连接。水轮机转子体包括叶片及与叶片内外两侧固定连接的转轴和转轮，转轴与发电机外壳组件活动连接，通过外壳组件上的轴承室中的轴承与外壳产生相对运动。叶片可以设置多组，从而形成在转轴方向布置多个叶片组的结构形式，最大限度的提高了整体水能利用效率。本发明自身重量较轻，耗材少，且对水能的阻力和消耗也小，而且发电效率高。

Description

一体化贯流式水轮发电机组

技术领域

本发明涉及一种基于小型瀑布、河流、湖泊、水库或供水管线的民用小负荷供电的一体化贯流式水轮发电机组。

背景技术

因传统煤炭、石油等能源的日渐枯竭、环保压力的增大及可持续发展的迫切需要，新能源发电成为世界各国关注的焦点。其中，水能具有再生性能好、无二次污染等特点，使得水力发电备受关注。

一体化贯流式水轮发电机组是水力发电系统中的关键设备，它将水能转化为机械能进而转化为电能。目前，水力发电机主要有轴流式一体化贯流式水轮发电机组和贯流式一体化贯流式水轮发电机组两类。轴流式水轮发电设备存在结构复杂、体型庞大，安装、维修不便，机械效率低、运行费用高等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种水能利用率高的一体化贯流式水轮发电机组。

本方案是通过如下技术措施来实现的：一种一体化贯流式水轮发电机组，它包括水轮机和发电机，以及与水轮机连接的进水管组件、出水管组件，所述水轮机和发电机组为一体化结构；水轮发电机组包括发电机外壳组件和安装在其内部的水轮机转子体，所述发电机外壳组件包括外壳和外壳两端的联接件，外壳和水轮机转子体通过联接件密封连接；所述外壳的内壁均匀加工有深孔，深孔内安装有发电机的定子磁极，定子磁极上绕有线圈；所述水轮机转子体包括转轮和转轴，转轮与转轴之间固定有若干组曲面叶片。

所述转轴为水平或倾斜转轴，其两端通过轴承与电机外壳组件活动连接。

所述转轮与转轴同轴，转轮为等径圆筒结构，且该转轮与发电机外壳组件之间留有活动间隙。

所述转轮外壁上加工有若干条环槽，环槽中安装有发电机中的转子磁极。

所述进水管组件包括栅栏和排污管组件，进水管为前大后小喇叭口结构。进水管组件中连接有排污管，排污管内端连接阀门并且外端连接排污水泵，这也是产生负压的必要条件。

所述栅栏为重力或负压回位结构。

所述出水管为前小后大喇叭口结构。

本发明的有益效果可从上述描述中得出，由于上述水轮机与发电机为一体化结构，进水管组件与出水管均为可分离结构，进水管组件中排污管内端连接阀门，并且外端连接排污水泵是产生负压的必要条件。上述水轮机包括叶片及与叶片内外两侧固定连接的转轴和转轮，转轴与发电机外壳组件活动连接，通过外壳组件上的轴承室中的轴承与外壳产生相对运动。该活动连接结构通过如下方式实现：与转轴两端分别连接回转轴承和推力轴承；回转轴承既能径向定位，又能保证整个转子体的转动；同时，推力轴承可以对转子体进行轴向的定位，保证转子体的作业稳定性；轴承室密封结构又可以保护轴承的密封和润滑，从而保证了轴承的运行和更换周期，轴承使用寿命得以保障。

上述发电机组中的转子磁极安装于转子体的转轮外壁的加工沟槽中，定子磁极安装于发电机外壳的内壁上的加工深孔中、并与转子磁极位置对应，使定子磁极与转子磁极所在圆的外径气隙相等且上下对应，转子体带动转子磁极同步转动，定子切割转子磁场产生感应电动势进行发电。该发电机组中定子和转子为模块组合结构，绕组为同心绕组，每个模块可独立运行也可以多块组合运行。该发电机具有短磁路、模块化、安装方便、效率高的特点，并可在恶劣气候环境中安全运行。

上述发电机外壳组件既是定子的外壳，与外壳连接的联接件又是转子体的支撑体，定子和转子体的整体性得以体现，保证了发电机的强度和稳定性。沿上述转轴的方向可设置有多组叶片，叶片的具体数量可以根据一体化贯流式水轮发电机组规格灵活设置；且使叶片均匀布置。多组叶片形成在转轴方向的多个水轮结构形式，前位的叶片利用高压的水能进行发电，中位的叶片利用剩余水能进行发电，后位的叶片利用出水管产生的负压进行发电，能将不同位置的水能都充分利用，最大限度的提高了整体水能利用效率。

上述叶片为曲面形结构，以增加整个叶片的面积，提高水能的利用率。另外各组叶片以同心放射状均布排列、各组之间位置相互错开。叶片本身为薄片结构，其自身重量较轻，耗材少，且对水能的消耗也小。由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

图1为本发明的剖视结构示意图。

图2为图1中除去进水管组件与出水管的水轮发电机组本体图。

图3为图2中A-A剖视结构示意图。

图4为图1中B向视图。

图5为图2中C向视图。

图中，1为进水管，2为栅栏，3为排污管，4为阀门，5为轴承室，6为外壳，7为定子磁极，8为线圈，9为磁铁，10为转轮，11为叶片，12为转轴，13为接线管，14为出水管。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。

具体实施方式：如图1-图5所示：一种一体化贯流式水轮发电机组，它包括水轮机和发电机，以及与水轮机连接的进水管组件1、出水管组件14，水轮发电机组包括发电机外壳组件和安装在其内部的水轮机转子体，所述发电机外壳组件包括外壳6和外壳6两端的联接件。所述水轮机转子体包括转轮10和转轴12，转轮10与转轴12之间固定有若干组曲面叶片11。所述转轴12为水平转轴，外壳6和转轴12通过设置在轴承室5内的回转轴承和推力轴承密封连接。转轮10与转轴12同轴，转轮10为等径圆筒结构，且转轮10与发电机外壳组件之间留有活动间隙。所述转轮10外壁上加工有若干条环槽，环槽中安装有发电机中的转子磁极，即磁铁9。所述外壳6的内壁均匀加工有深孔，深孔内安装有发电机的定子磁极7，定子磁极7上绕有线圈8。所述进水管组件包括进水管1、栅栏2和排污管。进水管组件中连接有排污管3，排污管3内端连接阀门4并且外端连接排污水泵。其中栅栏2为负压回位结构。出水管14为前小后大喇叭口结构，进水管1为前大后小喇叭口结构。

本发明的发电原理过程为：水流经过转轮10、叶片11和转轴12组成的水轮机转子体，使叶片带动转轮10转动。磁铁9与转轮同步转动，磁场被由带线圈8的定子切割，产生励磁电流，将机械能转化为电能，电能通过线圈经由接线管13输出至控制柜中并转化储存。

发电机组中的转子磁铁9安装于叶片11外侧的转轮10外壁的加工环槽中，定子磁极7安装于发电机外壳内壁的加工深孔中、并与转子磁铁9位置对应，保证定子磁极7与磁铁9所在圆的外径相等，并留有适量间隙，且按比例对应。其中，定子和转子为模块组合结构，绕组为同心绕组，每个模块可独立运行也可以多块组合运行。

本发明中未经描述的技术特征可以通过现有技术实现，在此不再赘述。本发明并不仅限于上述具体实施方式，本领域普通技术人员在本发明的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种一体化贯流式水轮发电机组，它包括水轮机和发电机，以及与水轮机连接的进水管组件、出水管组件，其特征是：所述水轮机和发电机组为一体化结构；水轮发电机组包括发电机外壳组件和安装在其内部的水轮机转子体，所述发电机外壳组件包括外壳和外壳两端的联接件，外壳和水轮机转子体通过联接件密封连接；所述外壳的内壁均匀加工有深孔，深孔内安装有发电机的定子磁极，定子磁极上绕有线圈；所述水轮机转子体包括转轮和转轴，转轮与转轴之间固定有若干组曲面叶片。

2.根据权利要求1所述的一体化贯流式水轮发电机组，其特征是：所述转轮与转轴同轴，转轮为等径圆筒结构，且该转轮与发电机外壳组件之间留有活动间隙。

3.根据权利要求2所述的一体化贯流式水轮发电机组，其特征是：所述转轴为水平或倾斜转轴，其两端通过轴承与电机外壳组件活动连接。

4.根据权利要求2所述的一体化贯流式水轮发电机组，其特征是：所述转轮外壁上加工有若干条环槽，环槽中安装有发电机中的转子磁极。

5.根据权利要求1所述的一体化贯流式水轮发电机组，其特征是：所述进水管组件包括栅栏和排污管组件，进水管为前大后小喇叭口结构。

6.根据权利要求1所述的一体化贯流式水轮发电机组，其特征是：所述栅栏为重力或负压回位结构。

7.根据权利要求1所述的一体化贯流式水轮发电机组，其特征是：所述出水管为前小后大喇叭口结构。