CN103277254B - 管流直驱式发电装置 - Google Patents

Abstract

管流直驱式发电装置，包括发电机壳，发电机壳两端分别固接有收缩管与尾流管，发电机壳内设有至少两级可旋转叶片，收缩管与尾流管空间相通且二者之间依次设有转子安装环一、导叶安装座及转子安装环二，转子安装环一内壁固接有第一级旋转叶片，转子安装环二内壁固接有第二级旋转叶片，第一级旋转叶片和第二级旋转叶片固定在支撑轴上，支撑轴两端可旋转地支撑在所述相通空间的内壁上，导叶安装座内壁固接有导叶，导叶安装座固定在发电机壳上，转子安装环一及转子安装环二外围均装有永磁体，发电机壳内装有定子线圈，定子线圈与永磁体相对且二者之间留有间隙。本发明省去了传动轴的动力传输环节，避免了轴传动环节的能量损失，提高了动力的利用率。

Description

管流直驱式发电装置

技术领域

本发明涉及发电设备技术领域，具体涉及能够省去传动轴的管流式直驱型发电装置。

背景技术

风力发电需要将风能转换为电能，如果利用传统电机发电，则风能到电能的转换环节中必须要有一个提速的过程并且需将风能转换成可以驱动旋转式电机的形式，即将风能先输送给可以驱动电机的中间动力装置，通常是由该中间动力装置驱动与旋转式电机传动连接的传动轴，再由传动轴将动力传递给旋转式电机，由此驱动旋转式电机，这种类型的发电装置的缺陷在于：轴传动过程会耗损一定的能量，造成了风能的能量损失，最终影响到动力的利用率。现有技术中也有不使用传统电机的直驱型发电装置，如中国专利ZL201120327227.9所公开的名称为“低速直驱海浪发电机”的海浪发电装置，该装置是由发电机轴带动轴上的转子铁芯相对定子线圈运动，虽然可以产生电能，但是没有考虑如何尽可能地多利用风能以提高风能的利用率、如何更高效地产生电能，并且该装置中转子铁芯是压装在发电机轴上，因而当需要输出大功率时，该装置需要将发电机轴做成大直径或高强度的轴。

发明内容

本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种管流直驱式发电装置，其省去了传动轴的动力传输环节，避免了轴传动环节的能量损失，提高了动力的利用率。

本发明的技术方案如下：

管流直驱式发电装置，包括发电机壳，发电机壳的两端分别固接有收缩管与尾流管，收缩管与尾流管空间相通，收缩管与尾流管之间设有至少两级可旋转叶片，收缩管与尾流管之间依次设有转子安装环一、导叶安装座及转子安装环二，转子安装环一内壁固接有第一级旋转叶片，转子安装环二内壁固接有第二级旋转叶片，第一级旋转叶片和第二级旋转叶片固定支撑在支撑轴上，支撑轴两端分别可旋转地支撑在前支架、后支架上，前支架固定支撑在收缩管内壁上，后支架上固定支撑在尾流管内壁上，导叶安装座的内壁固接有导叶，导叶安装座通过支板固定支撑在发电机壳上，转子安装环一及转子安装环二的外围均装有永磁体，发电机壳内壁上装有定子线圈，定子线圈与永磁体相对且二者之间留有间隙。

其进一步技术方案为：

所述第一级旋转叶片的前方设有前导风罩，前导风罩通过支杆一固定支撑在收缩管内壁上，尾流管的前部设有后导风罩，后导风罩通过支杆二固定支撑在尾流管内壁上。

所述尾流管带直管段和扩张段。

所述收缩管的尾端设有截面补偿板一，所述导叶安装座内设有截面补偿板二。

所述前导风罩通过支杆一固定支撑在截面补偿板一上。

所述永磁体位于收缩管与尾流管的所述相通空间的外部。

所述前导风罩及后导风罩均成锥形结构。

本发明的技术效果：

本发明将可旋转叶片与转子永磁体连接为一体，由此省去了传统旋转式电机以及与传统电机连接的传动轴，从而避免了轴传动环节的能量损失，提高了动力利用率；本发明省去了传统的传动轴，同时设置支撑轴对可旋转叶片及导叶进行支撑，支撑轴仅仅是一个对可旋转叶片及导叶起辅助支撑作用的轴，由此改善了装置的动平衡性能，并且有效降低了装置运行时的噪声与振动，在大型发电装置的情形下，支撑轴的支撑作用将尤为明显；发电机壳体内设置了至少两级可旋转叶片来收集气流的能量，并将气流的能量转换为永磁体的旋转磁场，用以产生电能，提高了发电装置的效率；利用收缩管增强气流的速度，从而将气流中不能被利用的静压力势能转换为可利用的动能，可以更加有效地利用空气中的能量；定子线圈和永磁体都设在空气流流通管道的外部，使得整个发电装置特别适用于气流可能含有较多有害物质的情况，能够避免气流中的有害物质对发电机的伤害，定子线圈设在空气流流通管道的外部，如此可以设计成多组线圈，通过控制器的控制作用，即便风能的输入是不稳定的，也能实现电能的稳定输出频率；导风罩的设置，可以使气流尽可能地垂向可旋转叶片，提高气流动力的利用率。

附图说明

图1为本发明的半剖视图。

图2为图1中Ⅰ部的放大示意图。

其中：1、发电机壳；2、收缩管；3、尾流管；31、直管段；32、扩张段；4、转子安装环一；5、导叶安装座；6、转子安装环二；7、第一级旋转叶片；8、第二级旋转叶片；9、支撑轴；10、前支架；11、后支架；12、导叶；13、支板；14、永磁体；15、定子线圈；16、前导风罩；17、支杆一；18、后导风罩；19、支杆二；20、截面补偿板一；21、截面补偿板二；22、轮毂；23、发电机室；24、控制器。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

见图1、图2，本发明包括发电机壳1，发电机壳1的两端分别固接有收缩管2与尾流管3，收缩管2与尾流管3空间相通，收缩管2与尾流管3之间设有至少两级可旋转叶片，收缩管2与尾流管3之间依次设有转子安装环一4、导叶安装座5及转子安装环二6，转子安装环一4内壁固接有第一级旋转叶片7，转子安装环二6内壁固接有第二级旋转叶片8，第一级旋转叶片7和第二级旋转叶片8均通过轮毂22固定支撑在支撑轴9上，支撑轴9两端分别可旋转地支撑在前支架10、后支架11上，前支架10固定支撑在收缩管2内壁上，后支架11上固定支撑在尾流管3内壁上，导叶安装座5的内壁固接有导叶12，导叶安装座5通过支板13固定支撑在发电机壳1上，转子安装环一4及转子安装环二6的外围均压装有永磁体14，发电机壳1内壁上装有定子线圈15，定子线圈15与永磁体14相对且二者之间留有间隙。

进一步地，为了使得从收缩管2进入的气流尽量吹向可旋转叶片、更加有效地利用气流推动可旋转叶片，本发明设置了前导风罩16，即第一级旋转叶片7的前方设有前导风罩16，前导风罩16通过支杆一17固定支撑在收缩管2内壁上，同样，为了使气流更快、更均匀地从尾流管3排出，与前导风罩16对应设置有后导风罩18，即在尾流管3的前部设有后导风罩18，后导风罩18通过支杆二19固定支撑在尾流管3内壁上，前导风罩16及后导风罩18均成锥形结构，同时，将尾流管3制作成带有直管段31和扩张段32的结构。

为了补偿收缩管2及导叶安装座5的受热变形，在收缩管2的尾端设有截面补偿板一20，导叶安装座5内设有截面补偿板二21，前导风罩16通过支杆一17固定支撑在截面补偿板一20上。

为了使收缩管2内流通的气流与永磁体14及定子线圈15相隔离，避免气流中的有害物质对永磁体14及定子线圈15的伤害，永磁体14及定子线圈15均位于收缩管2与尾流管3的相通空间的外部。

发电机壳1分为上、下两层空间，其中，上层空间用于安装上述的包含叶片、定子线圈15、永磁体14等结构在内的发电装置，下层空间为发电机室22，发电机室22内装有控制器23，控制器23用于控制旋转磁场与定子线圈15产生的电能最终稳定输出并且使产生的电能的频率处于可调状态。

本发明的运行方式如下：

空气流从收缩管2进入收缩管2与尾流管3相通的空间内，随着收缩管2截面积的不断减小，空气流的流速不断增加，当具有较高流速的空气流到达前导风罩16时，锥形前导风罩16使得空气流流通管道的截面积进一步减少，使得空气流的流速进一步增加，且离开空气流流通管道的中心，而被前导风罩16引导垂向第一级旋转叶片7，由此推动第一级旋转叶片7旋转，而第一级旋转叶片7带动转子安装环一4外围连接的永磁体14旋转，由此，在发电机壳体1的上层空间内产生旋转磁场，所述旋转磁场切割定子线圈15，由此产生电力，损失一部分能量的气流被后面的导叶12调整方向后，更加有效地推动第二级旋转叶片8，同理，第一级旋转叶片7带动转子安装环二6外围连接的永磁体14旋转，由此产生的旋转磁场切割定子线圈15，产生电能并由相关的输变电设备输出，气流通过后导风罩18的引导进入尾流管3，最终从尾流管3排出。

本发明中将可旋转叶片与转子永磁体14连接为一体，由此省去了传统旋转式电机以及与传统电机连接的传动轴，从而避免了轴传动环节的能量损失，提高了动力利用率；本发明省去了传统的传动轴，同时设置支撑轴9对可旋转叶片及导叶12进行支撑，支撑轴9仅仅是一个对可旋转叶片及导叶12起辅助支撑作用的轴，由此改善了装置的动平衡性能，并且有效降低了装置运行时的噪声与振动，在大型发电装置的情形下，支撑轴9的支撑作用将尤为明显；发电机壳体1内设置了至少两级可旋转叶片来收集气流的能量，并将气流的能量转换为永磁体14的旋转磁场，用以产生电能，提高了发电装置的效率。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (6)

1.管流直驱式发电装置，其特征在于：包括发电机壳（1），发电机壳（1）的两端分别固接有收缩管（2）与尾流管（3），所述尾流管（3）带直管段（31）和扩张段（32），收缩管（2）与尾流管（3）空间相通，收缩管（2）与尾流管（3）之间设有至少两级可旋转叶片，收缩管（2）与尾流管（3）之间依次设有转子安装环一（4）、导叶安装座（5）及转子安装环二（6），转子安装环一（4）内壁固接有第一级旋转叶片（7），转子安装环二（6）内壁固接有第二级旋转叶片（8），第一级旋转叶片（7）和第二级旋转叶片（8）固定支撑在支撑轴（9）上，支撑轴（9）两端分别可旋转地支撑在前支架（10）、后支架（11）上，前支架（10）固定支撑在收缩管（2）内壁上，后支架（11）上固定支撑在尾流管（3）内壁上，导叶安装座（5）的内壁固接有导叶（12），导叶安装座（5）通过支板（13）固定支撑在发电机壳（1）上，转子安装环一（4）及转子安装环二（6）的外围均装有永磁体（14），发电机壳（1）内壁上装有定子线圈（15），定子线圈（15）与永磁体（14）相对且二者之间留有间隙。

2.按权利要求1所述的管流直驱式发电装置，其特征在于：所述第一级旋转叶片（7）的前方设有前导风罩（16），前导风罩（16）通过支杆一（17）固定支撑在收缩管（2）内壁上，尾流管（3）的前部设有后导风罩（18），后导风罩（18）通过支杆二（19）固定支撑在尾流管（3）内壁上。

3.按权利要求2所述的管流直驱式发电装置，其特征在于：所述收缩管（2）的尾端设有截面补偿板一（20），所述导叶安装座（5）内设有截面补偿板二（21）。

4.按权利要求3所述的管流直驱式发电装置，其特征在于：所述前导风罩（16）通过支杆一（17）固定支撑在截面补偿板一（20）上。

5.按权利要求1所述的管流直驱式发电装置，其特征在于：所述永磁体（14）位于收缩管（2）与尾流管（3）的相通空间的外部。

6.按权利要求2所述的管流直驱式发电装置，其特征在于：所述前导风罩（16）及后导风罩（18）均成锥形结构。