本發(fā)明涉及水力發(fā)電機領域，具體的說是一種水下發(fā)電機。

背景技術：

利用水力發(fā)電是對清潔能源應用的成功案例，水力發(fā)電機的原理是利用水位落差或水流，配合水輪發(fā)電機產生電力，也就是將水的勢能轉化為水輪的機械能，之后再利用機械能帶動發(fā)電機而得到電力?，F有的水力發(fā)電機一般將水輪布置在水面以下，發(fā)電機則布置在水面以上，往往還需修筑能夠形成水位落差的大壩或其它引水、蓄水建筑。

現有的水力發(fā)電往往是龐大的系統(tǒng)工程，受到地形和地勢條件的限制較多，不適合推廣使用，目前也有一些小型或便攜式的水力發(fā)電機，但是其在發(fā)電效率以及結構和性能上均存在諸多不足之處。本發(fā)明基于永磁發(fā)電機的原理，開發(fā)出一種簡單便攜、發(fā)電效率和能量轉化率高的水下發(fā)電機。

技術實現要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種水下發(fā)電機，該發(fā)電機不受地理條件的限制，在有水流的地方即可靈活使用，整機結構簡單、使用方便、發(fā)電效率高，通過分體式的層狀結構，拆裝組合方便，能量轉換率高。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的水下發(fā)電機包括橫向設置的筒體，筒體的底部連接支撐座，其結構特點是所述筒體的后端壁上由后向前分層扣裝多個定子扣罩，每層上定子扣罩的內腔形成一個單元空腔，定子扣罩底壁的中心位置開設扣罩孔；筒體的前、后端壁上轉動連接有與筒體同軸設置的轉子軸，轉子軸貫穿各扣罩孔且轉子軸的前部探出筒體的前端壁并向前伸出，轉子軸的前端部安裝渦輪，轉子軸的后端部轉動連接在筒體的后端壁上；轉子軸的筒內段上分層安裝多個轉子盤且各轉子盤依次分布在各個單元空腔內，定子扣罩底壁的周圈位置間隔環(huán)設多個繞組線圈，轉子盤的周圈間隔環(huán)設多個與繞組線圈相對應的永磁體。

采用上述結構，可直接將整機通過支撐座撐在水流里，利用水流推動渦輪轉動，渦輪帶動轉子軸轉動，從而帶動轉子軸上的轉子盤以及轉子盤上的永磁體轉動，永磁體形成的磁場旋轉，形成繞組線圈切割磁力線的動作，通過防水線纜將繞組線圈中感應的電力引出即可。該結構中，永磁體分層排布且磁場疊加，磁場強度得到加強，從而能有效提高發(fā)電效率，永磁體的兩側均分布繞組線圈，除最底層的永磁體之外，其它層上永磁體正反兩面的磁力線均可被兩側的繞組線圈切割，從而能更全面的發(fā)揮永磁體的磁力性能，進一步提高了能量轉化率。

所述定子扣罩包括周圈側壁和中心設置扣罩孔的環(huán)形底壁，周圈側壁上間隔環(huán)設多個側壁通孔，各定子扣罩分層堆疊且通過貫穿在側壁通孔中的定子固定螺栓安裝在筒體的后端壁上。

所述繞組線圈密封設置在定子扣罩環(huán)形底壁的內部，繞組線圈與環(huán)形底壁正、反兩面之間的距離相等，各層上繞組線圈的各相線依次連接并通過防水引線從筒體上引出。繞組線圈設置在定子扣罩底壁的內部，可將繞組線圈與外部的水隔離，起到防水作用，繞組線圈的各相線通過防水引線引出到水面以上，從而使得整機能夠完全沉入水底而不會出現漏電現象。

所述轉子軸的筒內段上在靠近后端部的位置上固裝有底盤固定座，所述轉子盤包括中間的環(huán)形凸臺和設置在環(huán)形凸臺底部周圈的環(huán)形盤，環(huán)形盤上間隔環(huán)設多個用于嵌裝永磁體的通槽，環(huán)形凸臺的頂部穿過其所在層上的扣罩孔，環(huán)形凸臺的中心位置開設有供轉子軸穿過的凸臺中心孔，凸臺中心孔的周圈間隔環(huán)設多個凸臺通孔，各轉子盤分層堆疊且通過貫穿在凸臺通孔中的轉子固定螺栓安裝在底盤固定座上。

對于轉子盤和定子扣罩的配合安裝結構，兩者均采用分層堆疊安裝的結構，該種定子和轉子的分布結構具有如下兩大優(yōu)點效果：1）可以方便的對整機進行擴展加強，即定子和轉子層數可以根據具體使用環(huán)境靈活增加，當需要增加整機發(fā)電效率是，只需在頂層相應的增加定子扣罩和轉子盤的數量即可，對整機的重量和體積影響較小且不影響原有層的結構；2）當其中某層上的定子扣罩或者轉子盤損壞時，可以僅對該層上的定子或轉子單元進行拆卸或者更換，不影響其它層正常使用。

所述筒體的前部安裝有導流罩，導流罩位于渦輪的正后方，導流罩為前細后粗的錐形罩且該錐形罩的外表面形成傘形導流面，導流罩的前端部通過旋轉密封圈轉動連接在轉子軸上、后端部固定套裝在筒體的前端部。導流罩可對穿過渦輪的水起到疏導和引流的作用，能有效增加流速并增加渦輪的轉速，從而有效提高發(fā)電效率。

所述轉子軸通過防水軸承與筒體的前端壁和后端壁轉動配合，轉子軸上在防水軸承的靠內側安裝旋轉密封圈、在防水軸承的靠外側安裝密封罩。通過設置防水軸承，方便整機在水下使用，避免轉動連接部分銹蝕，增加整機使用壽命，在防水軸承的兩側分別安裝旋轉密封圈和密封罩，避免水接觸防水軸承，對防水軸承起到了進一步保護的作用。

所述支撐座包括底座和通過升降立柱安裝在底座上的升降座，所述筒體固定安裝在升降座上。支撐座采用高度可調節(jié)的結構，當整機放置在水下時，可根據水流深度靈活調節(jié)整機的位置，使得水力葉輪能夠充分利用水流的沖擊力，提高能量轉化效率，從而提高發(fā)電效率。

所述筒體的周圈側壁上間隔開設多個進水孔。進水孔可將外部的水引入筒體內，使得筒體的內部空間充滿水，尤其是引入單元空腔內，可對筒體內部結構起到很好的降溫作用，避免發(fā)電機過熱損耗，從而大幅增加整機的使用壽命。

綜上所述，本發(fā)明的水下發(fā)電機不受地理條件的限制，在有水流的地方即靈活使用，整機結構簡單、使用方便、發(fā)電效率高，通過分體式的層狀定子和轉子單元結構，拆裝組合方便，能量轉換率高。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明：

圖1為本發(fā)明的整體結構示意圖；

圖2為本發(fā)明中發(fā)電機主體的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明中定子扣罩的結構示意圖；

圖4為圖3的仰視結構示意圖；

圖5為本發(fā)明中轉子盤的結構示意圖；

圖6為圖5的俯視結構示意圖。

具體實施方式

參照附圖，本發(fā)明的水下發(fā)電機包括橫向設置的筒體1，筒體1的底部連接支撐座，筒體1的后端壁上由后向前分層扣裝多個定子扣罩2，每層上定子扣罩2的內腔形成一個單元空腔3，定子扣罩2底壁的中心位置開設扣罩孔4。筒體1的前、后端壁上轉動連接有與筒體1同軸設置的轉子軸5，轉子軸5貫穿各扣罩孔4且轉子軸5的前部探出筒體1的前端壁并向前伸出，轉子軸5的前端部安裝渦輪26，轉子軸5的后端部轉動連接在筒體1的后端壁上；轉子軸5的筒內段上分層安裝多個轉子盤6且各轉子盤6依次分布在各個單元空腔3內，定子扣罩2底壁的周圈位置間隔環(huán)設多個繞組線圈7，轉子盤6的周圈間隔環(huán)設多個與繞組線圈7相對應的永磁體8。其中，對于繞組線圈7和永磁體8的設置數量，依據需求進行合理設置，依據本發(fā)電機的特殊使用場合，可相應的增加磁極的數量，從而可相對降低轉速，例如可設置64個磁極，48個線圈，此時保持每分鐘50轉左右即可滿足使用需求，直接由渦輪26帶動轉子軸5轉動即可，不需額外設置增速器。

上述結構中，可直接將整機通過支撐座撐在水流里，利用水流推動渦輪26轉動，渦輪26帶動轉子軸5轉動，從而帶動轉子軸5上的轉子盤6以及轉子盤6上的永磁體8轉動，永磁體8形成的磁場旋轉，形成繞組線圈7切割磁力線的動作，通過防水線纜將繞組線圈7中感應出的電力引出即可。其中，為了方便調整渦輪的位置，支撐座采用高度可調的結構，具體的如圖1所示，支撐座包括底座20和通過升降立柱23安裝在底座20上的升降座21，筒體1固定安裝在升降座21上。

參照附圖，對于定子單元和轉子單元的具體機構，定子扣罩2包括周圈側壁和中心設置扣罩孔4的環(huán)形底壁，周圈側壁上間隔環(huán)設多個側壁通孔9，各定子扣罩2分層堆疊且通過貫穿在側壁通孔9中的定子固定螺栓10安裝在筒體1的后端壁上。轉子軸5的筒內段上在靠近后端部的位置上固裝有底盤固定座12，轉子盤6包括中間的環(huán)形凸臺和設置在環(huán)形凸臺底部周圈的環(huán)形盤，環(huán)形盤上間隔環(huán)設多個用于嵌裝永磁體的通槽，環(huán)形凸臺的頂部穿過其所在層上的扣罩孔4，環(huán)形凸臺的中心位置開設有供轉子軸5穿過的凸臺中心孔13，凸臺中心孔13的周圈間隔環(huán)設多個凸臺通孔14，各轉子盤6分層堆疊且通過貫穿在凸臺通孔14中的轉子固定螺栓15安裝在底盤固定座12上。

上述結構中，轉子盤6和定子扣罩2均采用分層堆疊安裝的結構，該種定子單元和轉子單元的分布結構具有如下兩大優(yōu)點效果：1）可以方便的對整機進行擴展加強，即定子和轉子層數可以根據具體使用環(huán)境靈活增加，當需要增加整機發(fā)電效率是，只需在頂層相應的增加定子扣罩2和轉子盤6的數量即可，對整機的重量和體積影響較小且不影響原有層的結構；2）當其中某層上的定子扣罩2或者轉子盤6損壞時，可以僅對該層上的定子或轉子單元進行拆卸或者更換，不影響其它層正常使用。

本發(fā)明中，由于整機全部浸沒在水中，機體內部結構需要做到嚴格防水，尤其是轉動連接部和繞組線圈部。

對于轉動連接部的防水，如圖2所示，轉子軸5通過防水軸承18與筒體1的前端壁和后端壁轉動配合，轉子軸5上在防水軸承18的靠內側安裝旋轉密封圈17、在防水軸承18的靠外側安裝密封罩19。防水軸承18自身可在水中使用，在防水軸承18的兩側分別安裝旋轉密封圈17和密封罩19，避免水直接接觸防水軸承18，能進一步保護防水軸承18，避免防水軸承18銹蝕，從而增加整機的使用壽命。

對于繞組線圈7的防水，如圖2所示，繞組線圈7密封設置在定子扣罩2環(huán)形底壁的內部，繞組線圈7與環(huán)形底壁正、反兩面之間的距離相等，各層上繞組線圈7的各相線依次連接并通過防水引線11從筒體1上引出。繞組線圈7設置在定子扣罩2底壁的內部，可將繞組線圈7與外部的水完全隔離，繞組線圈7的各相線通過防水引線11引出到水面以上，從而使得整機能夠完全沉入水底，只有防水引線11從水面上引出，不會出現漏電現象。

參照圖1和圖2，筒體1的前部安裝有導流罩16，導流罩16位于渦輪26的正后方，導流罩16為前細后粗的錐形罩且該錐形罩的外表面形成傘形導流面，導流罩16的前端部通過旋轉密封圈17轉動連接在轉子軸5上、后端部固定套裝在筒體1的前端部。導流罩16可對穿過渦輪26的水起到疏導和引流的作用，能有效增加流速并增加渦輪的轉速，從而有效提高發(fā)電效率。

參照圖2，筒體1的周圈側壁上間隔開設多個進水孔22。進水孔22可將外部的水引入筒體1內，使得筒體1的內部空間充滿水，尤其是引入單元空腔3內，可對筒體1內部結構起到很好的降溫作用，避免發(fā)電機過熱損耗，從而大幅增加整機的使用壽命。

綜上所述，本發(fā)明不限于上述具體實施方式。本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可做若干的更改和修飾。本發(fā)明的保護范圍應以本發(fā)明的權利要求為準。