直聯(lián)式徑向永磁懸浮沖擊式微水發(fā)電機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種發(fā)電機，特別涉及一種微型水力發(fā)電機。
【背景技術(shù)】
[0002]微水電利用電力負荷附近的低水頭小流量的微小水資源發(fā)電，無需變電、直接供用戶使用的水力發(fā)電系統(tǒng)。微水電是解決環(huán)境與資源矛盾的重要途徑，對推動我國和其它國家特別是發(fā)展中國家農(nóng)村電氣化、可持續(xù)發(fā)展和社會的全面進步具有重要的戰(zhàn)略意義。
[0003]但當前的微水發(fā)電效率普遍較低，如歐美，利用調(diào)速的方式，使微水電的效率達到70-80%，而中國為了降低開發(fā)成本，使用不調(diào)速配合假負載的方式發(fā)電，轉(zhuǎn)化效率極低，大約20-40%。為了提高換能效率，特別是微水發(fā)電效率，人們開發(fā)了幾種磁懸浮的水力發(fā)電機。
[0004]專利201220544617.6給出了一種磁懸浮水力發(fā)電機，轉(zhuǎn)輪通過皮帶輪電機連接發(fā)電。由于皮帶輪有摩擦，效率不高;而且轉(zhuǎn)子沒有辦法著陸。
[0005]專利201310358998.8公開的磁懸浮水輪發(fā)電機，由于采用的是軸流式水輪機，軸向具有較大推力，必須使用包含電磁的混合磁懸浮才能保證轉(zhuǎn)輪完全懸浮，所以結(jié)構(gòu)復雜成本高，有額外電能消耗。
[0006]因此有必要開發(fā)一種低成本，能實際應用的高效磁懸浮水力發(fā)電機。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]有鑒于此，本實用新型提供一種直聯(lián)式徑向永磁懸浮沖擊式微水發(fā)電機，以解決現(xiàn)有微水發(fā)電機能量轉(zhuǎn)化率低、成本高等問題。
[0008]本實用新型直聯(lián)式徑向永磁懸浮沖擊式微水發(fā)電機，包括機殼和轉(zhuǎn)子軸，所述轉(zhuǎn)子軸上固定設置有轉(zhuǎn)輪和盤形轉(zhuǎn)子，所述盤形轉(zhuǎn)子的端面上設置有沿圓周向均勻布置的圓形轉(zhuǎn)子磁鐵，所述轉(zhuǎn)輪的外徑圓柱表面上均勻設置有水斗，所述水斗的內(nèi)腔由形狀對稱的左弧形凹腔和右弧形凹腔組成，水斗內(nèi)腔的橫截面為m形；所述機殼上固定設置有盤形定子，所述盤形定子的端面上具有無鐵芯定子繞組；
[0009]所述轉(zhuǎn)子軸的兩端分別通過磁軸承安裝在機殼上，且轉(zhuǎn)子軸具有伸出磁軸承的圓錐頂尖，所述機殼上還固定有與圓錐頂尖的尖端配合的軸向限位塊；
[0010]所述機殼上還設置有將高壓水引入水斗的壓力管道，所述壓力管道相對于水斗的內(nèi)腔對稱面對稱布置，且壓力管道的出水口中心分別正對左弧形凹腔和右弧形凹腔的弧形最底部。
[0011]進一步，所述磁軸承的外圈和內(nèi)圈在軸向上錯位安裝。
[0012]進一步，所述轉(zhuǎn)輪的軸向兩側(cè)分別設置有一個盤形定子，所述轉(zhuǎn)輪的端面上也設置有沿圓周向均勻布置的轉(zhuǎn)子磁鐵。
[0013]進一步，所述圓錐頂尖的尖端和軸向限位塊的端面之間具有0.1?Imm的間隙。
[0014]本實用新型的有益效果:
[0015]本實用新型直聯(lián)式徑向永磁懸浮沖擊式微水發(fā)電機，其通過壓力管道將水引入水斗驅(qū)動轉(zhuǎn)子軸及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動實現(xiàn)發(fā)電，其采用盤形轉(zhuǎn)子和盤形定子，使得轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過程中定子繞組能最大限度切割磁力線，發(fā)電效率高;并且當壓力管道道來水時，對稱水流的沖擊力使轉(zhuǎn)子軸兩端頂尖脫離軸向光滑限位塊，對稱壓力管道噴射出來的高壓水柱能抵消轉(zhuǎn)子軸上兩端磁軸承產(chǎn)生的軸向極小的不平衡力，達到轉(zhuǎn)子軸向永磁懸浮的目的，實現(xiàn)完全懸浮，轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)無機械摩擦，降低了摩擦損耗，能提高能量轉(zhuǎn)化效率、延長發(fā)電機的使用壽命，同時其可實現(xiàn)免日常維護，電機成本和運行成本低，特別適合微水資源的發(fā)電。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實施例直聯(lián)式徑向永磁懸浮沖擊式微水發(fā)電機的立體分解結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為在壓力管道無水時，水斗向右偏離平衡位置狀態(tài)示意圖；
[0018]圖3為在壓力管道無水時，水斗向左偏離平衡位置狀態(tài)示意圖；
[0019]圖4為在壓力管道有水時，水斗在水流沖擊作用下處于平衡位置狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述。
[0021 ]如圖所不，本實施例直聯(lián)式徑向永磁懸浮沖擊式微水發(fā)電機，包括機殼和轉(zhuǎn)子軸I，所述轉(zhuǎn)子軸上固定設置有轉(zhuǎn)輪2和盤形轉(zhuǎn)子3，所述盤形轉(zhuǎn)子的端面上設置有沿圓周向均勻布置的圓形轉(zhuǎn)子磁鐵4，所述轉(zhuǎn)輪的外徑圓柱表面上均勻設置有水斗5，所述水斗的內(nèi)腔由形狀對稱的左弧形凹腔51和右弧形凹腔52組成，水斗內(nèi)腔的橫截面為m形;所述機殼上固定設置有盤形定子6，所述盤形定子的端面上具有無鐵芯定子繞組7;
[0022]所述轉(zhuǎn)子軸的兩端分別通過磁軸承8安裝在機殼上，且轉(zhuǎn)子軸具有伸出磁軸承的圓錐頂尖9，所述機殼上還固定有與圓錐頂尖的尖端配合的軸向限位塊10;
[0023]所述機殼上還設置有將高壓水引入水斗的壓力管道11，所述壓力管道相對于水斗的內(nèi)腔對稱面對稱布置，且壓力管道的出水口中心分別正對左弧形凹腔和右弧形凹腔的弧形最底部。
[0024]本實施例直聯(lián)式徑向永磁懸浮沖擊式微水發(fā)電機，本其通過壓力管道將水引入水斗驅(qū)動轉(zhuǎn)子軸及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動實現(xiàn)發(fā)電，其采用盤形轉(zhuǎn)子和盤形定子，使得轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過程中定子繞組能最大限度切割磁力線，發(fā)電效率高；當壓力管道道無水時，轉(zhuǎn)子徑向磁懸浮，軸的一端頂在一個軸向光滑限位塊上；當壓力管道道來水時，對稱水流的沖擊力使轉(zhuǎn)子軸兩端頂尖脫離軸向光滑限位塊，對稱壓力管道噴射出來的高壓水柱能抵消轉(zhuǎn)子軸上兩端磁軸承產(chǎn)生的軸向極小的不平衡力，達到轉(zhuǎn)子軸向永磁懸浮的目的，實現(xiàn)完全懸浮;轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)無機械摩擦，降低了摩擦損耗，能提高能量轉(zhuǎn)化效率、延長發(fā)電機的使用壽命，同時其可實現(xiàn)免日常維護，電機成本和運行成本低，特別適合微水資源的發(fā)電。
[0025]作為對本實施例的優(yōu)化，所述磁軸承的外圈81和內(nèi)圈82在軸向上錯位安裝，使磁軸承對轉(zhuǎn)子軸有少許軸向推力，靠近軸向限位塊軸承外圈將軸承內(nèi)圈和轉(zhuǎn)子軸向轉(zhuǎn)子軸中間方向推，而且此軸向推力與轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系的原理，因此當轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時，軸向推力越大，在兩徑向磁軸承的推力作用下，轉(zhuǎn)子軸能更穩(wěn)定的軸向懸浮在軸向限位塊的中點。
[0026]作為對本實施例的優(yōu)化，所述轉(zhuǎn)輪2的軸向兩側(cè)分別設置有一個盤形定子，所述轉(zhuǎn)輪的端面上也設置有沿圓周向均勻布置的轉(zhuǎn)子磁鐵4;在轉(zhuǎn)輪的端面上也設置轉(zhuǎn)子磁鐵，能進一步提高本微水發(fā)電機的發(fā)電量。
[0027]作為對本實施例的優(yōu)化，所述圓錐頂尖的尖端和軸向限位塊的端面之間具有0.1?Imm的間隙，圓錐頂尖和軸向限位塊留有間隙能保證轉(zhuǎn)子軸自由轉(zhuǎn)動，本實施例中的間隙大小設置合理，能避免間隙過大造成轉(zhuǎn)子在軸向上嚴重脫離平衡位置。
[0028]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當中。
【主權(quán)項】
1.一種直聯(lián)式徑向永磁懸浮沖擊式微水發(fā)電機，包括機殼和轉(zhuǎn)子軸，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子軸上固定設置有轉(zhuǎn)輪和盤形轉(zhuǎn)子，所述盤形轉(zhuǎn)子的端面上設置有沿圓周向均勻布置的圓形轉(zhuǎn)子磁鐵，所述轉(zhuǎn)輪的外徑圓柱表面上均勻設置有水斗，所述水斗的內(nèi)腔由形狀對稱的左弧形凹腔和右弧形凹腔組成，水斗內(nèi)腔的橫截面為m形;所述機殼上固定設置有盤形定子，所述盤形定子的端面上具有無鐵芯定子繞組； 所述轉(zhuǎn)子軸的兩端分別通過磁軸承安裝在機殼上，且轉(zhuǎn)子軸具有伸出磁軸承的圓錐頂尖，所述機殼上還固定有與圓錐頂尖的尖端配合的軸向限位塊； 所述機殼上還設置有將高壓水引入水斗的壓力管道，所述壓力管道相對于水斗的內(nèi)腔對稱面對稱布置，且壓力管道的出水口中心分別正對左弧形凹腔和右弧形凹腔的弧形最底部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直聯(lián)式徑向永磁懸浮沖擊式微水發(fā)電機，其特征在于:所述磁軸承的外圈和內(nèi)圈在軸向上錯位安裝。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直聯(lián)式徑向永磁懸浮沖擊式微水發(fā)電機，其特征在于:所述轉(zhuǎn)輪的軸向兩側(cè)分別設置有一個盤形定子，所述轉(zhuǎn)輪的端面上也設置有沿圓周向均勻布置的轉(zhuǎn)子磁鐵。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直聯(lián)式徑向永磁懸浮沖擊式微水發(fā)電機，其特征在于:所述圓錐頂尖的尖端和軸向限位塊的端面之間具有0.1?Imm的間隙。
【專利摘要】本實用新型公開了一種直聯(lián)式徑向永磁懸浮沖擊式微水發(fā)電機，包括機殼和轉(zhuǎn)子軸，轉(zhuǎn)子軸上設置有轉(zhuǎn)輪和盤形轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)輪的外徑圓柱表面上設置有水斗；機殼上設置有盤形定子，轉(zhuǎn)子軸的兩端分別通過磁軸承安裝在機殼上，機殼上還固定有軸向限位塊和壓力管道。本實用新型通過壓力管道將水引入水斗驅(qū)動轉(zhuǎn)子軸及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動實現(xiàn)發(fā)電，其采用盤形轉(zhuǎn)子和盤形定子，使得轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過程中定子繞組能最大限度切割磁力線，發(fā)電效率高；并且當壓力管道道來水時，對稱水流的沖擊力使轉(zhuǎn)子軸兩端頂尖脫離軸向光滑限位塊，實現(xiàn)完全懸浮，轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)無機械摩擦，降低了摩擦損耗，能提高能量轉(zhuǎn)化效率、延長發(fā)電機的使用壽命，同時其可實現(xiàn)免日常維護，電機成本和運行成本低。
【IPC分類】H02K7/18, F03B13/00, H02K1/22, F03B1/02, H02K1/12, H02K7/09
【公開號】CN205178763
【申請?zhí)枴緾N201521040415
【發(fā)明人】賀娟, 古亮, 蔣新
【申請人】重慶理工大學
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月14日