CN101262157B - 一种无定子多层转子发电机 - Google Patents

Abstract

一种无定子多层转子发电机，属于流体发电设备技术领域，主要包含有中心空心轴(1)、内转子(4)、内转子矽钢片(9)、中转子(8)、中转子加长套筒(5)、绕组线圈(10)、上壳体(13)、外转子矽钢片(12)、下壳体(16)、轴承及连接座；本发明可以形成多个做功点，使一台发电机具备两台甚至两台以上发电机所产生的发电总量，不仅节约了设备投资，而且可适应风力、水力、潮汐、烟囱气能等存在动能的地方使用。

Description

一种无定子多层转子发电机

技术领域

本发明属于流体发电设备技术领域，尤其涉及风力、水力、海潮、烟囱气动等动能发电的特别发电机结构；特别是适合风力、潮汐发电的无定子多层转子发电机。

背景技术

目前的发电设备原理是，将机械能转变成电能的电机。通常由汽轮机、水轮机或内燃机驱动。小型发电机也有用风车或其他机械经齿轮或皮带驱动的。

发电机分为直流发电机和交流发电机两大类。后者又可分为同步发电机和异步发电机两种。现代发电站中最常用的是同步发电机。这种发电机的特点是由直流电流励磁，既能提供有功功率，也能提供无功功率，可满足各种负载的需要。异步发电机由于没有独立的励磁绕组，其结构简单，操作方便，但是不能向负载提供无功功率，而且还需要从所接电网中汲取滞后的磁化电流。因此异步发电机运行时必须与其他同步电机并联，或者并接相当数量的电容器。这限制了异步发电机的应用范围，只能较多地应用于小型自动化水电站。城市电车、电解、电化学等行业所用的直流电源，在20世纪50年代以前多采用直流发电机。但是直流发电机有换向器，结构复杂，制造费时，价格较贵，且易出故障，维护困难，效率也不如交流发电机。故大功率可控整流器问世以来，有利用交流电源经半导体整流获得直流电以取代直流发电机的趋势。

同步发电机按所用原动机的不同分为汽轮发电机、水轮发电机和柴油发电机3种。它们结构上的共同点是除了小型发电机有用永久磁铁产生磁场以外，一般的磁场都是由直流电的励磁线圈产生，而且励磁线圈放在转子上，电枢绕组放在定子上。因为励磁线圈的电压较低，功率较小，又只有两个出线头，容易通过滑环引出；而电枢绕组电压较高，功率又大，多用三相绕组，有3个或4个引出头，放在定子上比较方便。发电机的电枢(定子)铁心用硅钢片叠成，以减少铁耗。转子铁心由于通过的磁通不变，可以用整体的钢块制成。在大型发电机中，由于转子承受着强大的离心力，制造转子的材料必须选用优质钢材。

然而，随着世界上对于可再生能源的利用力度加大，风车的种类也越来越多，例如：专利申请名称、H加风帆机翼形三组风车逆向旋转发电方法及发电机组，专利申请号，200810049234.X；上述专利申请对于逆向旋转风力发电机组给于了公开，但在实际应用中风力发电机组中发电设备作为关键技术，相应的对于结构、连接方式等有着更高的要求，本人经过多次试验及相应的数据论证现提出了一种新的可适应风力、水力、潮汐、烟囱气能等存在动能地的发电机结构。

发明内容

本发明的目的是为了适应新型发电设备的技术需求而在结构及其功能上进行了较大的改进的一种无定子多层转子发电机，该无定子多层转子发电机可以形成多个做功点，使一台发电机具备两台甚至两台以上发电机所产生的发电总量，不仅节约了设备投资，而且可适应风力、水力、潮汐、烟囱气能等存在动能的地方使用。

本发明实现发电的具体结构内容为：

一种无定子多层转子发电机，主要包含有中心空心轴、内转子、内转子矽钢片、中转子、中转子加长套筒、绕组线圈、上壳体、外转子矽钢片、下壳体、轴承及连接座；在中心空心轴的上、下外层面上分别设有轴承a、轴承c，轴承a和轴承c的外表面与内转子的内面上下两端连接，内转子的上端设有内连接座，在内转子与中转子的对应面上设有内转子矽钢片，中转子上端的中转子加长套筒上设有中部连接座，中转子加长套筒的下部设有与上壳体上端卡接的轴承b，在上壳体与中转子的对应面上设置有外转子矽钢片，上壳体下端与下壳体连接，在下壳体的下端设有与内转子下部卡接的轴承d；外部连接座设在上壳体的中部。

该无定子多层转子发电机，在中心空心轴的下端设有固定座，固定座与中心空心轴可以设置为一体。

该无定子多层转子发电机，在中心空心轴与内转子之间至少设有轴承a、轴承c两套轴承。

该无定子多层转子发电机，中转子上设置的绕组线圈导线可以利用导电滑环转换器或其它导电方式导电。

该无定子多层转子发电机，在上壳体下端与下壳体上端连接部位的接口可设置为卡接后利用铆钉铆接、卡扣连接、在凹槽中填充胶或粘结物的方式连接固定。

该无定子多层转子发电机，所述内连接座、中部连接座及外部连接座为风叶、叶浆或扇叶分别与内转子、中转子加长套筒及上壳体的连接座。

由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明的无定子多层转子发电机结构，尤其适合风力、水力、潮汐、烟囱气能等存在动能的地方发电，本发明设计成三个(即：由内转子矽钢片、内转子带动内连接座；中转子、中转子加长套筒带动中部连接座；外转子矽钢片、上壳体带动外部连接座)发电动力点，由于内、中、外三个转子均可以转动，所以它们共同形成一个无定子的多层运动体，其内连接座、中部连接座及外部连接座可以分别连接在风叶、叶浆或扇叶，形成内转子矽钢片、外转子矽钢片包裹中转子，由内转子矽钢片、外转子矽钢片朝一个方向运动，中转子则朝着另一个方向运动，所以内、中、外三个转子对极发电时，发电机的中转子按设计要求，定为中转子内外园各装一层稀土永磁磁铁，本双层稀土永磁铁按设计方案，可根据内、外转子所需的磁通量进行装配；内、中、外三转子对极发电机运行发电时，内、中、外转子各逆向旋转360°一周，切割4次磁力线，产生4次电荷、电势能的电流，可以达到普通发电机3倍以上发电功率(现有发电机通过动力传递到装在定子里面的转子上，由转子运转，切割磁力线产生电荷、电势的电流，其设计的对极转子、定子时，转子运转1圆周360°，转子和定子仅可以切割磁力线一次)。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2为本发明的内转子立体结构示意图。

图3为本发明的中转子立体结构示意图。

图4为本发明的上壳体立体结构示意图。

图5为本发明的下壳体立体结构示意图。

图6为本发明的绕组线圈导线方式示意图。

图7为本发明的绕组线圈局部示意图。

图8为本发明的绕组线圈另一种导线方式示意图。

图9为本发明的中心空心轴立体结构示意图。

在图中：1、中心空心轴；2、轴承a；3、内连接座；4、内转子；5、中转子加长套筒；6、中部连接座；7、轴承b；8、中转子；9、内转子矽钢片；10、绕组线圈；11、外部连接座；12、外转子矽钢片；13、上壳体；14、轴承c；15、轴承d；16、下壳体；17、固定座；18、接口；19、导线。

具体实施方式

参考下面的实施例，可以更详细地解释本发明；但是，本发明并不局限于这些实施例的组合方式。

在图1中，一种无定子多层转子发电机，主要包含有中心空心轴1、内转子4、内转子矽钢片9、中转子8、中转子加长套筒5、绕组线圈10、上壳体13、外转子矽钢片12、下壳体16、轴承及连接座；在中心空心轴1的上、下外层面上分别设有轴承a2、轴承c14，轴承a2和轴承c14的外表面与内转子4的内面上下两端连接，内转子4的上端设有内连接座3，在内转子4与中转子8的对应面上设有内转子矽钢片9，中转子8上端的中转子加长套筒5上设有中部连接座6，中转子加长套筒5的下部设有与上壳体13上端卡接的轴承b7，在上壳体13与中转子8的对应面上设置有外转子矽钢片12，上壳体13下端与下壳体16连接，在下壳体16的下端设有与内转子4下部卡接的轴承d15；外部连接座11设在上壳体13的中部；在中心空心轴1的下端设有固定座17，固定座17与中心空心轴1可以设置为一体；在中心空心轴1与内转子4之间至少设有两套轴承；中转子8上设置的绕组线圈10导线19可以利用导电滑环转换器或其它导电方式导电；在上壳体13下端与下壳体16上端连接部位的接口18可设置为卡接后利用铆钉铆接、卡扣连接、在凹槽中填充胶或粘结物的方式连接固定。

在图2中所示的内转子立体结构示意图中，内转子4的中部到下部是内转子矽钢片9；由于内转子4是一种转动结构，在内转子4的内部面上设置的轴承可以根据实际需要，但是不能少于两个，其内转子4的上部所设置的内连接座3是连接动能收取传递，例如；风叶、叶浆或扇叶。

在图3中的中转子立体结构示意图中，中转子8上端设置的的中转子加长套筒5为一种渐变收口型结构。

在图4中的上壳体立体结构示意图中，上壳体13的上端是一个敞口，在上壳体13的外部面上设有多个连接风叶、叶浆或扇叶的外部连接座11。

在图5中的下壳体立体结构示意图中，下壳体16与上壳体13的连接处设有接口18，其密封由铆钉铆接、卡扣连接、在凹槽中填充胶或粘结物的方式连接固定，当然本发明也不排除螺纹或其它连接方式。

在图6、7、8中的绕组线圈导线方式示意图中，导线19可以设在绕组线圈10的上端，并通过导电滑环转换器将电能输送到储电设备或电网，这也是常用的技术手段，因此在此不进行进一步的详述。

在图9中的中心空心轴立体结构示意图中，轴承可以设置为普通轴承，也可以设置为推力球设置。

设计原理

本发明保持了原有发电机的部分内部结构，转子和转子线圈、定子矽钢片和定子线圈，确保转子、定子的磁通量和发电原理，转子运转一次切割一次磁力线产生一次电荷、电势能电流的设计理论。本发明的特征在同类发电的原理基础上，原转子的结构上进行了改变，将转子选用矽钢片绕组线圈，原定子按设计方案可做为三转子发电机的中转子，中转子是按设计方案，在原定子内外两边，按设计方案加工，装上内外转子所需磁通量的稀土永久磁铁，镶在原定子两边上做为本发电机的中转子；外转子通过安装在中转子上的轴承进行运转。外界传动的动力直接传递到外转子的外壳上，推动带有外壳的外转子转动，内转子紧配合安装固定在大空心轴上，大空心轴内安装小中心空心轴，在大空心轴内，中心空心轴上装配两个以上轴承。

一、中心空心轴的上端或下端为固定发电机的固定轴。

二、将最外边的外转子，上中下三处安装轴承，装上外固定轮毂架，做为多层发电机的固定架。

内转子、中转子、外转子，用不同的传接方式，接递动力，按照设定的程序逆向运转发电，本发电机比普通发电机的发电功率，可提高近四倍。其核心技术的先进性和新颖性：有效的缩短了切割磁力线的时间，提高了发电功率倍数。如：

1、一对极的内、外二转子发电机运转发电时，内外转子各逆向旋转360°一周，切割二次磁力线，产生二次电荷、电势能的电流。故能提高二倍以上发电机之功率。

2、一对极的内、中、外三转子发电机，该发电机的中转子按设计要求，中转子内、外园环上各装一层稀土永磁磁铁，该双层稀土永磁铁按设计方案，内、外转子所需的磁通量进行装配。一对极的内、中、外三转子发电机运行发电时，内、中、外转子各逆向旋转360°一周，切割四次磁力线，产生四次电荷、电势能的电流；故本发明的发电机比普通发电机能提高近四倍的发电功率。

为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (6)

1.一种无定子多层转子发电机，主要包含有中心空心轴(1)、内转子(4)、内转子矽钢片(9)、中转子(8)、中转子加长套筒(5)、绕组线圈(10)、上壳体(13)、外转子矽钢片(12)、下壳体(16)、轴承及连接座；其特征在于：在中心空心轴(1)的上、下外层面上分别设有轴承a(2)、轴承c(14)，轴承a(2)和轴承c(14)的外表面与内转子(4)的内面上下两端连接，内转子(4)的上端设有内连接座(3)，在内转子(4)与中转子(8)的对应面上设有内转子矽钢片(9)，中转子(8)上端的中转子加长套筒(5)上设有中部连接座(6)，中转子加长套筒(5)的下部设有与壳体(13)上端卡接的轴承b(7)，在上壳体(13)与中转子(8)的对应面上设置有外转子矽钢片(12)，上壳体(13)下端与下壳体(16)连接，在下壳体(16)的下端设有与内转子(4)下部卡接的轴承d(15)；外部连接座(11)设在上壳体(13)的中部。

2.根据权利要求1所述的无定子多层转子发电机，其特征在于；在中心空心轴(1)的下端设有固定座(17)，固定座(17)与中心空心轴(1)设置为一体。

3.根据权利要求1所述的无定子多层转子发电机，其特征在于；在中心空心轴(1)与内转子(4)之间至少设有轴承a(2)、轴承c(14)两套轴承。

4.根据权利要求1所述的无定子多层转子发电机，其特征在于；中转子(8)上设置的绕组线圈(10)导线(19)利用导电滑环转换器或其它导电方式导电。

5.根据权利要求1所述的无定子多层转子发电机，其特征在于；在壳体(13)下端与下壳体(16)上端连接部位的接口(18)设置为卡接后由铆钉铆接；或卡扣连接；或在接口(18)中填充胶连接固定。

6.根据权利要求1所述的无定子多层转子发电机，其特征在于；所述内连接座(3)、中部连接座(6)及外部连接座(11)为风叶、叶浆或扇叶分别与内转子(4)、中转子加长套筒(5)及上壳体(13)的连接座。

Images