CN101989775A - 水下轴流式同步发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水下轴流式同步发电机组，我国大江大河水力资源丰富，在地势平坦的中、下游地区，江、河水面宽广，年均有数万亿立方米的水量东流入海，据测算：水流速度在3米/秒时，其可利用的能量密度达13500瓦/平方米·秒，比同速风能(600瓦/平方米·秒)大20多倍。在不影响航行，灌溉，防涝及生态保护的前提下，如何将我国大江、大河的水流动能，转变成国计民生急需的电力，本发明采用无动密封环氧复合材料绝缘和永磁旋转同步发电技术，彻底解决了发电机水下绝缘的难题，为循环利用水能，提供了安全保障。

Description

水下轴流式同步发电机
技术领域
本发明涉及一种水下轴流式同步发电机。
背景技术
当前世界能源紧缺，资源匮乏，环境恶化，提倡节能减排和发展可再生清洁能源(如太阳能、水能、风能、地热能等)，成会国际竞相发展的热点。目前我国经济和民生处在持续超常发展时期，电力紧缺成为制约国民经济可持续发展的一大瓶颈。水力发电在可再生能源中所占比重最大，水电站的建设须具备丰富的水力资源和严格的地理、地势、地质条件，需投入大量人力、物力和财力。地处大江，大河的中、下游地区，地势下降缓慢，江河水在自身巨大的动能驱使下，年均有数百上千亿立方水量，源源不断流向大海。很久以前我国劳动人民就用“风车”和“水车”灌溉农田和加工粮食，经验证，水流速度在3米/秒时，能量密度可达13500瓦/平方米，比同速风力的能量密度(600瓦/平方米)高出20多倍，在当今大力发展风力发电的同时，利用大江大河的水流动能发电，是水能利用的传承和创新。实施水流发电，必先解决发电机在水下隔离和绝缘的难题，否则一旦机电漏水短路，电气设备会严重受损，如仍用传动轴上安装动密封器件的方法来防止电机渗水，不但会增加旋转阻力，而且动密封因终久磨损，难逃机电进水受湿，绝缘破坏，设备损毁的厄运。
发明内容
本发明水下轴流式同步发电机针对以上难题，将定子线圈铁芯内外用环氧复合胶料浸透、固化、密封和镗磨加工，使定子线圈在水中仍保持与水的绝对隔离和高度绝缘。并将原依赖外部供电的转子励磁线圈去除，改为表面经防锈处理的钕铁硼多极对永磁转子，与轴流式水轮同步转动，由此产生的旋转永磁场，使定子线圈感应发电，杜绝了因动密封磨损渗水，电气短路的隐患。同轴传动更有利发电机机械效率的提高。用钢构件与玻璃钢合成的复合材料轴流式水轮轮叶，既坚韧又耐冲击和耐腐蚀，能确保水轮在水下长期安全工作。像风力发电场一样，水下发电机可在江河段面下排列布阵，水能并可多次重复利用(在不影响航行，水利、排涝及生态保护的前提下)，故江河水流动能的开发潜力十分巨大，而且水下轴流式同步发电机的性价比和能效比，远优于风力发电设备，因此在江河中下游，应地置宜，多快好省地开发水流发电，是可再生能源领域的又一创新。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图为本发明实施例的结构剖面示意图。
图中：1.尾流罩 2.轴流式叶轮 3.不锈钢轴承 4.转轴 5.永磁转子6.背翼 7.吊杆孔 8.定子线圈 9.复合隔水层 10.钢壳 11.电缆
具体实施方式
本发明水下轴流式同步发电机定子线圈(8)的铁芯内外用环氧树脂复合胶料进行浸透、固化、密封和镗磨加工，形成牢固严密的复合隔水层(9)，使定子线圈(8)在水中长期保持与水的绝对隔离和高度绝缘。本发电机没有传统的动密封器件，发电机的定子线圈(8)，不锈钢轴承(3)，转轴(4)和表面经防锈处理的钕铁硼多极对永磁转子(5)全部安装在尾流罩(1)和钢壳(10)内，即使发电机内有水进入，因电气部分用环氧树脂复合胶料预先进行密封和绝缘，故可确保发电机在水下长久安全运行。轴流式叶轮(2)在水流动能的驱动下，由转轴(4)连同永磁转子(5)一起旋转，产生的旋转永磁场，使定子线圈(8)切割磁力线而发电。随水流自动调整方位的背翼(6)上有吊杆孔(7)，安装的铁杆挂接固定在水面的浮箱下，在江河水位、水流变化时，发电机始终保持最佳发电位置，发出的交流电由防水电缆(11)输出。用钢构件与玻璃钢复合制成的轴流式轮叶(2)，既坚韧又耐冲击和耐腐蚀，能确保水轮在水下长期安全运行。发电功率的大小与轴流式叶轮(2)的受力面积成正比，一般4---6米直径的轴流式叶轮(2)，在3米/秒流速水中，就能驱动、产生100--250千瓦的电力。

Claims (5)

1.一种水下轴流式同步发电机，其特征是：在尾流罩(1)和钢壳(10)内装有定子线圈(8)，不锈钢轴承(3)，转轴(4)和钕铁硼多极对永磁转子(5)，转轴(4)末端装有钢构件与玻璃钢复合制成的轴流式叶轮(2)。
2.根据权利要求1所述的一种水下轴流式同步发电机，其特征是：转轴(4)上装有不锈钢轴承(3)，永磁转子(5)和轴流式叶轮(2)。
3.根据权利要求1所述的一种水下轴流式同步发电机，其特征是：钢壳(10)上方的背翼(6)上有吊杆孔(7)。
4.根据权利要求1所述的一种水下轴流式同步发电机，其特征是：定子线圈(8)的铁芯内严密覆盖着复合隔水层(9)。
5.根据权利要求1所述的一种水下轴流式同步发电机，其特征是：钢壳(10)上装有防水电缆(11)。
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