CN102828885A - 敞开卧式水轮发电机 - Google Patents

Abstract

敞开卧式水轮发电机属于水力发电技术领域，主要针对水库大坝垂直轴水机出水后的水动能的再利用，这个再利用又不能改变水的任何性能，不能影响水库发电站正常运行，所以才发明了敞开卧式水轮发电机。他是水轮机发电机合为一体的设备。不占地，投资省，省时省工的绿色水利发电设备。水轮机的叶片设计为S型的不锈钢叶片，为了保证叶片的强度和刚度，用加强圆板把S形叶片分成几段，几个水轮区域。水轮机内园上嵌装永磁体应该N，S极方向一致。可是发电机磁路闭合成回路。水轮机是安装在定子的固定轴上，定子的固定轴是固定在两段上的两个短轴，其中一个短轴是中空轴，中空直径大于500mm，是人孔。另一个短轴也是中空轴，中空是发电后电缆线出口。S形叶片和挡水园弧板配合增强了对水流动能和水重力的双重利用。

Description

敞开卧式水轮发电机

技术领域：

开发利用清洁绿色新能源是当前全球经济合作的重要项目。水利发电是绿色电，本专利是利用水库垂直型水利发电后的水动能再利用发电技术领域。 

背景技术：

工农业生产要求河流的水位和水流量相对稳定，农业生产旱涝保收，人民生活安居乐业，在河流的上游，依据地势修水库，雨季储水，旱时排放水，调节江河水位水量平稳。在水库大坝上泄水口安装垂直型的水利发电机，充分开发利用水的另一个功能静压变动能发电。这是一举两得的事情。本专利想要一举三得，充分利用水库发电后的水所余下的动能再一次发电。本专利敞开卧式水轮发电机是充分利用了现有条件开发而成的。 

发明内容：

1、本专利“敞开卧式水轮发电机”是水库水力发电站水的二次发电。水库一次发电后水轮机的出水压力虽然降低了很多，仍然余下相当高的射流速度。充分利用这部分水的动能来发电就发明了敞开式卧式水轮发电机。 

2、本专利发电，不沾地，不移民，不建坝，建设省时省工省投资，不给水域带来任何副作用，是真正的绿色电能。 

3、所谓敞开是没有任何建筑工程，只有卧式水轮发电机的基础。水轮发电机的直径大小要根据水库电站水轮机喷出的水位高低而定。其结构如图1，三峡水库发电机喷水的高度大约为15m，卧式水轮机的直径大约为13m。 

4、敞开卧式水轮发电机分为外转子和内定子两大部分。外转子是水轮机转子，转子叶片为S型不锈钢片。由于每个喷射水流都较宽，所以水轮机转子也很宽，所以为了加强S型不锈钢叶片的强度和刚度，在整个水轮发电机转子宽度方向加了几个圆环加强筋。把S型不锈钢叶片分割成好几个区域。转子的最外层都是用不锈钢做成的。目的是防止漏磁和生锈。水轮发电机转子内层则选用矽钢片或者是高磁碳钢做成的，防止磁涡流现象产生。在内层又嵌进了永久磁铁组装件，敞开卧式水轮发电机的转子部件如图2。注意永久磁铁的磁极必须方向一致，N极向内或者S极向内。永磁铁组建个数为N个，N的确定由永磁铁组的宽度和外转子内周长而定，其关系可以用数学式来表示和计算(N-1)*(X*1.5)＝L，N：永磁铁的个数，X：磁铁组宽度，L：是转子内圈周长。 

5、敞开卧式水轮发电机的内定子是嵌入漆包线匝的发电内圈，因为敞开卧式水轮发电机尺寸也很大，所以内定子也一个圆环的中空件。其线圈数也是与发电的电流大小电压高低和内定子的外援周长有关，具体要根据现场条件由设计者设计而定。其材质适合选用矽钢片叠加而成。 

6、由于敞开卧式水轮发电机可能很宽，外转子和内定子一体制造比较困难，也可以分体制造最后并成一体安装。 

7、本专利敞开卧式水轮发电机，水轮机和发电机是合为一体的，水轮转子，由于水的冷却作用转子内的永磁体温度比较低，且稳定，所以磁耗小，发电效率高。8：敞开卧式水轮发电机的外转子水轮机安装在内定子发电机固定轴上。要求转子水轮机的内缘和定子的外园应该整体车削加工使组装后定子和轮子之间隙既小而均匀。提高磁通量，提高发电效率。 

9、水轮机转子要长与定子。一方面理由是为了保证定子线圈不被水浇到。另一方面是水轮机转子是要安装在定子的固定轴上。 

10、定子的固定轴不是一个通轴，而是分成两段的两个短轴，一个轴中空直径要略大于500mm，因为它是作为检修工人进入的人孔，另一个轴也是中空的，它是电纜线的出口。 

11、敞开卧式水轮发电机，他不限于在大的水库电站下安装。可以使用更广的范围尾内。如河流、瀑布、三峡船只通道中等。 

附图说明：

图1，敞开卧式水轮发电机简图。 

1：导流板  2：水轮机转子  3：发电机定子  4：敞开卧式水轮发电机底座 

图2，敞开卧式水轮发电机转子结构简图。 

1：S型叶片  2：永磁铁部件  3：水轮机矽钢片组  4：水轮机叶轮叶片加强环 

图3，敞开卧式水轮发电机内定子结构简图。 

1：线砸紧固件  2：漆包线砸  3：发电机定子矽钢片组  4：定子空心固定轴  5：固定支架 

图4，永久磁铁组结构图。 

1：无磁钢  2：发电机定子矽钢片组  3：永磁铁 

具体实施方式：

敞开卧式水轮发电机是一个投资小，收益大，不占地，不移民，不建坝省时省工的好项目。但它的具体实施绝非我一个自然人所能做到的，它需要国家电力部，发改委才有力量来实施的，我现在送审敞开卧式水轮发电机发明专利目的想让国家知识产权局的专家们评审认定是否是具有先进性、公益性、可行性的专利技术，如果被评审认定是个好的绿电技术好项目，就请求国家知识产权局把这个专利转送至国家发改委或电力部，让他们在评审认定后，则由他们去具体实施吧。如果需要我也很高兴参与具体的实施全过程。 

Claims (4)

1.敞开卧式水轮发电机，水轮机和发电机合为一体的，水轮机是外转子。由于水流的冷却作用，转子内的永磁体温度低且稳定。内定子发电机是圆环结构，其内外表面也受到空气的冷却，所以温度也较低且稳定，敞开卧式水轮发电机磁耗小，发电效率高。

2.敞开卧式水轮发电机的外转子水轮机安装在内定子发电机的固定轴上，要求转子水轮机的内园和定子发电机的外园应该整体车削加工，使组装后定子和转子之间间隙小而均匀。

3.定子的固定轴不是一个通轴，而是分成两段的两个轴，一个轴中空直径要略大于500mm，作为人孔，一个轴也是中空的，直径为200mm作为电缆的输出口。

4.转子和定子都比较长，所以是分段制造整体组装。

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