CN104074669A - 平水流动直冲式双转子逆向旋转发电机站 - Google Patents

Abstract

“平水流动直冲式发电机站”的发明是利用平水流动速度慢但能量大的特点，采用纵横向两种单独安装或集成安装并成为机站。都是外转子、定子两端分别加轴承与发电机长固定轴同心固定相互逆向旋转发电；定子外圆面是镶嵌有永久(或电)磁铁，它两端圆面板上各加内经大于定子端面轴承并牢固固定于定子端面的定子外齿动力齿盘；外转子内圆面镶嵌有电(或永久)磁铁和发电铜线，它两端与长固定轴之间除轴承外是大圆板端盖并把轴承镶嵌；不同之处是竖安装外转子上端面没有轴承直接与发电机主轴固定，定子下端面与外转子下端面内侧之间在旋转主轴上加小万向节托住定子下垂。还发明了随水位升降而发电机自动升降的装置；多个多排发电机集成连片安装可建大电站。

Description

平水流动直冲式双转子逆向旋转发电机站

一，本发明的所属技术领域： 

本发明的“平水流动直冲式双转子逆向旋转发电机站”是清洁能源范畴中的水力发电项目。所谓平水流动就是不需要筑坝及提水和利用水落差，有河水流动即可；所谓直冲式就是不需要涡轮机及其动力转换装置，水直接冲击发电机的水叶片旋转发电；所谓机站就是既可以在一条小河或一条支流上安装一台发电机，也可以一台一台或一段一台安装，又可以在大江大河上截江截河一台挨一台或错开整排安装，还可以依次隔适当距离循环整片安装建大型电站。 

二，水利发电的背景技术： 

目前世界范围内的大大小小水力发电站大都采用筑坝和提水式，无论是筑坝还是提水，选址苛刻，投资大、工期长，虽然提水式发电站相对少一些但循环提水太麻烦且无效耗去部分电能；又因平水流动式发电量甚微所以社会极少使用，更没有采用平水流动直冲发电机水叶片旋转发电的模式(除户用和小型水落差直冲外)，平水流动发电机站的优点是选址条件简单，规模可大可小，既适用于大江大河又适用于支河渠流，还可以同河区隔段安装连片建大电站。投资小、工期短、见效快。十年前我就开始研究“双转子逆向旋转发电”，多数发电机厂家表态理论上应该能发出电但用处不大。我把这个理论结合江河水流速慢但冲击力大的特点设计提出了“大发电机、长叶片、外转子负重载慢转速、大空心定子负极轻载高转速的逆向旋转发电”的设想，经过十年的努力，终于发明了“平水流动直冲式双转子逆向旋转发电机”，彻底打破了平水流动不能多发电和不能建大电站的世界难题。横竖安装都采用本人发明的“平水流动直冲式双转子逆向旋转发电机”，这样的机站既性价比极高，又提高了普通江河水的发电利用率，它的推广和普及将会成倍或成几倍的提高清洁能源-水电占总电力中的比重，是真正的节能减排。 

三，本发明的具体内容： 

1，发明一种“平水流动直冲式双转子逆向旋转发电机”。 

平水流动的特点是速度慢但相对能量较大，本人就是根据这种特点才有针对性的发明了“平水流动直冲式双转子逆向旋转发电机”。逆向旋转涉及到几个概念：“源动力内齿盘”是与外转子两端面盖内面一体的且靠近外转子并牢固固定在外转子上随外转子旋转的源动力齿盘； “活动导动齿盘也称导动齿盘”是既转动又固定的齿盘且在两齿盘之间起导动动力作用；“导动齿盘箱”多个活动导动齿盘组成仍起导动动力作用的齿盘；“固定齿盘”是随固定体同转的齿盘。发电机中空极轻的新定子外圆面镶嵌有电磁线圈且两端面各是同等面积的圆板并中心镶嵌有同规格轴承，并同心套在发电机固定主轴上，新定子绕固定主轴旋转，同时新定子两端面还各有一个内径大于端面轴承的外齿盘并相互同心牢固固定，固定外齿盘是新定子转速、方向的动因。外转子是内圆面镶嵌有发电铜线及永久(电)磁铁，且同心平套在新定子外，外转子两端适当等量延长，外转子两端面大圆盘中心仍是镶嵌有套在发电机主轴上的又一对对称轴承，且两端面圆周边与外转子接触处是适当向里突出(是一体)的且厚度咯大于动力齿盘厚度的源动力内齿圆盘并与外转子牢固固定，一个或多个(含齿盘箱以下简称活动导动旋转齿盘)活动导动齿盘固定于外转子两端园盘不同位置的内面上，再咬动定子上的外磁盘连动定子与外转子逆向旋转发电；活动导动旋转磁盘的多少、大小决定外转子与新定子的逆向旋转的方向、速度；发电机一端所有齿盘都要在一个平面上且厚度相同并正确咬合和平稳运转。要保证主轴、动定子两端轴承、外转子、定子等应当同心的都同心安装且整体发电机部件匹配，发电机两端最后即最外面是隔离水与发电机的圆型密封板。其发电原理是江河平水流动直接冲击横放发电机入水部分展平的水叶片，水叶片连动外转子(铜线、磁铁)和动力源内磁盘经过轴承绕发电机固定主轴旋转，与此同时动力源内磁盘咬动活动导动旋转齿盘转动，活动导动旋转齿盘再咬动定子两端面上的固定外齿盘按设计要求逆向旋转发电，外转子发电铜线绝缘通过固定主轴上的碳刷引出；在发电机的固定主轴两端特制自动升降框固定江河内即可； 

2，“水叶片与外转子既固定又旋转”的水叶片，其总宽度是发电机的总长度，由数片或多片组成，每个水叶片宽度是不大于前后两叶片在外转子外圆面的法线距离，其长度是根据选择江河水的流速流量以及所设计发电机正常发电的动力需求确定的，叶片沿长度方向中心是稍有锥度的外突圆孔并孔中心一侧稍偏重即在空气中能自然下垂为度，叶片中心套着是足以承重的和叶片锥度相同的且垂直固定于外转子外圆面的以及均佈轴周的叶片承重轴，水叶片承重轴要适当长出叶片一部分其末端到固定主轴中心为半径的特大圆型水叶片固定环相固定，特大圆环之间沿水平方向相互固定连接，由数个或多个叶片组成的整体叶片，叶片与叶片之间的重叠边缘应是叶片二分之一厚度的叠扣；水叶片两端与外转子的外圆面和特大圆形固定环的接触部分上下、 左右各加相差水叶片厚度的可90度水叶片旋转卡板，卡住水叶片只能自然下垂或90度展平。还要在每个水叶片水平放置中心轴孔的背面正下方三分之二上半部分(靠近外转子外圆面部分)加起左右滑动作用的固定圆孔并内穿航空滑动绳，绳长是滑动圆孔到下一排轴上水叶片展平放置时其上面中心轴三分之二的下半部分(远离外转子外圆面部分)两侧适当位置牢固固定环(栓)的斜状拉绳；水叶片在做工时是展平最大面受水，非做工时是自然下垂；展平时需另加气电或机械能，靠电脑编程实现。 

3，“竖安装平水流动直冲式双转子逆向旋转发电机及相邻加分水板”是原有发电机基本不变，只是把确定为发电机的外转子上端面的中间轴承去掉，直接固定在竖直旋转主轴上，外转子直接连动旋转主轴旋转；二是在确定为发电机下端面的旋转定子和外转子的两端面之间的主旋转轴上加数量对称、水平向上的小巧灵活的微小万向节，托住定子保持定子两端面始终沿水平方向在旋转轴承中间稳定灵巧旋转；三是把确定旋转主轴的下端改为圆锥形并配置匹配的锥形底孔坐，孔座是在发电机的平行双底框之间，最下边是匹配锥孔，上边是圆孔且孔面与双下框上框口持平，其内孔与插入锥孔的长旋转主轴之间加轴承固定；四是确定旋转主轴的一边水叶片为长方形做工水通道，通道内上下及一侧面距水叶片的距离要留有适当余地且侧面距离大于上下面；而另一边水叶片做成不影响叶片旋转下的最近距离半圆弧全封闭；发电机水叶片的长度可以是适当留有余地的等于或小于水深；竖安装时发电机要有自己的双平行下底框及整体框架，整体框架上下左右各加升降滑动轴与特制升降滑动框套装后安装于江河中；竖安装要特别强调相邻两个发电机的半圆弧要相邻相切，两相切处的正前方加固定的分水板，把水分流入两个长方形做工水通道，更有利于集中水做工。这样两个相切竖安装平水流动直冲式双转子逆向旋转发电机，可整排或多排甚至错开连片安装建大型机电站。 

4，“气动加浮力使发电机随水位升降而自动升降”的发电机自动升降框，横安装发电机的长通轴两端和竖安装框外框中的横滑动轴需要滑动固定部分都作成正或长方形(以下简称正方形)滑动轴，滑动轴正下方是钢筋水泥(含其它材质)圆柱或其它型的墙体机座，机座要一座两用，即发电机总台数加一的安装方式，中间为共用体。为了适应水涨水落的水位实际变化情况，把机座的高位设置在历史上该江河段水位最低点再降低一些作为机坐的最高点，历史上水位的最高点适当再增加高度后的高度为发电机固定长轴的上下升降区间点的高度点，同时要把发电机两端需固定位置的长圆轴作成匹配的正方体滑动 轴且穿透并能上下升降的固定发电机机座上的匹配正方体长立柱中；机座上长立柱中心是与发电机固定主轴正方体滑动轴边长一致的和升降区间等长的横向长方体透孔，带横向长方体透孔的机座上正方体长立柱前后内面从上到下都是圆型微小凹凸状弹性直条，便于在固定水位卡住主轴发电机发电；凹凸弹性直条可被发电机正方体滑动轴压平且不影响发电机升降。横安装正方体滑动轴和竖安装框外框中的下滑动轴正下方是一个弹力加浮力等发电机总重量的弹簧且上端镶嵌在发电机长轴正方形滑动轴的下端面，弹簧下端适当插入机坐中心体内，这样发电机始终处于随水升降的水平位置且还能正常发电，还可实行上下气动双配套，确保随水位自动升降。 

附图1：“水发电机竖安装定子及外转子两端和导动、源动力内齿”图； 

附图2：“发电机竖安装外转子及水叶片”图； 

附图3：“横安装水发电机定子及外转子两端和导动、源动力内齿”图； 

附图4：“发电机横安装外转子及水叶片”图； 

附图5：“水发电机竖安装定子及外转子两端和导动、源动力内齿”图； 

附图6：“外转子慢旋转导动定子逆向高速旋转；反之是定子高速旋转导动外转子逆向慢旋转”图； 

附图7：“横安装平水流动发电站”图； 

附图8：“单个横安装平水流动直冲发电机”图。 

Claims (4)

1.“平水流动直冲式双转子逆向旋转发电机及其横安装”的发电机定子是中空的，其外圆面镶嵌有电磁线圈且两端面各是同等面积的圆板并中心镶嵌有同规格轴承，两端两个圆板中心轴承是同心套在发电机固定主轴上，同时两端面还各有一个内径大于端面轴承的外齿盘并同心牢固固定在端面圆板上；外转子是外圆面固定有承重垂直水叶片中心固定轴且其内圆面镶嵌有发电铜线及永久(电)磁铁并同心平套在所谓新定子外，外转子两端适当等量延长到定子外且两端面大圆盘中心仍是镶嵌有套在发电机主轴上的又一对对称轴承，外转子两端面圆周边与外转子接触处是适当向里突出(是一体的)厚度(咯大于动力齿盘厚度)的源动力内齿圆盘并与外转子牢固固定，一个或多个(含齿轮箱以下简称活动导动旋转齿盘)活动导动旋转齿盘固定于外转子两端园盘不同位置的内面上，再咬动定子上的外磁盘连动定子与外转子逆向旋转发电；外转子发电铜线绝缘通过固定主轴上的碳刷引出；在发电机的固定主轴两端特制自动升降框固定江河内即可。 

2.“水叶片与外转子既固定又旋转”的水叶片的总宽度是发电机的总长度，由数片或多片组成；每个水叶片宽度是不大于前后两叶片外转子外圆面的法线距离，水叶片长度是根据选择江河水的流速流量以及所设计发电机正常发电的动力需求确定的，叶片沿长度方向中心是稍有锥度的外突圆孔并孔中心一侧稍偏重即在空气中能自然下垂为度，要把水叶片套在加有均佈轴周的并垂直牢固固定且能足以承重(水对本叶片冲击的总重量)在发电机外转子外圆面的水叶片承重轴上，还要适当长出叶片一部分其末端到主轴中心为半径的特大圆型水叶片固定环相固定，特大圆环之间沿水平方向相互固定连接，由数个或多个叶片组成的整体叶片，叶片与叶片之间的重叠边缘应是叶片二分之一厚度的叠扣；水叶片两端与外转子的外圆面和特大圆形固定环的接触部分上下、左右各加相差水叶片厚度的可90度水叶片旋转卡板，还要在每个水叶片水平放置中心轴孔的正下方三分之二上半部分(靠近外转子外圆面部分)加起左右滑动作用的固定圆孔并内穿航空滑动绳，绳长是滑动圆孔到下一排轴上水叶片展平放置时其上面中心轴三分之二的下半部分(远离外转子外圆面部分)两侧适当位置牢固固定环(栓)的斜状拉绳；水叶片在做工时是展平最大面受水，非做工时是自然下垂，展平时需另加气电或机械能，靠电脑编程实现。 

3.“竖安装平水流动直冲式双转子逆向旋转发电机及相邻加分水板”是原有发电机基本不变，只是把确定为发电机的外转子上下端面的中间轴承去掉，直接固定在竖直旋转主轴上，外转子直接连动旋转主轴 旋转；二是在确定为发电机下端面的旋转定子和外转子的两端面之间的主旋转轴上加数量对称、水平向上的小巧灵活的小万向节，托住定子保持定子两端面始终沿水平方向在旋转轴承中间稳定灵巧旋转；三是把确定旋转主轴的下端改为圆锥形并配置匹配的锥形底孔坐；四是确定旋转主轴的一边为长方形做工水通道，而另一边做成不影响叶片旋转下的最近距离半圆弧全封闭；发电机的高低可以适当留有余地的等于或小与水深；竖安装时发电机要有自己的双平行下底框及整体框架，整体框架上下左右各加水平升降滑动轴与特制升降框套装后安装于江河中；竖安装要特别强调相邻两个发电机的半圆弧要相邻相切，两相切处的正前方加固定的分水板，把水分流入两个长方形做工水通道。 

4.“气动加浮力使发电机随水位升降而自动升降”框架是在发电机的两端固定滑动轴，其下方是钢筋水泥等材质的圆柱或其它形状的墙体机座，机座要一座两用，即发电机总台数加一的安装方式，中间为共用体，为了适应水涨水落的水位实际变化情况，把机坐的高位设置在历史上该江河段水位最低点适当再减些作为机坐的最高点，历史上水位的最高点适当再增加高度后的高度为发电机固定滑动主轴的上下升降区间点的高度点，同时要把发电机两端需固定位置的主轴作成匹配的正或长方体(以下简称正方体)滑动轴且穿透并能上下升降的固定发电机机座上的匹配正方体长立柱中；机座上长立柱中心是与发电机固定滑动轴正方体边长一致的和升降区间等长的长方体透孔，正方体中心长方体透孔的前后内面从上到下都是上下圆形微小凹凸状弹性直条，凹凸弹性直条可被发电机正方体滑动轴压平，正方体滑动轴正下方是一个弹力加浮力等发电机总重量的弹簧且上端镶嵌在发电机正方形滑动轴的下端面，弹簧下端适当插入机坐中心体内，这样发电机始终处于随水位升降的水平位置且还能正常发电，还可实行上下气动双配套，确保随水位自动升降。