CN105186812B - 全封闭卧式双转子发电设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全封闭卧式双转子发电设备，包括外壳和内、外转子组件，内转子组件包括内转子驱动轴；外转子组件包括外转子框架及两端的第一、第二外转子端盖，第二外转子端盖的外侧面设有外转子驱动轴，内、外转子驱动轴分别同轴设置并设置在支撑架上；集电环组件包括导电环、电刷和电刷固定架，导电环固定在内转子驱动轴上，电刷固定架固定在支撑架上。本发明，内、外转子组件分别由转动方向相反的内、外转子驱动装置驱动，提高了效率；同时，绕组封装在外转子组件中的外转子框架内，导电环和电刷设置在外壳内，从而避免了外界环境的影响，降低了故障率，延长了使用寿命。

Description

全封闭卧式双转子发电设备

技术领域

本发明涉及发电机，具体涉及全封闭卧式双转子发电设备。

背景技术

发电设备的原理是利用机械动力驱动转子相对于定子转动，从而输出电力。传统的发电设备一般定子固定，只有转子围绕定子转动，但是这种发电设备的发电效率较低。

为了提高发电设备的发电效率，中国发明专利CN201054535公开了一种双转子发电机，副转子2由线圈12组成，通过副动力轴6与副动力轮4连接，主转子3由磁体11组成，通过主动力轴9与主动力轮10连接，副转子2围绕主转子3设置，在外力的作用下主转子3与副转子2形成反向运动，提高了发电机对能源的利用率。主转子3与副转子2通过轴承8相连，输出导线7与线圈12连接并与电刷5相连，输出电流。该双转子发电机专利公开的内容存在以下一些问题：

(1)公开的内容主要涉及原理，具体结构不够详细，并且存在不合理的设计。具体来说，主动力轴9和副动力轴6的直径不同，为了在驱动主动力轴9和副动力轴6转动过程中，两个驱动装置的转运惯量相互平衡、相互抵消，使发电机的运行更平稳，主动力轴9和副动力轴6的驱动装置需要精确设计相互匹配，进而提高了驱动装置的设计难度。

(2)电刷位于外壳之外，容易受外界环境的影响，故障率高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的双转子发电机需要进一步提高运行的平稳性，并且降低驱动装置的设计难度，降低故障率的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种全封闭卧式双转子发电设备，包括外壳、内转子组件、外转子组件和集电环组件，

所述内转子组件包括内转子驱动轴，其上设有绕组；

所述外转子组件包括呈圆筒状的外转子框架和分别固定在其两端的第一外转子端盖和第二外转子端盖，所述绕组封装在所述外转子框架内，所述外转子框架的内圆周面上设有与所述绕组匹配的磁铁，所述第二外转子端盖的外侧面中心处设有外转子驱动轴；

所述内转子驱动轴和所述外转子驱动轴同轴设置，分别转动设置在支撑架上，且端部伸出所述外壳，用于匹配连接转动方向相反的内转子驱动装置和外转子驱动装置；

所述集电环组件包括设置在所述外壳内的导电环和电刷以及固定在所述支撑架上的电刷固定架，所述导电环固定在所述内转子驱动轴上且与所述绕组电连接，所述电刷固定在所述电刷固定架上且与所述导电环匹配连接。

在上述方案中，所述支撑架包括底座和固定设置在所述底座上端的轴承座，所述轴承座为上轴承座和下轴承座组合形成的套筒状结构，所述轴承座的两端分别固定有内封盖和外封盖，所述内转子驱动轴上设有第一内转子轴承，所述外转子驱动轴上设有第一外转子轴承；与所述第一内转子轴承相匹配的轴承座为第一内转子轴承座，其上轴承座和下轴承座的相对面上分别设有与其相适配的第一轴承槽；与所述第一外转子轴承相匹配的轴承座为第一外转子轴承座，其上轴承座和下轴承座的相对面上分别设有与其相适配的第二轴承槽，所述第一内转子轴承嵌装于所述第一轴承槽内，所述第一外转子轴承嵌装于所述第二轴承槽内。

在上述方案中，所述第一外转子端盖的中心处设有第二外转子轴承座，所述第二外转子轴承设置在第二外转子轴承座内；所述第二外转子端盖的外侧面中心处设有由粗到细的台阶轴，所述台阶轴的大直径部形成第二内转子轴承座，所述第二内转子轴承设置在所述第二内转子轴承座内；所述台阶轴的小直径部形成所述外转子驱动轴。

在上述方案中，所述内转子驱动轴和所述外转子驱动轴的伸出端直径相同。

在上述方案中，所述导电环通过导线与所述绕组电连接，所述导线贯穿所述内转子驱动轴的轴孔，一端进入所述外转子框架内与所述绕组连接，另一端在所述外转子框架与所述导电环连接。

在上述方案中，所述上轴承座和所述下轴承座的接合面上的外侧面，分别沿径向向外延伸形成连接部，用螺栓将连接部固定使所述上轴承座和所述下轴承座固定形成所述轴承座。

在上述方案中，所述外转子驱动装置和所述内转子驱动装置采用机械能驱动装置、风能驱动装置或流体驱动装置中的任意一种。

本发明，内转子组件和外转子组件分别由转动方向相反的内转子驱动装置和外转子驱动装置驱动，提高了发电设备的发电效率；同时，内转子组件中的绕组封装在外转子组件中的外转子框架内，集电环组件中导电环和电刷也设置在外壳内，从而避免了外界环境中灰尘杂物等的影响，转动平稳，降低了噪音，降低了故障率，延长了使用寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的内部结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种全封闭卧式双转子发电设备，发电效率高，故障率低，使用寿命长。下面结合说明书附图对本发明做出详细的说明。

如图1、图2所示，本发明提供的全封闭卧式双转子发电设备，包括外壳10和设置在外壳10内的发电设备主机。发电设备主机包括外转子组件20、内转子组件30、集电环组件40和两个支撑架。

内转子组件具有两个内转子轴承，分别是第一内转子轴承33和第二内转子轴承34；外转子组件具有两个外转子轴承，分别为第一外转子轴承25和第二外转子轴承26。

外转子组件包括圆筒状的外转子框架21和固定在外转子框架21左、右端的第一外转子端盖22和第二外转子端盖23，外转子框架21的内壁(内圆周面)上固定设有磁铁24。

第一外转子端盖22的中心处设有第二外转子轴承座，第二外转子轴承座的内侧面上设有第二外转子轴承安装槽，第二外转子轴承26设置在第二外转子轴安装槽内。第二外转子端盖23的外侧面中心处设有由粗到细的台阶轴，台阶轴的大直径部形成第二内转子轴承座，第二内转子轴承座的内侧面上设有第二内转子轴承安装槽，第二内转子轴承34嵌装在第二内转子轴承安装槽内。台阶轴的小直径部形成外转子驱动轴27。

内转子组件包括内转子驱动轴31以及环绕内转子驱动轴31设置的绕组32，绕组32封装在外转子框架21内并与磁铁24相匹配，一方面防止磁感量泄露，充分利用磁感线的切割效率；另一方面，绕组32密封后可以起到防尘的作用，降低故障率。

内转子驱动轴31和外转子驱动轴27分别转动设置在支撑架上(参见图1)。

支撑架包括底座51和固定设置在底座51上端的轴承座，轴承座为上轴承座52和下轴承座53组合形成的套筒状结构，轴承座的左、右两端分别固定有内封盖54和外封盖55，其中内封盖54的中心处设有与发电机轴相适配的通孔。

上轴承座52和下轴承座53的相对面上分别设有与内转子轴承相适配的轴承槽。上轴承座52和下轴承座53的接合面上的外侧面，分别沿径向向外延伸形成连接部，在连接部用螺栓将上轴承座52和下轴承53组合形成轴承座。

本实施例中，内转子驱动轴31转动设置在第一支撑架上，外转子驱动轴27转动设置在第二支撑架上，第一支撑架和第二支撑架结构相同。

第一支撑架的上轴承座和下轴承座的相对面上分别设有与第一内转子轴承33相适配的轴承槽，第一内转子轴承33嵌装于其内；第二支撑架的上轴承座和下轴承座的相对面上分别设有与第一外转子轴承25相适配的轴承槽，第一外转子轴承25嵌装于其内。

由此，本发明中，内转子驱动轴31与第一内转子轴承33、第二内转子轴承34和第二外转子轴承26相配合，外转子驱动轴27与第一外转子轴承25相配合，从而使得内转子组件和外转子组件形成一个稳定的转运系统，转动平稳，结构稳定。

另外，第二内转子轴承34和第二外转子轴承26的这种安装方式，使得第二内转子轴承34和第二外转子轴承26隐藏在外转子组件的内部；第一内转子轴承33和第一外转子轴承25封装在支撑架上的轴承座内；因此，全部轴承均具有防尘设计，能够有效地防止外界环境中的灰尘等杂物进入轴承中，使得发电设备转动平稳，噪音小，提高了使用寿命。

集电环组件包括导电环41、电刷42和电刷固定架43，导电环41固定在内转子驱动轴31上并且靠第一外转子端盖22的外圆周面一侧，并通过导线44与绕组32电连接，具体结构是：内转子驱动轴31具有一个轴孔，同时，内转子驱动轴31位于外转子框架内的部分设有一个内径向通孔，内转子驱动轴31位于外转子框架外的部分设有一个外径向通孔，导线44置于内转子驱动轴31的轴孔内，一端从内径向通孔伸出进入外转子框架内与绕组32连接，另一端从外径向通孔伸出在外转子框架外与导电环41连接。电刷固定架43固定在支撑架上轴承座的外圆周面上，电刷42设置在电刷固定架43上且与导电环41匹配连接。

本发明提供的全封闭卧式双转子发电设备，内转子驱动轴31由内转子驱动装置驱动，外转子驱动轴27由外转子驱动装置驱动，内转子驱动装置和外转子驱动装置的转动方向相反，使得磁铁24和绕组32转动方向相反，进而切割磁感线产生电流，这种磁铁24和绕组32相互反向转动的方式，大大提高了发电设备的发电效率。

外转子驱动装置和内转子驱动装置可以采用机械能、风能、水力能等各种形式，例如采用内转子皮带轮和外转子皮带轮，通过机械能驱动，该方式下内转子皮带轮和外转子皮带轮可以根据实际需要，设置在发电机的任意一侧，即左侧或右侧，外转子皮带轮也可以根据实际需要，设计在第一外转子端盖22和第二外转子端盖23上。

另外，内转子驱动轴31和外转子驱动轴27的伸出端直径相同，可以使用相同结构内转子驱动装置和外转子驱动装置，这样，内转子驱动装置和外转子驱动装置的转运惯量相同，又由于二者的转动方向相反，且同轴设置，因此可以抵消转动过程中产生的震动，使得装置的整个运行更加平稳，同时降低了驱动装置的设计难度。

本发明，只有内转子驱动轴和外转子驱动轴伸出外壳，其余部件全部封装在外壳内，防尘密封效果好，降低了故障率，大大提高了使用寿命。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.全封闭卧式双转子发电设备，包括外壳、内转子组件、外转子组件和集电环组件，其特征在于：

所述内转子组件包括内转子驱动轴，其上设有绕组；

所述外转子组件包括呈圆筒状的外转子框架和分别固定在其两端的第一外转子端盖和第二外转子端盖，所述绕组封装在所述外转子框架内，所述外转子框架的内圆周面上设有与所述绕组匹配的磁铁，所述第二外转子端盖的外侧面中心处设有外转子驱动轴；

所述内转子驱动轴和所述外转子驱动轴同轴设置，分别转动设置在支撑架上，且端部伸出所述外壳，用于匹配连接转动方向相反的内转子驱动装置和外转子驱动装置；

所述集电环组件包括设置在所述外壳内的导电环和电刷以及固定在所述支撑架上的电刷固定架，所述导电环固定在所述内转子驱动轴上且与所述绕组电连接，所述电刷固定在所述电刷固定架上且与所述导电环匹配连接；

所述内转子驱动轴和所述外转子驱动轴的伸出端直径相同，

所述支撑架包括底座和固定设置在所述底座上端的轴承座，所述轴承座为上轴承座和下轴承座组合形成的套筒状结构，所述轴承座的两端分别固定有内封盖和外封盖，所述内转子驱动轴上设有第一内转子轴承，所述外转子驱动轴上设有第一外转子轴承；与所述第一内转子轴承相匹配的轴承座为第一内转子轴承座，其上轴承座和下轴承座的相对面上分别设有与其相适配的第一轴承槽；与所述第一外转子轴承相匹配的轴承座为第一外转子轴承座，其上轴承座和下轴承座的相对面上分别设有与其相适配的第二轴承槽，所述第一内转子轴承嵌装于所述第一轴承槽内，所述第一外转子轴承嵌装于所述第二轴承槽内；

所述内转子驱动轴与所述第一内转子轴承、第二内转子轴承和第二外转子轴承相配合，所述外转子驱动轴与所述第一外转子轴承相配合。

2.如权利要求1所述的全封闭卧式双转子发电设备，其特征在于，所述第一外转子端盖的中心处设有第二外转子轴承座，所述第二外转子轴承设置在第二外转子轴承座内；所述第二外转子端盖的外侧面中心处设有由粗到细的台阶轴，所述台阶轴的大直径部形成第二内转子轴承座，所述第二内转子轴承设置在所述第二内转子轴承座内；所述台阶轴的小直径部形成所述外转子驱动轴。

3.如权利要求1所述的全封闭卧式双转子发电设备，其特征在于，所述导电环通过导线与所述绕组电连接，所述导线贯穿所述内转子驱动轴的轴孔，一端进入所述外转子框架内与所述绕组连接，另一端在所述外转子框架与所述导电环连接。

4.如权利要求1所述的全封闭卧式双转子发电设备，其特征在于，所述上轴承座和所述下轴承座的接合面上的外侧面，分别沿径向向外延伸形成连接部，用螺栓将连接部固定使所述上轴承座和所述下轴承座固定形成所述轴承座。

5.如权利要求1所述的卧式双转子发电设备，其特征在于，所述外转子驱动装置和所述内转子驱动装置采用机械能驱动装置、风能驱动装置或流体驱动装置中的任意一种。