CN105971676B - 一种气动发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气动发电装置，包括基座，以及设于所述基座上的定子，与所述定子配合的转子，所述转子上设有驱动轮，所述驱动轮的端面上设置有用于驱动所述驱动轮回转的驱动孔，所述转子通过气浮支撑设于所述基座的回转腔体中，所述基座中设有气道，所述气道包括作用于所述气浮支撑上的气浮气道，和作用于所述驱动孔上的驱动气道，所述转子与所述气浮支撑共用同一气源，所述气浮气道与所述驱动气道通过所述回转腔体实现互通，本发明具有方便加工生产、耐冲击、可靠性高、温升小、发电量充足的优点。

Description

一种气动发电装置

技术领域

本发明涉及气动发电技术领域，特别是涉及一种气动发电装置。

背景技术

现有的发电机结构一般都是以风力发电机、水力发电机、太阳能发电机、柴油发电机等为主。但是这些发电机的结构对于不同的动力源不能全部涵盖实用，尤其是那些压缩气体、热源气体、水蒸气等动力源；虽然，已有针对不同的动力源的特性而设计出现了不同结构类型的发电机。

压缩空气作为一种新兴的空气动力源，针对压缩空气作为动力源而设计的发电机与风力发电机不同，虽然，风力发电机与压缩空气的发电机都是采用风力、气体等流动性能源，但风力发电机的结构并不能很好地转换应用在压缩空气的发电上，其原理和结构存在较大差异。

现有的压缩空气发电机，多采用叶片式的叶轮驱动，叶片式的驱动其叶片的加工为了做到流线型的受力，对叶片的形状、精度要求比较高，生产加工成本大，由于压缩气体的冲击比较大，叶片的形式容易失效，可靠性低，所以叶片式结构能承受的驱动力有限，使其转子的转速有限，速度不高，无法满足发电机的电压、电流的要求。

另外，发电的过程中，由于存在磁相变热，温升大。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明主要目的在于提出一种气动发电装置，以解决上述现有技术存在的驱动轮的生产成本大、耐冲击差、可靠性低、温升大、发电量无法满足的技术问题。

为此，本发明提出一种气动发电装置，包括基座，以及设于所述基座上的定子，与所述定子配合的转子，所述转子上设有驱动轮，所述驱动轮的端面上设置有用于驱动所述驱动轮回转的驱动孔，所述转子通过气浮支撑设于所述基座的回转腔体中，所述基座中设有气道，所述气道包括作用于所述气浮支撑上的气浮气道，和作用于所述驱动孔上的驱动气道，所述转子与所述气浮支撑共用同一气源，所述气浮气道与所述驱动气道通过所述回转腔体实现互通。

优选地，本发明还可以具有如下技术特征：

所述驱动孔包括排气孔和倾斜沉孔，所述排气孔与所述倾斜沉孔相连通，所述排气孔将气流排入所述回转腔体中。

所述排气孔为设于所述驱动轮的端面上的通孔，用于将气流直接导向至回转腔体中。

所述排气孔为设于所述驱动轮上位于回转腔体一侧的端面上的沉孔，用于将气流直接导向至回转腔体中。

所述驱动轮的端面上设有至少一圈的所述驱动孔。

所述驱动气道包括进气道，环设于所述基座中与所述进气道相通的至少一圈的环槽气道，和设于所述环槽气道上的至少一个的喷气口，所述环槽气道的回转半径与所述驱动孔的回转半径相适应。

所述倾斜沉孔的轴线与所述驱动轮的端面的夹角θ的范围为0°﹤θ﹤90°。

所述气浮支撑为气浮轴承。

所述定子为永磁定子。

本发明与现有技术对比的有益效果包括：本发明于所述驱动轮的端面上设置有驱动孔，当压缩气体作用于驱动孔上时，气流作用于驱动孔上的冲击力的切向分力使得驱动轮回转，由于压缩气体具有很大的压缩气体能量，所以该切向分力足以使得驱动高速回转，相比于现有的叶片式驱动而言，驱动孔更易加工，对精度的要求更小，形状的要求也极大的降低，并且由于该沉孔直接开设于驱动轮上，更能承受压缩空气的冲击，耐压能力大大提高，不存在折断的问题，降低了失效的可能，提高可靠性，本发明通过气浮支撑，使得转子与基座间形成高压气膜，实现零摩擦连接的可能，大大降低了转子回转的回转阻力，另外，本发明是通过驱动孔驱动的，其承载能力更强；本发明的气浮气道与驱动气道之间通过回转腔体连接，从驱动气道喷出的气流经过回转腔体，作用于转子和定子上，由于发电的过程中会产生大量的磁相变热，通过将气流流经转子和定子，可以对其进行冷却，大大降低温升，本发明的驱动轮和气浮支撑通过同一气源驱动，高压的气源通过驱动气道对驱动轮进行驱动，后通过回转腔体、气浮气道作用于气浮支撑上，同一气源驱动既节约了用气量，又实现了回转驱动与气浮支撑的同步工作。通过上述设置，本发明的转子可具有无接触无磨擦，震动小的优点，并能实现超高速的运动回转(每分钟可以达到最高300000转的速度回转)，其发电电压可达100-5000V，满足发电要求。

优选方案中，排气孔的设置，可以将从驱动孔中吹入的气经由排气孔排出，形成流通的气流，同时方便气流流入回转腔体中。其中，所述排气孔为设于所述驱动轮的端面上的通孔，可以将气流直接导向至回转腔体中，特别的，所述排气孔为设于所述驱动轮上位于回转腔体一侧的端面上的沉孔，避免排出的气流较为分散的流出，更加准确的将气流直接导向至回转腔体中。

进一步地，所述驱动轮的端面上设有至少一圈的所述驱动孔，相应地，在基座上设置有环槽气道，以及在其上的至少一个的喷气口，上述设置可以提高驱动轮的工作能力，同时可以使端面的受力更为均匀。

所述驱动轮与所述气浮支撑共用同一气源，可以节省压缩气的用量，节约运行成本。

附图说明

图1是本发明具体实施方式一、二和三的A-A向阶梯剖示意图；

图2是本发明具体实施方式一、二和三的驱动气道的设置示意图。

图3是本发明具体实施方式一的驱动轮的结构示意图。

图4是本发明具体实施方式二的驱动轮的结构示意图。

图5是本发明具体实施方式三的驱动轮的结构示意图。

1-基座，2-定子，5-转子，6-驱动轮，4-气浮支撑，3-回转腔体，62-排气孔，61-倾斜沉孔，8-进气道，9-环槽气道，7-喷气口。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

参照以下附图，将描述非限制性和非排他性的实施例，其中相同的附图标记表示相同的部件，除非另外特别说明。

实施例一：

一种气动发电装置，如图1-2所示，包括基座1，以及设于所述基座1上的定子2，与所述定子2配合的转子5，所述转子5上设有驱动轮6，所述驱动轮6的端面上设置有用于驱动所述驱动轮6回转的驱动孔，所述转子5通过气浮支撑4设于所述基座1的回转腔体3中，所述基座1中设有气道，所述气道包括作用于所述气浮支撑4上的气浮气道，和作用于所述驱动孔上的驱动气道，所述转子5与所述气浮支撑4共用同一气源，所述气浮气道与所述驱动气道通过所述回转腔体3实现互通。

更为具体的，如图3所示，所述驱动孔包括排气孔62和倾斜沉孔61，所述排气孔62与所述倾斜沉孔61相连通，所述排气孔62将气流排入所述回转腔体3中。本实施例中，所述驱动轮6的端面上设有一圈的所述驱动孔，当然本领域的技术人员可以根据回转装置的实际情况，设置其他圈数的驱动孔。

本实施例中，如图2所示，所述驱动气道包括进气道8，环设于所述基座1中与所述进气道8相通的至少一圈的环槽气道9，其中，图示的环槽气道9为4圈，当然本领域的技术人员可以根据回转装置的实际情况，设置其他圈数的环槽气道9，和设于所述环槽气道9上的至少一个的喷气口7，此时，图示的喷气口7一圈为18个，当然本领域的技术人员可以根据回转装置的实际情况，设置其他个数的喷气口7，所述环槽气道9的回转半径与所述驱动孔的回转半径相适应。

所述倾斜沉孔61的轴线与所述驱动轮6的端面的夹角θ的范围为0°﹤θ﹤90°，优选为，15°、30°、45°、60°、75°、80°或85°，本领域技术人员还可根据实际情况设置其他夹角值。

本实施例中，所述定子2为永磁定子2，所述气浮支撑4为气浮轴承，该气浮轴承为现有技术，在这里不做赘述。

本实施例中，基座1所选用的材料是不锈钢材，其主要作用是旋转运动的承载主体及固定支撑。压缩气由进气道8进入，气流从驱动气道进入，经由环槽气道9上的喷气口7吹出，高速高压的气流作用于驱动孔上，使得驱动轮6承受一个切向力，该切向力驱动驱动轮6旋转，进入倾斜沉孔61的气经由排气孔62排出，排出的气进入到回转腔体3中，给转子5和定子2产生的热量进行冷却，降低温升，进入回转腔体3的气体经气浮气道进入，作用于气浮支撑4上，最后经由排气口排出，本实施例中，气浮支撑4为气浮轴承，其中，向气浮轴承的轴套内部供高压气体，至气膜承载面板及轴套内，该轴套在高压浮力的作用下形成气浮，与传动部件隔离，摩擦小，可以很便利的回转往复运动，实现高速的旋转。

实施例二：

一种气动发电装置，如图1-2所示，包括基座1，以及设于所述基座1上的定子2，与所述定子2配合的转子5，所述转子5上设有驱动轮6，所述驱动轮6的端面上设置有用于驱动所述驱动轮6回转的驱动孔，所述转子5通过气浮支撑4设于所述基座1的回转腔体3中，所述基座1中设有气道，所述气道包括作用于所述气浮支撑4上的气浮气道，和作用于所述驱动孔上的驱动气道，所述转子5与所述气浮支撑4共用同一气源，所述气浮气道与所述驱动气道通过所述回转腔体3实现互通。

更为具体的，如图4所示，所述驱动孔包括排气孔62和倾斜沉孔61，所述排气孔62与所述倾斜沉孔61相连通，所述排气孔62将气流排入所述回转腔体3中。特别的，所述排气孔62为设于所述驱动轮6的端面上的通孔，用于将气流直接导向至回转腔体3中。本实施例中，所述驱动轮6的端面上设有一圈的所述驱动孔，当然本领域的技术人员可以根据回转装置的实际情况，设置其他圈数的驱动孔。

本实施例中，如图2所示，所述驱动气道包括进气道8，环设于所述基座1中与所述进气道8相通的至少一圈的环槽气道9，其中，图示的环槽气道9为4圈，当然本领域的技术人员可以根据回转装置的实际情况，设置其他圈数的环槽气道9，和设于所述环槽气道9上的至少一个的喷气口7，此时，图示的喷气口7一圈为18个，当然本领域的技术人员可以根据回转装置的实际情况，设置其他个数的喷气口7，所述环槽气道9的回转半径与所述驱动孔的回转半径相适应。

所述倾斜沉孔61的轴线与所述驱动轮6的端面的夹角θ的范围为0°﹤θ﹤90°，优选为，15°、30°、45°、60°、75°、80°或85°，本领域技术人员还可根据实际情况设置其他夹角值。

本实施例中，所述定子2为永磁定子2，所述气浮支撑4为气浮轴承，该气浮轴承为现有技术，在这里不做赘述。

本实施例中，基座1所选用的材料是不锈钢材，其主要作用是旋转运动的承载主体及固定支撑。压缩气由进气道8进入，气流从驱动气道进入，经由环槽气道9上的喷气口7吹出，高速高压的气流作用于驱动孔上，使得驱动轮6承受一个切向力，该切向力驱动驱动轮6旋转，进入倾斜沉孔61的气经由排气孔62排出，该排气孔62设置成通孔，便于加工，同时可以将排出的气直接导入到回转腔体3中，给转子5和定子2产生的热量进行冷却，降低温升，进入回转腔体3的气体经气浮气道进入，作用于气浮支撑4上，最后经由排气口排出，本实施例中，气浮支撑4为气浮轴承，其中，向气浮轴承的轴套内部供高压气体，至气膜承载面板及轴套内，该轴套在高压浮力的作用下形成气浮，与传动部件隔离，摩擦小，可以很便利的回转往复运动，实现高速的旋转。

实施例三：

一种气动发电装置，如图1-2所示，包括基座1，以及设于所述基座1上的定子2，与所述定子2配合的转子5，所述转子5上设有驱动轮6，所述驱动轮6的端面上设置有用于驱动所述驱动轮6回转的驱动孔，所述转子5通过气浮支撑4设于所述基座1的回转腔体3中，所述基座1中设有气道，所述气道包括作用于所述气浮支撑4上的气浮气道，和作用于所述驱动孔上的驱动气道，所述转子5与所述气浮支撑4共用同一气源，所述气浮气道与所述驱动气道通过所述回转腔体3实现互通。

更为具体的，如图5所示，所述驱动孔包括排气孔62和倾斜沉孔61，所述排气孔62与所述倾斜沉孔61相连通，所述排气孔62将气流排入所述回转腔体3中，特别的，所述排气孔62为设于所述驱动轮6上位于回转腔体3一侧的端面上的沉孔，用于将气流直接导向至回转腔体3中。本实施例中，所述驱动轮6的端面上设有一圈的所述驱动孔，当然本领域的技术人员可以根据回转装置的实际情况，设置其他圈数的驱动孔。

本实施例中，如图2所示，所述驱动气道包括进气道8，环设于所述基座1中与所述进气道8相通的至少一圈的环槽气道9，其中，图示的环槽气道9为4圈，当然本领域的技术人员可以根据回转装置的实际情况，设置其他圈数的环槽气道9，和设于所述环槽气道9上的至少一个的喷气口7，此时，图示的喷气口7一圈为18个，当然本领域的技术人员可以根据回转装置的实际情况，设置其他个数的喷气口7，所述环槽气道9的回转半径与所述驱动孔的回转半径相适应。

所述倾斜沉孔61的轴线与所述驱动轮6的端面的夹角θ的范围为0°﹤θ﹤90°，优选为，15°、30°、45°、60°、75°、80°或85°，本领域技术人员还可根据实际情况设置其他夹角值。

本实施例中，所述定子2为永磁定子2，所述气浮支撑4为气浮轴承，该气浮轴承为现有技术，在这里不做赘述。

本实施例中，基座1所选用的材料是不锈钢材，其主要作用是旋转运动的承载主体及固定支撑。压缩气由进气道8进入，气流从驱动气道进入，经由环槽气道9上的喷气口7吹出，高速高压的气流作用于驱动孔上，使得驱动轮6承受一个切向力，该切向力驱动驱动轮6旋转，进入倾斜沉孔61的气经由排气孔62排出，该排气孔62设置成所述驱动轮6上位于回转腔体3一侧的端面上的沉孔，便于加工，以及避免气流分散排出，以将排出的气直接导入到回转腔体3中，给转子5和定子2产生的热量进行冷却，降低温升，进入回转腔体3的气体经气浮气道进入，作用于气浮支撑4上，最后经由排气口排出，本实施例中，气浮支撑4为气浮轴承，其中，向气浮轴承的轴套内部供高压气体，至气膜承载面板及轴套内，该轴套在高压浮力的作用下形成气浮，与传动部件隔离，摩擦小，可以很便利的回转往复运动，实现高速的旋转。

本领域技术人员将认识到，对以上描述做出众多变通是可能的，所以实施例仅是用来描述一个或多个特定实施方式。

尽管已经描述和叙述了被看作本发明的示范实施例，本领域技术人员将会明白，可以对其作出各种改变和替换，而不会脱离本发明的精神。另外，可以做出许多修改以将特定情况适配到本发明的教义，而不会脱离在此描述的本发明中心概念。所以，本发明不受限于在此披露的特定实施例，但本发明可能还包括属于本发明范围的所有实施例及其等同物。

Claims (8)

1.一种气动发电装置，其特征在于：包括基座，以及设于所述基座上的定子，与所述定子配合的转子，所述转子上设有驱动轮，所述驱动轮的端面上设置有用于驱动所述驱动轮回转的驱动孔，所述转子通过气浮支撑设于所述基座的回转腔体中，所述基座中设有气道，所述气道包括作用于所述气浮支撑上的气浮气道，和作用于所述驱动孔上的驱动气道，所述转子与所述气浮支撑共用同一气源，所述气浮气道与所述驱动气道通过所述回转腔体实现互通，所述驱动孔包括排气孔和倾斜沉孔，所述排气孔与所述倾斜沉孔相连通，所述排气孔将气流排入所述回转腔体中。

2.如权利要求1所述的气动发电装置，其特征在于：所述排气孔为设于所述驱动轮的端面上的通孔，用于将气流直接导向至回转腔体中。

3.如权利要求1所述的气动发电装置，其特征在于：所述排气孔为设于所述驱动轮上位于回转腔体一侧的端面上的沉孔，用于将气流直接导向至回转腔体中。

4.如权利要求1-3任一项所述的气动发电装置，其特征在于：所述驱动轮的端面上设有至少一圈的所述驱动孔。

5.如权利要求4所述的气动发电装置，其特征在于：所述驱动气道包括进气道，环设于所述基座中与所述进气道相通的至少一圈的环槽气道，和设于所述环槽气道上的至少一个的喷气口，所述环槽气道的回转半径与所述驱动孔的回转半径相适应。

6.如权利要求1-3任一项所述的气动发电装置，其特征在于：所述倾斜沉孔的轴线与所述驱动轮的端面的夹角θ的范围为0°﹤θ﹤90°。

7.如权利要求1所述的气动发电装置，其特征在于：所述气浮支撑为气浮轴承。

8.如权利要求1所述的气动发电装置，其特征在于：所述定子为永磁定子。