CN113708564A - 一种流体动力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种流体动力发电机，包括定子和设置于所述定子内的转子，所述转子包括：转筒，所述转筒转动设置于所述定子内；叶轮组件，所述叶轮组件设置于所述转筒内，并连接于所述转筒的内壁上；以及磁极组件，所述磁极组件设置于所述转筒的外侧壁上。本发明中所述磁极组件设置于所述转筒的外侧壁上，所述叶轮组件连接所述转筒的内壁，通过外部的流体驱动所述叶轮带动所述转筒转动，同时所述磁极组件随所述转筒同步转动，所述定子的线圈切割磁力线便产生了电能，由于转筒无需通过轴连接叶轮组件，降低了加工安装的精度要求，且结构简单，维护成本较低。

Description

一种流体动力发电机
技术领域
本发明涉及发电机技术领域，特别涉及一种流体动力发电机。
背景技术
目前发电机均是有轴结构，均是叶轮直接或间接通过转子轴连接转子，并将动能传递给转子，带动转子转动，从而使定子上的线圈与转子上的磁体产生相对运动，并形成旋转磁场，使得线圈切割磁力线，在线圈中产生感应电动势，从而产生电能。但是，发电机对轴部零件的加工精度和安装精度要求均较高，且轴部零件承受的轴向、径向力均较大，磨损较快，因此维护成本也较高。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种流体动力发电机，以解决现有技术中的发电机对轴部零件的加工精度和安装精度要求均较高且轴部零件易磨损导致维护成本高的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种流体动力发电机，包括定子和设置于所述定子内的转子，所述转子包括：
转筒，所述转筒转动设置于所述定子内；
叶轮组件，所述叶轮组件设置于所述转筒内，并连接于所述转筒的内壁上；以及
磁极组件，所述磁极组件设置于所述转筒的外侧壁上。
所述流体动力发电机，其中，所述叶轮组件包括至少一组叶轮组，所述叶轮组包括若干个叶片，若干个所述叶片沿所述转筒的内壁依次设置。
所述流体动力发电机，其中，所述叶轮组件与所述转筒的内壁焊接连接。
所述流体动力发电机，其中，所述磁极组件包括第一磁极和第二磁极，所述第一磁极和所述第二磁极对称设置于所述转筒的外侧壁上。
所述流体动力发电机，其中，所述第一磁极和所述第二磁极均为弧形的板状结构，并且所述第一磁极朝向所述转筒的一面和所述第二磁极朝向所述转筒的一面均贴合于所述转筒的外侧壁上。
所述流体动力发电机，其中，所述定子包括：
定子筒体，所述转筒位于所述定子筒体内；
线圈绕组，所述线圈绕组设置于所述定子筒体的外侧壁上；以及
法兰，所述定子筒体的两端各连接有一个所述法兰。
所述流体动力发电机，其中，所述转筒的两端均设置有平面推力轴承，两个所述平面推力轴承均位于所述定子筒体内。
所述流体动力发电机，其中，所述定子筒体内设置有限位面，所述限位面位于所述转筒的一端；
两个所述平面推力轴承中，其中一个所述平面推力轴承位于所述限位面和所述转筒之间。
所述流体动力发电机，其中，所述定子筒体内设置有压力环，所述压力环位于所述转筒背向所述限位面的一侧；
两个所述平面推力轴承中，其中一个所述平面推力轴承位于所述压力环和所述转筒之间。
所述流体动力发电机，其中，所述定子筒体内设置有两个轴套，两个所述轴套均套设于所述转筒外侧，且两个所述轴套分别位于所述转筒的两端。
有益效果：本发明中所述磁极组件设置于所述转筒的外侧壁上，所述叶轮组件连接所述转筒的内壁，通过外部的流体驱动所述叶轮带动所述转筒转动，同时所述磁极组件随所述转筒同步转动，所述定子的线圈切割磁力线便产生了电能，由于转筒无需通过轴连接叶轮组件，本发明中无轴的设计降低了加工安装的精度要求，且结构简单，维护成本较低。
附图说明
图1为本发明提供的所述流体动力发电机的结构示意图；
图2为本发明提供的所述流体动力发电机的分解示意图；
图3为本发明提供的所述转筒和所述叶轮组件的装配示意图；
图4为本发明提供的所述定子(未包括所述线圈绕组)的结构示意图；
附图中的标记为：1、定子；11、定子筒体；12、线圈绕组；121、绕组支架；13、法兰；2、转子；21、转筒；22叶轮组件；221、叶片；23、磁极组件；3、平面推力轴承；4、压力环；5、轴套；6、安装面。
具体实施方式
本发明提供一种流体动力发电机，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者间接连接至该另一个部件上。
还需说明的是，本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
下面结合附图，通过对实施例的描述，对发明内容作进一步说明。
本实施例提供了一种流体动力发电机，如图1－2所示，所述流体动力发电机包括转子2和定子1，所述转子2设置于所述定子1内，所述转子2通过旋转使定子1上的线圈与转子2上的磁体产生相对运动，造成旋转磁场，使得线圈切割磁力线，在线圈中产生感应电动势，从而产生电能。所述转子2包括转筒21、叶轮组件22以及磁极组件23，所述转筒21设置于所述定子1内，并可相对于所述定子1转动；所述叶轮组件22设置于所述转筒21内，并连接于所述转筒21的内壁上；所述磁极组件23设置于所述转筒21的外侧壁上；所述流体动力发电机可以设置在气体或液体的输送管道上，例如，石油、成品油、燃气以及冷热水等气体或液体的输送管道，或者雨水、污水的收集管道，所述流体发电机也可以设置在山区、峡谷以及海洋等风较大的地区，或者所述流体发电机也可以设置在河流、瀑布、水流涵洞等有水流动的自然环境中，旨在通过气体或液体推动所述叶轮转动。一具体实施例，将所述定子1的两端与气体或液体输送管道连接，使输送管道内的气体或液体流经所述转筒21，以推动所述叶轮带动所述转筒21转动，所述转筒21进一步带动所述磁极组件23同步转动，使得所述定子1的线圈切割磁力线，在线圈中产生感应电动势，从而产生电能。
本发明中所述磁极组件23设置于所述转筒21的外侧壁上，所述叶轮组件22连接所述转筒21的内壁，通过外部的流体驱动所述叶轮带动所述转筒21转动，同时所述磁极组件23随所述转筒21同步转动，所述定子1的线圈切割磁力线便产生了电能，由于转筒21无需通过轴连接叶轮组件22，降低了加工安装的精度要求，且结构简单，维护成本较低。
所述叶轮组件22包括至少一组叶轮组，优选地，所述叶轮组件22为1组；当所述叶轮组件22为多组时，多组所述叶轮组件22可以沿所述转筒21的轴向依次间隔设置。如图3所示，所述叶轮组件22包括若干个叶片221，所述叶片221的数量为大于2的整数个，各所述叶片221沿所述转筒21的内壁依次间隔设置，且各所述叶片221均一端连接所述转筒21的内壁，另一端延伸至所述转筒21的中心轴处，各所述叶片221在所述转筒21的中心轴处可以相互连接，也可以是分离设置，本实施例中并不以此为限。
进一步地，所述叶轮组件22与所述转筒21的内壁焊接连接，以保证所述叶轮组件22连接在所述转筒21上的牢固性。当然，所述叶轮组件22也可以是与所述转筒21一体设置或通过螺栓连接或通过铆钉铆接，本实施例中并不以此为限。
所述磁极组件23包括第一磁极231和第二磁极232，所述第一磁极231和所述第二磁极232组成磁性N极和磁性S极，所述第一磁极231和所述第二磁极232对称设置于所述转筒21的外侧壁上，例如，所述第一磁极231和所述第二磁极232通过胶与所述转筒21粘接，或通过螺栓与所述转筒21连接，或通过铆钉与所述转筒21铆接，本实施例中并不以此为限；当所述转筒21转动时，所述第一磁极231和所述第二磁极232随所述转筒21转动，并形成旋转磁场。
一具体实施例，所述第一磁极231和所述第二磁极232均为弧形的板状结构，并且所述第一磁极231朝向所述转筒21的一面和所述第二磁极232朝向所述转筒21的一面均贴合于所述转筒21的外侧壁上，从而使得结构简单紧凑，便于所述转子2在所述定子1内的安装和旋转。
所述定子1包括定子筒体11、线圈绕组12以及法兰13，所述转筒21位于所述定子筒体11内，所述线圈绕组12设置于所述定子筒体11的外侧壁上，所述定子筒体11的两端各连接有一个所述法兰13；所述法兰13用于与外部的液体或气体输送管道相连接。所述线圈绕组12包括绕组支架121和缠绕于所述绕组支架121上的若干组绕组，若干组绕组依次间隔缠绕于所述绕组支架121上；所述绕组支架121套设在所述定子筒体11的外侧壁上，所述绕组为按照一定方向和顺序多层缠绕而成的导线，在磁场旋转时，绕组中产生感应电动势。每组所述绕组的导线抽头为2个，当多组绕组组合时，引出的抽头可以是大于等于4的偶数个。
在有防爆要求的场景中，还可以在所述定子1的外侧设置防爆外壳。在所述定子1连接在外部的管道上后，所述转子2被密封在所述定子1内，噪音较小，因此所述流体动力发电机适用于有密封及防爆要求的环境中，例如，在利用燃气压力能推动转子2转动的环境中。
所述转筒21的两端均设置有平面推力轴承3，两个所述平面推力轴承3均位于所述定子筒体11内，所述平面推力轴承3用于对所述转筒21进行限位，避免所述转筒21沿轴向窜动。所述平面推力轴承3可以是一体式的环状结构，也可以是多段式的组合结构，本实施例中并不以此为限。所述平面推力轴承3可以是滚珠式，也可以是滚针式，本实施例中同样不以此为限。通过设置所述平面推力轴承3，即防止了所述转筒21周向窜动，保证了避免对所述转筒21造成较大摩擦而影响转动。
所述定子筒体11内设置有限位面，所述限位面位于所述转筒21的一端；所述限位面呈环状，沿所述定子筒体11的内壁环绕一圈设置，且所述限位面朝向所述转筒21；两个所述平面推力轴承3中，其中一个所述平面推力轴承3位于所述限位面和所述转筒21之间；所述限位面顶持于所述平面推力轴承3背向所述转筒21的一侧，从而与所述平面推力轴承3共同对所述转子2的一端进行限位。
所述定子筒体11内还设置有压力环4，所述压力环4位于所述转筒21背向所述限位面的一侧；两个所述平面推力轴承3中，其中一个所述平面推力轴承3位于所述压力环4和所述转筒21之间；所述压力环4朝向所述转筒21的一侧顶持于所述平面推力轴承3，从而与所述平面推力轴承3共同对所述转子2的另一端进行限位，这样所述转筒21的两端分别通过所述限位面和所述压力环4进行轴向限位，保证了轴向限位的稳定性。如图4所示，所述定子筒体11内对应于所述压力环4还设置有安装面6，所述压力环4朝向所述转子2的一侧部分抵靠于所述限位面上，并通过若干个螺丝连接所述限位面，以将所述压力环4固定于所述定子筒体11内。
所述定子筒体11内设置有两个轴套5，两个所述轴套5均套设于所述转筒21外侧，且两个所述轴套5分别位于所述转筒21的两端，所述轴套5用于限制所述转筒21的径向晃动。为便于将所述转筒21安装在所述定子筒体11内，所述转筒21与所述定子筒体11之间存在较大的间隙，从而所述转筒21在转动时易沿径向晃动，因此在所述转筒21和所述定子筒体11之间设置所述轴套5，以减小所述转筒21和所述定子筒体11之间间隙；所述轴套5背向所述转筒21的一侧可以用胶粘接于所述定子筒体11的内壁上，所述轴套5与所述转筒21之间留有较小间隙，在保证所述转筒21不会沿径向剧烈晃动的同时尽量不影响所述转筒21的自由转动。为减小所述轴套5与所述转筒21之间的摩擦力，所述轴套5可以由石墨粉压制而成，也可以由铜合金加工而成，本实施例中并不以此为限。
综上所述，本发明公开了一种流体动力发电机，包括定子和设置于所述定子内的转子，所述转子包括：转筒，所述转筒转动设置于所述定子内；叶轮组件，所述叶轮组件设置于所述转筒内，并连接于所述转筒的内壁上；以及磁极组件，所述磁极组件设置于所述转筒的外侧壁上。本发明中所述磁极组件设置于所述转筒的外侧壁上，所述叶轮组件连接所述转筒的内壁，通过外部的流体驱动所述叶轮带动所述转筒转动，同时所述磁极组件随所述转筒同步转动，所述定子的线圈切割磁力线便产生了电能，由于转筒无需通过轴连接叶轮组件，降低了加工安装的精度要求，且结构简单，维护成本较低。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种流体动力发电机，包括定子和设置于所述定子内的转子，其特征在于，所述转子包括：
转筒，所述转筒转动设置于所述定子内；
叶轮组件，所述叶轮组件设置于所述转筒内，并连接于所述转筒的内壁上；以及
磁极组件，所述磁极组件设置于所述转筒的外侧壁上。
2.根据权利要求1所述流体动力发电机，其特征在于，所述叶轮组件包括至少一组叶轮组，所述叶轮组包括若干个叶片，若干个所述叶片沿所述转筒的内壁依次设置。
3.根据权利要求1所述流体动力发电机，其特征在于，所述叶轮组件与所述转筒的内壁焊接连接。
4.根据权利要求1所述流体动力发电机，其特征在于，所述磁极组件包括第一磁极和第二磁极，所述第一磁极和所述第二磁极对称设置于所述转筒的外侧壁上。
5.根据权利要求4所述流体动力发电机，其特征在于，所述第一磁极和所述第二磁极均为弧形的板状结构，并且所述第一磁极朝向所述转筒的一面和所述第二磁极朝向所述转筒的一面均贴合于所述转筒的外侧壁上。
6.根据权利要求1所述流体动力发电机，其特征在于，所述定子包括：
定子筒体，所述转筒位于所述定子筒体内；
线圈绕组，所述线圈绕组设置于所述定子筒体的外侧壁上；以及
法兰，所述定子筒体的两端各连接有一个所述法兰。
7.根据权利要求6所述流体动力发电机，其特征在于，所述转筒的两端均设置有平面推力轴承，两个所述平面推力轴承均位于所述定子筒体内。
8.根据权利要求7所述流体动力发电机，其特征在于，所述定子筒体内设置有限位面，所述限位面位于所述转筒的一端；
两个所述平面推力轴承中，其中一个所述平面推力轴承位于所述限位面和所述转筒之间。
9.根据权利要求8所述流体动力发电机，其特征在于，所述定子筒体内设置有压力环，所述压力环位于所述转筒背向所述限位面的一侧；
两个所述平面推力轴承中，其中一个所述平面推力轴承位于所述压力环和所述转筒之间。
10.根据权利要求6所述流体动力发电机，其特征在于，所述定子筒体内设置有两个轴套，两个所述轴套均套设于所述转筒外侧，且两个所述轴套分别位于所述转筒的两端。
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