CN114583909B - 一种高低压一体式发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高低压一体式发电机组，属于发电机组技术领域，包括外部组件和设置在其内部的转子组件，上述转子组件的两端设有导电组件，上述外部组件的两端设有端部组件，上述转子组件与端部组件电性连接，上述外部组件包括机壳和设置在其内部的磁性片，上述磁性片的端部设有磁片连接环，上述磁片连接环通过其内部的磁片螺丝与机壳固定，上述端部组件包括端盖和设置在其内部的四个绝缘管，上述绝缘管突出的端盖的部分外套设有管螺母，绝缘管内部设有导电柱，导电柱的端部拧有端子螺丝，上述端盖的中部设有法兰轴承，端盖的边角设有四个矩形阵列分布的盖连接螺丝，该高低压一体式发电机组，可避免采用多组不同工作电压的发电机组。

Description

一种高低压一体式发电机组

技术领域

本发明属于发电机组技术领域，具体涉及一种高低压一体式发电机组。

背景技术

发电机组是将其他形式的能源转换成电能的成套机械设备，由动力系统、控制系统、消音系统、减震系统和排气系统组成，由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱驱动，将水流、气流、燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能，输出到用电设备上使用。

在特定的工况下需要同时实现高压和低压发电，常规的解决方案是使用两个独立的发电机组实现发电，这两个发电机组可能由单独的驱动单元驱动，也可能由同一个驱动单元驱动，但是在某些空间受限的区域无法较为良好的安置多个发电机组，因为多个发电机组将会占用较大的空间，而且多个发电机组与驱动单元的连接也较为麻烦。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高低压一体式发电机组，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高低压一体式发电机组，包括外部组件和设置在其内部的转子组件，上述转子组件的两端设有导电组件，上述外部组件的两端设有端部组件，上述转子组件与端部组件电性连接；

上述外部组件包括机壳和设置在其内部的磁性片，上述磁性片的端部设有磁片连接环，上述磁片连接环通过其内部的磁片螺丝与机壳固定；

上述端部组件包括端盖和设置在其内部的四个绝缘管，上述绝缘管突出的端盖的部分外套设有管螺母，上述绝缘管内部设有导电柱，上述导电柱的端部拧有端子螺丝，上述端盖的中部设有法兰轴承，上述端盖的边角设有四个矩形阵列分布的盖连接螺丝；

上述转子组件包括主轴和其外部的线圈筒，上述线圈筒的端部各设有一个风轮，上述风轮内部设有轮螺丝，上述风轮通过轮螺丝与主轴和线圈筒连接，线圈筒外部的缠线柱上设有共用磁感线的高压线圈单元和低压线圈单元；

上述导电组件包括触片座和环形阵列分布在其外圆的接触片，上述接触片通过片座螺丝与触片座连接。

优选的，上述机壳的主体轮廓呈圆形管状，上述机壳的两端外圆设有环形阵列分布的壳边块，上述机壳内部设有四条环形阵列分布的壳内条，上述壳内条的端部开有内条端口；

上述磁性片呈弧形板状结构，上述磁性片的端部开有片端口；

上述磁片连接环内开有环形阵列分布的沉孔。

优选的，上述磁片螺丝位于磁片连接环内的沉孔中，上述磁性片位于壳内条之间的空间内并贴合机壳的内壁，上述磁片连接环位于内条端口和片端口内部，上述磁片螺丝拧入内条端口中的螺纹孔内。

优选的，上述端盖的边角开有盖角孔，上述端盖中部开有盖中孔，上述盖中孔外侧的端盖内开有环形阵列分布的盖管孔和透气槽，上述端盖朝向机壳的表面设有侵入部；

上述绝缘管的一端开有管立槽，上述绝缘管的另一端外圆开有管外螺纹，上述绝缘管中部外圆设有六角片；

上述导电柱的端部焊接固定有柔性导电片。

优选的，上述法兰轴承位于端盖中的盖中孔内部，上述管外螺纹与管螺母螺纹连接，上述六角片位于盖管孔中的六角槽部分内，上述柔性导电片位于管立槽内部，上述端子螺丝拧入导电柱内部。

优选的，上述主轴的两端设有外槽轴，上述外槽轴背向主轴的一端设有端轴，上述主轴的端面设有环形阵列分布的轴端面螺纹孔，上述外槽轴的外圆开有环形阵列分布的轴分隔槽，上述外槽轴的端部开有环形阵列分布的槽轴端面孔；

上述线圈筒的端部开有筒端腔，上述筒端腔内的端面开有环形阵列分布的端腔螺纹孔，上述筒端腔的内壁开有环形阵列分布的端腔壁槽；

上述风轮包括轮内圈和设置在其外部的轮外圈，上述轮内圈和轮外圈之间设有环形阵列分布的扇叶，上述轮内圈的内壁设有环形阵列分布的内竖棱，上述轮外圈的外圆设有环形阵列分布的外竖棱，上述内竖棱和外竖棱内开有沉头孔。

优选的，上述轮内圈套设在外槽轴外部，上述内竖棱位于轴分隔槽内部，上述轮外圈位于筒端腔内部，上述外竖棱位于端腔壁槽内部，上述内竖棱和外竖棱内部均设有轮螺丝，上述内竖棱内的轮螺丝拧入轴端面螺纹孔内部，上述外竖棱内的轮螺丝拧入端腔螺纹孔内部，上述端轴位于法兰轴承内部。

优选的，上述触片座内开有环形阵列分布的片口，上述片口中部开有棱道，上述触片座的端面设有座凸轴，上述棱道端部开有座螺纹孔，上述触片座外圆开有环形阵列分布的座分隔槽；

上述接触片中部设有片竖棱。

优选的，上述接触片位于片口内部，上述片竖棱位于棱道内部，上述片座螺丝位于片竖棱和座螺纹孔内部。

优选的，上述线圈筒和触片座的材质为工程塑料。

本发明的技术效果和优点：

该高低压一体式发电机组，在同一个线圈筒上设置两组独立的线圈，让这两组相互独立的线圈分别承担高压发电和低压发电的需求，避免了使用两个独立的发电机组造成的占用空间过大的问题，通过设置在两端的导电组件和端部组件实现转子组件外部线圈的电量输出，两组线圈公用同一个机壳，整体结构较为紧凑，在满足了高低压一体发电的同时还具有较小的体积；

通过风轮将线圈筒设置在主轴外部，在主轴转动时通过扇叶将空气带入机壳的内部空间中，风轮同时起到了支撑和散热的作用，端部组件设置两个且结构完全相同，此特征有利于减少整体的结构数量，且零件之间具有较高的通用性，有利于控制生产成本；

主轴和线圈筒通过风轮支撑保持相对位置，内竖棱嵌入外槽轴内部抑制主轴和风轮的旋转，外竖棱嵌入端腔壁槽内部抑制线圈筒和风轮的旋转，由此保持主轴、线圈筒和风轮之间的传动可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的剖切状态结构示意图；

图3为本发明实施例的外部组件分离状态结构示意图；

图4为本发明实施例的端部组件分离状态结构示意图；

图5为本发明实施例的端盖结构示意图；

图6为本发明实施例的转子组件分离状态结构示意图；

图7为本发明实施例的线圈筒缠绕线圈状态结构示意图；

图8为本发明实施例的导电组件分离状态结构示意图。

图中：100、外部组件；1、机壳；101、壳内条；102、内条端口；103、壳边块；2、磁性片；201、片端口；3、磁片连接环；4、磁片螺丝；200、端部组件；5、端盖；501、盖角孔；502、盖管孔；503、盖中孔；504、透气槽；505、侵入部；6、法兰轴承；7、绝缘管；701、管外螺纹；702、六角片；703、管立槽；8、导电柱；801、柔性导电片；9、管螺母；10、端子螺丝；11、盖连接螺丝；300、转子组件；12、主轴；1201、轴端面螺纹孔；1202、外槽轴；1203、轴分隔槽；1204、槽轴端面孔；1205、端轴；13、线圈筒；1301、筒端腔；1302、端腔壁槽；1303、端腔螺纹孔；14、风轮；1401、轮内圈；1402、轮外圈；1403、扇叶；1404、内竖棱；1405、外竖棱；15、轮螺丝；400、导电组件；16、触片座；1601、座凸轴；1602、座分隔槽；1603、座螺纹孔；1604、片口；1605、棱道；17、接触片；1701、片竖棱；18、片座螺丝。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅如图1-图2所示的一种高低压一体式发电机组，包括外部组件100和设置在其内部的转子组件300，转子组件300的两端设有导电组件400，外部组件100的两端设有端部组件200，转子组件300与端部组件200电性连接，导电组件400的数量与端部组件200对应。

参考图2-图3，外部组件100包括机壳1和设置在其内部的磁性片2，机壳1为铝合金压铸制造的一体式结构，磁性片2的端部设有磁片连接环3，磁性片2为永磁体，磁性片2也可按照实际需要替换成励磁绕组，磁片连接环3内开有环形阵列分布的沉孔，磁片连接环3通过其内部的磁片螺丝4与机壳1固定，磁片螺丝4拧入内条端口102中的螺纹孔内完成磁片连接环3、磁片螺丝4与机壳1的固定，磁片螺丝4的螺丝头部分完全进入磁片连接环3中的锥形孔内，磁片螺丝4位于磁片连接环3内的沉孔中，机壳1的主体轮廓呈圆形管状，机壳1的两端外圆设有环形阵列分布的壳边块103，壳边块103内开有被盖连接螺丝11拧入的螺纹孔，机壳1内部设有四条环形阵列分布的壳内条101，壳内条101的端部开有内条端口102，磁性片2呈弧形板状结构，磁性片2的端部开有片端口201，磁性片2位于壳内条101之间的空间内并贴合机壳1的内壁，磁性片2的外圆和机壳1的内壁轮廓对应，磁片连接环3位于内条端口102和片端口201内部。

参考图2、图4和图5，端部组件200包括端盖5和设置在其内部的四个绝缘管7，端盖5为车削制造的一体式结构，端盖5的外边缘轮廓通过线切割构成，绝缘管7的材质为工程塑料或陶瓷，也可为其他绝缘且具有良好机械性能的材料，线圈筒13和触片座16的选材需求与其相同，绝缘管7突出的端盖5的部分外套设有管螺母9，绝缘管7内部设有导电柱8，导电柱8的材质为铜，导电柱8端部的柔性导电片801通过钎焊或回流焊的方式固定，导电柱8的端部拧有端子螺丝10，端盖5的中部设有法兰轴承6，法兰轴承6的法兰部分顶向盖中孔503外侧的端盖5的表面，端盖5的边角设有四个矩形阵列分布的盖连接螺丝11；

端盖5的边角开有盖角孔501，端盖5中部开有盖中孔503，盖中孔503外侧的端盖5内开有环形阵列分布的盖管孔502和透气槽504，透气槽504正对着风轮14的轴向方向，端盖5朝向机壳1的表面设有侵入部505，侵入部505的轮廓呈管状，侵入部505的外径与机壳1的内径对应，绝缘管7的一端开有管立槽703，绝缘管7的另一端外圆开有管外螺纹701，绝缘管7中部外圆设有六角片702，管立槽703用于容纳柔性导电片801，法兰轴承6位于端盖5中的盖中孔503内部，管外螺纹701与管螺母9螺纹连接，六角片702位于盖管孔502中的六角槽部分内，柔性导电片801位于管立槽703内部，端子螺丝10拧入导电柱8内部，法兰轴承6的轴向位置受到其法兰部分和触片座16的限制，触片座16的座凸轴1601侵入槽轴端面孔1204内部。

参考图2与图6-图7，转子组件300包括主轴12和其外部的线圈筒13，线圈筒13的外圆设有缠线柱，缠线柱分为两组，较长的为高压绕组的容纳部，较短的为低压绕组的容纳部，线圈筒13的端部各设有一个风轮14，风轮14内部设有轮螺丝15，风轮14通过轮螺丝15与主轴12和线圈筒13连接，风轮14为锻钢制造的一体式结构，风轮14的材质优选具有较高机械强度的金属，主轴12的两端设有外槽轴1202，外槽轴1202背向主轴12的一端设有端轴1205，端轴1205位于法兰轴承6的内圈内部，主轴12的端面设有环形阵列分布的轴端面螺纹孔1201，外槽轴1202的外圆开有环形阵列分布的轴分隔槽1203，轴分隔槽1203避免装配风轮14时的干涉，外槽轴1202的端部开有环形阵列分布的槽轴端面孔1204，槽轴端面孔1204配合座凸轴1601抑制触片座16做相对于主轴12的旋转，线圈筒13的端部开有筒端腔1301，筒端腔1301内的端面开有环形阵列分布的端腔螺纹孔1303，筒端腔1301的内壁开有环形阵列分布的端腔壁槽1302；

风轮14包括轮内圈1401和设置在其外部的轮外圈1402，轮内圈1401和轮外圈1402之间设有环形阵列分布的扇叶1403，扇叶1403的边缘均作倒圆角处理，轮内圈1401的内壁设有环形阵列分布的内竖棱1404，轮外圈1402的外圆设有环形阵列分布的外竖棱1405，内竖棱1404和外竖棱1405内开有沉头孔，内竖棱1404和外竖棱1405内的沉头孔用于整体容纳轮螺丝15，轮内圈1401套设在外槽轴1202外部，内竖棱1404位于轴分隔槽1203内部，轮外圈1402位于筒端腔1301内部，外竖棱1405位于端腔壁槽1302内部，内竖棱1404和外竖棱1405内部均设有轮螺丝15，内竖棱1404内的轮螺丝15拧入轴端面螺纹孔1201内部，外竖棱1405内的轮螺丝15拧入端腔螺纹孔1303内部。

参考图2与图8，导电组件400包括触片座16和环形阵列分布在其外圆的接触片17，接触片17的材质为铜，接触片17的外圆做镀镍处理，接触片17通过片座螺丝18与触片座16连接，触片座16内开有环形阵列分布的片口1604，接触片17和片口1604接触部分轮廓相互对应，片口1604中部开有棱道1605，触片座16的端面设有座凸轴1601，棱道1605端部开有座螺纹孔1603，触片座16外圆开有环形阵列分布的座分隔槽1602，接触片17中部设有片竖棱1701，接触片17位于片口1604内部，片竖棱1701位于棱道1605内部，此结构起到了辅助定位的作用，片座螺丝18位于片竖棱1701和座螺纹孔1603内部，接触片17配合固定。

该高低压一体式发电机组，使用时通过外部的驱动组件带动转子组件300旋转，驱动组件可为汽轮机或柴油机等动力机械，通过联轴器与主轴12端部的端轴1205连接驱动旋转，主轴12旋转时将会带动其外部的风轮14和线圈筒13旋转，线圈筒13外部的线圈绕组切割磁性片2之间的磁感线实现发电；

线圈筒13外部的绕组分为两组，每组线圈绕组对应同侧的端部组件200和导电组件400，绕组通过导线与接触片17连接，接触片17与柔性导电片801接触连接，导电柱8通过端子螺丝10连接导线完成电力的输送；

线圈筒13外部容纳线圈绕组的绕线柱分为两种，较长的为高压绕组区，较短的为低压绕组区，线圈筒13优选硅钢片堆叠构成的方案；

绝缘管7的六角片702嵌入盖管孔502的六角槽部分内，在绝缘管7通过管螺母9固定在端盖5内部时，绝缘管7不会做相对于端盖5的旋转，这个抑制扭力的作用可让柔性导电片801的端部较为良好的压在接触片17的外圆上，从而保证良好的接触连接效果，柔性导电片801的端部轮廓与接触片17的外圆贴合；

发电时的旋转部件转子组件300和位于其端部的导电组件400，以单路为例，具体的转动部件有主轴12、线圈筒13和风轮14，电流的流动轨迹为端子螺丝10、导电柱8、柔性导电片801、与柔性导电片801接触的接触片17，接触片17与线圈筒13外部的线圈连接的导线、线圈筒13外部的线圈、另一侧的接触片17与线圈筒13外部的线圈连接的导线、另一侧与柔性导电片801接触的接触片17，另一侧的柔性导电片801、另一侧的导电柱8至另一侧的端子螺丝10，经过触片座16轴心线的接触片17视为一对，触片座16外部的接触片17为三对；

高压和低压单元位于不同侧的线圈筒13外部的缠线柱上，缠线柱按照长度可分为高压和低压两种，两种缠线柱外部的线圈是相互独立的，高压和低压绕组共用磁性片2之间的磁感线，其差异在于由于长度差异，在充盈磁感线的空间内所占的空间是不同的，由此实现高压和低压的同时发电，因为高压和低压绕组之间的导线相互独立，高压绕组占用一组端部组件200和导电组件400，低压绕组占用另一组端部组件200和导电组件400，高压绕组和低压绕组之间并没有电路元件的连接，唯一的关联处在于共用磁性片2的磁感线，故不存在相互干涉的问题。

以上所述，仅为发明较佳的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在发明揭露的技术范围内，根据发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高低压一体式发电机组，包括外部组件（100）和设置在其内部的转子组件（300），所述转子组件（300）的两端设有导电组件（400），所述外部组件（100）的两端设有端部组件（200），所述转子组件（300）与端部组件（200）电性连接，其特征在于：

所述外部组件（100）包括机壳（1）和设置在其内部的磁性片（2），所述磁性片（2）的端部设有磁片连接环（3），所述磁片连接环（3）通过其内部的磁片螺丝（4）与机壳（1）固定；

所述端部组件（200）包括端盖（5）和设置在其内部的四个绝缘管（7），所述绝缘管（7）突出的端盖（5）的部分外套设有管螺母（9），所述绝缘管（7）内部设有导电柱（8），所述导电柱（8）的端部拧有端子螺丝（10），所述端盖（5）的中部设有法兰轴承（6），所述端盖（5）的边角设有四个矩形阵列分布的盖连接螺丝（11）；

所述转子组件（300）包括主轴（12）和其外部的线圈筒（13），所述线圈筒（13）的端部各设有一个风轮（14），所述风轮（14）内部设有轮螺丝（15），所述风轮（14）通过轮螺丝（15）与主轴（12）和线圈筒（13）连接，线圈筒（13）外部的缠线柱上设有共用磁感线的高压线圈单元和低压线圈单元；

所述导电组件（400）包括触片座（16）和环形阵列分布在其外圆的接触片（17），所述接触片（17）通过片座螺丝（18）与触片座（16）连接。

2.根据权利要求1所述的一种高低压一体式发电机组，其特征在于：所述机壳（1）的主体轮廓呈圆形管状，所述机壳（1）的两端外圆设有环形阵列分布的壳边块（103），所述机壳（1）内部设有四条环形阵列分布的壳内条（101），所述壳内条（101）的端部开有内条端口（102）；

所述磁性片（2）呈弧形板状结构，所述磁性片（2）的端部开有片端口（201）；

所述磁片连接环（3）内开有环形阵列分布的沉孔。

3.根据权利要求2所述的一种高低压一体式发电机组，其特征在于：所述磁片螺丝（4）位于磁片连接环（3）内的沉孔中，所述磁性片（2）位于壳内条（101）之间的空间内并贴合机壳（1）的内壁，所述磁片连接环（3）位于内条端口（102）和片端口（201）内部，所述磁片螺丝（4）拧入内条端口（102）中的螺纹孔内。

4.根据权利要求1所述的一种高低压一体式发电机组，其特征在于：所述端盖（5）的边角开有盖角孔（501），所述端盖（5）中部开有盖中孔（503），所述盖中孔（503）外侧的端盖（5）内开有环形阵列分布的盖管孔（502）和透气槽（504），所述端盖（5）朝向机壳（1）的表面设有侵入部（505）；

所述绝缘管（7）的一端开有管立槽（703），所述绝缘管（7）的另一端外圆开有管外螺纹（701），所述绝缘管（7）中部外圆设有六角片（702）；

所述导电柱（8）的端部焊接固定有柔性导电片（801）。

5.根据权利要求4所述的一种高低压一体式发电机组，其特征在于：所述法兰轴承（6）位于端盖（5）中的盖中孔（503）内部，所述管外螺纹（701）与管螺母（9）螺纹连接，所述六角片（702）位于盖管孔（502）中的六角槽部分内，所述柔性导电片（801）位于管立槽（703）内部，所述端子螺丝（10）拧入导电柱（8）内部。

6.根据权利要求1所述的一种高低压一体式发电机组，其特征在于：所述主轴（12）的两端设有外槽轴（1202），所述外槽轴（1202）背向主轴（12）的一端设有端轴（1205），所述主轴（12）的端面设有环形阵列分布的轴端面螺纹孔（1201），所述外槽轴（1202）的外圆开有环形阵列分布的轴分隔槽（1203），所述外槽轴（1202）的端部开有环形阵列分布的槽轴端面孔（1204）；

所述线圈筒（13）的端部开有筒端腔（1301），所述筒端腔（1301）内的端面开有环形阵列分布的端腔螺纹孔（1303），所述筒端腔（1301）的内壁开有环形阵列分布的端腔壁槽（1302）；

所述风轮（14）包括轮内圈（1401）和设置在其外部的轮外圈（1402），所述轮内圈（1401）和轮外圈（1402）之间设有环形阵列分布的扇叶（1403），所述轮内圈（1401）的内壁设有环形阵列分布的内竖棱（1404），所述轮外圈（1402）的外圆设有环形阵列分布的外竖棱（1405），所述内竖棱（1404）和外竖棱（1405）内开有沉头孔。

7.根据权利要求6所述的一种高低压一体式发电机组，其特征在于：所述轮内圈（1401）套设在外槽轴（1202）外部，所述内竖棱（1404）位于轴分隔槽（1203）内部，所述轮外圈（1402）位于筒端腔（1301）内部，所述外竖棱（1405）位于端腔壁槽（1302）内部，所述内竖棱（1404）和外竖棱（1405）内部均设有轮螺丝（15），所述内竖棱（1404）内的轮螺丝（15）拧入轴端面螺纹孔（1201）内部，所述外竖棱（1405）内的轮螺丝（15）拧入端腔螺纹孔（1303）内部，所述端轴（1205）位于法兰轴承（6）内部。

8.根据权利要求1所述的一种高低压一体式发电机组，其特征在于：所述触片座（16）内开有环形阵列分布的片口（1604），所述片口（1604）中部开有棱道（1605），所述触片座（16）的端面设有座凸轴（1601），所述棱道（1605）端部开有座螺纹孔（1603），所述触片座（16）外圆开有环形阵列分布的座分隔槽（1602）；

所述接触片（17）中部设有片竖棱（1701）。

9.根据权利要求8所述的一种高低压一体式发电机组，其特征在于：所述接触片（17）位于片口（1604）内部，所述片竖棱（1701）位于棱道（1605）内部，所述片座螺丝（18）位于片竖棱（1701）和座螺纹孔（1603）内部。

10.根据权利要求1所述的一种高低压一体式发电机组，其特征在于：所述线圈筒（13）和触片座（16）的材质为工程塑料。

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