CN1858434A - 浸水式轴向贯流水力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低水头水力发电机,包括由发电机定子,叶轮转子,控制导叶,控制齿环,轴偶合变压器,前环形支撑端盖,后环形支撑端盖,锥形汇流管,锥形吸水管组成,发电机定子与前环形支撑端盖、后环形支撑端盖、锥形汇流管、锥形吸水管串连组成一增速流道直接浸没于水流中,水流由锥形汇流管进入增速流道内,被加速的水流经过控制导叶轴向流经叶轮转子。该水力发电机将水轮机与发电机融合为同轴共体结构,具有结构紧凑,无传运部件,运转平稳,安置使用灵活方便,适合固定连续运行和在野外流动性使用,不受气候、环境、温度的影响,还具有突出的隐蔽性,适宜在江河溪流的自然水流中安置使用。

Description

浸水式轴向贯流水力发电机
技术领域  本发明涉及一种水力发电机组,具体地说是涉及一种低水头水力发电机组。
背景技术  在水力发电中为保障水轮机的正常运转还需具备一定的水头和流量,水轮机将水流势能转化为机械能由旋转轴传动,增速带动发电机内的转子旋转发电,低水头水力发电机需选配合适的水轮机做动力源,发电机在运转发电时必须保持干燥通风才能正常工作。
发明内容  本发明的浸水式轴向贯流水力发电机,由发电机定子,叶轮转子,锥形控制导叶,控制齿环,齿环盖,轴偶合变压器,前环形支撑端盖,后环形支撑端盖,锥形汇流管和锥形吸水管组成。水轮机与发电机融合为一体,构成具有轴向贯流通道的水力发电机,发电机转子与水轮机叶轮组成同轴共体的圆柱形轴向贯流通道式叶轮转子,由具有轴向水流通道的前环形支撑端盖与后环形支撑端盖定位于发电机定子内,锥形控制导叶位于前环形支撑端盖中部轴向过流通道内的圆柱形支撑杆上。发电机定子与前环形支撑端盖、后环形支撑端盖、锥形汇流管、锥形吸水管串连组成一增速流道直接浸没于水流中,水流由锥形汇流管进入增速流道内,在外压的作用下被加速的水流经过控制导叶轴向流经叶轮转子叶片,叶片受水流冲击的反作用力使叶轮转子转动。水流经过叶轮转子叶片后流向锥形吸水管,锥形吸水管是一扩散形流道,它使流到锥形吸水管的水流减速,同时通过把排水中余留的动能转变为吸入水头,从而增加了叶轮转子上的压差,加大了叶轮转子的动量。该水力发电机将水轮机与发电机融合为同轴共体结构,可直接浸没固定于水流中运转发电,具有结构紧凑,无传运部件,运转平稳,安置使用灵活方便,还具有突出的隐蔽性,适宜在江河溪流的自然水流中安置使用。
本发明的浸水式轴向贯流水力发电机,定子是由定子铁芯与定子绕组组成的。定子铁芯是由硅钢片叠压而成的,嵌放于定子铁芯槽内的定子绕组的输出端直接与电缆线头连接固定于绕组端部。对定子绕组采用真空浸柒处理,使定子绕组绝缘内层间和槽内空隙充满绝缘柒,整个绕组绝缘粘结成为一个整体。经真空浸柒处理后的定子内表面形成一个致密光滑的完整连续柒膜,由此提高整个绝缘结构的导热性,电气强度,机械强度和耐水流介质的侵蚀,使主要绝缘组分不与导电介质直接接触。在定子绕组两端部采用防水、防潮性的沥清将定子绕组两端部和定子铁芯槽口熔封成圆环形,定子绕组损耗产生的热量会经定子铁芯传导给水流带走,不会对两端部的熔封沥清圆环造成影响。在沥清圆环外设塑料保护罩防止浸入端盖与叶轮转子间隙中的水,在叶轮转子旋转时,使水产生的旋转磨擦对定子绕组端部的沥清密封圆环造成水流磨擦损坏。
本发明的浸水式轴向贯流水力发电机,锥形控制导叶的受控端设置有挡沙片,与扇形控制齿连接固定于前环形支撑端盖中部轴向过流通道内的圆柱形支撑杆上,扇形控制齿与控制齿环侧面的驱动齿齿合,控制齿环为一圆环形结构,在控制齿环的轴向侧面分布有均匀的径向驱动齿,控制齿环由齿环盖定位于前环形支撑端盖内侧,在齿环盖的发电机侧有一过度弦边与叶轮转子柱形圆环内圆面相搭接成一过渡段,在叶轮转子运转时防止水流中的泥沙颗粒进入到定转子间的间隙内造成机械磨损。控制齿环在控制轮的驱动下做轴向旋转,从而带动与它齿合的扇形控制齿旋转,与扇形控制齿连接固定的锥形控制导叶,在扇形控制齿的旋转驱动下与水流方向形成一定的控制角度,实现可控制的水流过流量和产生叶轮所需的环量。
本发明的浸水式轴向贯流水力发电机,所述叶轮转子由发电机转子与水轮机叶轮组成同轴共体的圆柱形轴向贯流通道式叶轮转子,并由具有轴向水流通道的前环形支撑端盖与后环形支撑端盖定位于发电机定子内,在叶轮转子中的转轮上焊有径向分布,有相对扭角的叶轮叶片,叶片外缘与一柱形圆环内圆面熔焊在一起,在柱形圆环的外圆面上分布有多级转子磁极。在柱形圆环外圆面上的多级转子磁极上固定有励磁绕组,励磁绕组的励磁电流是由定子电枢绕组的输出电动势提供的,定子电枢绕组的输出电动势经复励变压器调整后,由电缆从前圆环形支撑端盖圆柱型支撑杆中的导线孔内送入位于,前环形支撑端盖中心轴承座旁的轴偶合变压器的初级绕组线圈,轴偶合变压器的初级绕组部份固定于前环形支撑端盖中部轴承座的叶轮转子侧,次级绕组固定于叶轮转子中转轮轴的入水端侧,轴偶合变压器初级线圈的磁场与轴偶合变压器的旋转次级偶合,在轴偶合变压器的旋转次级感应出电动势,次级绕组感应出的电动势由输出端与固定在转轮内的整流器连接经整流滤波成直流后,由导线经叶轮转子叶片内设置的励磁导线孔送至励磁绕组,励磁绕组串连后由非导磁体围绕,由极靴块固定于磁级上。对轴偶合变压器绕组、连接线头、整流器、励磁绕组等均采用防水防潮绝缘密封处理。在水流由锥形汇流管流入,并加速由叶轮转子中轴向流经叶轮叶片使叶轮转子旋转,叶轮转子的旋转使叶轮转子柱形圆环外圆面上的多级转子磁极形成一旋转磁场,嵌放于定子铁芯槽内的定子绕组,在旋转磁场中感应出电动势,定子绕组与负载由电缆连通后形成输出电流。在叶轮转子柱形圆环的出水端有一过度弦边与后环形支撑端盖内圆面相搭接成过渡段,在叶轮转子运转时防止水流中的泥沙颗粒进入到定转子间的间隙内造成机械磨损。位于前环形支撑端盖中心轴承座内的,轴偶合变压器初级线圈绕组固定座外圆的弦边与叶轮转子转轮内的,轴偶合变压器次级线圈绕组固定座外圆的进水端相衔接成一过渡段。叶轮转子转轮的出水端弦边,与后环形支撑端盖中心轴承组座上固定的轴承盖相衔接成第二过渡段。进入叶轮转子的泥沙颗粒在水流冲力作用下,会被水流带入扩散形流道的锥形吸水管中去。
本发明的浸水式轴向贯流水力发电机,叶轮转子主轴两端分别固定在发电机定子两端的前环形支撑端盖中心的轴承中和后环形支撑端盖中心的轴承组中,所述前环形支撑端盖与中心的轴承座之间的水流通道部份,由径向分布的圆柱形支撑杆连接组成一同心整体结构,在径向分布的圆柱形支撑杆内设置有一励磁导线孔,在前环形支撑端盖中心轴承座内的轴承外安置有轴向偶合变压器的初级固定线圈。所述后环形支撑端盖与中心的轴承座之间的水流通道部份,由径向分布并轴向倾斜于端盖内侧的支撑杆连接组成一同心整体结构,在后环形支撑端盖中心的轴承座内由导向轴承与推力轴承组成轴承组。
如上所述在本发明中浸水式轴向贯流水力发电机,可在水流中连续正常运转发电。水轮机与发电机融合为一体省去了传动部分,在安置使用时,只需将浸水式轴向贯流水力发电机与一锥形汇流管和一锥形吸水管串连成一圆筒形的过流通道,浸没固定于水流中,调整锥形控制导叶以确定好最佳的进水量后,即可日夜不停地向负载和蓄电池组供电。
因此如本发明所述的浸水式轴向贯流水力发电机,用作低水头水流发电时可显示很大的优越性和灵活性,适合固定连续运行供电,更适合在野外流动性使用,该水力发电机浸没于水中运转,不受气候、环境、温度的影响,同时还具有隐蔽性的特点。
俯图说明    图1是浸水式轴向贯流水力发电机主视图,
            图2是浸水式轴向贯流水力发电机轴向剖视图,
            图3是叶轮转子视图,
            图4是图3的A-A剖视图,
            图5是前环形支撑端盖视图,
            图6是后环形支撑端盖视图,
            图7是齿环盖视图,
具体实施方式  发电机定子8与前环形支撑端盖1、后环形支撑端盖9、锥形汇流管24、锥形吸水管10串连组成一增速流道。定子绕组2嵌放于定子铁芯8槽内,叶轮转子28由叶轮转子主轴20转轮11叶轮叶片3柱形圆环4励磁绕组6非导磁体7极靴块5组合成一同轴共体结构。旋转轴偶合变压器12旋转次级13整流器14共同固定于叶轮转子主轴20上的转轮11内。励磁绕组6串连后由非导磁体7围绕,由极靴块5固定于柱形圆环4外圆面的磁级上,锥形控制导叶23与扇形控制齿25连接固定于前环形支撑端盖1中部轴向过流通道内的圆柱形支撑杆上,扇形控制齿25与控制齿环26侧面的驱动齿齿合,控制齿环26由齿环盖27定位于前环形支撑端盖1的内侧,叶轮转子主轴20两端分别固定在,发电机定子8两端的前环形支撑端盖1中心轴承座21内的轴承19中,和后环形支撑端盖9中心轴承座17内的导向轴承15和推力轴承16中,轴向偶合变压器18初级固定线圈22固定在,前环形支撑端盖1中心轴承座21内轴承19外的叶轮转子28侧。

Claims (8)

1、一种浸水式轴向贯流水力发电机由发电机定子,叶轮转子,锥形控制导叶,控制齿环,齿环盖,轴偶合变压器,前环形支撑端盖,后环形支撑端盖,锥形汇流管和锥形吸水管组成,其特征在于水轮机与发电机融合为一体,构成具有轴向贯流通道的水力发电机,发电机转子与水轮机叶轮组成同轴共体的圆柱形轴向贯流通道式叶轮转子,由具有轴向水流通道的前环形支撑端盖与后环形支撑端盖定位于发电机定子内,锥形控制导叶位于前环形支撑端盖中部轴向过流通道内的圆柱形支撑杆上。
2、根据权利要求1所述的浸水式轴向贯流水力发电机。其特征在于叶轮转子中的转轮上焊有径向分布,有相对扭角的叶轮叶片,叶片外缘与一柱形圆环内圆面熔焊在一起,在柱形圆环的外圆面上分布有多级转子磁极。
3、根据权利要求1所述的浸水式轴向贯流水力发电机,其特征在于叶轮转子叶片内设置有励磁导线孔,励磁绕组串连后由非导磁体围绕,由极靴块固定于磁级上。
4、根据权利要求1所述的浸水式轴向贯流水力发电机,其特征在于轴偶合变压器的初级绕组部份固定于前环形支撑端盖中部轴承座的叶轮转子侧,次级绕组固定于叶轮转子中转轮轴的入水端侧,次级绕组的输出端与固定在转轮内的旋转整流器连接。
5、根据权利要求1所述的浸水式轴向贯流水力发电机,其特征在于控制齿环为一圆环形结构,在控制齿环的轴向侧面分布有均匀的径向驱动齿,控制齿环由齿环盖定位于前环形支撑端盖内侧,齿环盖的发电机侧有一过度弦边。
6、根据权利要求1所述的浸水式轴向贯流水力发电机,其特征在于锥形控制导叶的受控端设有挡沙片与扇形控制齿连接。
7、根据权利要求1所述的浸水式轴向贯流水力发电机,其特征在于前环形支撑端盖与中心的轴承座之间的水流通道部份,由径向分布的圆柱形支撑杆连接组成一同心整体结构,在径向分布的圆柱形支撑杆内设置有一励磁导线孔,在前环形端盖中心轴承座内的轴承外安置有轴向偶合变压器的初级固定线圈。
8、根据权利要求1所述的浸水式轴向贯流水力发电机,其特征在于后环形支撑端盖与中心的轴承座之间的水流通道部份,由径向分布并轴向倾斜于端盖内侧的支撑杆连接组成一同心整体结构,在后环形端盖中心的轴承座内由导向轴承与推力轴承组成轴承组。
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