CN205956014U - 一体式发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一体式发电系统，包括：永磁直驱发电机及工质泵；所述永磁直驱发电机的转子与所述工质泵的叶轮固定于同一根旋转轴上；所述永磁直驱发电机的定子，用于通过外部输入的电能对所述转子进行驱动，以及根据所述转子的转动形成电能并输出；所述转子，用于在所述定子的驱动下进行旋转，并通过所述旋转轴带动所述叶轮旋转；所述旋转轴，用于在输入的旋转动力的驱动下带动所述转子及所述叶轮旋转。本方案无需额外提供专门用于驱动的电动机也能实现对工质泵的驱动。

Description

一体式发电系统

技术领域

本实用新型涉及发电技术领域，特别涉及一体式发电系统。

背景技术

随着环境问题日益受到关注，如何提高能源的利用率，减少环境污染已经成为研究热点。在工业生产中经常会产生一些废热，通过有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，ORC)可以回收这些废热进行发电，实现能源的重复利用，提高能源的利用率。在有机朗肯循环中，高压工质进入膨胀机膨胀做功后成为低压工质，需要通过工质泵对低压工质进行加压，使低压工质重新成为高压工质，以实现工质的循环利用。

目前的有机朗肯循环中，一般通过单独的电动机对工质泵进行驱动。

针对于目前的工质泵，为了对工质泵进行驱动，需要额外提供专门用于驱动的电动机，因此增加了实现的复杂性。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一体式发电系统，无需额外提供专门用于驱动的电动机也能实现对工质泵的驱动。

本实用新型实施例提供了一体式发电系统，包括：永磁直驱发电机及工质泵；

所述永磁直驱发电机的转子与所述工质泵的叶轮固定于同一根旋转轴上；

所述永磁直驱发电机的定子，用于通过外部输入的电能对所述转子进行驱动，以及根据所述转子的转动形成电能并输出；

所述转子，用于在所述定子的驱动下进行旋转，并通过所述旋转轴带动所述叶轮旋转；

所述旋转轴，用于在输入的旋转动力的驱动下带动所述转动及所述叶轮旋转。

在本实用新型另一个优选实施例中，

所述转子、所述定子、所述叶轮及所述旋转轴位于同一个密封壳体内；

所述叶轮与所述转子之间通过第一密封圈进行隔离。

在本实用新型又一个优选实施例中，

一体式发电系统进一步包括：膨胀机；

所述膨胀机的旋转部件固定于所述旋转轴上；

所述旋转部件，用于在所述工质泵输出的工质的驱动下形成所述旋转动力，并将所述旋转动力传输给所述旋转轴，以对所述旋转轴进行驱动。

优选地，

所述转子固定于所述旋转轴的中部，所述旋转部件及所述叶轮分别固定于所述旋转轴的两端；

所述旋转轴、所述转子、所述旋转部件及所述叶轮位于同一个密封壳体内。

优选地，

所述旋转部件与所述转子之间通过第二密封圈进行隔离；

所述转子与所述叶轮之间通过第三密封圈进行隔离；

其中，

所述第二密封圈为迷宫密封圈、梳式密封圈、刷式密封圈、气密封装置、填料密封装置及机械密封装置中的任意一种；

所述第三密封圈为迷宫密封圈、梳式密封圈、刷式密封圈、气密封装置、填料密封装置及机械密封装置中的任意一种。

在本实用新型一个优选实施例中，

所述旋转部件为向心透平；

所述旋转轴通过至少两个径向轴承与所述密封壳体相连，其中，

所述至少两个径向轴承中的第一径向轴承位于所述转子与所述叶轮之间；

所述至少两个径向轴承中的第二径向轴承位于所述转子与所述向心透平之间或位于所述向心透平所在一侧的轴端。

在本实用新型另一个优选实施例中，

所述旋转部件为轴流透平；

所述旋转轴通过至少两个径向轴承与所述密封壳体相连，其中，

所述至少两个径向轴承中的第一径向轴承位于所述转子与所述叶轮之间；

所述至少两个径向轴承中的第二径向轴承位于所述轴流透平所在一侧的轴端。

在本实用新型一个优选实施例中，

所述径向轴承为电磁轴承；

所述一体式发电系统进一步包括：至少两个停车轴承；

所述停车轴承分别与所述旋转轴及所述密封壳体相连，并与所述径向轴承相邻；

所述停车轴承，用于在所述电磁轴承没有正常工作时对所述旋转轴的径向位置进行限定。

在本实用新型一个优选实施例中，

所述永磁直驱发电机及所述工质泵的壳体的壳壁上设置有冷却通道，所述冷却通道用于传输冷却介质，以对所述永磁直驱发电机进行冷却。

优选地，

该一体式发电系统进一步包括：凝汽器；

所述凝汽器分别与所述冷却通道及所述膨胀机相连；

所述凝汽器，用于对所述膨胀机输出的所述工质进行冷凝，形成液态工质；

所述冷却通道，用于传输所述凝汽器形成的所述液态工质，以通过所述液态工质对所述永磁直驱发电机进行冷却。

本实用新型提供的一体式发电系统，由于永磁直驱发电机可以作为发电机使用，也可以作为电动机使用，将永磁直驱发电机的转子与工质泵的叶轮固定在同一根旋转轴上，当一体式发电系统启动时，永磁直驱发电机的定子通过外部输入的电能驱动转子旋转，转子带动旋转轴及叶轮旋转，此时永磁直驱发电机作为电动机对工质泵进行驱动；当一体式发电系统进入工作状态后，旋转轴在输入的旋转动力的驱动下带动转子及叶轮旋转，永磁直驱发电机的定子根据转子的转动形成电能并输出，此时永磁直驱发电机作为发电机进行发电，同时传递动力对工质泵进行驱动。这样，在一体式发电系统启动或正常工作时均可以通过永磁直驱发电机对工质泵进行驱动，从而无需额外提供专门用于驱动的电动机也能够实现对工质泵的驱动。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一个实施例提供的一体式发电系统的示意图；

图2是本实用新型一个实施例提供的包括密封壳体的一体式发电系统的示意图；

图3是本实用新型一个实施例提供的包括膨胀机的一体式发电系统的示意图；

图4是本实用新型另一个实施例提供的包括膨胀机的一体式发电系统的示意图；

图5是本实用新型一个实施例提供的包括向心透平膨胀机的一体式发电系统的示意图；

图6是本实用新型另一个实施例提供的包括向心透平膨胀机的一体式发电系统的示意图；

图7是本实用新型一个实施例提供的包括轴流透平膨胀机的一体式发电系统的示意图；

图8是本实用新型一个实施例提供的电磁轴承及停车轴承与旋转轴连接结构的示意图；

图9是本实用新型一个实施例提供的包括凝汽器的一体式发电系统的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供了一体式发电系统，包括：永磁直驱发电机10及工质泵20；

所述永磁直驱发电机10的转子101与所述工质泵20的叶轮201固定于同一根旋转轴30上；

所述永磁直驱发电机10的定子102，用于通过外部输入的电能对所述转子101进行驱动，以及根据所述转子101的转动形成电能并输出；

所述转子101，用于在所述定子102的驱动下进行旋转，并通过所述旋转轴30带动所述叶轮201旋转；

所述旋转轴30，用于在输入的旋转动力的驱动下带动所述转子101及所述叶轮201旋转。

本实用新型提供的一体式发电系统，由于永磁直驱发电机可以作为发电机使用，也可以作为电动机使用，将永磁直驱发电机的转子与工质泵的叶轮固定在同一根旋转轴上，当一体式发电系统启动时，永磁直驱发电机的定子通过外部输入的电能驱动转子旋转，转子带动旋转轴及叶轮旋转，此时永磁直驱发电机作为电动机对工质泵进行驱动；当一体式发电系统进入工作状态后，旋转轴在输入的旋转动力的驱动下带动转子及叶轮旋转，永磁直驱发电机的定子根据转子的转动形成电能并输出，此时永磁直驱发电机作为发电机进行发电，同时传递动力对工质泵进行驱动。这样，在一体式发电系统启动或正常工作时均可以通过永磁直驱发电机对工质泵进行驱动，从而无需额外提供专门用于驱动的电动机也能够实现对工质泵的驱动。

在本实用新型一个实施例中，如图2所示，转子101、定子102、叶轮201及旋转轴30均位于同一个密封壳体40内，叶轮201与转子101之间通过第一密封圈50进行隔离。

由于工质泵20对工质进行加压时工质会进入工质泵20内部，将转子101、定子102、叶轮201及旋转轴30设置于同一个密封壳体40内，形成集成式发电机及工质泵，相对于分体式的发电机及工质泵，工质泵的旋转轴没有从工质泵的壳体中穿出，避免了工质从工质泵壳体上轴孔处发生泄漏的情况发生，提高了工质泵工作的安全性。

通过第一密封圈50将转子101与叶轮201隔离开，即将永磁直驱发电机10与工质泵20进行隔离。由于永磁直驱发电机10与工质泵20共用同一根旋转轴30，在永磁直驱发电机10与工质泵20连接处的轴孔处设置第一密封圈50，可以防止工质泵20内的较多的工质进入永磁直驱发电机10，造成永磁直驱发电机10不能进行正常工作的情况发生，提高了永磁直驱发电机10工作的稳定性。

在本实用新型一个实施例中，如图3所示，一体式发电系统进一步包括有膨胀机60，膨胀机60的旋转部件601固定在旋转轴30上。旋转部件601在工质泵20输出的工质的驱动下形成旋转动力，通过旋转轴30将形成的旋转动力传输给永磁直驱发电机10的转子101，使转子101转动。

工质泵20对工质进行加压后，工质还需要经过蒸发器等设备成为高压高温工质，高压高温工质进入膨胀机60后进行膨胀做功，工质做功过程中驱动旋转部件601旋转，旋转部件601旋转带动旋转轴30旋转，由于转子101及叶轮201均与旋转轴30相固定，所以旋转轴30旋转会带动转子101及叶轮201旋转，定子103根据转子101的旋转产生电能并输出，叶轮201对进入工质泵20的工质进行加压。膨胀机60作为动力输出装置，在一体式发电系统进入工作状态后，膨胀机60向永磁直驱发电机10及工质泵20输出动力，除了动力损耗，膨胀机60输出的动力一部分用于驱动永磁直驱发电机10进行发电，另一部分用于驱动工质泵20对工质进行加压。

在本实用新型一个实施例中，如图4所示，转子101、旋转部件601及叶轮201均固定在旋转轴30上，其中转子101位于旋转轴30的中部，旋转部件601及叶轮201分别固定于旋转轴30的两端；并且，转子101、旋转部件601及叶轮201位于一个密封壳体40内部。

由于旋转部件601及叶轮201在旋转的过程中均会产生沿旋转轴30轴线方向的推力，将旋转部件601及叶轮201固定在旋转轴30上，通过控制膨胀机60或工质泵20上工质输出端与输入端的位置，可以使旋转部件601产生的轴向推力与叶轮201产生的轴向推力方向相反，这样旋转部件601及叶轮201产生的轴向推力可以部分抵消，减小旋转轴30承受的总轴向推力，总轴向推力的减小可以减缓轴承的磨损速度，并可以使膨胀机60、永磁直驱发电机10及工质泵20更加稳定的工作。

由于高压工质会进入膨胀机60内部进行膨胀做功，同时低压工质会进入工质泵20进行加压，将旋转轴30、转子101、旋转部件601及叶轮201密封在同一个密封壳体40内，实现膨胀机60、永磁直驱发电机10及工质泵20的一体式设计，相对于分体式设备的膨胀机及工质泵，由于旋转轴整体为与密封壳体40内部，防止了工质从膨胀机或工质泵壳体上的轴孔处泄露的情况发生，提高了膨胀机及工质泵的安全性。

在本实用新型一个实施例中，如图4所示，旋转部件601与转子101之间通过第二密封圈501进行隔离，转子101与叶轮201之间通过第三密封圈502进行隔离，即将永磁直驱发电机10与膨胀机60及工质泵20隔离开。由于膨胀机60、永磁直驱发电机10及工质泵20共用同一根旋转轴30，在膨胀机60与永磁直驱发电机10连接处的轴孔处设置第二密封圈501，可以防止膨胀机60中较多的工质进入永磁直驱发电机10，同理在永磁直驱发电机10与工质泵20连接处的轴孔处设置第三密封圈502，可以防止工质泵20中较多的工质进入永磁直驱发电机10。通过设置第二密封圈501及第三密封圈502，可以减小进入永磁直驱发电机10中的工质的量，提高了永磁直驱发电机10的工作稳定性。

在本实用新型实施例中，第二密封圈501及第三密封圈502可以是迷宫密封圈、梳式密封圈或刷式密封圈，也可以通过气封、填料密封或机械密封的方式对膨胀机及工质泵中的工质进行密封。由于有少量工质进入永磁直驱发电机10时不会对永磁直驱发电机10的工作性能造成影响，所以第二密封圈501及第三密封圈502可以采用各种类型的密封圈，便可以满足永磁直驱发电机10的密封要求。

在本实用新型一个实施例中，如图3所示，膨胀机60的旋转部件601可以为向心透平或轴流透平。由于向心透平具有成本低、效率高的特点，而轴流透平具有功率高的特点，因而可以根据不同的使用需求选择向心透平或轴流透平作为膨胀机60的旋转部件601，从而本实用新型提供的一体式发电系统可以应用于不同的领域，满足不同用户的需求，提高了该一体式发电系统的适用性。

在本实用新型一个实施例中，如图3及图4所示，当膨胀机60的旋转部件601为向心透平时，旋转轴30通过至少两个径向轴承与封闭壳体40相连，其中，至少两个径向轴承中的第一径向轴承位于转子101与叶轮201之间，至少两个径向轴承中的第二径向轴承位于转子101与向心透平之间或位于旋转轴30上向心透平所在一侧的轴端。

如图5所示，旋转轴30通过第一径向轴承701和第二径向轴承702固定在密封壳体40上，其中第一径向轴承701位于转子101与叶轮201之间，第二径向轴承702位于转子101与向心透平601之间。旋转轴30通过悬臂式的结构对向心透平601及叶轮201进行支撑，由于向心透平601及叶轮201在转动过程中产生的径向力都比较小，不会对旋转轴30造成较大的径向变形，因而通过悬臂式结构对向心透平601及叶轮201进行支撑不会使旋转轴30产生强烈的振动，能够满足使用的要求。在这种结构下，膨胀机60的工质输入端602与永磁直驱发电机10相邻，膨胀机60的工质输出端603位于旋转轴30的延长线上；工质在膨胀机60中膨胀做功后，沿旋转轴30的轴线方向从工质输出端603离开膨胀机60，工质沿轴线输出时受到的阻力较小，压力损失少，可以提高膨胀机60的能量转换效率。

如图6所示，旋转轴30通过第一径向轴承701和第二径向轴承702固定在密封壳体40上，其中第一径向轴承701位于转子101与叶轮201之间，第二径向轴承702位于旋转轴30上向心透平601所在一侧的轴端。由于叶轮201在转动过程中产生的径向力很小，不会对旋转轴30造成较大的径向变形，通过悬臂式结构对叶轮201进行支撑导致旋转轴30产生强烈的振动；相对于叶轮201，向心透平601转动时产生的径向力较大，第一径向轴承701和第二径向轴承702位于向心透平601及转子101的两端，通过两端支撑的形式对旋转轴30进行支撑，可以减小旋转轴30在径向上产生的变形，从而减小旋转轴30的振动，提高膨胀机60、永磁直驱发电机10及工质泵20的工作稳定性。

在本实用新型一个实施例中，如图3及图4所示，当膨胀机60的旋转部件601为轴流透平时，旋转轴30通过至少两个径向轴承与封闭壳体40相连，其中，至少两个径向轴承中的第一径向轴承位于转子101与叶轮201之间，至少两个径向轴承中的第二径向轴承位于旋转轴30上轴流透平601所在一侧的轴端。

如图7所示，旋转轴30通过第一径向轴承701和第二径向轴承702固定在密封壳体40上，其中第一径向轴承701位于转子101与叶轮201之间，第二径向轴承702位于旋转轴30上轴流透平601所在一侧的轴端。由于叶轮201在转动过程中产生的径向力很小，不会对旋转轴30造成较大的径向变形，通过悬臂式结构对叶轮201进行支撑导致旋转轴30产生强烈的振动；而轴流透平601在转动过程中会产生较大的轴向力，特别是多级轴流透平，产生的径向力更大，为了防止旋转轴30在该较大的径向力的作用下产生较大的径向变形，将第一径向轴承701和第二径向轴承702设置在轴流透平601及转子101的外侧，通过两端支撑的形式对旋转轴30进行支撑，可以减小旋转轴30在径向上产生的变形，从而减小旋转轴30的振动，保证膨胀机60为轴流透平膨胀机时膨胀机60、永磁直驱发电机10及工质泵20能够稳定的工作。

在本实用新型一个实施例中，如图5、图6或图7所示，第一径向轴承701和第二径向轴承702可以为滚动轴承、滑动轴承等轴承，也可以为电磁轴承。当径向轴承为滚动轴承或滑动轴承时，可以通过工质对滚动轴承或滑动轴承进行润滑冷却；当径向轴承为电磁轴承时，由于电磁轴承与旋转轴不进行直接接触，电磁轴承与旋转轴之间不会因为摩擦而产生热量或造成能量损失，因而无需对电磁轴承设计润滑冷却系统，而且可以减少能量损失，提高一体式发电系统的发电效率。

在本实用新型一个实施例中，当径向轴承为电磁轴承时，该一体式发电系统进一步包括至少两个停车轴承，停车轴承分别与旋转轴30及密封壳体40相连，并与电磁轴承相邻。由于电磁轴承通过电磁力对旋转轴30进行支撑，如果在旋转轴30高速转动的过程中电磁轴承不能正常输出电磁力，高速转动的旋转轴30将对膨胀机60、永磁直驱发电机10及工质泵20内部的构件造成严重的损坏，甚至产生危险；在与电磁轴承相邻的位置上设置停车轴承，当电磁轴承出现故障不能对转动中的旋转轴30进行支撑时，停车轴承对旋转轴30进行支撑，保证旋转轴30能够停车，安全的停止转动，从而提高一体式发电系统的安全性。

如图5、图6或图7所示，第一停车轴承801与第一电磁轴承701相邻设置，第二停车轴承802与第二电磁轴承702相邻设置，第一停车轴承801及第二停车轴承802均与旋转轴30及密封壳体40相连。当电磁轴承701与电磁轴承702中的一个或两个发生故障不能产生对旋转轴30进行支撑的电磁力时，停车轴承801及停车轴承802与旋转轴30相接触，对旋转轴30进行支撑，以使旋转轴30能够安全的停止转动，即实现旋转轴30的安全停车。

当电磁轴承正常工作时，停车轴承并不与旋转轴相接触，只有电磁轴承出现问题时停车轴承才对旋转轴进行支撑，以保证旋转轴安全停车。如图8所示，旋转轴30上设置有第一电磁轴承701和第二电磁轴承703，并设置有第一停车轴承801及第二停车轴承802，其中第一停车轴承801与第一电磁轴承701相邻，第二停车轴承802与第二电磁轴承703相邻，第一电磁轴承701、第二电磁轴承703、第一停车轴承801及第二停车轴承802均固定在外壳上。第一停车轴承801和第二停车轴承802的工作轴线比第一电磁轴承701和第二电磁轴承703的工作轴线低，当第一电磁轴承701和第二电磁轴承703没有输出电磁力或电磁力不足时，旋转轴30的轴线与第一停车轴承801和第二停车轴承802的工作轴线相重合，由第一停车轴承801和第二停车轴承802对旋转轴30进行支撑；当第一电磁轴承701和第二电磁轴承703正常输出电磁力时，旋转轴30在电磁力的作用下位置升高，旋转轴30与第一停车轴承801及第二停车轴承802分离，此时旋转轴30的轴线与第一电磁轴承701和第二电磁轴承703的工作轴线相重合，旋转轴30在第一电磁轴承701和第二电磁轴承703的电磁力作用下处于悬浮状态。

在本实用新型一个实施例中，永磁直驱发电机及工质泵壳体的壳壁上设置有冷却通道，冷却通道能够传输冷却介质，以对永磁直驱发电机进行冷却。其中，冷却通道可以设置在壳壁的外侧，也可以设置在壳壁的内侧。

如图5、图6或图7所示，在密封壳体40的壳壁上靠近定子102的位置上设置有冷却通道401，冷却通道401以多通道并行的形式设置于密封壳体40的壳壁上，在永磁直驱发电机10工作时，冷却通道401可以传输冷却介质，冷却介质进入冷却通道401后可以吸收永磁直驱发电机10产生的热量，冷却介质从冷却通道401流出时将永磁直驱发电机10产生的热量带走。

由于永磁直驱发电机在工作时产生的热量较少，所以只需要在永磁直驱发电机的外部设置冷却通道进行冷却，便可以满足永磁直驱发电机的冷却要求，无需在永磁直驱发电机内部设置复杂的冷却系统，保证了永磁直驱发电机的工作稳定性及可靠性。

在本实用新型一个实施例中，可以通过冷却水等系统外部的冷却介质对永磁直驱发电机进行冷却，也可以将膨胀机输出的工质冷凝成液态后作为冷却介质对永磁直驱发电机进行冷却。

当以工质作为冷却介质对永磁发直驱电机进行冷却时，如图9所示，一体式发电系统进一步包括有凝汽器100。凝汽器100分别与冷却通道401及膨胀机60相连；凝汽器100接收膨胀机60输出的气态工质，对气态工质进行冷凝后形成液态工质，并通过管道将全部或部分液态工质传输给冷却通道401；冷却通道401对液态工质进行传输，液态工质可以吸收永磁直驱发电机10产生的热量，当液态工质从冷却通道401中流出后，将永磁直驱发电机10产生的热量带走，以对永磁直驱发电机10进行冷却。

由于膨胀机60输出的高温低压工质需要经过凝汽器等设备成为低温低压工质，通过压缩设备对低温低压工质进行加压后形成低温高压工质，低温高压工质进入蒸发器成为高温高压工质，高压高温工质进入膨胀机60膨胀做功后重新形成高温低压工质，实现工质的循环利用。将从凝汽器输出的低温低压工质或从压缩设备输出的低温高压工质输入永磁直驱发电机10上的冷却通道401，一方面，低温工质可以更好的对永磁直驱发电机10进行冷却；另一方面，低温工质本身需要进入蒸发器进行吸热，将低温工质输入冷却通道401，低温工质可以吸收永磁直驱发电机10产生的热量，在对永磁直驱发电机10进行冷却的同时实现对低温工质进行回热，提高了能源的利用率。

在本实用新型一个实施例中，一体式发电系统还包括有至少一个轴向轴承，轴向轴承的内圈与旋转轴固定连接，外圈与永磁直驱发电机及工质泵的壳体固定连接，轴向轴承用于对旋转轴的轴向位置进行固定。径向轴承可以对旋转轴的径向位置进行约束，但是不能提供对旋转轴的轴向位置进行约束的力，而旋转部件及叶轮在转动过程中会对旋转轴施加轴向的推力，通过轴向轴承将旋转轴与永磁直驱发电机及工质泵的壳体相连，轴向轴承可以产生与旋转部件或叶轮产生的推力方向相反的力，该力用于抵消旋转部件或叶轮产生的推力，从而轴向轴承可以对旋转轴的轴向位置进行约束，保证旋转轴的工作稳定性

如图5、图6或图7所示，轴向轴承90的内圈固定在旋转轴30上，外圈与密封壳体40固定连接。当旋转部件601与叶轮201转动对旋转轴30产生轴向推力时，轴向轴承90在旋转轴30上产生抵消该推力的作用力，以对旋转轴30的轴向位置进行约束，使旋转轴30与密封壳体40在轴线方向上的相对位置处于允许的范围内。

需要说明的是，由于角接触轴承能够同时产生轴向作用力和径向作用力，当采用角接触轴承作为径向轴承时，角接触轴承本身可以对旋转轴的轴向位置进行约束，因而无需另外设置轴向轴承；另外，当旋转轴的轴径不唯一时，可以在密封壳体上设置限位结构，使旋转轴的轴肩与限位结构相接触，通过密封壳体上的限位结构对旋转轴的轴向位置进行约束，此时也无需另外设置轴向轴承。

本实用新型提供的一体式发电系统，至少具有如下有益效果：

1、在本实用新型的一体式发电系统中，由于永磁直驱发电机可以作为发电机使用，也可以作为电动机使用，将永磁直驱发电机的转子与工质泵的叶轮固定在同一根旋转轴上，当一体式发电系统启动时，永磁直驱发电机的定子通过外部输入的电能驱动转子旋转，转子带动旋转轴及叶轮旋转，此时永磁直驱发电机作为电动机对工质泵进行驱动；当一体式发电系统进入工作状态后，旋转轴在输入的旋转动力的驱动下带动转子及叶轮旋转，永磁直驱发电机的定子根据转子的转动形成电能并输出，此时永磁直驱发电机作为发电机进行发电，同时传递动力对工质泵进行驱动。这样，在一体式发电系统启动或正常工作时均可以通过永磁直驱发电机对工质泵进行驱动，从而无需额外提供专门用于驱动的电动机也能够实现对工质泵的驱动。

2、在本实用新型的一体式发电系统中，将永磁直驱发电机的转子、工质泵的叶轮及旋转轴设置于同一个密封壳体内，由于旋转轴不从密封壳体内穿出，因此可以防止工质泵壳体上的轴孔处泄漏工质的情况发生，提高了工质泵的安全性。

3、在本实用新型的一体式发电系统中，将永磁直驱发电机的转子、工质泵的叶轮、膨胀机的旋转部件及旋转轴设置于同一个密封壳体内，由于旋转轴不从密封壳体内穿出，因此可以防止膨胀机壳体及工质泵壳体上的轴孔处泄漏工质的情况发生，提高了膨胀机及工质泵的安全性。

4、在本实用新型的一体式发电系统中，将膨胀机的旋转部件及工质泵的叶轮分别固定在旋转轴的两端，旋转部件及叶轮转动时产生的轴向推力可以部分抵消，减小旋转轴承受的总轴向推力，提高了旋转轴的工作稳定性。

5、在本实用新型的一体式发电系统中，当膨胀机为轴流透平膨胀机时，永磁直驱发电机的转子及轴流透平膨胀机的轴流透平固定于旋转轴的两个径向轴承之间，两个径向轴承以两端支撑的形式对旋转轴进行支撑，防止轴流透平产生的较大径向力使旋转轴发生较大的径向变形，从而防止旋转轴产生强烈的振动导致轴流透平膨胀机、永磁直驱发电机及工质泵无法正常工作的情况发生。

6、在本实用新型的一体式发电系统中，永磁直驱发电机及工质泵的一体式外壳上设置有冷却通道，冷却通道用于传输冷却介质以对永磁直驱发电机进行冷却，无需在永磁直驱发电机的内部设置复杂的冷却系统，提高了永磁直驱发电机的工作稳定性及可靠性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

最后需要说明的是：以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，仅用于说明本实用新型的技术方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一体式发电系统，其特征在于，包括：永磁直驱发电机(10)及工质泵(20)；

所述永磁直驱发电机(10)的转子(101)与所述工质泵(20)的叶轮(201)固定于同一根旋转轴(30)上；

所述永磁直驱发电机(10)的定子(102)，用于通过外部输入的电能对所述转子(101)进行驱动，以及根据所述转子(101)的转动形成电能并输出；

所述转子(101)，用于在所述定子(102)的驱动下进行旋转，并通过所述旋转轴(30)带动所述叶轮(201)旋转；

所述旋转轴(30)，用于在输入的旋转动力的驱动下带动所述转子(101)及所述叶轮(201)旋转。

2.根据权利要求1所述的一体式发电系统，其特征在于，

所述转子(101)、所述定子(102)、所述叶轮(201)及所述旋转轴(30)位于同一个密封壳体(40)内；

所述叶轮(201)与所述转子(101)之间通过第一密封圈(50)进行隔离。

3.根据权利要求1或2所述的一体式发电系统，其特征在于，进一步包括：膨胀机(60)；

所述膨胀机(60)的旋转部件(601)固定于所述旋转轴(30)上；

所述旋转部件(601)，用于在所述工质泵(20)输出的工质的驱动下形成所述旋转动力，并将所述旋转动力传输给所述旋转轴(30)，以对所述旋转轴(30)进行驱动。

4.根据权利要求3所述的一体式发电系统，其特征在于，

所述转子(101)固定于所述旋转轴(30)的中部，所述旋转部件(601)及所述叶轮(201)分别固定于所述旋转轴(30)的两端；

所述旋转轴(30)、所述转子(101)、所述旋转部件(601)及所述叶轮(201)位于同一个密封壳体(40)内。

5.根据权利要求4所述的一体式发电系统，其特征在于，

所述旋转部件(601)与所述转子(101)之间通过第二密封圈(501)进行隔离；

所述转子(101)与所述叶轮(201)之间通过第三密封圈(502)进行隔离；

其中，

所述第二密封圈(501)为迷宫密封圈、梳式密封圈、刷式密封圈、气密封装置、填料密封装置及机械密封装置中的任意一种；

所述第三密封圈(502)为迷宫密封圈、梳式密封圈、刷式密封圈、气密封装置、填料密封装置及机械密封装置中的任意一种。

6.根据权利要求4所述的一体式发电系统，其特征在于，

所述旋转部件(601)为向心透平；

所述旋转轴(30)通过至少两个径向轴承与所述密封壳体(40)相连，其中，

所述至少两个径向轴承中的第一径向轴承(701)位于所述转子(101)与所述叶轮(201)之间；

所述至少两个径向轴承中的第二径向轴承(702)位于所述转子(101)与所述向心透平之间或位于所述向心透平所在一侧的轴端。

7.根据权利要求4所述的一体式发电系统，其特征在于，

所述旋转部件(601)为轴流透平；

所述旋转轴(30)通过至少两个径向轴承与所述密封壳体(40)相连，其中，

所述至少两个径向轴承中的第一径向轴承(701)位于所述转子(101)与所述叶轮(201)之间；

所述至少两个径向轴承中的第二径向轴承(702)位于所述轴流透平所在一侧的轴端。

8.根据权利要求6或7所述的一体式发电系统，其特征在于，

所述径向轴承为电磁轴承；

所述一体式发电系统进一步包括：至少两个停车轴承(801、802)；

所述停车轴承(801、802)分别与所述旋转轴(30)及所述密封壳体(40)相连，并与所述径向轴承相邻；

所述停车轴承(801、802)，用于在所述电磁轴承没有正常工作时对所述旋转轴(30)的径向位置进行限定。

9.根据权利要求3所述的一体式发电系统，其特征在于，

所述永磁直驱发电机(10)及所述工质泵(20)的壳体的壳壁上设置有冷却通道(401)，所述冷却通道(401)用于传输冷却介质，以对所述永磁直驱发电机(10)进行冷却。

10.根据权利要求9所述的一体式发电系统，其特征在于，进一步包括：凝汽器(100)；

所述凝汽器(100)分别与所述冷却通道(401)及所述膨胀机(60)相连；

所述凝汽器(100)，用于对所述膨胀机(60)输出的所述工质进行冷凝，形成液态工质；

所述冷却通道(401)，用于传输所述凝汽器(100)形成的所述液态工质，以通过所述液态工质对所述永磁直驱发电机(10)进行冷却。