CN207251412U - 无铁芯双转子发电机及管道发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无铁芯双转子发电机，涉及发电机技术领域，所述无铁芯双转子发电机包括壳体，壳体的外侧设置有定子安装槽，定子装在定子安装槽内；转子组件设置在所述壳体的内侧，转子组件包括左转子、右转子和传动轴，左转子和右转子分别位于定子的两侧，左转子和右转子均设置在传动轴上，传动轴插装在壳体内侧的轴架上，传动轴的一端与动力输入装置连接；定子上设置有多个绕组线圈，左转子和右转子上均设置有多个磁极，壳体由不导磁的材料制成。本申请的无铁芯双转子发电机，解决了现有技术中发电机的启动力矩大的技术问题。本实用新型还提供了一种包括上述无铁芯双转子发电机的管道发电装置。

Description

无铁芯双转子发电机及管道发电装置

技术领域

本实用新型涉及发电机技术领域，尤其是涉及一种无铁芯双转子发电机。本实用新型还涉及一种具有上述无铁芯双转子发电机的管道发电装置。

背景技术

输油、输气、输水管网的能量没有被开发利用。比如，这些管网能够作为发电的动力源，提供发电的机械能。由于管道内的流体有足够的流体动力，这一动力可以为发电机提供机械能。此时发电机所发出的电能用途非常广泛，例如可以为输油、输气、输水管网内的有关电器设备供电；可以为储电设备供电；为监测测量管道状态的仪表供电等。

管道的电子仪表包括流量计、压力传感器、水质传感器、泄漏报警系统等。上述设备必须无间断的供电，流量计监测管道内流体的流量流速，压力传感器监测管道内流体的压力，线路泄漏报警系统用于及时发现管道的泄露故障，这些都是安全保障设备，这些设备必须能够正常运行。

目前，管道的电子仪表的供电电源主要以电池为主。电池的弊端除了回收不当会对环境造成污染以外，还包括使用费用高。这一费用贯穿在使用中的各个环节。首先，电池本身的价格高，由于管道内需要供电的设备较多，电池的需求量也较大。其次，电池的维修保养费用高，由于电池的寿命周期相对较短，每隔一段时间需要更换新电池；如果使用充电电池，每隔一段时间也要充电。保养上述设备系统涉及电工领域，要由专业的维修工人操作。

输油、输气、输水管道内流体所蕴含的流体压力能量的开发利用已经得到领域内技术人员的关注。由于电池的使用存在上述的不便，利用流体压力发电的发电机应运而生。发电机能够实现管道网络内的电子仪表的自供电或者自充电。现有技术中，有一种管道发电机在普通的发电机的基础上做了相应的改进以适用于管道环境。上述发电机包括定子和转子，为了增加发电效能，定子线圈部分设置有硅钢片，硅钢片上有线圈槽，定子线圈装在槽内。转子用于产生旋转磁场。上述结构的普通发电机，转子部分还需要励磁绕组。励磁绕组在通电后用于拖动转子转动，此时才能使转子产生旋转磁场；如果没有励磁系统，上述发电机无法实现发电。因此上述发电机的结构相对复杂，施工布线复杂，施工及维修费用高。此外，上述的发电机，即使能产生旋转磁场，由于转子的重量大，使转子转动也需要一定的启动力矩，这要求管道内的流体要有足够大的动能。不是所有的输油、输气、输水管道都能提供这一足够的动能，绝大多数的燃气管道内的流体的流速较低，所能够提供的管道压力较小。

综上，如何提供一种管道用的发电装置，在管道内流体的压力和流量较小的时候就能正常启动并运行，是本领域技术人员亟待解决的问题。

基于此，本实用新型提供了一种无铁芯双转子发电机以解决上述的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无铁芯双转子发电机，以缓解现有技术中存在的发电机的启动力矩大的技术问题。本实用新型的另一目的在于提供一种管道发电装置，以缓解现有技术中的管道发电装置存在的在管道内流体的压力和流量较小的时候，不能正常启动并运行的技术问题。

本实用新型提供的无铁芯双转子发电机，包括壳体，所述壳体的外侧设置有定子安装槽，定子装在所述定子安装槽内；

转子组件设置在所述壳体的内侧，所述转子组件包括左转子、右转子和传动轴，所述左转子和所述右转子分别位于所述定子的两侧，所述左转子和所述右转子均设置在所述传动轴上，所述传动轴插装在所述壳体内侧的轴架上，所述传动轴的一端与动力输入装置连接；

所述定子上设置有多个绕组线圈，所述左转子和所述右转子上均设置有多个磁极，所述壳体由不导磁的材料制成。

进一步的，所述左转子和所述右转子均为盘形，且均设置有用于使流体通过的通孔。

进一步的，所述左转子和所述右转子的所述多个磁极的排布方式相同；所述左转子和所述右转子上的相邻的所述磁极的磁性相反；所述左转子和所述右转子相对于与所述定子对称位置处的磁极的磁性相反。

进一步的，所述定子上设置有绕组线圈槽，所述绕组线圈和所述绕组线圈槽的形状匹配，所述绕组线圈卡装在所述绕组线圈槽内。

进一步的，所述磁极能够覆盖所述绕组线圈。

进一步的，所述绕组线圈的形状可以为方形、圆形、椭圆形、扇形中的一种。

进一步的，定子装在所述定子安装槽后，所述定子的外缘和所述定子安装槽的槽口平齐。

进一步的，所述壳体的外侧还设置有外罩。

进一步的，所述轴架上设置有轴孔，所述传动轴插装在所述轴孔内，所述传动轴和所述轴孔之间设置有轴承。

本实施例中提供的无铁芯双转子发电机的结构为，包括壳体，壳壳体的外侧设置有定子安装槽，定子安装槽的槽口朝外，槽壁低于壳体，槽底面低于槽口。定子安装槽用于安装定子，即定子安装在壳体的外侧面上。转子组件设置在壳体的内侧，即壳体分隔开定子和转子组件。转子组件包括左转子、右转子和传动轴，左转子和右转子均设置在传动轴上。壳体内侧有轴架，传动轴插装在壳体内侧的轴架上。传动轴的一端与动力输入装置连接。

本实施例中提供的无铁芯双转子发电机的工作原理是：动力源提供机械能，机械能通过动力输入装置传递到传动轴上，在传动轴的带动下，左转子和右转子同时转动，产生旋转磁场。位于左转子和右转子中间的定子上有绕组线圈，绕组线圈为导体，当绕组线圈切割上述旋转磁场，在绕组线圈内产生感应电动势。从线圈绕组上引出的引线上就产生了电流。

本实施例中提供的无铁芯双转子发电机的优点是：

1、定子在壳体外侧，转子组件在壳体内侧，壳体由不导磁的材料制成，即壳体不会与磁发生作用。通过壳体分割了定子及管道内的流体和转子组件，安全性高。

2、启动时产生旋转磁场时，其输入的机械能所要克服的阻力仅为左转子和右转子，及其上的磁极的重量所产生的力矩。因此，启动力矩小。

3、结构简单、组装方便。

本实用新型提供的管道发电装置，包括上述的无铁芯双转子发电机，还包括连接管，所述连接管设置在所述壳体的两端；所述动力输入装置为叶轮、涡轮或者腰轮。

进一步的，还包括调压设备，所述调压设备设置在所述动力输入装置的一端的连接管上；所述调压设备用于调整所述壳体内的流体压力。

进一步的，还包括变配电设备，所述变配电设备于至少一个所述绕组线圈电连接。

由于无铁芯双转子发电机具有上述技术效果，具有无铁芯双转子发电机的管道发电装置也应具有相应的技术效果。

基于此，本实用新型的无铁芯双转子发电机较之原有技术，具有安全性高、启动力矩小、结构简单的优点。本实用新型的管道发电装置较之原有技术，具有在管道内流体的压力和流量较小的时候，仍能正常启动并运行的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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方式，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为管道发电装置的立体示意图；

图2为管道发电装置的结构示意图；

图3为管道发电装置的半剖三维图；

图4为定子的结构示意图；

图5为转子组件的一种结构示意图；

图6为转子组件的另一种结构示意图。

标记：100－无铁芯双转子发电机；10－壳体；11－外罩；12－定子安装槽；13－左转子；14－右转子；15－传动轴；16－轴架；17－定子；18－绕组线圈；19－磁极；20－连接管；30－叶轮；31－用于使流体通过的通孔；32－定子盖。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所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实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

本实用新型的核心在于提供一种无铁芯双转子发电机，以缓解现有技术中存在的发电机的启动力矩大的技术问题。本实用新型的另一核心在于提供一种管道发电装置，以缓解现有技术中的管道发电装置存在的在管道内流体的压力和流量较小的时候，不能正常启动并运行的技术问题。

图1为管道发电装置的立体示意图；图2为管道发电装置的结构示意图；图3为管道发电装置的半剖三维图；本实施例的管道发电装置，包括无铁芯双转子发电机100。

在本实施例中提供了一种无铁芯双转子发电机100，所述无铁芯双转子发电机100包括壳体10，所述壳体10的外侧设置有定子安装槽12，定子17装在所述定子安装槽12内；转子组件设置在所述壳体10内侧，所述转子组件包括左转子13、右转子14和传动轴15，所述左转子13和所述右转子14分别设置在所述定子17的两侧，所述左转子13和所述右转子14均设置在所述传动轴15上，所述传动轴15插装在壳体10内侧的轴架16上，所述传动轴15的一端与动力输入装置连接；所述定子17上设置有多个绕组线圈18，所述左转子13和所述右转子14上均设置有多个磁极19，所述壳体10由不导磁的材料制成。

本实施例中提供的无铁芯双转子发电机的结构为，包括壳体10，壳体10的外侧设置有定子安装槽12，定子安装槽12的槽口朝外，槽壁低于壳体10，槽底面低于槽口。定子安装槽12用于安装定子17，即定子17安装在壳体10的外侧面上。定子17的外侧进一步的还可以设置有定子盖32，定子盖32和壳体10视觉上平齐。转子组件设置在壳体10的内侧，即壳体10分隔开定子17和转子组件。转子组件包括左转子13、右转子14和传动轴15，左转子13和右转子14均设置在传动轴15上。壳体10内侧有轴架16，传动轴15插装在壳体10内侧的轴架16上。传动轴15的一端与动力输入装置连接。

需要说明的是：轴架16为架体，架体本身的结构能够使流体流过，当然轴架还可以是表面设置有通孔的盘体、柱体或者其他，其表面的通孔用于流体流过。

本实施例中提供的无铁芯双转子发电机的工作原理是：动力源提供机械能，机械能通过动力输入装置传递到传动轴15上，在传动轴15的带动下，左转子13和右转子14同时转动，产生旋转磁场。位于左转子13和右转子14中间的定子17上有绕组线圈18，绕组线圈18为导体，当绕组线圈18切割上述旋转磁场，在绕组线圈18内产生感应电动势。线圈绕组中就产生了电流，通过线圈绕组上的引线与供电设备连接，实现无铁芯双转子发电机的供电。

本实施例中提供的无铁芯双转子发电机的优点是：

1、定子17在壳体10外侧，转子组件在壳体10内侧，壳体10由不导磁的材料制成。通过壳体10分割了定子17和转子组件，安全性高。

2、启动时产生旋转磁场时，其输入的机械能所要克服的阻力仅为左转子13和右转子14，及其上的磁极19的重量所产生的力矩。因此，启动力矩小。

3、结构简单、组装方便。

优选的，所述壳体10的材料为铝、铜或者不锈钢中的一种。

由上所述，壳体10由的材料不导磁的材料制成，例如铝、铜或者不锈钢，上述材料取材容易造价低。当然壳体10还可以由具有相同性质的新型高分子材料制成。

优选的，所述磁极19使用永久磁铁。

图4为定子17的结构示意图，图5为转子组件的一种结构示意图，图6为转子组件的另一种结构，如图4－图6所示，在上述实施例的基础上，进一步的，所述左转子13和所述右转子14的所述多个磁极19的排布方式相同；所述左转子13和所述右转子14上的相邻的所述磁极19的磁性相反；所述左转子13和所述右转子14相对于与所述定子17对称位置处的磁极19的磁性相反。

本实施例提供的无铁芯双转子发电机，磁极19的一种排布方式为：左转子13和右转子14对称布置，左转子13上的磁极19和与之对称的右转子14上的磁极19的磁性相反。在每个转子上，以左转子13为例，左转子13上的磁极19环形阵列布置，相邻的磁极19的磁性相反。

在上述实施例的基础上，进一步的，所述定子17上设置有绕组线圈18槽，所述绕组线圈18和所述绕组线圈18槽的形状匹配，所述绕组线圈18卡装在所述绕组线圈18槽内。

本实施例提供的无铁芯双转子发电机，绕组线圈18的一种布置方式为：定子17上设置有与绕组线圈18形状匹配的绕组线圈18槽，绕组线圈18卡装在绕组线圈18槽内。优选的，绕组线圈18的高度与绕组线圈18槽的深度匹配，绕组线圈18安装完成后，基本与定子17盘上表面平齐。

在上述实施例的基础上，进一步的，所述磁极19能够覆盖所述绕组线圈18。

在上述实施例的基础上，进一步的，所述绕组线圈18的形状可以为方形、圆形、椭圆形、扇形中的一种。相应的，磁极19的形状也可以为方形、圆形、椭圆形、扇形中的一种。

在上述实施例的基础上，进一步的，所述左转子13和所述右转子14均为盘形。优选的，左转子13和右转子14为圆盘形零件。由于左转子13和右转子14随传动轴15旋转，盘形零件，尤其是圆盘形零件的动平衡特性好。当然，左转子和右转子的厚度可以进一步的增加，增加到左转子和右转子的外形接近柱形，即左转子和右转子为薄圆柱形。或者左转子和右转子的厚度可以进一步的减小，即左转子和右转子为片状。又或者左转子和右转子在其轴线方向可以有一定的变形，即左转子和右转子为碟形，均在本申请的保护范围内。

优选的，所述定子17也为盘形。

如图6，左转子13和右转子14均设置有用于使流体通过的通孔31，具有这一转子结构的无铁芯双转子发电机更适合接在管道中间使用，不仅能够发电以用于为管道上相关电器供电，还不会妨碍管道的正常流体的流通。用于使流体通过的通孔31的形状不限，其形状可以有多种，例如扇形孔、方孔、长方孔或者圆孔。当然，如图5，转子上也可以不设置用于使流体通过的通孔，只要转子和外壳内壁之间有间隙，流体可以从转子的外边缘流过。

在上述实施例的基础上，进一步的，定子17装在所述定子安装槽12后，所述定子17的外缘和所述定子安装槽12的槽口平齐。

本实施例提供的无铁芯双转子发电机，定子17和转子组件的一种较佳的结构是：定子17、左转子13和右转子14均为圆盘形。壳体10为薄壁柱体，定子安装槽12为开口朝向壳体10外侧的环槽。定子17安装后，其外缘和壳体10的外表面平齐。定子17上有多个环形阵列的定子安装槽12，每个定子安装槽12内均卡装一个绕组线圈18。左转子13和右转子14的形状和结构相同，左转子13和右转子14对称布置，即其上的磁极19相对，左转子13和右转子14位于同一轴线(此轴线与传动轴15平行)上的磁极19的磁性相反。左转子13和右转子14的均设置与绕组线圈18个数相同的磁极19，磁极19环形阵列布置。磁极19和绕组线圈18的表面尺寸相近。

在上述实施例的基础上，进一步的，所述轴架16上设置有轴孔，所述传动轴15插装在所述轴孔内，所述传动轴15和所述轴孔之间设置有轴承。

在上述实施例的基础上，进一步的，所述壳体10的外侧还设置有外罩11。外罩11将定子17、转子组件及壳体10密封包裹在，具有一定的防潮、防破坏能力。

本实施例还提供了一种管道发电装置，包括连接管20，以及上述的无铁芯双转子发电机100，所述连接管20设置在所述壳体10的两端；所述动力输入装置为叶轮30涡轮或者腰轮。管道发电装置是无铁芯双转子发电机与其他设备、如：变、配电，调压、计量、仪表等所需设备组成的集成发电系统。管道发电装置的连接管20用于与管道连接。管道发电装置可以用于多种管道中，例如输油、输气、输水、天燃气管道，只要管道内有流体流动即可。

以用在天然气管道为例，使用时，将无铁芯双转子发电机100通过连接管20接在天然气管道上，即连接管20和天然气管道对接，即无铁芯双转子发电机100连接在管网中。当天然气流动时对叶轮30的叶片表面作用有正压力，推动叶轮30旋转，叶轮30带动传动轴15转动，传动轴15带动左转子13和右转子14转动，从而产生了旋转磁场。定子17上的绕组线圈18切割磁感线产生电流。

接在管道中间的无铁芯双转子发电机100，不仅能够为管道上的其他设备供电，也不妨碍管道内的流体流动，其转子结构为图5或者图6所示。图5所示的转子，流体可以从转子的外边缘流过。而图6所示的转子具有用于流体流过的通孔，具有这一结构的无铁芯双转子的整体尺寸可以更小，能够用于空间局促的管道上。

可选的，管道发电装置的另一种连接方式为：包括连接管20，以及上述的无铁芯双转子发电机100，所述连接管20设置在所述壳体10的一端，所述壳体10的另一端密封；所述动力输入装置为叶轮30，所述叶轮30位于所述连接管20内。上述的管道发电装置，其连接管20接在管道的端部，或者管道的侧壁上。

动力输入装置可以为叶轮、涡轮或者为腰轮。

在上述实施例的基础上，进一步的，还可包括调压设备，所述调压设备设置在所述动力输入装置的一端的连接管20上；所述调压设备用于调整所述壳体内的流体压力。由于可以允许不同压力的流体经过无铁芯双转子发电机，利用压差或使其产生压差的方式推动叶轮30转动因而发电的原理，所以，调压装置用于调整进入管网的流体压力，使无铁芯双转子发电机接入管网时对管网内的流体压力几乎不造成影响。

进一步的，所述连接管20上还设置有管道流体计量设备，用于测量管道运输的流体的流动量。

管道流体计量设备的主要任务是：①向交运和承运双方提供货物运输量的数据；②为实施输送计划、分析运行工况、控制总流量和分输量的平衡提供重要依据；③在油品顺序输送中，为批量切换和转换提供依据；④为计算输油和输气成本提供依据；⑤监测管道输送过程中的漏失量。管道流体计量是管道生产管理中不可缺少的手段。

在上述实施例的基础上，进一步的，还包括变、配电及入网设备，所述变、配电设备于至少一个所述绕组线圈18电连接。无铁芯双转子发电机所发出的电压等级可能与负载不匹配，此时通过变配电设备来调整，并通过切换装置入网或自用。

进一步的，所述连接管上还设置有电子传感设备。电子传感设备用于输出所需要的参数。例如，管道压力传感器和流量传感器等。

在上述实施例的基础上，发明人在实践中进一步发现了下述问题：如果发电量需求大，此时可以增加无铁芯双转子发电机的直径和定子、转子的组数。但是，当无铁芯双转子发电机用在管道上时，增加无铁芯双转子发电机的直径可能会受条件限制。此时可以用过改变定子、定子安装槽、左转子、右转子的数量实现。

具体而言，在本实施例中还提供了一种无铁芯双转子发电机，在上述实施例的基础上，所述定子上设置有多个绕组线圈，多个绕组线圈的输出端串接。进一步的，在同一个定子安装槽12内的定子17可以并排的放置多组。在用一根传动轴15上的包括左转子13、右转子14也可以并排的放置多组。

在本实施例中又提供了一种无铁芯双转子发电机，设置两个定子安装槽，即第一定子安装槽和第二定子安装槽，第一定子安装槽和第二定子安装槽内均设置有定子。第一定子安装槽的两侧分别对应设置第一左转子和第一右转子，第二定子安装槽的两侧分别设置第二左转子和第二右转子。此时，第一右转子和第二左转子相邻布置。进一步的，第一右转子和第二左转子为一体成型加工，即转子的两侧均有磁极。

在上述实施例的基础上，进一步的，定子和右转子、左转子可以单数叠加，也可以双数叠加，叠加数量不限，可根据发电需求和现场环境来设计和制作。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种无铁芯双转子发电机，其特征在于，包括壳体，所述壳体的外侧设置有定子安装槽，定子装在所述定子安装槽内；

转子组件设置在所述壳体的内侧，所述转子组件包括左转子、右转子和传动轴，所述左转子和所述右转子分别位于所述定子的两侧，所述左转子和所述右转子均设置在所述传动轴上，所述传动轴插装在所述壳体内侧的轴架上，所述传动轴的一端与动力输入装置连接；

所述定子上设置有多个绕组线圈，所述左转子和所述右转子上均设置有多个磁极，所述壳体由不导磁的材料制成。

2.根据权利要求1所述的无铁芯双转子发电机，其特征在于，所述左转子和所述右转子均为盘形，且均设置有用于使流体通过的通孔。

3.根据权利要求1所述的无铁芯双转子发电机，其特征在于，所述左转子和所述右转子的多个所述磁极的排布方式相同；所述左转子和所述右转子上的相邻的所述磁极的磁性相反；所述左转子和所述右转子相对于与所述定子对称位置处的磁极的磁性相反。

4.根据权利要求1所述的无铁芯双转子发电机，其特征在于，所述定子上设置有绕组线圈槽，所述绕组线圈和所述绕组线圈槽的形状匹配，所述绕组线圈卡装在所述绕组线圈槽内。

5.根据权利要求1所述的无铁芯双转子发电机，其特征在于，所述磁极能够覆盖所述绕组线圈。

6.根据权利要求1所述的无铁芯双转子发电机，其特征在于，所述绕组线圈的形状可以为方形、圆形、椭圆形、扇形中的一种。

7.根据权利要求1所述的无铁芯双转子发电机，其特征在于，定子装在所述定子安装槽后，所述定子的外缘和所述定子安装槽的槽口平齐。

8.一种管道发电装置，其特征在于，包括权利要求1－7任一项所述的无铁芯双转子发电机，还包括连接管，所述连接管设置在所述壳体的两端；所述动力输入装置为叶轮、涡轮或者腰轮。

9.根据权利要求8所述的管道发电装置，其特征在于，还包括调压设备，所述调压设备设置在所述动力输入装置的一端的连接管上；所述调压设备用于调整所述壳体内的流体压力。

10.根据权利要求8所述的管道发电装置，其特征在于，还包括变配电设备，所述变配电设备于至少一个所述绕组线圈电连接。