CN208220963U - 一体式永磁水轮发电机 - Google Patents

Abstract

一体式永磁水轮发电机，在机壳内的主轴上通过轴承座安装有径向轴承，在径向轴承下方的主轴上设有推力球轴承，主轴顶端向上穿出支撑盘与止推压盘相连；在机壳外侧沿机壳的圆周方向设有一蜗壳，在蜗壳外侧沿蜗壳的圆周方向设有进水口，与蜗壳相连的转轮位于机壳内，在转轮上冠内侧壁上镶嵌有上永磁体，在主轴上设有与上永磁体相配合的上线圈绕组；在转轮下环外侧壁上镶嵌有若干个下永磁体，在座环上分别设有与每个下永磁体相配合的若干个下线圈绕组。整个机组结构设计合理，形体小巧，用永磁铁代替发电机的转子，用线圈绕组代替发电机的定子，省去了发电机的上下机架，而且无油冷却器，从而避免了环境污染。

Description

一体式永磁水轮发电机

技术领域：

本实用新型涉及一体式永磁水轮发电机。

背景技术：

水轮发电机是指以水轮机为原动机将水能转化为电能的发电机。水流经过水轮机时，将水能转换成机械能，水轮机的转轴又带动发电机的转子，将机械能转换成电能而输出。水轮发电机组作为水电站的核心设备，性能良好、故障率低、使用寿命长是水轮发电机组实现安全运行的基本要求。经过许多年科研人员和工程技术人员的努力，水轮机技术得到了很大的发展，已经形成了比较成熟的水力发电技术。目前大中型水力发电机组基本上采用立轴式结构，立式水轮发电机组电站厂房分为发电机层和水轮机层，厂房的高程很高，建设时需要大量的土建工程，使整个电站的建设成本较高，一般每千瓦发电量的造价为0.8-1万元(包括土建和机组造价)。任何一部机器其零部件越多，制造成本越高，运行维护费用也越多。比如：水轮机的转轮11和发电机转子是通过主轴4连接在一起。由于水轮机组的转子系统重量大，在其工作过程中对推力球轴承有着很高的要求，在长期重负状态下常使油膜破坏，使轴承存在摩擦发热烧毁等问题。

现有的永磁水轮发电机安装时需要在地面安装发电机以及建设用于安放发电机的厂房，整个机组安装时工期较长，占用的空间体积也较大，现场安装时往往会受到安装空间的限制，造价高，工期长，给人们施工安装带来了不便。

实用新型内容：

本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一体式永磁水轮发电机，其结构设计合理、整个机组形体小巧，占据空间较小，拆装运输方便；并且无油冷却器，环保高效，大大节省了成本，提高了工作效率，有效解决了现有技术中存在的问题。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一体式永磁水轮发电机，包括由座环和支撑盘组成的中空的机壳以及设置在机壳内的主轴，在机壳内的主轴上通过轴承座安装有径向轴承，在径向轴承下方的主轴上设有推力球轴承，主轴顶端向上穿出支撑盘与止推压盘相连；在机壳外侧沿机壳的圆周方向设有一蜗壳，在蜗壳外侧沿蜗壳的圆周方向设有进水口，与蜗壳相连的转轮位于机壳内，转轮将机壳内部分隔成上腔体和下腔体，在转轮上冠内侧壁上镶嵌有上永磁体，在主轴上设有与上永磁体相配合的上线圈绕组；在转轮下环外侧壁上镶嵌有若干个下永磁体，在座环上分别设有与每个下永磁体相配合的若干个下线圈绕组；在上腔体上设有电机上主引线，在下腔体上设有电机下主引线。

所述蜗壳为金属蜗壳，蜗壳的断面为圆形或椭圆形；所述蜗壳为混凝土蜗壳，蜗壳的断面为T形或平顶形。

所述转轮为混流式转轮、轴流式转轮或冲击式转轮。

所述下永磁体为三个，设置在座环上的分别与每个下永磁体相配合的下线圈绕组也为三个。

在上腔体上设有带上排水阀的上排水管，在下腔体上设有带下排水阀的下排水管。

在每个转轮下部连接处设有封板；在转轮下部开口处的座环上设有尾水管。

在上腔体和下腔体上分别设有漏水压力变送器；在下线圈绕组外侧的下腔体内侧壁上设有挡水圈。

在轴承座上方的主轴上设有主轴密封。

在座环底部通过基础螺栓将座环与地基相连。

在蜗壳下部设有若干个千斤顶。

本实用新型采用上述方案所达到的有益效果是，整个机组结构设计合理，形体小巧，省去了水轮机大轴及其上下护罩、水导轴承、导水机构等近百个零件；用永磁铁代替发电机的转子，用线圈绕组代替发电机的定子，省去了发电机的上下机架，径向轴承和推力球轴承也变得更加小巧；如果将该装置运用到水电站，与传统的立式水轮发电机组相比，大约可以节约80％以上水电站建设成本(包括水轮发电机组设备和土建)，而且无油冷却器，从而避免了环境污染。

附图说明：

图1为本实用新型的内部结构示意图；

图中，1、座环，2、支撑盘，3、机壳，4、主轴，5、轴承座，6、径向轴承，7、推力球轴承，8、止推压盘，9、蜗壳，11、转轮，12、上腔体，13、下腔体，14、上永磁体，15、上线圈绕组，16、下永磁体，17、下线圈绕组，18、电机上主引线，19、电机下主引线，20、上排水阀，21、上排水管，22、下排水阀，23、下排水管，24、封板，25、尾水管，27、挡水圈，28、主轴密封，29、基础螺栓，30、地基，31、千斤顶。

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。

如图1所示，一体式永磁水轮发电机，包括由座环1和支撑盘2组成的中空的机壳3以及设置在机壳3内的主轴4，在机壳3内的主轴4上通过轴承座5安装有径向轴承6，在径向轴承6下方的主轴4上设有推力球轴承7，主轴4顶端向上穿出支撑盘2与止推压盘8相连；在机壳3外侧沿机壳3的圆周方向设有一蜗壳9，在蜗壳9外侧沿蜗壳9的圆周方向设有进水口，与蜗壳9相连的转轮11位于机壳3内，转轮11将机壳3内部分隔成上腔体12和下腔体13，在转轮11上冠内侧壁上镶嵌有上永磁体14，在主轴4上设有与上永磁体14相配合的上线圈绕组15；在转轮11下环外侧壁上镶嵌有若干个下永磁体16，在座环1上分别设有与每个下永磁体16相配合的若干个下线圈绕组17；在上腔体12上设有电机上主引线18，在下腔体13上设有电机下主引线19。

所述蜗壳9为金属蜗壳9，蜗壳9的断面为圆形或椭圆形；所述蜗壳9为混凝土蜗壳9，蜗壳9的断面为T形或平顶形。

所述转轮11为混流式转轮11、轴流式转轮11或冲击式转轮11。

所述下永磁体16为三个，设置在座环1上的分别与每个下永磁体16相配合的下线圈绕组17也为三个。

在上腔体12上设有带上排水阀20的上排水管21，在下腔体13上设有带下上排水阀20的下排水管23，避免上腔体12和下腔体13的漏水压力过大。

在每个转轮11下部连接处设有封板24；便于拆装主轴4和推力球轴承7。在转轮11下部开口处的座环1上设有尾水管25，尾水管25将水轮机做完功的水流引导出水轮机或流入蓄水池等待下一次做功。

在上腔体12和下腔体13上分别设有漏水压力变送器；当压力高于设定值时启动排水管上的上排水阀20进行泄压，以确保各密封不漏水，同时位于上腔体12的上线圈绕组15和位于下腔体13的下线圈绕组17能受到水的冷却。

在下线圈绕组17外侧的下腔体13内侧壁上设有挡水圈27，以阻隔转轮11与座环1间的间隙漏水；并且对位于下腔体13的下永磁体16和下线圈绕组17进行防护设计，避免下永磁体16锈蚀和下线圈绕组17受潮等。

在轴承座5上方的主轴4上设有主轴密封28，将转到部件和固定部件间的间隙漏水阻隔开，以避免线圈和轴承受潮。

在座环1底部通过基础螺栓29将座环1与地基30相连，将机组的整个受力传递到座环1，座环1在通过基础螺栓29将受力传递到地基30上。

在蜗壳9下部设有若干个千斤顶31，用于机组安装时调平用，调节好与地基30部分的拉筋等焊为一体，以承载机组受力。

安装时，由于电机水机为一个整体，在电站安装时无需每个零部件在现场装配；选定好基础位置后，通过千斤顶31调平蜗壳9座环1，固定好座环1下的地脚螺栓，浇筑好混泥土即机组安装完毕。整个机组没有了发电机层，连水机层都只要混泥土浇筑在蜗壳9中心线位置，电站的厂房和土建都省掉了绝大部分，整个机组结构精巧，运输方便，无油冷却器，从而避免了环境污染。

工作时，让有一定势能的水流通过蜗壳9形成一定的环量，经过座环1进入转轮11，转轮11将水的势能转换成旋转的动能；

转轮11在旋转时带着镶嵌在转轮11上冠内侧壁上的上永磁体14和镶嵌在转轮11下环外侧壁上的下永磁体16一起转动，上永磁体14切割固定在主轴4上的上线圈绕组15产生电能，并通过设置在上腔体12上的电机上主引线18将产生的电能输送出去；下永磁体16切割固定在座环1上的下线圈绕组17产生电能，并通过设置在下腔体13上的电机下主引线19将产生的电能输送出去；输送出来的电能被引至厂房的主变压器或者用电户，完成将水的势能转换成电能的工作过程。

本实用新型结构设计合理，形体小巧，省去了水轮机大轴及其上下护罩、水导轴承、导水机构整个部套等近百个零件；用永磁铁代替发电机的转子，用线圈绕组代替发电机的定子，省去了发电机的上下机架，径向轴承6和推力球轴承也变得更加小巧；如果将该装置运用到水电站，与传统的立式水轮发电机组相比，大约可以节约80％以上水电站建设成本(包括水轮发电机组设备和土建)，而且无油冷却器，从而避免了环境污染。

上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本实用新型的保护范围内。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一体式永磁水轮发电机，包括由座环和支撑盘组成的中空的机壳以及设置在机壳内的主轴，其特征在于：在机壳内的主轴上通过轴承座安装有径向轴承，在径向轴承下方的主轴上设有推力球轴承，主轴顶端向上穿出支撑盘与止推压盘相连；在机壳外侧沿机壳的圆周方向设有一蜗壳，在蜗壳外侧沿蜗壳的圆周方向设有进水口，与蜗壳相连的转轮位于机壳内，转轮将机壳内部分隔成上腔体和下腔体，在转轮上冠内侧壁上镶嵌有上永磁体，在主轴上设有与上永磁体相配合的上线圈绕组；在转轮下环外侧壁上镶嵌有若干个下永磁体，在座环上分别设有与每个下永磁体相配合的若干个下线圈绕组；在上腔体上设有电机上主引线，在下腔体上设有电机下主引线。

2.根据权利要求1所述的一体式永磁水轮发电机，其特征在于：所述蜗壳为金属蜗壳，蜗壳的断面为圆形或椭圆形；所述蜗壳为混凝土蜗壳，蜗壳的断面为T形或平顶形。

3.根据权利要求1所述的一体式永磁水轮发电机，其特征在于：所述转轮为混流式转轮、轴流式转轮或冲击式转轮。

4.根据权利要求1所述的一体式永磁水轮发电机，其特征在于：所述下永磁体为三个，设置在座环上的分别与每个下永磁体相配合的下线圈绕组也为三个。

5.根据权利要求1所述的一体式永磁水轮发电机，其特征在于：在上腔体上设有带上排水阀的上排水管，在下腔体上设有带下排水阀的下排水管。

6.根据权利要求1或3所述的一体式永磁水轮发电机，其特征在于：在每个转轮下部连接处设有封板；在转轮下部开口处的座环上设有尾水管。

7.根据权利要求1或5所述的一体式永磁水轮发电机，其特征在于：在上腔体和下腔体上分别设有漏水压力变送器；在下线圈绕组外侧的下腔体内侧壁上设有挡水圈。

8.根据权利要求1所述的一体式永磁水轮发电机，其特征在于：在轴承座上方的主轴上设有主轴密封。

9.根据权利要求1所述的一体式永磁水轮发电机，其特征在于：在座环底部通过基础螺栓将座环与地基相连。

10.根据权利要求1或2所述的一体式永磁水轮发电机，其特征在于：在蜗壳下部设有若干个千斤顶。