CN209855949U - 一种永磁悬浮直联平流微水发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种永磁悬浮直联平流微水发电机，包括浮筒、磁轴承、轴承支架、叶轮、发电机主轴以及无铁芯永磁发电机，所述无铁芯永磁发电机包括转子盘和定子盘；所述轴承支架为两个，并分别安装于浮筒的两端；所述磁轴承也为两个，并分别安装于两轴承支架上，所述发电机主轴的两端分别与两磁轴承相连；所述无铁芯永磁发电机安装于发电机主轴上，所述叶轮为多个，且套设并固定在发电机主轴上，并能够带动发电机主轴同步转动。本实用新型结构更加简单，能够轻易启动并高效发电，并且成本更低。

Description

一种永磁悬浮直联平流微水发电机

技术领域

本实用新型涉及发电机技术领域，尤其涉及一种永磁悬浮直联平流微水发电机。

背景技术

微水电利用电力负荷附近的低水头小流量的微小水资源发电，无需变电、直接供用户使用的水力发电系统。微水电是解决环境与资源矛盾的重要途径，对推动我国和其它国家特别是发展中国家农村电气化、可持续发展和社会的全面进步具有重要的战略意义。

但当前的微水发电效率普遍较低，如欧美，利用调速的方式，使微水电的效率达到70-80%，而中国为了降低开发成本，使用不调速配合假负载的方式发电，转化效率极低，大约20-40%。为了提高换能效率，特别是微水发电效率，人们开发了几种磁悬浮的水力发电机。

专利201220544617.6给出了一种磁悬浮水力发电机，转轮通过皮带轮电机连接发电。由于皮带轮有摩擦，效率不高；而且转子没有办法着陆。专利201310358998.8公开的磁悬浮水轮发电机，由于采用的是轴流式水轮机，轴向具有较大推力，必须使用包含电磁的混合磁悬浮才能保证转轮完全悬浮，所以结构复杂成本高，有额外电能消耗。

因此有必要开发一种低成本，能实际应用的高效磁悬浮水力发电机。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于解决现有微水发电机结构复杂，能量转化率低，成本高的问题，提供一种永磁悬浮直联平流微水发电机，结构更加简单，能够轻易启动并高效发电，并且成本更低。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是这样的：一种永磁悬浮直联平流微水发电机，其特征在于：包括浮筒、磁轴承、轴承支架、叶轮、发电机主轴以及无铁芯永磁发电机，所述无铁芯永磁发电机包括转子盘和定子盘；所述轴承支架为两个，并分别安装于浮筒的两端，其包括固定套、支臂和轴承座，所述固定套套设在浮筒上，并与浮筒固定连接；支臂的一端与固定套相连，另一端与轴承座相连，且两轴承支架的轴承座相向的一侧为开放结构；

所述磁轴承也为两个，并分别安装于两轴承座内；所述发电机主轴的两端分别与两磁轴承相连，且发电机主轴能够绕其轴心线自由转动；所述无铁芯永磁发电机安装于发电机主轴上，并靠近发电机主轴的一端；其中，无铁芯永磁发电机的转子盘套设在发电机主轴上并与发电机主轴固定连接，且能随发电机主轴同步转动；无铁芯永磁发电机的定子盘套设在发电机主轴上并与发电机主轴空套配合，且该定子盘通过定子支架与浮筒固定连接；

所述叶轮为多个，并位于无铁芯永磁发电机与发电机主轴的另一端之间，且所述叶轮套设并固定在发电机主轴上，并能够带动发电机主轴同步转动。

进一步地，所述浮筒为两端封闭的管状结构，且由轻质刚性材料制成。

进一步地，所述浮筒由PVC材料制成。

进一步地，所述磁轴承包括永磁外环和永磁内环，所述永磁内环位于永磁外环内侧，并与永磁外环之间具有间隙；所述永磁外环和永磁内环相邻一侧的极性相同，使永磁外环和永磁内环相互排斥；其中，永磁外环与轴承座固定连接，永磁内环套设在发电机主轴上并与发电机主轴固定连接。

进一步地，在两轴承座的封闭侧分别设有一调节螺栓，所述调节螺栓的螺杆穿过轴承座的封闭侧后伸入轴承座内，且该调节螺栓与轴承座螺纹配合相连；所述调节螺栓伸入轴承座的一端与一限位板相连；所述发电机主轴的两端分别穿过两永磁内环，并与所述限位板接触。

进一步地，所述电机主轴的两端呈圆锥形，并分别与两限位板点接触。

进一步地，所述叶轮包括安装座和螺旋翼，所述安装座安装于电机主轴上，所述螺旋翼为两片，并分布于安装座的相对两侧。

进一步地，两螺旋翼的倾斜角度相同，倾斜方向相反。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：本方案采用磁悬浮电机主轴、无铁芯永磁发电机转子，从而使整个结构更加简单，加工更加方便；并且在较低的平流微水情况下，电机主轴就能轻易启动并高效发电，从而大大提高能量转换率；同时，可实现免日常维护，电机成本和运行成本更低，特别适合微水资源的发电。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1—浮筒，2—磁轴承，31—固定套，32—支臂，33—轴承座，41—安装座，42—螺旋翼，5—发电机主轴，61—转子盘，62—定子盘，7—调节螺栓，8—定子支架。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例：参见图1，一种永磁悬浮直联平流微水发电机，包括浮筒1、磁轴承2、轴承支架、叶轮、发电机主轴5以及无铁芯永磁发电机。所述浮筒1为两端封闭的管状结构，且由轻质刚性材料制成；这样，不仅加工方便，浮力更好，从而更好地为本发电机提供浮力，使发电机漂浮在水面上。具体实施时，所述浮筒1由PVC材料制成，从而进一步保证浮筒1的浮力，并且刚性度大，成本也更加低廉。所述无铁芯永磁发电机为盘式无铁芯永磁发电机,其包括转子盘61和定子盘62。其中，所述转子盘61为一个或两个，在转子盘61一侧（或两个转子盘61相邻的一侧分别）绕其一周安装有偶数个永磁块（通常为4个），并且同一转子盘61上的相邻两永磁块极性相反；若转子盘61为两个，则两转子盘61的永磁块正对布置，且两转子盘61上对应位置的两永磁块的磁极也相反。在定子盘62上，绕其一周设置有偶数无铁芯线圈绕组（通常也为四个）,并使转子盘61旋转时,磁力线能够尽量多的传入或者穿出该绕组；其中，线圈绕组的两端按输出感应电压的极性进行顺次串联连接。

所述轴承支架为两个，并分别安装于浮筒1的两端，其包括固定套31、支臂32和轴承座33，所述固定套31套设在浮筒1上，并与浮筒1固定连接。支臂32的一端与固定套31相连，另一端与轴承座33相连，且两轴承支架的轴承座33相向的一侧为开放结构。所述磁轴承2也为两个，并分别安装于两轴承座33内；所述发电机主轴5的两端分别与两磁轴承2相连，且发电机主轴5能够绕其轴心线自由转动。

具体实施时，所述磁轴承2包括永磁外环和永磁内环，所述永磁内环位于永磁外环内侧，并与永磁外环之间具有间隙；所述永磁外环和永磁内环相邻一侧的极性相同，使永磁外环和永磁内环相互排斥；其中，永磁外环与轴承座33固定连接，永磁内环套设在发电机主轴5上并与发电机主轴5固定连接。这样，磁轴承2的加工更加方便，并且采用磁轴承2是电机主轴形成磁悬浮结构，从而能够极大的大降低摩擦力，使电机转子更容易启动，能量转换效率也更高。在两轴承座33的封闭侧分别设有一调节螺栓7，所述调节螺栓7的螺杆穿过轴承座33的封闭侧后伸入轴承座33内，且该调节螺栓7与轴承座33螺纹配合相连。所述调节螺栓7伸入轴承座33的一端与一限位板相连；所述发电机主轴5的两端分别穿过两永磁内环，并与所述限位板接触。采用该结构，能够方便、快速地进行永磁内环位置的调节，从而方便实现永磁内环与永磁外环的相互平衡位置，使得主轴及主轴上的叶轮和无铁芯永磁发电机转子能径向磁悬浮。实际加工过程中，所述电机主轴的两端呈圆锥形，并分别与两限位板点接触。这样主轴的轴向（与限位板之间）只有一点接触；从而极大的减少摩擦阻力，相应增加能量转化效率。

所述无铁芯永磁发电机安装于发电机主轴5上，并靠近发电机主轴5的一端。其中，无铁芯永磁发电机的转子盘61套设在发电机主轴5上并与发电机主轴5固定连接，且能随发电机主轴5同步转动。无铁芯永磁发电机的定子盘62套设在发电机主轴5上并与发电机主轴5空套配合，且该定子盘62通过定子支架8与浮筒1固定连接。

所述叶轮为多个，并位于无铁芯永磁发电机与发电机主轴5的另一端之间，且所述叶轮套设并固定在发电机主轴5上，并能够带动发电机主轴5同步转动。其中，所述叶轮包括安装座41和螺旋翼42（窄叶片），所述安装座41安装于电机主轴上，所述螺旋翼42为两片，并分布于安装座41的相对两侧；结构更加简单，加工更加方便。具体实施时，两螺旋翼42的倾斜角度相同，倾斜方向相反；从而在水流的作用下能够更顺畅地旋转。

使用时，将本发电机装配完成后，在叶轮的迎水面一侧的轴承支架上，引一强力拉索，然后把发电机固定在河床上，这样，只要有河水流过本发电机，就能够带动叶轮转动，从而使发电机就输出电力。由于在微水情况下,主轴所受转矩较小,完全可由本永磁悬浮直联平流微水发电机的自重完成偏移抵消，从而防止整个发电机发生转动，进而保证整个发电机能够稳定地进行发电。

本实用新型采用磁悬浮主轴、无铁芯永磁发电机，使得在较低的平流微水情况下，主轴就能轻易启动、高效发电；本发电机适合在有较清澈的河水水流中发电。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种永磁悬浮直联平流微水发电机，其特征在于：包括浮筒、磁轴承、轴承支架、叶轮、发电机主轴以及无铁芯永磁发电机，所述无铁芯永磁发电机包括转子盘和定子盘；所述轴承支架为两个，并分别安装于浮筒的两端，其包括固定套、支臂和轴承座，所述固定套套设在浮筒上，并与浮筒固定连接；支臂的一端与固定套相连，另一端与轴承座相连，且两轴承支架的轴承座相向的一侧为开放结构；

所述磁轴承也为两个，并分别安装于两轴承座内；所述发电机主轴的两端分别与两磁轴承相连，且发电机主轴能够绕其轴心线自由转动；所述无铁芯永磁发电机安装于发电机主轴上，并靠近发电机主轴的一端；其中，无铁芯永磁发电机的转子盘套设在发电机主轴上并与发电机主轴固定连接，且能随发电机主轴同步转动；无铁芯永磁发电机的定子盘套设在发电机主轴上并与发电机主轴空套配合，且该定子盘通过定子支架与浮筒固定连接；

所述叶轮为多个，并位于无铁芯永磁发电机与发电机主轴的另一端之间，且所述叶轮套设并固定在发电机主轴上，并能够带动发电机主轴同步转动。

2.根据权利要求1所述的一种永磁悬浮直联平流微水发电机，其特征在于：所述浮筒为两端封闭的管状结构，且由轻质刚性材料制成。

3.根据权利要求2所述的一种永磁悬浮直联平流微水发电机，其特征在于：所述浮筒由PVC材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种永磁悬浮直联平流微水发电机，其特征在于：所述磁轴承包括永磁外环和永磁内环，所述永磁内环位于永磁外环内侧，并与永磁外环之间具有间隙；所述永磁外环和永磁内环相邻一侧的极性相同，使永磁外环和永磁内环相互排斥；其中，永磁外环与轴承座固定连接，永磁内环套设在发电机主轴上并与发电机主轴固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种永磁悬浮直联平流微水发电机，其特征在于：在两轴承座的封闭侧分别设有一调节螺栓，所述调节螺栓的螺杆穿过轴承座的封闭侧后伸入轴承座内，且该调节螺栓与轴承座螺纹配合相连；所述调节螺栓伸入轴承座的一端与一限位板相连；所述发电机主轴的两端分别穿过两永磁内环，并与所述限位板接触。

6.根据权利要求5所述的一种永磁悬浮直联平流微水发电机，其特征在于：所述电机主轴的两端呈圆锥形，并分别与两限位板点接触。

7.根据权利要求1所述的一种永磁悬浮直联平流微水发电机，其特征在于：所述叶轮包括安装座和螺旋翼，所述安装座安装于电机主轴上，所述螺旋翼为两片，并分布于安装座的相对两侧。

8.根据权利要求7所述的一种永磁悬浮直联平流微水发电机，其特征在于：两螺旋翼的倾斜角度相同，倾斜方向相反。