CN221305626U - 一种垂直轴发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于发电机技术领域，具体公开了一种垂直轴发电机，包括中心轴、内转子组件、外转子组件和集电环组件，外转子组件包括分别转动设置在所述中心轴的上端和中部的外转子上端盖轴以及外转子下端盖，外转子上端盖轴与外转子下端盖之间固定有绕组套筒，绕组套筒上设置有绕组，中心轴以及外转子上端盖轴均转动安装在机壳上，内转子组件、外转子下端盖、绕组套筒、磁体以及集电环均设置在机壳内，中心轴以及外转子上端盖轴穿出所述机壳外部的一端分别由不同驱动装置驱动进行反向转动；实用新型提供的垂直轴发电机的外转子组件转动时的空气阻力小、使用寿命长、驱动装置的安装更灵活简便。

Description

一种垂直轴发电机

技术领域

本实用新型涉及发电机技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种垂直轴发电机。

背景技术

发电设备的原理是利用机械动力驱动转子相对于定子转动，从而输出电力。传统的发电设备一般定子固定，只有转子围绕定子转动，但是这种发电设备的发电效率较低。为了提高发电设备的发电效率，双驱动发电设备则使绕组和磁体同时向相反方向转动，提高发电效率。

为了提高现有技术中的双驱动发电设备的装卸的便捷性，并减小双驱动发电设备的占地空间，授权公告号为CN204992985U的中国实用新型专利公开了一种垂直轴双驱动发电设备，包括发电机轴、内转子组件、外转子组件和集电环组件，其中，发电机轴垂直设置，下端转动设置在圆筒状的基座内；内转子组件包括固定在发电机轴上的磁体，外转子组件包括转动设置在发电机轴上的机壳和固定在机壳内壁上的绕组，绕组环绕磁体设置，发电机轴和机壳上分别设有转向相反的内、外转子驱动装置；集电环组件包括导电环、电刷和电刷固定架，导电环固定在机壳的下部且与绕组电连接，电刷设置在电刷固定架上且与导电环匹配连接；虽然该实用新型的发电机轴垂直设置于基座中，内转子组件随发电机轴周向转动，外转子组件转向相反，减小了占地空间，降低了安装难度，提高了通用性；但是该实用新型中的外转子组件直接与空气接触，当风速较大时，在外转子组件转动过程中会受到风力的阻力。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供一种垂直轴发电机，旨在解决上述背景技术中提出的问题。

本实用新型是这样实现的，本实用新型提供如下技术方案：

一种垂直轴发电机，包括中心轴、内转子组件、外转子组件和集电环组件，所述内转子组件包括固定连接在所述中心轴上的磁体，所述外转子组件转动设置在所述中心轴上；

所述外转子组件包括分别转动设置在所述中心轴的上端和中部的外转子上端盖轴以及外转子下端盖，所述外转子上端盖轴与外转子下端盖之间固定有绕组套筒，所述绕组套筒上设置有绕组；

所述绕组套筒套设在所述中心轴的外侧；

所述集电环组件包括固定在所述外转子下端盖下侧面的集电环以及与所述集电环滑动连接的碳刷总成；

所述中心轴以及外转子上端盖轴均转动安装在机壳上，所述内转子组件、外转子下端盖、绕组套筒、磁体以及集电环均设置在机壳内；

所述中心轴以及外转子上端盖轴穿出所述机壳外部的一端分别由不同驱动装置驱动转动，且中心轴与外转子上端盖轴的转动方向相反。

进一步，所述外转子上端盖轴以及外转子下端盖分别通过第一轴承转动安装在中心轴的上端和中部。

进一步，所述外转子上端盖轴与中心轴同轴心。

进一步，所述机壳包括筒状外壳以及分别固定在所述筒状外壳上下开口端的外壳上端盖以及外壳下端盖。

进一步，所述外转子上端盖轴和中心轴分别通过第二轴承转动安装在外壳上端盖的中部和外壳下端盖的中部。

进一步，所述外转子上端盖轴包括外转子上端盖以及外转子轴，所述外转子上端盖通过第一轴承与中心轴承转动连接，所述外转子轴通过第二轴承与机壳的外壳上端盖转动连接。

进一步，所述外壳下端盖与外转子下端盖之间的中心轴上套接有轴套，所述轴套的上端抵触在外转子下端盖上的第一轴承上，所述轴套的上端抵触在所述外壳下端盖上的第二轴承上。

进一步，所述碳刷总成安装在所述筒状外壳的下端，所述碳刷总成上的碳刷与所述集电环滑动接触，所述集电环通过导线与所述绕组连接。

进一步，所述中心轴的上部固定有中心磁钢支撑架，所述磁体安装在所述中心磁钢支撑架上。

进一步，所述内转子组件固定在所述中心轴上后，由中心轴通过第一轴承与所述外转子组件转动连接，所述外转子组件与所述中心轴通过第二轴承与所述机壳转动连接，所述内转子组件与所述外转子组件反向转动的同时能够相对于所述机壳转动。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型中的中心轴和外转子上端盖轴转动安装在一机壳上，并将内转子组件、外转子下端盖、绕组套筒、磁体以及集电环均设置在机壳内，从而对内转子组件、外转子组件以及集电环进行有效防护；一方面减小外转子组件转动时的空气阻力，另一方面避免外转子组件受到风雨侵蚀；

本实用新型中的中心轴和外转子上端盖轴采用不同侧的驱动方式，从而避免驱动装置对中心轴和外转子上端盖轴进行驱动时的相互干扰，并且可以直接将驱动装置安装在中心轴或外转子上端盖轴上，无需再通过中间连接结构连接其他驱动装置；

总之，本实用新型提供的垂直轴发电机的外转子组件转动时的空气阻力小、使用寿命长、驱动装置的安装更灵活简便。

附图说明

为了更清楚地说明本公开中的技术方案，下面将对本公开一些实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例的附图，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。此外，以下描述中的附图可以视作示意图，并非对本公开实施例所涉及的产品的实际尺寸、方法的实际流程、信号的实际时序等的限制。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的内部结构示意图。

附图标记为：1、外转子上端盖轴，1001、外转子上端盖，1002、外转子轴，2、第二轴承，3、外壳上端盖，4、筒状外壳，5、外壳下端盖，6、轴套，7、中心轴，8、第一轴承，9、外转子下端盖，10、绕组套筒，11、中心磁钢支撑架，12、磁体，13、碳刷总成，14、集电环。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

如附图1及图2所示的一种垂直轴发电机，包括中心轴7、内转子组件、外转子组件和集电环组件，所述内转子组件包括固定连接在所述中心轴7上的磁体12，所述外转子组件转动设置在所述中心轴7上；

所述外转子组件包括分别转动设置在所述中心轴7的上端和中部的外转子上端盖轴1以及外转子下端盖9，所述外转子上端盖轴1以及外转子下端盖9分别通过第一轴承8转动安装在中心轴7的上端和中部，所述第一轴承8为球轴承，球轴承能够最大限度的承受内转子组件和外转子组件的载荷；所述外转子上端盖轴1与外转子下端盖9之间固定有绕组套筒10，所述绕组套筒10上设置有绕组；所述绕组套筒10套设在所述中心轴7的外侧；

所述外转子上端盖轴1包括外转子上端盖1001以及外转子轴1002，所述外转子轴1002一体成型在外转子上端盖1001上端中心处，所述外转子上端盖1001与外转子下端盖9的相对面的中心处延伸出有凸出部，所述凸出部开设有轴承安装槽，所述第一轴承8安装在所述轴承安装槽内；

所述集电环组件包括固定在所述外转子下端盖9下侧面的集电环14以及与所述集电环14滑动连接的碳刷总成13，所述集电环14通过导线与所述绕组连接；

所述中心轴7以及外转子上端盖轴1均转动安装在机壳上，所述内转子组件、外转子下端盖9、绕组套筒10、磁体12以及集电环14均设置在机壳内，从而通过机壳将内转子组件、外转子下端盖9、绕组套筒10、磁体12以及集电环14进行包裹，以对机壳内的部件防护；

所述中心轴7以及外转子上端盖轴1穿出所述机壳外部的一端分别由不同驱动装置驱动转动，且中心轴7与外转子上端盖轴1的转动方向相反；所述外转子上端盖轴1与中心轴7同轴心；

外转子上端盖轴1的外转子轴1002穿出机壳，所述中心轴7的下端穿出机壳；所述外转子轴1002穿出机壳的端部安装驱动装置，所述中心轴7穿出机壳的端部安装另一个驱动装置，所述驱动装置为风叶或水轮；当驱动装置为风叶时，垂直轴发电机既可以横向放置，又可以竖向放置，两片风叶在风力的驱动下进行反向转动，从而驱动中心轴7与外转子轴1002分别带动磁体12和绕组反向转动；当驱动装置为水轮时，垂直轴发电机优选为横向放置，两个水轮在水的重力作用下进行反向转动，从而驱动中心轴7与外转子轴1002分别带动磁体12和绕组反向转动。

如图2所示，所述机壳包括筒状外壳4以及分别固定在所述筒状外壳4上下开口端的外壳上端盖3以及外壳下端盖5，所述外壳上端盖3以及外壳下端盖5均通过螺栓固定在所述筒状外壳4上，所述筒状外壳4的外侧面设置有凸块，所述凸块上开设通孔，以便于将筒状外壳4通过螺栓或销轴等连接件安装在预先设置好的安装架上；所述中心轴7与外壳下端盖5之间以及外转子轴1002与外壳上端盖3之间均安装有密封圈；所述绕组套筒10的外侧壁与筒状外壳4的内侧壁之间有一定的间隙，以保证绕组套筒10能够顺畅转动。

如图2所示，所述外转子上端盖轴1和中心轴7分别通过第二轴承2转动安装在外壳上端盖3的中部和外壳下端盖5的中部；所述外壳上端盖3以及外壳下端盖5相对面的中心处延伸有凸出部，所述凸出部开设有轴承安装槽，所述第二轴承2安装在所述轴承安装槽内；具体的，所述外转子上端盖轴1的外转子轴1002通过第二轴承2与机壳的外壳上端盖3转动连接，并且外转子轴1002伸出所述外壳上端盖3，而外转子上端盖1001通过第一轴承8与中心轴7的上端转动连接，从而形成外转子上端盖轴1的上下两端分别通过第二轴承2和第一轴承8转动连接外壳上端盖3和中心轴7的转动连接形式。

本实用新型中，所述内转子组件固定在所述中心轴7上后，由中心轴7通过第一轴承8与所述外转子组件转动连接，所述外转子组件与所述中心轴7通过第二轴承2与所述机壳转动连接，所述内转子组件与所述外转子组件反向转动的同时能够相对于所述机壳转动，从而形成了双转子进行相反方向转动的垂直轴发电机，相对于由定子和转子组成的传统发电机相比，功率提高了3倍以上。

如图2所示，所述外壳下端盖5与外转子下端盖9之间的中心轴7上套接有轴套6，所述轴套6的上端抵触在外转子下端盖9上的第一轴承8上，所述轴套6的上端抵触在所述外壳下端盖5上的第二轴承2上；具体的，轴套6的上端抵触在对应的第一轴承8和第二轴承2的内圈上，从而通过轴套6与外壳下端盖5的配合对外转子组件提供支撑。

如图2所示，所述碳刷总成13安装在所述筒状外壳4的下端，所述碳刷总成13上的碳刷与所述集电环14滑动接触。

如图2所示，所述中心轴7的上部通过键固定有中心磁钢支撑架11，所述磁体12安装在所述中心磁钢支撑架11上；具体的，所述中心磁钢支撑架11位于绕组套筒10的内侧，所述中心磁钢支撑架11的外侧面设置若干磁体12；所述中心磁钢支撑架11的外侧面与绕组套筒10的内侧面之间同样具有一定间隙，并且该间隙能够保证安装上磁体12后，所述磁体12同样能够与绕组套筒10的内侧面之间保持一定的间隙，以保证中心磁钢支撑架11能够相对于绕组套筒10顺畅转动。

本实用新型中的中心轴7和外转子组件的外转子轴1002分别由不同的驱动装置驱动进行反向转动，从而使得中心磁钢支撑架11带动若干磁体12同绕组套筒10带动绕组进行反向转动，实现双转子转动的方式提高发电效率；并将内转子组件和外转子组件设置在机壳内，从而最大限度的降低外接流动空气对外转子组件的转速影响。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种垂直轴发电机，包括中心轴(7)、内转子组件、外转子组件和集电环组件，所述内转子组件包括固定连接在所述中心轴(7)上的磁体(12)，所述外转子组件转动设置在所述中心轴(7)上，其特征在于：

所述外转子组件包括分别转动设置在所述中心轴(7)的上端中部的外转子上端盖轴(1)以及外转子下端盖(9)，所述外转子上端盖轴(1)与外转子下端盖(9)之间固定有绕组套筒(10)，所述绕组套筒(10)上设置有绕组；

所述绕组套筒(10)套设在所述中心轴(7)的外侧；

所述集电环组件包括固定在所述外转子下端盖(9)下侧面的集电环(14)以及与所述集电环(14)滑动连接的碳刷总成(13)；

所述中心轴(7)以及外转子上端盖轴(1)均转动安装在机壳上，所述内转子组件、外转子下端盖(9)、绕组套筒(10)、磁体(12)以及集电环(14)均设置在机壳内；

所述中心轴(7)以及外转子上端盖轴(1)穿出所述机壳外部的一端分别由不同驱动装置驱动转动，且中心轴(7)与外转子上端盖轴(1)的转动方向相反。

2.根据权利要求1所述的垂直轴发电机，其特征在于：所述外转子上端盖轴(1)以及外转子下端盖(9)分别通过第一轴承(8)转动安装在中心轴(7)的上端和中部。

3.根据权利要求1-2任一项所述的垂直轴发电机，其特征在于：所述外转子上端盖轴(1)与中心轴(7)同轴心。

4.根据权利要求1-2任一项所述的垂直轴发电机，其特征在于：所述机壳包括筒状外壳(4)以及分别固定在所述筒状外壳(4)上下开口端的外壳上端盖(3)以及外壳下端盖(5)。

5.根据权利要求4所述的垂直轴发电机，其特征在于：所述外转子上端盖轴(1)和中心轴(7)分别通过第二轴承(2)转动安装在外壳上端盖(3)的中部和外壳下端盖(5)的中部。

6.根据权利要求5所述的垂直轴发电机，其特征在于：所述外转子上端盖轴(1)包括外转子上端盖(1001)以及外转子轴(1002)，所述外转子上端盖(1001)通过第一轴承(8)与中心轴(7)转动连接，所述外转子轴(1002)通过第二轴承(2)与机壳的外壳上端盖(3)转动连接。

7.根据权利要求4所述的垂直轴发电机，其特征在于：所述外壳下端盖(5)与外转子下端盖(9)之间的中心轴(7)上套接有轴套(6)，所述轴套(6)的上端抵触在外转子下端盖(9)上的第一轴承(8)上，所述轴套(6)的上端抵触在所述外壳下端盖(5)上的第二轴承(2)上。

8.根据权利要求4所述的垂直轴发电机，其特征在于：所述碳刷总成(13)安装在所述筒状外壳(4)的下端，所述碳刷总成(13)上的碳刷与所述集电环(14)滑动接触，所述集电环(14)通过导线与所述绕组连接。

9.根据权利要求4所述的垂直轴发电机，其特征在于：所述中心轴(7)的上部固定有中心磁钢支撑架(11)，所述磁体(12)安装在所述中心磁钢支撑架(11)上。

10.根据权利要求1所述的垂直轴发电机，其特征在于：所述内转子组件固定在所述中心轴(7)上后，由中心轴(7)通过第一轴承(8)与所述外转子组件转动连接，所述外转子组件与所述中心轴(7)通过第二轴承(2)与所述机壳转动连接，所述内转子组件与所述外转子组件反向转动的同时能够相对于所述机壳转动。