本发明专利技术公开了一种双转子高效反装水斗式水轮发电机，包括第一转子机构、第二转子机构、转轮机构、固定主轴和喷管,转轮机构包括水斗和轮盘，轮盘中空，水斗分布在轮盘外圆周，轮盘的内圆周固定安装第一转子机构外圆周，第二转子机构与第一转子机构同轴内、外间隔，第二转子机构中心固定安装在固定主轴上，喷管安装在水斗径向外侧；本发明专利技术所述双转子高效反装水斗式水轮发电机无需通风系统或冷却水系统，且所需耗材少，通用性好，体积小，材料要求低，使用寿命长。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水电设备领域，尤其涉及一种双转子高效反装水斗式水轮发电机。
技术介绍
水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，用于带动发电机发电。水轮机按工作原理可分为冲击式水轮机和反击式水轮机两大类。冲击式水轮机的转轮受到水流的冲击而旋转，工作过程中水流的压力不变，主要是动能的转换；反击式水轮机的转轮在水中受到水流的反作用力而旋转，工作过程中水流的压力能和动能均有改变，但主要是压力能的转换。冲击式水轮机按水流的流向可分为切击式(又称水斗式)和斜击式两类。 反击式水轮机可分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式；在混流式水轮机中，水流径向进入导水机构，轴向流出转轮；在轴流式水轮机中，水流径向进入导叶，轴向进入和流出转轮；在斜流式水轮机中，水流径向进入导叶而以倾斜于主轴某一角度的方向流进转轮，或以倾斜于主轴的方向流进导叶和转轮；在贯流式水轮机中，水流沿轴向流进导叶和转轮。 目前冲击式水轮机中应用最广泛是切击式水轮机（也称水斗式水轮机）；理论分析证明，当水斗节圆处的圆周速度约为射流速度的一半时，效率最高。这种水轮机在负荷发生变化时，转轮的进水速度方向不变，加之这类水轮机都用于高水头电站，水头变化相对较小，速度变化不大，因而效率受负荷变化的影响较小，效率曲线比较平缓，最高效率超过91%。 然而，现有的水轮发电机均是由分离的水轮机和发电机组成，水轮机需通过主轴、转动轴等部件连接发电机，水轮机和发电机的结构至少需要三个轴承，个别型号还需要用到结构复杂、造价昂贵的接力器；且由于发电机在工作过程中会产生大量的废热，需要设计通风或冷却系统给发电机散热；另外，由于现有的发电机的定子、转子、凸极所需的耐热性较大，其定子、转子、凸极材料强度要求高；此外，现有的水轮发电机采用水轮、发电机、励磁机串联式连接结构，造成体积巨大，需要材料多，成本、造价高。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种无需通风系统或冷却水系统的水斗式水轮发电机；同时，该水斗式水轮发电机所需轴承少，其定子、转子可采用常规制造，能实时测量转子温度，原材料能够通用，能够批量生产，体积较小，造价较低。本专利技术提供的技术方案是：一种双转子高效反装水斗式水轮发电机，包括第一转子机构、第二转子机构、第一转轮机构、第二转轮机构、固定主轴、第一喷管和第二喷管；其特征在于：第一转轮机构包括第一水斗和第一轮盘，第一水斗分布在第一轮盘外圆周，第一轮盘中部呈环槽型，第二转轮机构包括第二水斗和第二轮盘，第二水斗分布在第二轮盘外圆周，第二轮盘中部呈环槽型，第一轮盘与第二轮盘同轴前、后并列，并通过密封轴承安装在固定主轴，第一轮盘的外径侧与第二轮盘的外径侧通过密封轴承连接,第一轮盘与第二轮盘的中部环槽形成密封空腔，第一转子机构与第二转子机构同轴内、外层安装在密封空腔内，第一转子机构固定在第一轮盘圆槽内的外径侧，第二转子机构固定在第二轮盘圆槽内的内径侧；第一喷管安装在第一水斗径向外侧，第二喷管安装在第二水斗径向外侧；第一转子机构包括励磁铁芯、第一励磁绕组和第二励磁绕组，第一励磁绕组和第二励磁绕组同轴并列环形分布在励磁铁芯内圆周，励磁铁芯外圆周固定第一轮盘圆槽内的外径侧；第二转子机构包括电枢铁芯、第一电枢绕组和第二电枢绕组，第一电枢绕组和第二电枢绕组同轴并列环形分布在电枢铁芯外圆周，电枢铁芯内圆周固定第二轮盘圆槽内的内径侧；第一励磁绕组和第二励磁绕组围绕第一电枢绕组和第二电枢绕组转动。作为进一步优化，为了能减小第一转子机构中励磁铁芯的磁感涡流产热，以及减小第二转子机构中电枢铁芯的磁感涡流产热，所述励磁铁芯或电枢铁芯均由冲压的硅钢片叠成。作为进一步优化，所述第一励磁绕组可通过永磁凸子替代。作为进一步优化，所述第一转子机构或第二转子机构的轴向侧边还设置有控制其转动性的离合卡齿。作为进一步优化，所述水斗的工作面为单勺形或双勺形或多勺形。工作原理：本专利技术所述双转子高效反装水斗式水轮发电机，工作时，水流从第一喷管和第二喷管射出，分别冲击到第一水斗和第二水斗，第一水斗和第二水斗从水流冲击力获得推力，并带动第一轮盘和第二轮盘以相反的方向转动，第一轮盘与第二轮盘相对转动时，使第一转子机构中的第一励磁绕组和第二励磁绕组分别切割第二转子机构中的第一励磁绕组和第二励磁绕组产生的磁场，使第一励磁绕组和第二励磁绕组产生感应电压。其中，第一励磁绕组的感应电压用于输入第二励磁绕组，产生较强的励磁磁场，第二励磁绕组的感应电压用于输出到外界。本专利技术所述双转子高效反装水斗式水轮发电机，将传统的转轮装置、发电机装置与励磁装置实现了一体化，使发电机装置和励磁装置的第一转子机构产热可直接通过轮盘和转叶散热到水流中，可省去常规发电装置中的通风系统或冷却水系统，并且可减少轴承使用，避免传动轴偏心问题和轴承摩擦耗能问题，较大程度的减少了制造耗材。同时，由于其具备散热性好的突出效果，其定子、转子材料的耐热性、导热性、热形变性的要求降低，可采用常规制造。本专利技术所述双转子高效反装水斗式水轮发电机，其第一励磁绕组和第二励磁绕组位于外部，第一励磁绕组和第二励磁绕组位于内部，该种结构分布与现有常规发电机中电枢绕组与励磁绕组的分布相反，也即反装结构模式，该种结构的励磁绕组具有较大的分布面积，各励磁绕组端子产生的磁场相互影响较小，磁场强度分布振幅较大，具有较好的励磁效率。另外，本专利技术所述双转子高效反装水斗式水轮发电机采用双转子结构，其电枢绕组与励磁绕组的相对切割速度可大大提高，适于高压输出，其输出电压的调节范围大。有益效果：本专利技术所述的双转子高效反装水斗式水轮发电机具有如下优点：1.制造、安装成本低，2.省去了常规的通风、冷却系统，3.能规模化批量生产（常规水轮发电机是定制），4.体积节省60%以上，5.成本相对常规水电站设计节省50%，6.转轮效率提高9%以上；7.定子、转子钢材强度要求降低，能采用常规材料制造，8.节省多个轴承和传动轴，9.输出电压的调节范围大。附图说明图1为本专利技术方案一的垂直横向剖视结构示意图；图2为本专利技术方案一中前部垂直纵向剖视结构示意图；图3为本专利技术方案一中后部垂直纵向剖视结构示意图；图4为本专利技术方案三的水斗放大结构示意图；图5为本专利技术方案四的水斗放大结构示意图；图6为本专利技术方案五的垂直纵向剖视结构示意图；图中：1为第一转子机构、11为励磁铁芯、12为第一励磁绕组、13为第二励磁绕组、2为第二转子机构、21为电枢铁芯、22为第一电枢绕组、23为第二电枢绕组、3为第一转轮机构、31为第一水斗、32为第一轮盘、4为第二转轮机构、41为第二水斗、42为第二轮盘、5为固定主轴、6a为第一喷管、6b为第二喷管、7a为密封轴承、7b为密封轴承、8为密封空腔、9为离合卡齿。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。方案一：一种双转子高效反装水斗式水轮发电机，包括第一转子机构1、第二转子机构2、第一转轮机构3、第二转轮机构4、固定主轴5、第一喷管6a和第二喷管6b；第一转轮机构3包括第一水本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种双转子高效反装水斗式水轮发电机，包括第一转子机构(1)、第二转子机构(2)、第一转轮机构(3)、第二转轮机构(4)、固定主轴(5)、第一喷管(6a)和第二喷管(6b)，其特征在于：第一转轮机构(3)包括第一水斗(31)和第一轮盘(32)，第一水斗(31)分布在第一轮盘(32)外圆周，第一轮盘(32)中部呈环槽型，第二转轮机构(4)包括第二水斗(41)和第二轮盘(42)，第二水斗(41)分布在第二轮盘(42)外圆周，第二轮盘(42)中部呈环槽型，第一轮盘(32)与第二轮盘(42)同轴前、后并列，并通过密封轴承(7a)安装在固定主轴(5)，第一轮盘(32)的外径侧与第二轮盘(42)的外径侧通过密封轴承(7b)连接,第一轮盘(32)与第二轮盘(42)的中部环槽形成密封空腔(8)，第一转子机构(1)与第二转子机构(2)同轴内、外层安装在密封空腔(8)内，第一转子机构(1)固定在第一轮盘(32)圆槽内的外径侧，第二转子机构(2)固定在第二轮盘(42)圆槽内的内径侧，第一喷管(6a)安装在第一水斗(31)径向外侧，第二喷管(6b)安装在第二水斗(41)径向外侧，第一转子机构(1)包括励磁铁芯(11)、第一励磁绕组(12)和第二励磁绕组(13)，第一励磁绕组(12)和第二励磁绕组(13)同轴并列环形分布在励磁铁芯(11)内圆周，励磁铁芯(11)外圆周固定第一轮盘(32)圆槽内的外径侧，第二转子机构(2)包括电枢铁芯(21)、第一电枢绕组(22)和第二电枢绕组(23)，第一电枢绕组(22)和第二电枢绕组(23)同轴并列环形分布在电枢铁芯(21)外圆周，电枢铁芯(21)内圆周固定第二轮盘(42)圆槽内的内径侧。...
【技术特征摘要】
1.一种双转子高效反装水斗式水轮发电机，包括第一转子机构(1)、第二转子机构(2)、第一转轮机构(3)、第二转轮机构(4)、固定主轴(5)、第一喷管(6a)和第二喷管(6b)，其特征在于：第一转轮机构(3)包括第一水斗(31)和第一轮盘(32)，第一水斗(31)分布在第一轮盘(32)外圆周，第一轮盘(32)中部呈环槽型，第二转轮机构(4)包括第二水斗(41)和第二轮盘(42)，第二水斗(41)分布在第二轮盘(42)外圆周，第二轮盘(42)中部呈环槽型，第一轮盘(32)与第二轮盘(42)同轴前、后并列，并通过密封轴承(7a)安装在固定主轴(5)，第一轮盘(32)的外径侧与第二轮盘(42)的外径侧通过密封轴承(7b)连接,第一轮盘(32)与第二轮盘(42)的中部环槽形成密封空腔(8)，第一转子机构(1)与第二转子机构(2)同轴内、外层安装在密封空腔(8)内，第一转子机构(1)固定在第一轮盘(32)圆槽内的外径侧，第二转子机构(2)固定在第二轮盘(42)圆槽内的内径侧，第一喷管(6a)安装在第一水斗(31)径向外侧，第二喷管(6b)安装在第二水斗(41)径向外侧，第一转子机构...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭远军，
申请(专利权)人：郭远军，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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