本发明专利技术公开了一种一体化正装定桨贯流式水轮发电机，包括转子机构、定子机构、转轮机构、导叶机构、进水管和尾水管，定子机构与转子机构同轴，定子机构位于转子机构的内侧，转子机构的前侧固定安装有导叶机构，导叶机构前方为进水管，转子机构的后侧为尾水管；本发明专利技术所述一体化正装定桨贯流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，尤其涉及一种一体化正装定桨贯流式水轮发电机。
技术介绍
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。轴流式、斜流式和贯流式水轮机按其结构还可分为定桨式和转桨式。定桨式的转轮叶片是固定的；转桨式的转轮叶片可以在运行中绕叶片轴转动，以适应水头和负荷的变化。我国的水资源水头普遍偏低，其中在10m左右的水资源占我国总水资源的5%，而这种低水头资源的开发利用较难被冲击式水轮机、轴流式水轮机及斜流式水轮机适用，因而我国较多的低水头水电站大多采用贯流式水轮机。我国贯流式水轮机的研究工作起步较晚，但发展较快，现阶段我国贯流式水轮机的转轮最高效率为93%，但普遍的效率在86%左右。现有贯流式水轮机均是通过主轴连接发电机，从而带动发电机转子旋转切割磁力线进行发电，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。且现有水轮发电机均需要设计通风系统给发电机散热，设计密封，需要冷却水系统给发电机散热，需要至少一个推力点，多个轴承，定子、转子、凸极对材料强度要求高，不能实时测量转子温度，每组水轮发电机均是针对不同地形的定制机，造成原材料、组件、线材和零部件不能够通用，不能够批量生产，由于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，直接造成造价高。外壳不变的情况下容量不能随意调整。
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贯流式水轮发电机；同时，该贯流式水轮发电机，只需要两个轴承，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，水轮发电机能够批量生产，体积较小，造价较低，外壳不变的情况下容量能随意调整。本专利技术提供的技术方案是：一种一体化正装定桨贯流式水轮发电机，包括转子机构、定子机构、转轮机构、导叶机构、进水管和尾水管；其特征是：定子机构与转子机构同轴，定子机构位于转子机构的内侧；转子机构的前侧固定安装有导叶机构，导叶机构前方为进水管5，转子机构的后侧为尾水管；转子机构包括转子铁芯、第一转子齿、第二转子齿、第一电枢绕组和第二电枢绕组，转子铁芯内圆周同轴前后并列嵌有第一转子齿和第二转子齿，第一转子齿和第二转子齿的侧边分别缠绕有第一电枢绕组和第二电枢绕组；定子机构包括定子铁芯、第一定子齿、第二定子齿、第一励磁绕组、第二励磁绕组和主轴，定子铁芯外圆周同轴前后并列嵌有第一定子齿和第二定子齿，第一定子齿和第二定子齿的侧边分别缠绕有第一励磁绕组和第二励磁绕组，定子铁芯内心固定连接主轴，主轴两侧固定安装；转轮机构包括转叶和转轮，转叶扇形固定分布在转轮外圆周；转子机构的转子铁芯外圆周固定连接转轮机构的转轮内圆周，转子机构的第一转子齿和第二转子齿分别围绕定子机构的第一定子齿和第二定子齿旋转。作为进一步优化，为了简化励磁供电，减少外接电导线，所述第一定子齿与第一励磁绕组可通过永磁凸子替代。作为进一步优化，为了便于监测转子机构的温度，转子机构的第一转子齿或第二转子齿的内芯安装有温度感应管。作为进一步优化，为了减小转子机构中转子铁芯、第一转子齿和第二转子齿的磁感涡流产热，以及减小定子机构中定子铁芯、第一定子齿和第二定子齿的磁感涡流产热，所述转子机构中转子铁芯、第一转子齿和第二转子齿均由冲压的硅钢片叠成，所述定子机构中定子铁芯、第一定子齿和第二定子齿均由冲压的硅钢片叠成。作为进一步优化，为了减少定子机构中定子铁芯与第一定子齿和第二定子齿之间励磁磁通泄漏，所述定子铁芯与第一定子齿和第二定子齿由连体的硅钢片叠成。作为进一步优化，为了便于转子机构中第一电枢绕组和第二电枢绕组的安装或容量扩充，所述第一转子齿和第二转子齿与转子铁芯之间的连接采取活动可拆装连接；如在转子铁芯内圆周均匀设置卡槽，并将第一转子齿或第二转子齿安装在卡槽内。工作原理：本专利技术所述一体化正装定桨贯流式水轮发电机，工作时，水流从进水口进入，并通过导叶机构的导向，流向转叶，水流受转叶的作用力发生变向和减速，转叶受水流反作用力获得推力，并带动转轮转动，该过程的实质是从水流中获取能量；转轮转动时，带动转子铁芯转动，并使转子机构中的第一电枢绕组和第二电枢绕组分别切割定子机构中的第一励磁绕组和第二励磁绕组产生的磁场，使第一电枢绕组和第二电枢绕组产生感应电压。其中，第一电枢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，第二电枢绕组的感应电压用于输出到外界。本专利技术所述一体化正装定桨贯流式水轮发电机，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转子机构产热可直接通过转轮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；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。此外，本专利技术所述一体化正装定桨贯流式水轮发电机，由于其转轮装置、发电机装置与励磁装置的一体化，动力传动无需通过传动轴部件传动，不仅能减少轴承使用，同时能有效的避免传动轴偏心问题和轴承摩擦耗能问题，大大简化了水轮发电装置的结构和材料，较大程度地缩小了设备体积，并提高能量转化效率；本设备在电站建设的诸多状况下均可整体使用，较大地增强了设备的通用性，减少了电站建设成本与生产管理成本。本专利技术所述一体化正装定桨贯流式水轮发电机，其第一励磁绕组和第二励磁绕组位于中部，固定在定子机构中，第一电枢绕组和第二电枢绕组位于外部，安装在转子机构中，围绕第一励磁绕组和第二励磁绕组旋转，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同，也即正装结构模式，但与常规发电机中转子与定子的分布相反，也即反转结构模式；本专利技术所述一体化正装定桨贯流式水轮发电机的电枢绕组具有较大的分布面积，同等电枢绕线面积下，绕组分布面积越大，绕组厚度越小；同时，本专利技术所述一体化正装定桨贯流式水轮发电机具有较大的扭力。有益效果：本专利技术所述的一体化正装定桨贯流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50%以上，5.成本相对常规水电站设计节省60%，6.转轮效率提高7%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。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的垂直纵向剖视结构示意图；图3为本专利技术方案三的垂直纵向剖视结构示意图；图中：1为转子机构、11为转子铁芯、12为第一转子齿、13为第二转子齿、14为第一电枢绕组、15为第二本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种一体化正装定桨贯流式水轮发电机，包括转子机构（1)、定子机构（2)、转轮机构（3)、导叶机构（4)、进水管（5)和尾水管（6)，其特征是：定子机构（2)与转子机构（1)同轴，定子机构（2)位于转子机构（1)的内侧，转子机构（1)的前侧固定安装有导叶机构（4)，导叶机构（4)前方为进水管（5)，转子机构（1)的后侧为尾水管（6)，转子机构（1)包括转子铁芯（11)、第一转子齿（12)、第二转子齿（13)、第一电枢绕组（14)和第二电枢绕组（15)，转子铁芯（11)内圆周同轴前后并列嵌有第一转子齿（12)和第二转子齿（13)，第一转子齿（12)和第二转子齿（13)的侧边分别缠绕有第一电枢绕组（14)和第二电枢绕组（15)，定子机构（2)包括定子铁芯（21)、第一定子齿（22)、第二定子齿（23)、第一励磁绕组（24)、第二励磁绕组（25)和主轴（26)，定子铁芯（21)外圆周同轴前后并列嵌有第一定子齿（22)和第二定子齿（23)，第一定子齿（22)和第二定子齿（23)的侧边分别缠绕有第一励磁绕组（24)和第二励磁绕组（25)，定子铁芯(21)内心固定连接主轴(26)，转子铁芯(11)通过轴承安装在主轴(26)，主轴(26)两侧固定安装，转轮机构（3)包括转叶（31)和转轮（32)，转叶（31)扇形固定分布在转轮（32)外圆周，转子机构（1)的转子铁芯（11)外圆周固定连接转轮机构（3)的转轮（32)内圆周，转子机构（1)的第一转子齿（12)和第二转子齿（13)分别围绕定子机构（2)的第一定子齿（22)和第二定子齿（23)旋转。...
【技术特征摘要】
1.一种一体化正装定桨贯流式水轮发电机，包括转子机构（1)、定子机构（2)、转轮机构（3)、导叶机构（4)、进水管（5)和尾水管（6)，其特征是：定子机构（2)与转子机构（1)同轴，定子机构（2)位于转子机构（1)的内侧，转子机构（1)的前侧固定安装有导叶机构（4)，导叶机构（4)前方为进水管（5)，转子机构（1)的后侧为尾水管（6)，转子机构（1)包括转子铁芯（11)、第一转子齿（12)、第二转子齿（13)、第一电枢绕组（14)和第二电枢绕组（15)，转子铁芯（11)内圆周同轴前后并列嵌有第一转子齿（12)和第二转子齿（13)，第一转子齿（12)和第二转子齿（13)的侧边分别缠绕有第一电枢绕组（14)和第二电枢绕组（15)，定子机构（2)包括定子铁芯（21)、第一定子齿（22)、第二定子齿（23)、第一励磁绕组（24)、第二励磁绕组（25)和主轴（26)，定子铁芯（21)外圆周同轴前后并列嵌有第一定子齿（22)和第二定子齿（23)，第一定子齿（22)和第二定子齿（23)的侧边分别缠绕有第一励磁绕组（24)和第二励磁绕组（25)，定子铁芯(21)内心固定连接主轴(26)，转子铁芯(11)通过轴承安装在主轴(26)，主轴(26)两侧固定安装，转轮机构（3)包括转叶（31)和转轮（32)，...
【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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