改进的发电设备制造技术

本发明专利技术涉及一种改进的发电设备，由于改进后的设备所采用的结构，使其简化了折合频率下对设备的维护。另外，本发明专利技术可应用于以下几类水力发电厂，即微型、迷你型和小型水电厂。

【技术实现步骤摘要】
改进的发电设备
本专利技术涉及改进的发电设备，由于该设备所采用的结构，使其简化了在折合 频率时对设备的维护。另外，所述的发电设备可用于以下几类水电厂，即微型、 迷你型和小型水电厂。
技术介绍
现有技术中已存在的几类水力发电设备中，它们的水轮机和发电机结合并整装在一单一设备中。通常，将水轮机和发电机整装为一单一设备的缺点主要是不方便，需要对发 电机的转子供给电场，设备还需使用一些附属系统，例如励磁系统、电刷、集电 环，因此，很难使整个转子有很好的水密性。在其中的一个现有的被称作贯流式水轮机(Strafloturbine)的一体化的水力 发电机中，其转子组装在轴流定浆(Propeller)型或轴流转浆(Kaplan)型水轮机的 转轮的外围。上文提及的贯流式发电机(Straflo generator)中的线圈需要通过外部供给电 流，以在转子中产生磁通量，因此，由于采用了上述结构特征，需要用机械密封 或静水压垫圈接头进行水密封，以防止水进入转子和定子之间的间隙以及转子的 电气部分。业已发现这种水轮机模型的发电设备还存在其它的不便之处因为需要把外 部的电能转移给转子，以在转子的每个磁极上产生有用的磁通量，故其实际电路 就必须有很好的水密性才能完成这种转移。现有技术中还发现有其它用于水力发电厂的发电机，例如欧洲专利 EP1318299中描述了一种灯泡式水轮机，其使用永久磁极进行永久励磁的同歩发 电机，所述的永久磁极设在发电机的转子内。该机仅通过涡流引导并促使热量转 移到灯泡的外表面，以对发电机制冷。尽管该专利使用永久磁体励磁，但是其结 构复杂，不能应用于本专利技术申请中。欧洲专利EP0790696也涉及一种发电机，该发电机包括一定子和一转子，而.所述的定子包括多个放置磁极件的矩形部分，这种设置用于传统的发电机中，其 目的在于减小设备的尺寸和避免一些现有技术中的不便之处。然而，由于缺乏水 密性和其它一些潜在的问题，它还不能用于水力发电中。申请人已经拥有一项专利,申请编号为No.PI0205233-4,题为一体化的水力 发电机，该水力发电机的水轮机和发电机整装为一体。
技术实现思路
为克服现有技术中的不足，本专利技术研究并提出了一种改进的发电设备，更 具体地说，是用于发电系统中的设备，该设备的能量转换装置组成一组，其包括: 水轮机用于把流体流动能转化为机械能； 发电机由定子和转子构成，用于把机械能转化为电能。只要以与水轮机蜗壳孤立地组装带有永久磁体的转子，或通过把水轮机涡壳 与发电机转子结合起来的轴，水轮机的动力就直接传递到发电机。发电设备实际上有以下两个主要的实际配置，即如图1-7、 9、 11和13所 示的外部的发电机定子和内部的发电机转子，这称作形式A，以及如图8、 10、 12和14-19所示的内部的发电机定子和外部的发电机转子，这称作形式B。在两种情况下都以与水轮机蜗壳孤立地组装带有永久磁体的转子，或通过一 结合了水轮机涡壳和发电机转子的轴而组装。同步发电机可有以下两种形式的设于发电机转子内的永久磁体，即:如形式A 的图3和形式B的图15所示，设在转子表面上的永久磁体，以及如形式A的图 4和形式B的图16所示，插入转子内的永久磁体。可用树脂、复合材料(有机的或金属的)或陶瓷封装发电机的转子和定子的 永久磁体，然而，封装用的材料还可选择性地使用前述几种材料的组合。用材料进行封装的类型可以用以下方式实现，即注射、浸入、滴入、或通 过使用板材、带材、线材或覆盖层。水轮机和发电机装配成整体的形式，其发电机的转子直接耦合到水轮机的涡 壳上，或耦合到设备的轴上，所述的轴由一单件组成或分成为由法兰、线管、套 筒等相互连接的n部分。水轮机可以是轴流定浆(Propeller)型或轴流转浆(k即lan)型，带永久磁 体的磁极的发电机转子孤立地连接到壳或设备的轴上，所述的轴可以由一单件组 成或分成为由法兰、线管、套筒等相互连接的n部分。水轮机的叶片经固定，在装配中可调整或可由机械或液压系统进行控制，而 设备的轴的作用则是负责水轮机/发电机组的径向或纵向定位。水轮机的涡壳可以是圆柱形、球形、椭圆形或任何其它可使水轮机叶片旋转 的形状，即，绕着垂直于孤立的水轮机/发电机组的轴的轴线旋转。当水轮机的叶片可控制时，叶片会相对于水轮机的涡壳旋转。当然，如果发电机转子的永久磁体耐腐蚀且抗磨损，就不需要封装永久磁体。可选用树脂、复合材料(有机的或金属的)或陶瓷封装发电机的转子，为使 水密性更好，封装材料可选择性地是前述几种材料的组合。用材料进行封装的类型可以用以下方式实现，即注射、浸入、滴入、或通 过使用板材、带材、线材或覆盖层。最后，可使用未封装的耐腐蚀且抗磨损的永久磁体，当选用这种配置的设备 时，就不必控制发电机转子的水密性。本专利技术的一个目的是提出一种发电机转子的磁体，无论是否封装，所述的磁 体都能浸入水中，因而使水可进入发电机转子和定子之间的间隙(发电机转子和 定子之间的空间)。本专利技术的另一目的是通过使用封装的永久磁体或耐腐蚀、抗磨损的永久磁 体，不用给发电机转子的电场供电，这就排除了使用励磁系统，而且也改变了发 电机的转子和设备的固定部分之间的水密性，还有利于设备的热交换。因此，本专利技术所描述的发电设备作为发电系统的一种创新性改进，通过使用 封装或未封装的永久磁体，实现了水能-机械能-电能在以整体方式一起运作的水 轮机/发电机系统内的完全转化，并且发电机的转子也不必使用电励磁系统。因 此，不必控制设备的水密性，使水可进入发电机转子和定子之间的间隙。附图说明为了清楚地理解本专利技术的特征，根据本专利技术的一优选方案，提供以下形式的被分成两组的两套图形式A:外部的发电机定子和内部的发电机转子；形式B:内部的发电机定子和外部的发电机转子因此，以一种示范性而非限制性的方式提供以下的附图图l所示为发电设备(形式A)的正视图，其中示出了轴流定浆式(Propeller)或轴流转浆式(kaplan)水轮机的实际配置；图2所示为专利注册申请(申请号PI-0.205.233.4)的侧视示意图3所示为发电机转子表面上的永久磁体的配置图4所示为插入发电机转子内的永久磁体的配置图5是例子A1的设备的纵向剖视图(A-A向)，图中示出了 (申请号 PI-0.205.233-4中)各组装的元部件；图6是例子A2的设备的纵向剖视图(A-A向)，图中示出了 (专利注册申请 的申请号PI-0.205.233-4中)各组装的元部件；图7是设备的纵向剖视图(A-A向)，图中示出了例子B1中组装的元部件 水轮机和发电机转子机组由双支承结构支撑，发电机的转子与水轮机涡壳的突出 物孤立，而永久磁体设于发电机转子的外部；图8是设备的纵向剖视图(A-A向)，图中示出了例子B2中组装的元部件 水轮机组和发电机转子由双支承结构支撑，发电机的转子与水轮机壳体的延伸部 分孤立，而永久磁体设于发电机转子的内部；图9是设备的纵向剖视图(A-A向)，图中示出了例子B3中组装的元部件 水轮机和发电机转子由双支承结构支撑，发电机的转子与设备的轴孤立，而轴由 一单件组成或分成为由法兰、线管、套筒等连接的n部分，永久磁体设于转子的 外部；图IO所示是设备的纵向剖视图(A-A向)，图中示出了例子B4中组装的元 部件水轮机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进的发电设备，其特征在于：水轮机（２）和同步发电机（３）构成一发电机组，该机组以整体方式与发电机的转子（７）一起运作，并可直接与水轮机的涡壳（１９）或设备的中心轴耦合，所述的中心轴仅由一单件组成或分成为由法兰、线管、套筒相互连接的ｎ部分；　发电机转子（７）的磁极（９）为永久磁体（１）；　水轮机（２）可以是轴流定浆型或轴流转浆型，所述的水轮机（２）的叶片（１１）经固定，在装配中可调整或可由机械、液力或电力系统控制；　设备的中心轴的作用是负责发电机／水轮机 组的纵向或径向定位；　水轮机的涡壳（１９）可以是圆柱形、球形、椭圆形或其它任何能使水轮机叶片（１１）旋转的形状；　当叶片（１１）可控制时，叶片相对于水轮机的涡壳（１９）旋转；　发电机的转子（７）一般被封装并完全浸入水中，以 使水进入发电机的转子和定子之间的间隙（１０）；　通过外部的电子、电机或液力设备调节电压和频率。

【技术特征摘要】
1.一种改进的发电设备，其特征在于水轮机(2)和同步发电机(3)构成一发电机组，该机组以整体方式与发电机的转子(7)一起运作，并可直接与水轮机的涡壳(19)或设备的中心轴耦合，所述的中心轴仅由一单件组成或分成为由法兰、线管、套筒相互连接的n部分；发电机转子(7)的磁极(9)为永久磁体(1)；水轮机(2)可以是轴流定浆型或轴流转浆型，所述的水轮机(2)的叶片(11)经固定，在装配中可调整或可由机械、液力或电力系统控制；设备的中心轴的作用是负责发电机/水轮机组的纵向或径向定位；水轮机的涡壳(19)可以是圆柱形、球形、椭圆形或其它任何能使水轮机叶片(11)旋转的形状；当叶片(11)可控制时，叶片相对于水轮机的涡壳(19)旋转；发电机的转子(7)一般被封装并完全浸入水中，以使水进入发电机的转子和定子之间的间隙(10)；通过外部的电子、电机或液力设备调节电压和频率。2. 根据权利要求l所述的改进的发电设备，其特征在于所述的设备在 径向或纵向上以以下三种实际方式配置a) 水轮机(2)和发电机的转子(7)机组设在两个径向支承轴承(14)和(15)之间，支承轴承(15)以双支承配置，每一 支座(16)及(17)中具有一轴承或多个轴承，所述的支座(16) 及(17)上还设有预配油器；其带有可控制的、固定的或可调 整的叶片(11)，叶片位于转子(7)的前面，使预配油器能够 在位于转子(7)之前的支撑轴(18)之前或之后被定位；所 述的支承轴承以与整体称之为设备外壳的设备固定结构孤立 地组装在横撑(12)和(13)中；b) 水轮机(2)和发电机(3)机组设于支承轴承之间并由其支撑， 以及一支座将遮蔽止推轴承(16)和后止推轴承(17)，预配 油器则设在转子(7)之前；所述的支承轴承以与整体称之为设备外壳的设备固定结构孤立地组装在横撑(12)和(13) 中；c) 发电机(3)由支承轴承作双支撑，而水轮机(2)则相对它的 支承轴承处于平衡，以及一支座遮蔽止推轴承(16)和后止推 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：OLP达希尔瓦，
申请(专利权)人：阿拉泰克工程建议及代表有限公司，
类型：发明
国别省市：BR[巴西]