專利名稱：浸水式軸向貫流水力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水力發(fā)電機(jī)組，具體地說是涉及一種低水頭水力發(fā)電機(jī)組。
背景技術(shù)：
在水力發(fā)電中為保障水輪機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)還需具備一定的水頭和流量，水輪機(jī)將水流勢能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能由旋轉(zhuǎn)軸傳動，增速帶動發(fā)電機(jī)內(nèi)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)發(fā)電，低水頭水力發(fā)電機(jī)需選配合適的水輪機(jī)做動力源，發(fā)電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電時(shí)必須保持干燥通風(fēng)才能正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的浸水式軸向貫流水力發(fā)電機(jī)，由發(fā)電機(jī)定子，葉輪轉(zhuǎn)子，錐形控制導(dǎo)葉，控制齒環(huán)，齒環(huán)蓋，軸偶合變壓器，前環(huán)形支撐端蓋，后環(huán)形支撐端蓋，錐形匯流管和錐形吸水管組成。水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)融合為一體，構(gòu)成具有軸向貫流通道的水力發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與水輪機(jī)葉輪組成同軸共體的圓柱形軸向貫流通道式葉輪轉(zhuǎn)子，由具有軸向水流通道的前環(huán)形支撐端蓋與后環(huán)形支撐端蓋定位于發(fā)電機(jī)定子內(nèi)，錐形控制導(dǎo)葉位于前環(huán)形支撐端蓋中部軸向過流通道內(nèi)的圓柱形支撐桿上。發(fā)電機(jī)定子與前環(huán)形支撐端蓋、后環(huán)形支撐端蓋、錐形匯流管、錐形吸水管串連組成一增速流道直接浸沒于水流中，水流由錐形匯流管進(jìn)入增速流道內(nèi)，在外壓的作用下被加速的水流經(jīng)過控制導(dǎo)葉軸向流經(jīng)葉輪轉(zhuǎn)子葉片，葉片受水流沖擊的反作用力使葉輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。水流經(jīng)過葉輪轉(zhuǎn)子葉片后流向錐形吸水管，錐形吸水管是一擴(kuò)散形流道，它使流到錐形吸水管的水流減速，同時(shí)通過把排水中余留的動能轉(zhuǎn)變?yōu)槲胨^，從而增加了葉輪轉(zhuǎn)子上的壓差，加大了葉輪轉(zhuǎn)子的動量。該水力發(fā)電機(jī)將水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)融合為同軸共體結(jié)構(gòu)，可直接浸沒固定于水流中運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電，具有結(jié)構(gòu)緊湊，無傳運(yùn)部件，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，安置使用靈活方便，還具有突出的隱蔽性，適宜在江河溪流的自然水流中安置使用。
本發(fā)明的浸水式軸向貫流水力發(fā)電機(jī)，定子是由定子鐵芯與定子繞組組成的。定子鐵芯是由硅鋼片疊壓而成的，嵌放于定子鐵芯槽內(nèi)的定子繞組的輸出端直接與電纜線頭連接固定于繞組端部。對定子繞組采用真空浸柒處理，使定子繞組絕緣內(nèi)層間和槽內(nèi)空隙充滿絕緣柒，整個繞組絕緣粘結(jié)成為一個整體。經(jīng)真空浸柒處理后的定子內(nèi)表面形成一個致密光滑的完整連續(xù)柒膜，由此提高整個絕緣結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱性，電氣強(qiáng)度，機(jī)械強(qiáng)度和耐水流介質(zhì)的侵蝕，使主要絕緣組分不與導(dǎo)電介質(zhì)直接接觸。在定子繞組兩端部采用防水、防潮性的瀝清將定子繞組兩端部和定子鐵芯槽口熔封成圓環(huán)形，定子繞組損耗產(chǎn)生的熱量會經(jīng)定子鐵芯傳導(dǎo)給水流帶走，不會對兩端部的熔封瀝清圓環(huán)造成影響。在瀝清圓環(huán)外設(shè)塑料保護(hù)罩防止浸入端蓋與葉輪轉(zhuǎn)子間隙中的水，在葉輪轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，使水產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磨擦對定子繞組端部的瀝清密封圓環(huán)造成水流磨擦損壞。
本發(fā)明的浸水式軸向貫流水力發(fā)電機(jī)，錐形控制導(dǎo)葉的受控端設(shè)置有擋沙片，與扇形控制齒連接固定于前環(huán)形支撐端蓋中部軸向過流通道內(nèi)的圓柱形支撐桿上，扇形控制齒與控制齒環(huán)側(cè)面的驅(qū)動齒齒合，控制齒環(huán)為一圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，在控制齒環(huán)的軸向側(cè)面分布有均勻的徑向驅(qū)動齒，控制齒環(huán)由齒環(huán)蓋定位于前環(huán)形支撐端蓋內(nèi)側(cè)，在齒環(huán)蓋的發(fā)電機(jī)側(cè)有一過度弦邊與葉輪轉(zhuǎn)子柱形圓環(huán)內(nèi)圓面相搭接成一過渡段，在葉輪轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)防止水流中的泥沙顆粒進(jìn)入到定轉(zhuǎn)子間的間隙內(nèi)造成機(jī)械磨損?？刂讫X環(huán)在控制輪的驅(qū)動下做軸向旋轉(zhuǎn)，從而帶動與它齒合的扇形控制齒旋轉(zhuǎn)，與扇形控制齒連接固定的錐形控制導(dǎo)葉，在扇形控制齒的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動下與水流方向形成一定的控制角度，實(shí)現(xiàn)可控制的水流過流量和產(chǎn)生葉輪所需的環(huán)量。
本發(fā)明的浸水式軸向貫流水力發(fā)電機(jī)，所述葉輪轉(zhuǎn)子由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與水輪機(jī)葉輪組成同軸共體的圓柱形軸向貫流通道式葉輪轉(zhuǎn)子，并由具有軸向水流通道的前環(huán)形支撐端蓋與后環(huán)形支撐端蓋定位于發(fā)電機(jī)定子內(nèi)，在葉輪轉(zhuǎn)子中的轉(zhuǎn)輪上焊有徑向分布，有相對扭角的葉輪葉片，葉片外緣與一柱形圓環(huán)內(nèi)圓面熔焊在一起，在柱形圓環(huán)的外圓面上分布有多級轉(zhuǎn)子磁極。在柱形圓環(huán)外圓面上的多級轉(zhuǎn)子磁極上固定有勵磁繞組，勵磁繞組的勵磁電流是由定子電樞繞組的輸出電動勢提供的，定子電樞繞組的輸出電動勢經(jīng)復(fù)勵變壓器調(diào)整后，由電纜從前圓環(huán)形支撐端蓋圓柱型支撐桿中的導(dǎo)線孔內(nèi)送入位于，前環(huán)形支撐端蓋中心軸承座旁的軸偶合變壓器的初級繞組線圈，軸偶合變壓器的初級繞組部份固定于前環(huán)形支撐端蓋中部軸承座的葉輪轉(zhuǎn)子側(cè)，次級繞組固定于葉輪轉(zhuǎn)子中轉(zhuǎn)輪軸的入水端側(cè)，軸偶合變壓器初級線圈的磁場與軸偶合變壓器的旋轉(zhuǎn)次級偶合，在軸偶合變壓器的旋轉(zhuǎn)次級感應(yīng)出電動勢，次級繞組感應(yīng)出的電動勢由輸出端與固定在轉(zhuǎn)輪內(nèi)的整流器連接經(jīng)整流濾波成直流后，由導(dǎo)線經(jīng)葉輪轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)設(shè)置的勵磁導(dǎo)線孔送至勵磁繞組，勵磁繞組串連后由非導(dǎo)磁體圍繞，由極靴塊固定于磁級上。對軸偶合變壓器繞組、連接線頭、整流器、勵磁繞組等均采用防水防潮絕緣密封處理。在水流由錐形匯流管流入，并加速由葉輪轉(zhuǎn)子中軸向流經(jīng)葉輪葉片使葉輪轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，葉輪轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)使葉輪轉(zhuǎn)子柱形圓環(huán)外圓面上的多級轉(zhuǎn)子磁極形成一旋轉(zhuǎn)磁場，嵌放于定子鐵芯槽內(nèi)的定子繞組，在旋轉(zhuǎn)磁場中感應(yīng)出電動勢，定子繞組與負(fù)載由電纜連通后形成輸出電流。在葉輪轉(zhuǎn)子柱形圓環(huán)的出水端有一過度弦邊與后環(huán)形支撐端蓋內(nèi)圓面相搭接成過渡段，在葉輪轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)防止水流中的泥沙顆粒進(jìn)入到定轉(zhuǎn)子間的間隙內(nèi)造成機(jī)械磨損。位于前環(huán)形支撐端蓋中心軸承座內(nèi)的，軸偶合變壓器初級線圈繞組固定座外圓的弦邊與葉輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)輪內(nèi)的，軸偶合變壓器次級線圈繞組固定座外圓的進(jìn)水端相銜接成一過渡段。葉輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)輪的出水端弦邊，與后環(huán)形支撐端蓋中心軸承組座上固定的軸承蓋相銜接成第二過渡段。進(jìn)入葉輪轉(zhuǎn)子的泥沙顆粒在水流沖力作用下，會被水流帶入擴(kuò)散形流道的錐形吸水管中去。
本發(fā)明的浸水式軸向貫流水力發(fā)電機(jī)，葉輪轉(zhuǎn)子主軸兩端分別固定在發(fā)電機(jī)定子兩端的前環(huán)形支撐端蓋中心的軸承中和后環(huán)形支撐端蓋中心的軸承組中，所述前環(huán)形支撐端蓋與中心的軸承座之間的水流通道部份，由徑向分布的圓柱形支撐桿連接組成一同心整體結(jié)構(gòu)，在徑向分布的圓柱形支撐桿內(nèi)設(shè)置有一勵磁導(dǎo)線孔，在前環(huán)形支撐端蓋中心軸承座內(nèi)的軸承外安置有軸向偶合變壓器的初級固定線圈。所述后環(huán)形支撐端蓋與中心的軸承座之間的水流通道部份，由徑向分布并軸向傾斜于端蓋內(nèi)側(cè)的支撐桿連接組成一同心整體結(jié)構(gòu)，在后環(huán)形支撐端蓋中心的軸承座內(nèi)由導(dǎo)向軸承與推力軸承組成軸承組。
如上所述在本發(fā)明中浸水式軸向貫流水力發(fā)電機(jī)，可在水流中連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電。水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)融合為一體省去了傳動部分，在安置使用時(shí)，只需將浸水式軸向貫流水力發(fā)電機(jī)與一錐形匯流管和一錐形吸水管串連成一圓筒形的過流通道，浸沒固定于水流中，調(diào)整錐形控制導(dǎo)葉以確定好最佳的進(jìn)水量后，即可日夜不停地向負(fù)載和蓄電池組供電。
因此如本發(fā)明所述的浸水式軸向貫流水力發(fā)電機(jī)，用作低水頭水流發(fā)電時(shí)可顯示很大的優(yōu)越性和靈活性，適合固定連續(xù)運(yùn)行供電，更適合在野外流動性使用，該水力發(fā)電機(jī)浸沒于水中運(yùn)轉(zhuǎn)，不受氣候、環(huán)境、溫度的影響，同時(shí)還具有隱蔽性的特點(diǎn)。
俯圖說明

圖1是浸水式軸向貫流水力發(fā)電機(jī)主視圖，圖2是浸水式軸向貫流水力發(fā)電機(jī)軸向剖視圖，圖3是葉輪轉(zhuǎn)子視圖，圖4是圖3的A-A剖視圖，圖5是前環(huán)形支撐端蓋視圖，圖6是后環(huán)形支撐端蓋視圖，圖7是齒環(huán)蓋視圖，具體實(shí)施方式
發(fā)電機(jī)定子8與前環(huán)形支撐端蓋1、后環(huán)形支撐端蓋9、錐形匯流管24、錐形吸水管10串連組成一增速流道。定子繞組2嵌放于定子鐵芯8槽內(nèi)，葉輪轉(zhuǎn)子28由葉輪轉(zhuǎn)子主軸20轉(zhuǎn)輪11葉輪葉片3柱形圓環(huán)4勵磁繞組6非導(dǎo)磁體7極靴塊5組合成一同軸共體結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)軸偶合變壓器12旋轉(zhuǎn)次級13整流器14共同固定于葉輪轉(zhuǎn)子主軸20上的轉(zhuǎn)輪11內(nèi)。勵磁繞組6串連后由非導(dǎo)磁體7圍繞，由極靴塊5固定于柱形圓環(huán)4外圓面的磁級上，錐形控制導(dǎo)葉23與扇形控制齒25連接固定于前環(huán)形支撐端蓋1中部軸向過流通道內(nèi)的圓柱形支撐桿上，扇形控制齒25與控制齒環(huán)26側(cè)面的驅(qū)動齒齒合，控制齒環(huán)26由齒環(huán)蓋27定位于前環(huán)形支撐端蓋1的內(nèi)側(cè)，葉輪轉(zhuǎn)子主軸20兩端分別固定在，發(fā)電機(jī)定子8兩端的前環(huán)形支撐端蓋1中心軸承座21內(nèi)的軸承19中，和后環(huán)形支撐端蓋9中心軸承座17內(nèi)的導(dǎo)向軸承15和推力軸承16中，軸向偶合變壓器18初級固定線圈22固定在，前環(huán)形支撐端蓋1中心軸承座21內(nèi)軸承19外的葉輪轉(zhuǎn)子28側(cè)。
權(quán)利要求
1.一種浸水式軸向貫流水力發(fā)電機(jī)由發(fā)電機(jī)定子，葉輪轉(zhuǎn)子，錐形控制導(dǎo)葉，控制齒環(huán)，齒環(huán)蓋，軸偶合變壓器，前環(huán)形支撐端蓋，后環(huán)形支撐端蓋，錐形匯流管和錐形吸水管組成，其特征在于水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)融合為一體，構(gòu)成具有軸向貫流通道的水力發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與水輪機(jī)葉輪組成同軸共體的圓柱形軸向貫流通道式葉輪轉(zhuǎn)子，由具有軸向水流通道的前環(huán)形支撐端蓋與后環(huán)形支撐端蓋定位于發(fā)電機(jī)定子內(nèi)，錐形控制導(dǎo)葉位于前環(huán)形支撐端蓋中部軸向過流通道內(nèi)的圓柱形支撐桿上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸水式軸向貫流水力發(fā)電機(jī)。其特征在于葉輪轉(zhuǎn)子中的轉(zhuǎn)輪上焊有徑向分布，有相對扭角的葉輪葉片，葉片外緣與一柱形圓環(huán)內(nèi)圓面熔焊在一起，在柱形圓環(huán)的外圓面上分布有多級轉(zhuǎn)子磁極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸水式軸向貫流水力發(fā)電機(jī)，其特征在于葉輪轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)設(shè)置有勵磁導(dǎo)線孔，勵磁繞組串連后由非導(dǎo)磁體圍繞，由極靴塊固定于磁級上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸水式軸向貫流水力發(fā)電機(jī)，其特征在于軸偶合變壓器的初級繞組部份固定于前環(huán)形支撐端蓋中部軸承座的葉輪轉(zhuǎn)子側(cè)，次級繞組固定于葉輪轉(zhuǎn)子中轉(zhuǎn)輪軸的入水端側(cè)，次級繞組的輸出端與固定在轉(zhuǎn)輪內(nèi)的旋轉(zhuǎn)整流器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸水式軸向貫流水力發(fā)電機(jī)，其特征在于控制齒環(huán)為一圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，在控制齒環(huán)的軸向側(cè)面分布有均勻的徑向驅(qū)動齒，控制齒環(huán)由齒環(huán)蓋定位于前環(huán)形支撐端蓋內(nèi)側(cè)，齒環(huán)蓋的發(fā)電機(jī)側(cè)有一過度弦邊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸水式軸向貫流水力發(fā)電機(jī)，其特征在于錐形控制導(dǎo)葉的受控端設(shè)有擋沙片與扇形控制齒連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸水式軸向貫流水力發(fā)電機(jī)，其特征在于前環(huán)形支撐端蓋與中心的軸承座之間的水流通道部份，由徑向分布的圓柱形支撐桿連接組成一同心整體結(jié)構(gòu)，在徑向分布的圓柱形支撐桿內(nèi)設(shè)置有一勵磁導(dǎo)線孔，在前環(huán)形端蓋中心軸承座內(nèi)的軸承外安置有軸向偶合變壓器的初級固定線圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸水式軸向貫流水力發(fā)電機(jī)，其特征在于后環(huán)形支撐端蓋與中心的軸承座之間的水流通道部份，由徑向分布并軸向傾斜于端蓋內(nèi)側(cè)的支撐桿連接組成一同心整體結(jié)構(gòu)，在后環(huán)形端蓋中心的軸承座內(nèi)由導(dǎo)向軸承與推力軸承組成軸承組。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低水頭水力發(fā)電機(jī)，包括由發(fā)電機(jī)定子，葉輪轉(zhuǎn)子，控制導(dǎo)葉，控制齒環(huán)，軸偶合變壓器，前環(huán)形支撐端蓋，后環(huán)形支撐端蓋，錐形匯流管，錐形吸水管組成，發(fā)電機(jī)定子與前環(huán)形支撐端蓋、后環(huán)形支撐端蓋、錐形匯流管、錐形吸水管串連組成一增速流道直接浸沒于水流中，水流由錐形匯流管進(jìn)入增速流道內(nèi)，被加速的水流經(jīng)過控制導(dǎo)葉軸向流經(jīng)葉輪轉(zhuǎn)子。該水力發(fā)電機(jī)將水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)融合為同軸共體結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊，無傳運(yùn)部件，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，安置使用靈活方便，適合固定連續(xù)運(yùn)行和在野外流動性使用，不受氣候、環(huán)境、溫度的影響，還具有突出的隱蔽性，適宜在江河溪流的自然水流中安置使用。
文檔編號F03B13/10GK1858434SQ20051007054
公開日2006年11月8日 申請日期2005年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月2日
發(fā)明者劉成江 申請人:劉成江