一种双转子中通平装转桨贯流式水轮发电机制造技术

本发明专利技术公开了一种双转子中通平装转桨贯流式水轮发电机，包括电枢转子机构、励磁转子机构、第一转轮机构、第一转轮机构、导叶机构、进水管和尾水管，电枢转子机构与励磁转子机构同轴前后并列,中部空心，电枢转子机构的圆周内径固定连接有第一转轮机构，励磁转子机构的圆周内径固定连接有第二转轮机构，第一转轮机构的前侧通过转动轴承与进水管对接，导叶机构安装在进水管内，第二转轮机构的后侧通过转动轴承与尾水管对接；本发明专利技术所述双转子中通平装转桨贯流式水轮发电机无需通风系统或冷却水系统，发电效率高，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中通平装转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：一种双转子中通平装转桨贯流式水轮发电机，包括电枢转子机构、励磁转子机构、第一转轮机构、第二转轮机构、导叶机构、进水管和尾水管；其特征是：电枢转子机构与励磁转子机构同轴前后并列，电枢转子机构与励磁转子机构分别在两个平行平面，电枢转子机构与励磁转子机构中部空心；电枢转子机构的圆周内径固定连接有第一转轮机构，励磁转子机构的圆周内径固定连接有第二转轮机构，第一转轮机构的前侧通过转动轴承与进水管对接，导叶机构安装在进水管内，第二转轮机构的后侧通过转动轴承与尾水管对接；电枢转子机构包括电枢转子铁芯、内电枢柱、外电枢柱、第一电枢绕组和第二电枢绕组，电枢转子铁芯呈圆饼形，内电枢柱环形分布在电枢转子铁芯后侧圆面中部，外电枢柱环形分布在电枢转子铁芯后侧圆面外部，内电枢柱和外电枢柱的侧边分别缠绕有第一电枢绕组和第二电枢绕组；励磁转子机构包括励磁转子铁芯、内励磁柱、外励磁柱、第一励磁绕组和第二励磁绕组，励磁转子铁芯呈圆饼形，内励磁柱环形分布在励磁转子铁芯前侧圆面中部，外励磁柱环形分布在励磁转子铁芯前侧圆面外部，内励磁柱和外励磁柱的侧边分别缠绕有第一励磁绕组和第二励磁绕组；第一转轮机构包括第一转叶、第一转轮和第一转叶调节机构，第一转叶调节机构的外圆周固定连接第一转轮内圆周，第一转叶调节机构的内圆周均匀分布有第一活动转轴，第一转叶调节机构控制第一活动转轴的旋转角度，第一转叶安装在第一活动转轴径向内端；第二转轮机构包括第二转叶、第二转轮和第二转叶调节机构，第二转叶调节机构的外圆周固定连接第二转轮内圆周，第二转叶调节机构的内圆周均匀分布有第二活动转轴，第二转叶调节机构控制第二活动转轴的旋转角度，第二转叶安装在第二活动转轴径向内端；电枢转子机构的电枢转子铁芯内圆周固定连接第一转轮机构的第一转轮外圆周,励磁转子机构的励磁转子铁芯内圆周固定连接第二转轮机构的第二转轮外圆周,第一转叶与第二转叶的叶片角度相反，转向相反；电枢转子机构的内电枢柱和外电枢柱分别平对励磁转子机构的内励磁柱和外励磁柱，内电枢柱和外电枢柱围绕其中心轴线转动。作为进一步优化，为了简化励磁供电，减少外接电导线，所述内励磁柱与第一励磁绕组可通过永磁凸子替代。作为进一步优化，为了便于监测励磁转子机构的温度，励磁转子机构的内励磁柱或外励磁柱的内芯安装有温度感应管。作为进一步优化，为了减小电枢转子机构中电枢转子铁芯、内电枢柱和外电枢柱的磁感涡流产热，以及减小励磁转子机构中励磁转子铁芯、内励磁柱和外励磁柱的磁感涡流产热，所述电枢转子机构中电枢转子铁芯、内电枢柱和外电枢柱均由冲压的硅钢片叠成，所述励磁转子机构中励磁转子铁芯、内励磁柱和外励磁柱均由冲压的硅钢片叠成。作为进一步优化，为了减少励磁转子机构中励磁转子铁芯与内励磁柱和外励磁柱之间励磁磁通泄漏，所述励磁转子铁芯与内励磁柱和外励磁柱由连体的硅钢片叠成。作为进一步优化，为了便于电枢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，所述内电枢柱和外电枢柱与电枢转子铁芯之间的连接采取活动可拆装连接；如在电枢转子铁芯圆面均匀设置卡槽，并将内电枢柱或外电枢柱安装在卡槽内。工作原理：本专利技术所述双转子中通平装转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，依次流向第一转叶和第二转叶，第一转叶和第二转叶受水流反作用力获得推力，并分别带动第一转轮和第二转轮转动，第一转轮与第二转轮的转向相反；第一转轮转动时，带动电枢转子铁芯转动，第二转轮转动时，带动励磁转子铁芯转动，并使电枢转子机构中的第一电枢绕组和第二电枢绕组分别切割励磁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。本专利技术所述双转子中通平装转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电枢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，本专利技术所述双转子中通平装转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。本专利技术所述双转子中通平装转桨贯流式水轮发电机，其电枢转子机构与励磁转子机构分别在两个平行平面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双转子中通平装转桨贯流式水轮发电机，包括电枢转子机构（1)、励磁转子机构（2)、第一转轮机构（3a)、第一转轮机构（3b)、导叶机构（4)、进水管（5)和尾水管(6)，其特征是：电枢转子机构(1)与励磁转子机构(2)同轴前后并列，电枢转子机构(1)与励磁转子机构(2)中部空心,电枢转子机构(1)的圆周内径固定连接有第一转轮机构(3a)，励磁转子机构(2)的圆周内径固定连接有第二转轮机构（3b)，第一转轮机构(3a)的前侧通过转动轴承与进水管(5)对接，导叶机构(4)安装在进水管(5)内，第二转轮机构(3b)的后侧通过转动轴承与尾水管(6)对接，电枢转子机构(1)包括电枢转子铁芯(11)、内电枢柱(12)、外电枢柱(13)、第一电枢绕组(14)和第二电枢绕组(15)，电枢转子铁芯(11)呈环饼形，内电枢柱(12)环形分布在电枢转子铁芯(11)后侧圆面中部，外电枢柱(13)环形分布在电枢转子铁芯(11)后侧圆面外部，内电枢柱(12)和外电枢柱(13)的侧边分别缠绕有第一电枢绕组(14)和第二电枢绕组(15)，励磁转子机构(2)包括励磁转子铁芯(21)、内励磁柱(22)、外励磁柱(23)、第一励磁绕组(24)和第二励磁绕组(25)，励磁转子铁芯(21)呈环饼形，内励磁柱(22)环形分布在励磁转子铁芯(21)前侧圆面中部，外励磁柱(23)环形分布在励磁转子铁芯(21)前侧圆面外部，内励磁柱(22)和外励磁柱(23)的侧边分别缠绕有第一励磁绕组(24)和第二励磁绕组(25)，第一转轮机构(3a)包括第一转叶(31a)、第一转轮(32a)和第一转叶调节机构(33a)，第一转叶调节机构(33a)的外圆周固定连接第一转轮（32a)内圆周，第一转叶调节机构(33a)的内圆周均匀分布有第一活动转轴(34a)，第一转叶调节机构(33a)控制第一活动转轴(34a)的旋转角度，第一转叶（31a)安装在第一活动转轴(34a)径向内端，第二转轮机构(3b)包括第二转叶(31b)、第二转轮(32b)和第二转叶调节机构(33b)，第二转叶调节机构(33b)的外圆周固定连接第二转轮（32b)内圆周，第二转叶调节机构(33b)的内圆周均匀分布有第二活动转轴(34b)，第二转叶调节机构(33b)控制第二活动转轴(34b)的旋转角度，第二转叶（31b)安装在第二活动转轴(34b)径向内端，电枢转子机构(1)的电枢转子铁芯(11)内圆周固定连接第一转轮机构(3a)的第一转轮(32a)外圆周,励磁转子机构(2)的励磁转子铁芯(21)内圆周固定连接第二转轮机构(3b)的第二转轮(32b)外圆周,第一转叶(31a)与第二转叶(31b)的叶片角度相反，转向相反，电枢转子机构(1)的内电枢柱(12)和外电枢柱(13)分别平对励磁转子机构(2)的内励磁柱(22)和外励磁柱(23)，内电枢柱(12)和外电枢柱(13)围绕其中心轴线转动。...

【技术特征摘要】
1.一种双转子中通平装转桨贯流式水轮发电机，包括电枢转子机构（1)、励磁转子机构（2)、第一转轮机构（3a)、第一转轮机构（3b)、导叶机构（4)、进水管（5)和尾水管(6)，其特征是：电枢转子机构(1)与励磁转子机构(2)同轴前后并列，电枢转子机构(1)与励磁转子机构(2)中部空心,电枢转子机构(1)的圆周内径固定连接有第一转轮机构(3a)，励磁转子机构(2)的圆周内径固定连接有第二转轮机构（3b)，第一转轮机构(3a)的前侧通过转动轴承与进水管(5)对接，导叶机构(4)安装在进水管(5)内，第二转轮机构(3b)的后侧通过转动轴承与尾水管(6)对接，电枢转子机构(1)包括电枢转子铁芯(11)、内电枢柱(12)、外电枢柱(13)、第一电枢绕组(14)和第二电枢绕组(15)，电枢转子铁芯(11)呈环饼形，内电枢柱(12)环形分布在电枢转子铁芯(11)后侧圆面中部，外电枢柱(13)环形分布在电枢转子铁芯(11)后侧圆面外部，内电枢柱(12)和外电枢柱(13)的侧边分别缠绕有第一电枢绕组(14)和第二电枢绕组(15)，励磁转子机构(2)包括励磁转子铁芯(21)、内励磁柱(22)、外励磁柱(23)、第一励磁绕组(24)和第二励磁绕组(25)，励磁转子铁芯(21)呈环饼形，内励磁柱(22)环形分布在励磁转子铁芯(21)前侧圆面中部，外励磁柱(23)环形分布在励磁转子铁芯(21)前侧圆面外部，内励磁柱(22)和外励磁柱(23)的侧边分别缠绕有第一励磁绕组(24)和第二励磁绕组(25)，第一转轮机构(3a)包括第一转叶(31a)、第一转轮(32a)和第一转叶调节机构(33a)，第一转叶调节机构(33a)的外圆周固定连接第一转轮（32a)内圆周，第一转叶调节机构(33a)的内圆周均匀分布有第一活动转轴(34a)，第一转叶调节机构(33a)控制第一活动转轴(34a)的旋转角度，第一转叶（31a)安装在第一活动转轴(34a)径向内端，第二转轮机构(3b...

【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