外转子永磁水轮发电机及水轮发电机组的制作方法

1.本发明涉及水轮发电设备领域，特别是涉及一种外转子永磁水轮发电机及水轮发电机组。


背景技术：

2.当前水轮发电机组的结构已经延续百余年，水轮机与发电机为分开布置，通过主轴法兰连接形成同步旋转，立式结构采用两层厂房结构，土建施工成本高，机电设备投资费用高，机组体型庞大。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种外转子永磁水轮发电机，能够简化发电机和水轮机结构、成本更低。
4.还提出一种水轮发电机组，具有上述外转子永磁水轮发电机。
5.本发明第一方面实施例所采用的技术方案是：一种外转子永磁水轮发电机，包括：轴座，设有主轴；转轮，转动设置于所述主轴上，所述转轮内部设有发电腔室；扇叶，设置于所述转轮的外侧壁上，用于被水流带动，以驱动所述转轮绕所述主轴旋转；定子，设置于所述主轴的外侧壁上，且位于所述发电腔室中，能够与电网电性相连；转子，设置于所述发电腔室的内侧壁上，所述转子与所述定子间隔相对设置；第一密封装置，用于密封所述主轴与所述转轮之间的间隙，以密封所述发电腔室。
6.根据本发明第一方面实施例的外转子永磁水轮发电机，至少具有如下有益效果：
7.1.将发电机直接隐藏于转轮的发电腔室中，在扇叶被水流带动，从而驱动转轮转动时，转子即相对定子转动，实现发电，而无需建造单独放置发电机的厂房，降低制造成本；
8.2.通过第一密封装置隔绝发电腔室与水流，使得发电机能够顺利进行发电，以接近发电机单独设置时的防水效果。
9.根据本发明的一些实施例，所述转轮具有第一旋转轴线，所述转轮包括上端盖、下端盖和中空的转轮筒体，所述转轮筒体沿所述第一旋转轴线方向设置，所述上端盖盖设于所述转轮筒体的一端，所述下端盖盖设于所述转轮筒体的另一端，所述上端盖、所述下端盖和所述转轮筒体合围形成所述发电腔室，所述上端盖、所述下端盖均与所述主轴转动相连。
10.根据本发明的一些实施例，所述第一密封装置包括上密封盖和下密封盖，所述上端盖通过上轴承与所述主轴转动相连，所述下端盖通过下轴承与所述主轴转动相连；
11.所述上密封盖盖设于所述上轴承和所述上端盖的连接处，且位于所述上端盖远离所述发电腔室的一面上，所述上密封盖远离所述上端盖的一面上设有上主轴密封套，所述上主轴密封套伸出所述上密封盖，用于套接并动密封所述主轴；
12.所述下密封盖盖设于所述下轴承和所述下端盖的连接处，且位于所述下端盖远离所述发电腔室的一面下，所述下密封盖远离所述下端盖的一面下设有下主轴密封套，所述下主轴密封套伸出所述下密封盖，用于套接并动密封所述主轴。
13.根据本发明的一些实施例，还包括泄水锥，所述泄水锥设置于所述下端盖远离所述发电腔室的一面上。
14.根据本发明的一些实施例，所述定子上设有定子绕组，所述定子绕组的组线材料为交联聚乙烯绝缘尼龙护套耐水绕组线。
15.根据本发明的一些实施例，所述主轴内设有冷却管道，所述冷却管道经过所述发电腔室，以冷却所述发电腔室内的所述定子。
16.根据本发明的一些实施例，还包括定子出线电缆，所述定子出线电缆一端与所述定子电性相连，另一端穿过所述主轴用于与电网电性相连。
17.本发明第二方面实施例所采用的技术方案是：一种永磁水轮发电机组，包括：本发明第一方面实施例中所述的外转子永磁水轮发电机。
18.根据本发明第二方面实施例的永磁水轮发电机组，至少具有如下有益效果：通过设置上述外转子永磁水轮发电机，在安装时，无需单独设置发电机的厂房，节省建筑成本。
19.根据本发明的一些实施例，还包括上固定座、下固定座和蜗壳，所述蜗壳设置于所述上固定座与下固定座之间，所述蜗壳、所述上固定座和所述下固定座之间合围形成横向的第一水流道，所述下固定座上设有纵向的第二水流道，所述第二水流道位于所述蜗壳的中心处，并与所述第一水流道相连通，水流能够自所述第一水流道进入所述第二水流道中，所述第二水流道与所述第一水流道的连接处设有转轮室，所述转轮设置于所述转轮室中，所述上固定座与所述第二水流道的相对处设有支持盖，所述轴座设置于所述支持盖上，所述主轴自所述轴座向所述第二水流道中伸出。
20.根据本发明的一些实施例，所述第二水流道上还设有尾水管，所述尾水管与所述转轮室相连通，位于所述转轮室沿水流方向的后方，所述尾水管的直径大于所述转轮室的直径。
21.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
22.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
23.图1为本发明实施例外转子永磁水轮发电机的示意图；
24.图2为本发明实施例永磁水轮发电机组的示意图。
25.附图标记：
26.100-轴座；110-主轴；111-冷却管道；
27.200-转轮；210-发电腔室；220-上端盖；230-下端盖；240-转轮筒体；
28.300-扇叶；
29.400-定子；410-定子出线电缆；
30.500-转子；
31.600-第一密封装置；610-上密封盖；611-上主轴密封套；620-下密封盖；621-下主轴密封套；
32.700-泄水锥；
33.800-上固定座；810-支持盖；
34.900-下固定座；910-第二水流道；911-转轮室；912-尾水管；
35.1000-蜗壳；1010-第一水流道。
具体实施方式
36.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
38.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
39.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
40.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
41.参照图1，在本发明的一些具体实施例中，一种外转子永磁水轮发电机，包括：
42.轴座100，设有主轴110；
43.转轮200，转动设置于主轴110上，转轮200内部设有发电腔室210；
44.扇叶300，设置于转轮200的外侧壁上，用于被水流带动，以驱动转轮200绕主轴110旋转；
45.定子400，设置于主轴110的外侧壁上，且位于发电腔室210中，能够与电网电性相连；
46.转子500，设置于发电腔室210的内侧壁上，转子500与定子400间隔相对设置；
47.第一密封装置600，用于密封主轴110与转轮200之间的间隙，以密封发电腔室210。
48.具体地，在使用过程中，水流冲击扇叶300，使得扇叶300带动转轮200绕轴座100上的主轴110转动，在转动时，位于发电腔室210内的转子500将相对主轴110上的定子400转动，定子400在此时输出感应电动势，实现发电。
49.而相较于常规的水轮机的转轮200与发电机分别单独设置，本技术将发电机直接隐藏于转轮200的发电腔室210中，在扇叶300被水流带动，从而驱动转轮200转动时，转子500即相对定子400转动，实现发电，而无需建造单独放置发电机的厂房，降低制造成本。
50.通过第一密封装置600隔绝发电腔室210与水流，使得发电机能够顺利进行发电，以接近发电机单独设置时的防水效果。
51.参照图1，在本发明的一些具体实施例中，转轮200具有第一旋转轴线，转轮200包括上端盖220、下端盖230和中空的转轮筒体240，转轮筒体240沿第一旋转轴线方向设置，上端盖220盖设于转轮筒体240的一端，下端盖230盖设于转轮筒体240的另一端，上端盖220、下端盖230和转轮筒体240合围形成发电腔室210，上端盖220、下端盖230均与主轴110转动相连。
52.具体地，通过设置转轮筒体240、上端盖220和下端盖230合围形成发电腔室210，在转子500和定子400安装至发电腔室210中时，仅需拆卸上端盖220或下端盖230即可实现安装，其安装更加简单方便。
53.参照图1，在本发明的一些具体实施例中，第一密封装置600包括上密封盖610和下密封盖620，上端盖220通过上轴承与主轴110转动相连，下端盖230通过下轴承与主轴110转动相连；
54.上密封盖610盖设于上轴承和上端盖220的连接处，且位于上端盖220远离发电腔室210的一面上，上密封盖610远离上端盖220的一面上设有上主轴密封套611，上主轴密封套611伸出上密封盖610，用于套接并动密封主轴110；
55.下密封盖620盖设于下轴承和下端盖230的连接处，且位于下端盖230远离发电腔室210的一面下，下密封盖620远离下端盖230的一面下设有下主轴密封套621，下主轴密封套621伸出下密封盖620，用于套接并动密封主轴110。
56.具体地，在本实施例中，通过设置上密封盖610，使得上密封盖610能够密封上端盖220与主轴110的连接处，实现发电腔室210一端的密封，再通过下密封盖620密封下端盖230与主轴110的连接处，实现发电腔室210另一端的密封，实现发电腔室210的整体密封。
57.参照图1，在本发明的一些具体实施例中，第一密封装置600还包括泄水锥700，泄水锥700设置于下端盖230远离发电腔室210的一面上，用于改变水流的流向。
58.具体地，设置泄水锥700，使得水流在冲击泄水锥700时，其方向能够沿主轴110的轴向进行流动，减少水流的反弹，以减少涡流的形成，更有利于水流沿水流本身的流向移动。
59.参照图1，在本发明的一些具体实施例中，定子400上设有定子绕组，定子绕组的组线材料为交联聚乙烯绝缘尼龙护套耐水绕组线。
60.具体地，将定子绕组组线的材料设置为交联聚乙烯绝缘尼龙护套耐水绕组线，使得定子绕组组线的耐水耐油效果更好，更有利于定子绕组的长期使用。
61.参照图1，在本发明的一些具体实施例中，主轴110内设有冷却管道111，冷却管道111经过发电腔室210，以冷却发电腔室210内的定子400。
62.具体地，因为定子400与转子500均设置在发电腔室210内，在转子500转动时，易产生较多热量，而转轮200的外壁侧与水流相接触，转子500可通过流动的水流实现散热，定子400能够通过设置在主轴110上的冷却管道111进行散热，实现定子400的散热，以提高定子400与转子500的使用环境，提高发电效率。
63.参照图1，在本发明的一些具体实施例中，还包括定子出线电缆410，定子出线电缆410一端与定子400电性相连，另一端穿过主轴110用于与电网电性相连。
64.具体地，通过设置定子出线电缆410将定子400产生电能传递至电网中，实现供电。
65.参照图2，本发明第二方面实施例所采用的技术方案是：一种永磁水轮发电机组，
包括：上述本发明第一方面实施例中所采用的外转子永磁水轮发电机。
66.具体地，通过设置上述外转子永磁水轮发电机，在安装时，无需单独设置发电机的厂房，节省建筑成本。
67.此外，水轮发电机组的其他结构对于本领域技术人员来说都是已知的，在此不再进行赘述。
68.参照图1，在本发明的一些具体实施例中，还包括上固定座800、下固定座900和蜗壳1000，蜗壳1000横向设置于上固定座800与下固定座900之间，蜗壳1000、上固定座800和下固定座900之间合围形成横向的第一水流道1010，下固定座900上设有纵向的第二水流道910，第二水流道910位于蜗壳1000的中心处，并与第一水流道1010相连通，水流能够自第一水流道1010进入第二水流道910中，第二水流道910与第一水流道1010的连接处设有转轮室911，转轮200设置于转轮室911中，上固定座800与第二水流道910的相对处设有支持盖810，轴座100设置于支持盖810上，主轴110自轴座100向第二水流道910中伸出。
69.具体地，常规的水轮机上均设有导水装置，导水装置能够对水流进行疏导，以控制水流的速度和大小，而通过转轮200及扇叶300的转动直接进行发电，实现转轮200的变速运转发电，结构上更加简单，降低了制造成本，且有水即可直接发电，发电量更多。
70.当然，本发明中也可设有导水装置。
71.参照图1，在本发明的一些具体实施例中，第二水流道910上还设有尾水管912，尾水管912与转轮室911相连通，位于转轮室911沿水流方向的后方，尾水管912的直径大于转轮室911的直径。
72.具体地，通过尾水管912的直径大于转轮室911的直径，使得水流在顺着转轮室911流经尾水管912时，流速减缓，以将水流平稳的引向下游。
73.当然，本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。