[發明專利]無軸式傳動的水力發電機

有效

• 申請號: 202010786831.1
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111946533B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 李子如;周霄;何宇;李裕元
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: F03B13/00
• 分類號: F03B13/00;F03B3/12;F03B11/00;F03B15/00;H02K5/04;H02K5/16;H02K11/27;H02K11/35
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王杰

1.一種無軸式傳動的水力發電機，其特征在于，包括無軸水力發電機，所述無軸水力發電機包括從外到內同軸設置的發電機外殼、內定子、轉動連接機構、轉子和輪轂體；所述發電機外殼為環狀結構；所述內定子固定安裝于發電機外殼的內側，內定子上纏繞有線圈；所述內定子與轉動連接機構之間設置第一墊圈，轉動連接機構通過第一墊圈固定于內定子的內側；所述轉子由環形磁鐵和葉片構成，轉動連接機構與環形磁鐵之間設置第二墊圈，環形磁鐵通過第二墊圈固定于轉動連接機構的內側；所述環形磁鐵內側設有第三墊圈，葉片的外緣固定安裝在第三墊圈內側，葉片的內緣固定安裝于輪轂體上；

針對葉片半徑較小、功率較小的發電機，所述轉動連接機構采用軸承，所述軸承外圈通過第一墊圈與內定子固定連接，軸承內圈通過第二墊圈與環形磁鐵固定連接；

針對葉片半徑較大、功率較大的發電機，所述轉動連接機構采用滑道，所述滑道包括固定部和轉動部，所述固定部與內定子固定連接，所述轉動部與環形磁鐵固定連接，所述固定部的內側面設置環形滑槽，所述轉動部的外側面設置與環形滑槽適配的凸塊，凸塊位于環形滑槽內，環形磁鐵轉動時凸塊在滑槽內同步滑動；

所述無軸式傳動的水力發電機還包括調節裝置，無軸水力發電機安裝于調節裝置上；所述調節裝置包括由底座、兩根立柱、兩根斜撐組成的支架，其中，底座上設有兩條平行的滑道，兩根立柱的底端分別安裝于滑道內，兩條滑道內分別安裝一個可移動的滑塊，斜撐的一端與立柱固定連接，另一端與滑塊固定連接，移動滑塊可以帶動立柱同步移動，從而調節支架和無軸水力發電機的位置；無軸水力發電機的發電機外殼的兩側分別通過傳動軸轉動安裝于兩根立柱的上端，傳動軸上安裝有角度記錄器，用于記錄旋轉過程中葉面的朝向，傳動軸的端部設置驅動電機，用于驅動傳動軸轉動以調節葉面的朝向，無軸水力發電機的線路上安裝有電流記錄器，用于記錄各個葉面朝向發電電流的大小，支架上還安裝有控制器，控制器接收角度記錄器與電流記錄器的信號，并控制驅動電機的轉速和方向；在發電機發電之前給控制器設定一個額定電流T值，若初始位置發電工作未能達到T，則控制驅動電機運轉，帶動傳動軸旋轉，在傳動軸旋轉過程中，電流達到T值，驅動電機停止，在進行完整的一周旋轉后，控制器將對這一圈旋轉中所記錄的數據進行對比處理，若未能達到T值，則使葉面朝向使電流大小最大的方向；同時，還可通過滑塊改變葉面位置來改變電流產生大小；經過控制器對比處理之后，找到最佳葉面位置與角度，此時旋轉力矩與阻尼力矩差值最大，發電機產生的電流最大，效率最高。

2.根據權利要求1所述的無軸式傳動的水力發電機，其特征在于，所述軸承的前后兩側分別設有兩個彈性擋圈，其中，大直徑擋圈與內定子相連，小直徑擋圈套于環形磁鐵上。

3.根據權利要求1所述的無軸式傳動的水力發電機，其特征在于，所述輪轂體外伸軸端部有泄水錐，泄水錐與導葉輪轂體同軸安裝，對輪轂體起到固定壓緊作用，對水流起到導流作用。

4.根據權利要求1所述的無軸式傳動的水力發電機，其特征在于，所述葉片為開放式葉片，采用螺旋均勻排列方式，葉片攻角7°，葉片數量4-5片。

5.根據權利要求1所述的無軸式傳動的水力發電機，其特征在于，所述發電機外殼的橫截面為梯形。

6.根據權利要求1所述的無軸式傳動的水力發電機，其特征在于，所述無軸水力發電機外圍安裝有導流罩，使無軸水力發電機前方流場均勻。