[发明专利]直驱式混励型水能发电机

说明书

技术领域：

本发明直驱式混励型水能发电机属于发电机领域。

技术背景：

现有的水能发电机采用水能机安装在齿轮变速箱增速器的低速转轴端，电磁式水能发电机安装在齿轮变速箱增速器的高速转轴端，将水能机转速为30～500r/min的低转速增速至1500r/min的高转速后再驱动电磁式水能发电机发电，为间驱式结构。传动系统存在起动阻力大，水电转换效率低，水的流速较低时不能发电，齿轮变速箱增速器笨重，昂贵、故障多、运行维护成本高和装机成本高等技术缺陷。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种采用永久磁场和电磁场共同励磁发电的外转子结构的直驱式混励型水能发电机。不需要齿轮变速箱增速器，结构轻巧、起动阻力小、运行转矩大、发电功率大、节能明显、水电转换效率高和功率密度高，故障少、运行维护成本低和装机成本低。可调节电压变化、能发电并网、特设置环型式阻尼绕组减小电压波形的失真和减小失步运转，提高发电并网运行的平稳性和抗冲力。

本发明采用的技术方案：

本发明与现有技术相比，其优点在于：

1、采用永久磁钢制造同心式瓦片形磁极或同心式凸梯形磁极，在同心式瓦片形磁极或同心式凸梯形磁极两侧矩形面的轴向上开有凹型键槽，大大提高了永久磁钢的抗拉强度和安装效率。攻破了直驱式混励型水能发电机采用外转子结构受自身结构上的限制不能安装环型式阻尼绕组的技术难关。

2、在定子铁心上开有n个均匀分布的焊槽和定子槽，定子铁心结构采用n等分的同心式定子铁心拼装合成，同心式定子铁心采用同心式定子冲片叠装合成。攻破了现有的永磁水能发电机存在磁拉力带来运转阻力大造成功率损失大的技术难关，大大提高了直驱式混励型水能发电机的水电转换效率和发电功率。

3、定子绕组结构采用n个绕制在定子铁心上的独立绕组连接构成。采用高效率的自动化嵌线新工艺方法替代低效率的手工嵌线方法，实现了规模化低成本生产，解决了现有的水能发电机定子铁心结构难以实现自动化嵌线新工艺的技术难题。

4、采用高强度材料制造空心的轮壳可大大减少材料用量和体重，在轮壳的外圈轴向上开有n个均匀分布的轮壳键槽固定同心式叶片，在轮壳的内圈里拼装合成转子铁心结构，在轮座的中心位置上开有带键槽的中心轴孔，转轴安装在带键槽的中心轴孔内。利用水冷方式大大提高了转子总成的散热效果，弥补了现有的水能发电机采用内转子结构带来散热效果差的技术缺陷。

5、在转子铁心上开有n个均匀分布的凹型定位槽，在凹型定位槽内侧面的轴向上设有固定同心式瓦片形磁极或同心式凸梯形磁极的键条，将n个同心式瓦片形磁极或同心式凸梯形磁极安装固定在凹型定位槽内，有序排列成n对N极和S极磁极结构，构成漏磁极小的外转子结构，攻破了现有的水能发电机采用内转子结构存在驱动转矩小的技术难关。

6、在转子铁心上设有n个均匀分布的转子齿构成电磁极，可调节发电并网的切入电压，在转子齿上开有阻尼孔，将阻尼导条装入阻尼孔中，在阻尼导条的两端上安装阻尼导环，构成环型式阻尼绕组，可减小电压波形的失真和减小失步运转，提高发电并网运行的平稳性和抗冲力。

7、在转子铁心上开有n个均匀分布的线槽，在线槽中嵌有励磁绕组产生电磁场调节电压的变化，攻破了永磁发电机不能调节电压变化和永磁发电机发电并网难度大的技术难关。

8、转子铁心结构采用n等分的同心式转子铁心拼装合成，同心式转子铁心采用同心式转子冲片叠装合成，大大提高了材料使用率和安装效率。

附图说明：

图1、图2为本发明整机结构示意图；

图3、图4为本发明定子铁心结构示意图；

图5、图6为本发明同心式定子冲片结构示意图；

图7、图8为本发明转子铁心结构示意图；

图9、图10为本发明同心式转子冲片结构式意图；

图11、图12、图13、图14为本发明同心式瓦片形磁极或同心式凸梯形磁极结构示意图；

图15、图16为本发明阻尼导环结构示意图；

图17、图18为本发明阻尼导条结构示意图。

具体实施方式：

参阅图1、图2结构示意图所示：1、为定子总成；2、为转子总成；3、为叶片；4、为轮壳；5、为轮座；6、为轮轴；7、为励磁机；8、为轴乘；60、为轴孔；61、为安装孔；70、为电压调节器。

参阅图3、图4结构示意图所示：5、为轮座；6、为转轴；10、为定子铁心；14、为定子绕组；50、为轮座键槽；60、为轴孔；70、为电压调节器。