[发明专利]改进的发电设备

说明书

【技术领域】

本发明涉及改进的发电设备，由于该设备所采用的结构，使其简化了在折合频率时对设备的维护。另外，所述的发电设备可用于以下几类水电厂，即微型、迷你型和小型水电厂。

【背景技术】

现有技术中已存在的几类水力发电设备中，它们的水轮机和发电机结合并整装在一单一设备中。

通常，将水轮机和发电机整装为一单一设备的缺点主要是不方便，需要对发电机的转子供给电场，设备还需使用一些附属系统，例如励磁系统、电刷、集电环，因此，很难使整个转子有很好的水密性。

在其中的一个现有的被称作贯流式水轮机(Straflo turbine)的一体化的水力发电机中，其转子组装在轴流定浆(Propeller)型或轴流转浆(Kaplan)型水轮机的转轮的外围。

上文提及的贯流式发电机(Straflo generator)中的线圈需要通过外部供给电流，以在转子中产生磁通量，因此，由于采用了上述结构特征，需要用机械密封或静水压垫圈接头进行水密封，以防止水进入转子和定子之间的间隙以及转子的电气部分。

业已发现这种水轮机模型的发电设备还存在其它的不便之处：因为需要把外部的电能转移给转子，以在转子的每个磁极上产生有用的磁通量，故其实际电路就必须有很好的水密性才能完成这种转移。

现有技术中还发现有其它用于水力发电厂的发电机，例如欧洲专利EP1318299中描述了一种灯泡式水轮机，其使用永久磁极进行永久励磁的同步发电机，所述的永久磁极设在发电机的转子内。该机仅通过涡流引导并促使热量转移到灯泡的外表面，以对发电机制冷。尽管该专利使用永久磁体励磁，但是其结构复杂，不能应用于本发明申请中。

欧洲专利EP0790696也涉及一种发电机，该发电机包括一定子和一转子，而所述的定子包括多个放置磁极件的矩形部分，这种设置用于传统的发电机中，其目的在于减小设备的尺寸和避免一些现有技术中的不便之处。然而，由于缺乏水密性和其它一些潜在的问题，它还不能用于水力发电中。

申请人已经拥有一项专利，申请编号为No.PI0205233-4，题为一体化的水力发电机，该水力发电机的水轮机和发电机整装为一体。

【发明内容】

为克服现有技术中的不足，本发明研究并提出了一种改进的发电设备，更具体地说，是用于发电系统中的设备，该设备的能量转换装置组成一组，其包括：

水轮机：用于把流体流动能转化为机械能；

发电机：由定子和转子构成，用于把机械能转化为电能。

只要以与水轮机蜗壳孤立地组装带有永久磁体的转子，或通过把水轮机涡壳与发电机转子结合起来的轴，水轮机的动力就直接传递到发电机。

发电设备实际上有以下两个主要的实际配置，即：如图1-7、9、11和13所示的外部的发电机定子和内部的发电机转子，这称作形式A，以及如图8、10、12和14-19所示的内部的发电机定子和外部的发电机转子，这称作形式B。

在两种情况下都以与水轮机蜗壳孤立地组装带有永久磁体的转子，或通过一结合了水轮机涡壳和发电机转子的轴而组装。

同步发电机可有以下两种形式的设于发电机转子内的永久磁体，即：如形式A的图3和形式B的图15所示，设在转子表面上的永久磁体，以及如形式A的图4和形式B的图16所示，插入转子内的永久磁体。

可用树脂、复合材料(有机的或金属的)或陶瓷封装发电机的转子和定子的永久磁体，然而，封装用的材料还可选择性地使用前述几种材料的组合。

用材料进行封装的类型可以用以下方式实现，即：注射、浸入、滴入、或通过使用板材、带材、线材或覆盖层。

水轮机和发电机装配成整体的形式，其发电机的转子直接耦合到水轮机的涡壳上，或耦合到设备的轴上，所述的轴由一单件组成或分成为由法兰、线管、套筒等相互连接的n部分。

水轮机可以是轴流定浆(Propeller)型或轴流转浆(kaplan)型，带永久磁体的磁极的发电机转子孤立地连接到壳或设备的轴上，所述的轴可以由一单件组成或分成为由法兰、线管、套筒等相互连接的n部分。

水轮机的叶片经固定，在装配中可调整或可由机械或液压系统进行控制，而设备的轴的作用则是负责水轮机/发电机组的径向或纵向定位。

水轮机的涡壳可以是圆柱形、球形、椭圆形或任何其它可使水轮机叶片旋转的形状，即，绕着垂直于孤立的水轮机/发电机组的轴的轴线旋转。

当水轮机的叶片可控制时，叶片会相对于水轮机的涡壳旋转。

当然，如果发电机转子的永久磁体耐腐蚀且抗磨损，就不需要封装永久磁体。