[实用新型]低势能水力发电装置

说明书

本实用新型涉及一种水力发电装置，特别是一种适用于2米以下落差的水力发电装置。

目前水电站都是靠筑坝来聚集水的能量，并且要留出0.8米左右高度给水轮机排放尾水，对于不适宜筑坝，落差在2米以下的水力资源，由于落差小，势能小，现有水力发电设备难以利用，因为发电的水轮机是通过增大其叶片的吃水面积来收集水的能量发电，落差大，势能大，才能使叶片的转速达到水轮发电机的额定转速。故2米以下部分洁净能源白白流失掉了。

本实用新型的目的是设计一种水力发电装置，该装置与普通的水轮机和水轮发电机结合后能实现2米以下低落差水力发电。

本实用新型是这样实现的：它包括一转子轴，转子轴的一端连有棘链轮，棘链轮与水轮机相连，转子轴的另一端连有棘齿靠背轮，棘齿靠背轮与传动轴或发电机相连；转子轴中部穿过一基座，基座内的转子轴上设有转子磁芯，转子磁芯上设有一对转子磁极，基座上对称布置一对与转子磁极相对端面磁场强度相等，极性相反的定子磁极。

上述传动轴上还装有冷却风扇，基座上设置有一个或多个冷却水室，每个冷却水室均有冷却水导管连通。

上述转子磁极和定子磁极均为永久磁极。

上述转子磁极和定子磁极有一对是电磁铁芯。

上述转子磁芯在转子磁极为永久磁铁时由0.6毫米以下薄钢片叠成。

当定子磁极为永久磁铁时上述基座设置有定子磁极的部分由许多小块组成。

本实用新型由于设置有两对相对端面强度相同的磁极，当两相对磁极极性相同时，由于斥力矩的作用，转子磁极自动飞速旋转90度，再由斥力矩过渡到旋转引力矩，转子磁极继续旋转90度，此时转子磁极不再旋转，但水轮机通过棘链轮带动转子再转动180度，使转子磁极又换向，与定子磁极极性相同，转子磁极又自动旋转180度，如此周而复始循环达到升速的目的，通过棘齿靠背轮带动传动轴或发动机飞速旋转。由于本实用新型能自动加速，故与之相连水轮机的转速可以很慢，即2米以下低落差也可实现水力发电。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型定子磁极和转子磁极均为永久磁极实施例的外部构造图；

图2是本实用新型A-A剖面的构造图：

图3是本实用新型转子与钉子的磁极布置图。

图2转子轴10的一端连有棘链轮7，棘链轮7与水轮机相连，转子轴10的另一端连有棘齿靠背轮9，棘齿靠背轮9与传动轴或发电机相连；转子轴10中部穿过一基座2，基座2内的转子轴10上设有转子磁芯5，转子磁芯5上设有一对转子磁极4，基座2上对称布置一对与转子磁极4相对端面磁场强度相等，极性相反的定子磁极3。磁力的特点是同性相斥，异性相吸，当转子磁极4中心线与定子磁极3中心线重合，且与定子磁极3两相对磁极极性相同时，由于斥力的作用，产生旋转斥力矩，使转子磁极4自动飞速旋转90度后，由斥力矩过渡到旋转引力矩，转子磁极4继续旋转90度，总行程为180度。直至转子磁极4中心线与定子磁极3中心线重合且转子磁极4换向，与相对的定子磁极3极性相反，互相吸引，转子磁极4不能再自动旋转。此时水轮机通过棘链轮7带动转子磁极4再转动180度，使转子磁极4又换向，与相对的定子磁极3极性相同，产生旋转斥力矩，转子磁极4又自动旋转180度，如此周而复始循环达到升速的目的，通过棘齿靠背轮9带动传动轴或发动机飞速旋转。力的传递采用棘轮，可使不同转速的设备之间不受制约。本实用新型可根据水轮机的额定转速与所选定的水轮发电机的额定额定转速之差来决定设置一级或多级。虽然这种变速机构带有脉冲性质，但因在传动轴或发动机轴上装有飞轮，可以均衡转速满足发电要求。

为了防止本实用新型在运转过程中切割磁力线产生涡流引起发热而退磁，永久转子磁极4粘贴在用互相绝缘的0.6毫米以下薄钢片叠成的转子铁芯5上。基座2安装定子磁极3的部分也分成许多小块。本实用新型采用风冷和水冷双重冷却方式。即在转子轴10安装冷却风扇1，基座2安装定子磁极3的周围设计有一个或多个冷却水室6，每个水室都有冷却水导管8连通。冷却水在各个冷却水室循环后排出，并可通过调节冷却水的进水量来调节排水温度，使本实用新型始终在接近室温下运行，不会发热引起退磁。

本实用新型的定子或转子磁极也可设计成电磁铁芯，用直流电源激磁，但不能把定子和转子磁极同时设计成电磁磁芯，那样自感太大，影响本实用新型的运转。若再装上换向器或采用可调变频电源激磁，本实用新型还可做其他设备的动力机。