超大型发电机和发电机组的制作方法
【专利摘要】本发明涉及发电机领域，具体而言，涉及一种超大型发电机和发电机组。其包括主体、定子线圈、空心动力轴和转子线圈；主体为中空圆柱体，其内设置有圆柱形空腔；转子线圈、空心动力轴和定子线圈均设置在空腔内，且与主体同轴；空心动力轴一端固定连接转子线圈内，另一端设置在主体外；转子线圈的下方同轴设置有上磁铁；主体内部底部与主体同轴设置有下磁铁；上磁铁与下磁铁之间为斥力，通过斥力能将转子线圈悬浮在主体内；定子线圈套在转子线圈外，与转子线圈之间设置有间隙。本发明超大型发电机，通过在转子线圈下方设置一对相对设置的磁铁，利用磁铁之间的斥力，将转子线圈悬浮在空中，从而去除了轴承，进而减少了震动，也消除了噪音。
【专利说明】超大型发电机和发电机组
【技术领域】
[0001]本发明涉及发电机领域，具体而言，涉及一种超大型发电机和发电机组。
【背景技术】
[0002]发电机(英文名称-Generators)是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流、气流、燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产、国防、科技及日常生活中有广泛的用途。
[0003]发电机的形式很多,但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此,其构造的一般原则是:用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。
[0004]发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。
[0005]定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。
[0006]转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。
[0007]由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。
[0008]实际的交流发电机，结构比较复杂，但主要由转子(转动部分)和定子(固定部分)两部分组成。大型发电机发出很高的电压和很强的电流，要采用线圈不动、磁极旋转的方式发电。这种发电机叫做旋转磁极式发电机。为了得到较强的磁场，要把线圈嵌在定子铁心槽里，还要用电磁铁代替永久磁铁作转子。大型旋转磁极式发电机，能够提供几千伏到上万伏的电压，功率可达几十万千瓦，甚至百万千瓦以上。
[0009]实际发电机的转子由水轮机、汽轮机或内燃机来带动。由于发电时，需要有转子转动，转子在转动时会带动轴承震动，也会产生噪音。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于提供一种超大型发电机和发电机组，以解决上述的问题。
[0011]在本发明的实施例中提供了一种超大型发电机，包括主体、定子线圈、空心动力轴和转子线圈；
[0012]主体为中空圆柱体，其内设置有圆柱形空腔；
[0013]转子线圈、空心动力轴和定子线圈均设置在空腔内，且与主体同轴；
[0014]空心动力轴一端固定连接转子线圈内，另一端设置在主体外；
[0015]转子线圈的下方同轴设置有上磁铁；
[0016]主体内部底部与主体同轴设置有下磁铁；
[0017]上磁铁与下磁铁之间为斥力，通过斥力能将转子线圈悬浮在主体内；
[0018]定子线圈套在转子线圈外，与转子线圈之间设置有间隙。
[0019]进一步的，空腔的底部设置有定位柱；
[0020]定位柱与主体同轴，其一端固定在主体上，另一端伸入转子线圈内，用于防止转子线圈在转动时产生晃动。
[0021]进一步的，定位柱上设置有导线孔，用于将定子线圈产生的电流导出；
[0022]导线孔上设置有密封塞，用于保证空腔与外界隔离。
[0023]进一步的，空腔为真空。
[0024]进一步的，转子线圈靠近上磁铁的一端设置有磁隔离板或导磁板，用于隔离悬浮磁场和发电磁场。
[0025]进一步的，主体的内壁上设置有防静电涂料。
[0026]进一步的，空心动力轴伸入空腔内的一端内部设置有螺旋百叶，用于给转子线圈散执.Π-Α.j、、、 ?
[0027]和/ 或，
[0028]定子线圈内设置有换热装置。
[0029]进一步的，空心动力轴靠近上磁铁的一端设置有滑环；
[0030]滑环与转子线圈电连接。
[0031]进一步的，滑环远离上磁铁的一侧设置有导电压板；
[0032]导电压板与滑环滑动连接，用于将外界电流传输给滑环从而给转子线圈供电。
[0033]本发明还提供了一种发电机组，多个上述的超大型发电机串联设置。
[0034]本发明超大型发电机，通过在转子线圈下方设置一对相对设置的磁铁，利用磁铁之间的斥力，将转子线圈悬浮在空中，从而去除了轴承，进而减少了震动，也消除了噪音。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]为了更清楚地说明本发明【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对【具体实施方式】或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1为本发明实施例超大型发电机的结构示意图；
[0037]图2为图1的A-A剖视图；
[0038]图3为本发明超大型发电机的立体图；
[0039]图4为本发明实施例的另一种结构示意图。
[0040]图中，1:空心动力轴；2:密封垫；3:上盖；4:主体；5:定子线圈；6:固定臂;7..磁隔离板;8:导线；9:转子线圈；10:下磁铁；11:定位柱；12:导线孔；13:上磁铁；14:滑环；15:导电压板；16:密封板；17:螺旋百叶；18:导电环。
【具体实施方式】
[0041]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
[0042]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0043]如附图所示，本发明提供了超大型发电机，包括主体4、定子线圈5、空心动力轴I和转子线圈9 ；
[0044]主体4为中空圆柱体，其内设置有圆柱形空腔；
[0045]转子线圈9、空心动力轴I和定子线圈5均设置在空腔内，且与主体4同轴；
[0046]空心动力轴I 一端固定连接转子线圈9内，另一端设置在主体4外；
[0047]转子线圈9的下方同轴设置有上磁铁13 ；
[0048]主体4内部底部与主体4同轴设置有下磁铁10 ；
[0049]上磁铁13与下磁铁10之间为斥力，通过斥力能将转子线圈9悬浮在主体4内；
[0050]定子线圈5套在转子线圈9夕卜，与转子线圈9之间设置有间隙。
[0051]定子线圈5通过固定臂6竖直放置在主体4的空腔内，将转子线圈9竖直放置在定子线圈5之间，通过旋转转子线圈9，使转子线圈9上的导电线切割定子线圈5之间的磁感线，从而产生电能。再将产生的电能导出，从而可以进一步利用。
[0052]转子线圈9下方设置有一对电磁铁,下电磁铁与上电磁铁相对设置,从而在两者之间会产生斥力。而通过斥力可以将转子线圈9悬浮在空中，从而减少了两者之间的摩擦，进一步就会减少震动和噪音的产生，达到减震和静音的效果，同时也减少了因摩擦而产生的热量，提高了发电效率。
[0053]转子线圈9在通电的过程中，不可避免的会产出热量，这个是无法避免或减少的，在热量不停的积累时，也有可能会对整个发电机造成影响。因此，本实施例通过空心动力轴I，将转子线圈9产生的热量导出，并将冷空气或冷水在空心动力轴I内穿过，将冷水或冷空气与空心动力轴I上的热量进行热交换，进而降低转子线圈9上热量的积累量，减少热量对发电机的影响。
[0054]进一步的，空腔的底部设置有定位柱11 ；
[0055]定位柱11与主体4同轴，其一端固定在主体4上，另一端伸入转子线圈9内，用于防止转子线圈9在转动时产生晃动。
[0056]由于转子线圈9是悬浮在空中，呈漂浮状，因此，在旋转的过程中，可能会受到外界因素的影响而产生晃动，从而使其在切割磁感线的过程中处于不稳定状态，也就容易使电流忽大忽小的不稳定。
[0057]在主体4内的空腔中设置一个与主体4同轴的定位柱11，定位柱11 一端固定在空腔内，另一端伸入转子线圈9内，转子线圈9在转动时就只能以定位柱11为轴进行转动。
[0058]需要指出的是，定位柱11可以是伸入转子线圈9内，还可以是伸入在导电管内，其只要能够为转子线圈9提供一个转动轴即可；定位柱11可以是实体的，只有定位功能，还可以是空心的，除了有定位功能外，还可以将导电管内的热量从定位柱11的中心孔内导出，进一步增加散热率。
[0059]进一步的，定位柱11上设置有导线孔12，用于将定子线圈5产生的电流导出；
[0060]导线孔12上设置有密封塞，用于保证空腔与外界隔离。
[0061]将定子线圈5产生的电流通过导线8导出，以供进一步的利用。
[0062]导线8的一端连接定子线圈5，另一端穿过定位柱11上的导线孔12，从定位柱11中间的中心轴孔内穿出。在导线8穿过导线孔12后，将密封塞塞在导线孔12上，使导线孔12能够密封，不因导线8的穿过而使空腔与外界连通，进而使外界的环境影响到空腔内的环境。
[0063]进一步的，空腔为真空。
[0064]为了降低摩擦和因摩擦产生的热量，将空腔内设置为真空，从而减少空气对转子线圈9在转动过程中产生的阻力，进一步提高了发电效率。
[0065]主体4上设置上盖3，空心动力轴I从上盖3中穿出与外界动力源连接，为转子线圈9提供动力。空心动力轴I与上盖3之间通过密封垫2进行密封，以防止外界环境对主体4内的空腔内的环境的影响，从而破坏空腔内的真空度。
[0066]进一步的，转子线圈9靠近上磁铁13的一端设置有磁隔离板7或导磁板，用于隔离悬浮磁场和发电磁场。
[0067]由于本发电机内设置有用于切割磁感线来发电的发电磁场和用于通过斥力产生悬浮力的悬浮磁场，两个磁场之间有可能会产生磁力的干扰，从而使两个磁场尤其是两个磁场的相交处产生磁场乱流，影响磁场的稳定性，进而影响到发电磁场在发电时的电流稳定性和悬浮磁场在悬浮时的悬浮稳定性。
[0068]为了避免上述情况的发生，在转子线圈9靠近上磁铁13的一端设置磁隔离板7或者导磁板，从而将悬浮磁场和发电磁场分离开。
[0069]磁场干扰的潜在源头是永久磁铁、电磁铁、载有大电流的电缆、电动机、变压器和其它线圈元件等等。磁场产生的干扰影响可以通过磁屏蔽、磁隔离、转换元件等产生的作用来减至最小或消除。因为磁场通过导磁材料比它们在空气中或其它媒质材料中更容易被转移，所以，“磁屏蔽”常常用具有高磁导率的磁性材料制作成环状的或密闭的元件来“转移”掉其邻近的磁力线而达到目的。
[0070]磁隔离板7就是利用磁屏蔽材料制成的板材,能够有效的将悬浮磁场和发电磁场分离开，减少两者之间的相互干扰。
[0071]进一步的，主体4的内壁上设置有防静电涂料。
[0072]在主体4的空腔的内壁上设置有防静电涂料，可以有效的阻止因真空状态而干燥的空腔内产生静电，从而对主体4内的发电磁场和悬浮磁场产生干扰,影响发电效率。
[0073]进一步的，空心动力轴I伸入空腔内的一端内部设置有螺旋百叶17，用于给转子线圈9散热；
[0074]和/ 或，
[0075]定子线圈5内设置有换热装置。
[0076]在空心动力轴I内部设置螺旋百叶17，可以增加空心动力轴I与转子线圈9之间的换热面积，尤其是当空心动力轴I内加入热速导液时，可以有效的增加空心动力轴I与热速导液之间的导热面积，进而增加了两者之间的导热效率，可以快速的将转子线圈9产生的热量排出，顺利冷却转子线圈9。
[0077]定子线圈5由于磁场的原因，也会有热量产生，通过在定子线圈5内设置换热装置，如导热管等，将定子线圈5产生的热量导出，进而可以延长定子线圈5的使用寿命。
[0078]进一步的，空心动力轴I靠近上磁铁13的一端设置有滑环14 ；
[0079]滑环14与转子线圈9电连接。
[0080]空心动力轴I靠近上磁铁13的一端设置有滑环14，将滑环14与转子线圈9通过导线8连接。为使导线8能够实现滑环14与转子线圈9连接，可以将空心动力轴I靠近上磁铁13的一端设置导线孔12，将导线8 一端连接滑环14，另一端穿过导线孔12连接转子线圈9，实现将滑环14与转子线圈9电连接的目的。
[0081]进一步的，滑环14远离上磁铁13的一侧设置有导电压板15 ；
[0082]导电压板15与滑环14滑动连接，用于将外界电流传输给滑环14从而给转子线圈
J I/N HZi O
[0083]导电压板15通过弹簧片或其他弹性装置压紧在滑环14上，再将导电压板15连接通电线的一端，通电线的另一端穿过滑环14和定位柱11的中心轴孔连接外接电源，进而实现为转子线圈9供电。
[0084]在导电压板15远离上磁铁13的一侧设置有密封板16，将空心动力轴I内的螺旋百叶I7与导电压板15隔离开，以防止空心动力轴I内的热速导液与导电压板15接触而导电，进而对换热系统造成破坏。
[0085]滑环14还可以是设置在空心动力轴I在主体4的空腔内远离上磁铁13的一端的外侧，并且在滑环14远离上磁铁13的一侧设置导电环18，导电环18上连接导线8，导线8通过在上盖3上开的导线孔12穿出，再通过密封塞将上盖3上的导线孔12密封。定子线圈5的导线也可以通过上盖3上的导线孔12导出。
[0086]本发明还提供了一种发电机组，多个上述的超大型发电机串联设置。
[0087]即将多个超大型发电机串联设置在一起，以增大发电的功率，以便于在电量需求更大的场合使用。
[0088]还可以是将多个超大型发电机并联在一起，灵活使用。
[0089]以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种超大型发电机，其特征在于，包括主体、定子线圈、空心动力轴和转子线圈； 所述主体为中空圆柱体，其内设置有圆柱形空腔； 所述转子线圈、所述空心动力轴和所述定子线圈均设置在所述空腔内，且与所述主体同轴； 所述空心动力轴一端固定连接所述转子线圈内，另一端设置在所述主体外； 所述转子线圈的下方同轴设置有上磁铁； 所述主体内部底部与所述主体同轴设置有下磁铁； 所述上磁铁与所述下磁铁之间为斥力，通过斥力能将所述转子线圈悬浮在所述主体内； 所述定子线圈套在所述转子线圈外，与所述转子线圈之间设置有间隙。
2.根据权利要求1所述的超大型发电机，其特征在于，所述空腔的底部设置有定位柱； 所述定位柱与所述主体同轴，其一端固定在所述主体上，另一端伸入所述转子线圈内，用于防止所述转子线圈在转动时产生晃动。
3.根据权利要求2所述的超大型发电机，其特征在于，所述定位柱上设置有导线孔，用于将所述定子线圈产生的电流导出； 所述导线孔上设置有密封塞，用于保证所述空腔与外界隔离。
4.根据权利要求1所述的超大型发电机，其特征在于，所述空腔为真空。
5.根据权利要求1所述的超大型发电机，其特征在于，所述转子线圈靠近所述上磁铁的一端设置有磁隔离板或导磁板，用于隔离悬浮磁场和发电磁场。
6.根据权利要求1所述的超大型发电机，其特征在于，所述主体的内壁上设置有防静电涂料。
7.根据权利要求1所述的超大型发电机，其特征在于，所述空心动力轴伸入所述空腔内的一端内部设置有螺旋百叶，用于给所述转子线圈散热； 和/或， 所述定子线圈内设置有换热装置。
8.根据权利要求1所述的超大型发电机，其特征在于，所述空心动力轴靠近所述上磁铁的一端设置有滑环； 所述滑环与所述转子线圈电连接。
9.根据权利要求8所述的超大型发电机，其特征在于，所述滑环远离所述上磁铁的一侧设置有导电压板； 所述导电压板与所述滑环滑动连接，用于将外界电流传输给所述滑环从而给所述转子线圈供电。
10.一种发电机组，其特征在于，多个权利要求1所述的超大型发电机串联设置。
【文档编号】H02N15/00GK104079210SQ201410338792
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2014年7月16日
【发明者】黄涛 申请人:黄涛