专利名称：无轴海流涡轮发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及可再生新能源领域，具体地说涉及一种无轴海流涡轮发电机。
技术背景当今全球范围的石化能源过度使用，造成资源枯竭和环境恶化的问题日显突出。 可再生资源逐渐受到更多的关注。地球表面的71%都是海洋，其蕴育着巨大的可再生海流 能资源，全世界海流能的理论估算值约为108kW量级。一般而言，虽然海流的流速较风速为 低，但由于海水密度是空气的800多倍，故海流能的能源密度仍高于风能的密度。利用海流发电的研究发展始于1970年代。就目前所发展的海流涡轮机，就结构而 言可分为轴流式涡轮发电机与径流式涡轮发电机。不管是哪种结构均存在较为复杂的轴系 结构，增加了涡轮发电机的重量，且在工作的时候，轴系还会产生一系列的振动以及受力平 衡等对系统产生破坏作用的问题，要解决这些问题，就会大大增加发电机系统的复杂性
实用新型内容
为解决上述的技术问题，本实用新型提供了一种可避免复杂轴系中轴系振动问 题、平衡问题以及磨损等问题的无轴海流涡轮发电机。本实用新型的技术方案是，提供一种具有以下结构的无轴海流涡轮发电机，它包 括外壳单元和涡轮驱动单元；所述的外壳单元内设有相互配合的发电机定子单元和发电机 转子单元，其特征在于所述的外壳单元包括呈中空筒状的外壳；所述的涡轮驱动单元位 于外壳内，所述的发电机转子单元固定安装在涡轮驱动单元上；所述的涡轮驱动单元与发 电机定子单元之间经约束平衡单元配合连接。所述的发电机定子单元包括发电机定子支架、发电机定子，所述的发电机定子固 定在发电机定子支架内，所述的发电机定子支架与外壳的内壁固定连接；所述的发电机转子单元包括发电机转子支架、发电机转子，所述的发电机转子固 定安装在发电机转子支架上；所述的涡轮驱动单元包括涡轮叶片外支筒体，涡轮叶片、涡轮叶片内支筒体，所述 的涡轮叶片外支筒体为为中空的筒体，所述的涡轮叶片内支筒体为封闭的腔体，所述的涡 轮叶片固定安装在涡轮叶片外支筒体和涡轮叶片内支筒体之间；所述的发电机转子支架与涡轮叶片外支筒体之间经两块环形第一侧板固定连接； 所述的两块环形第一侧板与发电机转子支架和涡轮叶片外支筒体配合组成封闭的空腔。所述的约束平衡单元安装在发电机定子支架和涡轮叶片外支筒体之间。所述的约束平衡单元是指，所述的发电机定子支架与涡轮叶片外支筒体之间设有 两组磁轴承结构，所述的两组磁轴承结构对称布置。所述的每组磁轴承结构均包括相互排斥的激励磁线圈和永磁环，所述的激励磁线 圈均固定安装在发电机定子支架上，所述的永磁环均固定安装在涡轮叶片外支筒体上，所 述的激励磁线圈均与永磁环交错布置且永磁环均靠近内侧。[0013]所述的发电机定子支架与涡轮叶片外支筒体之间的磁轴承结构处还都设有轴向 限位轴承和径向限位轴承。所述的约束平衡单元是指，所述的发电机定子支架与涡轮叶片外支筒体之间设有 两组水压力轴承结构，所述的两组水压力轴承结构对称布置。所述的水压力轴承包括相互配合的固定端和转动端、主水管、以及压力水源，所述 的固定端与转动端之间配合组成压力水腔，所述的压力水腔经主水管与压力水源连通。所述的每组水压力轴承结构均包括用于轴向限位的水压力轴承和用于径向限位 的水压力轴承。所述的用于轴向限位的水压力轴承上的压力水腔内设有将压力水腔分割成两个 独立腔室的密封圈，所述的两个独立的腔室均经布水管与主水管连通。所述的用于径向限位的水压力轴承上的压力水腔设有排水口。它还包括导流口单元，所述的导流口单元位于涡轮驱动单元的两端且与涡轮驱动 单元相配合；所述的导流口单元包括两个导流口，所述的两个导流口分别位于涡轮叶片外 支筒体的两端并与涡轮叶片外支筒体组成异径通道。它还包括支撑单元，所述的外壳单元固定安装在支撑单元上；所述的支撑单元包 括支撑体，所述的支撑体为中空封闭腔体，所述的支撑体内设有可以往支撑体内注水或者 排水的水泵。采用上述结构后，本实用新型具有以下显著优点和有益效果将发电机转子直接安装在该驱动部分(涡轮驱动单元)上，通过约束平衡单元实 现驱动部分与发电机定子之间的连接限位，实现发电机定子和发电机转子配合工作发电， 巧妙的将提供动力的驱动部分设置为与发电机为一个整体，就形成了无轴系设计结构，既 降低了制造成本又减轻了发电机的整体重量，更重要的是避免了采用复杂轴系所带来的轴 系振动问题、平衡问题以及磨损等问题。另外，采取增加导流口单元的措施，由导流口单元与涡轮驱动单元的涡轮叶片外 支筒体构成异径通道，提高海流通过的涡轮驱动单元时的流速(文丘里效应)，进而提高海 流能源的转化率。为了便于对发电机进行检测、维修、安装等操作，所采用的用于支撑发电机的支撑 体为中空的封闭体并在其内部设置一个水泵，这样，通过水泵调整支撑体的浮力进而实现 发电机在海水中的升降。
图1为本实用新型无轴海流涡轮发电机的结构示意图；图2为本实用新型的主视图；图3为本实用新型的侧视图；图4为本实用新型无轴海流涡轮发电机主体部分的正面剖视图(磁轴承结构)；图5为本实用新型无轴海流涡轮发电机主体部分的侧面剖视图(磁轴承结构)；图6为图5中A处的放大示意图(磁轴承结构)；图7为本实用新型无轴海流涡轮发电机主体部分的侧面剖视图(水压力轴承结 构)[0032]图8为图7中B处的放大示意图；图9为为本实用新型无轴海流涡轮发电机中用于轴向限位的水压力轴承的结构 示意图；图10为为本实用新型无轴海流涡轮发电机中用于径向限位的水压力轴承的结构 示意图；图中所示1、外壳单元；1. 1、外壳；2、涡轮驱动单元；2. 1、涡轮叶片外支筒体；2. 2、 涡轮叶片；2. 3、涡轮叶片内支筒体；3、发电机定子单元；3. 1、发电机定子支架；3. 2、发电机 定子；4、发电机转子单元；4. 1、发电机转子支架；4. 2、发电机转子；5、约束平衡单元；5A、磁 轴承结构；5A1、激励磁线圈；5A2、永磁环；5B、水压力轴承结构；5BZ、用于轴向限位的水压 力轴承；5BJ、用于径向限位的水压力轴承；5B1、固定端；5B2、转动端；5B3、主水管；5B4、压 力水腔；5B5、密封圈；5B6、布水管；5B7、排水口 ；6、导流口单元；6. 1、导流口 ；7、支撑单元； 7. 1、支撑体；8、空腔；9、轴向限位轴承；10、径向限位轴承；11、第一加强板；12、第一侧板； 13、第二侧板；14、第二加强板；15、第三加强板。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步说明。如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本实用新型无轴海流涡轮发电机是由几个 大的单元组成的，每个大的单元又由多个功能部件组成，每个部件均有其各自的功能，由各 个部件之间的配合作用完成整个装置的工作，进而实现发电功能。首先，本实用新型无轴海流涡轮发电机包括外壳单元1和涡轮驱动单元2 ；所述的 外壳单元1内设有相互配合的发电机定子单元3和发电机转子单元4。其中，上述的外壳单元1包括呈中空筒状的外壳1. 1，整个装置中有多个大的单元 安装在外壳单元1上，这里的发电机定子单元3、发电机转子单元4以及涡轮驱动单元2都 是安装在外壳1. 1内，发电机定子单元3和发电机转子单元4之间工作原理为发电机行业 的通用技术，在本实施例中不做过多的描述。本实用新型无轴海流涡轮发电机中不同于常规技术手段的技术方案还有上述的 涡轮驱动单元2位于外壳1. 1内且所述的发电机转子单元4固定安装在涡轮驱动单元2上， 而所述的涡轮驱动单元2与发电机定子单元3之间设有约束平衡单元5，该约束平衡单元5 的作用是支撑涡轮驱动单元2和发电机转子单元4，使他们与发电机定子单元3安装连接在 一起，并限制它们与发电机定子3之间的位置，实现发电机定子单元3和发电机转子单元4 之间配合发电。这样，上述的外壳单元1、发电机定子单元3、发电机转子单元4、涡轮驱动单元2组 装后构成本实用新型无轴海流涡轮发电机的主体部分。上述方案中各个大的单元的具体结构分别如下所述的发电机定子单元3包括发电机定子支架3. 1、发电机定子3. 2，所述的发电 机定子3. 2固定在发电机定子支架3. 1内，所述的发电机定子支架3. 1的形状结构与外壳 1. 1相类似，也为环形筒状，通过第一加强板11使发电机定子支架3. 1与外壳1. 1的内壁固 定连接，两者组成有较大强度和刚性的结构以承载无轴海流涡轮发电机主体的主要重量以 及发电时所产生的强大的扭力。发电机定子单元3安装完成后用防腐绝缘材料(如环氧树脂)进行密封处理。所述的发电机转子单元4包括发电机转子支架4. 1、发电机转子4. 2，所述的发电 机转子4. 2固定安装在发电机转子支架4. 1上；所述的涡轮驱动单元2包括涡轮叶片外支筒体2. 1，涡轮叶片2. 2、涡轮叶片内支 筒体2. 3，所述的涡轮叶片外支筒体2. 1为为中空的筒体，所述的涡轮叶片内支筒体2. 3为 封闭的腔体，这样，该腔体工作时可以为涡轮驱动单元2提供浮力，所述的涡轮叶片2. 2固 定安装在涡轮叶片外支筒体2. 1和涡轮叶片内支筒体2. 3之间；发电机转子支架4. 1与涡轮叶片外支筒体2. 1之间通过两个环形第一侧板12固 定连接到一起，实现了将发电机转子单元4安装到涡轮驱动单元2上，而所述的两块环形第 一侧板12与发电机转子支架4. 1以及涡轮叶片内支筒体2. 3均为密封连接，这样，所述的 两块环形第一侧板12与发电机转子支架4. 1和涡轮叶片外支筒体2. 1配合组成封闭的空 腔8，该空腔8可以降低重量，且又能给涡轮驱动单元2 (包括发电机转子单元4)提供更多 的浮力。由于涡轮驱动单元2与发电机定子单元3之间是通过约束平衡单元5实现连接的， 给涡轮驱动单元2 (包括发电机转子4)提供更多的浮力，也有助于降低约束平衡单元5的 受力情况。同样，发电机转子单元4安装完成后也用防腐绝缘材料(如环氧树脂)进行密 封处理。结合上述发电机定子4和涡轮驱动单元2的具体结构，所述的约束平衡单元5安 装在发电机定子支架3. 1和涡轮叶片外支筒体2. 1之间，由该约束平衡单元5对发电机定 子支架3. 1与涡轮叶片外支筒体2. 1分别进行轴向和径向限位进而实现两者的连接，也就 将外壳单元1和发电机定子单元3与涡轮驱动单元2和发电机转子单元4组装在一起形成 了一个整体。安装有发电机转子单元4的涡轮驱动单元2相当于普通发电机的转子，安装 在外壳单元1内的发电机定子单元3相当于普通发电机的定子。涡轮叶片内支筒体2. 3为空心腔体以及发电机转子支架4. 1和涡轮叶片外支筒体 7. 1之间的空腔8的具体大小在实际的制造过程中，根据涡轮驱动单元2(包括发电机转子 单元4)的重量来确定，最好是可以使它们在海水中浮力与涡轮驱动单元2 (包括发电机转 子单元4)的重量相当，可以尽量降低约束平衡单元5的受力情况。这样就可使涡轮驱动单 元2和发电机转子单元4两部分在海水中整体处于悬浮状态，需要约束和平衡的力主要是 轴向的海流冲击力，海流流速相对较低，且处于较稳定的状态，涡轮的转速也会较低，所以 不平衡的力相对是较为平稳的，约束平衡单元5由于系统结构的优势而显得简单和易于控 制。在本实施例中，提供了两种不同结构的约束平衡单元5。为便于说明原理，以下对 约束平衡单元5的描述中，轴向均是指涡轮叶片外支筒体2. 1轴线的方向，而径向均是指涡 轮叶片外支筒体2.1径向方向。第一种在发电机定子支架3. 1与涡轮叶片外支筒体2. 1之间设有两对磁轴承结构5A，所 述的两对磁轴承结构5A对称布置。即这两对磁轴承结构5A对称的安装在发电机定子支架 3. 1和涡轮叶片外支筒体2. 1两端。所述的每对磁轴承结构5A均包括相互排斥的激励磁线圈5A1和永磁环5A2，即其 中的激励磁线圈5A1通电流之后与永磁环5A2为相互排斥关系。激励磁线圈5A1分别通过环形第二侧板13固定安装在发电机定子支架3. 1上靠近两端部的位置，其中，激励磁线圈 5A1与第二侧板13固定连接，第二侧板13与发电机定子支架3. 1固定连接。所述的永磁环 5A2分别固定安装在涡轮叶片外支筒体2. 1上靠近两端部的位置。为保证环形第二侧板13 的强度，还可以为环形第二侧板13设置第三加强板15。每对磁轴承结构中安装在涡轮叶 片外支筒体2. 1上的永磁环5A2位于安装在发电机定子支架3. 1上的激励磁线圈5A1的下 方，但每对磁轴承结构中的激励磁线圈5A1均与永磁环5A2之间有错位，并不是对齐设置， 而是交错布置且永磁环5A2均靠近内侧，如图所示，单以涡轮叶片外支筒体2. 1为例，永磁 环5A2在涡轮叶片外支筒体2. 1上的位置与激励磁线圈5A1相对涡轮叶片外支筒体2. 1的 位置相比，永磁环5A2是靠近内侧的。为实现本实用新型目的，本结构还需配置主要由间隙测量传感器和控制器组成的 监测控制装置(图中未示出)。通过间隙测量传感器，分别检测涡轮叶片外支筒体2. 1与发 电机定子支架3. 1之间距离(径向间隙)以及第二侧板13与第一侧板12之间的距离(轴 向间隙)，传感器测量的信号用于监控和控制各激励磁线圈5A1的电流，使激励磁线圈5A1 产生的磁场发生相应的变化，达到控制发电机转子4. 2和发电机定子3. 2之间保持设定的 空隙量。原理如下径向间隙通过激励磁线圈5A1和永磁环5A2之间的斥力使两者之间始终存在一 定间隙，当涡轮驱动单元2被海水冲击发生振动时(比如向下振动)，由于斥力是沿绕涡轮 叶片外支筒体2. 1分布的，涡轮叶片外支筒体2. 1底部的间隙瞬间减小，而斥力瞬间增力口， 而涡轮叶片外支筒体2. 1顶部间隙处的间隙瞬间增大，而斥力瞬间减小，这样涡轮驱动单 元2就受到向上的推力，向下振动时，涡轮驱动单元2受到往下的推力，如此反复直至平衡， 从而实现发电机定子单元3与发电机转子单元4之间的径向限位。轴向间隙如图所示，涡轮驱动单元2(包括发电机转子单元4)往左偏移时，左侧 的轴向间隙瞬间减小，右侧的轴向间隙瞬间增大，左侧的永磁环5A2沿涡轮驱动单元2的轴 线方向移动，左侧的永磁环5A2与左侧的激励磁线圈5A1之间在涡轮驱动单元2的轴线方 向上的斥力逐渐增加，而右侧的永磁环5A2与右侧的激励磁线圈5A1之间的斥力恰好相反， 是逐渐减小的，这样，涡轮驱动单元2(包括发电机转子单元4)就受到往右的作用力，把涡 轮驱动单元2 (包括发电机转子单元4)往右推移；涡轮驱动单元2 (包括发电机转子单元4) 往左偏移时，涡轮驱动单元2 (包括发电机转子单元4)受到的作用力的方向相反，将涡轮驱 动单元2 (包括发电机转子单元4)往左推移，如此反复作用，直至涡轮驱动单元2 (包括发 电机转子单元4)达到平衡。为保险起见，防止上述的磁轴承结构5A损坏时本实用新型还能够正常工作，避免 上面所说的“普通发电机的转子”与“普通发电机的定子”之间发生撞击损坏，在上述的两 处磁轴承结构5A处还都分别设有轴向限位轴承9和径向限位轴承10，所述的轴向轴承9安 装在第一侧板12和第二侧板13之间，所述的轴向轴承9用于防止发电机定子单元3与发 电机转子单元4(亦即涡轮驱动单元幻之间相对涡轮叶片外支筒体7. 1的轴向撞击，而径 向轴承10安装在第二侧板13和涡轮叶片外支筒体2. 1之间，径向轴承10用于防止发电机 定子单元3与发电机转子单元4(亦即涡轮驱动单元幻之间相对涡轮叶片外支筒体7. 1的 径向撞击。这里的轴向轴承9和径向轴承的结构为通用技术，只是尺寸应根据具体的实施 例中的无轴海流涡轮发电机的尺寸确定。[0057]第二种如图7、图8、图9、图10所述的约束平衡单元5是指，所述的发电机定子支架3. 1 与涡轮叶片外支筒体2. 1之间对称的设有两组分别用于轴向限位和用于径向限位的水压 力轴承5B结构，两组水压力轴承结构5B的安装位置与上述的磁轴承结构5A的位置相同， 也是对称布置在发电机定子支架3. 1和涡轮叶片外支筒体2. 1两端。上述的水压力轴承5B均包括相互配合的固定端5B1和转动端5B2、主水管5B3、以 及压力水源(图中未示出)，所述的固定端5B1与转动端5B2之间配合组成压力水腔5B4， 就整体结构而言，压力水腔5B4的整体形状为环形空腔，所述的压力水腔5B4经主水管5B3 与压力水源连通。工作时所需的具有一定的压力水源是由水泵提供的，主水管5B3与水泵 连接，由水泵控制压力水腔5B4内的水压。上述的每组水压力轴承5B均包括用于轴向限位的水压力轴承5BZ和用于径向限 位的水压力轴承5BJ。其中，用于轴向限位的水压力轴承5BZ的固定端5B1分别安装在发电机定子支架 3. 1两端处的第二侧板13上，主水管5B3也是安装在第二侧板13上，转动端5B2固定安装 在第一侧板12上，固定端5B1与转动端5B2配合组成压力水腔5B4的同时，两者之间还需 留有轴向间隙(dl)和径向间隙(d2)，固定端5B1和转动端5B2之间的压力水腔5B4内设 有将压力水腔5B4密封的密封圈5B5，该密封圈5B5将压力水腔5B4分割成两个独立的腔 室，所述的两个独立的腔室均经布水管5B6与主水管5B3连通。使密封圈5B5的两侧面与 两个独立腔室的接触面积不等，工作时密封圈5B5两侧面所受到的压力也不等，如图所示， 这样，就可以使密封圈5B5与转动端5B2紧贴，保证两个独立腔室之间的密封。为实现本实用新型目的，本结构也需配置主要由间隙测量传感器和控制器组成的 监测控制装置(图中未示出)。通过间隙测量传感器，检测第二侧板13与第一侧板12之间 的距离(轴向间隙)信号，以外力导致涡轮驱动单元2(包括发电机转子单元4)往右侧偏 移为例，间隙测量传感器监测到左侧第二侧板13与第一侧板12之间间隙增大(左侧用于 轴向限位的水压力轴承5BZ上的间隙dl也做相应的增大)，而右侧检测第二侧板13与第一 侧板12之间的间隙减小(右侧用于轴向限位的水压力轴承5BZ上的间隙dl也做相应的增 减小)，信号传给控制器，控制器向左侧的水泵(压力水源)发出降低压力的指令，向右侧的 水泵(压力水源)发出提高压力的指令，这样，左侧的压力水腔5B4内的水压减小，而右侧 的压力水腔5B4内的压力增大，涡轮驱动单元2受到往左的作用力，由该作用平衡上述的外 力，实现涡轮驱动单元2的平衡稳定。上述的压力水腔5B4虽然被密封圈5B5分割成两个 独立腔室，由于它们与相同的压力水源连通，故两个独立腔室内的水压是相同的，又由于与 密封圈5B5两侧面接触腔室的面积不同(实际上这两个腔室中，一个腔室是密封圈5B5和 固定端5B1之间组成的，密封圈5B5与该腔室的接触面积大，另一个腔室是密封圈5B5、转动 端5B2以及固定端5B1共同组成的，密封圈5B5与该腔室的接触面积小)。这样可以使密封 圈5B5始终跟随转动端5B2左、右移动(在本例中是往右移动)并保持紧贴密封。用于径向限位的水压力轴承5BJ的固定端5B1安装在第二侧板13上，主水管5B3 也是安装在第二侧板13上，转动端5B2安装在涡轮叶片外支筒体2. 1上，固定端5B1与转动 端5B2配合组成压力水腔5B4的同时，两者之间也需留有轴向间隙(dl)和径向间隙(d2)， 用于径向限位的水压轴承上的压力水腔5B4设有排水口 5B7，由于用于径向限位的水压力轴承5BJ上的压力水腔5B4只是一个独立的腔室，压力水腔5B4直接通过接管与主水管5B3 连通。利用涡轮叶片内支筒体7. 2个空腔8的浮力作用大致抵消涡轮驱动单元2 (包括 发电机转子单元4，以及用于径向限位的水压力轴承5BJ的转动端5B》的重力，涡轮驱动 单元2就基本上是出于悬浮状态，以外力导致涡轮驱动单元2 (包括发电机转子单元4)往 下侧偏移为例发电机定子单元3与发电机转子单元4之间底部的间隙减小，用于径向限位 的水压力轴承5BJ固定端5B1与转动端5B2底部位置的间隙d2也做相应的减小，发电机定 子单元3与发电机转子单元4之间顶部的间隙增大(用于径向限位的水压力轴承5BJ顶部 位置的间隙d2也做相应的减增大)，用于径向限位的水压力轴承5BJ固定端5B1与转动端 5B2底部位置之间的水压瞬间增大，顶部位置之间的水压瞬时减小，这样就可以给涡轮驱动 单元2施加往上的作用力，该作用力抵消干扰平衡的外力，使涡轮驱动单元2恢复平衡。上述的两种约束平衡单元只是两种工作原理不同的具体的实施方式，其目的以及 效果是相同的将安装在外壳单元1上的发电机定子单元3与安装在涡轮驱动单元2上的 发电机转子单元4组装到一起成为一个整体，进而能够工作发电。从他们的具体结构上可 以得出，他们均是通过径向限位的方式保证发电机定子单元3与发电机转子4之间始终存 在一定的间隙(由图可知，该间隙呈环形结构，因而，安装有发电机转子单元4的涡轮驱动 单元2是始终属于悬浮状态的)，使发电机定子单元3与发电机转子4之间可以正常工作 发电的同时，又将发电机定子单元3与发电机转子4进行轴向限位，这样就将涡轮驱动单元 2(包括发电机转子单元4)和发电机定子单元3(包括外壳单元1)安装在一起，形成一个整 体。而且在工作过程中，无机械接触，最大限度的避免了机械磨损的产生，即使在低流速的 海流中也可以转动发电。但是，上述实施例中的约束平衡单元5的具体结构并不局限于上述两种方案，约 束平衡单元5的具体结构允许有各种变化，比如常规的轴承结构。上述两种方案只是优选 方案，他们在工作过程中最大限度的避免了各种磨损的产生，只要是目的和效果与本实用 新型中所说的目的和效果相同，均属于本实用新型的保护范围。为了提高对海流能源的利用率，它还包括导流口单元6，该导流口单元6位于涡轮 驱动单元2的两端且与涡轮驱动单元2相配合，对流经涡轮驱动单元2的海水进行引导，提 高其通过涡轮驱动单元2的流速，提高涡轮驱动单元2的转速。该导流口单元6包括两个 导流口 6. 1，这两个导流口 6. 1分别位于涡轮叶片外支筒体2. 1的两端并与涡轮叶片外支 筒体2. 1组成异径通道，导流口 6. 1可以通过第二加强板14与外壳1. 1以及发电机定子支 架3. 1固定安装连接，当然，导流口 6. 1的安装位置以及方式还可以有其他选择，只要使导 流口与涡轮叶片外支筒体2.1组成异径通道(文丘里管道)即可。导流口用于集中海流， 是海流在流经涡轮叶片8时有较高的流速，提高流体的动能，海流的利用率较高。本实用新型无轴海流涡轮发电机还包括支撑单元7，上述的主体部分(包括导流 口单元6)通过外壳单元1固定安装在支撑单元7上。该支撑单元7为潜伏式支撑装置，它包括支撑体7. 1，支撑体7. 1也为中空封闭腔体，所述的支 撑体7. 1内设有可以往支撑体7. 1内注水或者排水的水泵(图中未示出)。在具体制造的 时候，其可以采用三脚支撑形式，中间是由三根空心钢管首尾连通组成的三角形，三角形的 三个顶点各连接有一只空心钢管脚，这三只钢管脚与上述的三角形也是连通的，三只钢管脚还可分别安装液压装置，利用液压装置调节三只脚的高低，使涡轮发电系统装置处于水 平的最优工作状态。在三角形上设有二根支撑无轴海流涡轮发电机主体的钢管，最好使无 轴海流涡轮发电机主体的重心保持在三角形的重心重合。该支撑体7. 1都是由空心钢管组 成，空心钢管内部连通，形成一密闭空间，此空间容积根据其产生的浮力大于无轴海流涡轮 发电机主体以及支撑单元7的总重量来设计；所述的水泵就位于支撑体7. 1内部并与外界 海水连通，当需要潜沉时，通过水泵向支撑体7. 1内注水，当需要上浮时水泵7. 2把支撑体 7. 1内的水排出，由浮力将本实用新型无轴海流涡轮发电机浮到水面，这种设计是为了方便 系统设备的安装、检修和海上运输的便捷化需求进行设计的，这一设计可极大节约安装、检 修和海上运输等过程的费用。
权利要求1.一种无轴海流涡轮发电机，它包括外壳单元(1)和涡轮驱动单元O)；所述的外壳单 元(1)内设有相互配合的发电机定子单元C3)和发电机转子单元G)，其特征在于所述的 外壳单元(1)包括呈中空筒状的外壳(1. 1)；所述的涡轮驱动单元(2)位于外壳(1. 1)内， 所述的发电机转子单元固定安装在涡轮驱动单元( 上；所述的涡轮驱动单元O)与 发电机定子单元C3)之间经约束平衡单元( 配合连接。
2.根据权利要求1所述的无轴海流涡轮发电机，其特征在于所述的发电机定子单元(3)包括发电机定子支架(3.1)、发电机定子(3.幻，所述的发电机定子(3. 2)固定在发电机 定子支架(3. 1)内，所述的发电机定子支架(3. 1)与外壳(1. 1)的内壁固定连接；
3.根据权利要求1所述的无轴海流涡轮发电机，其特征在于所述的发电机转子单元(4)包括发电机转子支架(4.1)、发电机转子(4.幻，所述的发电机转子(4. 2)固定安装在发 电机转子支架(4. 1)上；
4.根据权利要求1所述的无轴海流涡轮发电机，其特征在于所述的涡轮驱动单元(2) 包括涡轮叶片外支筒体(2. 1)，涡轮叶片O. 2)、涡轮叶片内支筒体0.3)，所述的涡轮叶片 外支筒体(2. 1)为中空的筒体，所述的涡轮叶片内支筒体(2. 3)为封闭的腔体，所述的涡轮 叶片(2. 2)固定安装在涡轮叶片外支筒体(2. 1)和涡轮叶片内支筒体(2. 3)之间；
5.根据权利要求3或4所述的无轴海流涡轮发电机，其特征在于所述的发电机转子 支架(4. 1)与涡轮叶片外支筒体(2. 1)之间经两块环形第一侧板(12)固定连接；所述的两 块环形第一侧板(1 与发电机转子支架(4. 1)和涡轮叶片外支筒体(2. 1)配合组成封闭 的空腔⑶。
6.根据权利要求1 4中任意一项所述的无轴海流涡轮发电机，其特征在于所述的 约束平衡单元(5)安装在发电机定子支架(3. 1)和涡轮叶片外支筒体(2. 1)之间。
7.根据权利要求6所述的无轴海流涡轮发电机，其特征在于所述的约束平衡单元(5) 是指，所述的发电机定子支架(3. 1)与涡轮叶片外支筒体(2. 1)之间设有两组磁轴承结构， 所述的两组磁轴承结构对称布置。
8.根据权利要求7所述的无轴海流涡轮发电机，其特征在于所述的每组磁轴承结构 均包括相互排斥的激励磁线圈(5A1)和永磁环(5A2)，所述的激励磁线圈(5A1)均固定安装 在发电机定子支架(3. 1)上，所述的永磁环(5A》均固定安装在涡轮叶片外支筒体(2. 1) 上，所述的激励磁线圈(5A1)均与永磁环(5A》交错布置且永磁环(5A》均靠近内侧。
9.根据权利要求8所述的无轴海流涡轮发电机，其特征在于所述的发电机定子支架 (3. 1)与涡轮叶片外支筒体(2. 1)之间的磁轴承结构处还都设有轴向限位轴承(9)和径向 限位轴承(10)。
10.根据权利要求6所述的无轴海流涡轮发电机，其特征在于所述的约束平衡单元(5)是指，所述的发电机定子支架(3.1)与涡轮叶片外支筒体(2. 1)之间设有两组水压力轴 承结构，所述的两组水压力轴承结构对称布置。
11.根据权利要求10所述的无轴海流涡轮发电机，其特征在于所述的水压力轴承 包括相互配合的固定端(5B1)和转动端(5B2)、主水管(5B3)、以及压力水源，所述的固定 端(5B1)与转动端(5B》之间配合组成压力水腔(5B4)，所述的压力水腔(5B4)经主水管 (5B3)与压力水源连通。
12.根据权利要求11所述的无轴海流涡轮发电机，其特征在于所述的每组水压力轴承结构均包括用于轴向限位的水压力轴承(5BZ)和用于径向限位的水压力轴承(5BJ)。
13.根据权利要求12所述的无轴海流涡轮发电机，其特征在于所述的用于轴向限位 的水压力轴承(5BZ)上的压力水腔(5B4)内设有将压力水腔(5B4)分割成两个独立腔室的 密封圈(5B5)，所述的两个独立的腔室均经布水管(5B6)与主水管(SB； )连通。
14.根据权利要求12所述的无轴海流涡轮发电机，其特征在于所述的用于径向限位 的水压力轴承(5BJ)上的压力水腔(5B4)设有排水(5B7)。
15.根据权利要求1所述的无轴海流涡轮发电机，其特征在于它还包括导流口单元 (6)，所述的导流口单元(6)位于涡轮驱动单元O)的两端且与涡轮驱动单元( 相配合； 所述的导流口单元(6)包括两个导流口(6. 1)，所述的两个导流口(6. 1)分别位于涡轮叶片 外支筒体(2. 1)的两端并与涡轮叶片外支筒体(2. 1)组成异径通道。
16.根据权利要求1所述的无轴海流涡轮发电机，其特征在于它还包括支撑单元(7)， 所述的外壳单元⑴固定安装在支撑单元(7)上；所述的支撑单元(7)包括支撑体(7. 1)， 所述的支撑体(7. 1)为中空封闭腔体，所述的支撑体(7. 1)内设有可以往支撑体(7. 1)内 注水或者排水的水泵。
专利摘要本实用新型无轴海流涡轮发电机，它包括外壳单元和涡轮驱动单元；所述的外壳单元内设有相互配合的发电机定子单元和发电机转子单元，其特征在于所述的外壳单元包括呈中空筒状的外壳；所述的涡轮驱动单元位于外壳内，所述的发电机转子单元固定安装在涡轮驱动单元上；所述的涡轮驱动单元与发电机定子单元之间经约束平衡单元配合连接。将发电机转子直接安装在该驱动部分(涡轮驱动单元)上，通过约束平衡单元实现驱动部分与发电机定子之间的连接限位，实现发电机定子和发电机转子配合工作发电，巧妙的将提供动力的驱动部分设置为与发电机为一个整体，就形成了无轴系设计结构，避免了采用复杂轴系所带来的轴系振动问题、平衡问题以及磨损等问题。
文档编号F03B11/02GK201884194SQ201020668489
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月9日 优先权日2010年12月9日
发明者胡彬, 胡馨予 申请人:胡彬, 胡馨予