一种永磁涡轮发电机的制作方法

本实用新型涉及一种永磁涡轮发电机，属汽轮机械技术领域。

背景技术：

几乎所有可再生能源，清洁能源都具有以下二个特征：

第一、是小功率、小流量的。如分布式页岩气热电联供、分布式太阳能光热发电、地热发电、生物质发电、垃圾焚烧发电、压缩空气储能发电、热网、蒸汽余热回收发电、水泥、冶金、钢铁、印染、造纸、玻璃、制药、粮油等行业余热回收发电。这些能源虽然总量很大，但并不集中，分散在很多个点上，这样传统的汽轮机很难派上用场，需要我们在很多个点上，利用小功率且高效的动力机将能量转换成电能。

第二、是低温，低压。特别是大量的太阳能热水，温泉地热，余热，废热，温度都不高却随处可见。

传统的汽轮机微型化后不仅效率下降，转速也大大升高，这是因为速度型动力机要达到最佳速比才有效率，速比是涡轮圆周线速度与汽流速度之比，所以微型汽轮机至少都要每分钟数万转，这样的高速想要发电只有两条路：一是机械变速后发电，但是高速重载齿轮箱的能量损耗、价格、寿命都是问题！二是先发出高频电后再变频，但高速电机和变频器的功耗、性能、价格也是问题。

由于有机工质能在较低的温度下产生较高的蒸汽压力，所以对于低温热源常常采用戊烷，氨水等有机工质，但这类工质具有有毒、易燃、成本高等缺点，对密封要求很高！尤其是连接发电机和转子的传动轴，属于高速动密封，无法保证可靠性和寿命。

所以我们需要一种既可以小流量下保证效率，转速又低且无需动密封的涡轮发电装置。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本实用新型提供一种永磁涡轮发电机，该永磁涡轮发电机包括涡轮转子，涡轮壳体，线圈和永磁体。所述永磁体固定于涡轮转子上，线圈固定于涡轮壳体上。涡轮壳体用于固定线圈的位置壁厚变薄，形成薄膜，这样既可让线圈更靠近永磁体又不影响涡轮外壳整体强度。当涡轮转子受气流推动旋转时，线圈与永磁体发生相对运动使线圈的磁通发生周期性变化从而产生电流。这种结构没有传动轴伸出涡轮外壳连接发电机，所以也就不存在高速动密封的问题。但传统涡轮难以采用这种结构，因为传统涡轮的气体流量与涡轮尺寸存在对应关系，在小流量下对应的涡轮尺寸太小，无法布置足够的永磁体。

中国专利局公布的发明专利，专利号201210241691.5，公开了一种丝状涡轮，包括喷嘴，壳体和转子，所述转子叶片为丝状，丝状叶片可以相互平行呈多层鸟笼状，也可纵横交错呈三维网状。转子轴中空并开有排气孔。这种丝状涡轮用丝状叶片取代传统特斯拉涡轮的薄圆盘，由于丝状叶片固定在两个厚圆盘上，所以比薄圆盘刚度好，不易变形，使转子可以做得直径更大而不易变形。

中国专利局公布的另外一个发明专利，专利号201410291185.6，公开了一种穿透式涡轮，该穿透式涡轮包括喷嘴，壳体和盘状叶片，所述盘状叶片上密集地布满小孔，或者直接用多孔材料做成盘状叶片，使气流能够自由穿透盘状叶片。这样当气流冲刷盘面或者盘状叶片两侧的气体压力有差异时，穿透就会发生，使气流对盘面的粘滞力大大增强，与特斯拉涡轮的光滑圆盘相比，叶片可以很少，厚度也就可以较厚，所以比特斯拉涡轮的薄圆盘刚度好，不易变形，使转子可以做得直径更大更可靠。

以上这两种涡轮都有一个共同特点，小流量下只需单点进气即可使气流自动盘旋充满整个转子空间，所以可以根据需要加大转子尺寸，留出永磁体的排布位置，而且在气体流量较小的情况下，直径做大，气流在涡轮内盘旋的圈数就越多，能量交换就越充分，效率就越高。

另外因为直径做大，可在每分钟几千转的常规转速下达到传统涡轮机每分钟几万转才达到的线速度，这样可以直接发出50HZ的工频电流。

本实用新型的有益效果是，既可以使涡轮发电机小流量下保证效率，又能低转速直接发出50HZ的工频电流，结构无需动密封，从而实现小功率涡轮发电机的高效、低成本、高可靠性和长寿命，解决了现有汽轮机小型化、微型化所面临的各种难题。

附图说明

附图1是本实用新型的结构示意图。

附图2是本实用新型的气流路径示意图。

图中1.轴，2.线圈，3.薄膜，4.永磁体，5.涡轮转子，6.壳体，7.进气口，8.出气口。

具体实施方式

在图中，壳体(6)上开有进气口(7)和出气口(8)，壳体(6)上固定线圈(2)的位置壁厚变薄形成薄膜(3)，壳体(6)内有涡轮转子(5)，涡轮转子(5)上固定有永磁体(4)，涡轮转子(5)中心有轴(1)。

工作时流体由进气口(7)喷入壳体(6)内，流体在壳体(6)内侧的导向作用下盘旋形成涡流，涡流带动涡轮转子(5)旋转，使得线圈(2)与永磁体(4)发生相对运动，从而线圈(2)的磁通发生周期性变化产生电流。做完功的流体由出气口(8)排出。

附图2是本实用新型的气流路径示意图，粗实线表示流体喷入涡轮内部后的流动轨迹。流量大时盘旋圈数少，流量小时盘旋圈数多，具有自我调整适应功能。所以根据需要加大转子尺寸。且流量越小，气流在涡轮内盘绕的圈数就越多，能量交换就越充分，效率就越高，这些都是丝状涡轮和穿透式涡轮的特性，与传统的叶片式汽轮机是相反的。

另外代替薄膜的方式有多种，比如将线圈封装，使之不透气，就可将薄膜去掉，使线圈更靠近永磁体；或者也将线圈置于壳体内侧，只需密封引出的线头即可；这些都在本实用新型的保护范围内。