多用途集成涡轮发电机/电动机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型多用途集成涡轮发电机/电动机属于发电机/电动机领域，具体来说， 是涉及一种集成涡轮发电机/电动机，该机器可以将水环境和大气环境中的机械能转换成 电能或将电能转换成机械能。
【背景技术】
[0002] 目前，国外有多种型号的系统有效利用集合海洋和大气环境中产生的电能。
[0003] 现有技术的搜索结果没有公开任何专利涉及本发明的独创性。以下是相关的美国 专利：
[0005] 美国专利4568836号中讲述了一种将海中波能转换成电能的装置。该装置有浮 动船体抛锚固定在海底，涡轮装配有气室，其中装有部分液体，内有涡轮安装在气室上半部 分。该涡轮可自我校正且与发电机相连结。波浪运动引起气室内液体压缩空气进而来驱动 涡轮。
[0006] 美国专利6711897B2号公开了一种在波浪运动中上下浮动的浮漂和重物。波浪运 动驱动与发电机相连的飞轮转动。
[0007] 美国专利6833631B2号讲述了一种波浪发电机，其有细长的内部部件竖向延伸至 水体，其较低端防止水体表面之下的竖向运动。产生直线运动的外部浮动部件安装在内部 部件长度延长线上。外部部件与内部部件一起运动，且外部部件在内部部件长度延长线上。 外部部件相对内部部件产生运动影响线圈和磁铁的相对直线运动产生电能。
[0008] 美国专利8188613B2中的结构是所有发明中相对较合理的，但是其主要的问题在 于涡轮是直接套在电机轴上，形成了一个悬臂梁，从而导致了产品整体结构的不稳定。众所 周知涡轮发电机/电动机的主要受力是涡轮，因此涡轮轴工作时没有轴承，是无法稳定工 作的，同时如果要用于水流、洋流、波浪等发电，没有密封也是无法在水力中使用。
[0009] 对于本发明所涉及的背景目的和本领域的指示，可参考Atiya在美国专利 6967416B2 号专利。
[0010] 利用水环境产生电能的现有发明是利用水体由重力、波浪、洋流、潮汐和水流产生 的自然流动发电，但这些水介质的流动速度较低时都存在一个系统正常工作的问题。同样 的，风力发电方面主要是基于风能的动能利用，其基本问题也是当风速低于2米/秒时系统 无法正常工作。
[0011] 以上发明由于存在一些重大缺陷或缺少实际可生产性，都没能有效地推向市场。 【实用新型内容】
[0012] 本实用新型就是为了克服上述装置的缺点，进行的系统改进设计。本实用新型的 多用途集成涡轮发电机/电动机，由三片或多片涡轮叶片安装在涡轮轴上，涡轮轴通过前 轴承和后轴承固定安装在外壳的支板上，涡轮轴上装有密封，涡轮轴的转动通过加速齿轮 箱加速后带动转子高速转动，定子固定在外壳的中心竖板上，空心电机轴通过电机轴承安 装修在涡轮轴上，整个装置以中心竖板呈左、右对称分布，左、右涡轮叶片在工作时呈正、反 相对旋转，所述转子采用永磁材料，可横向、纵向串、并联安装多个发电机/电动机。
[0013] 其中：所述加速齿轮箱由固定在涡轮轴上的内齿轮带动支撑在支板上的二个或三 个固定轴二级齿轮转动，二级齿轮的另一个齿轮带动固定在转子上的转子齿轮转动。
[0014] 本发明的初步目标是：生产一种集成型的直通装置，利用集成涡轮驱动发电机旋 转，以及通过外部供电，该装置具有电动机的功能，不同于先前陆上和水上相近的发电机/ 电动机装置。
[0015] 本实用新型的一个重要的目标是：将装置简化仅由一个涡轮、一个齿轮箱和发电 机/电动机组成一个装配紧密的集成单元体。涡轮叶片设计成仅需选择对用的尺寸、节距 和长度构造就即可用于水中也可用于空气中。齿轮箱设计在没有任何基础改变下，其可降 低或提高叶片旋转，切换发电机/电动机操作。
[0016] 本实用新型的另一个目标是使用合适的发电机/电动机，优先使用无刷交流型。 其定子由绝缘材料制成和绕组平行于转子的纵轴。该装置的四项基本元件包括环形定子、 环形转子、轴承和环状输送带，例如美国专利申请12002260序号中公开的无刷交流型电动 机作为参照，必要时，使用时可不作变动或稍加更改。
[0017] 本实用新型还有一个目标就是高度集成为几个简单部装件所组成。大大简化生产 过程和节约了成本。通过下文中对本发明的优选实施例的具体介绍和结合附图的附加说 明，可以清楚本发明的上述和其它目标和优点。
[0018] 本实用新型的主要目标是：改涡轮轴的悬臂梁为简支梁结构，增加两个轴承，增加 一个密封装置，以保证其在水中能有效和稳定的工作。
[0019] 具体实施方案：由涡轮带动齿轮集成增速机构，由2~3级齿轮增速机构带动内 /外转子发电/电动，涡轮呈前后对称分布，前后涡轮及轴转向相反，为了适用于水中，结构 尺寸可能做成空心，可在水中作任意沉浮，两个涡轮轴加设密封装置，且呈简支梁结构。
【附图说明】
[0020] 图1是多用途集成涡轮发电机/电动机的内转子外定子主结构示意图。
[0021] 图中：1涡轮，2转子，3定子，4外壳，5加速齿轮箱，6前轴承，7密封，8涡轮轴，9后 轴承，10支板，11中心、竖板，12电机轴，13电机轴承。
[0022] 图2是图1中加速齿轮箱部份的局部放大图。
[0023] 图中，5加速齿轮箱，5-1内齿轮，5-2二级齿轮，5-3转子齿轮。
[0024] 图3是外转子内定子的多用途集成涡轮发电机/电动机的主结构示意图。
[0025] 图中：1涡轮，2转子，3定子，4外壳，5加速齿轮集成箱，6前轴承，7密封，8涡轮 轴，9后轴承，10支板，11中心竖板，12电机轴，13电机轴承。
【具体实施方式】
[0026] 如图1所示实施例，为本发明的多用途集成涡轮发电机/电动机的主结构示意图。 图示为内转子_外定子结构。
[0027] 三片或多片涡轮叶片1安装在涡轮轴8上，涡轮轴8通过前轴承6和后轴承9固 定安装在外壳4的支板10上，涡轮轴8上装有密封7,涡轮轴8的转动通过加速齿轮箱5加 速后带动转子2高速转动，定子3固定在外壳4的中心竖板11上，空心电机轴12通过电机 轴承13安装修在涡轮轴8上，整个装置以中心竖板成左、右对称分布，左、右涡轮叶片在工 作时呈正反相对旋转。为了提高发电能力，本专利的转子采用永磁性材料，结构紧凑。可 横向、纵向，串、并联安装多个发电机。
[0028] 所述的多用途集成涡轮发电机/电动机的加速齿轮箱5,由固定在涡轮轴8上的内 齿轮5-1带动支撑在支板10上的二个或三个固定轴二级齿轮5-2转动，二级齿轮5-2的另 一个同轴齿轮带动固定在转子2上的转子齿轮5-3高速转动。
[0029] 这里的加速齿轮箱5,在图1中用指示框标示出其大致结构范围，所示的结构仅为 最简单的一种结构，图中仅为二级增速，具体的结构可能是三级或更多级。
[0030] 本专利的实施例子仅以内转子-外定子为实例，所述结构不难推到外定子-内转 子的结构。如图3所示，这种结构主要是用于风力发电/电动机中，当然用于风力发电机时， 通常不装密封7。
[0031] 本专利的优点是：结构紧凑、集成度高，使用场地灵活，可以用于水力，也可以用于 风力发电。同时本装置通电后也可以作为这些水力、风力用的电动机。只是作电动机时只 用其一半结构，而不用左、右涡轮，但要从外壳上增加安装支架，这也十分方便。
[0032] 总之，本实用新型的多用途集成涡轮发电机/电动机其特征在于：装置如附图1所 示，由三片或多片涡轮叶片1安装在涡轮轴8上，涡轮轴8通过前轴承6和后轴承9固定安 装在外壳4的支板10上，涡轮轴8上装有密封7,涡轮轴8的转动通过加速齿轮集成箱5加 速后带动转子2高速转动，定子3固定在外壳4的中心竖板11上，空心电机轴12通过电机 轴承13安装修在涡轮轴8上，整个装置以中心竖板11呈左、右对称分布，左、右涡轮叶片在 工作时呈正、反相对旋转。使用风力叶片即能用于风力发电，为了提高发电能力，本专利的 转采用永磁性材料，结构紧凑，可横向、纵向，串、并联安装多个发电机/电动机。
[0033] 所述的加速齿轮箱5,其特征在于：加速齿轮箱5如附图2所示，是由固定在涡轮 轴8上的内齿轮5-1带动支撑在支板10上的二个或三个固定轴二级齿轮5-2转动，二级齿 轮5-2的另一个同轴齿轮带动固定在转子2上的转子齿轮5-3高速转动。
[0034]本专利的优点是：结构紧凑、集成度高，使用场地灵活，可以用于水力，也可以用于 风力发电。同时本装置通电后也可以作为这些水力、风力用的电动机。只是作电动机时也 可只用其一半结构，而不用左、右涡轮，但要从外壳上增加安装支架，这也十分方便。
【主权项】
1. 一种多用途集成涡轮发电机/电动机，其特征在于：由三片或多片涡轮叶片（I)安装 在涡轮轴（8)上，涡轮轴（8)通过前轴承（6)和后轴承（9)固定安装在外壳（4)的支板（10) 上，涡轮轴（8 )上装有密封（7 )，涡轮轴（8 )的转动通过加速齿轮箱（5 )加速后带动转子（2 ) 高速转动，定子（3)固定在外壳（4)的中心竖板（11)上，空心电机轴（12)通过电机轴承（13) 安装修在涡轮轴（8 )上，整个装置以中心竖板（11)呈左、右对称分布，左、右涡轮叶片在工 作时呈正、反相对旋转，所述转子（2)采用永磁材料，可横向、纵向串、并联安装多个发电机 /电动机。2. 根据权利要求1所述的多用途集成涡轮发电机/电动机，其特征在于：所述加速齿 轮箱（5 )由固定在涡轮轴（8 )上的内齿轮（5-1)带动支撑在支板（10 )上的二个或三个固定 轴二级齿轮（5-2)转动，二级齿轮（5-2)的另一个齿轮带动固定在转子（2)上的转子齿轮 (5-3)转动。
【专利摘要】一种多用途集成涡轮发电机/电动机由三片或多片涡轮叶片安装在涡轮轴上，再通过前轴承固定安装在外壳支板上，轴上装有密封，轴的转动通过加速齿轮集成箱加速后带动转子高速转动，定子固定在外壳的中心竖板上，装置以中心竖板呈左、右对称分布，左、右涡轮叶片在工作时呈正、反相对旋转，利用海浪、海流、潮汐、河水及溪流和风力发电，优点是：结构紧凑、集成度高，使用场地灵活，可以用于水力、风力发电/电动。
【IPC分类】F03D9/00, F03B13/00
【公开号】CN204646522
【申请号】CN201420690411
【发明人】不公告发明人
【申请人】谢宛芝
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2014年11月18日