一种分体空心转子及管道发电机的制作方法

本实用新型涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种分体空心转子及管道发电机。

背景技术：

目前，空心转子在发电机上的应用越来越广泛。从材料力学和金属工艺学的角度来说，空心转子的转速、刚度、重量及热处理性能都比实心转子要强。原因如下：(1)实心转子因为其重量大，需要提供较大的原动力才能实现其转动发电，需要消耗大量的原始能量，需一定的流量才能启动，且其造价高、成本消耗大、有一定流量和压力的条件限制，适用范围较窄，产电效率低，包括运输，安装，维修等在内的运行成本和效率都会受到严重的影响，相比于实心转子，空心转子的重量得以减轻，避免了以上问题；(2)空心转子的散热处理性能较好，流体介质在转子空心孔内的流动能够带走部分转子因转动产生的热量，起到散热的作用，膨涨系数小，性能稳定；(3)当气流等介质通过转子时，空心转子由于其空心结构，当介质通过其空心孔时，会产生旋转气流，从而增加转子的旋转力，提高转子的转动速度。所以比较重要的轴类零件都需要做成空心的，比如飞机起落架轴、赛车轴等，我们常见的发电机、汽轮机转子都要做成空心的。

然而，现有技术中的整体空心转子，在制造工艺上存在一定的困难，例如，传统空心转子的制造主要依靠一次性浇筑工艺，因此很多空心结构的塑造非常麻烦且不易实现；另外，实心转子由于重量较重，转子和叶轮离心力大，容易产生轴心偏移，从而发生故障，相对于实心转子，空心转子的重量得以减轻，避免了上述缺陷，发电效率明显提高，性能更加稳定。再者，传统的实心转子的散热效果较差，受温度的影响，膨涨系数增大，转子和叶轮等辅件易变形，从而较容易产生故障。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种分体空心转子，该分体空心转子设计科学合理，质量轻便且散热快，性能稳定。

本实用新型的另一目的在于提供一种管道发电机，该管道发电机能够适用于高、中、低压力、大、中、小流量的管道发电，并适用于各种电压等级发电，也适用于微电压和小流体发电。

本实用新型是这样实现的：

一种分体空心转子，包括空心筒形支撑架，支撑架包括侧壁，侧壁具有相对设置的外壁和内壁，内壁或外壁至少一处设置有磁性件，侧壁间隔设置有至少一个贯穿于外壁与内壁的散热孔，散热孔的全部或部分与磁性件错开设置。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，支撑架还包括分别连接于侧壁的相对两端的第一端和第二端，沿第一端朝向第二端延伸方向为支撑架的轴心线延伸方向，散热孔的轴心线与支撑架的轴心线延伸方向呈锐角或垂直。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，内壁与散热孔对应的位置还开设有引导孔，引导孔与散热孔连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，引导孔的靠近内壁的孔径大于引导孔靠近散热孔的孔径。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，引导孔的轴心线与支撑架的轴心线延伸方向呈锐角。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，散热孔的具有出口和入口，入口与引导孔连通，出口设置在外壁上，出口与入口错开设置。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，散热孔垂直于支撑架的轴心线的截面呈弯曲形状。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，入口的孔径小于出口的孔径。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，相邻两个出口的设置间距相同，相邻两个入口的设置间距相同。

一种管道发电机，包括上述分体空心转子、套设于分体空心转子的管道本体和连接道本体的端盖。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的分体空心转子，包括空心筒形支撑架，支撑架包括侧壁，侧壁具有相对设置的外壁和内壁，内壁或外壁至少一处设置有磁性件。区别于转子整体材料为磁性材料，本实用新型提供的分体空心转子分为两个部分，支撑架可以采用相对磁性材料更加轻质的材料，极大地减轻了分体空心转子的质量；另外相比于整体空心转子，分体空心转子在制作上更加容易和可实现。侧壁间隔设置有至少一个贯穿于外壁与内壁的散热孔。散热孔的设置不仅能够起到散热作用，还可以极大地减轻转子自身的重量，另外，散热孔还可以起到导流的作用，有利于增加转子的旋转力，同时可以减少流体在管内的阻力，减少流体对转子的冲撞力，减小压力。散热孔的全部或部分与磁性件错开设置。散热孔可以完全暴露也可以部分被磁性件掩盖，掩盖部分同样可以起到减轻转子重量的作用。因此，本实用新型提供的这种分体空心转子的设计科学合理，不仅散热性能良好，极大地减少了热膨涨对转子的影响，而且减轻了自重，且具备一定的自动增加旋转的功能，极大程度地减小了流体对转子的摩擦力，减小了静电的产生，使转子性能更加稳定。

本实用新型提供的管道发电机，包括本实用新型提供的整体空心转子、套设于整体空心转子的管道本体和连接于管道本体的端盖。该管道发电机因具有空心结构的转子而能够适适用于高、中、低压力、大、中、小流量的管道发电，并适用于各种电压等级发电，也适用于微电压和小流体发电。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本实用新型实施方式提供的分体空心转子的立体图；

图2是本实用新型实施方式提供的分体空心转子的爆炸图；

图3是本实用新型实施方式提供的分体空心转子的剖面图；

图4是本实用新型实施方式提供的管道发电机的第一局部示意图；

图5是本实用新型实施方式提供的管道发电机的第二局部示意图。

图标：100-分体空心转子；110-支撑架；120-磁性件；112-侧壁；114-第一端；116-第二端；130-密封盖；140-通风孔；150-转轴；160-散热孔；111-内壁；113-外壁；162-入口；164-出口；170-引导孔；410-管道本体；420-端盖；500-定子。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电焊连接；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例，请参阅图1至图5所示，

请参阅图1，如图所示，分体空心转子100包括支撑架110和磁性件120。支撑架110能够对磁性件120起到支撑固定的作用。

本实施例中的分体空心转子100内部呈空心结构。空心结构具有以下几点优点：(1)空心结构的转子重量较实心结构的转子轻，因此，相比于实心转子，驱动具有空心结构的转子所需要的原始动力较小，因此流量适用范围较大；由于空心结构大大节省了制作转子的材料，因此生产成本得以降低；另外，空心结构的转子质量轻便，便于运输和维修。(2)空心结构的转子的具有良好的散热能力，流体介质在转子空心孔内的流动能够带走部分转子因转动而产生的热能，在一定程度上减少转子因转动时，受流体的流动时的摩擦而产生的热能，导致转子温度升高引起的材料形变或转子运行不稳定；(3)当气流等介质通过转子时，空心结构的转子由于其空心结构，当介质通过其空心孔时，会产生旋转气流，从而增加转子的旋转力，提高转子的转动速度。

具体地，请参阅图2，支撑架110为空心结构。支撑架110的空心结构不做具体限制，包括圆型孔、扇型孔、方型孔、长条型孔、螺旋型孔、流线型孔、麻花十字型孔、三角型孔、米字型孔等各种几何形孔。

优选地，在本实施例中，为了最大程度地减少分体空心转子100的质量，采用液压孔。优选地，为圆型孔。支撑架110的形状不做具体限定，包括圆筒型、方筒型、锥型等，在本实施例中，作为优选，支撑架110的形状为圆筒型。支撑架110的筒壁厚度不做具体限定，具体根据发电机整体所需磁场磁力强度和曲线值进行设计。

需要说明的是，在本实施例中，支撑架110包括侧壁112，以及分别连接于侧壁112的相对两端的第一端114和第二端116。流体介质从第一端114流向第二端116。在本实施例中，由于采用的是液压型孔，因此，在第一端114和第二端116处分别设置有密封盖130，密封盖130上设置有通风孔140。通风孔140的设计便于流体介质通过空心结构。密封盖130的设计便于转轴150安装，转轴150可以设置在密封盖130远离支撑架110的一面上，在支撑架110内部无需再设计转轴150，因此，密封盖130的设计一方面节省了支撑架110内部的转轴150的材料，另一方面，支撑架110内部可以设计为完全中空的结构，这样一来分体空心转子100的质量能够得到最大程度地降低。

转轴150与密封盖130的连接方式不做具体限定，包括固定连接和可拆卸式连接，为了保障连接的牢固性，优选地，采用焊接的方式将转轴150固定到密封盖130上。

密封盖130与支撑架110的连接方式不做具体限定，可以是固定连接也可以是可拆卸连接。考虑到连接的牢固性，在本实施例中，优选地，采用焊接将密封盖130的边缘与第一端114和第二端116边缘固定。

需要说明的是，在本实施例中，支撑架110的制作材料不做具体限制，包括铝合金、钛合金、塑料等轻质材料，或是能增强磁感应强度的材料，例如硅钠片。相比于整体空心转子整体采用的磁性材料而言，分体空心转子100的质量得到了较大地减轻。

需要说明的是，在本实施例中，磁性件120的制作材料为磁性材料或其他材料组成。磁性件120的选材不做具体限制，包括柔性磁性材料、以及硬质磁性材料(如：永久性磁铁)等。在支撑架110上，设置磁性件120的方式不做具体限制，如果是具有柔性的磁性材料，可以套设在支撑架110上；如果是硬质磁性材料，可以采用镶接、粘结等方式固定，也可以采用诸如螺栓等方式与支撑架110可拆卸连接。当磁性件120为永久性磁性材料或其他磁性材料时，磁性件120可以连接在支撑架110的内壁111或外壁113，安装在内壁111，可以节省空间的占用；安装在外壁113，安装起来更节省材料和更加方便，磁感应效果更佳，在本实施例中，考虑到当磁性件120安装在外壁113时具有更加优异的效果，可最大限度地减轻分体空心转子100的质量，从而使分体空心转子100能够达到微压及较小流量状态下发电，请参阅图1，优选地，磁性件120安装在外壁113。如果为永久性磁性材料，磁性件120的形状不做具体限制，包括条形、块形、螺旋形、八子形、以及点形等各种几何形状。另外，磁性件120的厚度不做具体限制，具体根据发电机整体所需磁场磁力强度和曲线值进行设计。

需要说明的是，磁性件120在高速旋转的情况下会产生热量，过高的温度将会导致支撑架110的材料变形或是损坏，因此为了保持分体空心转子100在旋转过程中温度不发生变化或是尽量减少温度对分体空心转子100材料的影响，需要对分体空心转子100及发电机整体进行散热设计和抗静电设计。

请参阅图3，在本实施例中，作为优选，在支撑架110上设置有至少一个散热孔160。需要说明的是，散热孔160在侧壁112上的排布不做具体限制，考虑到分体空心转子100散热的均匀性，在本实施例中，优选地，散热孔160为均匀分布在侧壁112上。具体地，散热孔160包括开设在内壁111上的入口162和开设在外壁113上的出口164，相邻两个出口164和相邻两个入口162的设置间距均相同。

散热孔160的朝向不做具体限制，在本实施例中，作为优选，沿第一端114朝向第二端116延伸方向为支撑架110的轴心线延伸方向，散热孔160的轴心线与支撑架110的轴心线延伸方向呈锐角或垂直。这样设计这是因为流体介质的流动方向为第一端114朝向第二端116的方向，因此从力学角度考虑，该设计方式最为科学。在本实施例中，考虑到散热孔160同时具有导流减压的作用，因此散热孔160的出口164与入口162错开设置，即散热孔160的轴心线与支撑架110的轴心线延伸方向呈锐角。

散热孔160的形状不做具体限制，包括圆型孔、棱型孔、条状型孔、方型孔等各种几何形孔。在本实施例中，作为优选，散热孔160垂直于支撑架110的轴心线的截面呈弯曲形状。这里的弯曲形状包括散热孔160呈螺旋状、弧状等。该设计考虑到流体介质本身具有的流动性，能有效防止流体介质返流。

在本实施例中，入口162与出口164的大小不做具体限制，作为优选，入口162的孔径小于出口164的孔径。这样设计的目的是考虑到便于加速流体介质排出，以快速降低温度。

作为优选，在本实施例中，内壁111与散热孔160对应的位置还开设有引导孔170，引导孔170与散热孔160连通。引导孔170能够起到引导流体介质快速进入散热孔160的作用。

引导孔170的排布不做具体限制，在本实施例中，作为优选，引导孔170的靠近内壁111的孔径大于引导孔170靠近散热孔160的孔径，且引导孔170的轴心线与支撑架110的轴心线延伸方向呈锐角。该设置有利于，流体介质快速进入引导孔170，且在引导孔170中能够加速运动。引导孔170的朝向设计符合流体介质的流动方向，符合其力学原理，能够更加容易引导流体介质进入孔内。

在本实施例中，考虑到散热孔160除了具有散热的功能，还同时具有导流和减轻支撑架110重量的作用，因此散热孔160不需要完全暴露在外，磁性件120的设置也可以因此减少受限的程度，只需要满足散热孔160全部或部分与磁性件120错开设置即可。

请参阅图4和图5，本实施例还提供了一种管道发电机(图中未标注)，包括本实施例提供的分体空心转子100，套设于分体空心转子100的管道本体410，设置在管道本体410上的定子500，以及连接于管道本体410的端盖420。

请参阅图5，需要说明的是，在本实施例中，定子500的选材不做具体限制，包括无硅钢片、有硅钢片和线圈等，作为优选，在本实施例中，定子500为线圈。定子500的设置位置不做具体限制，在本实施例中，定子500设置于管道本体410外。该设计的目的是将产生电流的部分置于管道本体410外，与管道本体410内的介质隔离，具有安全性。请参阅图5、图4和图2，管道本体410内的分体空心转子100上设置有磁性件120，磁性件120与管道本体410外的定子500(如：硅钢片)会产生吸力，从而加大管道本体410内的分体空心转子100的启动旋转的力矩。也可以通过设置无吸力的材料作为定子辅材500，或减小硅钢片与磁性件120的垂直截面，从而减小吸力或无吸力，最终实现在小流量及微流量情况下发电。

另外，还可以在定子500上加设一独立的线圈(图未示)，从而在发电的同时能够实现流量计量的功能。

另外，管道本体410的材料可选用不吸附磁性材料的材料，这样可以使管道本体410内的分体空心转子100不会因磁性与管道本体410产生吸力而加大分体空心转子100的旋转力矩，从而影响管道发电机在各种流量和压力情况下运转的适用范围，也就能够实现在管道本体410内处于小流量及微压力的状态下发电。例如：在管道内流体流量变化时(小流量)的情况下，特别是燃气灶开启小火时也能发电。

请参阅图4，端盖420的形状不做具体限制，包括圆型，方型，星型等。端盖420与分体空心转子100匹配面的形状以分体空心转子100的端口的形状为准。端盖420与管道本体410的连接方式不做具体限制，在本实施例中，为了方便管道发电机内部的维修和清理，可采用可拆卸连接。可拆卸连接方式不做具体限制，包括螺栓连接、丝牙连接、卡接等；若是考虑到组装方便，也可将端盖420与管道本体410进行固定连接，固定连接的方式包括胶粘、焊接、螺栓固定等。为了具有防爆、防水性能，在端盖420与管道本体410之间进行了密封设置。包括电源引出部位均考虑防水防爆密封设置，密封设置的方式不做具体限制，包括采用密封槽、密封垫、密封圈等。

综上所述，本实施例提供的分体空心转子100由内层的轻质支撑架110和外层磁性件120组成，整个分体空心转子100的重量相比于整体空心转子得到了进一步减轻，并且根据对转子的结构的设计和科学地选材，能够更好地增加旋转力，另外在转子制作上，分体空心转子100的重量相比于整体空心转子，更加的方便和可实施，有利于制作各种形状的内部空心结构；另外，由于在支撑架110上开设有多个散热孔160，一方面进一步减轻了自身重量，另一方面，散热孔160能够及时排除热量，控制分体空心转子100的温度，以避免对转子材料造成损坏，延长了分体空心转子100的使用寿命，另外，散热孔160的设计还能够随分体空心转子100起到导流减压的作用。本实用新型提供的这种管道发电机因采用本实施例提供的分体空心转子100，减轻了自身重量，提高了运转速率，适用于流量变化的环境下的流体发电。

需要说明的是，在本实施例中，管道发电机还可以包括叶轮(图未示)。叶轮的的形状不作具体限制，包括全部用磁性材料制成，也可以为使用磁性材料合成。叶轮的种类不作具体限制，包括扇型轮、涡轮、腰轮(可作实心、也可作空心设计)、螺旋桨型轮等。叶轮与分体空心转子100的连接方式不做具体限制，例如涡轮、腰轮和螺旋桨轮可以通过联轴、齿轮等方式带动分体空心转子旋转等。当采用扇形轮、涡轮、腰轮或者螺旋桨型轮时，为了提升转速，加快带动分体空心转子100旋转，其叶片至少为一片。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。