多用途集成涡轮发电机/电动机.pdf

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，可利用海浪、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。

1.  一种多用途集成涡轮发电机/电动机其特征在于：装置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，旋转力偶正反抵消，不至引起支座扭力矩作用，当作电动机时，改变涡沦叶片安装方向，也可同向旋转，结构中心呈空心状，很容易设计为在水中呈漂浮或任意浮沉状态，可利用海浪、海流、潮汐、河水及溪流发电与水力电动，改用风力叶片可用于风力发电与电动，转子采用永磁性材料，可横、纵向，串、并联安装多个发电机。

多用途集成涡轮发电机/电动机
技术领域
本发明的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
目前，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。 
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： 

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。
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。 
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。 
美国专利8188613B2号中装置的结构是所有发明中相对较合理的，但其存在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。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的。 
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号专利中所述。 
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。 
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。 
发明内容
本发明就是为了克服上述装置的缺点而进行的系统设计。 
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，不同于之前陆上和水上相近的发电机/电动机装置。 
本发明的一个重要的目标是：将装置简化为仅由一个涡轮、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。涡轮叶片设计为仅需选择合适的尺寸、节距和长度构造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，即可降低或提高叶片旋转，切换发电机/电动机操作。 
本发明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。 
本发明还有一个目标就是将该装置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。 
本发明的主要目标是：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工作。 
附图说明
图1是多用途集成涡轮发电机/电动机的主结构示意图。 
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。 
具体实施例
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。 
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，所以旋转力偶正反抵消，不至引起支座扭力矩作用。当作电动机时，改变涡沦叶片安装方向，也可同向旋转。由于结构中心呈空心状，所以很容易设计为在水中呈漂浮或任意浮沉状态，以便于利用海浪、海流、潮汐、河水及溪流发电/电动，改用风力叶片也可用于风力发电与电动。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。当要横、纵向串、并联安装多个发电机时，可将涡轮轴8直接用旋转接头联结牵引绳。 
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/电动。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。 
总之，本发明的多用途集成涡轮发电机/电动机其特征在于：装置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，所以旋转力偶正反抵消，不至引起支座扭力矩作用，当作电动机时，改变涡沦叶片安装方向，也可同向旋转，由于结构中心呈空心状，所以很容易设计为在水中呈漂浮或任意浮沉状态，可利用海浪、海流、潮汐、河水及溪流发电与电动，改用风力叶片也可用于风力发电与电动，为了提高发电能力，转子采用永磁性材料，结构紧凑，可横、纵向，串、并联安装多个发电机/电动机。