移动柜式循环流水旋涡发电装置

技术领域

本发明属水力发电领域，具体是移动柜式循环流水旋涡发电装置。

背景技术

抽水蓄能发电，在人类祖先起，就有了认知筑堤拦坝利用水源发电，但是水源的浪费，地理条件的限制仍造成很大的损失，投资大。目前，能源的紧张，用电峰谷期配送电紧张，采用燃油发电、光伏发电、风能发电等却受到天气、地理环境控制等一系列自然条件限制的问题。为此，人们在怎样利用二次能源不断探索开发，奋力去解决技术上没有彻底解决的问题。

发明内容

本发明的目的是利用蓄水储能循环使用水体，提供移动柜式循环流水旋涡发电装置，利用势能水头、压强水头，流速水三要素，根据伯努利定律，将水体引入蓄水容器内经抽水泵抽入水压力罐，然后再由出水口流到漩涡锥形虹吸斗，水体流的侧向推力与直线前的水流相互作用形成的漩涡，也加大了虹吸作用的吸力，当两股力运动合力动能增大矢量动能，为原动水叶轮机运转推动三相交流发电机动转发电，解决用电户缺电、电荒问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

1、移动柜式循环流水旋涡发电装置由蓄水储能装置、水轮机组、发电机、智能电控装置四部份组成；所述发电机是陀螺磁无铁心双定子六相发电机；所述水轮机组的増速机轴与增速机连接,増速机输出轴连接发电机的磁盘；所述智能电控装置4的智能电控系统的一端口与发电机连接。

1)所述蓄水储能装置由蓄水容器、抽水泵、直线曲线合力管、水压力罐、压强流速管、锥形虹吸斗组成，所述抽水泵放入蓄水容器内，抽水泵出水口连接直线曲线合力管,直线曲线合力管上端口连接入水压力罐,水压力罐出水口连接压强流速管,压强流速管连接旋涡锥形虹吸斗,使水体按指定的流向流回蓄水容器循环运动。

其中：旋涡锥形虹吸斗采用PE增塑材料浇注成型，其寿命长，耐磨蚀，耐冲击特性；当水体沿着锥形轨道运动而产生旋涡时加大了虹吸作用的吸力，由直线运动曲线运动合力产生能量的动能，为原动力推动水叶轮机组运转，从而带动发电机运转工作。

2)所述水轮机组是由水叶轮、增速机轴增速机、组成,水叶轮上的七个曲面叶片与轮穀是采用了PLA碳纤维增强线材，经3D打印浇注成型。増速机的増速机轴连接水叶轮；増速机输出轴连接发电机。

3)所述发电机属交流发电机是陀螺无铁心双定六机发电机，由碳纤维外壳、无铁心定子、陀螺转子磁盘、气流出口、电机机轴、定子底座磁盘组成。碳纤维外壳上方设两个气流出口。无铁心定子、陀螺转子磁盘、气流出口设置于碳纤维外壳机为六相枢绕组，塑性浇注无铁心定子转子为陀螺盘式，电机机轴与水轮机机轴连接；陀螺转子磁盘接口与的电机机轴连接,使发电机3旋转工作。

4)所述智能电控装置4由智能电控制系统、控制器、电池监控系统、电池组组成。所述控制器设有滤波倍压电路和稳压控制系统，智能电控制系统与控制器的一端口连接，智能电控制系统的另一端与发电机连接；控制器的另外两个端口分别与电池监控系统和电池组连接。

其中：智能电控制系统是将交流发电机发出的交流电转为直流电，经控制器的滤波倍电路和稳压控制系统经滤波倍压的工作，然后把所有的电能经电池监控系统输送到电池组给电池组补充电量，后经逆变往外供电并网使用。

上述发电机的无铁心定子是无铁心多相绕组，塑性浇注结构，磁路各不存在饱和问题。

上述发电机的陀螺转子磁盘上均布的对称永磁体惯性大，起动矩小。

上述发电机的电机机轴,其前端机轴连接水轮机组的増速机输出轴转动，驱动发电机工作。发电机的电机轴上无励磁绕组、无直流励磁、无集电环和无电刷装置。

上述发电机的气流口作为补偿陀螺转子磁盘惯性动能量。

上述的旋涡锥形虹吸斗是采用PE增塑材料浇注成型，规格锥形上直径 900mm,小口直径250mm,虹吸出水口100x300mm,角度15度，锥度高500mm, 总髙度700mm。

上述水叶轮是釆用了PLA碳纤维增强线材，经3D打印浇注成型。叶轮规格上直径850mm,下直径300mm,高450mm,质量7KG,该叶轮耐水蚀，抗冲击。

上述智能电控装置的智能电控制系统将六相交流电釆用了带平衡电抗器的双三相全控并联开关和稳压整流电路进行整流，电池监控系统4-3的控制模式采用闭环控制，输出直流电压恒定，不随着发电机转速和负载电流的变化而变化,完成充电流程，保护电瓶功能。

上述发电机的陀螺转子磁盘上均布对称永磁体惯性大，起动矩小。

上述发电机的电机轴连接水轮机轴转动，驱动发电机工作。发电机无励磁，无集电环和无电刷装置。

上述智能电控装置的整流转换模块将六相交流电采用了带平衡电抗器的双三相全控并联的开关或稳压整流电路进行整流，电池监控系统的控制模式采用闭环控制，输出直流电压恒定，不随着发电机转速和负载电流变化而变化完成充电流程，保护电瓶功能。

本发明的有益效果

1、本发明采用移动柜式循环流水旋涡发电装置，填补风力发电由于“天热风微”致使风电出现低谷，太阳能由于“云来遮阳光”“风雨雷电”交加自然界掐脖子情形，充分发掘水的动能，势能、压力能，不受全天气候限制，地理环境限制和水源的天然控制，将水能转成二次再生能源，有利于符合低碳，清洁环保节能，同时解决用户用电烦恼。

2、本发明移动柜式循环流水旋涡发电装置，只用800KG水体放入蓄水储能装置内循环使用，即可发电用电该装置方便移动，紧凑组合拆装，适合边远山区，用户、缺电、断电、电荒用户使用，整体质量400KG(水压力罐、电池组、机座架子、蓄水容器，直线曲线合力管，水轮组、发电机、电箱等)电机质量35KG。

附图说明

图1是本发明蓄水储能装置结构示意图；

图中，蓄水储能装置1、蓄水容器1-1、抽水泵1-2、直线曲线合力管1-3、水压力罐1-4、水流压强流速管1-5、旋涡锥形虹吸斗1-6。

图2是本发明水叶轮机组结构示意图：

图中，水叶轮机组2、水叶轮2-1、增速机軸2-2、增速机2-3、增速机输出轴2-4。

图3是本发明发电机示意图。

图中发电机3、碳纤维外壳3-1、无铁心定子3-2、陀螺转子磁盘3-3、气流出口3-4、电机机轴3-5。

图4是本发明智能电控装置示意图。

图中，智能电控装置4、整流转换模块4-1、控制器4-2、电池监控系统 4-3、电池组4-4。

具体实施方式

移动柜式循环流水旋涡发电装置结构如图1示意：移动柜式循环流水旋涡发电装置由蓄水储能装置1、水轮机组2、发电机3、智能电控装置4四部份组成；所述发电机3是陀螺磁无铁心双定子六相发电机；所述水轮机组2 的増速机轴2-2与增速机2-3连接,増速机输出轴2-4连接发电机3的磁盘 3-6；所述智能电控装置4的智能电控系统4-1的一端口与发电机(3)连接。

1.所述蓄水储能装置1由蓄水容器1-1、抽水泵1-2、直线曲线合力管 1-3、水压力罐1-4、压强流速管1-5、锥形虹吸斗1-6组成，所述抽水泵1-2 放入蓄水容器1-1内，抽水泵1-2出水口连接直线曲线合力管1-3,直线曲线合力管1-3上端口连接入水压力罐1-4,水压力罐1-4出水口连接压强流速管 1-5,压强流速管1-5连接旋涡锥形虹吸斗1-6,使水体按指定的流向流回蓄水容器1-1循环运动。

其中：旋涡锥形虹吸斗1-6采用PE增塑材料浇注成型，其寿命长，耐磨蚀，耐冲击特性；当水体沿着锥形轨道运动而产生旋涡时加大了虹吸作用的吸力，由直线运动曲线运动合力产生能量的动能，为原动力推动水叶轮机组2 运转，从而带动发电机运转工作。

2.所述水轮机组2是由水叶轮2-1、增速机轴2-2增速机2-3、组成,水叶轮2-1上的7个曲面叶片与轮穀是采用了PLA碳纤维增强线材，经3D打印浇注成型。増速机2-3的増速机轴2-2连接水叶轮2-1；増速机输出轴2-4 连接发电机3。

3.所述发电机3属交流发电机是陀螺无铁心双定六机发电机，由碳纤维外壳3-1、无铁心定子3-2、陀螺转子磁盘3-3、气流出口3-4、电机机轴3-5、定子底座磁盘3-6组成。碳纤维外壳3-1上方设两个气流出口3-4。无铁心定子3-2、陀螺转子磁盘3-3、气流出口3-4设置于碳纤维外壳3-1内，在电机机轴3-5的一端与陀螺转子磁盘3-3连接，设置在碳纤维外壳3-1下方：发电机3连接于定子底座磁盘3-6上。

其中，发电机3为六相枢绕组，塑性浇注无铁心定子3-2转子为陀螺盘式，电机机轴3-5与水轮机机轴2-4连接；陀螺转子磁盘3-3接口与的电机机轴3-5连接,使发电机3旋转工作。

4.所述智能电控装置4由智能电控制系统4-1、控制器4-2、电池监控系统4-3、电池组4-4组成。所述控制器4-2设有滤波倍压电路和稳压控制系统，智能电控制系统4-1与控制器4-2的一端口连接，智能电控制系统4-1的另一端与发电机3连接；控制器4-2的另外两个端口分别与电池监控系统4-3和电池组4-4连接。

其中：智能电控制系统4-1是将交流发电机3发出的交流电转为直流电，经控制器4-2的滤波倍电路和稳压控制系统经滤波倍压的工作，然后把所有的电能经电池监控系统4-3输送到电池组4-4给电池组4-4补充电量，后经逆变往外供电并网使用。

上述发电机3的无铁心定子3-2是无铁心多相绕组，塑性浇注结构，磁路各不存在饱和问题。

上述发电机3的陀螺转子磁盘3-3上均布的对称永磁体惯性大，起动矩小。

上述发电机3的电机机轴3-5,其前端机轴连接水轮机组2的増速机输出轴2-4转动，驱动发电机3工作。发电机3的电机轴上无励磁绕组、无直流励磁、无集电环和无电刷装置。

上述发电机3的气流口3-4作为补偿陀螺转子磁盘3-3惯性动能量。

上述的旋涡锥形虹吸斗1-6是采用PE增塑材料浇注成型，规格锥形上直径900mm,小口直径250mm,虹吸出水口100x300mm,角度15度，锥度高500mm, 总髙度700mm。

上述水叶轮2-1是釆用了PLA碳纤维增强线材，经3D打印浇注成型。叶轮规格上直径850mm,下直径300mm,高450mm,质量7KG,该叶轮耐水蚀，抗冲击。

上述智能电控装置4的智能电控制系统4-1将六相交流电釆用了带平衡电抗器的双三相全控并联开关和稳压整流电路进行整流，电池监控系统4-3的控制模式采用闭环控制，输出直流电压恒定，不随着发电机转速和负载电流的变化而变化,完成充电流程，保护电瓶功能。

抽水蓄能是世界上最重要的储能技术之一，该技术自20世纪初开始使用已有100年历史，我国在上世纪60年代后期也开始了抽水蓄能电站开发：

(1)抽水蓄能技术成熟度高，自放电率低使用寿命长，整体效率高与其存储技术相比储能成本低，但是也存在能量密度低，地理限制，经济性差投资回报周期长。(2)柴油发电机组电力能源转换效率30-40％，噪音在104db柴油发电运行成本高。(3)光伏发电风力发电受天气气候控制等。

本发明“移动柜式循环水流发电装置”填补解决上述抽水蓄能，柴油机组发电、光伏发电、风力发电制约瓶颈问题，运用伯努利定律将800KG水放进蓄水容器(1-1)抽入水压力罐(1-4)电能转化重力势能，压强势能，速度势能释放出来到漩涡锥形虹吸斗(1-6)、水沿着漩涡锥形虹吸斗轨道运动，直线曲线合力能量，推动水轮机组(2)运转带动发电机(3)运转工作发电，经过测试数据，800KG水完全推动10KW陀螺磁无铁心双定子六相发电机，输出额定电压380V-450V，输出电流26A-30A，频率50-60HZ，单相220V，输出电流45A，电机转速600r/min。从而适合边远山区及用电客户的需求，补短解决、缺电、断电、电荒的烦恼。