模块式潮流发电机制造技术

本发明专利技术属于海洋可再生能源开发领域，涉及潮流发电机，具体为模块式潮流发电机。模块式潮流发电机，其特征在于：包括水轮机组、磁耦合传动单元、发电单元、密封舱和支撑架。水轮机组由多个相同的模块式叶片、支撑架和旋转轴组成。密封箱是由五块不锈钢板焊接而成的方体，顶部是一块薄型的有机玻璃。本发明专利技术在实现大功率发电的目标的同时，有效提高潮流能的利用率，大大缓解了潮流能利用率不高的不足。

Modular Power Flow Generator

The invention belongs to the field of marine renewable energy development, and relates to a power flow generator, in particular to a modular power flow generator. The modular power flow generator is characterized by: a hydraulic turbine unit, a magnetically coupled transmission unit, a generating unit, a sealed cabin and a support frame. The hydro-turbine unit consists of several identical modular blades, support frames and rotating axes. The sealing box is a cube made of five stainless steel plates welded together with a thin piece of plexiglass at the top. While realizing the goal of high power generation, the invention effectively improves the utilization rate of power flow energy and greatly alleviates the insufficiency of low utilization rate of power flow energy.

【技术实现步骤摘要】
模块式潮流发电机
本专利技术属于海洋可再生能源开发领域，涉及潮流发电机，具体为模块式潮流发电机。
技术介绍
潮流能是潮水在流动时所含有的动能。在海洋当中，潮流能和潮汐能都是海水受太阳和月亮的引力作用而产生的动能，并且是一种可再生能源。在广阔的海洋中由于没有参照物，潮流波动不太明显，但在海岛、海岸以及湾口这些地方潮流速度很大，而且海岸的集流作用能使潮流更为丰富，这是潮流利用的有利条件。潮流具有一定的周期性，为潮流利用提供了可靠依据。海洋潮流能是一种公认的环保能源，潮流能可用于发电，并且与常规的水力发电相比，潮流能发电机一般是直接固定在海底，可避免台风和海啸等自然灾害的破坏。利用潮流水平前进的动能来推动水轮机发电，不需要拦海建坝，不需要大型的土木工程，可以节约大量资金投入，不影响生态环境，介于潮流能发电不受洪、枯水等水文因素影响，不用筑坝、机动性强等各种优势，使得潮流发电颇受各国关注。潮流能利用的主要形式是潮流能发电装置发电，其原理：潮水冲击水轮机，将潮水中的动能转换成水轮机的机械能，水轮机经机械传动装置带动发电机发电，将机械能转换成电能。潮流发电装置按水轮机的结构形式可分为水平轴式和竖轴式。大部分潮流发电机在工作时要沉浸在海水之中，海水的腐蚀性较强，现有技术对发电机部分的密封水平要求高，制造、安装成本昂贵。
技术实现思路
为了克服现有
存在的上述问题，本专利技术的目的在于，提供模块式潮流发电机，解决结构复杂、成本高、稳定性差、使用寿命短等问题。模块式潮流发电机，包括水轮机组、磁耦合传动单元、发电单元、密封舱和支撑架组成。水轮机组由多个相同的模块式叶片、支撑架和旋转轴组成。采用模块式叶片，整机便于安装，如果水轮机组哪个部位出故障，只需更换模块式叶片即可，无需整体更换。也可以通过调整模块式叶片的数量来调整发电机的输出功率。优选水轮机组整体结构呈现三层。每层的四个叶片夹角为90°，上层的叶片与相邻下层的叶片夹角为30°，这样就将360°通过12个叶片均分成每个叶片之间夹角为30°。叶片每一层都有四个大型扇叶，其夹角为90°，而每个大型扇叶是由9个模块式叶片组成，每个模块式叶片都是绕着支撑架上的轴旋转，整体运动方式好比地球绕着太阳的公转与本身的自转。这种上下三层的设计，可以提高水轮机组的启动能力，并且水动性良好，来流对叶片的负功很小。磁耦合传动单元利用磁性材料间异性相吸、同性相斥的原理，通过磁耦合将磁能转化成机械能的过程。由主动磁组件、从动磁组件组成。主动磁组件与从动磁组件都是一个圆形磁盘，永磁体均分在磁盘上分别固定。主动磁盘固定安装在水轮机旋转轴上，从动磁件固定安装在密封箱内部的齿轮轴上。隔离套是一块非常薄的有机玻璃，不影响传动时候的磁性，也能做到很好的防水作用。上撑架顶部由一个圆环角铁、两根长度相等（与圆环内径相等）的角铁和一个圆柱桶（内部可安放轴承）组成，其作用是支撑与固定水轮机旋转轴的顶部。支撑架底部是由四根等长的角铁焊接成方形，内部对角相交两根角铁并焊接，并在交叉处焊接一个圆柱桶（内部可安放轴承）其主要作用是支撑与固定水轮机旋转轴的另一端。最后由四根长度相等的角铁通过焊接，将上支撑架的顶部与底部相连接。由于水轮机的与发电机是非接触式传动，整个水轮机处于浮空状态，并无支撑点，只需将水轮机的旋转轴两端分别插入顶部与底部的旋转轴即可。下支撑架采用桩基础式的方法，发电机整体以金字塔形式向外延伸，只有在底盘越稳越大时，重心才能更加稳定，发电机在工作时将不受潮流波动的影响。下支撑用四根长度相等角铁均布向外延伸，与上支撑架的竖轴以焊接方式相连接。并在延伸出的每两根角铁之间，用两根等长的角铁以对角交叉焊接而成，形成了两个稳定三角形。最后用四根较短的角铁将密封箱的四个角与支撑架的四个角以焊接方式连接，这样不仅固定了箱体，同时也加强了支撑架自身的强度。密封箱是由五块不锈钢板焊接而成的方体，顶部是一块薄型的有机玻璃，有机玻璃是无磁性且性能良好的材料。在密封箱的侧面开一个连接口，方便发电机向外传输电源。由于潮流能发电机长期在海底工作，并且海水具有较大的腐蚀性，水底微生物与海洋生物众多，在模块式潮流发电机与海水接触的各个部位都涂上防锈漆，防止被海水腐蚀以及海洋生物的附着。本专利技术通过扩充模块式叶片的个数，可以低成本的实现整机发电量的增加。本专利技术在实现大功率发电的目标的同时，有效提高潮流能的利用率，大大缓解了潮流能利用率不高的不足。附图说明图1是本专利技术实施例的结构图。图中标注：1-水轮机支撑架，2-水轮机叶片，3-永磁传动磁盘，4-增速齿轮，5永磁发电机，6-连接口，7-有机玻璃，8-密封箱，9-底座支撑架。图2是本专利技术实施例的主视图。图3是本专利技术实施例的俯视图。图4是本专利技术实施例的水轮机组结构图。图5是本专利技术实施例的水轮机组模块式叶片左视图。图6是本专利技术实施例的水轮机组俯视图。图7是本专利技术实施例的主动磁盘与从动磁盘磁体分布图。图8是本专利技术实施例的主动磁盘与从动磁盘安装如图8。图9是本专利技术实施例的二级增速齿轮传动安装图。图10是本专利技术实施例的二级增速齿轮传动示意图。图11是本专利技术实施例的密封箱与支撑架的结构图。具体实施方式为了使本专利技术的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图，进一步阐述本专利技术。模块式潮流发电机结构图如图1所示，由水轮机组、磁耦合传动单元、发电单元、密封舱和支撑架组成。水轮机组结构如图4所示，水轮机组模块式叶片左视图如图5所示，水轮机组俯视图如图6所示，图中标注：水轮机组模块式叶片[1]、水轮机组支撑架[2]和水轮机组旋转轴[3]。在图6中，假设潮流方向从左到右，水轮机为逆时针旋转，由于受到来流的推动，3、4象限的叶片被挡板挡住，因此水轮机大型叶片呈现封闭模式，叶片将带动水轮机旋转；当叶片旋转至1、2象限时，挡板位置与叶片位置前后交替，此时叶片则不受挡板约束，叶片运动轨迹与水流运动轨迹相平行，水轮机大型叶片呈现镂空状态，不受来流推动。这样就很好的实现了水轮机在旋转过程中，潮流对叶片所做的负功很小，提高了发电效率。优选水轮机组整体结构呈现三层。每层的四个叶片夹角为90°，上层的叶片与相邻下层的叶片夹角为30°，这样就将360°通过12个叶片均分成每个叶片之间夹角为30°。叶片每一层都有四个大型扇叶，其夹角为90°，而每个大型扇叶是由9个模块式叶片组成，每个模块式叶片都是绕着支撑架上的轴旋转，整体运动方式好比地球绕着太阳的公转与本身的自转。这种上下三层的设计，可以提高水轮机组的启动能力，且水动性良好，来流对叶片的负功很小。主动磁盘与从动磁盘磁体分布如图7所示，图中标注：S级磁体[1]、N级磁体[2]和磁盘[3]。主动磁盘上分布了36个N极与S极磁体，它们之间依次交错。被动磁盘也分布36个磁体。主动盘上的磁体的N极对应从动盘上磁体的S极，主动盘上的磁体的S极对应从动盘上磁体的N极，依据异极相吸的原理，使得主动磁盘带动从动磁盘进行旋转。主动磁盘与从动磁盘安装如图8所示，图中标注：永磁体[1]、有机玻璃[2]、主动磁盘[3]和从动磁盘[4]。二级增速齿轮传动安装如图9所示，图10为二级增速齿轮传动示意图，图中标注：一级增速大齿轮[1]、一级增速小齿轮[2]、二级增速齿轮[3]、二级增速小齿轮[本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.模块式潮流发电机，其特征在于：包括水轮机组、磁耦合传动单元、发电单元、密封舱和支撑架。

【技术特征摘要】
1.模块式潮流发电机，其特征在于：包括水轮机...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彬，
申请(专利权)人：天津职业技术师范大学，
类型：发明
国别省市：天津,12