基于螺旋杆式水动力装置的发电系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于螺旋杆式水动力装置的发电系统，包括水流动力装置、低速增速装置及永磁同步发电系统，水流动力装置从水流中获得能量，通过低速增速装置变速给永磁同步发电机驱动力发电，水流动力装置为螺旋杆式水流动力装置，包括主轴、空心轮轴、螺旋斜面块、轴承、支撑座及数组轮叶组件；螺旋斜面块斜面在水的推动下，带动主轴、轴承及空心轮轴一起以主轴为中心，螺旋杆作偏心旋转时，轮叶组件中驱动力臂片做90度摆动，随之与之固定的叶片做90度旋转，进一步推动主轴旋转。此螺旋杆式水动力装置的最大优势就是当其完全浸没在水中时通过叶轮转动过程中的轮叶的方向调节，实现水轮机转动过程中阻力的减小，以此达到转动高效率的目的。

【技术实现步骤摘要】
基于螺旋杆式水动力装置的发电系统
本专利技术涉及一种发电装置，特别涉及一种基于螺旋杆式水动力装置的发电系统。
技术介绍
随着工业革命的兴起，世界逐渐进入到机械化时代，能源也由原来的物理能源占主导地位转而由化学能源占主导地位。然而近年来，曾支撑20世纪人类文明高速发展的化石能源出现了前所未有的危机，以煤、石油以及其他有机物作为燃料，在燃烧过程中，释放的有害物质进入到空气中，造成环境污染。另外为了获取更多的燃料，以产生更多的能量，人们过度的开采，因此，加重了环境污染，以及产生温室效应，而危及人类未来发展。随着社会的进步及人们环保意识的提升，人们将目光转向再生能源，如风力、水力及潮汐能等，以减少化石能源的应用。
技术实现思路
本专利技术是针对水力能源发展的问题，提出了一种基于螺旋杆式水动力装置的发电系统,此螺旋杆式水动力装置的最大优势就是当其完全浸没在水中时通过叶轮转动过程中的轮叶的方向调节，实现水轮机转动过程中阻力的减小，以此达到转动高效率的目的。本专利技术的技术方案为：一种基于螺旋杆式水动力装置的发电系统，包括水流动力装置、低速增速装置及永磁同步发电系统，水流动力装置从水流中获得能量，通过低速增速装置变速给永磁同步发电机驱动力发电，水流动力装置为螺旋杆式水流动力装置，螺旋杆式水流动力装置包括主轴、空心轮轴、螺旋斜面块、轴承、支撑座及数组轮叶组件；与水流方向垂直的主轴，主轴为多段台阶的圆柱轴，主轴中间段套空心轮轴，空心轮轴两端有外齿纹，与套在主轴两端的螺旋斜面块端面外齿对合；螺旋斜面块内有内齿纹，与主轴外齿纹对合，螺旋斜面块套在主轴两端，螺旋斜面块一端与主轴台阶相抵，另一端与套在主轴上最外的轴承相抵，轴承固定在支撑座上；螺旋斜面块斜面在水的推动下，带动主轴、轴承及空心轮轴一起以主轴为中心作中心旋转；在两端的螺旋斜面块面对空心轮轴的端面上还有一圈偏心槽，槽内壁有齿纹，螺旋杆穿过空心轮轴，螺旋杆两端抵在与螺旋斜面块偏心槽内，螺旋杆两端杆上齿纹与偏心槽内壁齿纹对合，螺旋斜面块以主轴为中心旋转时，螺旋杆与主轴平行，以主轴为中心作偏心旋转；驱动力臂片与一个轮叶作为一个轮叶组件，螺旋杆上两边通过与之固定的垂直杆和驱动力臂片一端铰接，驱动力臂片另一端与轮叶根部固定，驱动力臂片与轮叶根部在空心轮轴内部，轮叶的叶片在空心轮轴外，螺旋杆作偏心旋转时，驱动力臂片做90度摆动，随之与之固定的叶片做90度旋转，叶片两个极限位置为与螺旋杆平行、垂直。所述螺旋杆上两边与两端螺旋斜面块等距离的地方有两圈轮叶组件，一圈有等角度的六个轮叶组件，六个轮叶组件沿着轴方向等距离排列。本专利技术的有益效果在于：本专利技术基于螺旋杆式水动力装置的发电系统,结构简单、造价低廉、能利用水流动力不断向外输出电力的一种稳定性发电系统。附图说明图1为本专利技术系统中水流动力装置结构示意图；图2为本专利技术系统中半直驱永磁同步同步发电系统结构示意图。具体实施方式一种基于螺旋杆式水动力装置的发电系统，包括水流动力装置、低速增速装置及半直驱永磁同步同步发电系统，水流动力装置从水流中获得能量，通过低速增速装置变速，并在半直驱永磁同步发电系统的作用下实现对水流流速的控制，从而达到稳定发电的效果。水流动力装置：实验过程中轮叶有两种状态，即：当羽状轮叶平面与轮轴中轴面重合时为复原状态，当羽状轮叶平面与轮轴中轴面垂直时为垂直状态。考虑到叶轮装置浸泡在水中，叶轮内安装步进马达等控制系统，且在实验过程中，即要实现轮叶在复原状态和垂直状态之间的切换，又要满足绝对不允许一滴水漏入该装置，目前的密封技术在工艺上是很难达到要求的。因此，本方案设计螺旋杆式水流动力装置，通过该装置以实现轮叶在复原状态和垂直状态间的切换。如图1所示水流动力装置结构示意图，螺旋杆式水流动力装置包括；与水流方向垂直的主轴1，主轴1为多段台阶的圆柱轴，主轴1中间段套空心轮轴4，空心轮轴4两端有外齿纹，与套在主轴1两端的螺旋斜面块5端面外齿对合；螺旋斜面块5内有内齿纹，与主轴1外齿纹对合，螺旋斜面块5套在主轴1两端，螺旋斜面块5一端与主轴1台阶相抵，另一端与套在主轴1上最外的轴承相抵，轴承固定在支撑座上；螺旋斜面块5斜面在水的推动下，带动主轴1、轴承及空心轮轴4一起以主轴1为中心作中心旋转。本结构的特点是，在两端的螺旋斜面块5面对空心轮轴4的端面上还有一圈偏心槽，槽内壁有齿纹，螺旋杆6穿过空心轮轴4，螺旋杆6两端抵在与螺旋斜面块5偏心槽内，螺旋杆6两端杆上齿纹与偏心槽内壁齿纹对合，螺旋斜面块5以主轴1为中心旋转时，螺旋杆6与主轴1平行，但以主轴1为中心作偏心旋转；螺旋杆6上两边通过与之固定的垂直杆和驱动力臂片7一端铰接，驱动力臂片7另一端与轮叶根部固定，驱动力臂片7与轮叶根部在空心轮轴4内部，轮叶的叶片在空心轮轴4外，螺旋杆6作偏心旋转时，驱动力臂片7做90度摆动，随之与之固定的叶片做90度旋转，进一步推动主轴旋转。叶片两个极限位置为与螺旋杆6平行、垂直。驱动力臂片7与一个轮叶作为一个轮叶组件，螺旋杆6上两边与两端螺旋斜面块5等距离的地方有两圈轮叶组件，一圈有等角度的六个轮叶组件，六个轮叶组件沿着轴方向等距离排列。其中取空心轮轴4：直径设计为150mm，长度为120cm，材质：不锈钢。轮叶：沿轮轴的轴向方向设置多片相同形状的长方形羽状，轮叶共设计为6个，轮叶长度：25cm，厚度：3mm，径向长度：20cm，材质：不锈钢。在轴线方向上轮叶均匀布置，沿轴方向相互间间隔20cm，并且6个轮叶布置时分别在轮轴的圆周方向上旋转60度排列以此来保证轮叶转动时不会相互影响。为保证轮叶的强度，以及造成水流沿叶高各处良好的流动，按等强度原理设计成变截面扭曲轮叶。此装置依轮轴方向水平设置，完全置于水流中时与水流方向平行的轮轴中轴面为水平轴面。水平轴面上方的轮叶初始设置为垂直状态或复原状态，水平轴面下方的轮叶初始设置为与水平轴面上方的轮叶相反的复原状态或水平状态。如图1所示的轮叶2和轮叶3为分别位于两圈轮叶组件中的一个轮叶，并且此两个轮叶是处于空心轮轴4两面的，驱动力臂片7与轮叶根部轴连接；螺旋杆6与驱动力臂片7铰接；当水流流向轮叶时，处于复原状态下的轮叶2接受最大水流推力，而与其相反的轮叶3此时接受最小的水流推力，在水流带动作用下，空心轮轴4开始转动，空心轮轴4的转动带动与螺旋斜面块5齿合的螺旋杆6的移动，螺旋杆6的移动带动与其铰接的驱动力臂片7的摆动，从而带动固定在驱动力臂片上的轮叶的旋转。当主轴转动180度时，在螺旋杆和铰接片的带动下相应的轮叶摆动90度，此时轮叶处于垂直状态下接受水流最小推力，而与其相反方向的轮叶恰好处于复原状态接受水流最小推力，从而实现空心轴周而复始的旋转起来。低速增速装置：为满足发电机的额定转速需用到增速装置简易结构1，图1中大直径带轮9在主轴1带动下旋转，大直径带轮9通过传动皮带带动小带轮10带轮直径比就是增速的速比。如需要更加精确的传动就需要用到封闭式齿轮增速箱传动将叶轮的转动机械能通过一系列外啮合齿轮增速，实现速度满足发电机与发电机轮轴相连。半直驱永磁同步同步发电系统：永磁同步发电机结构简单，利用永磁体磁钢作为电机磁极提供励磁，无需集电环和刷架，不但提高了电机气隙磁通密度和功率密度，而且还具有结构紧凑、体积小、重量轻、运行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于螺旋杆式水动力装置的发电系统，包括水流动力装置、低速增速装置及永磁同步发电系统，水流动力装置从水流中获得能量，通过低速增速装置变速给永磁同步发电机驱动力发电，其特征在于，水流动力装置为螺旋杆式水流动力装置，螺旋杆式水流动力装置包括主轴、空心轮轴、螺旋斜面块、轴承、支撑座及数组轮叶组件；与水流方向垂直的主轴，主轴为多段台阶的圆柱轴，主轴中间段套空心轮轴，空心轮轴两端有外齿纹，与套在主轴两端的螺旋斜面块端面外齿对合；螺旋斜面块内有内齿纹，与主轴外齿纹对合，螺旋斜面块套在主轴两端，螺旋斜面块一端与主轴台阶相抵，另一端与套在主轴上最外的轴承相抵，轴承固定在支撑座上；螺旋斜面块斜面在水的推动下，带动主轴、轴承及空心轮轴一起以主轴为中心作中心旋转；在两端的螺旋斜面块面对空心轮轴的端面上还有一圈偏心槽，槽内壁有齿纹，螺旋杆穿过空心轮轴，螺旋杆两端抵在与螺旋斜面块偏心槽内，螺旋杆两端杆上齿纹与偏心槽内壁齿纹对合，螺旋斜面块以主轴为中心旋转时，螺旋杆与主轴平行，以主轴为中心作偏心旋转；驱动力臂片与一个轮叶作为一个轮叶组件，螺旋杆上两边通过与之固定的垂直杆和驱动力臂片一端铰接，驱动力臂片另一端与轮叶根部固定，驱动力臂片与轮叶根部在空心轮轴内部，轮叶的叶片在空心轮轴外，螺旋杆作偏心旋转时，驱动力臂片做90度摆动，随之与之固定的叶片做90度旋转，叶片两个极限位置为与螺旋杆平行、垂直。...

【技术特征摘要】
1.一种基于螺旋杆式水动力装置的发电系统，包括水流动力装置、低速增速装置及永磁同步发电系统，水流动力装置从水流中获得能量，通过低速增速装置变速给永磁同步发电机驱动力发电，其特征在于，水流动力装置为螺旋杆式水流动力装置，螺旋杆式水流动力装置包括主轴、空心轮轴、螺旋斜面块、轴承、支撑座及数组轮叶组件；与水流方向垂直的主轴，主轴为多段台阶的圆柱轴，主轴中间段套空心轮轴，空心轮轴两端有外齿纹，与套在主轴两端的螺旋斜面块端面外齿对合；螺旋斜面块内有内齿纹，与主轴外齿纹对合，螺旋斜面块套在主轴两端，螺旋斜面块一端与主轴台阶相抵，另一端与套在主轴上最外的轴承相抵，轴承固定在支撑座上；螺旋斜面块斜面在水的推动下，带动主轴、轴承及空心轮轴一起以主轴为中心作中心旋转；在两端的螺旋斜面块面对空心轮轴的端...

【专利技术属性】
技术研发人员：马昕霞，谢红振，马云玲，苏璐，白曾凯，樊鹏远，刘婷婷，王新程，李晶晶，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海,31