一种球形潮流能发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种球形潮流能发电装置，包括固定底座，所述固定底座安装于海底，所述固定底座上通过轴承安装有外万向节支架，所述外万向节支架上安装球形外壳，所述球形外壳上通过铰链安装有三组半扭式姿势可变叶片，所述球形外壳内壁上布置有多个对称转子磁极，所述球形外壳内通过轴承安装有内万向节支架，所述内万向节支架内通过竖直方向上的短轴及轴承安装有球形内定子铁芯，所述球形内定子铁芯上均匀布置多个定子线圈绕组。该球形潮流能发电装置可充分利用不同流向的海洋潮流能产生电流，能量利用效率高，同时还可避免因瞬时水流冲击导致的装置破坏。

A Spherical Power Generator with Tidal Current Energy

【技术实现步骤摘要】
一种球形潮流能发电装置
本专利技术涉及一种利用潮流能的发电设备，其属于潮流能、水流能开发与利用

技术介绍
在能源危机和环境污染的压力下，人们逐渐意识到新能源开发与利用的重要意义。海洋中蕴含着巨大的能量，潮流能是其中最容易被利用的一种能量形式，传统的潮流能发电装置通过叶片的旋转带动线圈切割磁感线发电。然而海洋中环境复杂多变，海水流向错综复杂，当遇到比较恶劣的环境，比如浪涌过大时，传统潮流能发电机的叶片易损坏，发电机易受剧烈水流冲击而倾覆。此外，当前的潮流能发电装置均是针对同一个方向或双向的来流进行发电，部分能量不能得到充分利用。因此，如何设计一种可以适应海洋恶劣环境、适应多方向来流的潮流能发电装置，成为本领域技术人员努力的方向。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种球形潮流能发电装置，其目的在于：能够适应各种复杂的水下环境，有效地利用不同方向来流的能量，提高发电效率，降低发电成本，同时能够保护该装置，避免由于洋流速度过高所导致的装置破坏，延长装置使用寿命。本专利技术所采用的技术方案如下：一种球形潮流能发电装置，其装置包括固定底座，所述固定底座安装于海底。所述固定底座上通过轴承安装有外万向节支架，所述外万向节支架上安装球形外壳，所述球形外壳上通过铰链安装有三组半扭式姿势可变叶片，所述球形外壳内壁上布置有多个对称转子磁极，所述球形外壳内通过轴承安装有内万向节支架，所述内万向节支架通过垂直方向上的短轴及轴承安装有球形内定子铁芯，所述球形内定子铁芯上均匀布置多个定子线圈绕组。所述对称转子磁极产生环形磁场，当球形外壳受到水流冲击滚转时，对称转子磁极随球形外壳一同滚转，但定子线圈绕组保持静止状态，两者相对运动产生感应电动势进行发电，所发电流通过输出电缆经球形外壳与外万向节支架连接处传输到外部；该球形潮流能发电装置可充分利用不同流向的海洋潮流能产生电流，能量利用效率高，同时还可避免因瞬时水流冲击导致的装置破坏。进一步，所述姿势可变叶片安装有三组，每组多个，分别沿X、Y、Z坐标轴方向径向均匀布置，且每两个以球形外壳中心为对称的姿势可变叶片的布置方向相反。进一步，所述姿势可变叶片通过铰链以旋转副的形式安装在球形外壳上，且姿势可变叶片可以绕铰链在径向转动0°—90°。进一步，所述姿势可变叶片为半扭式叶片。进一步，所述外万向节支架可以保证球形外壳自由旋转。进一步，所述内万向节支架可以保证球形外壳转动时，球形外壳内部的球形内定子铁芯和定子线圈绕组因重力作用能够保持相对静止。本专利技术的有益效果：一种球形潮流能发电装置主体呈球形，在遭遇剧烈水流冲击或多个方向来流时，受力可向四周均匀分散，防止装置受到倾覆力矩作用而侧倾或被破坏。姿势可变叶片为半扭式叶片可以提升受到的扭转力矩，提高装置的功率与发电效率。姿势可变叶片可以绕铰链在径向转动0°—90°，将使装置旋转一定角度后，多组叶片同时承受载荷，可以将大载荷分散，减小应力集中，避免装置破坏。通过内、外万向节支架结构保证球形外壳转动时，对称转子磁极和定子线圈绕组始终做功发电，也提高了装置的发电效率。附图说明图1是装置整体安装结构三维示意图。图2是球形外壳与外万向节支架的三维结构示意图。图3是球形外壳内部结构的三维示意图。图4是球形内定子铁芯与内万向节支架的结构三维示意图。图5是球形内定子铁芯与定子线圈绕组的二维示意图。图6是球形内定子铁芯与定子线圈绕组的二维俯视示意图。图中：1、球形外壳，2、外万向节支架，3、姿势可变叶片，4、内万向节支架，5、定子线圈绕组，6、球形内定子铁芯，7、对称转子磁极，8、固定底座。具体实施例为了使本专利技术的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如附图所示，本专利技术的一种球形潮流能发电装置包括固定底座8，所述固定底座8上通过轴承安装有外万向节支架2，所述外万向节支架2上安装球形外壳1，所述球形外壳1上通过铰链安装有三组半扭式姿势可变叶片3，所述球形外壳1内壁上布置有多个对称转子磁极7，所述球形外壳1内通过轴承安装有内万向节支架4，所述内万向节支架4内通过竖直方向上的短轴及轴承安装有球形内定子铁芯6，所述球形内定子铁芯6上均匀布置多个定子线圈绕组5。整个装置由固定底座8固定安装在海床上。所述姿势可变叶片3安装为三组，每组多个，呈立体式布置，分X、Y、Z轴三个方向均匀、阵列布置在球形外壳1上，且叶片在XY、YZ、XZ平面上布置方式相同。每两个在以球形外壳1中心对称安装的叶片布置方向相反，能够保证任意方向来流均可以通过叶片推动装置做功。所述姿势可变叶片3为半扭式，叶片在受到来流时，流过叶片的流体会对叶片产生一个平行于轴向的力，使得球形外壳1滚转。既增强了其他轴向叶片可以利用来流的能量，也防止了由于来流速度过高而使得单个叶片的轴向负荷过载而导致的装置破坏，进而延长了装置的使用寿命。所述姿势可变叶片3与铰链以旋转副的形式连接，且姿势可变叶片3可以绕铰链在径向旋转0°—90°。保证姿势可变叶片3在面对来流时，可以旋转到90°，以充分利用来流的能量；在叶片背对来流时，可以旋转到0°，以将背对来流的叶片产生的阻力矩降到最低，使得正对来流的叶片产生的力矩不与背对来流叶片产生的力矩相互抵消。所述外万向节支架2由两层同心圆环构成，球形外壳1由两根垂直轴经轴承连接在外万向节支架2的内环上，内环与球形外壳1可自由转动。外万向节支架2的内环还由水平短轴及轴承连接在外万向节支架2外环上，外万向节支架2外环由轴承及两根水平短轴连接固定底座8上。内环与外环、外环与固定底座8均可相对转动，且短轴轴线依次互相垂直。因此球形外壳1可在受到不同来流方向的水流冲击时自由滚转。所述球形外壳1内部安装有内万向节支架4，内万向节支架4同样由两层同心圆环构成。内万向节支架4外环通过水平短轴轴承与球形外壳1连接，当球形外壳1受水流冲击转动时，球形外壳1与内万向节支架4外环可自由转动；同样，内万向节支架4外环与内万向节支架4内环也由短轴及轴承连接，外环与内环可相对转动。所述球形内定子铁芯6由短轴及轴承与内万向节支架4的内环连接，所述定子线圈绕组5均匀布置在球形内定子铁心6的同一球面上。球形内定子铁芯6、内万向节支架4外环、内万向节支架4内环和球形外壳1内壁的支承轴线依次互相垂直。由于重力作用，不论球形外壳1如何滚转，球形内定子铁芯6与定子线圈绕组5总是保持静止状态，不随球形外壳1一起滚转。所述球形外壳1内壁上均布安装有对称转子磁极7，对称转子磁极7与定子线圈绕组5在球形内定子铁芯6上布置安装的角度位置一一对应，对称转子磁极7产生环形磁场。当球形外壳1受到水流冲击滚转时，对称转子磁极7随球形外壳1一同滚转，但定子线圈绕组5保持静止状态，两者发生相对运动，产生感应电动势进行发电，电流经输出电缆输出。以上实施例仅用于说明本专利技术的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本专利技术的内容并据以实施，本专利技术的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本专利技术所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种球形潮流能发电装置，其特征在于：装置包括固定底座（8），所述固定底座（8）安装于海底，所述固定底座（8）上通过轴承安装有外万向节支架（2），所述外万向节支架（2）上安装球形外壳（1），所述球形外壳（1）上通过铰链安装有三组半扭式姿势可变叶片（3），所述球形外壳（3）内壁上布置有多个对称转子磁极（7），所述球形外壳（1）内通过轴承安装有内万向节支架（4），所述内万向节支架（4）内通过竖直方向上的短轴及轴承安装有球形内定子铁芯（6），所述球形内定子铁芯（6）上均匀布置多个定子线圈绕组（5）；该球形潮流能发电装置可充分利用不同流向的海洋潮流能产生电流，能量利用效率高，同时还可避免因瞬时水流冲击导致的装置破坏。

【技术特征摘要】
1.一种球形潮流能发电装置，其特征在于：装置包括固定底座（8），所述固定底座（8）安装于海底，所述固定底座（8）上通过轴承安装有外万向节支架（2），所述外万向节支架（2）上安装球形外壳（1），所述球形外壳（1）上通过铰链安装有三组半扭式姿势可变叶片（3），所述球形外壳（3）内壁上布置有多个对称转子磁极（7），所述球形外壳（1）内通过轴承安装有内万向节支架（4），所述内万向节支架（4）内通过竖直方向上的短轴及轴承安装有球形内定子铁芯（6），所述球形内定子铁芯（6）上均匀布置多个定子线圈绕组（5）；该球形潮流能发电装置可充分利用不同流向的海洋潮流能产生电流，能量利用效率高，同时还可避免因瞬时水流冲击导致的装置破坏。2.根据权利要求1所述的球形潮流能发电装置，其特征在于：姿...

【专利技术属性】
技术研发人员：于庆洋，高学思，孙淼，曾晶晶，王庆豪，柏雨润，于庆涛，
申请(专利权)人：于庆洋，
类型：发明
国别省市：江苏,32