CN105484927B - 海洋直流电源装置 - Google Patents

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Abstract

海洋直流电源装置，其安装于水下，包括一双向喇叭形状的导流罩，所述导流罩的内部安装有交流发电装置，所述交流发电装置包括外部的转子，所述转子外表面设置叶片，所述转子内表面设置永磁体，所述转子内部设置有定子，所述定子中心穿设有轴，所述转子通过轴承可旋转地安装在轴的两端，并通过两端的轴承将负荷传递给定子；所述交流发电装置的交流电能输出端与将交流电能转换为直流电能输出的直流电能模块连接，所述直流电能模块包括整流电路，所述整流电路的输入端与交流发电装置的交流电能输出端直接相连，所述整流电路的输出端与稳压电路连接，所述稳压电路的输出端即是直流电能模块的直流电能输出端，与其它直流用电设备连接。

Description

海洋直流电源装置
技术领域
本发明属于流体机械及电子设备技术领域，涉及一种双向利用海洋潮流或者河川水流能发电、输出直流电能的海洋直流电源装置。
背景技术
随着现代经济和军事技术的发展，水下设备尤其军用水下装备应用需求越来越广，包括近岸、近海、远海、深水、深海等各种需求层出不穷。然而，凡需长期使用的设备或装备虽然多为电子产品、供电电压不高、电能需求不大，但均需长期供电或备电，尤其军用设备海深较深、离岸远、数量多，因此供电电源是影响其使用效果的一个极其关键问题。
目前长期使用的水下设备多采用蓄电池供电，使用周期短，需定期更换，维护困难、成本极高；如设备点较多，也有采用近岸电网通过电力电缆供电的，但成本极高，初期布缆和后期维护也相当困难。另外，经常性的维护也不适合军事应用。
因此，现阶段研制一种水下供电装置解决水下设备的长期供电问题是当务之急。
发明内容
本发明提供了一种运行可靠、直接为水下设备提供直流电源、适用范围广泛的海洋直流电源装置。
本发明采用的技术方案是：
海洋直流电源装置，其安装于水下，其特征在于：包括一双向喇叭形状的导流罩，所述导流罩的内部安装有捕获水流能后发电的交流发电装置，所述交流发电装置的交流电能输出端与将交流电能转换为直流电能输出的直流电能模块连接，所述直流电能模块的直流电能输出端与其它直流用电设备连接。本发明通过交流发电装置捕获水流能后发电输出交流电能，再经直流电能模块将交流电能转成直流电能，供水下设备长期使用。而且导流罩为双向喇叭形状，适用于双向水流，进流口起集流、提高过流流速的作用，出流口起减小出口阻力、回收能量的作用，整个导流罩可以提高布置在内部的交流发电装置的工作效率。
进一步，所述导流罩通过一安装座安装固定于其它设备或基础上，所述直流电能模块固定安装于安装座上，便于直流电能模块的直流电能输出端与其它直流用电设备连接。本发明的安装座可以设置在导流罩的各个方向，以适应所述直流电源装置的各种不同的安装方式。
进一步，所述交流发电装置通过一支撑结构安装于导流罩内。
进一步，所述交流发电装置包括外部的转子，所述转子中部为圆筒状、两端为圆锥筒状，所述转子外表面设置叶片，所述转子内表面设置永磁体，所述转子内部设置有定子，所述定子包括两端分别固定在支撑结构上的轴，所述轴穿过定子中心至两端，所述转子通过轴承可旋转地安装在轴的两端，并通过两端的轴承将负荷传递给定子，所述转子内表面及定子表面均封灌覆盖有挠性树脂。本发明的交流发电装置的转子由叶片捕获水流动能直接驱动（不设其它传动机构），电气部件不需设置密封（永磁体、定子电气表面覆盖挠性树脂与海水隔离），因此不存在其它传动机构及密封结构的阻力矩和故障节点，使得发电机启动流速低至0.2米/秒，效率、可靠性高。由于永磁体、定子采用压力封灌的方式覆盖了挠性树脂，固化后使电气工作面与水流可靠隔离，达到300米深水防护的目的。交流发电装置内部的发热损耗由流经树脂表面的水流直接冷却。
进一步，所述叶片沿着水流方向设置，其数量为3-8片。叶片可以是各种不同的翼型，适用于不同的水流流速。
进一步，所述交流发电装置的交流电能输出端是单相或三相的。
进一步，所述直流电能模块包括整流电路，所述整流电路的输入端与交流发电装置的交流电能输出端直接相连，所述整流电路的输出端与稳压电路连接，所述稳压电路的输出端即是直流电能模块的直流电能输出端，与其它直流用电设备连接为其提供直流电能，所述直流电能模块外壳表面封灌覆盖有挠性树脂。直流电能模块采用压力封灌的方式覆盖了挠性树脂，固化后使电气工作面与水流可靠隔离，达到300米深水防护的目的。直流电能模块内部的发热损耗由流经树脂表面的水流直接冷却。
进一步，所述直流电能模块的直流电能输出端电压为6V、12 V、24 V、36 V、48 V、60 V、72 V、96 V、110 V或220 V，适用于不同额定电压的用电设备。
本发明的有益效果是：整个直流电源装置自成系统，启动流速低，防护等级高，整体一次性安装免维护，运行可靠，直接为使用设备直流供电。
附图说明
图1是本发明的剖视结构示意图。
图2是本发明的侧视结构示意图。
图3是本发明的交流发电装置的结构示意图。
图4是本发明的直流电能模块的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
参照图1-4，海洋直流电源装置，其安装于水下，包括一双向喇叭形状的导流罩1，所述导流罩1的内部安装有捕获水流能后发电的交流发电装置3，所述交流发电装置3的交流电能输出端4与将交流电能转换为直流电能输出的直流电能模块5连接，所述直流电能模块5的直流电能输出端6与其它直流用电设备连接。本发明通过交流发电装置3捕获水流能后发电输出交流电能，再经直流电能模块5将交流电能转成直流电能，供水下设备长期使用。而且导流罩1为双向喇叭形状，适用于双向水流，进流口起集流、提高过流流速的作用，出流口起减小出口阻力、回收能量的作用，整个导流罩1可以提高布置在内部的交流发电装置3的工作效率。
本实施例所述导流罩1通过一安装座7安装固定于其它设备或基础上，所述直流电能模块5固定安装于安装座7上，便于直流电能模块5的直流电能输出端6与其它直流用电设备连接。本发明的安装座7可以设置在导流罩1的各个方向，以适应所述直流电源装置的各种不同的安装方式。
本实施例所述交流发电装置3通过一支撑结构2安装于导流罩1内。
本实施例所述交流发电装置3包括外部的转子8，所述转子8中部为圆筒状、两端为圆锥筒状，所述转子8外表面设置叶片9，所述转子8内表面设置永磁体10，所述转子8内部设置有定子11，所述定子11包括两端分别固定在支撑结构2上的轴13，所述轴13穿过定子11中心至两端，所述转子8通过轴承12可旋转地安装在轴13的两端，并通过两端的轴承12将负荷传递给定子11，所述转子8内表面及定子11表面均封灌覆盖有挠性树脂14。本发明的交流发电装置3的转子8由叶片9捕获水流动能直接驱动（不设其它传动机构），电气部件不需设置密封（永磁体、定子电气表面覆盖挠性树脂与海水隔离），因此不存在其它传动机构及密封结构的阻力矩和故障节点，使得发电机启动流速低至0.2米/秒，效率、可靠性高。由于永磁体10、定子11采用压力封灌的方式覆盖了挠性树脂，固化后使电气工作面与水流可靠隔离，达到300米深水防护的目的。交流发电装置3内部的发热损耗由流经树脂表面的水流直接冷却。
本实施例所述叶片9沿着水流方向设置，其数量为3-8片。叶片9可以是各种不同的翼型，适用于不同的水流流速。
本实施例所述交流发电装置3的交流电能输出端是单相或三相的。
本实施例所述直流电能模块5包括整流电路15，所述整流电路15的输入端与交流发电装置3的交流电能输出端4直接相连，所述整流电路15的输出端与稳压电路16连接，所述稳压电路16的输出端即是直流电能模块的直流电能输出端6，与其它直流用电设备连接为其提供直流电能，所述直流电能模块外壳表面封灌覆盖有挠性树脂14。直流电能模块5采用压力封灌的方式覆盖了挠性树脂14，固化后使电气工作面与水流可靠隔离，达到300米深水防护的目的。直流电能模块5内部的发热损耗由流经树脂表面的水流直接冷却。
本实施例所述直流电能模块3的直流电能输出端电压为6V、12 V、24 V、36 V、48V、60 V、72 V、96 V、110 V或220 V，适用于不同额定电压的用电设备。
本发明工作时，转子8由叶片9捕获水流能直接驱动，转子8及内表面的永磁体10旋转，产生旋转磁场，转子8内部的定子11在旋转磁场的作用下，在封闭导体内产生感应电流，输出交流电能。直流电能模块3将交流电能整流后稳压处理，以稳定的直流电压向用电设备供电。

Claims (6)

1.海洋直流电源装置，其安装于水下，其特征在于：包括一双向喇叭形状的导流罩，所述导流罩的内部安装有捕获水流能后发电的交流发电装置，所述交流发电装置包括外部的转子，所述转子中部为圆筒状、两端为圆锥筒状，所述转子外表面设置叶片，所述转子内表面设置永磁体，所述转子内部设置有定子，所述定子的中心穿设有轴，所述转子通过轴承可旋转地安装在轴的两端，并通过两端的轴承将负荷传递给定子，所述转子内表面及定子表面均封灌覆盖有挠性树脂；所述交流发电装置的交流电能输出端与将交流电能转换为直流电能输出的直流电能模块连接，所述直流电能模块包括整流电路，所述整流电路的输入端与交流发电装置的交流电能输出端直接相连，所述整流电路的输出端与稳压电路连接，所述稳压电路的输出端即是直流电能模块的直流电能输出端，与其它直流用电设备连接为其提供直流电能，所述直流电能模块外壳表面封灌覆盖有挠性树脂。
2.如权利要求1所述的海洋直流电源装置，其特征在于：所述导流罩通过一安装座安装固定于其它设备或基础上，所述直流电能模块固定安装于安装座上。
3.如权利要求1或2所述的海洋直流电源装置，其特征在于：所述交流发电装置通过一支撑结构安装于导流罩内，所述定子的轴两端分别固定在支撑结构上。
4.如权利要求3所述的海洋直流电源装置，其特征在于：所述叶片沿着水流方向设置，其数量为3-8片。
5.如权利要求4所述的海洋直流电源装置，其特征在于：所述交流发电装置的交流电能输出端是单相或三相的。
6.如权利要求5所述的海洋直流电源装置，其特征在于：所述直流电能模块的直流电能输出端电压为6V、12 V、24 V、36 V、48 V、60 V、72 V、96 V、110 V或220 V。
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