CN106677975A - 一种潮流发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种潮流发电装置，涉及发电技术领域，该装置包括主水轮机、测向水轮机组、转动轴、第一轴承、第二轴承、密封罩、底座、固定支架、第一传动齿轮、定位齿轮、转动轴限位组件、转动轴驱动组件、控制柜，第二轴承和第一轴承固定在转动轴上；在第一轴承和第二轴承之间的转动轴上设置有第一传动齿轮和定位齿轮；转动轴驱动组件与第一传动齿轮相啮合，转动轴限位组件与定位齿轮相接；转动轴的另一端固定设置有主水轮机，在主水轮机和密封罩之间的转动轴的外侧设置有测向水轮机组；控制柜用于根据测向水轮机组前后两端相邻水轮机之间发电电流的大小关系驱动转动轴驱动组件和转动轴限位组件以使转动轴转动，进而调整主水轮机的朝向，提高了潮流发电装置的发电效率。

Description

一种潮流发电装置

技术领域

本发明涉及发电技术领域，尤其涉及一种潮流发电装置。

背景技术

地球上有大约71％的面积被海洋覆盖，海洋不仅为人类提供航运、水产等便捷与服务，还蕴藏着丰富的矿产和巨大的能量。而且，海洋能源是一种清洁可再生的能源，如果能将其充分开发利用，将极大的缓解目前的能源危机和全球气候变暖问题。尤其是潮流能的开发利用具有以下优点：海水密度是空气的800多倍，能量密度集中；潮流流动具有可预测性，对于特定海域，潮流流动表现出极强的规律性。潮流能获能装置作为潮流能电站的关键部分，直接影响整个系统的性能，当水流方向与水轮机轴线平行时效率最高，但是当海流变向，两者夹角增大时，水轮机发电效率急剧下降，同时，潮流能发电装置都安放在海底，人工进行转向的话不仅费时费力，且海底海流流向变化多端，方向多变，如何准确实时测量海底海流流向并将发电装置转向其实现水轮机轴线与水流方向平行的难度不仅大且不容易实现。现有的潮流发电机的朝向都是固定的，在潮流流向发生变动时，潮流发电机的发电效率大幅降低。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供一种潮流发电装置，用于在潮流流向发生变动时，可以调整潮流发电机的朝向，提高潮流发电机的发电效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种潮流发电装置，包括主水轮机、测向水轮机组、转动轴、第一轴承、第二轴承、密封罩、底座、固定支架、第一传动齿轮、定位齿轮、转动轴限位组件、转动轴驱动组件、控制柜；所述密封罩包括侧壁、与所述侧壁相接的顶部，所述侧壁的底部与所述底座相固定形成一容置空间，所述顶部设置有通孔；所述底座朝向所述顶部的第一侧面设置有所述固定支架，所述固定支架设置在所述容置空间内，所述第一轴承设置在所述固定支架上，所述第二轴承设置在所述第一侧面的中心位置，所述通孔、所述第一轴承和所述第二轴承的连线与所述第一侧面相垂直；所述第一轴承固定在所述转动轴上，所述第二轴承固定在所述转动轴的第一端，所述转动轴的第二端透过所述通孔伸出所述密封罩的外侧，所述转动轴与密封罩在通孔处设有机械密封；在所述第一轴承和所述第二轴承之间设置有所述第一传动齿轮和所述定位齿轮，所述第一传动齿轮和所述定位齿轮安装在所述转动轴上；所述转动轴驱动组件设置在所述容置空间内，所述转动轴驱动组件与所述第一传动齿轮相接，所述转动轴限位组件设置在所述容置空间内，所述转动轴限位组件与所述定位齿轮相接；所述主水轮机固定在所述转动轴的第二端，所述测向水轮机组设置在所述主水轮机和所述密封罩之间，所述测向水轮机组固定在所述转动轴上，所述测向水轮机组包括设置在不同方位的至少两个测向水轮机；所述控制柜用于根据所述测向水轮机组的前后两端相邻水轮机之间发电电流的大小关系驱动所述转动轴驱动组件和所述转动轴限位组件，所述转动轴驱动组件和所述转动轴限位组件带动所述转动轴转动用于调整所述主水轮机的朝向。

可选的，所述转动轴驱动组件包括设置在所述第一侧面上的步进电机、受所述步进电机驱动的联轴器、设置在所述联轴器另一端的第二传动齿轮，所述第二传动齿轮与所述第一传动齿轮相啮合；所述转动轴限位组件包括设置在所述第一侧面上的定位基座、设置在所述定位基座上的电磁铁、位于所述电磁铁一侧的弹簧、位于所述弹簧另一侧的磁铁，所述电磁铁在所述弹簧的作用下对所述定位齿轮进行限位，所述电磁铁产生的磁场用于迫使所述磁铁克服所述弹簧的弹力解除对所述定位齿轮的限位。

可选的，所述定位基座包括固定在所述第一侧面上的第一水平固定部、垂直设置在所述第一水平固定部上的第一竖直支撑部、垂直设置在所述第一竖直支撑部上的凸轴，所述磁铁为环形磁铁，所述环形磁铁套设在所述凸轴上，所述环形磁铁固定在所述凸轴靠近所述垂直支撑部的一端，所述环形磁铁远离所述垂直支撑部的一侧与弹簧相接，所述弹簧套设在所述凸轴上，所述电磁铁为中空结构，所述电磁铁套设在所述凸轴上，所述电磁铁位于所述弹簧远离所述磁铁的一侧，所述电磁铁的另一侧用于对所述定位齿轮进行限位。

可选的，所述固定支架包括垂直设置在所述第一侧面上的第二竖直支撑部、第三竖直支撑部、第四竖直支撑部、第五竖直支撑部、设置在所述第二竖直支撑部顶端的第二水平固定部、设置在所述第三竖直支撑部顶端的第三水平固定部、设置在所述第四竖直支撑部顶端的第四水平固定部、设置在所述第五竖直支撑部顶端的第五水平固定部，所述第二水平固定部、所述第三水平固定部、所述第四水平固定部、所述第五水平固定部均固定在所述第一轴承的外侧，且所述第二水平固定部、所述第三水平固定部、所述第四水平固定部、所述第五水平固定部对称设置。

可选的，所述第一水平固定部和所述第一侧面之间采用螺钉固定，所述第二竖直支撑部和所述第一侧面之间采用螺钉固定，所述第三竖直支撑部和所述第一侧面之间采用螺钉固定，所述第四竖直支撑部和所述第一侧面之间采用螺钉固定，所述第五竖直支撑部和所述第一侧面之间采用螺钉固定。

可选的，所述测向水轮机组包括第一测向水轮机、第二测向水轮机、第三测向水轮机、第四测向水轮机，所述第一测向水轮机、所述第二测向水轮机、所述第三测向水轮机、所述第四测向水轮机对称设置。

可选的，所述潮流发电装置还包括轴套，所述轴套设置在所述转动轴上，所述轴套设置在所述主水轮机和所述密封罩之间，所述轴套上设置有四个发电机，所述发电机沿所述套轴的径向对称设置，所述发电机的外侧设置有传动轴，所述传动轴的顶端分别与所述第一测向水轮机、所述第二测向水轮机、所述第三测向水轮机、所述第四测向水轮机通过增速箱相连接，所述传动轴的靠近所述发电机的一端设置有传动轴外壳，所述传动轴外壳远离所述发电机的一端设置有固定夹手，所述固定夹手用于固定所述第一测向水轮机、所述第二测向水轮机、所述第三测向水轮机、所述第四测向水轮机。

可选的，所述固定夹手焊接在所述传动轴外壳远离所述发电机的一端。

可选的，所述潮流发电装置还包括蓄电池，所述蓄电池与所述发电机间电连接，所述蓄电池与所述控制柜电连接。

可选的，所述第一测向水轮机、所述第二测向水轮机、所述第三测向水轮机、所述第四测向水轮机间的相邻夹角互为90°，且每一个测向水轮机的中轴线与所述主水轮机的中轴线夹角为45°。

本发明提供的潮流发电装置具有如下有益效果：

本发明提供的潮流发电装置，通过前后两端相邻测向水轮机的发电电流的大小关系确定潮流的朝向，然后通过驱动转动轴驱动组件和转动轴限位组件来带动转动轴转动，进而调整主水轮机的朝向使之与潮流流向夹角保持最小，始终保持在高效率发电状态；同时，四个测向水轮机主轴均与主水轮机轴线保持45°的夹角，根据主水轮机前后方位设置的两个相邻的测向水轮机发电量的大小判断潮流流向准确率高；而且，测向水轮机不仅能够具备探测潮流流向的功能，其还能够辅助发电，所发电量用来驱动步进电机转动，进而带动转动轴驱动组件和转动轴限位组件，不需要消耗主水轮机所发的电量，提高了整个系统装置的发电量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的潮流发电装置的整体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的潮流发电装置的测向水轮机结构示意图；

图3是本发明实施例提供的潮流发电装置的定位装置结构示意图；

图4是本发明实施例提供的潮流发电装置的主水轮机转向示意图。

符号说明

1.主水轮机、2.测向水轮机组、3.第一轴承、4.固定支架、5.第二传动齿轮、6.转动轴、7.定位齿轮、8.定位基座、9.蓄电池、10.第二轴承、11.密封罩、12.第一传动齿轮、13.联轴器、14.步进电机、15.控制柜、16.底座、201.第一测向水轮机、202.第二测向水轮机、203.第三测向水轮机、204.第四测向水轮机、205.固定夹手、206.增速箱、207.发电机、208.传动轴外壳、209.轴套、801.电磁铁、802.弹簧、803.磁铁、804.第一竖直支撑部、805.第一水平固定部。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”、“第七”和“第八”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例的潮流发电装置，属于发电技术领域，用于实现根据潮流流向的变动实时调整潮流发电机的朝向，提高潮流发电机的发电效率。本发明提供的潮流发电装置，通过前后两端相邻测向水轮机的发电电流的大小关系确定潮流的朝向，然后通过驱动转动轴驱动组件和转动轴限位组件来带动转动轴转动，进而调整主水轮机的朝向使之与潮流流向夹角保持最小，始终保持在高效率发电状态；同时，四个测向水轮机主轴均与主水轮机轴线保持45°的夹角，根据主水轮机前后方位设置的两个相邻的测向水轮机发电量的大小关系判断潮流流向准确率高；而且，测向水轮机不仅能够具备探测潮流流向的功能，其还能够辅助发电，所发电量用来驱动步进电机转动，进而带动转动轴驱动组件和转动轴限位组件，不需要消耗主水轮机所发的电量，提高了整个系统装置的发电量。

下面以具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

参考图1所示，本发明实施例提供的一种潮流发电装置，包括主水轮机1、测向水轮机组2、转动轴6、第一轴承10、第二轴承3、密封罩11、底座16、固定支架4、第一传动齿轮5、定位齿轮7、转动轴限位组件、转动轴驱动组件、控制柜。其中，密封罩11包括侧壁、与侧壁相接的顶部，侧壁的底部与底座16相固定形成一个密闭的容置空间，密封罩11的顶部设置有通孔，通孔处设置有机械密封。

需要说明的是，对于该机械密封的具体结构，本发明实施例不做具体限定，本领域技术人员可参考现有技术进行设计，示例的，可以在通孔处设置牛毛毡填充层，实现对该通孔与转动轴之间的机械密封。

进一步，参考图1所示，主水轮机1和测向水轮机组2均设置在该容置空间的外侧，第二轴承3、密封罩11、底座16、固定支架4、第一传动齿轮5、定位齿轮7、转动轴限位组件、转动轴驱动组件、控制柜均设置在该容置空间的内侧，转动轴6的第一端固定在底座16上，转动轴6的第二端穿过通孔伸出该容置空间，其中该通孔处设置有机械密封保证容置空间的密封性，主水轮机1固定在转动轴6的第二端，具体的，主水轮机1通过导流罩固定在转动轴6的第二端。

参考图1所示，测向水轮机组2设置在转动轴6上，测向水轮机组2位于主水轮机1和密封罩11之间；转动轴6和密封罩11之间在通孔处设置有机械密封，可以防止海水等液体进入该容置空间内。

需要说明的是，该潮流发电装置所用主水轮机具备适应双向潮流发电的功能。

进一步需要说明的是，测向水轮机组2包括设置在不同方位的至少两个测向水轮机，本发明设置四个测向水轮机，所述前后两端相邻测向水轮机，前后是指主水轮机导流罩两个导流口位置，这里不做具体限定，相邻测向水轮机是指导流口左右两端的两个测向水轮机；控制柜是判断第一测向水轮机201和第二测向水轮机202之间发电电流大小关系、第三测向水轮机203和第四测向水轮机204之间发电电流大小关系来驱动转动轴旋转。

示例的，当第一测向水轮机201的发电电流大于第二测向水轮机202的发电电流，或者第三测向水轮机203的发电电流大于第四测向水轮机204的发电电流时，控制柜会控制转动轴顺时针旋转，当然，此处仅是举例说明，并不代表本发明实施例的潮流发电装置的控制柜根据第一测向水轮机201和第二测向水轮机202之间发电电流大小关系、第三测向水轮机203和第四测向水轮机204之间发电电流大小关系来驱动转动轴旋转局限于此。

进一步的，参考图1和图2所示，底座16朝向密封罩11顶部的第一侧面上设置有固定支架4，第一轴承3设置在固定支架4上，第二轴承10设置在第一侧面的中心位置，第二轴承10固定在转动轴6的第一端，转动轴6的第二端透过通孔伸出密封罩11的外侧，第一轴承3位于该容置空间内，且第一轴承3设置在转动轴上，通孔、第一轴承3和第二轴承10的连线与上述的第一侧面相垂直，第一轴承3和第二轴承10用于使转动轴保持与地面16垂直的状态的同时可以在外力的作用下进行转动。

具体的讲，参考图1所示，在位于第一轴承3和第二轴承10之间的转动轴6上还设置有第一传动齿轮5和定位齿轮7，即第一传动齿轮5和定位齿轮7安装在转动轴6上，且第一传动齿轮5和定位齿轮7位于第一轴承3和第二轴承10之间。转动轴驱动组件设置在该容置空间内，转动轴驱动组件与第一传动齿轮5相接，转动轴限位组件同样设置在该容置空间内，转动轴限位组件与定位齿轮7相接；控制柜用于根据测向水轮机组前后端相邻两个测向水轮机的发电电流的大小关系驱动转动轴驱动组件和转动轴限位组件，进而转动轴驱动组件和转动轴限位组件带动转动轴转动用于调整主水轮机的朝向。

具体的，控制柜用于根据测向水轮机组前后端相邻两个测向水轮机的发电电流的大小关系，通过步进电机驱动转动轴驱动组件和转动轴限位组件转动，进而转动轴驱动组件和转动轴限位组件带动转动轴转动，用于调整主水轮机的朝向。

下面将结合附图进一步说明本发明的运行过程，在将本发明装置初始安装在海底时，如附图4所示，将主水轮机1的轴线与海流流向保持水平安装，此时主水轮机1的轴线与海流平行，发电效率最高，由于安装夹角相同所以测向水轮机201、202两者的发电量是相同的，当海流发生变向时例如向右偏转时，此时海流的流向与第一测向水轮机201轴线的夹角变小，所以第一测向水轮机201的发电功率会上升，同时，海流向右偏转时，与第二测向水轮机202的夹角会变大，因此，其发电功率会下降，控制柜内通过安装的电流检测传感器会检测到测向水轮机201、202发电量的上升和下降变化，当两者所发电量差值超过设定值a时，会通过控制电磁开关控制电路的接通，由于电磁铁801是与步进电机14处于同一条线路，当电流接通步进电机14开始转动的同时，电磁铁801电路也同时接通带有磁性会与磁铁803异性相吸，电磁铁801会向右运动，此时定位齿轮7失去约束，在转动轴6可以转动情况下，控制步进电动机14转动，将主水轮机1向右转向，在转动的过程中，当检测装置检测到测向水轮机201、202所发电量差值小于设定值a时，控制电路开关断开，此时步进电机14会停止转动，同时电磁铁801断电失去磁性，在弹簧802的弹性力的作用下将电磁铁801推到左端卡主定位齿轮齿，转动轴6停止转动。同理，当海流因季节等其他因素发生180°反转的情况下，测向水轮机203、204的作用原理同上述测向水轮机201、202相同。因此在上述联动机构的作用下，不需要额外人力干预的情况下，主水轮机1可以一直保持在高效率发电状态，此外，测向水轮机在充当检测海流转向传感器的同时还能够辅助发电，其发电可以用来驱动步进电机转动，进而驱动转动轴转动，不需要消耗主水轮机1所发的电量，大大提高了整套系统的发电量。

参考图1和图3所示，转动轴驱动组件包括设置在第一侧面上的步进电机114、受步进电机14驱动的联轴器13、设置在联轴器13另一端的第二传动齿轮12，第二传动齿轮12与第一传动齿轮5相啮合，在控制柜的控制下，步进电机14转动时，步进电机14通过联轴器13带动第二传动齿轮12转动，进而带动与联轴器13相啮合的第一传动齿轮5转动，实现步进电机14对转动轴的驱动，进而实现转动轴的转动。

参考图1和图3所示，转动轴限位组件包括设置在第一侧面上的定位基座8、设置在定位基座8上的电磁铁801、位于电磁铁801一侧的弹簧802、位于弹簧802另一侧的磁铁803，电磁铁801用于在弹簧802的弹力的作用下对定位齿轮7进行限位，定位齿轮7处于限位状态时，转动轴不能转动；电磁铁801还用于在接收到驱动电流后产生磁场，使电磁铁在该磁场内产生磁力克服弹簧的弹力，解除对定位齿轮7的限位。具体的，在控制柜的驱动下，电磁铁通电产生磁力，产生磁力的电磁铁与磁铁相互吸引，压缩弹簧802，克服弹簧的弹力解除对定位齿轮7的限位，当定位齿轮7处于解除限位的状态时，转动轴可以在转动轴驱动组件的驱动下进行旋转。

需要说明的是，当主水轮机和潮流的方向不一致时，控制柜可以同时驱动步进电机和电磁铁，因为，步进电机和电磁铁处于控制柜的串联电路上，所以能够同时响应，即步进电机通电开始驱动转动轴旋转时，电磁铁同时通电解除对定位齿轮的限位，可以实现快速准确调节主水轮机的朝向，实现当潮流朝向改变时，快速准确调节主水轮机的朝向使之与潮流朝向的一致，保证本发明实施例的潮流发电装置始终保持在高效率发电状态。。

进一步的，参考图3所示，定位基座8包括固定在第一侧面上的第一水平固定部805、垂直设置在第一水平固定部805上的第一竖直支撑部804，垂直设置在第一竖直支撑部804上的凸轴(图3中未示出)，磁铁803为环形磁铁，环形磁铁803套设在凸轴上，环形磁铁803固定在凸轴靠近垂直支撑部804的一端，环形磁铁803远离垂直支撑部的一侧与弹簧802相接，弹簧802套设在凸轴上，电磁铁801为中空结构，电磁铁801套设在凸轴上，且位于弹簧802远离磁铁803的一侧，电磁铁801的另一侧用于对定位齿轮7进行限位。在电磁铁801未通电状态下，电磁铁801在弹簧弹力的作用下与定位齿轮7相啮合，实现对定位齿轮7的限位，阻止转动轴的转动；在电磁铁801处于通电状态时，电磁铁801用于在驱动电流的作用下产生磁场，产生磁场的电磁铁801与固定在凸轴另一端的磁铁803相互吸引，当电磁铁801与磁铁803间的吸引力大于弹簧的弹力时，使电磁铁801克服弹簧的弹力，向磁铁803的方向压缩弹簧802，进而解除对定位齿轮7的限位。

进一步的，参考图1和图3所示，第一水平固定部805与底座16的第一侧面相互固定，示例的，第一水平固定部805与底座16的第一侧面之间采用螺钉固定。

进一步的，如图1所示，固定支架包括垂直设置在第一侧面上的第二竖直支撑部、第三竖直支撑部、第四竖直支撑部、第五竖直支撑部、垂直设置在第二竖直支撑部顶端的第二水平固定部、垂直设置在第三竖直支撑部顶端的第三水平固定部、垂直设置在第四竖直支撑部顶端的第四水平固定部、垂直设置在第五竖直支撑部顶端的第五水平固定部。具体的，参考图1所示，第二水平固定部沿平行于第一侧面方向垂直设置在第二竖直支撑部的顶端，第三水平固定部沿平行于第一侧面方向垂直设置在第三竖直支撑部的顶端、第四水平固定部沿平行于第一侧面方向垂直设置在第四竖直支撑部的顶端、第五水平固定部沿平行于第一侧面方向垂直设置在第五竖直支撑部的顶端。其中，第二水平固定部的远离第二竖直支撑部的另一端、第三水平固定部的远离第三竖直支撑部的另一端、第四水平固定部的远离第四竖直支撑部的另一端、第五水平固定部的远离第五竖直支撑部的另一端均固定在第一轴承3的外侧，且第二水平固定部、第三水平固定部、第四水平固定部、第五水平固定部对称设置。

需要说明的是，第二竖直支撑部和第一侧面之间固定连接，对于第二竖直支撑部和第一侧面之间的固定方式，本发明实施例不做具体限定，优选的，第二竖直支撑部和第一侧面之间采用螺钉固定；第三竖直支撑部和第一侧面之间固定连接，本发明实施例对于第三竖直支撑部和第一侧面之间的固定方式不做具体限定，优选的，第三竖直支撑部和第一侧面之间采用螺钉固定。

其次，需要说明的是，第四竖直支撑部和第一侧面之间固定连接，对于第四竖直支撑部和第一侧面之间的固定方式，本发明实施例不做具体限定，优选的，第四竖直支撑部和第一侧面之间采用螺钉固定；第五竖直支撑部和第一侧面之间固定连接，本发明实施例对于第五竖直支撑部和第一侧面之间的固定方式不做具体限定，优选的，第五竖直支撑部和第一侧面之间采用螺钉固定。

再者需要说明的是，第二竖直支撑部和第一侧面之间采用螺钉固定、第三竖直支撑部和第一侧面之间采用螺钉固定、第四竖直支撑部和第一侧面之间采用螺钉固定、第五竖直支撑部和第一侧面之间采用螺钉固定，是由于螺钉固定为可拆卸固定连接，方便本发明实施例的潮流发电装置拆卸检修。

作为一种优选的实施方式，如图2所示，测向水轮机组2包括第一测向水轮机201、第二测向水轮机202、第三测向水轮机203、第四测向水轮机204，且第一测向水轮机201、第二测向水轮机202、第三测向水轮机203、第四测向水轮机204对称设置，即相邻的两个测向水轮机之间的夹角为90°。

具体的，参考图1和图2所示，潮流发电装置还包括轴套209，轴套209设置在转动轴6上，轴套209位于主水轮机1和密封罩11之间，轴套209上设置有四个发电机207，4个发电机207沿转动轴6的径向对称，其中，转动轴6的径向是指与转动轴6的轴向相垂直的方向。4个发电机207均通过密封外壳固定在轴套209上，每一个发电机207的外侧均设置有传动轴(图2中未示出)，传动轴的顶端分别通过增速箱206与第一测向水轮机201、第二测向水轮机202、第三测向水轮机203、第四测向水轮机204相连接，4个发电机207分别与4个测向水轮机一一对应，传动轴的靠近发电机207的一端设置有传动轴外壳208，传动轴外壳208远离发电机的一端设置有固定夹手205，固定夹手205共有四个，4个固定夹手分别用于固定第一测向水轮机201、第二测向水轮机202、第三测向水轮机203、第四测向水轮机204。

需要说明的是，对于第一测向水轮机201、第二测向水轮机202、第三测向水轮机203、第四测向水轮机204和固定夹手205之间的固定方式，本发明实施例不做具体限定，示例的，第一测向水轮机201、第二测向水轮机202、第三测向水轮机203、第四测向水轮机204均通过其外侧的轮毂焊接在其对应的固定夹手205上。

其次需要说明的是，固定夹手205固定在传动轴外壳208上，具体的，固定夹手205固定在传动轴外壳208远离发电机207的一端。对于固定夹手205和传动轴外壳208之间的固定方式，本发明实施例不做具体限定，示例的，固定夹手205可以焊接在传动轴外壳208上。

进一步的，参考图1所示，本发明实施例的潮流发电装置还包括蓄电池9，蓄电池9分别与四个发电机电连接，蓄电池与控制柜电连接。蓄电池可以存储主水轮机和/或测向水轮机组所发的电，并为控制柜15、步进电机14、电磁铁801提供其所需的电量。

如图4所示，第一测向水轮机201、第二测向水轮机202、第三测向水轮机203、第四测向水轮机204之间的相邻夹角互为90°，且每一个测向水轮机的中轴线与主水轮机的中轴线之间的夹角均为45°。相邻的测向水轮机之间的夹角为90°可以保证4个测向水轮机对称分布，对称分布的测向水轮机可以使得侧向水轮机能精确的检测来自于各个方向的潮流，即对称分布的测向水轮机可以精确的检测潮流流向，进而当潮流的流向发生变化时，可以实时的调整主水轮机的朝向使之与潮流流向夹角保持最小，甚至保证主水轮机的朝向与潮流流向一致，进而保证本发明实施例的潮流发电装置始终保持在高效率发电状态。

参考图4所示，每一个测向水轮机的中轴线与主水轮机的中轴线之间的夹角均为45°，将4个测向水轮机的中轴线与主水轮机的中轴线之间的夹角均设置为45°，可以实现提高根据主水轮机前后方位设置的两个相邻的测向水轮机发电量的大小判断潮流流向准确率高，使得步进电机可以更好的调整主水轮机的朝向，使之与潮流流向夹角保持最小，甚至保证主水轮机的朝向与潮流流向一致，进而保证本发明实施例的潮流发电装置始终保持在高效率发电状态。

进一步的，如图1所示，第一测向水轮机201、第二测向水轮机202、第三测向水轮机203、第四测向水轮机204的中轴线在同一平面上，主水轮机1的中轴线在该平面外，且平行于该平面，可以保证测向水轮机和主水轮机对应不同方位的潮流，使测向水轮机和主水轮机相互之间没有影响。

本发明提供的潮流发电装置，通过测向水轮机的发电电流确定潮流的朝向，然后通过驱动转动轴驱动组件和转动轴限位组件来带动转动轴转动，进而调整主水轮机的朝向使之与潮流流向夹角保持最小，始终保持在高效率发电状态；同时，四个测向水轮机主轴均与主水轮机轴线保持45°的夹角，根据主水轮机前后方位设置的两个相邻的测向水轮机发电量的大小判断潮流流向准确率高；而且，测向水轮机不仅能够具备探测潮流流向的功能，其还能够辅助发电，所发电量用来驱动步进电机转动，进而带动转动轴驱动组件和转动轴限位组件，不需要消耗主水轮机所发的电量，提高了整个系统装置的发电量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种潮流发电装置，其特征在于：包括主水轮机、测向水轮机组、转动轴、第一轴承、第二轴承、密封罩、底座、固定支架、第一传动齿轮、定位齿轮、转动轴限位组件、转动轴驱动组件、控制柜；所述密封罩包括侧壁、与所述侧壁相接的顶部，所述侧壁的底部与所述底座相固定形成一容置空间，所述顶部设置有通孔；所述底座朝向所述顶部的第一侧面设置有所述固定支架，所述固定支架设置在所述容置空间内，所述第一轴承设置在所述固定支架上，所述第二轴承设置在所述第一侧面的中心位置，所述通孔、所述第一轴承和所述第二轴承的连线与所述第一侧面相垂直；所述第一轴承固定在所述转动轴上，所述第二轴承固定在所述转动轴的第一端，所述转动轴的第二端透过所述通孔伸出所述密封罩的外侧，所述转动轴与密封罩在通孔处设有机械密封；在所述第一轴承和所述第二轴承之间设置有所述第一传动齿轮和所述定位齿轮，所述第一传动齿轮和所述定位齿轮安装在所述转动轴上；所述转动轴驱动组件设置在所述容置空间内，所述转动轴驱动组件与所述第一传动齿轮相接，所述转动轴限位组件设置在所述容置空间内，所述转动轴限位组件与所述定位齿轮相接；所述主水轮机固定在所述转动轴的第二端，所述测向水轮机组设置在所述主水轮机和所述密封罩之间，所述测向水轮机组固定在所述转动轴上，所述测向水轮机组包括设置在不同方位的至少两个测向水轮机；所述控制柜用于根据所述测向水轮机组的前后两端相邻水轮机之间发电电流的大小关系驱动所述转动轴驱动组件和所述转动轴限位组件，所述转动轴驱动组件和所述转动轴限位组件带动所述转动轴转动用于调整所述主水轮机的朝向。

2.根据权利要求1所述的潮流发电装置，其特征在于：所述转动轴驱动组件包括设置在所述第一侧面上的步进电机、受所述步进电机驱动的联轴器、设置在所述联轴器另一端的第二传动齿轮，所述第二传动齿轮与所述第一传动齿轮相啮合；所述转动轴限位组件包括设置在所述第一侧面上的定位基座、设置在所述定位基座上的电磁铁、位于所述电磁铁一侧的弹簧、位于所述弹簧另一侧的磁铁，所述电磁铁在所述弹簧的作用下对所述定位齿轮进行限位，所述电磁铁产生的磁场用于迫使所述磁铁克服所述弹簧的弹力解除对所述定位齿轮的限位。

3.根据权利要求2所述的潮流发电装置，其特征在于：所述定位基座包括固定在所述第一侧面上的第一水平固定部、垂直设置在所述第一水平固定部上的第一竖直支撑部、垂直设置在所述第一竖直支撑部上的凸轴，所述磁铁为环形磁铁，所述环形磁铁套设在所述凸轴上，所述环形磁铁固定在所述凸轴靠近所述垂直支撑部的一端，所述环形磁铁远离所述垂直支撑部的一侧与弹簧相接，所述弹簧套设在所述凸轴上，所述电磁铁为中空结构，所述电磁铁套设在所述凸轴上，所述电磁铁位于所述弹簧远离所述磁铁的一侧，所述电磁铁的另一侧用于对所述定位齿轮进行限位。

4.根据权利要求3所述的潮流发电装置，其特征在于：所述固定支架包括垂直设置在所述第一侧面上的第二竖直支撑部、第三竖直支撑部、第四竖直支撑部、第五竖直支撑部、设置在所述第二竖直支撑部顶端的第二水平固定部、设置在所述第三竖直支撑部顶端的第三水平固定部、设置在所述第四竖直支撑部顶端的第四水平固定部、设置在所述第五竖直支撑部顶端的第五水平固定部，所述第二水平固定部、所述第三水平固定部、所述第四水平固定部、所述第五水平固定部均固定在所述第一轴承的外侧，且所述第二水平固定部、所述第三水平固定部、所述第四水平固定部、所述第五水平固定部对称设置。

5.根据权利要求4所述的潮流发电装置，其特征在于：所述第一水平固定部和所述第一侧面之间采用螺钉固定，所述第二竖直支撑部和所述第一侧面之间采用螺钉固定，所述第三竖直支撑部和所述第一侧面之间采用螺钉固定，所述第四竖直支撑部和所述第一侧面之间采用螺钉固定，所述第五竖直支撑部和所述第一侧面之间采用螺钉固定。

6.根据权利要求1所述的潮流发电装置，其特征在于：所述测向水轮机组包括第一测向水轮机、第二测向水轮机、第三测向水轮机、第四测向水轮机，所述第一测向水轮机、所述第二测向水轮机、所述第三测向水轮机、所述第四测向水轮机对称设置。

7.根据权利要求6所述的潮流发电装置，其特征在于：所述潮流发电装置还包括轴套，所述轴套设置在所述转动轴上，所述轴套设置在所述主水轮机和所述密封罩之间，所述轴套上设置有四个发电机，所述发电机沿所述套轴的径向对称设置，所述发电机的外侧设置有传动轴，所述传动轴的顶端分别与所述第一测向水轮机、所述第二测向水轮机、所述第三测向水轮机、所述第四测向水轮机通过增速箱相连接，所述传动轴的靠近所述发电机的一端设置有传动轴外壳，所述传动轴外壳远离所述发电机的一端设置有固定夹手，所述固定夹手用于固定所述第一测向水轮机、所述第二测向水轮机、所述第三测向水轮机、所述第四测向水轮机。

8.根据权利要求7所述的潮流发电装置，其特征在于：所述固定夹手焊接在所述传动轴外壳远离所述发电机的一端。

9.根据权利要求8所述的潮流发电装置，其特征在于：所述潮流发电装置还包括蓄电池，所述蓄电池与所述发电机间电连接，所述蓄电池与所述控制柜电连接。

10.根据权利要求1所述的潮流发电装置，其特征在于：所述第一测向水轮机、所述第二测向水轮机、所述第三测向水轮机、所述第四测向水轮机间的相邻夹角互为90°，且每一个测向水轮机的中轴线与所述主水轮机的中轴线夹角为45°。