CN107401476B - 一种潮汐能发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种潮汐能发电装置，包括漂浮装置，漂浮装置内部设置有一直驱永磁发电机，直驱永磁发电机通过输电线连接有蓄电池，直驱永磁发电机下端连接有潮汐能发电机构，潮汐能发电装置包括发电主轴，发电主轴上设置有一安装法兰，发电主轴外侧设置有轮毂，轮毂外侧连接有叶片支架，叶片支架围绕轮毂均匀设置，叶片支架另一端安装有发电叶片。本发明通过漂浮装置提高了潮汐能发电装置的机动性，通过一个直驱永磁发电机配合插入海水内的潮汐能发电机构进行发电，由于不需要转子励磁，没有增速齿轮箱，使得发电装置结构更加简单，可以很好的布置在漂浮装置上，提高了发电的效率，值得推广。

Description

一种潮汐能发电装置

技术领域

本发明涉及新型能源设备技术领域，具体为一种潮汐能发电装置。

背景技术

潮汐能是海水周期性涨落运动中所具有的能量，其水位差表现为势能，其潮流的速度表现为动能。这两种能量都可以利用，是一种可再生能源。由于在海水的各种运动中潮汐最守信，最具规律性，又涨落于岸边，也最早为人们所认识和利用，在各种海洋能的利用中，潮汐能的利用是最成熟的，这种能量是永恒的、无污染的能量，各个国家一直致力于潮汐能的开发和利用，潮汐发电是其中的一个研究方向。潮汐发电的主要的原理是利用天体引潮力导致海水发生水平流动的动能来制造电能。

申请号为CN201310665489.X的中国专利，公开了一种小型潮汐能发电装置，包括涡轮组、发电机、蓄电池、输入装置、并网逆变器、电能计量器、电抗器、输出装置、用户端、外水闸、内水闸和储水库。所述涡轮组和发电机连接在一起。所述发电机与输入装置连接在一起。所述涡轮组是由水轮机组成的。所述储水库在内水闸的后面。所述涡轮组处于外水闸和内水闸的中间。所述蓄电池和输出装置、用户端连接在一起。由于采用小型潮汐能发电装置，涨落潮的时候利用海洋的潮汐能的势能，转化为机械能再转化为电能，整个过程清洁、环保，没有产生任何污染和公害；利用潮汐能进行发电，是种利用新型可再生能源的发电形式，能有效地减少其他常规能源的使用，更加节能。

但是在现在实际使用当中，很多的潮汐能发电装置都是固定在水下的，长时间固定在一个位置，当不同水位的时候，使得潮汐能发电装置发电效率低，而且改变位置十分不方便，在水下操作也是十分麻烦的，因此设计了一种潮汐能发电装置。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足，本发明提供一种潮汐能发电装置，通过一个漂浮装置来将整个潮汐能发电装置带动漂浮起来，通过浮筒使得整个设备具有很好的浮力，可以漂浮在海面上，方便潮汐能发电装置的布置，可在海面上随意布置，提高了发电装置的机动性，使得潮汐能发电装置可以很方便的移动，通过一个直驱永磁发电机配合插入海水内的潮汐能发电机构进行发电，由于不需要转子励磁，没有增速齿轮箱，使得发电装置结构更加简单，可以很好的布置在漂浮装置上，提高了发电的效率，值得推广。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种潮汐能发电装置，包括漂浮装置，所述漂浮装置内部设置有一直驱永磁发电机，所述直驱永磁发电机通过输电线连接有蓄电池，所述直驱永磁发电机下端连接有潮汐能发电机构；

所述漂浮装置包括漂浮支架，所述漂浮支架上分别设置有用于放置直驱永磁发电机和蓄电池的电机安装架和蓄电池安装箱，所述漂浮支架两端设置有L型安装板，所述L型安装板连接有浮筒支架，所述浮筒支架内设置有若干个浮筒；

所述直驱永磁发电机包括发电机外壳，所述发电机外壳内壁上设置有圆筒形的外定子磁轭，所述外定子磁轭内壁上安装有若干个磁极卡槽，所述磁极卡槽内设置有外定子磁极，所述发电机外壳圆心处设置有发电基座，所述发电基座外侧设置有内转子铁芯，所述内转子铁芯外侧盘绕有若干转子绕组，所述发电基座内部设置有一转轴穿孔；

所述潮汐能发电机构包括发电主轴，所述发电主轴上设置有一安装法兰，所述发电主轴外侧设置有轮毂，所述轮毂外侧连接有叶片支架，所述叶片支架围绕轮毂均匀设置，所述叶片支架另一端安装有发电叶片。

作为本发明一种优选的技术方案，所述浮筒支架包括支架主体，所述支架主体内设置有若干个浮筒穿孔，所述浮筒穿孔内壁上设置有橡胶垫圈，所述浮筒穿孔内设置有若干个调节螺栓，所述调节螺栓上设置有硅胶垫层。

作为本发明一种优选的技术方案，所述浮筒形状为一圆柱形与一圆锥形拼接而成，所述浮筒采用高分子聚乙烯材料吹塑加工而成。

作为本发明一种优选的技术方案，所述蓄电池安装箱通过合页连接有防水顶盖，所述防水顶盖采用聚氨脂橡胶材料制成。

作为本发明一种优选的技术方案，所述发电机外壳外侧设置有防水层，所述防水层采用聚氨酯材料制成，所述防水层与发电机外壳之间设置有PE膜层。

作为本发明一种优选的技术方案，所述转轴穿孔内壁上设置有驱动平键，所述驱动平键采用薄型平键。

作为本发明一种优选的技术方案，所述发电基座上设置有若干个安装螺孔，所述安装螺孔与安装法兰相匹配。

作为本发明一种优选的技术方案，所述叶片支架之间设置有加强筋，所述加强筋采用锌合金材料制成。

作为本发明一种优选的技术方案，所述浮筒支架两端分别设置有拼接楔块与拼接卡槽，所述拼接楔块与拼接卡槽相互匹配。

作为本发明一种优选的技术方案，所述发电叶片与叶片支架之间设置有连接轴，所述连接轴内设置有固定螺栓。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过一个漂浮装置来将整个潮汐能发电装置带动漂浮起来，通过浮筒使得整个设备具有很好的浮力，可以漂浮在海面上，方便潮汐能发电装置的布置，可在海面上随意布置，提高了发电装置的机动性，使得潮汐能发电装置可以很方便的移动，通过一个直驱永磁发电机配合插入海水内的潮汐能发电机构进行发电，由于不需要转子励磁，没有增速齿轮箱，使得发电装置结构更加简单，可以很好的布置在漂浮装置上，提高了发电的效率，值得推广。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明漂浮装置结构示意图；

图3为本发明浮筒支架结构示意图；

图4为本发明直驱永磁发电机结构示意图；

图5为本发明潮汐能发电机构结构示意图。

图中：1-漂浮装置，2-直驱永磁发电机，3-输电线，4-蓄电池，5-潮汐能发电机构，6-漂浮支架，7-电机安装架，8-蓄电池安装箱，9-L型安装板，10-浮筒支架，11-浮筒，12-发电机外壳，13-外定子磁轭，14-磁极卡槽，15-外定子磁极，16-发电基座，17-内转子铁芯，18-转子绕组，19-转轴穿孔，20-发电主轴，21-安装法兰，22-轮毂，23-叶片支架，24-发电叶片，25-支架主体，26-浮筒穿孔，27-橡胶垫圈，28-调节螺栓，29-硅胶垫层，30-合页，31-防水顶盖，32-防水层，33-PE膜层，34-驱动平键，35-安装螺孔，36-加强筋，37-拼接楔块，38-拼接卡槽，39-连接轴，40-固定螺栓。

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。

实施例：

如图1至图5所示，本发明提供了一种漂浮式潮汐能发电装置，包括漂浮装置1，所述漂浮装置1内部设置有一直驱永磁发电机2，所述直驱永磁发电机2通过输电线3连接有蓄电池4，所述直驱永磁发电机2下端连接有潮汐能发电机构5。

本发明整体结构的工作原理：由于传统的潮汐能发电装置，都是固定式的结构设计，很多时候是直接安装在水下的，检修和移动设备时十分不方便，本发明通过漂浮装置1将整个潮汐能发电装置设置在水面上，而在漂浮装置1内部，设置了一个直驱永磁发电机2，采用直驱永磁式的发电设备，通过增加磁极对数从而使得电机的额定转速下降，这样就不需要增速齿轮箱，而且永磁直驱发电机的可靠性要高于双馈发电机；直驱永磁发电机2产生的电能通过输电线3传输给蓄电池4，蓄电池4与输电线3连接处设置了功率变换电路，用于将电压调整到合适数值，将电能存储在蓄电池4内，而带动直驱永磁发电机2内部转子转动的是潮汐能发电机构5，潮汐能发电机构5是在潮汐效应的时候，通过潮流的动能以及水位线的势能，带动潮汐能发电机构5进行旋转，从而带动转子转动，进而使得直驱永磁发电机2产生电能，将潮汐能很好的转化为可存储的电能。

如图2所示，整个漂浮装置1是通过一个平板式的漂浮支架6作为主体，在漂浮支架6上设置了电机安装架7，电机安装架7的外型与直驱永磁发电机2的外壳相匹配，安装的时候可将直驱永磁发电机2卡放在其中，并通过焊接的方式来对直驱永磁发电机2进行固定；另外在漂浮支架6上单独设置了一个隔水的蓄电池安装箱8，蓄电池安装箱8位于电机安装架7的下方，蓄电池4放置在该蓄电池安装箱8内，蓄电池安装箱8确保蓄电池4不受到潮湿，在漂浮支架6两端设置了L型安装板9，通过螺栓与螺母配合，将漂浮支架6两端连接上浮筒支架10，浮筒支架10内放入多个浮筒11，中空的浮筒11为漂浮装置1提供所需的浮力，使得整个设备很好的漂浮在水面上，浮力可根据浮筒11的数量来确定，两端的浮筒11数量均匀对称，确保了整个漂浮装置1的稳定性与平衡性。

如图3所示，所述浮筒支架10以支架主体25作为主体框架，在其上端开设了多个圆形的浮筒穿孔26，在浮筒穿孔26内设置了缓冲的橡胶垫圈27，橡胶材质具有很好的耐磨能力，而且可以防止浮筒11与支架主体25之间硬性碰撞，起到了保护和稳定浮筒11的双重作用，在支架主体25表面上，环绕浮筒穿孔26设置了若干个调节螺栓28，调节螺栓28拧紧后，硅胶垫层29与浮筒11之间接触，起到对浮筒11固定的作用，从外侧均匀的夹紧设备，避免浮筒11脱落，使得漂浮装置1能够更加稳定可靠的在水面上进行漂浮。

浮筒11形状为一圆柱形与一圆锥形拼接而成，当浮筒11放置在水面上的时候，圆锥形的尖端朝下设置，整个浮筒11放置在水内，在浮力的作用下，上端稳定，从而使得漂浮装置1更加稳定可靠，浮筒11上端圆柱形结构，方便插入圆形的浮筒穿孔26内，并通过调节螺栓28来固定，所述浮筒11采用高分子聚乙烯材料吹塑加工而成，高分子聚乙烯材料具有很好的耐腐蚀与耐氧化能力，可以很好的放置在海水内，不会污染海水，而且在海水内长时间放置，不会被腐蚀，确保了浮筒11的结构稳定性。

浮筒支架10两端分别设置有拼接楔块37与拼接卡槽38，所述拼接楔块37与拼接卡槽38相互匹配，在海面上进行潮汐能的发电，通常是多个潮汐能发电装置串联使用，通过设置相互匹配的拼接楔块37与拼接卡槽38，可以将两个相邻的潮汐能发电装置串联在一起，形成一个发电装置的组合，由于下端的潮汐能发电机构深入水中，整个设备在浮筒的作用下漂浮在水面上，重心是在海面下的，具有一定程度的稳定性，多个潮汐能发电装置串联在一起的时候相当于一条线性的组合，相互之间组合在一起提高整体稳定性，可以承受更大的风浪。

如图2所示，所述蓄电池安装箱8通过合页30连接有防水顶盖31，所述防水顶盖31采用聚氨脂橡胶材料制成；由于潮汐能发电装置通常是在海面上设置，难免会有海水进入漂浮装置1上，这时候如果海水直接与蓄电池4接触，容易腐蚀蓄电池4的外壳，从而导致蓄电池4结构受到损坏，甚至会产生漏电的情况，因此设计了一个合页30连接的防水顶盖31，可自由的翻转，方便将设备盖上，保护蓄电池4。

如图4所示，所述直驱永磁发电机2包括发电机外壳12，所述发电机外壳12内壁上设置有圆筒形的外定子磁轭13，所述外定子磁轭13内壁上安装有若干个磁极卡槽14，所述磁极卡槽14内设置有外定子磁极15，所述发电机外壳12圆心处设置有发电基座16，所述发电基座16外侧设置有内转子铁芯17，所述内转子铁芯17外侧盘绕设置有若干转子绕组18，所述发电基座16内部设置有一转轴穿孔19。

直驱永磁式发电机2取消了增速齿轮箱的结构设计，使得其内部设置的发电基座16内的转轴穿孔19直接与驱动力的输入轴连接，相对于双馈型发电系统，直驱永磁式发电机采用较多的极对数，使得在转速较低时，发电机定子电压输出频率仍然比较高，完全可以在电机的额定等级下工作，并且其定子输出电压通过变流器后再和电网相接，定子频率变化并不会影响电流频率，当驱动力输入带动内部发电基座16旋转，带动内转子铁芯17旋转，内转子铁芯17上的转子绕组18与外定子磁极15的磁场切割运动，将旋转的动能转化成电能，而且由于不需要转子励磁，没有增速齿轮箱，效率要比双馈发电机高出20%以上，年发电量要比同容量的双馈机型高；增速齿轮箱故障较高，维护保养成本高，直驱永磁发电机2不需要增速齿轮箱，易于维修保养。

如图5所示，整个潮汐能发电机构5是通过一根发电主轴20为主体结构的，在其上端设置了一个安装法兰21，所述发电基座16上设置有若干个安装螺孔35，所述安装螺孔35与安装法兰21相匹配，使得潮汐能发电机构5与直驱永磁发电机2的发电基座16连接在一起，所述发电主轴20外侧设置有轮毂22，所述轮毂22外侧连接有叶片支架23，所述叶片支架23围绕轮毂22均匀设置，所述叶片支架23另一端安装有发电叶片24，所述发电叶片24与叶片支架23之间设置有连接轴39，所述连接轴39内设置有固定螺栓40，可以调节发电叶片24的角度；潮汐效应使得水流带动发电叶片24转动，而发电叶片24的角度，可通过轮毂22来调节，轮毂22的结构参照风力发电机的轮毂设计而成，采用封闭式的结构设计，将叶片支架23末端包裹住，轮毂22内部设置了蜗轮与伞齿轮，用于调节叶片支架23的角度，从而使得发电叶片24更好的接收到潮汐能带来的动力，将动能输出到直驱永磁发电机2内；所述叶片支架23之间设置有加强筋36，所述加强筋36采用锌合金材料制成，在接收潮汐能的过程中，一直转动的潮汐能发电机构5受到了很大的扭矩压力，容易导致叶片支架23形变，在叶片支架23之间设置加强筋36确保了设备的结构稳定性。

如图4所示，所述发电机外壳12外侧设置有防水层32，所述防水层32采用聚氨酯材料制成，所述防水层32与发电机外壳12之间设置有PE膜层33，由于在海面上设置，海水还是会在不经意间落在发电机外壳12上，众所周知海水具有一定的腐蚀性，如果长时间与发电机外壳12接触，容易导致发电机外壳12生锈，导致发电机损坏，使得潮汐能发电装置使用寿命受到一定的影响，因此设计了一层聚氨脂材料制成的防水层32保护发电机外壳12，在其内部增设了PE膜层33，进一步确保了发电机外壳12的密封性，避免海水侵蚀发电机外壳12。

如图4所示，所述转轴穿孔19内壁上设置有驱动平键34，所述驱动平键34采用薄型平键，当潮汐能驱动发电主轴20转动的时候，动力输出带动发电基座16转动，插入转轴穿孔19内的发电主轴20，在长时间转动之后，容易产生空转的情况，驱动平键34的设置，保证了动力输出的稳定性，使得力矩很好的施加在转轴穿孔19内，带动发电基座16转动。

本发明通过一个漂浮装置来将整个潮汐能发电装置带动漂浮起来，通过浮筒使得整个设备具有很好的浮力，可以漂浮在海面上，方便潮汐能发电装置的布置，可在海面上随意布置，提高了发电装置的机动性，使得潮汐能发电装置可以很方便的移动，通过一个直驱永磁发电机配合插入海水内的潮汐能发电机构进行发电，由于不需要转子励磁，没有增速齿轮箱，使得发电装置结构更加简单，可以很好的布置在漂浮装置上，提高了发电的效率，值得推广。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (1)

1.一种潮汐能发电装置，包括漂浮装置（1），所述漂浮装置（1）内部设置有一直驱永磁发电机（2），所述直驱永磁发电机（2）通过输电线（3）连接有蓄电池（4），所述直驱永磁发电机（2）下端连接有潮汐能发电机构（5）；所述漂浮装置（1）包括漂浮支架（6），所述漂浮支架（6）上设置有用于放置直驱永磁发电机（2）和蓄电池（4）的电机安装架（7）和蓄电池安装箱（8），所述漂浮支架（6）两端设置有L型安装板（9），所述L型安装板（9）连接有浮筒支架（10），所述浮筒支架（10）内设置有若干个浮筒（11），其特征在于：所述直驱永磁发电机（2）包括发电机外壳（12），所述发电机外壳（12）内壁上设置有圆筒形的外定子磁轭（13），所述外定子磁轭（13）内壁上安装有若干个磁极卡槽（14），所述磁极卡槽（14）内设置有外定子磁极（15），所述发电机外壳（12）圆心处设置有发电基座（16），所述发电基座（16）外侧设置有内转子铁芯（17），所述内转子铁芯（17）外侧盘绕有若干转子绕组（18），所述发电基座（16）内部设置有一转轴穿孔（19）；所述潮汐能发电机构（5）包括发电主轴（20），所述发电主轴（20）上设有安装法兰（21），所述发电主轴（20）外侧设有轮毂（22），所述轮毂（22）外侧连接有叶片支架（23），所述叶片支架（23）围绕轮毂（22）均匀设置，所述叶片支架（23）另一端安装有发电叶片（24），发电叶片（24）与叶片支架（23）之间设置有连接轴（39），轮毂（22）内设置了用于调节叶片支架（23）角度的蜗轮与伞齿轮；发电基座（16）内的转轴穿孔（19）直接与潮汐能发电机构（5）的发电主轴（20）连接，通过潮汐能发电机构（5）的发电主轴（20）带动发电基座（16）和内转子铁芯（17）旋转，使内转子铁芯（17）上的转子绕组（18）相对于外定子磁极（15）的磁场作切割运动；浮筒支架（10）的一端设有拼接楔块（37），浮筒支架（10）的另一端设有拼接卡槽（38），通过拼接楔块（37）与拼接卡槽（38）能将相邻的潮汐能发电装置串联成发电装置组合，浮筒支架（10）包括支架主体（25），支架主体（25）内设有若干个浮筒穿孔（26），浮筒穿孔（26）内壁上设有橡胶垫圈（27），浮筒穿孔（26）内设有若干个调节螺栓（28），调节螺栓（28）上设有硅胶垫层（29），浮筒（11）为一圆柱形与一圆锥形拼接而成，当浮筒（11）放置在水面上时，圆锥形的尖端朝下设置，浮筒（11）采用聚乙烯材料吹塑加工而成；蓄电池安装箱（8）通过合页（30）连接有防水顶盖（31），防水顶盖（31）采用聚氨脂橡胶材料制成；发电机外壳（12）外侧设有防水层（32），防水层（32）采用聚氨酯材料制成，防水层（32）与发电机外壳（12）之间设有PE膜层（33）；蓄电池（4）与输电线（3）连接处设有功率变换电路。

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