CN108757296A - 一种全天候免维护海洋能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种全天候免维护海洋能电池，其特征在于：包括开设有内部空腔的底座，所述底座的空腔内安装有电池主体，所述电池主体包括与所述空腔匹配的外壳，所述外壳内安装有发电机，所述发电机上端连接有主轴，所述主轴上套设有与所述外壳顶部密封连接的端盖，所述主轴顶端连接有螺旋叶片；所述壳体内设置有蓄电池，所述蓄电池通过控制器与所述发电机连接；所述主轴与所述端盖连接处设置有密封装置。本发明提供的全天候免维护海洋能电池，能够为水下设备、传感器等提供可靠、免维护电源。解决了现有海洋能电源需定期更换的难题。

Description

一种全天候免维护海洋能电池
技术领域
本发明涉及海洋能发电技术领域，特别是涉及一种全天候免维护海洋能电池。
背景技术
目前，我国在研究海洋能发电方面，只有潮汐能发电技术比较成熟，其他形式海洋能的应用大都还停留在探索阶段。国内外对于深海探索装置的供电设备方面的研究较少，开发度小，潜能巨大。同时，海洋能的利用率虽然在增加，但仍有较大的利用空间；通过研究海洋能电池，提供持久不间断的电能供给。海洋能电源可以用于海底观测网络、地震预报、海洋环境测量、海底军舰监控等，均具有很好的应用价值。通过对海洋能电池的研究，提供海底装置更多的动力，实现对海底更远更深的探索，将海洋能电池应用于传感器，实现对我国领海的实时监控，应用于海底生物检测器，实现对海底生物的监测。可以应用到潜艇，改变潜艇动力装置，进而实现海底的永动化更好的开发可持续利用的海底新能源，通过海洋电池的应用，增强我国的领海掌控能力，追赶美国的海上研究步伐，实现国防的进一步提高。并且将海洋能电池运用到民生方面，加强水质监测能力，调查污染情况，实现对海底生物的监测。
现有实现方案一般采用嵌套式导流罩变桨水平轴潮流发电机组，包括外导流罩、导流罩支撑、内导流罩、主轴、主轴轴承、轮毂、叶片、变桨轴承、变桨齿轮、变桨齿条、变桨电机、蓄电池、发电机、齿轮箱、密封圈。工作时，潮流在内导流罩和外导流罩的聚流效应下，在流经叶片附近时提高流速；潮流流动的动能驱动叶片旋转，根据潮流的流速，变桨电机带动变桨齿条平动，变桨齿条驱动变桨齿轮使叶片变桨，从而使水轮机达到最大能量捕获效率；叶片带动轮毂和主轴一起旋转，主轴通过齿轮箱带动发电机发电，发电机所发出的电能通过蓄电池存储，蓄电池的小部分电能供给变桨电机，其余电能通过电缆输送到电网。当潮流方向改变时，同样采用变桨电机使叶片变桨，实现水轮机对往复潮流的能量捕获。
然而现有技术存在诸多缺点，如所选海域流速较小或者不稳定时，容易导致水轮机不能正常启动，转轴处动密封因长期磨损会失效、海水渗入，导致整机失效，从而需要人工定期更换海洋能电源。
发明内容
本发明的目的是提供一种全天候免维护海洋能电池，以解决上述现有技术存在的问题，为水下设备、传感器等提供可靠、免维护电源。解决了现有海洋能电源需定期更换的难题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种全天候免维护海洋能电池，包括开设有内部空腔的底座，所述底座的空腔内安装有电池主体，所述电池主体包括与所述空腔匹配的外壳，所述外壳内安装有发电机，所述发电机上端连接有主轴，所述主轴上套设有与所述外壳顶部密封连接的端盖，所述主轴顶端连接有螺旋叶片；所述壳体内设置有蓄电池，所述蓄电池通过控制器与所述发电机连接；所述主轴与所述端盖连接处设置有密封装置。
可选的，所述主轴包括与所述螺旋叶片连接的低速轴，所述低速轴底部通过齿轮箱连接有高速轴，所述高速轴底部与所述发电机连接。
可选的，所述低速轴顶端通过法兰连接有叶片轴，所述叶片轴上套设有上平行板和下平行板，所述上平行板和下平行板之间连接有两个对称设置的所述螺旋叶片。
可选的，所述控制器上连接有转速仪和电磁刹车，所述转速仪和电磁刹车位于所述齿轮箱下部。
可选的，所述端盖一侧开设有凹槽，所述凹槽内设置有防水插座，所述防水插座底部与所述控制器电连接。
可选的，所述壳体内设置有两个分别与所述控制器连接的所述蓄电池。
可选的，所述端盖包括套设于所述低速轴上的套筒，所述套筒与所述低速轴之间通过轴承连接，所述密封装置设置于所述套筒内。
可选的，所述底座为顶部尺寸大于底部尺寸的圆台状结构或梯形结构；所述底座的底部设置有多个竖直的楔形杆。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
与传统的需要定期更换的海底电池装置相比，本发明无需定期更换蓄电池；该装置在海水流速较小或者不稳定的情况下具有更好的自启动能力；该装置由U形密封外套和V形耐腐蚀金属弹簧组成，不仅具有良好的密封性且十分耐磨损。
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为本发明整体结构示意图；
图2为本发明的电池主体结构示意图；
图3为本发明螺旋叶片局部结构示意图；
图4为本发明螺旋叶片另一角度局部结构示意图；
其中，1为底座、2为外壳、3为发电机、4为端盖、5为螺旋叶片、6为蓄电池、7为控制器、8为密封装置、9为低速轴、10为齿轮箱、11为高速轴、12为法兰、13为叶片轴、14为上平行板、15为下平行板、16为转速仪、17为电磁刹车、18为防水插座、19为轴承、20为楔形杆。
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。
本发明的目的是提供一种全天候免维护海洋能电池，以解决上述现有技术存在的问题，为水下设备、传感器等提供可靠、免维护电源。解决了现有海洋能电源需定期更换的难题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种全天候免维护海洋能电池，如图1至图4所示，包括开设有内部空腔的底座1，底座1的空腔内安装有电池主体，电池主体包括与空腔匹配的外壳2，外壳2内安装有发电机3，发电机3上端连接有主轴，主轴上套设有与外壳2顶部密封连接的端盖4，主轴顶端连接有螺旋叶片5；壳体2内设置有蓄电池6，蓄电池6通过控制器7与发电机3连接，具体的，壳体2内设置有两个分别与控制器7连接的蓄电池6；主轴与端盖4连接处设置有密封装置8。主轴包括与螺旋叶片5连接的低速轴9，低速轴9底部通过齿轮箱10连接有高速轴11，高速轴11底部与发电机3连接。低速轴9顶端通过法兰12连接有叶片轴13，叶片轴13上套设有上平行板14和下平行板15，上平行板14和下平行板15之间连接有两个对称设置的螺旋叶片5。
控制器7上连接有转速仪16和电磁刹车17，转速仪16和电磁刹车17位于齿轮箱10下部。端盖4一侧开设有凹槽，凹槽内设置有防水插座18，防水插座18底部与控制器7电连接。端盖4包括套设于低速轴9上的套筒，套筒与低速轴9之间通过轴承19连接，密封装置8设置于套筒内。底座1为顶部尺寸大于底部尺寸的圆台状结构或梯形结构；底座1的底部设置有多个竖直的楔形杆20。
具体地，本发明采用竖直轴水轮机与柔性的螺旋叶片相结合的方式，提高了水轮机自启动能力；采用充电控制器，根据水流多少以及负载变化，不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调节，防止过充电，过放电，延长电池寿命，防止电流反向泄漏，提高充电效率，保护蓄电池。当流速变化时，可以适当调整负载；蓄电池充满，则刹车保护；本装置设置了一个密封的盒状物，由U形密封外套和V形耐腐蚀金属弹簧组成，它不仅具有良好的密封性且十分耐磨损，可以防止海底水分进入，提高装置寿命。
本发明工作时，叶轮转轴与水流方向成直角，海水流动使叶片和叶轮转轴转动，带动低速转轴转动，低速转轴通过齿轮箱带动高速转轴高速转动，高速转轴进而带动发电机转子转动，使转子在定子中旋转，通过滑环通入一定励磁电流，使转子成为一个旋转磁场，定子线圈做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。同时，将发电机与传感器相连，传感器是底部装置的指挥系统，调节转速防止装置受损；保证转速在最大限度之内，提高能量转化的稳定性。与发电机相接的还有两个储能装置，分别用于储存电能与紧急备用。类似风力发电该装置利用海底源源不断的水流推动叶片的旋转，把水流的动能转变为装置转轴的机械能，在水轮机的转轴与发电机的转轴相连的情况下，叶轴的旋转带动发电机的转动，转子能在定子中旋转，通过滑环通入一定励磁电流，使转子成为一个旋转磁场，定子线圈做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流，从而将机械能转化为电能，再通过电枢上的整流子，使发电机产生直流电便于将电能转化为储能装置的化学能。同时转子电流控制器通过改变转子电路的电阻来改变发电机的转差率，使功率维持在在一定的范围内，保证电池的稳定性，通过导线将产生的多余电能输送储能装置内以备不时之需，当海洋能电池电量充足时，传感器将断开负载实现空转，避免装置受损。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种全天候免维护海洋能电池，其特征在于：包括开设有内部空腔的底座，所述底座的空腔内安装有电池主体，所述电池主体包括与所述空腔匹配的外壳，所述外壳内安装有发电机，所述发电机上端连接有主轴，所述主轴上套设有与所述外壳顶部密封连接的端盖，所述主轴顶端连接有螺旋叶片；所述壳体内设置有蓄电池，所述蓄电池通过控制器与所述发电机连接；所述主轴与所述端盖连接处设置有密封装置。
2.根据权利要求1所述的全天候免维护海洋能电池，其特征在于：所述主轴包括与所述螺旋叶片连接的低速轴，所述低速轴底部通过齿轮箱连接有高速轴，所述高速轴底部与所述发电机连接。
3.根据权利要求2所述的全天候免维护海洋能电池，其特征在于：所述低速轴顶端通过法兰连接有叶片轴，所述叶片轴上套设有上平行板和下平行板，所述上平行板和下平行板之间连接有两个对称设置的所述螺旋叶片。
4.根据权利要求2所述的全天候免维护海洋能电池，其特征在于：所述控制器上连接有转速仪和电磁刹车，所述转速仪和电磁刹车位于所述齿轮箱下部。
5.根据权利要求2所述的全天候免维护海洋能电池，其特征在于：所述端盖一侧开设有凹槽，所述凹槽内设置有防水插座，所述防水插座底部与所述控制器电连接。
6.根据权利要求1所述的全天候免维护海洋能电池，其特征在于：所述壳体内设置有两个分别与所述控制器连接的所述蓄电池。
7.根据权利要求2所述的全天候免维护海洋能电池，其特征在于：所述端盖包括套设于所述低速轴上的套筒，所述套筒与所述低速轴之间通过轴承连接，所述密封装置设置于所述套筒内。
8.根据权利要求1所述的全天候免维护海洋能电池，其特征在于：所述底座为顶部尺寸大于底部尺寸的圆台状结构或梯形结构；所述底座的底部设置有多个竖直的楔形杆。
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