CN110242488A - 一种基于马格努斯前缘圆柱桨叶潮汐能水利发电机 - Google Patents

Abstract

本发明属于水利发电技术领域，具体涉及可以提高发电效率的一种基于马格努斯前缘圆柱桨叶潮汐能水利发电机。本发明包括支撑塔架、机舱以及桨叶，塔架的顶端与机舱中部相连接，机舱前端连接三片桨叶。在一个塔架上安装三个马格努斯前缘圆柱桨叶潮汐能水利发电机，并且使用前缘旋转圆柱型桨叶，减小流动分离，压缩尾涡尺寸，减少圆柱左右两侧流场压差，从而阻力较小，提高了发电效率。结构简单，制造成本低，维修方便，可靠性高，并且可以在任意水速下进行发电，也可以用于水利发电等，用途较广。

Description

一种基于马格努斯前缘圆柱桨叶潮汐能水利发电机

技术领域

本发明属于水利发电技术领域，具体涉及可以提高发电效率的一种基于马格努斯前缘圆柱桨叶潮汐能水利发电机。

背景技术

大力开发和利用潮汐能资源，一直以来都是世界各国实现能源可持续发展、创建友好生态环境的重要措施。近几年来，尽管全球经济低迷，水利发电装机容量却仍然持续增长。潮汐能的大力开发，给我国科技工作者带来了巨大的机遇和挑战，如何研发符合中国国情、具有完全自主知识产权的水电设备，成为当下研究的热点。桨叶作为水利发电设备的关键部件，制造成本占到水电设备总成本的20％～30％，叶片结构决定水电设备效率的高低，因此能否设计出合理高效的叶片，在很大程度上决定了水电机组的无故障运行能力、制造以及维护成本，近几年来，随着国家的大力扶持，我国水电产业链已逐步形成，零部件制造瓶颈已经得到缓解，但是，无论从设计、材料、工艺等各方面，叶片技术都还需要从国外引进，因此，根据水电机组研发需求，大力发展叶片技术，提高自身创新能力，成为潮汐能研究的重中之重。随着水利机单机容量增高，机组尺寸不断增大，叶片也越来越长，为了使之能够更好的捕捉潮汐能，叶片扭转角也越大，不仅使得设计与制造困难，还增加了叶片对攻角敏感性，导致水利机输出率更加不稳定，此外，叶片大型化也给运输与维护带来极大地不便，因此，传统叶片越来越难以支持水利机的快速发展，研究新型叶片结构成为水电技术发展的重要方向之一。马格努斯前缘圆柱桨叶潮汐能水利发电机是一种由旋转圆柱和尾翼组合而成的潮汐能水利发电机，旋转圆柱在电动机的驱动下进行旋转，产生左右升力差，结合潮汐能的作用使桨叶转动，将潮汐能转化为机械能，然后有马格努斯发电装置转化为电能。因为使用该桨叶，减小流动分离，压缩尾涡尺寸，减少圆柱左右两侧流场压差，从而阻力较小，提高了发电效率

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于马格努斯前缘圆柱桨叶潮汐能水利发电机。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于马格努斯前缘圆柱桨叶潮汐能水利发电机，其特征在于，包括支撑整个装置主体的塔架6、装有电动机的机舱1以及三片用于发电的桨叶3，塔架的顶端与机舱中部相连接，机舱前端连接三片桨叶。

机舱内部包括电动机与发电机，所述桨叶为前缘旋转圆柱4和尾翼2组合而成，前缘旋转圆柱4和尾翼2由端板5连接在一起。

上述桨叶通过根部圆柱段与轮毂固定连接，相对于轮毂中心呈圆对称分布。

在电动机与根部圆柱段之间，设有斜齿轮，并且包括三个等圆角度分布的叶片。

本发明的有益效果在于：在一个塔架上安装三个马格努斯前缘圆柱桨叶潮汐能水利发电机，并且使用了前缘旋转圆柱型桨叶，减小流动分离，压缩尾涡尺寸，减少圆柱左右两侧流场压差，从而阻力较小，提高了发电效率。马格努斯前缘圆柱桨叶潮汐能水利发电机结构简单，制造成本低，维修方便，可靠性高，并且可以在任意水速下进行发电，发电效率较高，同时也可以用于水利发电等，用途较广。

附图说明

图1是马格努斯前缘圆柱桨叶潮汐能水利发电机结构示意图

图2是马格努斯前缘圆柱桨叶潮汐能水利发电机局部示意图

图3是马格努斯前缘圆柱桨叶横剖图

具体实施方式

本发明公开了一种基于马格努斯前缘圆柱桨叶潮汐能水利发电机，包括旋转圆柱、尾翼、端板、轮毂、机舱、电动机以及马格努斯发电装置，所述旋转圆柱和尾翼是由端板连接在一起，电动机及马格努斯发电装置均在机舱内。本发明提出一种近海水利发电机，通过电动机来驱动圆柱旋转，圆柱旋转使圆柱左右产生压力差，进而使桨叶转动，结合近海潮汐运动的作用，保证水利发电机机最大功率输出。本发明结构相对简单，制造成本低，可靠性很高，能够高效率利用潮汐能发电。

本发明属于水利发电技术领域，具体涉及一种马格努斯前缘旋转圆柱型潮汐能水利发电机，具体表述如下：

一种基于马格努斯前缘圆柱桨叶潮汐能水利发电机，所述桨叶为前缘旋转圆柱形，前缘旋转圆柱4和尾翼2由端板5连接在一起，前缘圆柱另一端和桨毂3连在一起。包括塔架6 和马格努斯发电装置，包括三个水利发电机，每个水利发电机有三个上述桨叶，每个桨叶通过根部圆柱段与轮毂固定连接，相对轮毂中心呈圆对称分布；所述机舱1内部设有电动机，用于驱动叶片根部圆柱段的圆形内齿轮自转，在水的作用下从而产生左右压力差，带动桨叶转动，各叶片工作时，在潮汐的带动下旋转，将潮汐能转化为机械能，送入发电装置，最终转化为电能。

在电动机与根部圆柱段之间，设有斜齿轮，用于实现电动机与圆柱段圆形内齿轮之间的动力传送。三个等圆角度分布的叶片。旋转圆柱和尾翼以及连接的端板尺寸使根据实际工况设计。由于旋转圆柱和尾翼相结合，可以减小在运动过程中产生的阻力。由于旋转圆柱带动桨叶运动，使得该水利发电机可以在低水速下正常发电，提高了发电功率

综上所述，为了解决上述的一系列问题，本发明提供了一种马格努斯前缘圆柱桨叶潮汐能水利发电机，为了提高潮汐能利用率和水利发电机的输出功率，用来提高发电效率。

本发明设计出一种前缘为旋转圆柱的马格努斯型桨叶，其特征在于，所述桨叶为前缘旋转圆柱4和尾翼2组合而成，前缘圆柱4和尾翼2由端板5连接在一起。本发明提出一种马格努斯前缘圆柱桨叶潮汐能水利发电机，包括桨毂3、塔架6、端板5、机舱1以及上述桨叶，其中机舱包括电动机与发电机。上述叶片通过根部圆柱段与轮毂固定连接，相对于轮毂中心呈圆对称分布；所述机舱1内部设有电动机，用于驱动叶片根部圆柱段的圆形内齿轮自转，用于驱动其它圆柱的转动。工作中，在潮汐能的带动下，各叶片旋转，带动轮毂旋转，将潮汐能能转化为机械能，送入发电装置。在电动机与根部圆柱段之间，设有斜齿轮，用于实现电动机与圆柱段圆形内齿轮之间的动力传送。并且包括三个等圆角度分布的叶片。本发明的优点是在一个塔架上安装三个马格努斯前缘圆柱桨叶潮汐能水利发电机，并且使用了前缘旋转圆柱型桨叶，减小流动分离，压缩尾涡尺寸，减少圆柱左右两侧流场压差，从而阻力较小，提高了发电效率。马格努斯前缘圆柱桨叶潮汐能水利发电机结构简单，制造成本低，维修方便，可靠性高，并且可以在任意水速下进行发电，发电效率较高，同时也可以用于水利发电等，用途较广。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1—机舱、2—尾翼、3—桨毂、4—旋转圆柱、5—端板、6—塔架。

为详细说明本发明的技术内容、所实现的目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明，这些实施例仅起说明性作用，并不局限于本发明的具体实现方式和结构。由图1所示，一种基于马格努斯前缘圆柱桨叶潮汐能水利发电机，包括桨毂3、塔架6、端板 5、机舱1、前缘圆柱4、尾翼2，其中机舱包括电动机与马格努斯发电机。所述前缘圆柱4 和尾翼2由端板5连接在一起，桨叶通过根部圆柱段与桨毂固定连接，相对于桨毂中心呈圆对称分布。桨毂3连接塔架6和机舱1，三个水利发电机的塔架固定在一个大的塔架上。由图2所示，一个马格努斯前缘圆柱桨叶潮汐能水利发电机，有三个桨叶，前缘圆柱在电动机的驱动下进行自转，在一定水速情况下，旋转圆柱左右的水速不同，会产生压力差即马格努斯升力，驱动桨叶进行旋转，最后通过传动装置将潮汐能转化为机械能，最后由机舱内的发电机转化为电能。由图3所示，使用该桨叶，减小流动分离，压缩尾涡尺寸，减少圆柱左右两侧流场压差，从而阻力较小，提高了发电效率。

Claims (4)

1.一种基于马格努斯前缘圆柱桨叶潮汐能水利发电机，其特征在于，包括支撑整个装置主体的塔架(6)、装有电动机的机舱(1)以及三片用于发电的桨叶(3)，塔架的顶端与机舱中部相连接，机舱前端连接三片桨叶。

2.根据权利要求1所述的一种基于马格努斯前缘圆柱桨叶潮汐能水利发电机，其特征在于，机舱内部包括电动机与发电机，所述桨叶为前缘旋转圆柱(4)和尾翼(2)组合而成，前缘旋转圆柱(4)和尾翼(2)由端板(5)连接在一起。

3.根据权利要求2所述的一种基于马格努斯前缘圆柱桨叶潮汐能水利发电机，其特征在于，上述桨叶通过根部圆柱段与轮毂固定连接，相对于轮毂中心呈圆对称分布。

4.根据权利要求3所述的一种基于马格努斯前缘圆柱桨叶潮汐能水利发电机，其特征在于，在电动机与根部圆柱段之间，设有斜齿轮，并且包括三个等圆角度分布的叶片。