CN113250887B - 一种稳态流能发电装置构成法及装置 - Google Patents

一种稳态流能发电装置构成法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种稳态流能发电装置构成法及装置,是在可再生能源的非稳态流体动能中捕捉能量,并将其转换成稳定的转动动能之装置,且将稳定的转动动能转换成稳定的电能之同时,将聚能器、内备发电机、外备溢能发电机、电动机控速稳速、磁动力和洛伦茨动力系统,及将稳态流能发电装置里多套功能与用途相同的结构和零部件中留一套共用,余者删去,从而减小叶轮机和发电机转子的转动惯量,提高其微动性、稳定性、发电效率和增加发电量以及简化结构、降低成本,同样实现稳态流能发电装置应有的所有功能。稳态流能发电装置中引用了机件旋转中变转动惯量技术,增强了稳态流能发电装置的负载能力。稳态流能发电装置的构成表达了稳态流能发电装置构成法。

Description

一种稳态流能发电装置构成法及装置
技术领域
本发明属于可再生能源利用技术领域——将自然界中可再生能源非稳态的流体能量转换成稳定电能领域的技术。
背景技术
众所周知,人们利用自然界的可再生能源,将流体动能转换成人们需要的能量形式是悠久的事了。譬如,古代人利用风车抽水。当今人们最需要的是稳定的电能。因自然界中可再生能源具有随机性、波动性、变向性、时大时小、时有时无等特性,故使要求驱动力恒定的发电机无法正常工作,其结果是发电装置的能量利用率和转换率都很低,性价比很低。这些就是当前占主流地位的水平轴螺旋桨风电装置(流体动能发电装置的一种):发电效率很低的原因之一。同时,它的微动性能太差,只能要求具备启动风速阈值≥9.35m/s,平均风速9.35m/s对应于平均5.5级风,需要在8760小时/一年之内的风级经常处于平均风速15.5m/s 对应7级风以上的风力,一年内累计出现时间不少于3600小时(7级风累计出现率≥40%,一年365天中要求146天整天时时刻刻都处于7级强风的环境中)所对应的风场中才能使水平轴螺旋桨风电装置接近额定功率下运行一年的年均装机容量利用率40%.否则达不到这个技术指标,这是很难办到的条件。然而,产品商品化要求年均装机容量利用率≥71%.倘若所捕获的自然界能值低于启动阈值时,则水平轴螺旋桨风电装置必然停运。水平轴螺旋桨风电装置一旦停运,其发电效率必然降低,将经常性地出现年均装机容量利用率<30%的现实。可见,可再生能源的不稳定或波动性太大,导致电力品质不良,不能达到国家电网对电力品质的技术标准和技术要求,用电户的电器在客观上更不能承受因电力品质不良所带来的用电器被烧毁的损失。可见,当前占居主流地位的水平轴螺旋桨风电装置离达标商品还有相当艰巨的改进和完善之任务要完成。
还有一个不能忽视的原因是流体动能发电装置中的动力机与发电机两套系统中都存在一些用途与功能相同的结构件和零部件。当它们各自独立运行时,这些结构件和零部件都是不可或缺的。但是,这两套系统中组合在一起运行时,就造成了结构件和零部件重复设置,增加了整机的转动惯量,导致启动风速阈值、自身能耗居高不下,其微动性能却低处不上,以及加大了机件的磨损量。
发明内容
针对可再生能源开发应用中的两个问题:一是,自然界里的可再生能源具有强烈的随机性、波动性,造成驱动源的不稳定性,不能满足发电机正常旋转的驱动要求;二是,在聚能换能传送可再生能量与将转动动能转换成电能的两套系统同步运行时,两套系统中相同用途和功能的结构件和零部件造成了结构件和零部件重复设置的问题, 针对上述两个问题,解决方案是采用波动系数小的稳定的动力器与波动系数大的非稳定的动力器同轴同向运转,实行运动状态互补,以及将两套系统中一些用途和功能相同的结构件和零部件实行共用,获得启动转动惯量低、运动状态稳定度高、高速转动时具有转动惯量大的动力器,以达到在微风环境中微矩启旋,和在暴风环境中能稳速稳压稳频、负荷能力强,输出功率大的特征,以及具备自动释放富能自保之功能。
为了实现上述目的,采用稳态流能发电装置构成法,先将运动方式相异相涉的动力源之运动方式转换成相同的,再将波动幅度小的动力器与波动幅度大的动力器之间实施运动状态同轴互补而构成运动状态稳定程度相对高的动力器,并在其中设置流量调节装置和类型相适应的储能装置以及设置具有发电功能的结构,构成具有将非稳定运动状态化为稳定的运动状态、内备发电功能和外备溢能发电机组合成具有专门针对接受低功率密度的微值流体动能在低于当今主流同用途产品之启动阈值之下,在启动或低速运行具备低值转动惯量的叶轮机即可在微值扭矩下启旋;当叶轮机接受高功率密度的高值流体动能所产生的高值扭矩而高速转动时呈现高值转动惯量且发挥稳速稳压稳频和自动释放多余的富能自保安全之功能、构成流能发电装置之法。
为了实现上述目的,先将确定的类型合适的流量调节装置和储能设置在按照变扭矩时变负载电机制作法与汇流绕射发电机制作法相结合的方法设计的流能发电装置,再采用同轴同转并列设置互补输出之方法,让多个多种不同运动形式和运动状态所对应的旋转动能动力器针对安装在同一根转轴上的相关运动器件同向转动的过程中运动状态得到互补,且在互补过程之中,被整合为同一种运动特征的及运动状态的转动动能,形成整合转动动能动力器,由整合转动动能动力器的输出轴向其外部的旋转动能输入装备输出旋转动能;具体方法是,在同一台按照变扭矩时变负载电机制作法与汇流绕射发电机制作法结合起来的方法设计的流能发电装置之基础上,以转轴为运动物体内联中心设置包括捕捉大自然非稳定流体动能的聚能器、拾能器、传能器、储能器和换能器的运动方式转换器,且在运动方式转换器构成流能动力器之同时,按照同轴同转并列设置互补输出的方法,设置能够将多个多种运动方式和运动状态形成多个程度不同的运动连续性、波动系数和转速稳定度的动力器n(n=1,2,3……由技术使用方据实选定)通过同轴同转方式与过程实现各个动力器n(n=1,2,3……)输出的运动特征与运动状态的互补,形成一个运动连续性相对好、波动系数相对小和转速稳定度相对高的转动动能的整合转动动能动力器,以及再在整合转动动能动力器之内部设置构成具有发电功能的部件,使得多个多种不同运动形式和运动状态的转动动能由非稳定运动状态互补为稳态流能发电装置;稳态流能发电装置中所整合转动动能动力器里的一些结构和零部件的功能与普通发电机的结构和零部件里的功能相同的,按共用法则实现同功能同等级结构件和零部件共用,从而获得简化及优化的结构,将多个多种聚集和捕捉自然能、转换、传送的转动动能动力器互补成的整合转动动能动力器,且与具有发电功能的零部件与结构合装成稳态流能发电装置之法。
为了实现上述目的,在设置时变扭矩时变负载电机与汇流绕射发电装置相结合的流体动力驱动系统时,针对运动方式转换器及其充当运行工质的流体运动特征在其工艺运行的前端设置流体流量调节稳态装置,并在其工艺运行的前端和后端各设置类型相适应的储能装置,同时,再同轴同转并列设置互补输出的多个多种类动力驱动系统,且与前者同轴并存,一起同向转动,实施运动状态互补,杜绝转动断续现象,得到波动系数相对小的转动动能;
第一种求稳法是在采用同轴同转并列设置互补输出的功能总成的同时,按照时变扭矩时变负载电机与汇流绕射发电装置相结合的方法设计的稳态流能发电装置时,针对运动方式转换器及其充当运行工质的流体运动特征在其运行工艺的前端设计流体流量调节装置,即在工艺前端采用储蓄流体和调节流量的稳流技术,以及在其运行工艺后端设置类型相适应的蓄电和逆变、稳压、稳频电子技术,其中包括五大部分,部分一,包括波力抽水机、若干杠杆和浮子、单向输送管的汇集系统,在一台稳态流能发电装置中将据实确定若干套汇集系统,而且若干套汇集系统根据稳态流能发电装置安装地域的实际情况来排列和选用,排列布局形态和选用数量均不限,由实际情况和需要来确定;部分二,包括时变扭矩时变负载电机与汇流绕射发电装置的技术特征的运动方式转换器和在其中设置的发电功能的结构与零部件,以及流体进入运动方式转换器的三种注入方式:A. 由单向输送管的流出口直接将流体注入到储式稳流箱,再分别流入各层运动方式转换器的导流器之可控流入口;B.流体由上一层运动方式转换器的流出口进入流速放大器的流入口,流体从流速放大器的出口流出而进入下一层运动方式转换器的导流器之可控流入口; C.单向输送管将流体送至运动方式转换器的喷射缝的流入口,且与喷射喷射缝的流入口的无漏接通,其中B种流入方式由最高层的运动方式转换器至最低层运动方式转换器的可控流入口分别受到液位控制器的控制而开通封闭的流入量的控制,实现最高层的运动方式转换器在高液位时开始流入,最低层的运动方式转换器在液位下降到最低允许液位之前还能流入,只要最低层的运动方式转换器还在流入,稳态流能发电装置中的转轴就会旋转;从最高层运动方式转换器到最低层运动方式转换器的可控流入口处均设置了开度控制电磁阀,流体通过开度控制电磁阀进入运动方式转换器受到程序控制器的控制,控制方法是,先高层后低层流入法和调节流量稳速法;储式稳流箱内的液位超高之后,水体将从储式稳流箱口边的溢水口自行溢出,确保各层运动方式转换器中的叶轮机所受到各自的流体作用力后在允许的波动范围内转动而在定长时间内的转速相对稳定;部分三,包括按照稳流定长时间的技术要求计算出来的容积之储式稳流箱,其内安装了相应层数的运动方式转换器以及在上一层运动方式转换器至下一层运动方式转换器之间安装了流体在重力作用下从上一层运动方式转换器流出口流出后,且流经流速放大器再流入下一层运动方式转换器的可控流入口,如此类推;最后,流体从最底层的运动方式转换器的总流出口流出;部分四,当稳态流能发电装置安装点设在浅海区域内,须将承重机架安装于浅水区域的海底岩石上,当安装点设在深海区域内,须按照现场实际情况和技术要求计算出来的浮力大小的承重机架和浮力可控承重浮体制成水面漂浮式的设备支撑系统,据实确定采用支撑方式;部分五,包括按照技术要求计算出来的发电、蓄电系统和电动机调速稳速装置;
第二种求稳法是在采用同轴同转并列设置互补输出的功能总成的同时,采用 第一种求稳法部分五中表述的蓄电系统和电动机调速稳速装置,蓄电系统和电动机调速稳速装置中包括电动机、主动摩擦轮、按照被动摩擦轮的半径所对应的圆周分割成一段接一段的被动摩擦片段、阻尼器、充电器、蓄电池、逆变器、稳压器、稳频器和程序控制器及制动器组合成具有针对接受低功率密度的微值流体动能在低于当今主流同用途产品之启动阈值之下即可以微值扭矩启旋的低值转动惯量的叶轮机;当叶轮机接受高功率密度的高值流体动能所产生的高值扭矩而高速转动时呈现相对高值转动惯量发挥稳速稳压稳频和自动释放多余的富能自保安全之调节功能的驱动系统,并是运动状态高转速稳定度的且人为可控运行状态的驱动系统;
第三种求稳法是在采用同轴同转并列设置互补输出的功能总成的同时,将可移动的磁性材料置于两种不同种类的或两个及以上同种类的磁场源之磁场不同角度地交集于同一空间所形成的非均匀磁场中将受到两种异类的或两个同种的及以上的磁场合作用,以及在多个磁场交集区域中磁场合场强不为零的,即不为零的净磁力所驱动而形成的磁性材料的运动所构成的磁动力驱动系统;其方法是,采用同轴同转并列设置互补输出的方法,在每一个叶片上距离转轴轴线最远的垂直走向的垂直边框的边缘,且要避开叶片流入口流体通道,在其流入口流体通道附近、叶片的凸面上磁体设置一个与垂线成非平行的发电机非均匀磁场力转子永磁体,同时在导流器向转轴方向的侧板上安装发电机非均匀磁场力定子永磁体,发电机非均匀磁场力转子永磁体与发电机非均匀磁场力定子永磁体之磁极相同而相向安装,发电机非均匀磁场力转子永磁体受发电机非均匀磁场力定子永磁体的同性排斥的磁力作用而运动,形成了因磁动力而获得旋转动能的磁动力驱动系统;在转轴上,与波动系数各异的、转速稳定度不同的旋转动能动力器实现运动状态互补,获得改善和减弱非稳定程度而形成的波动系数相对小、转速稳定度相对高的旋转动能之法;有许许多多具体结构来体现获取磁力动能之功能,但是须要按照电磁学揭示的电磁原理,将磁性材料置于两种或以上的磁场源中,按照电磁原理成一个确定角度地交集在同一空间里多个磁场共存所形成的非均匀磁场中,磁性物体之间即受到相互磁力作用而运动;只要将非均匀磁场中的磁性物体分别与不同的固定物固定就获得相对稳定的磁动能量转换成机械动能;一种具体的方法是在叶片距离转轴轴线最远垂直边上设置一个安装有n个磁场力转子永磁体所配置的磁场力转子磁轭,磁场力转子磁轭上所安装的每一个磁场力转子永磁体磁极的中心磁力线偏离辐条的轴线与垂线成一个小于45度的角度;在发电机定子一侧所设有n个磁场力定子永磁体的磁场力定子磁轭安装的竖直线之角度不变;
第四种求稳法是在采用同轴同转并列设置互补输出的功能的同时,建立洛伦茨电动动力驱动系统,其方法是,在设置了汇流绕射发电装置流体动力驱动系统之同时,再同轴并列设置洛伦茨电动动力驱动系统,且与前者同轴并存,一起同向转动,实施运动状态互补输出,提高转动动能的状态稳定度;有许许多多具体结构来体现获取洛伦茨电动动力之功能;
建立洛伦茨电动动力驱动系统中动力器的具体方法是,叶轮机上辐条端部连接叶片上垂直的直线形内边框,并在叶片的凸面上沿直线形外边框安装了若干个永磁柱,构成了洛伦茨转子永磁体,洛伦茨转子永磁体的S磁极工作面向的是安装在导流器腔体外面的洛伦茨定子线圈N磁极工作面;洛伦茨定子线圈的线圈平面与辐条的轴线延长线一致,呈垂直于地面的方框形洛伦茨定子线圈的一段垂直走向的直线部分靠近洛伦茨转子永磁体的S磁极工作面,而洛伦茨定子线圈的另一段垂直的直线段远离洛伦茨转子永磁体的S磁极工作面;靠近洛伦茨转子永磁体的S磁极工作面的洛伦茨定子线圈的一段垂直走向的直线形载流线圈靠在洛伦茨定子永磁体的N磁极工作面上,一同与洛伦茨转子永磁体S磁极工作面相对面,形成了载流导线在NS磁极构成的磁场中间的运动形态,必然形成洛伦茨力现象;方框形洛伦茨定子线圈固定在导流器腔体外面,不可移动,而洛伦茨转子永磁体是固定在叶轮机叶片上的,故洛伦茨转子永磁体在与洛伦茨定子线圈之间的洛伦茨力作用下运动;洛伦茨转子永磁体的运动带动了叶轮机转动;因洛伦茨定子线圈的垂直走向的另一段直线形载流线圈远离洛伦茨转子永磁体的磁极,故与洛伦茨转子永磁体之间所产生的洛伦茨力很小,可忽略不计;洛伦茨定子线圈的供电由本装置所配置的蓄电系统在控制器指令下可控供电,当叶轮机的转速低于所设定的转速限定值时,蓄电系统收到控制器向洛伦茨定子线圈供电的指令,通电后的洛伦茨定子线圈与洛伦茨转子永磁体之间产生洛伦茨力,叶轮机受到的扭矩增大,其转速加快;当叶轮机的转速高于所设定的转速限定值时,蓄电系统收到控制器指令而停止向洛伦茨定子线圈供电,断电后的洛伦茨定子线圈与洛伦茨转子永磁体之间的洛伦茨力消失,叶轮机失去洛伦茨扭矩,驱动叶轮机转动所需要的扭矩直接由整合转动动能动力器提供;第五种求稳法是在采用同轴同转并列设置互补输出的功能总成的同时,采用改变转动惯量来调控驱动力系统,建立改变转动惯量来调控驱动力系统包括辐条、悬挂钩、二维楔子状的中空重物及其内盛的高密度液体,其安装形态是,辐条与转轴固定连接的一端低,辐条与叶片内边缘固定连接的一端高,在每一根辐条上挂装一个可以在辐条上滑动的重物,重物是刚性中空的,为密封容器,内盛高密度液体,重物的几何形状为二维楔子状,由重物的悬挂钩将其悬挂在辐条上、悬挂钩设置在二维楔子状重物的最厚端,其楔子状的最尖端处于自然下垂的最低处;叶轮机处于静止状态或低速转动状态时,高密度液体处在重物内最低点,转动惯量小,对应启动扭矩需求小,微动性能好;叶轮机处于高速转动状态时,高密度液体处在重物内最高点,转动惯量大,对应启动扭矩大,运动状态更加平衡,对应启动扭矩大,对外负载能力大。
为了实现上述目的,采用稳态流能发电装置构成法来设计的稳态流能发电装置,在同一台流能发电装置之内部,以转轴(6)为运动物体内联中心部件设置包括捕捉大自然非稳定流体动能的聚能器、拾能器、传能器、储能器和换能器的运动方式转换器(3.0)所构成的流能动力器之同时,按照同轴同转并列设置互补输出的方法,设置能够将多个多种运动方式和运动状态形成多个不同的运动连续性、波动系数和转速稳定度的动力器n(n=1,2,3……;由技术使用方据实选定)通过同轴同转方式与过程实现各个各种动力器n(n=1,2,3……;)输出的运动特征与运动状态的互补,形成一个获取运动连续性相对好、波动系数相对小和转速稳定度相对高的旋转动能的整合转动动能动力器,以及在整合转动动能动力器之内部设置构成具有发电功能的部件,使得多个多种不同运动形式和运动状态的动能由非稳定运动状态互补为稳定运动状态的流能发电装置:在聚集流体动能、转换和传送旋转的非稳定旋转动能的动力器之基础上,同轴同辐条同向转动的技术要求下,增设加装发电功能的电气零部件,构成发电功能的结构是,按照稳态流能发电装置的技术要求,以发电机额定输出电压和额定输出功率大小及额定输出状态下的转速为计算基点,计算发电机转子永磁体(7.2)工作平面中心到多形式能量同轴同转并列设置互补输出流能发电装置转轴(6)轴线的距离,依此距离再决定在流能发电装置动力器中的叶轮机的叶片(2)的边框架的上框梁和下框梁以刚性杆的形式沿径向向外水平伸缩的长度,其长度具有拉伸压缩功能的刚性拉杆的另一端水平固定连接一个用于安装发电机转子永磁体(7.2)的发电机转子永磁体支架(7.1),发电机转子永磁体支架(7.1)的另一端固定连接发电机转子永磁体(7.2),发电机转子永磁体(7.2)之平面中心点的线速度与额定输出电压、额定输出电功率相同的普通发电机之转速情况下,普通发电机转子与其定子之间的间隙处的线速度相等时,发电机转子永磁体(7.2)之平面中心至转轴轴线的距离为发电机转子永磁体(7.2)的旋转半径,以此旋转半径作为发电机转子(7)的半径来设计的发电机具备在低转速情况下获取“电机半径”“小”的普通发电机之高速旋转情况下所具有的发电效率和电力品质之功能,而完全不需要增速器或者其他牺牲发电效率来维持流能发电装置运行的零部件;发电机转子永磁体(7.2)之平面中心对准发电机定子线圈(8.2)磁极之平面中心;发电机转子永磁体(7.2)之平面与发电机内部作旋扫转动的辐条(4)之轴线所形成的运动平面保持平行,所形成的发电机转子(7)运动空间,以及在流能发电装置内部的导流器(1)之圆环形部分的顶部和底部面向转轴(6)轴线开有工作狭缝的、且通过安装n个圆圈形支架将n个“U”字形的发电机定子线圈(8.2)且与发电机定子磁轭(8.1)之磁极和弯曲部分均按照电动力学理论揭示的规律机械固定磁性连接的,每一个“U”字形的发电机定子线圈(8.2)固定在发电机定子磁轭(8.1)之后,发电机定子磁轭(8.1)的上磁极与其下磁极构成发电机定子(8)NS磁极之间的磁场工作狭缝,发电机定子(8)各个线圈(8.2)的引线经过机电学要求的电气连接后的最终引线即是电力输出端;通过发电机定子线圈(8.2)将具有磁场工作狭缝的n个发电机定子线圈(8.2)以机械固定连接的方式构成发电机定子(8),发电机定子(8)的安装方法是将“U”字形的磁轭卧姿安装法,“U”字形发电机定子磁轭(8.1)的一个磁极置于磁场工作缝隙平面的上方,另一个磁极置于磁场工作缝隙平面的下方,“U”字形的磁场工作狭缝的磁力线与转轴(6)的轴线一致,一个磁极工作平面面向另一个磁极工作面的磁头均设计为略凸状,磁场工作狭缝的上下磁头的凸起面对位整齐而形成“U”字形的发电机定子磁轭(8.1)的N极对S极的磁场空间;一一对应地分别固定在n个发电机定子磁轭(8.1)上的n个发电机定子线圈(8.2)与n个发电机转子永磁体(7.2)一一对应;发电机定子线圈(8.2)与发电机定子磁轭(8.1)构成的磁场工作狭缝之平面与发电机转子永磁体(7.2)的磁极平面保持平行,使得发电机转子永磁体(7.2)随着辐条(4)作圆面旋扫运动时,其发电机转子永磁体(7.2)磁极平面紧密而无障碍地旋扫过发电机定子磁轭(8.1)磁极的磁场工作狭缝的空间;由于发电机定子线圈(8.2)被发电机定子磁轭(8.1)固定安装在导流器(1)的圆环形部分的顶部和底部的表面上,所固定连接的发电机定子线圈(8.2)和发电机定子磁轭(8.1)部件都不会遮挡喷射缝(1.2)的正常喷射工作;发电机转子(7)中的n个发电机转子永磁体(7.2)中的任意一个发电机转子永磁体(7.2)与其相邻的另一个发电机转子永磁体(7.2)之间的空档部分均设有中空薄皮的气囊物充填,并用非磁性材料封装而获得由发电机转子(7)中的n个发电机转子永磁体(7.2)与相邻的发电机转子永磁体(7.2)之间被非磁性材料中空薄皮的气囊物填充的空档共同构成一个平整而完整的旋转柱,如此发电机转子永磁体(7.2)具备低流阻和达标的防水功能;针对发电机定子(8)中的n个发电机定子励磁线圈(8.2)采用非磁性材料防水封装而获得由发电机定子(8)的n个发电机定子线圈(8.2)各自的防水功能;
在流能发电装置中设置了流体动力驱动系统之同时,再同轴同转并列设置互补输出的电动力驱动系统,其中有流量调节与节流技术、运动状态调节和储能技术、电动机调速调控技术、磁场力驱动增速技术、洛伦茨电动动力增速技术且同轴并存,一起同向转动,实施运动状态互补,得到转速相对稳定度高的转动动能。
为了实现上述目的,第一种求稳调控技术是在采用同轴同转并列设置互补输出的功能总成的同时,在流能发电装置设置类型相适应的流量调节装置和储能的装置,工艺前端采用储式稳流技术,在工艺后端采用蓄电和逆变、稳压、稳频电子技术,在按照时变扭矩时变负载电机与汇流绕射发电装置相结合的方法设计的流能发电装置时,针对运动方式转换器(3.0)及其充当运行工质的流体运动特征在其运行工艺前端设计储式流量调节装置以及在其运行工艺后端设置相应类型的储能装置,其中包括五大部分,部分一包括波力抽水机、若干杠杆(3.16)、浮子(3.17)、单向输送管(3.4)的汇集系统,在一台稳态流能发电装置中将据实确定若干套汇集系统,而且若干套汇集系统根据稳态流能发电装置安装地域的实际情况来排列,排列布局不限,其中波力抽水机包括活塞杆(3.18)、单向活塞(3.19)、活塞体(3.20)、单向活塞阀体(3.21)、缸体(3.22)、止回阀(3.23)、单向进缸活门(3.24)、配重(3.25),在缸体(3.22)的所有缸壁上设有流体单向流进缸体的活门(3.24),当单向活塞(3.19)在活塞杆(3.18)的下压或上提的往返过程中,活塞体(3.20)带着单向活塞阀体(3.21)和配重(3.25)在缸体(3.22)中上下运动;当单向活塞(3.19)在活塞杆(3.18)的上提过程中单向活塞阀体(3.21)在其自身重量和配重(3.25)的重量而向下垂,单向活塞阀体(3.21)的下垂为水体向下流让出了通道,为向缸体注水过程之同时,水体通过所有缸壁上所设的流体单向进缸活门(3.24)向缸内不断注水,止回阀(3.23)的阀体被止回阀(3.23)上方的单向输送管(3.4)中的水体压闭,令止回阀(3.23)处于止回状态;当单向活塞(3.19)下压活塞杆(3.18)时,锥体形的单向活塞阀体(3.21)在缸内压迫水体的过程中被挤压向上移,向上移的锥体形的单向活塞阀体(3.21)封死了水体向上流动的锥体形通道,所有在单向活塞(3.19)运行前方的流体单向进缸活门(3.24)均被缸体内的水体压至封闭状态,随着单向活塞阀体(3.21)在缸内的不断下行,缸内水压不断增大而挤开止回阀(3.23)的阀体,令止回阀(3.23)处于开通状态,水体被挤进单向输送管(3.4)的上方,将水体送至储式稳流箱(3.1)和运动方式转换器(3.0)内的喷射缝之流入口;活塞杆(3.18)的上端与杠杆(3.16)一端铰合连接,杠杆(3.16)通过铰合连接杠杆支架(3.16.1)后,杠杆(3.16)的另一端与浮子(3.17)的万向连接环活动连接,浮子(3.17)随海浪上下运动的范围被限定在浮子起伏行程限定网(3.17.1)中,浮子起伏行程限定网(3.17.1)是以杠杆支架(3.16.1)为转动圆心,以杠杆(3.16)从杠杆支架(3.16.1)到浮子(3.17)顶部加减半个浮子(3.17)的宽度为半径来决定浮子起伏行程限定网(3.17.1)的截面宽度,浮子起伏行程限定网(3.17.1)的内弯处开有一道与浮子(3.17)连接的杠杆(3.16)上下运动的缝,缝的上半部分处于水平面之上,在靠近浮子起伏行程限定网(3.17.1)顶部的位置上设有收放可控止动擎,有止动擎有三种收放可控模式:A.止动擎自动放出,人工收回与人工恢复自动放出止动擎模式;B. 止动擎自动放出,电动收回与电动恢复自动放出止动擎模式;C. 止动擎自动放出,流体力学控制机构自动收回与恢复自动放出止动擎模式,供据实选用;半圆形的浮子起伏行程限定网(3.17.1)两端部的连线垂直地固定在起伏限定网固定架(3.17.2)的顶端,起伏限定网固定架(3.17.2)的脚端固定连接在承重机架(3.9.1)的承重机架底横梁(3.9.3)上,在承重机架底横梁(3.9.3)的水平下方表面上固定安装了若干个垂直向下用于安装阻尼重板(3.10)的阻尼支架(3.9.7),阻尼支架(3.9.7)的自由端装有若干副阻尼重板(3.10),每一副阻尼重板(3.10)都是由两个凸面的顶端相固接的双面碟形重板所制成的;部分二包括时变扭矩时变负载电机与汇流绕射发电装置的技术特征的运动方式转换器(3.0),以及流体进入运动方式转换器(3.0)的三种注入方式:A. 由单向输送管的流出口(3.4.1)直接将流体注入到储式稳流箱(3.1),再分别流入各层运动方式转换器(3.0)的导流器(1)之可控流入口(3.0.1);B.流体由上一层运动方式转换器(3.0)的流出口(3.0.2)进入流速放大器(3.2)的流入口(3.2.1),流体从流速放大器(3.2)的流出口(3.2.2)流出而进入下一层运动方式转换器(3.0)的导流器(1)之可控流入口(3.0.1); C.单向输送管将流体送至运动方式转换器(3.0)的喷射缝,且与喷射缝的流入口无漏接通,其中B种流入方式由最高层的运动方式转换器(3.0)至最低层运动方式转换器(3.0)的可控流入口(3.0.1)分别受到液位控制器的控制而开通-封闭的流入量的控制,实现最高层的运动方式转换器(3.0)在高液位时开始流入,最低层的运动方式转换器(3.0)在液位下降到最低允许液位之前还能流入,只要最低层的运动方式转换器(3.0)还在流入,其共同的转轴就会旋转;从最高层运动方式转换器(3.0)到最低层运动方式转换器(3.0)的可控流入口(3.0.1)处均设置了开度控制电磁阀,流体通过开度控制电磁阀进入运动方式转换器(3.0)受到程序控制器的控制,控制秩序与方法是,先高层后低层进入秩序和流量调节稳速法,其中流量的控制由开度控制电磁阀的开度大小来实现;部分三包括按照稳流长短时间的技术要求计算出容积大小的储式稳流箱(3.1),其内安装了相应层数的运动方式转换器(3.0)以及在上一层运动方式转换器(3.0)至下一层运动方式转换器(3.0)之间安装了流体在重力作用下从上一层运动方式转换器(3.0)流出口(3.0.2)流出后再进入流速放大器的流入口(3.2.1),流经流速放大器(3.2)的流出口(3.2.2)和开度控制电磁阀再流入下一层运动方式转换器(3.0)的可控流入口(3.0.1),如此类推;最后,流体从最底层的运动方式转换器(3.1)的总流出口(3.0.8)流出;储式稳流箱(3.1)内的液位超高之后,水体将自行从箱口边的溢出口溢出,确保各层运动方式转换器(3.0)中的叶轮机所受到各自的流体作用力后,允许在技术标准规定下的波动范围内转动,在稳流长短时间内转速获得相对稳定,运动方式转换器(3.0)与流速放大器(3.2)的结构关系是相间连接,上一层运动方式转换器(3.0)的可控流出口(3.0.1)与流速放大器(3.2)的流入口(3.2.1)连通,流速放大器(3.2)的流出口(3.2.2)与下一层运动方式转换器(3.0)的可控流入口(3.0.1)连通,至最低层运动方式转换器(3.0)的总流出口(3.0.8)止;部分四当安装点设在浅海区域内,须将承重机架(3.9.1)的机架脚(3.9.2)安装于浅水区域的海底岩石上,当安装点设在深海区域内,须按照现场实际情况和技术要求计算出来的承重机架(3.9.1)之刚度和浮力可控承重浮体(3.9.4)之浮力大小,制成水面漂浮式稳态流能发电装置的支撑系统,据实确定采用支撑方式,承重机架(3.9.1)的上半部设有三个及以上的向上的上立柱,形成向上的叉状物,叉状物之中安装着储式稳流箱(3.1),承重机架(3.9.1)的下半部设有三个及以上的向下的下立柱,下立柱的最下端与承重机架底横梁(3.9.3)互为垂直地连接起来,在下立柱的外侧下部设有串装在浮体支架上的浮力可控承重浮体(3.9.4),浮力可控承重浮体(3.9.4)呈双向流线型,其中间部位开有通洞,令浮力可控承重浮体(3.9.4)可以串装在浮力可控承重浮体支架(3.9.6)上且能无障自由圆周转动而具备自动寻向获取最小流体力学阻力的功能,串装在浮力可控承重浮体支架(3.9.6)上的浮力可控承重浮体(3.9.4)有若干个,其中总数的五分之四数量的浮力可控承重浮体(3.9.4)运行时处在水面之下,五分之一数量的浮力可控承重浮体(3.9.4)运行时处在水面之上,在水面下五分之四数量的浮力可控承重浮体(3.9.4)的总浮力等于稳态流能发电装置的总重量,浮力可控承重浮体(3.9.4)的上方连接一根排气管,排气管的出口连通一个受控电磁阀,电控排气管出口的受控电磁阀开通与闭合状态受程序控制器的控制,当受控电磁阀开通时,浮力可控承重浮体(3.9.4)内部的气体沿着排气管被其壁外的水压压出浮力可控承重浮体(3.9.4)之外,浮力可控承重浮体(3.9.4)因此而失去浮力,稳态流能发电装置整体下沉;排气管的具有防水保护的受控电磁阀出口设在储式稳流箱(3.1)边缘高处,当防水型空压机(3.9.5)接受程序控制器的指令启动时,排气管的具有防水保护的受控电磁阀出口同时关闭,浮力可控承重浮体充气胀起来,恢复其应有的浮力,稳态流能发电装置整体上浮,防水型空压机(3.9.5)和控制器及缆车安装在一个自带的浮体(3.9.1.5)的几何形状不限的安装板上,安装板上下活动地卡置于储式稳流箱(3.1)顶部卡桩上,当稳态流能发电装置遇险下沉时,自带浮体的安装板托着防水型空压机(3.9.5)和控制器及缆车留在水面之上,缆车在控制器指令下释放缆绳与气管,缆绳与气管的另一端跟随着稳态流能发电装置下沉,气管进入浮力可控承重浮体支架(3.9.6)的空心管内分别与各个浮力可控承重浮体(3.9.4)上无漏连通的电磁三通阀进气口无漏连通,与电磁三通阀接收到控制器的排气指令后,电磁三通阀的进气口关闭,排气口被开通而排气,减小浮力;险情过后控制器自动发出上浮指令,防水型空压机(3.9.5)按照上浮指令开始运行,电磁三通阀的进气口开通,排气口被关闭而对浮力可控承重浮体(3.9.4)充气,增大浮力,当其浮力足够时,稳态流能发电装置上浮至水平面的正常吃水线状态;部分五包括按照技术要求计算出来的发配电和蓄电系统,其中包括内备发电机、外备溢能发电机(3.3)、主动摩擦轮(9.2)、被动摩擦轮(9.3)、被动摩擦片段(9.4)、阻尼器、蓄电池、逆变器、稳频器和程序控制器及制动器;
第二种求稳调控技术是在采用同轴同转并列设置互补输出的功能总成的同时,采用电动机增减扭力的调速系统,在通过增减电动机扭力的调速系统中的电动机由稳态流能发电装置的自发电充电蓄电系统供电,增减电动机扭力的调速系统中包括在普通的直流电动机和步进电动机中据实任选一种电动机(9.1)、主动摩擦轮(9.2)、被动摩擦轮(9.3)、被动摩擦片段(9.4)、阻尼器、蓄电池、程序控制器及制动器,所组合成的增减电动机扭力的调速系统具有当叶轮机受微风作用而低转速时呈相对小值转动惯量处于相对微矩启旋之状态、当叶轮机吸收强流体动能时而高转速时呈相对大值转动惯量发挥稳速稳频和自动释放多余的富能自保安全之功能的驱动系统,并是高转速稳定度的运动状态且是人为可控运行状态的驱动系统;在导流器(1)的圆形部分的上壁板和下壁板各设置若干台电动机(9.1),每一台电动机(9.1)都通过自己的主动摩擦轮(9.2)分别带动发电机转子(7)上的发电机转子永磁体(7.2)最外端所固定连接的被动摩擦片段(9.4),被动摩擦轮(9.3)是由一段一段的被动摩擦片段(9.4)有等间距地按照完整的被动摩擦轮(9.3)之圆周轨迹所构成的,每一段被动摩擦片段(9.4)都是固定连接在发电机转子(7)上的发电机转子永磁体(7.2)最外端,固定连接发电机转子(7)上的发电机转子永磁体(7.2)最外端的被动摩擦片段(9.4)之圆心与转轴(6)的轴心重合,随同发电机转子(7)一起旋转,并能无障碍地旋过与发电机定子(8)之间的磁场空间,所有发电机转子永磁体(7.2)最外端的被动摩擦片段(9.4)依次与电动机(9.1)的主动摩擦轮(9.2)相互摩擦而令叶轮机得以调节转速;在电动机(9.1)的电气控制回路中设有限速控制器,当风速过低时,所安装的电动机(9.1)之主动摩擦轮(9.2)受通电的电磁铁之压力作用而紧压发电机转子(7)的被动摩擦片段(9.4)之上,电动机(9.1)的转动能量通过摩擦副传递给叶轮机,为叶轮机提高转速;随着化非稳态为稳态的稳态流能发电装置所在风场中的风速增高,程序控制器将降低电动机(9.1)的转速,直至稳态流能发电装置的即时转速逐步减小,直至接近或达到设定的转速限定值,电动机(9.1)的转速逐渐减小,直至电动机(9.1)的电源回路被程序控制器切断,电动机(9.1)停止转动,同时压迫主动摩擦轮(9.2)与被动摩擦片段(9.4)接触的电磁位移器也受控断电,使得电动机(9.1)的主动摩擦轮(9.2)与被动摩擦片段(9.4)之间的压力消失,主动摩擦轮(9.2)与被动摩擦片段(9.4)的受控脱离接触,电动机(9.1)和主动摩擦轮(9.2)一起被脱离发电机转子(7)上的被动摩擦片段(9.4),发电机转子(7)随着叶轮机进入独自转动状态;
第三种求稳调控技术是在采用同轴同转并列设置互补输出的功能总成的同时,采用运动状态稳定度高的磁动力系统,将可移动的磁性材料置于两种不同种类的或两个及以上同种类的磁场源之磁场不同角度地交集于同一空间所形成的非均匀磁场中将受到两种异类的或两个同种的及以上的磁场合作用,以及在磁场交集区域中多个磁场的合场强不为零,即不为零的净磁力所驱动而形成的磁性材料的运动所构成的磁动力驱动系统;其做法是,采用同轴同转并列设置互补输出的方法,在每一个叶片(2)上距离转轴轴线最远的垂直走向的垂直边的边缘,且要避开叶片(2)的流入口,在其流入口流体通道附近、叶片(2)的凸面上设置一个与垂线成非平行的发电机非均匀磁场力转子永磁体(20),与在导流器(1)向转轴方向的侧板上安装发电机非均匀磁场力定子永磁体(21)的磁极同性相向地安装,在发电机非均匀磁场力转子永磁体(20)受到发电机非均匀磁场力定子永磁体(21)之间的非均匀磁场力中,磁极同性排斥的作用而发电机非均匀磁场力定子永磁体(21)不发生位移运动,发电机非均匀磁场力转子永磁体(20)同叶轮机一起做绕轴圆周运动,形成了因磁动力而获得旋转动能的磁动力驱动系统,磁动力驱动系统所形成的运动连续性好、波动系数相对小、转速稳定度相对高的旋转动能通过同轴输出;在转轴上,与波动系数各异的、转速稳定度不同的旋转动能动力器实现运动状态互补,获得改善和减弱非稳定程度而形成的波动系数相对小、转速稳定度相对高的旋转动能之法;磁动力驱动系统有许许多多具体结构来体现磁力动能之功能,但是须要按照电磁学揭示的电磁原理,将磁性材料置于两种或以上的磁场源的磁场按照电磁原理成确定角度地交集在同一空间里多个磁场共存所形成的非均匀磁场中,磁性物体之间即受到相互磁力作用而作运动;只要将非均匀磁场中的磁性物体分别与不同的固定物固定就获得相对稳定的磁动能量转换成旋转动能;
第四种求稳调控技术是在采用同轴同转并列设置互补输出的功能总成的同时,采用运动状态稳定度高的洛伦茨电动动力驱动系统,建立洛伦茨电动动力驱动系统是,在设置了流能发电装置流体动力驱动系统之同时,再同轴并列设置洛伦茨电动动力驱动系统,且与前者同轴并存,一起同向转动,实施运动状态互补输出,得到相对稳定的转动动能;洛伦茨电动动力驱动系统的具体结构多种多样;
建立洛伦茨电动动力驱动系统中动力器的具体方法是,叶轮机上辐条(4)端部连接叶片(2)上垂直的直线形内边框,并在叶片(2)的凸面上沿直线形外边框安装了若干个永磁柱,构成了洛伦茨转子永磁体(10),洛伦茨转子永磁体(10)的S磁极工作面向的是安装在导流器(1)腔体外面的洛伦茨定子线圈(11)N磁极工作面;洛伦茨定子线圈(11)的线圈平面与辐条(4)的轴线延长线一致,呈垂直于地面的方框形洛伦茨定子线圈(11)的一段垂直走向的直线部分靠近洛伦茨转子永磁体(10)的S磁极工作面,而洛伦茨定子线圈(11)的另一段垂直的直线段远离洛伦茨转子永磁体(10)的S磁极工作面;靠近洛伦茨转子永磁体(10)的S磁极工作面的洛伦茨定子线圈(11)的一段垂直走向的直线形载流线圈靠在洛伦茨定子永磁体(12)的N磁极工作面上,一同与洛伦茨转子永磁体(10)S磁极工作面相对面,形成了载流导线在NS磁极构成的磁场中间的运动形态,必然形成洛伦茨力现象;方框形洛伦茨定子线圈(11)固定在导流器(1)腔体外面,不可移动,而洛伦茨转子永磁体(10)是固定在叶轮机叶片(2)上的,故洛伦茨转子永磁体(10)在与洛伦茨定子线圈(11)之间的洛伦茨力作用下运动;洛伦茨转子永磁体(10)的运动带动了叶轮机转动;因洛伦茨定子线圈(11)的垂直走向的另一段直线形载流线圈远离洛伦茨转子永磁体(10)的磁极,故与洛伦茨转子永磁体(10)之间所产生的洛伦茨力很小,可忽略不计;洛伦茨定子线圈(11)的供电由本装置所配置的蓄电系统在控制器指令下可控供电,当叶轮机的转速低于所设定的转速限定值时,蓄电系统收到控制器向洛伦茨定子线圈(11)供电的指令,通电后的洛伦茨定子线圈(11)与洛伦茨转子永磁体(10)之间产生洛伦茨力,叶轮机受到的扭矩增大,其转速加快;当叶轮机的转速高于所设定的转速限定值时,蓄电系统收到控制器指令而停止向洛伦茨定子线圈(11)供电,断电后的洛伦茨定子线圈(11)与洛伦茨转子永磁体(10)之间的洛伦茨力消失,叶轮机失去洛伦茨扭矩,驱动叶轮机转动所需要的扭矩直接由整合转动动能动力器提供;
第五种求稳调控技术是在采用同轴同转并列设置互补输出的功能总成的同时,采用改变转动惯量来调控驱动力系统,建立改变转动惯量来调控驱动力系统包括辐条、悬挂钩、二维楔子状的中空重物及其内盛的高密度液体,其安装形态是,辐条与转轴固定连接的一端低,辐条与叶片内边缘固定连接的一端高,在每一根辐条上挂装一个可以在辐条上滑动的重物,重物是刚性中空的,为密封容器,内盛高密度液体,重物的几何形状为二维楔子状,由重物的悬挂钩将其悬挂在辐条上、悬挂钩设置在二维楔子状重物的最厚端,其楔子状的最尖端处于自然下垂的最低处;叶轮机处于静止状态或低速转动状态时,高密度液体处在重物内最低点,转动惯量小,对应启动扭矩需求小,微动性能好;叶轮机处于高速转动状态时,高密度液体处在重物内最高点,转动惯量大,对应启动扭矩大,运动状态更加平衡,对应启动扭矩大,对外负载能力大。
为了实现上述目的,在不同深浅的海域内安装流能发电装置时,据实选定流能发电装置安装地点和对应的安装方法;在浅海区域内安装时,要将承重机架(3.9.1)的机架地基必须打进浅水区域的海底岩层里;在深海区域内安装时,须在承重机架(3.9.1)的机架腿(3.9.2)端部安装按照现场实际情况和技术要求计算出来的浮力大小之浮力可控承重浮体(3.9.4),制成水面漂浮式的海上风电机的支撑系统,支撑系统中的机架腿(3.9.2)由流能发电装置的体量和所在海域的风浪大小所决定,其设备的体量和遭受到的大风浪袭击记录越多,则机架腿(3.9.2)就设计的数量越多;俯视承重机架(3.9.1)的平面几何图形不限,但必须要根据设备安装所在海域的五年以上和史上记载的极限值之水文资料的综合评估之后再来决定,支撑系统中的若干机架腿(3.9.2)之间必须根据结构力学和材料学揭示的规律与工艺要求设置钢梁钢柱和拉力索;在支撑系统之上安装储式稳流箱(3.1),在储式稳流箱(3.1)内的中心区安装着由多个叶轮机和多个带有流速放大器(3.2)依次相间组合所构成的多级运动方式转换器(3.0),多级运动方式转换器(3.0)与其中的流速放大器(3.2)组合起来限制赋有流体动能的工质依次由上至下地流动,在工质的依次流动中依次推动各层运动方式转换器(3.0)中叶轮机的叶片(2),令各层运动方式转换器(3.0)中的叶轮机通过各自的超越离合器固定连接在同一根转轴(6)上实现同轴差速转动,使得转轴(6)输出的流体转动动能转化成平稳的扭矩带动内备的发电机或外备溢能发电机(3.3)的轴转动,外备溢能发电机(3.3)与转轴(6)之间由程序控制器控制的电磁联轴器连接;流体进入运动方式转换器(3.0)有三种注入方式:A. 由单向输送管的流出口直接将流体注入到储式稳流箱(3.1),再分别流入各层运动方式转换器(3.0)的导流器(1)之可控流入口(3.0.1);B.流体由上一层运动方式转换器(3.0)的流出口进入流速放大器(3.2)流入口(3.2.1),流体从流速放大器(3.2)的流出口流出而进入下一层运动方式转换器(3.0)的导流器(1)之可控流入口(3.0.1); C.单向输送管将流体送至运动方式转换器的导流器(1)内置的喷射头,且与喷射头无漏接通,其中B方式表述了由最高层的运动方式转换器(3.0)的可控流入口(3.0.1)至最低层的运动方式转换器(3.0)的可控流入口(3.0.1)分别受到液位控制器的控制而开通与封闭实施流入量的控制,实现最高层的运动方式转换器(3.0)的可控流入口(3.0.1)在储式稳流箱(3.1)的液位高于它的液位控制器的控制值时,它的可控流入口(3.0.1)是开通的,得以最先流入,与之对应的叶轮机即刻转动;储式稳流箱(3.1)内的液位下降后,最高层的运动方式转换器(3.0)无A种和B种流入方式时,它还有C种流入方式流入,还有喷水作用于叶能机的叶片(2)之上;最低层的运动方式转换器(3.0)在C种流入方式流入和最低允许液位时能流入,共同作用于叶轮机的叶片(2)之上共同推动叶轮机转动;储式稳流箱(3.1)内的液位超出储式稳流箱(3.1)的溢水口之后,水体将自行由箱口顶边的溢水口溢出,确保各层运动方式转换器(3.0)的叶轮机所受到的流体作用力在叶轮机运行工艺标准允许的幅度波动之内长时间的稳定转动。
为了实现上述目的,针对输出功率小的稳态流能发电装置,采用永磁材料来备制永磁体,永磁体是通过它的安装支架来安装固定的;在输出功率大的多形式能量共轴同转互补发电装置的发电机中,则需要采用导磁率高的磁性材料做发电机定子磁轭(8.1),磁轭(8.1)之外部指定的工艺位置上安装发电机定子线圈(8.2),发电机转子永磁体(7.2)旋转扫过发电机定子线圈(8.2)的工作平面之后,在发电机定子线圈(8.2)的总引线端输出电力。
为了实现上述目的,当其运行工质为水流时,将稳态流能发电装置中的波力抽水机系统、储式稳流系统均被省去而不安装,安装其他全部结构后,便成为适应水流中运行的稳态水流发电装置;
当其运行工质为气流时,省去稳态流能发电装置中的波力抽水机系统、储式稳流系统、承重浮体和阻尼重板构成的漂浮系统而不安装,安装其他全部结构后,便成为适应气流中运行的稳态风力发电装置。
为了实现上述目的,采用稳态流能发电装置构成法来设计的稳态流能发电装置,它的转轴(40.6)的方位为水平方向的,以其水平轴线为基准,它的换能机通过聚能罩罩口框中的轴承支架中间的轴承座(40.3.1)安装在双向变换轮番进出流体的方式的聚能罩(40.1)和流能放大器的中心线方位上,换言之,换能机的转轴(40.6)的两端通过轴承安装在聚能罩罩口框中的轴承支架上的轴承座(40.3.1)上;在换能机中的叶轮机的叶片(40.2)亦称为旋翼,是刚性中空的,在刚性中空的叶片(40.2)空腔中设有与发电机转子永磁体(40.7)垂直固定连接的辐条(40.4)之自由端端部,这个隐藏于叶片(40.2)亦称为旋翼中的辐条(40.4)的另一端固定连接转轴(40.6)上,发电机转子永磁体(40.7)设置在具有流能放大功能的双向轮番工作的聚能罩(40.1)中心线区域,发电机转子永磁体(40.7)的最大半径之端面与聚能罩(4.1)的最小半径罩壁内表面处之间的间隙越小越好,只要不与之擦碰即合格;发电机定子包括发电机定子磁轭(40.8.1)、发电机定子线圈(40.8.2),发电机定子线圈(40.8.2)套装在发电机定子磁轭(40.8.1)中指定的位置上,多个发电机定子线圈(40.8.2)引线按照电机工艺要求联接,发电机定子线圈(40.8.2);发电机定子线圈(40.8.2)从开始绕制的发电机定子线圈(40.8.2)之引线与最后一个发电机定子线圈(40.8.2)的引线构成输出端;发电机定子磁轭(40.8.1)无间隙地紧贴在聚能罩(40.1)的罩壁外部中间区域的罩壁上,与发电机转子永磁体(40.7.)相对,聚能罩(40.1)的中间区域采用非磁性材料;发电机定子磁轭(40.8.1)与发电机定子线圈(40.8.2)均做防水保护处理,并采用流线型的刚性非磁性材料制成的密封罩(40.8.5)将已经做过防水保护处理的发电机定子磁轭(40.8.1)与发电机定子线圈(40.8.2)全部罩住。
稳态流能发电装置最大优势几点是,A. 安装了多种运动状态稳定度高的驱动系统与可再生能源动力器同轴同转并列设置互补输出法中实现互补,发电机组转动稳定、输出的电力品质好;B. 具有可变的转动惯量功能和安装了运动状态放大器,启动时转动惯量低,启动风速阈值低,微动性能高;具有可变的转动惯量功能,高速转动时转动惯量高,负载能力强,稳定性能高;C.可再生能源动力器与发电机组在结构上创造性地巧妙结合、简约优化,功能完备,同轴运行,独立功效;D.发电效率高和发电量大;E.有利于在交通不便而需要大额电网投资的、用电量小而分散的山区用户用电的采用。
稳态流能发电装置适应范围大,在许多大小河流、洋流流道上,海滩近处、海峡中安装稳态流能发电装置,比常规发电装置多获得若干倍的电能。
附图说明
附图1是一种稳态流能发电装置中的波力抽水机、储式稳流箱、运动方式转换器、流速放大器、漂浮与承重系统、阻尼重板之间的关联的侧面剖视图。
附图2是稳态流能发电装置中的波力抽水机的浮子、缸体、连杆转动支架、杠杆、运动方式转换器、外备溢能发电机之间的平面分布图。
附图3是稳态流能发电装置中的运动方式转换器侧面竖直中线剖视图,从侧视的角度图示了内备发电机的转子、转子支架和定子线圈与叶片及喷射缝之间的结构技术特征,以及发电机定子的磁轭磁头所构成的磁场工作狭缝、叶片、辐条、滑动重物、电动机、摩擦轮与导流器之间的结构关系。
附图4是稳态流能发电装置中的运动方式转换器的俯视图,从俯视的角度图示了内备发电机的转子、转子支架和定子线圈与叶片及喷射缝之间的结构技术特征,以及发电机定子的磁轭磁头所构成的磁场工作狭缝、叶片、辐条、电动机、主动摩擦轮、被动摩擦片段与导流器之间的结构关系。
附图5是洛伦茨转子、洛伦茨线圈、洛伦茨磁轭与洛伦茨定子与叶片之间的结构关系的立体图。
附图6是将转轴由垂直运行形态转为水平运行形态的结构时,对流能聚集,流速放大器的运用,以及在换能机上设置发电功能的零部件的连接特征的立体图。
措施一,利用叶轮转动支架,将发电机转子的电气部件固定连接于叶轮外缘上,增长了发电机转子的半径,提高了发电机转子切割磁力线部件的线速度,突破了常规发电机直径过小的局限,大幅提高了发电功率和效率,以及大幅简化结构和降低成本。
措施二,加长了叶片到转轴的距离,等于加长了扭矩的实际力臂,在作用力大小不变的情况下,达到了可靠地增大扭矩,提高设备的微动性之目的。
措施三,采用变转动惯量的调控技术,可靠地提高了设备的微动性和负载能力。
措施四,运用波力抽水机和储式稳流箱技术,提高驱动力的稳定性,从动力源头上提高驱动力的稳定性,达到电力品质的稳定性之目的。
措施五,在稳态流能发电装置中运用同轴同转并列设置互补输出的运动方式运动状态和运动状态互补技术进一步提高其稳定性。
措施六,选用多种运动方式的而运动状态稳定度相对高的动力系统进入稳态流能发电装置。
本发明所运用的主要原理有四:一是多级同轴同转并列设置互补输出的互补原理和CP值最大化原理;二是流体运动状态(风速、风压、功率密度)放大原理;三是叶轮机在旋转过程中转动惯量变化原理;四是波力抽水机原理;五是储式稳流箱的储能节流稳流原理;六是切割磁力线的发电机原理。
高效地将取之不尽用之不竭的天然非稳定流体能量变成稳定电能。

Claims (7)

1.一种稳态流能发电装置构成法,其特征是,先将运动方式相异相涉的动力源之运动方式转换成相同的,再将波动幅度小的动力器与波动幅度大的动力器之间实施运动状态同轴互补而构成运动状态稳定程度相对高的动力器,并在其中设置流量调节装置和类型相适应的储能装置以及设置具有发电功能的结构,构成具有将非稳定运动状态化为稳定的运动状态、内备发电功能和外备溢能发电机组合成具有专门针对接受低功率密度的微值流体动能,使得处于静止状态或低速转动状态的叶轮机可在微值扭矩下的加速旋转;当叶轮机接受高功率密度的高值流体动能所产生的高值扭矩而高速转动时呈现高值转动惯量且发挥稳速稳压稳频和自动释放多余的富能自保安全之功能、构成流能发电装置之法;具体讲,先将确定的类型合适的流量调节装置和储能装置设置在流能发电装置上,再采用同轴同转并列设置互补输出之方法,让多个多种不同运动形式和运动状态所对应的旋转动能动力器针对安装在同一根转轴上的相关运动器件同向转动的过程中运动状态得到互补,且在互补过程之中,被整合为同一种运动特征的及运动状态的转动动能,形成整合转动动能动力器,由整合转动动能动力器的输出轴向其外部的旋转动能输入装备输出旋转动能;具体方法是,在流能发电装置之基础上,以转轴为运动物体内联中心,设置包括捕捉大自然非稳定流体动能的聚能器、拾能器、传能器、储能器和换能器的运动方式转换器,且在运动方式转换器构成流能动力器之同时,按照同轴同转并列设置互补输出的方法,设置能够将多个多种运动方式和运动状态形成多个程度不同的运动连续性、波动系数和转速稳定度的动力器,通过同轴同转方式与过程实现各个动力器输出的运动特征与运动状态的互补,形成一个运动连续性好、波动系数小和转速稳定度高的转动动能的整合转动动能动力器,以及再在整合转动动能动力器之内部设置构成具有发电功能的部件,使得多个多种不同运动形式和运动状态的转动动能由非稳定运动状态互补为稳态流能发电装置;稳态流能发电装置中所整合转动动能动力器里的一些结构和零部件的功能与普通发电机的结构和零部件里的功能相同的,按共用法则实现同功能同等级结构件和零部件共用,从而获得简化及优化的结构,将多个多种聚集和捕捉自然能、转换、传送的转动动能动力器互补成的整合转动动能动力器,且与具有发电功能的零部件与结构合装成稳态流能发电装置之法;再在设置流体动力驱动系统时,针对运动方式转换器及其充当运行工质的流体运动特征在其工艺运行的前端设置流体流量调节稳态装置,并在其工艺运行的前端和后端各设置类型相适应的储能装置,同时,再同轴同转并列设置互补输出的多个多种类动力驱动系统,且与前者同轴并存,一起同向转动,实施运动状态互补,杜绝转动断续现象,得到波动系数小的转动动能;
第一种求稳法是在采用同轴同转并列设置互补输出的功能总成的同时,在设计稳态流能发电装置时,针对运动方式转换器及其充当运行工质的流体运动特征在其运行工艺的前端设计流体流量调节装置,即在工艺前端采用储蓄流体和调节流量的稳流技术,以及在其运行工艺后端设置类型相适应的蓄电和逆变、稳压、稳频电子技术,其中包括五大部分,部分一,包括波力抽水机、若干杠杆和浮子、单向输送管的汇集系统,在一台稳态流能发电装置中将据实确定若干套汇集系统,而且若干套汇集系统根据稳态流能发电装置安装地域的实际情况来排列和选用,排列布局形态和选用数量均不限,由实际情况和需要来确定;部分二,包括运动方式转换器和在其中设置的发电功能的结构与零部件,以及流体进入运动方式转换器的三种注入方式:A.由单向输送管的流出口直接将流体注入到储式稳流箱,再分别流入各层运动方式转换器的导流器之可控流入口;B.流体由上一层运动方式转换器的流出口进入流速放大器的流入口,流体从流速放大器的出口流出而进入下一层运动方式转换器的导流器之可控流入口;C.单向输送管将流体送至运动方式转换器的喷射口的流入口,且与喷射口的流入口的无漏接通,其中B种流入方式由最高层的运动方式转换器至最低层运动方式转换器的可控流入口分别受到液位控制器的控制而开通封闭以实现对流入量的控制,实现最高层的运动方式转换器在高液位时开始流入,最低层的运动方式转换器在液位下降到最低允许液位之前还能流入,只要最低层的运动方式转换器还在流入,稳态流能发电装置中的转轴就会旋转;从最高层运动方式转换器到最低层运动方式转换器的可控流入口处均设置了开度控制电磁阀,流体通过开度控制电磁阀进入运动方式转换器受到程序控制器的控制,控制方法是,先高层后低层流入法和调节流量稳速法;储式稳流箱内的液位超高之后,水体将从储式稳流箱口边的溢水口自行溢出,确保各层运动方式转换器中的叶轮机所受到各自的流体作用力后在允许的波动范围内转动而在定长时间内的转速相对稳定;部分三,包括按照稳态定长时间的技术要求计算出来的容积之储式稳流箱,其内安装了相应层数的运动方式转换器以及在上一层运动方式转换器至下一层运动方式转换器之间安装了流速放大器,流体在重力作用下从上一层运动方式转换器流出口流出后,且流经流速放大器再流入下一层运动方式转换器的可控流入口,最后,流体从最底层的运动方式转换器的总流出口流出;部分四,当稳态流能发电装置安装点设在浅海区域内,须将承重机架安装于浅水区域的海底岩石上,当安装点设在深海区域内,须按照现场实际情况和技术要求计算出来的浮力大小设计承重机架和浮力可控承重浮体,制成水面漂浮式的设备支撑系统,据实确定采用支撑方式;部分五,包括按照技术要求计算出来的发电、蓄电系统和电动机调速稳速装置;
第二种求稳法是在采用同轴同转并列设置互补输出的功能总成的同时,采用第一种求稳法部分五中表述的蓄电系统和电动机调速稳速装置,蓄电系统和电动机调速稳速装置中包括电动机、主动摩擦轮、按照被动摩擦轮的半径所对应的圆周分割成一段接一段的被动摩擦片段、阻尼器、充电器、蓄电池、逆变器、稳压器、稳频器和程序控制器及制动器组合成具有针对接受低功率密度的微值流体动能,使得处于静止状态或低速转动状态的叶轮机可在微值扭矩下加速旋转;当叶轮机接受高功率密度的高值流体动能所产生的高值扭矩而高速转动时呈现相对高值转动惯量发挥稳速稳压稳频和自动释放多余的富能自保安全之调节功能的驱动系统,并是运动状态高转速稳定度的且人为可控运行状态的驱动系统;
第三种求稳法是在采用同轴同转并列设置互补输出的功能总成的同时,将可移动的磁性材料置于两种不同种类的或两个以上同种类的磁场源之磁场不同角度地交集于同一空间所形成的非均匀磁场中将受到两种异类的或两个同种的磁场合作用,以及在多个磁场交集区域中磁场合场强不为零的,即不为零的净磁力所驱动而形成的磁性材料的运动所构成的磁动力驱动系统;其方法是,采用同轴同转并列设置互补输出的方法,在每一个叶片上距离转轴轴线最远的垂直走向的垂直边框的边缘,且要避开叶片流入口流体通道,在其流入口流体通道附近、叶片的凸面上设置一个与垂线成非平行的发电机非均匀磁场力转子永磁体,同时在导流器向转轴方向的侧板上安装发电机非均匀磁场力定子永磁体,发电机非均匀磁场力转子永磁体与发电机非均匀磁场力定子永磁体之磁极相同而相向安装,发电机非均匀磁场力转子永磁体受发电机非均匀磁场力定子永磁体的同性排斥的磁力作用而运动,形成了因磁动力而获得旋转动能的磁动力驱动系统;在转轴上,与波动系数各异的、转速稳定度不同的旋转动能动力器实现运动状态互补,获得改善和减弱非稳定程度而形成的波动系数小、转速稳定度高的旋转动能之法;须要按照电磁学揭示的电磁原理,将磁性材料置于两种以上的磁场源中,按照电磁原理成一个确定角度地交集在同一空间里多个磁场共存所形成的非均匀磁场中,磁性物体之间即受到相互磁力作用而运动;只要将非均匀磁场中的磁性物体分别与不同的固定物固定就获得相对稳定的磁动能量转换成机械动能;
第四种求稳法是在采用同轴同转并列设置互补输出的功能的同时,建立洛伦茨电动动力驱动系统,其方法是,在设置了汇流绕射发电装置流体动力驱动系统之同时,再同轴并列设置洛伦茨电动动力驱动系统,且与前者同轴并存,一起同向转动,实施运动状态互补输出,提高转动动能的状态稳定度;建立洛伦茨电动动力驱动系统中动力器的具体方法是,叶轮机上辐条端部连接叶片上垂直的直线形内边框,并在叶片的凸面上沿直线形外边框安装了若干个永磁柱,构成了洛伦茨转子永磁体,洛伦茨转子永磁体的S磁极工作面向的是安装在导流器腔体外面的洛伦茨定子线圈N磁极工作面;洛伦茨定子线圈的线圈平面与辐条的轴线延长线一致,呈垂直于地面的方框形洛伦茨定子线圈的一段垂直走向的直线部分靠近洛伦茨转子永磁体的S磁极工作面,而洛伦茨定子线圈的另一段垂直的直线段远离洛伦茨转子永磁体的S磁极工作面;靠近洛伦茨转子永磁体的S磁极工作面的洛伦茨定子线圈的一段垂直走向的直线形载流线圈靠在洛伦茨定子永磁体的N磁极工作面上,一同与洛伦茨转子永磁体S磁极工作面相对面,形成了载流导线在NS磁极构成的磁场中间的运动形态,必然形成洛伦茨力现象;方框形洛伦茨定子线圈固定在导流器腔体外面,不可移动,而洛伦茨转子永磁体是固定在叶轮机叶片上的,故洛伦茨转子永磁体在与洛伦茨定子线圈之间的洛伦茨力作用下运动;洛伦茨转子永磁体的运动带动了叶轮机转动;因洛伦茨定子线圈的垂直走向的另一段直线形载流线圈远离洛伦茨转子永磁体的磁极,故与洛伦茨转子永磁体之间所产生的洛伦茨力很小,可忽略不计;洛伦茨定子线圈的供电由本装置所配置的蓄电系统在控制器指令下可控供电,当叶轮机的转速低于所设定的转速限定值时,蓄电系统收到控制器向洛伦茨定子线圈供电的指令,通电后的洛伦茨定子线圈与洛伦茨转子永磁体之间产生洛伦茨力,叶轮机受到的扭矩增大,其转速加快;当叶轮机的转速高于所设定的转速限定值时,蓄电系统收到控制器指令而停止向洛伦茨定子线圈供电,断电后的洛伦茨定子线圈与洛伦茨转子永磁体之间的洛伦茨力消失,叶轮机失去洛伦茨扭矩,驱动叶轮机转动所需要的扭矩直接由整合转动动能动力器提供;
第五种求稳法是在采用同轴同转并列设置互补输出的功能总成的同时,采用改变转动惯量来调控驱动力系统,驱动力系统包括辐条、悬挂钩、二维楔子状的中空重物及其内盛的高密度液体,其安装形态是,辐条与转轴固定连接的一端低,辐条与叶片内边缘固定连接的一端高,在每一根辐条上挂装一个可以在辐条上滑动的重物,重物是刚性中空的,为密封容器,内盛高密度液体,重物的几何形状为二维楔子状,由重物的悬挂钩将其悬挂在辐条上、悬挂钩设置在二维楔子状重物的最厚端,其楔子状的最尖端处于自然下垂的最低处;叶轮机处于静止状态或低速转动状态时,高密度液体处在重物内最低点,转动惯量小,对应启动扭矩需求小,微动性能好;叶轮机处于高速转动状态时,高密度液体处在重物内最高点,转动惯量大,对应启动扭矩大,运动状态更加平衡,对应启动扭矩大,对外负载能力大。
2.一种基于权利要求1所述的稳态流能发电装置构成法的稳态流能发电装置,其特征是,在同一台流能发电装置之内部,以转轴为运动物体内联中心部件,设置包括捕捉大自然非稳定流体动能的聚能器、拾能器、传能器、储能器和换能器的运动方式转换器所构成的流能动力器之同时,按照同轴同转并列设置互补输出的方法,设置能够将多个多种运动方式和运动状态形成多个不同的运动连续性、波动系数和转速稳定度的动力器,通过同轴同转方式与过程实现各个各种动力器,输出的运动特征与运动状态的互补,形成一个获取运动连续性好、波动系数小和转速稳定度高的旋转动能的整合转动动能动力器,以及在整合转动动能动力器之内部设置构成具有发电功能的部件,使得多个多种不同运动形式和运动状态的动能由非稳定运动状态互补为稳定运动状态的流能发电装置:在聚集流体动能、转换和传送旋转的非稳定旋转动能的动力器之基础上,同轴同辐条同向转动的技术要求下,增设加装发电功能的电气零部件,构成具有发电功能的结构时,按照稳态流能发电装置的技术要求,以发电机额定输出电压和额定输出功率大小及额定输出状态下的转速为计算基点,计算发电机转子永磁体工作平面中心到多形式能量同轴同转并列设置互补输出流能发电装置转轴轴线的距离,依此距离再决定在流能发电装置动力器中的叶轮机的叶片的边框架的上框梁和下框梁以刚性拉杆的形式沿径向向外水平伸缩的长度,具有拉伸压缩功能的刚性拉杆的另一端水平固定连接一个用于安装发电机转子永磁体的发电机转子永磁体支架,发电机转子永磁体支架的另一端固定连接发电机转子永磁体,发电机转子永磁体之平面中心对准发电机定子线圈磁极之平面中心;发电机转子永磁体之平面与发电机内部作旋扫转动的辐条之轴线所形成的运动平面保持平行,所形成的发电机转子运动空间,以及在流能发电装置内部的导流器之圆环形部分的顶部和底部面向转轴轴线开有工作狭缝的、且通过安装n个圆圈形支架将n个“U”字形的发电机定子线圈与发电机定子磁轭之磁极和弯曲部分均按照电动力学理论揭示的规律机械固定磁性连接,每一个“U”字形的发电机定子线圈固定在发电机定子磁轭之后,发电机定子磁轭的上磁极与其下磁极构成发电机定子NS磁极之间的磁场工作狭缝,发电机定子各个线圈的引线经过机电学要求的电气连接后的最终引线即是电力输出端;通过发电机定子线圈将具有磁场工作狭缝的n个发电机定子线圈以机械固定连接的方式构成发电机定子,发电机定子的安装方法是将“U”字形的磁轭卧姿安装法,“U”字形发电机定子磁轭的一个磁极置于磁场工作缝隙平面的上方,另一个磁极置于磁场工作缝隙平面的下方,“U”字形的磁场工作狭缝的磁力线与转轴的轴线一致,一个磁极工作平面面向另一个磁极工作面的磁头均设计为略凸状,磁场工作狭缝的上下磁头的凸起面对位整齐而形成“U”字形的发电机定子磁轭的N极对S极的磁场空间;一一对应地分别固定在n个发电机定子磁轭上的n个发电机定子线圈与n个发电机转子永磁体一一对应;发电机定子线圈与发电机定子磁轭构成的磁场工作狭缝之平面与发电机转子永磁体的磁极平面保持平行,使得发电机转子永磁体随着辐条作圆面旋扫运动时,其发电机转子永磁体磁极平面紧密而无障碍地旋扫过发电机定子磁轭磁极的磁场工作狭缝的空间;由于发电机定子线圈被发电机定子磁轭固定安装在导流器的圆环形部分的顶部和底部的表面上,所固定连接的发电机定子线圈和发电机定子磁轭部件都不会遮挡喷射口的正常喷射工作;发电机转子中的n个发电机转子永磁体中的任意一个发电机转子永磁体与其相邻的另一个发电机转子永磁体之间的空档部分均设有中空薄皮的气囊物充填,并用非磁性材料封装而获得由发电机转子中的n个发电机转子永磁体与相邻的发电机转子永磁体之间被非磁性材料中空薄皮的气囊物填充的空档共同构成一个平整而完整的旋转柱,如此发电机转子永磁体具备低流阻和达标的防水功能;针对发电机定子中的n个发电机定子励磁线圈采用非磁性材料防水封装而获得由发电机定子的n个发电机定子线圈各自的防水功能;
在流能发电装置中设置了流体动力驱动系统之同时,再同轴同转并列设置互补输出的电动力驱动系统,其中有流量调节与节流技术、运动状态调节和储能技术、电动机调速调控技术、磁场力驱动增速技术、洛伦茨电动动力增速技术且同轴并存,一起同向转动,实施运动状态互补,得到转速相对稳定度高的转动动能。
3.根据权利要求2所表述的稳态流能发电装置,其特征是,
第一种求稳调控技术是在采用同轴同转并列设置互补输出的功能总成的同时,在流能发电装置设置类型相适应的流量调节装置和储能的装置,工艺前端采用储式稳流技术,在工艺后端采用蓄电和逆变、稳压、稳频电子技术,在设计流能发电装置时,针对运动方式转换器及其充当运行工质的流体运动特征在其运行工艺前端设计储式流量调节装置以及在其运行工艺后端设置相应类型的储能装置,其中包括五大部分,部分一包括波力抽水机、若干杠杆、浮子、单向输送管的汇集系统,在一台稳态流能发电装置中将据实确定若干套汇集系统,而且若干套汇集系统根据稳态流能发电装置安装地域的实际情况来排列,排列布局不限,其中波力抽水机包括活塞杆、单向活塞、活塞体、单向活塞阀体、缸体、止回阀、单向进缸活门、配重,在缸体的所有缸壁上设有流体单向流进缸体的活门,当单向活塞在活塞杆的下压或上提的往返过程中,活塞体带着单向活塞阀体和配重在缸体中上下运动;当单向活塞在活塞杆的上提过程中单向活塞阀体在其自身重量和配重的重量而向下垂,单向活塞阀体的下垂为水体向下流让出了通道,为向缸体注水过程之同时,水体通过所有缸壁上所设的流体单向进缸活门向缸内不断注水,止回阀的阀体被止回阀上方的单向输送管中的水体压闭,令止回阀处于止回状态;当单向活塞下压活塞杆时,锥体形的单向活塞阀体在缸内压迫水体的过程中被挤压向上移,向上移的锥体形的单向活塞阀体封死了水体向上流动的锥体形通道,所有在单向活塞运行前方的流体单向进缸活门均被缸体内的水体压至封闭状态,随着单向活塞阀体在缸内的不断下行,缸内水压不断增大而挤开止回阀的阀体,令止回阀处于开通状态,水体被挤进单向输送管的上方,将水体送至储式稳流箱和运动方式转换器内的喷射口之流入口;活塞杆的上端与杠杆一端铰合连接,杠杆通过铰合连接杠杆支架后,杠杆的另一端与浮子的万向连接环活动连接,浮子随海浪上下运动的范围被限定在浮子起伏行程限定网中,浮子起伏行程限定网是以杠杆支架为转动圆心,以杠杆从杠杆支架到浮子顶部加减半个浮子的宽度为半径来决定浮子起伏行程限定网的截面宽度,浮子起伏行程限定网的内弯处开有一道与浮子连接的杠杆上下运动的缝,缝的上半部分处于水平面之上,在靠近浮子起伏行程限定网顶部的位置上设有收放可控止动擎,止动擎有三种收放可控模式:A.止动擎自动放出,人工收回与人工恢复自动放出止动擎模式;B.止动擎自动放出,电动收回与电动恢复自动放出止动擎模式;C.止动擎自动放出,流体力学控制机构自动收回与恢复自动放出止动擎模式,供据实选用;半圆形的浮子起伏行程限定网两端部的连线垂直地固定在起伏限定网固定架的顶端,起伏限定网固定架的脚端固定连接在承重机架的承重机架底横梁上,在承重机架底横梁的水平下方表面上固定安装了若干个垂直向下用于安装阻尼重板的阻尼支架,阻尼支架的自由端装有若干副阻尼重板,每一副阻尼重板都是由两个凸面的顶端相固接的双面碟形重板所制成的;部分二包括运动方式转换器,以及流体进入运动方式转换器的三种注入方式:A.由单向输送管的流出口直接将流体注入到储式稳流箱,再分别流入各层运动方式转换器的导流器之可控流入口;B.流体由上一层运动方式转换器的流出口进入流速放大器的流入口,流体从流速放大器的流出口流出而进入下一层运动方式转换器的导流器之可控流入口;C.单向输送管将流体送至运动方式转换器的喷射口,且与喷射口的流入口无漏接通,其中B种流入方式由最高层的运动方式转换器至最低层运动方式转换器的可控流入口分别受到液位控制器的控制而开通-封闭以实现对流入量的控制,实现最高层的运动方式转换器在高液位时开始流入,最低层的运动方式转换器在液位下降到最低允许液位之前还能流入,只要最低层的运动方式转换器还在流入,其共同的转轴就会旋转;从最高层运动方式转换器到最低层运动方式转换器的可控流入口处均设置了开度控制电磁阀,流体通过开度控制电磁阀进入运动方式转换器受到程序控制器的控制,控制秩序与方法是,先高层后低层进入秩序和流量调节稳速法,其中流量的控制由开度控制电磁阀的开度大小来实现;部分三包括按照稳流长短时间的技术要求计算出容积大小的储式稳流箱,其内安装了相应层数的运动方式转换器以及在上一层运动方式转换器至下一层运动方式转换器之间安装了流速放大器,流体在重力作用下从上一层运动方式转换器流出口流出后再进入流速放大器的流入口,流经流速放大器的流出口和开度控制电磁阀再流入下一层运动方式转换器的可控流入口,最后,流体从最底层的运动方式转换器的总流出口流出;储式稳流箱内的液位超高之后,水体将自行从箱口边的溢出口溢出,确保各层运动方式转换器中的叶轮机所受到各自的流体作用力后,允许在技术标准规定下的波动范围内转动,在稳流长短时间内转速获得相对稳定,运动方式转换器与流速放大器的结构关系是,上一层运动方式转换器的可控流出口与流速放大器的流入口连通,流速放大器的流出口与下一层运动方式转换器的可控流入口连通,至最低层运动方式转换器的总流出口止;部分四,当安装点设在浅海区域内,须将承重机架的机架脚安装于浅水区域的海底岩石上,当安装点设在深海区域内,须按照现场实际情况和技术要求计算出来的承重机架之刚度和浮力可控承重浮体之浮力大小,制成水面漂浮式稳态流能发电装置的支撑系统,据实确定采用支撑方式,承重机架的上半部设有三个以上的向上的上立柱,形成向上的叉状物,叉状物之中安装着储式稳流箱,承重机架的下半部设有三个以上的向下的下立柱,下立柱的最下端与承重机架底横梁互为垂直地连接起来,在下立柱的外侧下部设有串装在浮体支架上的浮力可控承重浮体,浮力可控承重浮体呈双向流线型,其中间部位开有通洞,令浮力可控承重浮体可以串装在浮力可控承重浮体支架上且能无障自由圆周转动而具备自动寻向获取最小流体力学阻力的功能,串装在浮力可控承重浮体支架上的浮力可控承重浮体有若干个,其中总数的五分之四数量的浮力可控承重浮体运行时处在水面之下,五分之一数量的浮力可控承重浮体运行时处在水面之上,在水面下五分之四数量的浮力可控承重浮体的总浮力等于稳态流能发电装置的总重量,浮力可控承重浮体的上方连接一根排气管,排气管的出口连通一个受控电磁阀,电控排气管出口的受控电磁阀开通与闭合状态受程序控制器的控制,当受控电磁阀开通时,浮力可控承重浮体内部的气体沿着排气管被其壁外的水压压出浮力可控承重浮体之外,浮力可控承重浮体因此而失去浮力,稳态流能发电装置整体下沉;排气管的具有防水保护的受控电磁阀出口设在储式稳流箱边缘高处,当防水型空压机接受程序控制器的指令启动时,排气管的具有防水保护的受控电磁阀出口同时关闭,浮力可控承重浮体充气胀起来,恢复其应有的浮力,稳态流能发电装置整体上浮,防水型空压机和控制器及缆车安装在一个自带的浮体的几何形状不限的安装板上,安装板上下活动地卡置于储式稳流箱顶部卡桩上,当稳流流能发电装置遇险下沉时,自带浮体的安装板托着防水型空压机和控制器及缆车留在水面之上,缆车在控制器指令下释放缆绳与气管,缆绳与气管的另一端跟随着稳流流能发电装置下沉,气管进入浮力可控承重浮体支架的空心管内分别与各个浮力可控承重浮体上无漏连通的电磁三通阀进气口无漏连通,与电磁三通阀接收到控制器的排气指令后,电磁三通阀的进气口关闭,排气口被开通而排气,减小浮力;险情过后控制器自动发出上浮指令,防水型空压机按照上浮指令开始运行,电磁三通阀的进气口开通,排气口被关闭而对浮力可控承重浮体充气,增大浮力,当其浮力足够时,稳流流能发电装置上浮至水平面的正常吃水线状态;部分五包括按照技术要求计算出来的发配电和蓄电系统,其中包括内备发电机、外备溢能发电机、主动摩擦轮、被动摩擦轮、被动摩擦片段、阻尼器、蓄电池、逆变器、稳频器和程序控制器及制动器;
第二种求稳调控技术是在采用同轴同转并列设置互补输出的功能总成的同时,采用电动机增减扭力的调速系统,在通过增减电动机扭力的调速系统中的电动机由稳态流能发电装置的自发电充电蓄电系统供电,增减电动机扭力的调速系统中包括在普通的直流电动机和步进电动机中据实任选一种电动机、主动摩擦轮、被动摩擦轮、被动摩擦片段、阻尼器、蓄电池、程序控制器及制动器,所组合成的增减电动机扭力的调速系统具有当叶轮机受微风作用而低转速时呈较小值转动惯量处于微矩启旋之状态、当叶轮机吸收强流体动能时而高转速时呈较大值转动惯量发挥稳速稳频和自动释放多余的富能自保安全之功能的驱动系统,并是高转速稳定度的运动状态且是人为可控运行状态的驱动系统;在导流器的圆形部分的上壁板和下壁板各设置若干台电动机,每一台电动机都通过自己的主动摩擦轮分别带动发电机转子上的发电机转子永磁体最外端所固定连接的被动摩擦片段,被动摩擦轮是由一段一段的被动摩擦片段有等间距地按照完整的被动摩擦轮之圆周轨迹所构成的,每一段被动摩擦片段都是固定连接在发电机转子上的发电机转子永磁体最外端,固定连接发电机转子上的发电机转子永磁体最外端的被动摩擦片段之圆心与转轴的轴心重合,随同发电机转子一起旋转,并能无障碍地旋过与发电机定子之间的磁场空间,所有发电机转子永磁体最外端的被动摩擦片段依次与电动机的主动摩擦轮相互摩擦而令叶轮机得以调节转速;在电动机的电气控制回路中设有限速控制器,当风速过低时,所安装的电动机之主动摩擦轮受通电的电磁铁之压力作用而紧压发电机转子的被动摩擦片段之上,电动机的转动能量通过摩擦副传递给叶轮机,为叶轮机提高转速;随着化非稳态为稳态的稳态流能发电装置所在风场中的风速增高,程序控制器将降低电动机的转速,直至稳态流能发电装置的即时转速逐步减小,直至接近或达到设定的转速限定值,电动机的转速逐渐减小,直至电动机的电源回路被程序控制器切断,电动机停止转动,同时压迫主动摩擦轮与被动摩擦片段接触的电磁位移器也受控断电,使得电动机的主动摩擦轮与被动摩擦片段之间的压力消失,主动摩擦轮与被动摩擦片段的受控脱离接触,电动机和主动摩擦轮一起被脱离发电机转子上的被动摩擦片段,发电机转子随着叶轮机进入独自转动状态;
第三种求稳调控技术是在采用同轴同转并列设置互补输出的功能总成的同时,采用运动状态稳定度高的磁动力系统,将可移动的磁性材料置于两种不同种类的或两个以上同种类的磁场源之磁场不同角度地交集于同一空间所形成的非均匀磁场中将受到两种异类的或两个以上同种的磁场合作用,以及在磁场交集区域中多个磁场的合场强不为零,即不为零的净磁力所驱动而形成的磁性材料的运动所构成的磁动力驱动系统;其做法是,采用同轴同转并列设置互补输出的方法,在每一个叶片上距离转轴轴线最远的垂直走向的垂直边的边缘,且要避开叶片的流入口,在其流入口流体通道附近、叶片的凸面上设置一个与垂线成非平行的发电机非均匀磁场力转子永磁体,与在导流器向转轴方向的侧板上安装发电机非均匀磁场力定子永磁体的磁极同性相向地安装,在发电机非均匀磁场力转子永磁体受到发电机非均匀磁场力定子永磁体之间的非均匀磁场力中,磁极同性排斥的作用而发电机非均匀磁场力定子永磁体不发生位移运动,发电机非均匀磁场力转子永磁体同叶轮机一起做绕轴圆周运动,形成了因磁动力而获得旋转动能的磁动力驱动系统,磁动力驱动系统所形成的运动连续性好、波动系数小、转速稳定度高的旋转动能通过同轴输出;在转轴上,与波动系数各异的、转速稳定度不同的旋转动能动力器实现运动状态互补,获得改善和减弱非稳定程度而形成的波动系数小、转速稳定度高的旋转动能之法;磁动力驱动系统将磁性材料置于两种以上的磁场源的磁场按照电磁原理成确定角度地交集在同一空间里多个磁场共存所形成的非均匀磁场中,磁性物体之间即受到相互磁力作用而作运动;只要将非均匀磁场中的磁性物体分别与不同的固定物固定就获得相对稳定的磁动能量转换成旋转动能;
第四种求稳调控技术是在采用同轴同转并列设置互补输出的功能总成的同时,采用运动状态稳定度高的洛伦茨电动动力驱动系统,建立洛伦茨电动动力驱动系统是,在设置了流能发电装置流体动力驱动系统之同时,再同轴并列设置洛伦茨电动动力驱动系统,且与前者同轴并存,一起同向转动,实施运动状态互补输出,得到相对稳定的转动动能;
建立洛伦茨电动动力驱动系统中动力器的具体方法是,叶轮机上辐条端部连接叶片上垂直的直线形内边框,并在叶片的凸面上沿直线形外边框安装了若干个永磁柱,构成了洛伦茨转子永磁体,洛伦茨转子永磁体的S磁极工作面面向的是安装在导流器腔体外面的洛伦茨定子线圈N磁极工作面;洛伦茨定子线圈的线圈平面与辐条的轴线延长线一致,呈垂直于地面的方框形洛伦茨定子线圈的一段垂直走向的直线部分靠近洛伦茨转子永磁体的S磁极工作面,而洛伦茨定子线圈的另一段垂直的直线段远离洛伦茨转子永磁体的S磁极工作面;靠近洛伦茨转子永磁体的S磁极工作面的洛伦茨定子线圈的一段垂直走向的直线形载流线圈靠在洛伦茨定子永磁体的N磁极工作面上,一同与洛伦茨转子永磁体S磁极工作面相对面,形成了载流导线在NS磁极构成的磁场中间的运动形态,必然形成洛伦茨力现象;方框形洛伦茨定子线圈固定在导流器腔体外面,不可移动,而洛伦茨转子永磁体是固定在叶轮机叶片上的,故洛伦茨转子永磁体在与洛伦茨定子线圈之间的洛伦茨力作用下运动;洛伦茨转子永磁体的运动带动了叶轮机转动;因洛伦茨定子线圈的垂直走向的另一段直线形载流线圈远离洛伦茨转子永磁体的磁极,故与洛伦茨转子永磁体之间所产生的洛伦茨力很小,可忽略不计;洛伦茨定子线圈的供电由本装置所配置的蓄电系统在控制器指令下可控供电,当叶轮机的转速低于所设定的转速限定值时,蓄电系统收到控制器向洛伦茨定子线圈供电的指令,通电后的洛伦茨定子线圈与洛伦茨转子永磁体之间产生洛伦茨力,叶轮机受到的扭矩增大,其转速加快;当叶轮机的转速高于所设定的转速限定值时,蓄电系统收到控制器指令而停止向洛伦茨定子线圈供电,断电后的洛伦茨定子线圈与洛伦茨转子永磁体之间的洛伦茨力消失,叶轮机失去洛伦茨扭矩,驱动叶轮机转动所需要的扭矩直接由整合转动动能动力器提供;
第五种求稳调控技术是在采用同轴同转并列设置互补输出的功能总成的同时,采用改变转动惯量来调控驱动力系统,驱动力系统包括辐条、悬挂钩、二维楔子状的中空重物及其内盛的高密度液体,其安装形态是,辐条与转轴固定连接的一端低,辐条与叶片内边缘固定连接的一端高,在每一根辐条上挂装一个可以在辐条上滑动的重物,重物是刚性中空的,为密封容器,内盛高密度液体,重物的几何形状为二维楔子状,由重物的悬挂钩将其悬挂在辐条上、悬挂钩设置在二维楔子状重物的最厚端,其楔子状的最尖端处于自然下垂的最低处;叶轮机处于静止状态或低速转动状态时,高密度液体处在重物内最低点,转动惯量小,对应启动扭矩需求小,微动性能好;叶轮机处于高速转动状态时,高密度液体处在重物内最高点,转动惯量大,对应启动扭矩大,运动状态更加平衡,对应启动扭矩大,对外负载能力大。
4.根据权利要求2所表述的稳态流能发电装置,其特征是,在不同深浅的海域内安装流能发电装置时,据实选定流能发电装置安装地点和对应的安装方法;在浅海区域内安装时,要将承重机架的机架地基必须打进浅水区域的海底岩层里;在深海区域内安装时,须在承重机架的机架腿端部安装按照现场实际情况和技术要求计算出来的浮力大小之浮力可控承重浮体,制成水面漂浮式的海上风电机的支撑系统,支撑系统中的机架腿由流能发电装置的体量和所在海域的风浪大小所决定,其设备的体量和遭受到的大风浪袭击越多,则机架腿就设计的数量越多;俯视承重机架的平面几何图形不限,支撑系统中的若干机架腿之间必须根据结构力学和材料学揭示的规律与工艺要求设置钢梁钢柱和拉力索;在支撑系统之上安装储式稳流箱,在储式稳流箱内的中心区安装着由多个叶轮机和多个带有流速放大器依次组合所构成的多级运动方式转换器,多级运动方式转换器与其中的流速放大器组合起来限制赋有流体动能的工质依次由上至下地流动,在工质的依次流动中依次推动各层运动方式转换器中叶轮机的叶片,令各层运动方式转换器中的叶轮机通过各自的超越离合器固定连接在同一根转轴上实现同轴差速转动,使得转轴输出的流体转动动能转化成平稳的扭矩带动内备的发电机或外备溢能发电机的轴转动,外备溢能发电机与转轴之间由程序控制器控制的电磁联轴器连接;流体进入运动方式转换器有三种注入方式:A.由单向输送管的流出口直接将流体注入到储式稳流箱,再分别流入各层运动方式转换器的导流器之可控流入口;B.流体由上一层运动方式转换器的流出口进入流速放大器流入口,流体从流速放大器的流出口流出而进入下一层运动方式转换器的导流器之可控流入口;C.单向输送管将流体送至运动方式转换器的导流器内置的喷射头,且与喷射头无漏接通,其中B方式表述了由最高层的运动方式转换器的可控流入口至最低层的运动方式转换器的可控流入口分别受到液位控制器的控制而开通与封闭实施流入量的控制,实现最高层的运动方式转换器的可控流入口在储式稳流箱的液位高于它的液位控制器的控制值时,它的可控流入口是开通的,得以最先流入,与之对应的叶轮机即刻转动;储式稳流箱内的液位下降后,最高层的运动方式转换器无A种和B种流入方式时,它还有C种流入方式流入,还有喷水作用于叶能机的叶片之上;最低层的运动方式转换器在C种流入方式流入和最低允许液位时能流入,共同作用于叶轮机的叶片之上共同推动叶轮机转动;储式稳流箱内的液位超出储式稳流箱的溢水口之后,水体将自行由箱口顶边的溢水口溢出,确保各层运动方式转换器的叶轮机所受到的流体作用力在叶轮机运行工艺标准允许的幅度波动之内长时间的稳定转动。
5.根据权利要求4所述的稳态流能发电装置,其特征是,针对输出功率小的稳态流能发电装置,采用永磁材料来制备永磁体,永磁体是通过它的安装支架来安装固定的;在输出功率大的多形式能量共轴同转互补发电装置的发电机中,则需要采用导磁率高的磁性材料做发电机定子磁轭,磁轭之外部指定的工艺位置上安装发电机定子线圈,发电机转子永磁体旋转扫过发电机定子线圈的工作平面之后,在发电机定子线圈的总引线端输出电力。
6.根据权利要求4所表述的稳态流能发电装置,其特征是,当其运行工质为水流时,将稳态流能发电装置中的波力抽水机系统、储式稳流系统均被省去而不安装,安装其他全部结构后,便成为适应水流中运行的稳态水流发电装置;
当其运行工质为气流时,省去稳态流能发电装置中的波力抽水机系统、储式稳流系统、承重浮体和阻尼重板构成的漂浮系统而不安装,安装其他全部结构后,便成为适应气流中运行的稳态风力发电装置。
7.一种基于权利要求1所述的稳态流能发电装置构成法的稳态流能发电装置,其特征是,它的转轴的方位为水平方向的,以其水平轴线为基准,它的换能机通过聚能罩罩口框中的轴承支架中间的轴承座安装在双向变换轮番进出流体的方式的聚能罩和流能放大器的中心线方位上,换言之,换能机的转轴的两端通过轴承安装在聚能罩罩口框中的轴承支架上的轴承座上;在换能机中的叶轮机的叶片亦称为旋翼,是刚性中空的,在刚性中空的叶片空腔中设有与发电机转子永磁体垂直固定连接的辐条之端部,这个隐藏于叶片亦称为旋翼中的辐条的另一端固定连接转轴上,发电机转子永磁体设置在具有流能放大功能的双向轮番工作的聚能罩中心线区域,发电机转子永磁体的最大半径之端面与聚能罩的最小半径罩壁内表面处之间的间隙越小越好,只要不与之擦碰即合格;发电机定子包括发电机定子磁轭、发电机定子线圈,发电机定子线圈套装在发电机定子磁轭中指定的位置上,多个发电机定子线圈引线按照电机工艺要求联接;发电机定子线圈从开始绕制的发电机定子线圈之引线与最后一个发电机定子线圈的引线构成输出端;发电机定子磁轭无间隙地紧贴在聚能罩的罩壁外部中间区域的罩壁上,与发电机转子永磁体相对,聚能罩的中间区域采用非磁性材料;发电机定子磁轭与发电机定子线圈均做防水保护处理,并采用流线型的刚性非磁性材料制成的密封罩将已经做过防水保护处理的发电机定子磁轭与发电机定子线圈全部罩住。
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