CN113482840A - 一种电机姿态自适应式浪流集成发电装置 - Google Patents

一种电机姿态自适应式浪流集成发电装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电机姿态自适应式浪流集成发电装置，包括自下而上依次设置的旋转底座、旋转架、导叶套集成升降平台和浪流发电装置，浪流集成发电装置还包括水深传感器，该水深传感器设置在旋转底座上，浪流集成发电装置根据水深传感器的水深信号，控制导叶套集成升降平台上升或下降；根据旋转角控制规律，控制旋转架转动；叶轮本体内设第二微型控制模块、第二蓄电池和微型马达，第二微型控制模块分别连接第二蓄电池和微型马达，第二微型控制模块根据预设的扭角控制规律，通过微型马达控制叶片扭角。与现有技术相比，本发明能在无人看管的情况下根据预测的浪流运动变化规律实行自动控制，在每时刻的获能效率达到最大，并且结构合理，运行稳定。

Description

一种电机姿态自适应式浪流集成发电装置
技术领域
本发明涉及浪流发电技术领域，尤其是涉及一种电机姿态自适应式浪流集成发电装置。
背景技术
能源问题不仅对全球经济产生重大影响，而且与生态环境和温室效应密切相关。因此，世界上越来越多的国家开始发展清洁和可再生能源资源，其中潮流能源和波浪能具有巨大的潜力。在海洋可再生能源开发利用中，波浪和潮流密不可分，存在相互集成的作用。浪流集成发电装置在我国还只是处于探索阶段，但可作为沿海近岸一种小电量的电力需要的补充。虽然浪流集成发电装置已出现，可是受地理环境限制，这就需要不同种的浪流集成发电装置以适应不同的地理环境。使波浪能和潮流能充分利用起来，降低能源的总体消耗。
公开号为CN110043418A的发明公开了一种固定式浪流联合发电装置，包括波浪能发电装置和海流能发电装置，其特征在于：还包括浪流联合发电室和固定装置；所述的波浪能发电装置包括浮子和直线电机；所述的海流能发电装置包括海流能水轮机和轴向电机；所述的直线电机和轴向电机均布置在浪流联合发电室内部；所述的浮子整体套在浪流联合发电室外侧，浮子与浪流联合发电室内部的直线电机通过传动杆连接；所述的海流能水轮机安装在浪流联合发电室下方，海流能水轮机的主轴穿过浪流联合发电室底部并与浪流联合发电室内部的轴向电机连接；所述的浪流联合发电室内部设有电力集成装置；所述的电力集成装置的电力输入通道分别与直线电机和轴向电机连接；所述的固定装置安装在浪流联合发电室上方。
实际使用时，浪流的方向和水位高度都在实时变化，该固定式浪流联合发电装置并不能自主根据浪流的向和水位高度进行调整，以获得最大的浪流能转化效率。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电机姿态自适应式浪流集成发电装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种电机姿态自适应式浪流集成发电装置，包括自下而上依次设置的旋转底座、旋转架、导叶套集成升降平台和浪流发电装置，
所述旋转底座的顶部外侧设有圆弧形导轨、内侧设有齿轮轴和齿轮轴驱动组件，所述旋转架的底部外侧设有滑块、内侧设有内齿轮孔，所述滑块与圆弧形导轨相配合，用于在圆弧形导轨内滑动，所述内齿轮孔与所述齿轮轴相配合，所述齿轮轴受所述齿轮轴驱动组件驱动带动旋转架在旋转底座上转动；
所述旋转架的顶部两侧分别设有旋转架左平台和旋转架右平台、中部内凹，所述旋转架左平台设有左螺柱和左螺柱驱动组件，所述旋转架右平台设有右螺柱和右螺柱驱动组件，所述导叶套集成升降平台的两侧分别设有左螺母和右螺母，所述左螺母与所述左螺柱相配合，连接在左螺柱外侧，所述右螺母与所述右螺柱相配合，连接在右螺柱外侧，所述导叶套集成升降平台受所述左螺柱驱动组件和右螺柱驱动组件共同驱动，进行上升或下降；
所述导叶套集成升降平台的顶部上侧分别设有左导叶套和右导叶套，所述浪流发电装置包括叶轮本体、左导叶、右导叶、左发电组件和右发电组件，所述左导叶安装在左导叶套内，所述右导叶安装在右导叶套内，所述叶轮本体的叶轮轴的左端分别连接所述左导叶和左发电组件，所述叶轮本体的叶轮轴的右端分别连接所述右导叶和右发电组件；
所述浪流集成发电装置还包括水深传感器，该水深传感器设置在旋转底座上，所述浪流集成发电装置根据所述水深传感器的水深信号，通过左螺柱驱动组件和右螺柱驱动组件控制导叶套集成升降平台上升或下降；根据预设的旋转角控制规律，通过齿轮轴驱动组件控制旋转架转动。
进一步地，所述叶轮本体内设第二微型控制模块、第二蓄电池和微型马达，所述叶轮本体的外侧设有多个叶片，每个所述叶片均对应连接一个所述微型马达，受所述微型马达驱动调整叶片扭角；
所述第二微型控制模块分别连接所述第二蓄电池和微型马达，所述第二微型控制模块根据预设的扭角控制规律，通过微型马达控制叶片扭角。
进一步地，所述旋转底座包括旋转底座本体，该旋转底座本体的下端设有多个立柱进行支撑，所述旋转底座本体的中部设有通孔，用于安装所述齿轮轴驱动组件和齿轮轴，底部设有盖板沉孔，用于安装底部盖板进行通孔内部结构的密封，所述圆弧形导轨设置在旋转底座本体的顶部外侧。
进一步地，所述齿轮轴驱动组件包括自上而下依次连接的联轴器、电机、第一微型控制模块和第一蓄电池，所述联轴器的顶端连接所述齿轮轴。
进一步地，所述左螺柱驱动组件包括左电动机、左上轴承和左下轴承，所述左电动机、左上轴承和左下轴承均连接所述旋转架左平台，所述左螺柱的上端和下端端部分别连接所述左上轴承和左下轴承，用于支撑左螺柱，且左螺柱的上端端部伸出左上轴承，所述左电动机的输出端连接所述左螺柱的上端端部；
所述右螺柱驱动组件包括右电动机、右上轴承和右下轴承，所述右电动机、右上轴承和右下轴承均连接所述旋转架右平台，所述右螺柱的上端和下端端部分别连接所述右上轴承和右下轴承，用于支撑右螺柱，且右螺柱的上端端部伸出右上轴承，所述右电动机的输出端连接所述右螺柱的上端端部；
所述旋转架还设有控制器，该控制器分别连接所述左电动机和右电动机。
进一步地，所述导叶套集成升降平台的两侧分别设有左螺母孔和右螺母孔，所述左螺母孔内侧与左螺母固连，左螺母内侧用于供所述左螺柱穿过，所述左螺母和左螺柱通过螺纹连接，所述右螺母孔内侧与右螺母固连，右螺母内侧用于供所述右螺柱穿过，所述右螺母和右螺柱通过螺纹连接。
进一步地，所述左发电组件包括左发电机、左联轴器和左发电转换单元，所述左联轴器连接所述叶轮轴的左端，所述左发电机分别连接所述左联轴器和左发电转换单元；
所述右发电组件包括右发电机、右联轴器和右发电转换单元，所述右联轴器连接所述叶轮轴的右端，所述右发电机分别连接所述右联轴器和右发电转换单元。
进一步地，所述左发电转换单元安装在所述旋转架左平台上，所述右发电转换单元安装在所述旋转架右平台上。
进一步地，所述左发电转换单元包括依次连接的左转换器和左蓄电池，所述左转换器连接所述左发电机，所述左蓄电池还连接所述左螺柱驱动组件；
所述右发电转换单元包括依次连接的右转换器和右蓄电池，所述右转换器连接所述右发电机，所述右蓄电池还连接所述右螺柱驱动组件。
进一步地，所述叶轮本体中叶片的形状为S翼型，所述左发电机和右发电机均为正反转直流发电机。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明将导叶套和升降平台集成为一体，形成导叶套集成升降平台，其上搭载浪流发电装置，旋转底座下方设置水深传感器，能够根据不同的水深将电信号传输给控制器通过处理，即触发左、右螺杆座上的电动机运转带动导叶套集成升降平台，导叶套集成升降平台能够随波浪的起伏而上浮或下沉以确保叶轮能够充分吸收浪流集成能，进行完善的发电运行；
导叶套集成升降平台安装在旋转架上，旋转架和旋转底座之间通过圆弧形导轨、滑块、齿轮轴和齿轮轴驱动组件实现主动旋转，旋转角控制根据内设的装置旋转角规律算法进行控制，旋转角规律算法根据当地海况浪流运动规律的预测及集成作用数学机理设计，可以使得旋转架的旋转角根据浪流集成作用的合成方向进行偏转；本发明整体上可以实现自动控制，并使得水平轴水轮机在实时变化的海况下达到最大获能效率的概率得以提升。
(2)本发明的姿态自适应式浪流集成发电装置的叶轮叶片形状为S翼型，能够很好地适应双向来流，叶轮正反转均可产生电能，使得吸收浪流能效率高。且叶轮轴与发电机之间仅用联轴器相连，使得浪流能转换成动力效率高。本发明的姿态自适应式浪流集成发电装置中的左、右发电机都为正反转直流发电机。
(3)本发明的姿态自适应式浪流集成发电装置将导叶套和升降平台集成为一体结合成一体，不但能够根据海水的深度进行自动升降，始终保持设备的正常运行，并且运行稳定，浪流能转化效率高，传输到岸边，可被广泛应用。
(4)本发明的姿态自适应式浪流集成发电装置可对叶轮的四个叶片根据第一微型控制模块中内设的扭角规律算法进行扭角控制，也可对旋转架的旋转角根据第一微型控制模块I中内设的装置旋转角规律算法进行控制，扭角规律算法和旋转角控制算法均根据当地海况浪流运动规律的预测及预测数据的集成作用数学机理设计，可以使得叶片扭角根据浪流集成作用的等效流速偏转、旋转架的旋转角根据浪流集成作用的合成方向进行偏转，从而使得浪流集成发电装置可以在无人看管的情况下根据预测的浪流运动变化规律实行自动控制，且在每时刻的获能效率尽可能达到最大。
(5)本发明的姿态自适应式浪流集成发电装置可适宜于海洋沿岸应用。
附图说明
图1为本发明实施例中的旋转底座结构示意图；
图中，1、圆弧形滑轨，2、旋转底座本体，3、螺纹孔，4、第一立柱，5、第二立柱，6、第三立柱，7、盖板沉孔，8、电机，9、联轴器，10、通孔，11、齿轮轴，12、第四立柱，59、微型控制模块，60、第一蓄电池，62、电源输出线；
图2为本发明实施例中的旋转架斜下方结构仰视图；
图3为本发明实施例中的旋转架斜上方结构俯视图；
图中，13、左滑块，14、内齿轮孔，15、右滑块，16、右螺柱，17、旋转架右平台，18、右转换器，19、右电源输出电缆，20、右电缆I，21、右蓄电池，22、右电动机，23、右电源输入电缆，24、左电动机，25、左电源输入电缆I，26、控制器，27、左电缆II，28、左蓄电池，29、左电缆I，30、左电源输出电缆，31、左转换器，32、旋转架左平台，33、信号电缆，34、左上轴承，35、左螺柱，36、左下轴承，37、右上轴承，38、旋转架本体，39、右下轴承，61、水深传感器；
图4为本发明实施例中的导叶套集成升降平台结构示意图；
图中，40、左导叶套，41、左螺母座，42、左螺母，43、左螺母孔，44、导叶套集成升降平台本体，45、右螺母，46、右螺母孔，47、右螺母座，48、右导叶套；
图5为本发明实施例中的浪流发电装置本体示意图；
图中，49、左导叶，50、左分流头，51、左发电机，52、左联轴器套，53、左联轴器，54、叶轮本体，55、右导叶，56、右分流头，57、右发电机，58、右螺栓；
图6为本发明实施例中的姿态自适应式浪流集成发电装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
实施例1
本实施例提供一种电机姿态自适应式浪流集成发电装置，包括自下而上依次设置的旋转底座、旋转架、导叶套集成升降平台和浪流发电装置，
旋转底座的顶部外侧设有圆弧形导轨1、内侧设有齿轮轴11和齿轮轴驱动组件，旋转架的底部外侧设有滑块、内侧设有内齿轮孔14，滑块与圆弧形导轨1相配合，用于在圆弧形导轨1内滑动，内齿轮孔14与齿轮轴11相配合，齿轮轴11受齿轮轴驱动组件驱动带动旋转架在旋转底座上转动；
旋转架的顶部两侧分别设有旋转架左平台32和旋转架右平台17、中部内凹，旋转架左平台32设有左螺柱35和左螺柱驱动组件，旋转架右平台17设有右螺柱16和右螺柱驱动组件，导叶套集成升降平台的两侧分别设有左螺母42和右螺母45，左螺母42与左螺柱35相配合，连接在左螺柱35外侧，右螺母45与右螺柱16相配合，连接在右螺柱16外侧，导叶套集成升降平台受左螺柱驱动组件和右螺柱驱动组件共同驱动，进行上升或下降；
导叶套集成升降平台的顶部上侧分别设有左导叶套40和右导叶套48，浪流发电装置包括叶轮本体54、左导叶49、右导叶55、左发电组件和右发电组件，左导叶49安装在左导叶套40内，右导叶55安装在右导叶套48内，叶轮本体54的叶轮轴的左端分别连接左导叶49和左发电组件，叶轮本体54的叶轮轴的右端分别连接右导叶55和右发电组件；
浪流集成发电装置还包括水深传感器61，该水深传感器61设置在旋转底座上，浪流集成发电装置根据水深传感器61的水深信号，通过左螺柱驱动组件和右螺柱驱动组件控制导叶套集成升降平台上升或下降；根据预设的旋转角控制规律，通过齿轮轴驱动组件控制旋转架转动。
叶轮本体54内设第二微型控制模块、第二蓄电池和微型马达，叶轮本体54的外侧设有四个叶片，每个叶片均对应连接一个微型马达，受微型马达驱动调整叶片扭角；
第二微型控制模块分别连接第二蓄电池和微型马达，第二微型控制模块根据预设的扭角控制规律，通过微型马达控制叶片扭角。
本发明的姿态自适应式浪流集成发电装置可对叶轮的四个叶片根据第一微型控制模块中内设的扭角规律算法进行扭角控制，也可对旋转架的旋转角根据第一微型控制模块I中内设的装置旋转角规律算法进行控制，扭角规律算法和旋转角控制算法均根据当地海况浪流运动规律的预测及预测数据的集成作用数学机理设计，可以使得叶片扭角根据浪流集成作用的等效流速偏转、旋转架的旋转角根据浪流集成作用的合成方向进行偏转，从而使得浪流集成发电装置可以在无人看管的情况下根据预测的浪流运动变化规律实行自动控制，且提升水平轴水轮机在实时变化的海况下达到最大获能效率的概率。
旋转底座包括旋转底座本体2，该旋转底座本体2的下端设有多个立柱进行支撑，旋转底座本体2的中部设有通孔10，用于安装齿轮轴驱动组件和齿轮轴11，底部设有一盖板沉孔7，用于安装底部盖板进行通孔10内部结构的密封，圆弧形导轨1设置在旋转底座本体2的顶部外侧。
齿轮轴驱动组件包括自上而下依次连接的联轴器9、电机8、第一微型控制模块59和第一蓄电池60，联轴器9的顶端连接齿轮轴11。
左螺柱驱动组件包括左电动机24、左上轴承34和左下轴承36，左电动机24、左上轴承34和左下轴承36均连接旋转架左平台32，左螺柱35的上端和下端端部分别连接左上轴承34和左下轴承36，用于支撑左螺柱35，且左螺柱35的上端端部伸出左上轴承34，左电动机24的输出端连接左螺柱35的上端端部；
右螺柱驱动组件包括右电动机22、右上轴承37和右下轴承39，右电动机22、右上轴承37和右下轴承39均连接旋转架右平台17，右螺柱16的上端和下端端部分别连接右上轴承37和右下轴承39，用于支撑右螺柱16，且右螺柱16的上端端部伸出右上轴承37，右电动机22的输出端连接右螺柱17的上端端部；
旋转架还设有控制器26，该控制器26分别连接左电动机24和右电动机22。
导叶套集成升降平台的两侧分别设有左螺母孔43和右螺母孔46，左螺母孔43内侧与左螺母42固连，左螺母42内侧用于供左螺柱35穿过，并通过螺纹连接，右螺母孔46内侧与右螺母45固连，右螺母45内侧用于供右螺柱16穿过，并通过螺纹连接。
左发电组件包括左发电机51、左联轴器53和左发电转换单元，左联轴器53连接叶轮轴的左端，左发电机51分别连接左联轴器53和左发电转换单元；
右发电组件包括右发电机57、右联轴器和右发电转换单元，右联轴器连接叶轮轴的右端，右发电机57分别连接右联轴器和右发电转换单元；
左发电转换单元安装在旋转架左平台32上，右发电转换单元安装在旋转架右平台17上。
左发电转换单元包括依次连接的左转换器31和左蓄电池28，左转换器31连接左发电机51，左蓄电池28还连接左螺柱驱动组件；
右发电转换单元包括依次连接的右转换器18和右蓄电池21，右转换器18连接右发电机57，右蓄电池21还连接右螺柱驱动组件；
左发电机51和右发电机57均为正反转直流发电机。叶片的形状为S翼型。
叶轮叶片形状为S翼型，能够很好地适应双向来流，叶轮正反转均可产生电能，使得吸收浪流能效率高。且叶轮轴与发电机之间仅用联轴器相连，使得浪流能转换成动力效率高。本发明的姿态自适应式浪流集成发电装置中的左、右发电机都为正反转直流发电机。
参见图1～6，下面对本实施例姿态自适应式浪流集成发电装置的具体实施过程进行描述，姿态自适应式浪流集成发电装置的包含旋转底座、旋转架、导叶套集成升降平台和浪流发电装置本体，具体描述如下：
1、旋转底座
如图1所示，所述旋转底座包括旋转底座本体2，旋转底座本体2下端设有第一立柱、第二立柱、第三立柱和第四立柱，上端设有一圆弧形滑轨1，中部设有一通孔10，底部设有一盖板沉孔7，孔内设有四个螺纹孔3，沉孔上加盖板，采用四个螺栓螺母固定，通孔10内由上到下依次设有齿轮轴11、联轴器9、电机8、微型控制模块59、第一蓄电池60。第一蓄电池60和第一微型控制模块59以电源输出线62相连，电机58与第一微型控制模块59用供电线相连，电机8输出轴与齿轮轴11用联轴器9相连。
2、旋转架
如图2和3所示，所述旋转架包括旋转架本体38，置于旋转底座上部，旋转架底端设有一内齿轮孔14，底端两侧设有左圆柱形滑块13和右圆柱形滑块15，上端设有左平台32和右平台17。所述旋转架左平台32上设控制器26、左蓄电池28、左转换器31及左电动机24，左电源输出电缆30的一端与左发电机51相连，另一端与左转换器31相连，左转换器31的输出端与左蓄电池28上相应的接线端由左电缆Ⅰ29电连接，所述控制器26上的电源输入端与左蓄电池28上相应的接线端由左电缆Ⅱ27电连接，所述左电动机24的电源输入电缆I25的另一端与控制器26上的左电源输出接线端电连接。所述旋转架右平台17上设有右蓄电池21、右转换器18及右电动机22，右电源输出电缆19的一端与右发电机57相连，另一端与右转换器18的输入端电连接，右转换器18的输出端与右蓄电池21上相应的接线端由右电缆I20电连接，所述右电动机22的右电源输入电缆23的另一端与控制器26上的右电源输出接线端电连接。左平台内侧设左升降结构件，所述左升降结构件主要由作为左螺柱座的左平台32、左螺柱35、左螺母42、左螺母座41及左电动机24构成，所述左螺柱座32上端壁内端面处设有一带左上轴承34的孔，下端壁内端面处上设有一带左下轴承36的盲孔，所述左螺母座41中间设有一竖向左螺母孔43，所述竖向左螺母孔43处与左螺母42形成固联，所述左螺母42与左螺柱35螺纹联接，所述左螺柱35下端端部处与所述左下轴承36内圈固联，上端端部处与左上轴承34内圈固联，且还伸出左上轴承34内圈外，并与固定在左螺柱座32上端壁的外端面上的左电动机24的输出轴通过联轴器形成固定联接，所述水深传感器61固定在所述第一立柱上，所述水深传感器61的接线端与控制器26上的电信号输入端由信号电缆33电连接。右平台内侧设右升降结构件，所述右升降结构件主要由作为右螺杆座的右平台17、右螺杆16、右螺母45、右螺母座47及右电动机22构成，所述右螺杆座17上端壁内端面处设有一带右上轴承37的孔，下端壁内端面处上设有一带右下轴承39的盲孔，所述右螺母座47中间设有一竖向右螺母孔46，所述竖向右螺母孔46处与右螺母45形成固联，所述右螺母45与右螺杆16螺纹联接，所述右螺杆16下端端部处与所述右下轴承39内圈固联，上端端部处与右上轴承37内圈固联，且还伸出右上轴承37内圈外，并与固定在右螺杆座17上端壁的外端面上的右电动机22的输出轴通过联轴器形成固定联接。
3、导叶套集成升降平台
如图4所示，所述导叶套集成升降平台44由左导叶套40、作为左升降支撑的左螺母座41、左螺母42、右螺母45、作为右升降支撑的右螺母座47和右导叶套48构成。
本发明的姿态自适应式浪流集成发电装置的导叶套和升降平台集成为一体，由左导叶套、作为左升降支撑的左螺母座、左螺母、右螺母、作为右升降支撑的右螺母座和右导叶套构成。水深传感器位于旋转底座的立柱之上，其接线端与与控制器上的电信号输入端由信号电缆电连接，左、右电动机的电源输入电缆的另一端与控制器上的左、右电源输出接线端分别电连接。同时水深传感器能够根据不同的水深将电信号传输给控制器通过处理即触发左、右螺杆座上的电动机运转带动升降机构，升降平台能够随波浪的起伏而上浮或下沉以确保叶轮能够充分吸收浪流集成能，进行完善的发电运行。
4、浪流发电装置
如图5所示，所述浪流发电装置由叶轮54、左导叶49、右导叶55、左分流头50、右分流头56、左发电机51、右发电机57构成。左分流头50内含装有左发电机51的孔，左发电机51与叶轮54左侧轴用左联轴器53固连，左联轴器53外套有左联轴器套52，左联轴器套52与左导叶49用螺栓螺母固连，左分流头50与左联轴器套52用两个左螺栓固连。右分流头56内含装有右发电机57的孔，右发电机57与叶轮54右侧轴用右联轴器固连，右联轴器外套有右联轴器套，右联轴器套与右导叶55用螺栓螺母固连，右分流头56与右联轴器套用两个右螺栓58固连。所述叶轮54与叶轮轴集成一体，轮毂内设第二微型控制模块、第二蓄电池和四个微型马达，第二微型控制模块由第二蓄电池供电，各马达轴分别与各叶片内的轴孔采用键连接方式相连。
5、控制过程
所述浪流发电装置中姿态控制分为三个部分，其一为对叶轮54的四个叶片的扭角控制，其二为对旋转架38旋转角的控制，其三为对升降机构的升降控制。所述扭角控制根据第一微型控制模块59中内设的扭角规律算法进行控制，所述扭角规律算法根据当地海况浪流运动规律的预测及集成作用数学机理设计，可以使得叶片扭角根据浪流集成作用的等效流速偏转。所述旋转角控制根据第一微型控制模块I中内设的装置旋转角规律算法进行控制，所述旋转角规律算法根据当地海况浪流运动规律的预测及集成作用数学机理设计，可以使得旋转架的旋转角根据浪流集成作用的合成方向进行偏转。上述的当地海况浪流运动规律的预测及集成作用数学机理设计，可通过采集当前海况浪流运动数据，通过LSTM神经网络预测模型来预测浪流变化规律，并通过公式推导得出预测的浪流集成作用的等效速度矢量，从而对旋转角和扭角进行控制，根据当前海况浪流运动数据，总结变化规律，是本领域技术人员的现有技术，以此来控制旋转角和扭角也可采用现有的一些常规技术手段实现，其具体实现过程，不属于本申请的改进重点，因此不赘述。
所述升降控制根据水深传感器61向控制器26传来的水深信号对升降平台进行升降控制。从而使得浪流集成发电装置可以在无人看管的情况下根据预测的浪流运动变化规律实行自动控制，且尽可能使得每时刻的获能效率达到最大。
6、工作情况
工作状况：事先将姿态自适应式浪流集成发电装置的旋转底座的四个立柱固定在沿海近岸处。当风起浪涌之时，利用波浪和潮流集成作用的能量使得叶轮带动旋转轴旋转，同时通过左联轴器和右联轴器讲运动传递给左发电机和右发电机，由此产生电能。
立柱上配备有水深传感器，能够根据不同的水深将电信号传输给左平台上所设的控制器，再由控制器触发左、右电动机运转带动左、右螺杆旋转，然后通过左、右螺母带动分别与左、右升降支撑固联的左、右螺母座上、下升降，最终使升降平台能够上浮和下沉以确保整体装置迎风破浪的正常运行。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电机姿态自适应式浪流集成发电装置，其特征在于，包括自下而上依次设置的旋转底座、旋转架、导叶套集成升降平台和浪流发电装置，
所述旋转底座的顶部外侧设有圆弧形导轨(1)、内侧设有齿轮轴(11)和齿轮轴驱动组件，所述旋转架的底部外侧设有滑块、内侧设有内齿轮孔(14)，所述滑块与圆弧形导轨(1)相配合，用于在圆弧形导轨(1)内滑动，所述内齿轮孔(14)与所述齿轮轴(11)相配合，所述齿轮轴(11)受所述齿轮轴驱动组件驱动带动旋转架在旋转底座上转动；
所述旋转架的顶部两侧分别设有旋转架左平台(32)和旋转架右平台(17)、中部内凹，所述旋转架左平台(32)设有左螺柱(35)和左螺柱驱动组件，所述旋转架右平台(17)设有右螺柱(16)和右螺柱驱动组件，所述导叶套集成升降平台的两侧分别设有左螺母(42)和右螺母(45)，所述左螺母(42)与所述左螺柱(35)相配合，连接在左螺柱(35)外侧，所述右螺母(45)与所述右螺柱(16)相配合，连接在右螺柱(16)外侧，所述导叶套集成升降平台受所述左螺柱驱动组件和右螺柱驱动组件共同驱动，进行上升或下降；
所述导叶套集成升降平台的顶部上侧分别设有左导叶套(40)和右导叶套(48)，所述浪流发电装置包括叶轮本体(54)、左导叶(49)、右导叶(55)、左发电组件和右发电组件，所述左导叶(49)安装在左导叶套(40)内，所述右导叶(55)安装在右导叶套(48)内，所述叶轮本体(54)的叶轮轴的左端分别连接所述左导叶(49)和左发电组件，所述叶轮本体(54)的叶轮轴的右端分别连接所述右导叶(55)和右发电组件；
所述浪流集成发电装置还包括水深传感器(61)，该水深传感器(61)设置在旋转底座上，所述浪流集成发电装置根据所述水深传感器(61)的水深信号，通过左螺柱驱动组件和右螺柱驱动组件控制导叶套集成升降平台上升或下降；根据预设的旋转角控制规律，通过齿轮轴驱动组件控制旋转架转动。
2.根据权利要求1所述的一种电机姿态自适应式浪流集成发电装置，其特征在于，所述叶轮本体(54)内设第二微型控制模块、第二蓄电池和微型马达，所述叶轮本体(54)的外侧设有多个叶片，每个所述叶片均对应连接一个所述微型马达，受所述微型马达驱动调整叶片扭角；
所述第二微型控制模块分别连接所述第二蓄电池和微型马达，所述第二微型控制模块根据预设的扭角控制规律，通过微型马达控制叶片扭角。
3.根据权利要求1所述的一种电机姿态自适应式浪流集成发电装置，其特征在于，所述旋转底座包括旋转底座本体(2)，该旋转底座本体(2)的下端设有多个立柱进行支撑，所述旋转底座本体(2)的中部设有通孔(10)，用于安装所述齿轮轴驱动组件和齿轮轴(11)，底部设有盖板沉孔(7)，用于安装底部盖板进行通孔(10)内部结构的密封，所述圆弧形导轨(1)设置在旋转底座本体(2)的顶部外侧。
4.根据权利要求3所述的一种电机姿态自适应式浪流集成发电装置，其特征在于，所述齿轮轴驱动组件包括自上而下依次连接的联轴器(9)、电机(8)、第一微型控制模块(59)和第一蓄电池(60)，所述联轴器(9)的顶端连接所述齿轮轴(11)。
5.根据权利要求1所述的一种电机姿态自适应式浪流集成发电装置，其特征在于，所述左螺柱驱动组件包括左电动机(24)、左上轴承(34)和左下轴承(36)，所述左电动机(24)、左上轴承(34)和左下轴承(36)均连接所述旋转架左平台(32)，所述左螺柱(35)的上端和下端端部分别连接所述左上轴承(34)和左下轴承(36)，用于支撑左螺柱(35)，且左螺柱(35)的上端端部伸出左上轴承(34)，所述左电动机(24)的输出端连接所述左螺柱(35)的上端端部；
所述右螺柱驱动组件包括右电动机(22)、右上轴承(37)和右下轴承(39)，所述右电动机(22)、右上轴承(37)和右下轴承(39)均连接所述旋转架右平台(17)，所述右螺柱(16)的上端和下端端部分别连接所述右上轴承(37)和右下轴承(39)，用于支撑右螺柱(16)，且右螺柱(16)的上端端部伸出右上轴承(37)，所述右电动机(22)的输出端连接所述右螺柱(17)的上端端部；
所述旋转架还设有控制器(26)，该控制器(26)分别连接所述左电动机(24)和右电动机(22)。
6.根据权利要求1所述的一种电机姿态自适应式浪流集成发电装置，其特征在于，所述导叶套集成升降平台的两侧分别设有左螺母孔(43)和右螺母孔(46)，所述左螺母孔(43)内侧与左螺母(42)固连，左螺母(42)内侧用于供所述左螺柱(35)穿过，所述左螺母(42)和左螺柱(35)通过螺纹连接，所述右螺母孔(46)内侧与右螺母(45)固连，右螺母(45)内侧用于供所述右螺柱(16)穿过，所述右螺母(45)和右螺柱(16)通过螺纹连接。
7.根据权利要求1所述的一种电机姿态自适应式浪流集成发电装置，其特征在于，所述左发电组件包括左发电机(51)、左联轴器(53)和左发电转换单元，所述左联轴器(53)连接所述叶轮轴的左端，所述左发电机(51)分别连接所述左联轴器(53)和左发电转换单元；
所述右发电组件包括右发电机(57)、右联轴器和右发电转换单元，所述右联轴器连接所述叶轮轴的右端，所述右发电机(57)分别连接所述右联轴器和右发电转换单元。
8.根据权利要求7所述的一种电机姿态自适应式浪流集成发电装置，其特征在于，所述左发电转换单元安装在所述旋转架左平台(32)上，所述右发电转换单元安装在所述旋转架右平台(17)上。
9.根据权利要求7所述的一种电机姿态自适应式浪流集成发电装置，其特征在于，所述左发电转换单元包括依次连接的左转换器(31)和左蓄电池(28)，所述左转换器(31)连接所述左发电机(51)，所述左蓄电池(28)还连接所述左螺柱驱动组件；
所述右发电转换单元包括依次连接的右转换器(18)和右蓄电池(21)，所述右转换器(18)连接所述右发电机(57)，所述右蓄电池(21)还连接所述右螺柱驱动组件。
10.根据权利要求7所述的一种电机姿态自适应式浪流集成发电装置，其特征在于，所述叶轮本体(54)中叶片的形状为S翼型，所述左发电机(51)和右发电机(57)均为正反转直流发电机。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2420669A2 (de) * 2010-08-17 2012-02-22 Technische Universität München Schachtkraftwerk mit Schachtspülung
CN204152711U (zh) * 2014-10-13 2015-02-11 上海海洋大学 船式浪流发电装置
CN205936953U (zh) * 2016-08-17 2017-02-08 上海海洋大学 自升降式波浪能发电装置
CN210919324U (zh) * 2019-11-14 2020-07-03 牙东屹 一种河岸式低水头水力发电装置
CN111502899A (zh) * 2020-04-03 2020-08-07 中国科学院电工研究所 一种海洋能浪流一体化发电装置
CN112696309A (zh) * 2020-12-25 2021-04-23 徐旭 一种基于海洋水能变化的风能采集固定器
CN113123918A (zh) * 2021-04-20 2021-07-16 中国石油大学(华东) 一种集成式六自由度浮子波能发电装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2420669A2 (de) * 2010-08-17 2012-02-22 Technische Universität München Schachtkraftwerk mit Schachtspülung
CN204152711U (zh) * 2014-10-13 2015-02-11 上海海洋大学 船式浪流发电装置
CN205936953U (zh) * 2016-08-17 2017-02-08 上海海洋大学 自升降式波浪能发电装置
CN210919324U (zh) * 2019-11-14 2020-07-03 牙东屹 一种河岸式低水头水力发电装置
CN111502899A (zh) * 2020-04-03 2020-08-07 中国科学院电工研究所 一种海洋能浪流一体化发电装置
CN112696309A (zh) * 2020-12-25 2021-04-23 徐旭 一种基于海洋水能变化的风能采集固定器
CN113123918A (zh) * 2021-04-20 2021-07-16 中国石油大学(华东) 一种集成式六自由度浮子波能发电装置

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