CN118074427A - 一种用于潮流能机组的双转子对转结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于电机技术领域，具体公开了一种用于潮流能机组的双转子对转结构，包括：输电机构，其具有一个内腔；内腔沿一个延伸方向形成有一个第一连接口和一个第二连接口；输电机构通过第一连接口装配有第一传动轴；励磁机构，其沿延伸方向通过第二连接口布设于内腔内；励磁机构远离第一连接口的端部装配有第二传动轴，第二传动轴沿延伸方向通过第二连接口延伸至内腔外；第一传动轴和第二传动轴上均装配有叶轮，叶轮能够以延伸方向为转轴在流体的驱动下转动；输电机构和励磁机构均能够产生磁场；具有如下优点：通过输电机构和励磁机构反向旋转、机械调节和精细控制，提高了低速水流条件下的发电效率和系统稳定性。

Description

一种用于潮流能机组的双转子对转结构

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种用于潮流能机组的双转子对转结构。

背景技术

潮流能作为一种可再生能源，具有资源丰富、环境友好的特点，但其在实际应用中面临着低流速下启动困难和发电效率低的问题，这些问题限制了潮流能技术的广泛应用和经济性。潮流能机组通常需要达到一定的水流速度才能开始转动并产生电力。在低流速条件下，转子的启动扭矩可能不足以克服静摩擦力和系统的惯性，导致机组无法启动。

为此提出一种用于潮流能机组的双转子对转结构，以解决上述提出的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种用于潮流能机组的双转子对转结构，以解决或改善上述技术问题中的至少之一。

有鉴于此，本发明的第一方面在于提供一种用于潮流能机组的双转子对转结构。

本发明的第一方面提供了一种用于潮流能机组的双转子对转结构，包括：输电机构，其具有一个内腔；所述内腔沿一个延伸方向形成有一个第一连接口和一个第二连接口；所述输电机构通过所述第一连接口装配有第一传动轴；励磁机构，其沿所述延伸方向通过所述第二连接口布设于所述内腔内；所述励磁机构远离第一连接口的端部装配有第二传动轴，所述第二传动轴沿所述延伸方向通过所述第二连接口延伸至所述内腔外；其中，所述第一传动轴和所述第二传动轴上均装配有叶轮，所述叶轮能够在流体的驱动下转动；所述输电机构和所述励磁机构均能够产生磁场；所述第二传动轴用于将所述叶轮的转动传递至所述励磁机构和所述输电机构，以使所述磁场转动；所述第一传动轴用于将所述叶轮的转动传递至所述输电机构，以使所述磁场转动。

上述任一技术方案中，沿所述延伸方向，在所述叶轮上形成有导流口；所述导流口用于供所述流体通过，且所述输电机构与所述励磁机构的转动方向相反。

上述任一技术方案中，每个所述叶轮的一侧形成有用于封堵所述导流口的挡流板，所述流体通过所述挡流板对所述叶轮施加沿所述延伸方向的作用力；所述第二传动轴上的所述叶轮能够沿所述延伸方向移动，以使所述第二传动轴与所述输电机构相对接或脱离。

上述任一技术方案中，所述第二传动轴上固定有第一对接部，且所述第二传动轴上的所述叶轮通过第二对接部与所述输电机构相连；以及所述第一对接部和所述第二对接部上分别周向设置有第一磁性件；当所述第二传动轴与所述输电机构相对接时，所述第一对接部和所述第二对接部上的第一磁性件沿垂直于所述延伸方向上相对应。

上述任一技术方案中，所述的用于潮流能机组的双转子对转结构还包括：顶出机构，固定在所述内腔内壁；所述顶出机构包括有至少一个能够沿垂直于所述延伸方向弹性移动的顶块，以及所述第二对接部上设置有一个与所述顶块相配合的顶环，以对所述第二对接部施加阻止所述第二对接部对接第一对接部的作用力。

上述任一技术方案中，所述输电机构包括：

中空箱，所述内腔、所述第一连接口和所述第二连接口均开设在所述中空箱上；多个电磁线圈，均转动安装在所述中空箱内，且所有所述电磁线圈以所述延伸方向为轴线沿周向布设；沿垂直于所述延伸方向上，所述励磁机构对应每个所述电磁线圈；其中，所有所述电磁线圈均与所述第二对接部和所述第一传动轴相连。

上述任一技术方案中，所述电磁线圈远离所述第二传动轴的端部和第一传动轴位于所述内腔的端部均安装有第一转板，所述第一转板与所述内腔内壁转动相连；两个所述第一转板的相对面分别安装有第二磁性件。

上述任一技术方案中，所述第一对接部和所述第二对接部上的所述第一磁性件的磁极不同。

上述任一技术方案中，所述的用于潮流能机组的双转子对转结构具有下述情形：情形一：当两个所述叶轮上的挡流板位于同一侧时，两个所述第一转板上的第二磁性件的磁极不同；情形二，当两个所述叶轮上的挡流板位于相对侧时，两个所述第一转板上的第二磁性件的磁极相同。

上述任一技术方案中，所述第二对接部包括有第三传动轴以及与所述电磁线圈相连的第二转板，所述第一磁性件安装在所述第三传动轴上；所述第三传动轴为中空设置，且套设在所述第二传动轴外部；所述第三传动轴外壁与所述第二转板滑动相连，以适配所述第一对接部和所述第二对接部相对接或远离。

本发明与现有技术相比所具有的有益效果：

通过励磁机构和输电机构允许机组在更宽广的水流速度范围内有效工作，尤其是在低速水流条件下，仍能保持较高的发电效率。通过两个转子相反的旋转方向，增加了单位时间内切割磁力线的次数，从而提高了电能的产生效率。

借助于顶出机构、导向筋与凹槽、以及倾角设计等机械调节机制，双转子对转结构能够根据水流条件的变化自动调整，优化对接状态和叶轮位置，从而适应不同的运行条件，保持系统的高效运行。

通过第三传动轴和传动环等设计，双转子结构提供了单侧或双侧动力输入的选项，以及通过滑动连接机制实现的精确动力传输和位置调节，为系统提供了更大的灵活性和精细控制能力，确保了在各种条件下的稳定运行。

通过励磁机构和输电机构精心设计的机械配合和保护装置，如啮合的卡块与卡槽，以及弹簧连接的顶块，确保了系统的稳定性和长期可靠性。这种稳定的结构设计减少了维护需求，延长了设备的使用寿命。

励磁机构的精细控制，结合电磁线圈的有效激励，使得双转子对转结构能够在不同的操作模式下动态优化发电性能。无论是面对同向还是反向的水流，系统都能自动调整，最大化发电效率。

根据本发明的实施例的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过根据本发明的实施例的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的第三传动轴及其连接结构示意图；

图3为本发明的中空箱半剖后及其连接结构示意图；

图4为本发明的第一转板及其连接结构示意图；

图5为本发明的第一传动轴及其连接结构示意图；

图6为本发明的第二转板及其连接结构示意图；

图7为本发明的第二转板结构示意图。

其中，图1-图7中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1输电机构、101中空箱、102电磁线圈、2第一传动轴、3励磁机构、4第二传动轴、401导向筋、5叶轮、501导流口、502挡流板、6第一对接部、7第二对接部、701第三传动轴、702第二转板、7021卡槽、703传动环、7031卡块、8第一磁性件、9顶出机构、901顶块、902封板、903凹槽、904弹簧、10顶环、11第一转板、12第二磁性件。

具体实施方式

为了可以更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

请参阅图1-图7，下面描述本发明一些实施例的一种用于潮流能机组的双转子对转结构。

本发明第一方面的实施例提出了一种用于潮流能机组的双转子对转结构。在本发明的一些实施例中，如图1-图7所示，该一种用于潮流能机组的双转子对转结构包括：

输电机构1，其具有一个内腔；内腔沿一个延伸方向形成有一个第一连接口和一个第二连接口；输电机构1通过第一连接口装配有第一传动轴2。输电机构1通过电刷和导电环与外部电连接。

励磁机构3，其沿延伸方向通过第二连接口布设于内腔内；励磁机构3远离第一连接口的端部装配有第二传动轴4，第二传动轴4沿延伸方向通过第二连接口延伸至内腔外。励磁机构3通过电刷和导电环与外部电连接。

其中，第一传动轴2和第二传动轴4上均装配有叶轮5，叶轮5能够在流体的驱动下转动，且转动轴心与延伸方向重合；输电机构1和励磁机构3均能够产生磁场，并且通过二者相互转动的磁场使输电机构1产生电流。

第二传动轴4用于将叶轮5的转动传递至励磁机构3，或第二传动轴4用于将叶轮5的转动传递励磁机构3和输电机构1，以使磁场转动；第二传动轴4能够单独带动励磁机构3的磁场转动，或者带动励磁机构3和输电机构1进行同时且反向的转动。第一传动轴2用于将叶轮5的转动传递至输电机构1，以使磁场转动。叶轮5能够通过外部经过的流体，这里可以为水流，带动第一传动轴2和第二传动轴4转动。

本发明提供的一种用于潮流能机组的双转子对转结构，输电机构1的主要功能是在机械旋转部分和外部电路之间传输电能。它能够将机械能转换为电能，或者反过来，依据其在系统中的应用（如发电或电动机工作模式）。输电机构1的内腔设计用于容纳和保护内部组件，如传动轴和与之配合的电气部件（电刷和导电环）。第一连接口和第二连接口沿内腔的延伸方向设置，用于机械和电气连接。第一连接口装配有第一传动轴2，实现与叶轮5或其他机械动力源的连接。第一传动轴2通过第一连接口与输电机构1相连接，主要用于将外部流体（如水流）驱动叶轮5的旋转机械能传递到输电机构1中。叶轮5的转动使得第一传动轴2旋转，进而驱动内部的电气部件（如输电机构1）产生或调节磁场，以实现电能的生成或传输。电刷固定在输电机构1的静止部分，而导电环安装在旋转部分（第一传动轴2上）。这样的布局允许电刷与旋转的导电环保持物理接触，实现电能的连续传输。当第一传动轴2旋转时，导电环也随之旋转，通过电刷的接触，电能可以从外部电路传输到旋转的部件中（或反向），依此完成电能的输送或生成。

励磁机构3的主要功能是在电动机或发电机中产生所需的磁场。在电动机中，这个磁场与转子上的磁场互相作用，产生扭矩和旋转。在发电机中，转子（或励磁机构3）产生的磁场在通过定子线圈时，按照法拉第电磁感应定律，诱发电流。励磁机构3位于内腔内，沿延伸方向布设，这使得它可以在机体内部稳定运行。第二连接口使励磁机构3能与外部电路或其他机械部件连接，从而接收或提供动力。第二传动轴4连接励磁机构3，并沿延伸方向从第二连接口延伸至内腔外，允许励磁机构3的旋转动力传输到外部或从外部接收旋转动力。这种配置允许励磁机构3独立旋转，或与输电机构1进行同步或反向旋转，根据应用的需求调整磁场的生成。励磁机构3通过电刷和导电环与外部电连接，确保了即使在旋转状态下也能维持电气连接。这种设计对于旋转机械中的电能传输至关重要。电刷固定在机器的静止部分，与旋转的导电环保持接触。这样，即使励磁机构3旋转，也能从静态电源接收电能或向外部电路输送电能，为励磁绕组供电或从励磁绕组接收电能。

叶轮5安装在传动轴上，能够利用流体（如水或气体）的动力转动，这一转动动力是整个系统运行的基础。输电机构1和励磁机构3均能产生磁场。通过这两个磁场的相互作用，系统能够在流体驱动下转动时产生电流。流体流过叶轮5时，其动力转化为叶轮5的旋转动力，进而驱动安装在传动轴上的叶轮5旋转。这种旋转不仅为输电机构1和励磁机构3提供机械能，也是电能生成的初始动力源。励磁机构3通过接收旋转动力和外部电源提供的电能，产生一个稳定的磁场。这个磁场是用来励磁系统中的其他部分，如产生电能的关键组成部分。随着输电机构1的旋转，其内部构件（可能包括导电环、电磁铁等）在励磁机构3产生的磁场中旋转，通过电磁感应原理，这种旋转产生电流。换句话说，励磁机构3提供的磁场和输电机构1的机械旋转共同作用，通过电磁感应产生电流。输电机构1和励磁机构3的相互转动不仅提供了机械能转换为电能的基础，也通过它们产生的磁场相互作用增强了电能的产生。这种相互作用允许系统在更低的流体速度下也能有效地产生电能，提高了能量转换的效率。

将叶轮5的转动传递至输电机构1，使其产生旋转磁场，进而产生电流。将叶轮5的转动传递至励磁机构3，可以单独带动励磁机构3的磁场转动，或者同时带动励磁机构3和输电机构1进行反向旋转，以调整或产生磁场。叶轮5安装在第一传动轴2和第二传动轴4上，能够通过流体（如水流）的驱动下转动。这是整个系统能量转换的起点，将流体的机械能转换为轴的旋转能。励磁机构3通过第二传动轴4的旋转，励磁机构3产生磁场。该磁场的强度和方向由励磁机构3的设计和转速决定。励磁机构3可以独立旋转，也可以与输电机构1同时且反向旋转，根据设计需求调整磁场的特性。输电机构1通过第一传动轴2的旋转，输电机构1内部产生旋转磁场。该旋转磁场与导线或其他电气元件的相互作用产生电流。当励磁机构3和输电机构1的磁场相互作用时，它们的相对旋转会在输电机构1中产生变化的磁通量，根据法拉第电磁感应定律，这种变化的磁通量会在输电机构1的电路中产生电流。通过控制叶轮5转速、励磁机构3和输电机构1的相对转速和方向，系统可以优化磁场的产生和电流的输出，以适应不同的操作条件和需求。系统设计可以允许励磁机构3和输电机构1独立或共同旋转，提供了调节磁场和优化电能产生的灵活性。

通过励磁机构3和输电机构1构成了内外双转子对转结构，这意味着在机组中使用了两个转子，内转子和外转子。这种结构的设计使得在低流速条件下，可以通过两个转子相互协作来增加动力输出，从而克服了单一转子启动困难的问题。

具体地，第二传动轴4上安装有一个导向筋401，以及设置在第二传动轴4上的叶轮5内壁开设有与导向筋401相贴合的凹槽903，以使叶轮5能够带动第二传动轴4转动，并且能够沿第二传动轴4的轴向移动。

具体地，励磁机构3包括：

励磁绕组，励磁绕组是励磁机构3的核心部分，通常由电磁线圈102构成，通过它们流过的直流电产生所需的磁场。在发电机中，励磁绕组通常安装在转子上，以产生旋转磁场；在电动机中，它们可能位于定子上，提供稳定的磁场。

励磁电源，励磁电源提供励磁绕组所需的直流电。这可以是一个外部电源，也可以是机组内部的一个专用发电机（如在较大的发电机组中常见的励磁发电机）。确保励磁绕组能够获得稳定的电流，以维持所需的磁场强度。

控制设备，控制设备用于调节励磁电源向励磁绕组提供电流的量，从而控制产生的磁场强度。它允许操作人员或自动控制系统根据需要调整磁场强度，以优化电动机的性能或发电机的输出。

旋转整流器（仅限同步发电机），在同步发电机中，励磁绕组通常位于转子上，这要求励磁电流通过旋转接触（如滑环和电刷）或旋转整流器传递。旋转整流器是一种特殊的设备，用于将励磁发电机产生的交流电转换为直流电，供给转子上的励磁绕组。

保护装置，保护装置用于防止励磁系统过载或损坏，包括过流保护、短路保护等。确保励磁系统在安全的操作条件下工作，避免意外事故导致的设备损坏。

具体地，延伸方向与第一传动轴2和第二传动轴4的轴线方向相同。

上述可知，通过导向筋401和凹槽903的配合，确保叶轮5能够有效地带动第二传动轴4转动，实现动力的传递。使叶轮5能够在必要时沿第二传动轴4移动，提供了一种调节叶轮5位置的机制，以适应不同的水流条件或发电需求。

第二传动轴4上安装的导向筋401与设置在叶轮5内壁上的凹槽903相贴合。这种设计不仅允许叶轮5随传动轴转动，而且因为凹槽903的存在，叶轮5可以沿着传动轴的轴向自由移动。导向筋401与凹槽903的配合使叶轮5与传动轴之间的机械连接既固定又灵活，保证了转动力的传递同时允许位置的调整。当水流驱动叶轮5旋转时，叶轮5通过导向筋401与凹槽903的机械互动将旋转力传递给第二传动轴4，实现动力的有效转换。在特定的操作条件下，例如当需要调节叶轮5相对于励磁机构3的位置以优化发电效率时，叶轮5可以沿着导向筋401移动到最佳位置。叶轮5位置的调节能力使系统可以更好地适应不同的水流速度和方向，通过调整叶轮5与励磁机构3之间的相对位置，优化磁场切割效率，从而提高发电效率。

上述任一实施例中，沿延伸方向，在叶轮5上形成有导流口501；导流口501用于供流体通过，且输电机构1与励磁机构3的转动方向相反，以使得加快磁感线的切割。通过输电机构1和励磁机构3产生磁场的部位进行转动，以实现对应磁场的转动。产生涡流的水流能够通过导流口501进入叶轮5内并推动叶轮5转动。

在该实施例中，叶轮5转换流体能（如水流）为机械旋转能。导流口501指导流体以优化的路径和速度流向叶轮5，以提高能量转换效率。输电机构1和励磁机构3用于在机械能和电能之间转换，利用相反的转动方向来加快磁感线的切割，提高发电效率。

流体（如水）通过导流口501进入叶轮5，导流口501的设计使流体直接推动叶轮5旋转。导流口501的形状和位置被优化，以确保流体能以最有效的方式传递其动能给叶轮5。叶轮5的旋转通过与之连接的传动轴（第一传动轴2和第二传动轴4）传递，使得输电机构1和励磁机构3可以转动。这种机械能的转换为电能的生成提供了动力来源。输电机构1和励磁机构3设计为相反方向旋转。这种设计利用了电磁学的原理，通过增加磁场切割的速度来提高发电效率。当两个机构以相反方向旋转时，磁场的相对运动速度增加，从而加速了磁感线的切割过程。在励磁机构3产生的磁场中，输电机构1的旋转切割磁感线，根据法拉第电磁感应定律，诱发电动势，生成电流。由于两个机构相反的旋转方向，这一过程更加高效，从而提高了电能的输出。生成的电能通过输电机构1内部的电刷和导电环，传输到外部电路中。电刷和导电环的设计确保了即使在机构旋转的情况下也能维持稳定的电气连接。

上述任一实施例中，每个叶轮5的一侧形成有用于封堵导流口501的挡流板502，流体通过挡流板502对叶轮5施加沿延伸方向的作用力；第二传动轴4上的叶轮5能够沿延伸方向移动，以使第二传动轴4与输电机构1相对接或脱离。通过挡流板502能够对推动完叶轮5的水流进行垂直于导流口501的方向导出，以加大对叶轮5的推动力度。还能够对叶轮5施加压延伸方向的作用力，以使得叶轮5在能够沿延伸方向移动的时候进行移动。

在该实施例中，叶轮5被设计用来直接由流体（如水）动力驱动，转换流体动力为机械能。挡流板502的设计用于优化流体对叶轮5的作用力，提高转换效率。导流口501位于叶轮5上，允许流体顺畅通过叶轮5，同时通过挡流板502的调节可以改变流体流向，增加对叶轮5的推动力。允许叶轮5根据需要沿延伸方向移动，实现与输电机构1的接合或分离，以控制发电过程或调节发电量。

涡流的水流通过叶轮5上的导流口501进入，挡流板502对这些流体施加额外的作用力，优化了流体的动力效应。这种设计确保了叶轮5能够接收到更加集中和高效的推动力。叶轮5的旋转通过第一传动轴2传递给输电机构1，通过第二传动轴4传递给励磁机构3。这些传动轴不仅传递机械能，也实现了励磁机构3和输电机构1的磁场转动，这是电能生成过程的关键。

输电机构1和励磁机构3的转动方向相反，这种设计是为了加快磁感线的切割速度，提高发电效率。相对旋转的磁场能够更有效地诱导出电流，根据法拉第电磁感应定律，提高了系统的电能转换效率。第二传动轴4上的叶轮5可以沿延伸方向移动，这一功能允许系统根据流体动力的变化或电力需求的变化，调节输电机构1与励磁机构3的相对位置，从而优化发电过程或应对不同的运行条件。

上述任一实施例中，第二传动轴4上固定有第一对接部6，且第二传动轴4上的叶轮5通过第二对接部7与输电机构1相连。第一对接部6和第二对接部7相配合，以使得第二传动轴4能够带动输电机构1转动或者不进行动力传输，当水流的力度较大时，能够推动叶轮5实现第一对接部6和第二对接部7的对接，以使得在较大力度的水流时实现输电机构1和励磁机构3的相对反转磁场。

第一对接部6和第二对接部7上分别周向设置有第一磁性件8；当第二传动轴4与输电机构1相对接时，第一对接部6和第二对接部7上的第一磁性件8沿垂直于延伸方向上相对应。通过第一磁性件8能够分别在第一对接部6和第二对接部7上形成磁性齿轮结构，以实现沿延伸方向对接后的周向传动。

在该实施例中，系统能够根据水流的力度自动调整，决定是否将动力从叶轮5传递到输电机构1和励磁机构3，实现最优的能量转换。当水流力度足够大时，系统通过对接部的配合实现输电机构1和励磁机构3的相对反转，加快磁感线的切割速度，提高发电效率。

叶轮5通过水流动力驱动旋转，其转动力通过与之固定连接的第二传动轴4传递。第二传动轴4上固定有第一对接部6，与输电机构1上的第二对接部7相配合。这两个对接部设计为在水流力度达到一定水平时自动对接，将第二传动轴4的旋转动力传递到输电机构1。当水流力度较小，不足以推动叶轮5使第一对接部6和第二对接部7完成对接时，输电机构1和励磁机构3不会接收到叶轮5的动力，从而停止转动或保持低速运行，避免低效率的能量转换。一旦第一对接部6和第二对接部7成功对接，第二传动轴4不仅会带动励磁机构3转动，也会通过相应的机械连接使输电机构1转动，且两者以相反方向旋转。相对反转的操作提高了系统的发电效率，因为这种设计加快了磁场中磁感线的切割速度，根据法拉第电磁感应定律，更有效地产生电流。

通过磁性齿轮结构，实现第二传动轴4与输电机构1之间精确和高效的动力传输。根据水流力度的变化，第二传动轴4能够自动与输电机构1对接或分离，实现对发电状态的自适应调节。磁性对接提供了无接触的动力传输方式，减少了机械磨损，提高了系统的稳定性和使用寿命。

第一对接部6和第二对接部7上的第一磁性件8周向设置，当对接部之间相对接时，这些磁性件互相吸引或排斥（根据极性设置），形成了一种磁性齿轮结构。这种结构利用磁力，而非传统的物理齿轮啮合，实现动力的传递。磁性齿轮可以减少物理接触，从而降低磨损并提高传动效率。当第二传动轴4与输电机构1通过磁性齿轮结构相对接时，转动力通过磁性相互作用沿周向传递，实现了动力的有效传输。这种传动方式允许第二传动轴4和输电机构1在无需物理接触的情况下传递动力，提高了动力传输的平滑性和可靠性。系统能够根据水流的力度自动调整，当水流足够强时，磁性齿轮结构使第二传动轴4与输电机构1紧密对接，传递动力；当水流减弱时，磁性齿轮可能因为磁力减小而自动分离，减少或停止动力传递。这种自适应调节机制使系统能够根据实际工作条件自动优化运行状态，提高能效和发电效率。

具体地，第一对接部6为环体结构。

上述任一实施例中，用于潮流能机组的双转子对转结构还包括：

顶出机构9，固定在内腔内壁；顶出机构9包括有至少一个能够沿垂直于延伸方向弹性移动的顶块901，以及第二对接部7上设置有一个与顶块901相配合的顶环10，以对第二对接部7施加阻止第二对接部7对接第一对接部6的作用力。通过顶出机构9的弹性移动的顶块901能够预先设定所需要开启的弹性势能，以对不同状态下的设备所需要的两个反转磁场的水流力度。

在该实施例中，顶出机构9提供一种机制，根据流体的力度动态调节第二传动轴4与输电机构1的对接状态，优化转子的运行条件，以适应不同的水流速度。通过控制励磁机构3和输电机构1的相对运动，顶出机构9帮助系统在达到最佳发电效率所需的特定水流条件下自动调整。

顶出机构9包括固定在内腔内壁的至少一个能够沿垂直于延伸方向弹性移动的顶块901。第二对接部7上设置有一个与顶块901相配合的顶环10，这允许顶出机构9通过顶环10对第二对接部7施加力，以阻止或允许其与第一对接部6进行对接。当流体流动不足以使得第二传动轴4通过其自身的动力与输电机构1对接时，顶出机构9的顶块901通过预设的弹性势能保持第二对接部7与第一对接部6分离，防止在低效率的条件下浪费能量。当水流力度增加，达到足够推动叶轮5并使第二传动轴4的动力足以克服顶块901的弹性势能，顶块901将被压缩，允许第二对接部7与第一对接部6进行有效对接，实现励磁机构3和输电机构1的相对反转，从而优化发电效率。顶出机构9的设计允许通过调节顶块901的弹性势能来设定对接机制在不同水流力度下的激活点，这为系统提供了在多变环境条件下维持高效运行的能力。

上述任一实施例中，输电机构1包括：

中空箱101，内腔、第一连接口和第二连接口均开设在中空箱101上。中空箱101能够固定在外部水流输送通道内，并且与外部进行电连接，以实现产生的电力输送。

多个电磁线圈102，均转动安装在中空箱101内，且所有电磁线圈102以延伸方向为轴线沿周向布设；沿垂直于延伸方向上，励磁机构3对应每个电磁线圈102。通过对电磁线圈102的转动实现对输电机构1磁场的转动。

其中，所有电磁线圈102均与第二对接部7和第一传动轴2相连。能够进行单侧或者双侧的动力输入。

在该实施例中，输电机构1的核心功能是将叶轮5由流体动力驱动产生的机械能转换为电能，并通过电连接输送到外部电路或负载。中空箱101作为输电机构1的主体部件，固定在外部水流输送通道内，不仅保护内部的电气组件免受水流等外界因素的直接影响，还便于与外部电路连接。

中空箱101提供了内腔，用于安装和保护关键的电气组件，如励磁机构3、电刷和导电环等。第一连接口和第二连接口位于中空箱101上，分别用于连接输电机构1的不同部分，如将中空箱101与叶轮5或励磁机构3相连。励磁机构3在中空箱101内产生磁场，与叶轮5驱动的传动轴上的导电环相互作用，通过电刷将机械能转换为电能。产生的电力通过中空箱101内的电气连接传输至外部，实现电力的有效输出。中空箱101在外部水流输送通道内固定，确保了输电机构1的稳定性和安全性。通过外部电连接，中空箱101将转换后的电力输送到外部电路或负载，完成能量的最终转换和利用过程。

主要功能是通过电磁线圈102的转动相对于励磁机构3产生变化的磁场，利用电磁感应原理产生电能。通过控制电磁线圈102的转速和励磁机构3的磁场强度，可以调节产生电能的效率和数量。

多个电磁线圈102在中空箱101内以延伸方向为轴线沿周向布设，形成一个环绕的磁场产生区域。当这些电磁线圈102转动时，由于它们相对于励磁机构3（产生稳定磁场的部件）的运动，会在线圈中诱导出电流，即利用法拉第电磁感应定律产生电能。励磁机构3位于电磁线圈102垂直方向上，为每个电磁线圈102提供一个恒定或可控的磁场。当电磁线圈102在这个磁场中转动时，线圈切割磁力线，产生电动势，进而在电磁线圈102中产生电流。由电磁线圈102产生的电流通过中空箱101内的导线连接到外部电路，实现电能的输出和输送。通过调节电磁线圈102的转速或励磁机构3的磁场强度，可以控制产生的电能的量，以满足不同的电力需求。

允许从单侧或双侧输入动力到电磁线圈102，提高系统适用性与效率。通过动力的灵活输入，优化电磁线圈102的转动速度和磁场的变化，实现电能的高效产生。

单侧输入：当只有一侧提供动力时，要么是第一传动轴2，要么是第二对接部7，系统依然能够运行，但转速或力矩可能会有所不同，适用于流体动力条件变化或特定的运行需求。双侧输入：当两侧同时提供动力时，可以实现更高的转速和更大的力矩，从而增加电磁线圈102产生电能的能力。这种方式在流体动力充足的情况下特别有效。无论是单侧还是双侧动力输入，电磁线圈102的转动都会在励磁机构3的磁场中切割磁力线，根据法拉第电磁感应定律，在电磁线圈102中诱导出电流。电磁线圈102的转速和磁场的相对变化速度直接影响电能的产生效率。通过优化动力输入方式，可以调整电磁线圈102的转速，以达到最佳的发电效率。产生的电能通过电磁线圈102连接的电路输送出去，供给外部负载或进入电网。系统可以根据负载需求调整动力输入的方式（单侧或双侧），灵活适应不同的运行条件，确保电能供应的稳定性和效率。

上述任一实施例中，电磁线圈102远离第二传动轴4的端部和第一传动轴2位于内腔的端部均安装有第一转板11，第一转板11与内腔内壁转动相连；两个第一转板11的相对面分别安装有第二磁性件12。两个第一转板11上的第二磁性件12进行周向的布设，以形成用于传输动力的磁性齿轮结构。

在该实施例中，通过磁性齿轮结构实现无接触的动力传输，降低物理磨损，提高系统寿命。利用磁性相互作用，优化动力传输的效率，确保电磁线圈102的稳定转动和高效发电。

在电磁线圈102远离第二传动轴4的端部和第一传动轴2位于内腔的端部，均安装有第一转板11。这些转板与内腔内壁转动相连，允许转板在内腔内自由旋转。每个第一转板11的相对面分别安装有第二磁性件12，这些磁性件周向布设，形成磁性齿轮结构，通过磁力相互吸引或排斥实现动力的传输。当一侧的电磁线圈102（通过第一传动轴2或第二传动轴4驱动）开始旋转时，其相关联的第一转板11也会相应旋转。第一转板11上的第二磁性件12通过磁性相互作用（吸引或排斥）驱动另一侧第一转板11的第二磁性件12旋转，实现了动力的传输。这种通过磁性相互作用而不是物理接触的动力传输方式减少了机械磨损，提高了转动部分的效率和寿命。通过磁性齿轮结构的设计，系统可以更平滑地传输动力，减少能量损失，从而在电磁线圈102转动时更有效地产生电能。此外，磁性齿轮结构还允许系统在不同的负载条件下自动调节传动比，保持电磁线圈102的转速在最佳发电范围内。

上述任一实施例中，第一对接部6和第二对接部7上的第一磁性件8的磁极不同。通过设置不同磁极的第一磁性件8，能够使得第一对接部6和第二对接部7的相互反向转动。

在该实施例中，利用磁极的相互排斥和吸引，实现第一对接部6和第二对接部7的相互反向转动，从而优化转动机械的效率。通过磁性相互作用形成的磁性齿轮结构，无需物理接触即可传递动力，减少磨损，提高系统的可靠性和耐用性。

第一对接部6和第二对接部7上的第一磁性件8被设置为不同磁极（例如，一为N极，一为S极），当两者接近时，由于磁极的不同，会产生相互排斥或吸引的磁力。这种磁力会促使两个对接部分在空间中发生相对反向的旋转运动，即一个顺时针旋转，另一个逆时针旋转。两个第一转板11上的第二磁性件12周向布设，形成磁性齿轮结构。这种结构允许通过磁力而非物理齿轮啮合来传递动力，减少了机械磨损和噪音。当励磁机构3和输电机构1通过第一对接部6和第二对接部7相连时，不同磁极的第一磁性件8促进了磁性齿轮结构的动力传递效率，提高了系统的整体发电性能。通过磁性相互作用实现的相互反向转动不仅优化了动力传输，也加快了磁场中磁感线的切割速度，根据法拉第电磁感应定律，这有助于提高发电效率。

上述任一实施例中，用于潮流能机组的双转子对转结构具有下述情形：

情形一：当两个叶轮5上的挡流板502位于同一侧时，两个第一转板11上的第二磁性件12的磁极不同。此时两个叶轮5所需要面对的水流为同一方向，因此设置磁极不同能够进行相互反转。

情形二，当两个叶轮5上的挡流板502位于相对侧时，两个第一转板11上的第二磁性件12的磁极相同。此时两个叶轮5所需要面对的水流为不同方向，因此设置磁极相同能够进行相互反转。

在该实施例中，在潮流能机组的双转子对转结构中，特别是在具有两个叶轮5和挡流板502设置在同一侧的情形下，通过设计两个第一转板11上的第二磁性件12具有不同磁极，实现了叶轮5相互反向转动的功能。这种设计允许叶轮5面对同一方向的水流时能够有效地转换能量，并通过磁性齿轮结构传输动力。通过使两个叶轮5相互反转，可以最大化能量捕获，特别是在面对同一方向水流的情况下。利用磁性齿轮结构，实现稳定且高效的动力传输。

当两个叶轮5的挡流板502位于同一侧时，叶轮5被设计为面对来自同一方向的水流，这种情况通常发生在特定的水流条件下，例如在潮流能发电场景中。在每个叶轮5远离第二传动轴4的端部和第一传动轴2位于内腔的端部安装有第一转板11，每个第一转板11上配置有第二磁性件12，且这些磁性件具有不同的磁极（如一个为N极，另一个为S极）。这种磁极的配置使得当叶轮5开始转动时，基于磁性互斥和吸引的原理，两个叶轮5将会以相反的方向旋转。这是因为具有不同磁极的第二磁性件12在旋转时会产生相互之间的磁场作用力，推动两个转板（因而是两个叶轮5）以相反方向转动。第二磁性件12周向布置在第一转板11上，形成了一种无接触的磁性齿轮结构。这种结构不仅减少了物理磨损，还允许在无需物理接触的情况下传输动力，提高了系统的可靠性和维护周期。通过这种设计，即使在面对单一方向水流的情况下，双转子对转结构也能够有效地捕获能量，因为两个反向旋转的叶轮5可以在同一水流条件下最大化动力捕获，从而提高了整个系统的能量转换效率。

当两个叶轮5上的挡流板502位于相对侧时，表示叶轮5将面对来自不同方向的水流。通过设置相同磁极的第二磁性件12，叶轮5同样能够进行相互反转，适应于水流方向相反的情况，保持发电效率。

此时，两个第一转板11上相同磁极的第二磁性件12（都为N极或都为S极）会在靠近时产生排斥力，这种力量可以被用来驱动叶轮5以相反方向旋转。这种设置使得即便在水流方向不同的情况下，叶轮5仍能有效地进行反向旋转，利用水流动力产生电能，保证了系统在多变环境下的稳定运行和高效发电。

上述任一实施例中，第二对接部7包括有第三传动轴701以及与电磁线圈102相连的第二转板702，第一磁性件8安装在第三传动轴701上；第三传动轴701为中空设置，且套设在第二传动轴4外部。

第三传动轴701外壁与第二转板702滑动相连，以适配第一对接部6和第二对接部7相对接或远离。使得无论第一对接部6和第二对接部7是否相互对接，第三传动轴701与第二转板702始终具有连接传动关系，保证结构稳定。

在该实施例中，通过在第二传动轴4外部套设第三传动轴701，增加了一层动力传输的控制，使系统能够根据需要调节动力的传递和分配。第二转板702与电磁线圈102的连接，以及第一磁性件8的设计，协同工作以优化电能的产生，确保电磁线圈102在最佳状态下操作。

第三传动轴701是中空设置，套设在第二传动轴4外部。这种设计允许第二传动轴4和第三传动轴701可以独立或协同转动，为系统提供了更多的动力输入选项和更灵活的控制机制。第一磁性件8安装在第三传动轴701上，可以通过磁性互作用与其他磁性组件（如第二磁性件12）交互，进一步控制动力的传递和电磁线圈102的激励。当第二传动轴4转动时，可以直接驱动与其相连的部件（如电磁线圈102），也可以通过第三传动轴701的独立转动或与第二传动轴4的协同转动来调整电磁线圈102的转速和方向，优化电能的产生。第二转板702作为电磁线圈102的连接点，确保了电磁线圈102的有效转动，而第一磁性件8的存在则提供了通过磁性互作用来调节和优化转动状态，例如通过改变磁极的相互作用力来实现更高效的动力转换。通过精细控制第三传动轴701和第二传动轴4的转动关系，以及通过磁性互作用来调节电磁线圈102的转动效率，系统可以在各种操作条件下实现电能产生的最优化。

第三传动轴701与第二转板702的滑动连接设计允许在第一对接部6和第二对接部7相对接或远离时，自动调整连接状态，以保持传动效率和结构稳定性。确保无论对接状态如何变化，第三传动轴701与第二转板702之间始终维持着有效的连接传动关系，从而保证电磁线圈102能持续接收到驱动力。

第三传动轴701的外壁与第二转板702之间采用滑动相连的方式，这种设计使得两者在纵轴方向上有一定的相对移动自由度，能够适应第一对接部6和第二对接部7的相互接近或远离动作。此滑动机制不仅保持了两者之间的机械连接，而且允许在不同操作模式下（即第一对接部6和第二对接部7相对接或远离时）调整传动轴的位置。由于第三传动轴701与第二转板702始终保持连接，无论第一对接部6和第二对接部7的对接状态如何，电磁线圈102都能接收到来自叶轮5转动的动力，确保了电能产生过程的连续性和稳定性。这种连续的动力传输机制对于提高系统的发电效率和可靠性至关重要，特别是在潮流能源发电这种需要适应不同流速和流向条件的应用场景中。通过滑动连接机制的设计，第三传动轴701与第二转板702之间的传动关系不受第一对接部6和第二对接部7对接状态的影响，这保证了整个系统的结构稳定性和操作的可靠性。

进一步地，第三传动轴701通过传动环703与第二转板702相连，第二转板702中部开设有供传动环703通过的通孔，第二转板702的通孔内壁沿延伸方向开设有卡槽7021，卡槽7021在通孔内壁周向设置多个，传动环703外壁开设有与卡槽7021相贴合的卡块7031，传动环703通过卡块7031与卡槽7021的啮合以带动第二转板702转动，且传动环703与第二转板702能够沿延伸方向相对滑动。第三传动轴701与叶轮5之间采用转动连接。

上述可知，通过传动环703与第二转板702之间的啮合连接，实现精确的动力传输，使第二转板702可以随第二传动轴4转动。传动环703与第二转板702能够沿延伸方向相对滑动，提供了调节转板位置的能力，以适应不同的运行条件或优化发电效率。

第三传动轴701通过传动环703与第二转板702相连。传动环703外壁具有多个卡块7031，这些卡块7031设计为与第二转板702通孔内壁的卡槽7021相贴合。

当第二传动轴4转动时，传动环703上的卡块7031与第二转板702中的卡槽7021啮合，将旋转动力有效地传递给第二转板702，使其转动。第二转板702的通孔内壁沿延伸方向开设有卡槽7021，这些卡槽7021周向分布。传动环703与第二转板702之间不仅能够通过卡块7031与卡槽7021的啮合传递旋转动力，而且还允许传动环703在必要时沿着第二转板702的轴向滑动。这种沿延伸方向的相对滑动能力允许对第二转板702的位置进行微调，以适应不同的发电要求或运行条件，如调节电磁线圈102与励磁机构3的相对位置，优化电能产生。卡槽7021与卡块7031的设计不仅确保了传动的稳定性和可靠性，而且通过允许沿轴向的滑动调节，增加了系统的灵活性和适应性。这种设计使得整个传动系统既能保持稳定的传动效率，又能根据需要调整，以达到最佳的发电性能。

进一步地，顶出机构9包括有固定在内腔内壁的封板902，封板902上开设有用于容纳顶块901的凹槽903，顶块901凹槽903内壁之间通过弹簧904相连。

上述可知，顶出机构9能够根据运行条件（如水流力度）自动调节第一对接部6和第二对接部7的相互接近或远离状态，以确保在最佳状态下进行发电。通过弹簧904的弹性力，顶出机构9可以预设所需的力度，以适配不同状态下设备的运行需求，确保机组在最适合的条件下启动或停止发电。

封板902固定在内腔内壁上，上面开设有凹槽903用于容纳顶块901。这种设计提供了顶块901运动的物理空间和界限，确保顶块901的活动范围与系统的要求相匹配。凹槽903内壁之间通过弹簧904相连，连接到顶块901。当外部条件（如水流力度）发生变化时，弹簧904的压缩或伸展能够驱动顶块901沿凹槽903移动。弹簧904的弹性力为顶出机构9提供了必要的动力，使其能够根据第二对接部7与第一对接部6的相对位置的变化自动调节，以维持或改变对接状态。当水流力度增强，使得叶轮5转速增加时，如果需要更紧密的对接以提高发电效率，弹簧904的压缩将推动顶块901向需要对接的方向移动，促进或保持对接状态。相反，当水流力度减弱，或者需要减少对接部件之间的直接接触以降低损耗或停止发电时，弹簧904的伸展能够拉动顶块901向相反方向移动，从而远离或解除对接状态。

具体地，顶块901侧壁和顶环10下表面均开设有倾角，以将顶块901的沿第二传动轴4的径向移动改为顶环10的沿第二传动轴4的轴向移动。

上述可知，允许系统根据实际运行条件自动调节第一对接部6和第二对接部7的接近或远离状态，适应不同的水流力度，从而在最佳状态下进行发电。通过设计的倾角，实现顶块901径向移动向顶环10轴向移动的转换，提供了一种更为精确和有效的调节方式。

顶块901侧壁和顶环10下表面均设计有倾角，这些倾角使得顶块901在受到径向力（例如由水流力度变化或弹簧904压力导致的力）作用时，其移动方向被引导并转换为顶环10沿第二传动轴4的轴向移动。这种倾角设计基于简单的机械原理，通过倾斜面的相互作用来改变力的方向和作用点。当顶块901受到径向力作用并开始沿凹槽903向外或向内移动时，其侧壁的倾角与顶环10下表面的倾角相互作用，使得原本的径向移动转变为顶环10沿轴向的上升或下降。这种转换机制允许顶出机构9以较小的力实现对第一对接部6和第二对接部7之间距离的精细调节，从而优化对接状态和发电效率。通过顶块901和顶环10的轴向移动，系统可以根据当前的水流条件调整对接部件的相对位置，进而控制励磁机构3和输电机构1的相对运动，优化磁场的切割效率和发电性能。这种动态调节能力对于适应不同的运行条件、保持发电系统的高效率和稳定性至关重要。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本发明，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。

以上的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于潮流能机组的双转子对转结构，其特征在于，包括：

输电机构，其具有一个内腔；所述内腔沿一个延伸方向形成有一个第一连接口和一个第二连接口；所述输电机构通过所述第一连接口装配有第一传动轴；

励磁机构，其沿所述延伸方向通过所述第二连接口布设于所述内腔内；所述励磁机构远离第一连接口的端部装配有第二传动轴，所述第二传动轴沿所述延伸方向通过所述第二连接口延伸至所述内腔外；

其中，所述第一传动轴和所述第二传动轴上均装配有叶轮，所述叶轮能够在流体的驱动下转动；所述输电机构和所述励磁机构均能够产生磁场；所述第二传动轴用于将所述叶轮的转动传递至所述励磁机构和所述输电机构，以使所述磁场转动；所述第一传动轴用于将所述叶轮的转动传递至所述输电机构，以使所述磁场转动。

2.根据权利要求1所述的用于潮流能机组的双转子对转结构，其特征在于，沿所述延伸方向，在所述叶轮上形成有导流口；所述导流口用于供所述流体通过，且所述输电机构与所述励磁机构的转动方向相反。

3.根据权利要求2所述的用于潮流能机组的双转子对转结构，其特征在于，每个所述叶轮的一侧形成有用于封堵所述导流口的挡流板，所述流体通过所述挡流板对所述叶轮施加沿所述延伸方向的作用力；所述第二传动轴上的所述叶轮能够沿所述延伸方向移动，以使所述第二传动轴与所述输电机构相对接或脱离。

4.根据权利要求1所述的用于潮流能机组的双转子对转结构，其特征在于，所述第二传动轴上固定有第一对接部，且所述第二传动轴上的所述叶轮通过第二对接部与所述输电机构相连；以及

所述第一对接部和所述第二对接部上分别周向设置有第一磁性件；当所述第二传动轴与所述输电机构相对接时，所述第一对接部和所述第二对接部上的第一磁性件沿垂直于所述延伸方向上相对应。

5.根据权利要求4所述的用于潮流能机组的双转子对转结构，其特征在于，还包括：

顶出机构，固定在所述内腔内壁；所述顶出机构包括有至少一个能够沿垂直于所述延伸方向弹性移动的顶块，以及所述第二对接部上设置有一个与所述顶块相配合的顶环，以对所述第二对接部施加阻止所述第二对接部对接第一对接部的作用力。

6.根据权利要求4所述的用于潮流能机组的双转子对转结构，其特征在于，所述输电机构包括：

中空箱，所述内腔、所述第一连接口和所述第二连接口均开设在所述中空箱上；

多个电磁线圈，均转动安装在所述中空箱内，且所有所述电磁线圈以所述延伸方向为轴线沿周向布设；沿垂直于所述延伸方向上，所述励磁机构对应每个所述电磁线圈；

其中，所有所述电磁线圈均与所述第二对接部和所述第一传动轴相连。

7.根据权利要求6所述的用于潮流能机组的双转子对转结构，其特征在于，所述电磁线圈远离所述第二传动轴的端部和第一传动轴位于所述内腔的端部均安装有第一转板，所述第一转板与所述内腔内壁转动相连；两个所述第一转板的相对面分别安装有第二磁性件。

8.根据权利要求7所述的用于潮流能机组的双转子对转结构，其特征在于，所述第一对接部和所述第二对接部上的所述第一磁性件的磁极不同。

9.根据权利要求8所述的用于潮流能机组的双转子对转结构，其特征在于，具有下述情形：

情形一：当两个所述叶轮上的挡流板位于同一侧时，两个所述第一转板上的第二磁性件的磁极不同；

情形二，当两个所述叶轮上的挡流板位于相对侧时，两个所述第一转板上的第二磁性件的磁极相同。

10.根据权利要求6所述的用于潮流能机组的双转子对转结构，其特征在于，所述第二对接部包括有第三传动轴以及与所述电磁线圈相连的第二转板，所述第一磁性件安装在所述第三传动轴上；所述第三传动轴为中空设置，且套设在所述第二传动轴外部；

所述第三传动轴外壁与所述第二转板滑动相连，以适配所述第一对接部和所述第二对接部相对接或远离。