CN205744271U - 一种海上风力发电机漂浮式辅助发电装置 - Google Patents

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宋中越
甄冬
张�浩
张敬浩
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Abstract

本实用新型公开一种海上风力发电机漂浮式辅助发电装置，包括浮箱、支撑梁、固定壳体、滑动壳体和发电装置。所述浮箱置于海水水面上，随着海水起伏而运动；所述滑动壳体直接与浮箱连接，在浮箱的带动下滑动；所述固定壳体与滑动壳体配合，滑动壳体与固定壳体组成一对滑动副，固定壳体与支撑梁固定连接，所述支撑梁一端直接固定在风机底座上，起到整体支撑的作用；发电装置中的齿条末端与固定壳体连接，同时与齿轮配合，由于发电装置与滑动壳体固连，当滑动壳体与固定壳体配合滑动的时候，发电装置会随着滑动壳体一同做直线往复运动，由于齿轮齿条的配合作用，在滑动过程中发电机会发生转动进而产生电量，将海水的动能转换为电能。

Description

一种海上风力发电机漂浮式辅助发电装置
技术领域
本实用新型涉及风力发电设备领域，具体是一种海上风力发电机漂浮式辅助发电装置。
背景技术
随着对清洁能源的不断开发利用，风能因具有无污染、取之不尽的特点被逐渐重视，由于陆地风较海上风相对较弱，所以出现了较多对海上风力发电机的研究，海上风力发电机不同于陆地发电机，其机舱不仅位于高空中，而且其由于位于海上，水平位置也较难到达，故海上风力发电机出现问题时维护成本更加高昂。故现在多为海上风力发电机配备较多的辅助发电设备，确保当风力发电机出现问题后短时间内不会停止运转，另外也会一定程度上增加海上风力发电机的发电量，所以，开发海上风力发电机辅助发电设备对提高其稳定性具有重要的意义。
为了提高海上风力发电机的发电量且提高其稳定性，现有技术多从控制方面进行研究，通过优化风力发电机的控制算法达到优化其运行的目的，使得风力发电机在运行过程中最大程度的吸收风能，达到最大风能利用率，但是由于风力发电机的风能利用系数有一个最大理论值，所以假设算法达到最优解，风力发电机的风能利用率也是理论最大值，不会再有额外能量产生。专利号为CN 102214930 A的中国专利公开了风力涡轮发电机的控制，目的是提供用于控制风力涡轮发电机的方法和设备，该方法和设备容许对电力参考信号的变化进行快速响应，而不管外部控制回路的速度如何。专利号为CN 105545590 A的中国专利公开了一种风力发电机组的控制方法，当风电机组的运行状态值与风电机组的设计安全阀值超过预先的设定范围时，通过不停机而采取降低吸收功率系数和提高功率输出的方法，降低叶轮动能、提高叶轮动能安全裕量，得到修正的风力发电机组控制参数，提高了风电机组响应速度，避免停机带来的能量损耗和机械载荷，提高了风电机组的可利用率，避免全体停机带来的总能量损耗以及大范围功率波动对电网的冲击，提高风电场的电网适应性。
实用新型内容
为了克服现有技术能量收集效率低和稳定性低的不足，本实用新型提供一种海上风力发电机漂浮式辅助发电装置。该发电装置包括浮箱、支撑梁、固定壳体、滑动壳体和发电装置。主要适用于海上风力发电机，由风能使海上产生的波动及浮动为动力源，利用浮力原理，海水浮动会带动浮箱进行相应运动，浮箱进而带动滑动壳体，由于滑动壳体与发电装置固连，所以滑动壳体在进行相应滑动时，齿轮齿条机构会是的电动机转动产生电能，该装置将额外的风能进行收集，在一定程度上提高了海上风力发电机的风能利用效率，减小了发电成本，提高了经济性。
本实用新型是一种海上风力发电机漂浮式辅助发电装置，其特征在于能收集风能带动海上产生的动能，包括浮箱、支撑梁、固定壳体、滑动壳体和发电装置。所述浮箱为环式箱体，中间设有浮箱安装法兰孔，浮箱为中空，通过海上对它的浮力提供该装置的动力；所述支撑梁为上设有支撑梁安装孔，用以将支撑梁安装在海上风力发电机平台上，支撑梁起到整体支撑的作用，其全部受力均有支撑梁承担；所述固定壳体是与支撑梁连接的第一部件，固定壳体上设有与支撑梁安装的固定壳体安装座，并且设有齿条安装孔用以安装发电装置中的齿条；所述滑动壳体与固定壳体配合组成一对滑动副，滑动壳体上设有滑动壳体安装法兰与浮箱连接，由浮箱带动其滑动；所述发电装置与滑动壳体固连在一起，当滑动壳体滑动时发电装置会随其一同进行滑动；由于发电装置的齿条与固定壳体铰接，所以当发电装置随滑动壳体运动时，齿轮齿条也会进行相应动作，齿轮会沿着齿条进程相应转动，由于齿轮和大锥齿轮为同轴，所以齿轮也会带动大锥齿轮转动，进而带动与大锥齿轮配合的小锥齿轮配合，小锥齿轮固定在电机轴上，进而带动发电机转动，由此产生电能。由于风能的作用，会使得海面产生波动，通过浮箱与海水接触，将海水的动能转换为电能。
与现有技术相比，本实用新型一种海上风力发电机漂浮式辅助发电装置的有益效果是，实现额外风能的收集，提高了海上风力发电机对风能的利用率，具有发电效率高、稳定性好、成本低廉、使用寿命长等特点。
附图说明
图1是本实用新型一种实施例的整体结构示意图；
图2是本实用新型一种实施例的浮箱结构示意图；其中图2(A)是整体断面剖视图；
图3是本实用新型一种实施例的支撑梁结构示意图；
图4是本实用新型一种实施例的固定壳体结构组成示意图；
图5是本实用新型一种实施例的滑动壳体结构组成示意图；
图6是本实用新型一种实施例的发电装置结构组成示意图；
图7是本实用新型一种实施例的工作状态结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图详细叙述本实用新型。实施例是以本实用新型所述技术方案为前提进行的具体实施，给出了详细的实施方式和过程。但本申请的权利要求保护范围不限于下述的实施例描述。
本实用新型设计的一种海上风力发电机漂浮式辅助发电装置(简称辅助发电装置，参见图1-7)，该辅助发电装置主要吸收由风能引起的海上动能，主要包括浮箱1、支撑梁2、固定壳体3、滑动壳体4和发电装置5；浮箱1(参见图2)为中空状、中间设置有通孔的结构，具体设置有浮箱安装法兰孔1.1、浮箱中孔1.2、浮箱内腔1.3，浮箱安装法兰孔1.1设置在浮箱1的中心部位，浮箱内腔1.3为密封腔(参见图2(A))，浮箱中孔1.2用于为滑动壳体4提供安装空间；支撑梁2(参见图3)设有支撑梁安装孔2.1，用于将支撑梁2固定在风力安装平台上，支撑梁2起到支撑整体的作用；固定壳体3(参见图4)上设有齿条安装孔3.1和固定壳体安装座3.2，固定壳体安装座3.2用于将固定壳体3安装在支撑梁2上，使二者不会产生相对运动，齿条安装孔3.1用于固定安装发电装置5上的齿条5.1；滑动壳体4(参见图5)上设有滑动壳体安装法兰4.1，用以和浮箱1上的浮箱安装法兰孔1.1配合，当浮箱1由于海水浮力作用时，会使得浮箱1带动滑动壳体4上下滑动；发电装置5安装在固定壳体3、滑动壳体4之间的空间内，其轴承座5.5固定在滑动壳体4的上口上。
发电装置5(参见图6)设有齿条5.1、齿轮5.2、大锥齿轮5.3、小锥齿轮5.4、轴承座5.5和发电机5.6，齿条5.1的上端与齿条安装孔3.1固定连接，其下端与齿轮5.2啮合连接并竖直延伸到轴承座5.5的下表面；齿轮5.2、大锥齿轮5.3、小锥齿轮5.4通过安装装置固定在轴承座5.5的上表面上，齿轮5.2与大锥齿轮5.3同轴连接，大锥齿轮5.3与小锥齿轮5.4啮合连接，小锥齿轮5.4与安装在轴承座5.5下表面上的发电机5.6同轴连接。
当滑动壳体4上下滑动时，整个发电装置5会随其上下滑动，由于齿条5.1与固定壳体3连接，所以齿条5.1不会产生滑动，齿轮5.2在与齿条5.1作用过程中会发生转动，齿轮5.2和大锥齿轮5.3为同轴，所以大锥齿轮5.3也会转动，与其配合的小锥齿轮5.4也会发生转动，轴承座5.5对齿轮传动提供支撑的作用，由于小锥齿轮5.4与发电机轴同轴，故发电机5.6会产生转动，进而产生电量。
优选的，所述浮箱1为环形中空状结构，浮箱安装法兰孔1.1设置于浮箱中孔1.2的底部。
优选的，固定壳体3与滑动壳体4两者安装时，两空腔相对设置。优选的，固定壳体3可将滑动壳体4的上口完全覆盖，防止沙尘、异物落入到发电装置5中，影响发电效率甚至发生故障。
本实用新型提供的一种海上风力发电机漂浮式辅助发电装置能有效收集由风能引起的海水的动能，具有发电效率高、稳定性好、寿命长、控制方便等优点。
本实用新型一种海上风力发电机漂浮式辅助发电装置的工作原理和过程如下：由于风能的作用，海水将会产生浮动，有浮箱1为中空的，故海水会对其产生浮力的作用，当海水上升时，浮箱1带动滑动壳体4滑动，进而带动发电装置5滑动，由于齿轮齿条的作用，使得发电机5.6产生电能，当海水下降的时候，由于装置自身重力的作用，滑动壳体4会往相反的方向滑动，同样由于齿轮齿条的作用仍会带动发电机5.6转动产生电能，如此往复实现对海水动能的收集。
利用本实用新型所述的技术方案，或本领域的技术人员在本实用新型技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种海上风力发电机漂浮式辅助发电装置，其特征在于，主要包括浮箱、支撑梁、固定壳体、滑动壳体和发电装置；浮箱为中空状、中间设置有通孔的结构，具体设置有浮箱安装法兰孔、浮箱中孔、浮箱内腔，浮箱安装法兰孔设置在浮箱的中心部位，浮箱内腔为密封腔，浮箱中孔用于为滑动壳体提供安装空间；支撑梁设有支撑梁安装孔，用于将支撑梁固定在风力安装平台上，支撑梁起到支撑整体的作用；固定壳体上设有齿条安装孔和固定壳体安装座，固定壳体安装座用于将固定壳体安装在支撑梁上，使二者不会产生相对运动，齿条安装孔用于固定安装发电装置上的齿条；滑动壳体上设有滑动壳体安装法兰，用以和浮箱上的浮箱安装法兰孔配合，当浮箱由于海水浮力作用时，会使得浮箱带动滑动壳体上下滑动；发电装置安装在固定壳体、滑动壳体之间的空间内，其轴承座固定在滑动壳体的上口上；
发电装置设有齿条、齿轮、大锥齿轮、小锥齿轮、轴承座和发电机，齿条的上端与齿条安装孔固定连接，其下端与齿轮啮合连接并竖直延伸到轴承座的下表面；齿轮、大锥齿轮、小锥齿轮通过安装装置固定在轴承座的上表面上，齿轮与大锥齿轮同轴连接，大锥齿轮与小锥齿轮啮合连接，小锥齿轮与安装在轴承座下表面上的发电机同轴连接。
2.根据权利要求1所述的一种海上风力发电机漂浮式辅助发电装置，其特征在于，所述浮箱为环形中空状结构，浮箱安装法兰孔设置于浮箱中孔的底部。
3.根据权利要求1所述的一种海上风力发电机漂浮式辅助发电装置，其特征在于，固定壳体与滑动壳体两者安装时，两空腔相对设置，滑动壳体与固定壳体组成一对滑动副。
4.根据权利要求1或3任一项所述的一种海上风力发电机漂浮式辅助发电装置，其特征在于，固定壳体可将滑动壳体的上口完全覆盖。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106014845A (zh) * 2016-07-12 2016-10-12 河北工业大学 一种海上风力发电机漂浮式辅助发电装置
CN114876711A (zh) * 2022-07-08 2022-08-09 中国海洋大学 一种海洋观测站

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