專利名稱：一種低速半直驅(qū)海流能發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新能源發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種低速半直驅(qū)海流能發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
全球工業(yè)化進程的發(fā)展加大了對能源的需求，傳統(tǒng)化石能源過度消耗也引起一系列經(jīng)濟與社會問題，開發(fā)利用綠色可再生能源成為新的發(fā)展趨勢。海流能具有蘊藏量大、可再生、周期性及可預(yù)測性強、能量密度大等優(yōu)點，開發(fā)利用海流能已受到世界各國的重視， 并取得較大進步，大多數(shù)樣機已處于海試階段。水平軸海流能發(fā)電技術(shù)與風(fēng)力機發(fā)電技術(shù)相似，但與風(fēng)力機所不同的是，海水的密度是空氣的800多倍，同等功率下海流能發(fā)電裝置的葉輪直徑要小得多，為了減小發(fā)電裝置的機艙對葉輪的擋水面積，機艙的截面積需要盡量地小。同時為了減小葉片發(fā)生氣蝕的概率，葉輪轉(zhuǎn)速不能太高，通常只有幾十轉(zhuǎn)/分，甚至幾轉(zhuǎn)/分，而發(fā)電機轉(zhuǎn)速通常都在幾百轉(zhuǎn)/分以上。為了使發(fā)電機達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，通常的做法是利用增速齒輪箱將葉輪轉(zhuǎn)速提升至發(fā)電機的額定轉(zhuǎn)速。這種方案的缺點是增加了齒輪箱部件，也就增加了發(fā)電裝置出故障的機率，而且從目前大多數(shù)風(fēng)力機運行情況來看，齒輪箱的故障問題也是影響機組運行的關(guān)鍵問題之一。國內(nèi)現(xiàn)有的水平軸直驅(qū)型海流能發(fā)電裝置，通常采用輪轂主軸與發(fā)電機轉(zhuǎn)軸直接耦合且水平布置的結(jié)構(gòu)形式，隨著發(fā)電機功率等級的增加，發(fā)電機的體積將成倍地增加，發(fā)電機垂直于轉(zhuǎn)軸方向的截面直徑有可能達(dá)到十幾米，從而導(dǎo)致機艙迎流截面積過大，擋水現(xiàn)象嚴(yán)重，在這種情況下，發(fā)電裝置根本無法正常工作，所以采用上述結(jié)構(gòu)形式的水平軸直驅(qū)型海流能發(fā)電裝置只適用于低流速、低轉(zhuǎn)速及小功率條件下。在海流能發(fā)電裝置中，變槳距機構(gòu)是保證發(fā)電裝置在雙向水流中正常工作的必要裝置。目前在國內(nèi)外的海流能發(fā)電裝置研究開發(fā)中，變槳距機構(gòu)較多地采用電動變槳距，并且將驅(qū)動電機及執(zhí)行機構(gòu)均置于輪轂內(nèi)。由于海流能發(fā)電裝置的輪轂空間狹小，使得變槳距機構(gòu)設(shè)計極為復(fù)雜，同時將驅(qū)動電機及執(zhí)行機構(gòu)置于輪轂內(nèi)也增加了輪轂主軸的懸臂負(fù)載，會大大縮短主軸壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種低速半直驅(qū)海流能發(fā)電裝置，該裝置利用一對錐形齒輪，將發(fā)電機以垂直安裝方式安裝，可以減小機艙的迎流截面積，從而減小機艙對海水流動的阻礙作用。該裝置設(shè)有變槳距機構(gòu)，采用變槳距機構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)放置在機艙內(nèi)， 弱化了輪轂空間狹小給變槳距機構(gòu)的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計帶來的限制。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案一種低速半直驅(qū)海流能發(fā)電裝置，包括葉片、輪轂、機艙和變槳距機構(gòu)，發(fā)電機放置在機艙內(nèi)部。所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)子固定在機艙內(nèi)部底面的立柱上，所述轉(zhuǎn)子的軸向方向與輪轂的主軸的軸向方向相垂直，所述轉(zhuǎn)子可繞立柱沿圓周方向旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機的定子固定在機艙內(nèi)部底面上。在所述輪轂的主軸上設(shè)有第一錐齒輪，在所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)子上靠近主軸的一端設(shè)有與第一錐齒輪相配合的第二錐齒輪，所述第一錐齒輪與第二錐齒輪相嚙合；第一軸承和第二軸承分別布置在所述第一錐齒輪的兩側(cè)支撐主軸，所述第一軸承和第二軸承均固定在機艙壁上。進一步的，在所述主軸上設(shè)有一沿軸線方向的通孔，所述通孔的中心線與主軸的軸線重合.在機艙內(nèi)靠近所述主軸的一端處，設(shè)有一變槳距機構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)，所述變槳距機構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)固定在機艙的內(nèi)壁上。所述驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動桿貫穿所述主軸的通孔進入所述輪轂中，所述驅(qū)動桿與位于輪轂內(nèi)的變槳距機構(gòu)的執(zhí)行機構(gòu)相連接。進一步的，所述變槳距機構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)可以為液壓缸，從而，所述驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動桿為所述液壓缸的活塞桿，所述液壓缸固定在機艙的內(nèi)壁上。所述液壓缸的活塞桿貫穿所述主軸的通孔進入所述輪轂中，所述活塞桿與位于輪轂內(nèi)的變槳距機構(gòu)的執(zhí)行機構(gòu)相連接。所述液壓缸通過液壓管道與位于機艙外部的動力源相連接。進一步的，所述變槳距機構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)還可以為電動推桿，從而，所述驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動桿為所述電動推桿的推桿，所述電動推桿固定在機艙的內(nèi)壁上。所述電動推桿的推桿貫穿所述主軸的通孔進入所述輪轂中，所述電動推桿的推桿與位于輪轂內(nèi)的變槳距機構(gòu)的執(zhí)行機構(gòu)相連接。進一步的，所述第一軸承嵌套在軸承座內(nèi)，所述軸承座固定在機艙壁上。進一步的，所述輪轂與機艙之間的主軸上設(shè)有密封套件，所述密封套件包括密封件和密封殼體，若干個密封件并排安裝在密封殼體里，密封套件套在主軸上，密封殼體固定在機艙的軸承座上。采用本發(fā)明具有如下的有益效果1、本發(fā)明所述的低速半直驅(qū)海流能發(fā)電裝置，采用一對錐形齒輪傳動方案，將發(fā)電機的安裝方式由通常采用的水平安裝方式轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪卑惭b方式，發(fā)電機采用垂直安裝方式可以減小機艙迎流方向截面積，從而減小了機艙對海水流動的阻礙作用。2、本發(fā)明所述的低速半直驅(qū)海流能發(fā)電裝置，通過將變槳距機構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)置于機艙內(nèi)，采用驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動桿帶動放置在輪轂內(nèi)部的變槳距機構(gòu)的執(zhí)行結(jié)構(gòu)動作，使得變槳距機構(gòu)的執(zhí)行結(jié)構(gòu)可以得到簡化，并有效減小主軸載荷，延長主軸壽命。3、本發(fā)明所述的低速半直驅(qū)海流能發(fā)電裝置，采用輪轂主軸與發(fā)電機轉(zhuǎn)軸通過一對錐齒輪嚙合的方式(即半直驅(qū))，省略了增速機構(gòu)(如齒輪箱等)，節(jié)約了機艙內(nèi)部空間， 同樣可以起到有效減小機艙對海水流動的阻礙作用，并節(jié)約了成本。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細(xì)的說明。圖1為本發(fā)明一種低速半直驅(qū)海流能發(fā)電裝置第一種實施例的主視剖面圖；圖2為本發(fā)明一種低速半直驅(qū)海流能發(fā)電裝置第二種實施例的主視剖面圖；圖3為圖1中A-A方向剖視圖。
具體實施例方式參照附圖1和圖3。圖1和圖3中所示為本發(fā)明的第一種實施例，一種低速半直驅(qū)海流能發(fā)電裝置，包括葉片1、輪轂2、機艙3和變槳距機構(gòu)，葉片1安裝在輪轂2上，變槳距機構(gòu)的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)置在輪轂2內(nèi)，變槳距機構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)設(shè)置在機艙3內(nèi)。發(fā)電機4位于機艙3內(nèi)部，所述發(fā)電機4的定子42固定在機艙3內(nèi)部底面上，發(fā)電機4的轉(zhuǎn)子41套在機艙3內(nèi)部底面的立柱31上，所述發(fā)電機4的轉(zhuǎn)子41軸線方向與立柱31的軸線方向相同，發(fā)電機4的轉(zhuǎn)子41可繞立柱31沿圓周方向旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機4的轉(zhuǎn)子 41的軸向方向與輪轂2的主軸11的軸向方向相垂直。在所述輪轂2的主軸11上設(shè)有第一錐齒輪51，在所述發(fā)電機4的轉(zhuǎn)子41上靠近主軸11的一端設(shè)有與第一錐齒輪51相配合的第二錐齒輪52，所述第一錐齒輪51與第二錐齒輪52相嚙合。第一軸承112和第二軸承113分別布置在所述第一錐齒輪51的兩側(cè)支撐主軸11，所述第一軸承112嵌套在軸承座81內(nèi)，所述軸承座81固定在機艙3壁上，所述第二軸承113固定在機艙3內(nèi)的軸承安裝壁32上。所述輪轂2與機艙3之間的主軸11上設(shè)有密封套件，所述密封套件包括密封件91 和密封殼體92，三個密封件91并排安裝在密封殼體92內(nèi)，密封套件套在主軸11上，所述密封殼體92固定在機艙3的軸承座81上。密封套件起密封的作用，防止海水進入機艙3內(nèi)部。在所述主軸11上設(shè)有一沿軸線方向的通孔111，所述通孔111的中心線與主軸11 的軸線重合，在機艙3內(nèi)靠近所述主軸11的一端處，設(shè)有一變槳距機構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)，所述驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動桿貫穿所述主軸11的通孔111進入所述輪轂2中，所述驅(qū)動桿與位于輪轂2 內(nèi)的變槳距機構(gòu)的執(zhí)行機構(gòu)相連接。在圖1所示的本發(fā)明的第一種實施例中，所述變槳距機構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)為液壓缸6， 此時，驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動桿為液壓缸6的活塞桿61，所述液壓缸6固定在機艙3的內(nèi)壁上。所述液壓缸6的活塞桿61貫穿所述主軸11的通孔111進入所述輪轂2中，所述活塞桿61與位于輪轂2內(nèi)的變槳距機構(gòu)的執(zhí)行機構(gòu)相連接。所述液壓缸6通過液壓管道62與位于機艙外部的動力源相連接，由外界動力源為液壓缸6提供帶有一定壓力的液壓油，液壓油推動液壓缸6內(nèi)的活塞63運動，進而推動活塞桿61運動，位于輪轂2內(nèi)的變槳距機構(gòu)的執(zhí)行機構(gòu)在活塞桿61的帶動下，執(zhí)行變槳距動作。從圖3中可以看出，由于發(fā)電機4所采用的安裝方式和錐形齒輪傳動方式，使得所述機艙3可以具有如下結(jié)構(gòu)機艙3的上部為半圓形筒狀結(jié)構(gòu)，下部截面呈倒“T”字形。機艙3采用此種結(jié)構(gòu)有效地減小了機艙3對海水流動的阻礙作用，提高了葉輪1捕獲海流能的效率。參照附圖2。圖2中所示為本發(fā)明一種低速半直驅(qū)海流能發(fā)電裝置的第二種實施例，本發(fā)明第二種實施例與上述本發(fā)明第一種實施例的區(qū)別如下所述變槳距機構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)還可以為電動推桿7，此時，驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動桿為電動推桿7的推桿71，所述電動推桿 7固定在機艙3的內(nèi)壁上。所述電動推桿7的推桿71貫穿所述主軸11的通孔111進入所述輪轂2中，所述電動推桿7的推桿71與位于輪轂2內(nèi)的變槳距機構(gòu)的執(zhí)行機構(gòu)相連接。 電動推桿7帶動推桿71做水平往復(fù)運動，位于輪轂2內(nèi)的變槳距機構(gòu)的執(zhí)行機構(gòu)在推桿71 的帶動下，執(zhí)行變槳距動作。在本發(fā)明的第一種實施例與第二種實施例中，均將變槳距機構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)放置在機艙3內(nèi)，從而使得放置在輪轂內(nèi)部的變槳距機構(gòu)的執(zhí)行結(jié)構(gòu)可以得到簡化，有效減小輪轂2的主軸11的載荷，延長主軸11的壽命。
權(quán)利要求
1.一種低速半直驅(qū)海流能發(fā)電裝置，包括葉片(1)、輪轂O)、機艙⑶和變槳距機構(gòu)， 發(fā)電機(4)放置在機艙(3)內(nèi)部，其特征在于所述發(fā)電機(4)的轉(zhuǎn)子固定在機艙(3) 內(nèi)部底面的立柱(31)上，所述轉(zhuǎn)子Gl)的軸向方向與輪轂(2)的主軸(11)的軸向方向相垂直，所述轉(zhuǎn)子Gl)可繞立柱(31)沿圓周方向旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機的定子0 固定在機艙 (3)內(nèi)部底面上；在所述輪轂O)的主軸(11)上設(shè)有第一錐齒輪(51)，在所述發(fā)電機(4) 的轉(zhuǎn)子Gl)上靠近主軸(11)的一端設(shè)有與第一錐齒輪(51)相配合的第二錐齒輪(52)， 所述第一錐齒輪(51)與第二錐齒輪(5 相嚙合；第一軸承(11 和第二軸承(11 分別布置在所述第一錐齒輪(51)的兩側(cè)支撐主軸(11)，所述第一軸承(11 和第二軸承(113) 均固定在機艙C3)壁上；在所述主軸(11)上設(shè)有一沿軸線方向的通孔(111)，所述通孔(111)的中心線與主軸 (11)的軸線重合；在機艙(3)內(nèi)靠近所述主軸(11)的一端處，設(shè)有一變槳距機構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)，所述變槳距機構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)固定在機艙(3)的內(nèi)壁上；所述驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動桿貫穿所述主軸(11)的通孔(111)進入所述輪轂O)中，所述驅(qū)動桿與位于輪轂O)內(nèi)的變槳距機構(gòu)的執(zhí)行機構(gòu)相連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種低速半直驅(qū)海流能發(fā)電裝置，其特征在于所述變槳距機構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)為液壓缸(6)，所述驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動桿為所述液壓缸(6)的活塞桿(61)，所述液壓缸(6)固定在機艙C3)的內(nèi)壁上；所述液壓缸(6)的活塞桿(61)貫穿所述主軸(11) 的通孔(111)進入所述輪轂⑵中，所述活塞桿(61)與位于輪轂(2)內(nèi)的變槳距機構(gòu)的執(zhí)行機構(gòu)相連接；所述液壓缸(6)通過液壓管道(6 與位于機艙外部的動力源相連接。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種低速半直驅(qū)海流能發(fā)電裝置，其特征在于所述變槳距機構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)為電動推桿(7)，所述驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動桿為所述電動推桿(7)的推桿(71)， 所述電動推桿(7)固定在機艙(3)的內(nèi)壁上；所述電動推桿(7)的推桿(71)貫穿所述主軸 (11)的通孔(111)進入所述輪轂⑵中，所述電動推桿(7)的推桿(71)與位于輪轂(2)內(nèi)的變槳距機構(gòu)的執(zhí)行機構(gòu)相連接。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的一種低速半直驅(qū)海流能發(fā)電裝置，其特征在于所述第一軸承(11 嵌套在軸承座(81)內(nèi)，所述軸承座(81)固定在機艙C3)壁上。
5.按照權(quán)利要求4所述的一種低速半直驅(qū)海流能發(fā)電裝置，其特征在于所述輪轂(2) 與機艙C3)之間的主軸(11)上設(shè)有密封套件，所述密封套件包括密封件(91)和密封殼體 (92)，若干個密封件(91)并排安裝在密封殼體(9 里，密封套件套在主軸(11)上，密封殼體(92)固定在機艙(3)的軸承座(81)上。
全文摘要
本發(fā)明屬于新能源發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種低速半直驅(qū)海流能發(fā)電裝置。該發(fā)電裝置包括葉輪、輪轂、機艙、變槳距機構(gòu)和發(fā)電機，所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)子固定在機艙內(nèi)部底面的立柱上，發(fā)電機的轉(zhuǎn)子的軸向方向與葉輪的主軸的軸向方向相垂直。所述葉輪的主軸與發(fā)電機的轉(zhuǎn)子之間采用一對錐形齒輪傳動。在所述主軸上設(shè)有一沿軸線方向的通孔，變槳距機構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)位于機艙內(nèi)，驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動桿貫穿所述主軸的通孔進入所述輪轂中，所述驅(qū)動桿與位于輪轂內(nèi)的變槳距機構(gòu)的執(zhí)行機構(gòu)相連接。本發(fā)明采用一對錐形齒輪傳動方案，將發(fā)電機的安裝方式由通常采用的水平安裝方式轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪卑惭b方式，有效減小機艙迎流截面積，從而減小了機艙對海水流動的阻礙作用。
文檔編號F03B11/06GK102345550SQ201110269038
公開日2012年2月8日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者劉宏偉, 徐全坤, 李偉, 林勇剛, 石茂順, 黃煒 申請人:浙江大學(xué)