本發(fā)明涉及一種高效水流發(fā)電裝置及水流內(nèi)發(fā)電方法，屬于水力發(fā)電裝置領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著節(jié)能減排逐漸的被重視，風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、潮汐發(fā)電和水力發(fā)電等綠色發(fā)電方式正在逐漸代替最為原始的火力發(fā)電，其中水力發(fā)電的發(fā)電效率最高，現(xiàn)有的水力發(fā)電需要先建設(shè)一座大壩，將大壩內(nèi)安裝水力發(fā)電機(jī)，使用大壩攔截水，并利用水的落差產(chǎn)生的壓力推動水力發(fā)電機(jī)的葉輪轉(zhuǎn)動，使水力發(fā)電機(jī)發(fā)電。但是該種方式需要受大壩建設(shè)的地域限制，無法廣泛推廣使用，且投資成本太高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種高效水流發(fā)電裝置及水流內(nèi)發(fā)電方法，可以廣泛的應(yīng)用于各種流動的水域，且投資成本低。

本發(fā)明所述的高效水流發(fā)電裝置，包括殼體，殼體安裝在主軸上，殼體設(shè)有扇頁，扇頁上設(shè)有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸插入殼體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)動力箱，旋轉(zhuǎn)動力箱通過轉(zhuǎn)軸帶動扇頁旋轉(zhuǎn)，殼體安裝在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸的末端設(shè)有角度傳感器A，測量殼體的旋轉(zhuǎn)角度，殼體內(nèi)設(shè)有控制裝置，角度傳感器A的信號輸出端將信號輸出到控制裝置，控制裝置根據(jù)角度傳感器A反饋的角度信號控制旋轉(zhuǎn)動力箱帶動扇頁旋轉(zhuǎn)，殼體側(cè)面設(shè)有動力輸出軸。

所述的高效水流發(fā)電裝置，旋轉(zhuǎn)動力箱內(nèi)設(shè)有控制電機(jī)和角度傳感器B，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上設(shè)有齒輪B，轉(zhuǎn)軸上設(shè)有齒輪A，且轉(zhuǎn)軸的末端連接角度傳感器B，旋轉(zhuǎn)動力箱內(nèi)設(shè)有控制電機(jī)，控制電機(jī)通過齒輪B與齒輪A的嚙合帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，控制電機(jī)的電機(jī)控制器的信號接收端連接到控制裝置的信號輸出端，角度傳感器B的信號輸出端將信號傳送給控制裝置。

所述的高效水流發(fā)電裝置，殼體內(nèi)連接有固定環(huán)，固定環(huán)通過軸承B安裝在主軸上，殼體側(cè)面上設(shè)有水封，主軸穿過水封，伸入殼體內(nèi)。

所述的高效水流發(fā)電裝置，主軸內(nèi)空心且內(nèi)設(shè)導(dǎo)線，主軸表面設(shè)有電刷，電刷的接點與空心主軸內(nèi)導(dǎo)線一端連接，導(dǎo)線另一端連接到直流電源，殼體內(nèi)連接有滑環(huán)，電刷與滑環(huán)滑動連接。

本發(fā)明所述的水流內(nèi)發(fā)電方法，高效水流發(fā)電裝置的主軸通過固定裝置固定在水下，殼體及扇頁完全被水覆蓋，水需要選用流動的水，主軸上的動力輸出軸通過傳動裝置連接到發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸，具體方法為：

(1)控制裝置記錄各個扇頁的初始位置，并根據(jù)角度傳感器A測量的角度變化，記錄各個扇頁的實際角度；

(2)當(dāng)有一個扇頁水平朝向水流方向時，控制裝置向控制電機(jī)的電機(jī)控制器發(fā)送轉(zhuǎn)動命令，轉(zhuǎn)動角度為90度，電機(jī)控制器控制控制電機(jī)通過嚙合的齒輪A和齒輪B使轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，即扇頁轉(zhuǎn)動90度，扇頁由順著流水方向變?yōu)樽钃趿魉较?，水流推動阻擋的扇頁，使殼體轉(zhuǎn)動；

(3)當(dāng)扇頁旋轉(zhuǎn)90度，到達(dá)直立狀態(tài)時，控制裝置通過電機(jī)控制器控制控制電機(jī)帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，使扇頁歸位；

(4)所有扇頁依次經(jīng)過此過程形成動力循環(huán)，使水流推動扇頁帶動殼體不斷轉(zhuǎn)動；

(5)殼體的動力輸出軸將動能傳遞給發(fā)電機(jī)，使發(fā)電機(jī)通過動能發(fā)電。

所述的水流內(nèi)發(fā)電方法，其特征在于，角度傳感器A的“0”刻度對準(zhǔn)其中一個扇頁，該扇頁作為基準(zhǔn)扇頁，控制裝置的控制系統(tǒng)建立虛擬的轉(zhuǎn)角模型，且使基準(zhǔn)扇頁的初始刻度為“0”刻度，控制裝置根據(jù)其他扇頁與基準(zhǔn)扇頁的角度差，同時計算其他扇頁的角度差轉(zhuǎn)角模型，使其初始位置即為角度差對應(yīng)的角度，轉(zhuǎn)角模型和角度差轉(zhuǎn)角模型同時根據(jù)角度傳感器A的數(shù)值變化而同步變化；

所述的水流內(nèi)發(fā)電方法，扇頁的個數(shù)為四個，四個扇頁相鄰之間間隔九十度，當(dāng)前一個扇頁到達(dá)向上的豎直位置時，后一個扇頁到達(dá)水平朝向水流方向時，兩個扇頁同時進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的有益效果是：

本發(fā)明所述的高效水流發(fā)電裝置及水流內(nèi)發(fā)電方法，可以將其完全置于水中，其上設(shè)置了四片扇頁，四片扇頁可通過旋轉(zhuǎn)動力箱的控制扇頁旋轉(zhuǎn)，且旋轉(zhuǎn)角度為90度，由不受水流沖擊的狀態(tài)旋轉(zhuǎn)到可完全承受水流沖擊的狀態(tài)，如果將四個扇頁放置于平面坐標(biāo)軸上，則扇頁于-x軸處開始旋轉(zhuǎn)至完全承受水流沖擊的狀態(tài)，即由-x軸處開始承受水流沖擊，而從y軸處開始反向旋轉(zhuǎn)歸位，受水流沖擊的區(qū)域為(-x，y)區(qū)域，使扇頁可以獲得最大的沖擊力，從而將較大的動能進(jìn)行輸出，帶動發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，如果發(fā)電機(jī)功率足夠大，則旋轉(zhuǎn)動力箱及控制裝置消耗的電能占比僅為一小部分，使本身情可以有效的在流動的水中進(jìn)行發(fā)電，不需要建立大壩進(jìn)行輔助，僅僅需要將主軸在水下進(jìn)行固定即可，并且在水流越湍急處，其效果越明顯，因為在水流湍急處，水流可以通過本申請推動功率更大的發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，使電能更好地轉(zhuǎn)化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明側(cè)視圖。

圖中：1、齒輪B；2、齒輪A；3、角度傳感器A；4、主軸；5、軸承B；6、固定環(huán)；7、扇頁；8、轉(zhuǎn)軸；9、殼體；10、控制電機(jī)；11、旋轉(zhuǎn)動力箱；12、軸承A；13、控制裝置；14、動力輸出軸；15、角度傳感器B；16、水封；17、正極電刷；18、負(fù)極電刷；19、滑環(huán)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對高效水流發(fā)電裝置做進(jìn)一步描述：

如圖1和圖2所示，本發(fā)明所述的高效水流發(fā)電裝置，包括殼體9，殼體9安裝在主軸4上，殼體9設(shè)有四個扇頁7，扇頁7上設(shè)有轉(zhuǎn)軸8，轉(zhuǎn)軸8插入殼體9內(nèi)的旋轉(zhuǎn)動力箱11，殼體9內(nèi)設(shè)有四個旋轉(zhuǎn)動力箱11，每個扇頁7的轉(zhuǎn)軸8插入一個旋轉(zhuǎn)動力箱11，旋轉(zhuǎn)動力箱11通過轉(zhuǎn)軸8帶動扇頁7旋轉(zhuǎn)，殼體9安裝在轉(zhuǎn)軸8上，轉(zhuǎn)軸8的末端設(shè)有角度傳感器A3，測量殼體9的旋轉(zhuǎn)角度，殼體9內(nèi)設(shè)有控制裝置13，角度傳感器A3的信號輸出端將信號輸出到控制裝置13，由控制裝置13角度傳感器A3測得的數(shù)據(jù)實時監(jiān)控扇頁7的位置，控制裝置13根據(jù)角度傳感器A3反饋的角度信號控制旋轉(zhuǎn)動力箱11帶動扇頁7旋轉(zhuǎn)，殼體9側(cè)面設(shè)有動力輸出軸14，動力輸出軸14可以將動能傳遞給發(fā)電機(jī)等發(fā)電設(shè)備，轉(zhuǎn)軸8與殼體9之間設(shè)有軸承A12。

所述的高效水流發(fā)電裝置，旋轉(zhuǎn)動力箱11內(nèi)設(shè)有控制電機(jī)10和角度傳感器B15，控制電機(jī)10的轉(zhuǎn)軸8上設(shè)有齒輪B1，轉(zhuǎn)軸8上設(shè)有齒輪A2，且轉(zhuǎn)軸8的末端連接角度傳感器B15，角度傳感器B15向控制裝置13反饋扇頁7實際的旋轉(zhuǎn)角度，當(dāng)出現(xiàn)誤差后，控制裝置13可以根據(jù)角度傳感器B15反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時的校對和輸出的信號修改，保證扇頁7的旋轉(zhuǎn)角度無誤差，避免了扇頁7轉(zhuǎn)動不到位，使本申請的實際做功效果無法達(dá)到預(yù)期效果；旋轉(zhuǎn)動力箱11內(nèi)設(shè)有控制電機(jī)10，控制電機(jī)10通過齒輪B1與齒輪A2的嚙合帶動轉(zhuǎn)軸8轉(zhuǎn)動，控制電機(jī)10的電機(jī)控制器的信號接收端連接到控制裝置13的信號輸出端，角度傳感器B15的信號輸出端將信號傳送給控制裝置13。

所述的高效水流發(fā)電裝置，殼體9內(nèi)連接有固定環(huán)6，固定環(huán)6通過軸承B5安裝在主軸4上，殼體9側(cè)面上設(shè)有水封16，主軸4穿過水封16，伸入殼體9內(nèi)。水封16可以保證水無法進(jìn)入殼體9內(nèi)，可避免殼體9內(nèi)重量變大，使其驅(qū)動的難度增大，避免了降低本申請的發(fā)電效率問題。

所述的高效水流發(fā)電裝置，主軸4內(nèi)空心且內(nèi)設(shè)導(dǎo)線，主軸4表面設(shè)有電刷，電刷包括正極電刷17和負(fù)極電刷18，電刷的接點與空心主軸4內(nèi)導(dǎo)線一端連接，導(dǎo)線另一端連接到直流電源，殼體9內(nèi)連接有滑環(huán)19，電刷與滑環(huán)19滑動連接。通過主軸4向殼體9內(nèi)供電，利用電刷與滑環(huán)19的滑動接觸技術(shù)，使控制電機(jī)10和控制裝置13均可以獲得電能。

所述的高效水流發(fā)電裝置，主軸4的豎直部分安裝在電動旋轉(zhuǎn)裝置上，電動旋轉(zhuǎn)裝置設(shè)有水流角度傳感器A3，控制裝置13根據(jù)水流角度傳感器A3控制電動旋轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)動，水流角度傳感器A3的測量端設(shè)有導(dǎo)向片，導(dǎo)向片有水流推動到與水流相同方向，使水流角度傳感器A3可以檢測水流方向并傳送給控制裝置13，控制裝置13通過電動旋轉(zhuǎn)裝置將主軸4旋轉(zhuǎn)到面對水流方向，使水流對葉片的沖擊力可以達(dá)到最大。

下面結(jié)合附圖對水流內(nèi)發(fā)電方法做進(jìn)一步描述：

本發(fā)明所述的水流內(nèi)發(fā)電方法，高效水流發(fā)電裝置的主軸4通過固定裝置固定在水下，殼體9及扇頁7完全被水覆蓋，水需要選用流動的水，主軸4上的動力輸出軸14通過傳動裝置連接到發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸8，具體方法為：

(1)控制裝置13記錄各個扇頁7的初始位置，并根據(jù)角度傳感器A3測量的角度變化，記錄各個扇頁7的實際角度；

(2)當(dāng)有一個扇頁7水平朝向水流方向時，控制裝置13向控制電機(jī)10的電機(jī)控制器發(fā)送轉(zhuǎn)動命令，轉(zhuǎn)動角度為90度，電機(jī)控制器控制控制電機(jī)10通過嚙合的齒輪A2和齒輪B1使轉(zhuǎn)軸8轉(zhuǎn)動，即扇頁7轉(zhuǎn)動90度，扇頁7由順著流水方向變?yōu)樽钃趿魉较?，水流推動阻擋的扇?，使殼體9轉(zhuǎn)動；

(3)當(dāng)扇頁7旋轉(zhuǎn)90度，到達(dá)直立狀態(tài)時，控制裝置13通過電機(jī)控制器控制控制電機(jī)10帶動轉(zhuǎn)軸8轉(zhuǎn)動，使扇頁7歸位；

(4)所有扇頁7依次經(jīng)過此過程形成動力循環(huán)，使水流推動扇頁7帶動殼體9不斷轉(zhuǎn)動；

(5)殼體9的動力輸出軸14將動能傳遞給發(fā)電機(jī)，使發(fā)電機(jī)通過動能發(fā)電。

所述的水流內(nèi)發(fā)電方法，角度傳感器A3的“0”刻度對準(zhǔn)其中一個扇頁7，該扇頁7作為基準(zhǔn)扇頁7，控制裝置13的控制系統(tǒng)建立虛擬的轉(zhuǎn)角模型，且使基準(zhǔn)扇頁7的初始刻度為“0”刻度，控制裝置13根據(jù)其他扇頁7與基準(zhǔn)扇頁7的角度差，同時計算其他扇頁7的角度差轉(zhuǎn)角模型，使其初始位置即為角度差對應(yīng)的角度，轉(zhuǎn)角模型和角度差轉(zhuǎn)角模型同時根據(jù)角度傳感器A3的數(shù)值變化而同步變化；

所述的水流內(nèi)發(fā)電方法，扇頁7的個數(shù)為四個，四個扇頁7相鄰之間間隔九十度，當(dāng)前一個扇頁7到達(dá)向上的豎直位置時，后一個扇頁7到達(dá)水平朝向水流方向時，兩個扇頁7同時進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。