本發(fā)明涉及海流能量收集技術(shù)，尤其涉及一種將海流動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能的海流能量收集裝置。

背景技術(shù)：

在海洋之中蘊(yùn)藏著大量的能量，海洋能量主要包括海水動(dòng)能、潮汐的能量、各處海水之間鹽度差所含能量、表層海水與深層海水之間的溫差所含能量等，其中海水動(dòng)能又分為波浪能和海流能。波浪、潮汐和海流作為海水運(yùn)動(dòng)的主要形式具有以下特性：波浪為海水受海風(fēng)的作用和氣壓變化等影響，促使它離開原來(lái)的平衡位置，而發(fā)生向上、向下、向前和向后方向運(yùn)動(dòng)，是一種有規(guī)律的周期性的起伏運(yùn)動(dòng)；潮汐是由于海水受到太陽(yáng)和月亮的引潮力而產(chǎn)生的海面周期性的升降、漲落與進(jìn)退運(yùn)動(dòng)；海流是海水由風(fēng)或者熱鹽效應(yīng)造成的海水密度分布的不均勻性引起的沿一定途徑的大規(guī)模流動(dòng)。

目前已有一定關(guān)于海流能發(fā)電的研究和應(yīng)用，主要針對(duì)海底水道和海峽中較為穩(wěn)定的海水流動(dòng)以及由于潮汐導(dǎo)致的有規(guī)律的海水流動(dòng)。常用海流能發(fā)電方案為利用海流產(chǎn)生的沖擊力帶動(dòng)水輪機(jī)以及發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而產(chǎn)生電能。該發(fā)電裝置體積大，且必須迎著海流的方向固定安裝，因此不適用于為水中移動(dòng)的航行器等補(bǔ)充能量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種葉片驅(qū)動(dòng)的集成式海流能量收集裝置，它能直接將海流動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，結(jié)構(gòu)緊湊，可替代現(xiàn)有的由水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)同軸連接的海流發(fā)電裝置，可以在任何方向的海流作用下進(jìn)行無(wú)差別作業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)自主式水下航行器、水下定位信標(biāo)等水下裝置的能量補(bǔ)充。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種葉片驅(qū)動(dòng)的集成式海流能量收集裝置，包括殼體，殼體為空心圓柱體，并在其圓周面上僅設(shè)有三根圓柱型支撐柱，其余部分全部打通；在殼體的上下兩側(cè)分別固定設(shè)置上端蓋和下端蓋，上下端蓋開有導(dǎo)線孔，端蓋與殼體利用螺釘連接；貫穿殼體的葉輪軸與端蓋轉(zhuǎn)動(dòng)相連，葉輪軸上對(duì)稱安裝若干與葉輪軸平行的葉片；在葉輪軸的兩端各套裝一片轉(zhuǎn)子側(cè)板，并在每片轉(zhuǎn)子側(cè)板的外側(cè)布置若干個(gè)永磁體，利用套筒將轉(zhuǎn)子側(cè)板和葉輪軸夾緊；在上下端蓋內(nèi)表面固定設(shè)置線圈，此線圈包圍在端蓋內(nèi)表面的定子繞組上。

作為本發(fā)明的集成式海流能量收集裝置的進(jìn)一步改進(jìn)：在上端蓋內(nèi)設(shè)有上軸承，在下端蓋內(nèi)設(shè)有下軸承，旋轉(zhuǎn)軸的上下兩端分別與上軸承和下軸承相連。

作為本發(fā)明的集成式海流能量收集裝置的進(jìn)一步改進(jìn)：取消下端蓋的導(dǎo)線孔，在殼體內(nèi)部開導(dǎo)線孔，將下端蓋的線圈接頭引至上端蓋導(dǎo)線孔并引出。

本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有有益的效果是：

本發(fā)明將葉片式渦輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的功能高度融合為一體，可實(shí)現(xiàn)海流能到電能的直接轉(zhuǎn)換，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，而且可節(jié)約原材料，降低制造成本。本發(fā)明去掉了中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，可提高機(jī)械效率。

本發(fā)明可以適應(yīng)各個(gè)方向的來(lái)流，不必隨著海流方向的改變而調(diào)整裝置的方向，有效提高海流能量的利用率；本發(fā)明可用于替代現(xiàn)有的由渦輪機(jī)和發(fā)電機(jī)組合的微型海流能量收集裝置，特別是應(yīng)用于長(zhǎng)期在水下執(zhí)行作業(yè)任務(wù)的自主式水下航行器。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1是本發(fā)明的集成式海流能量收集裝置的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中a-a的剖面圖；

圖3是圖1中b-b的剖面圖；

圖中：1、上端蓋，2、螺釘，3、永磁體，4、上套筒，5、上軸承，6、葉輪軸，7、轉(zhuǎn)子側(cè)板，8、發(fā)電線圈，9、線圈座，10、殼體，11、下套筒，12、下軸承，13、下端蓋，14、葉片。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1～圖3結(jié)合給出了一種集成式海流能量收集裝置，包括殼體10，在殼體10的上下兩端分別固定設(shè)置上端蓋1和下端蓋13；在殼體10內(nèi)分別設(shè)有葉輪軸6、轉(zhuǎn)子側(cè)板7、上套筒4、下套筒11等。在葉輪軸6上設(shè)置若干與葉輪軸平行的葉片14。上端蓋1和下端蓋13的內(nèi)表面上分別設(shè)有若干個(gè)線圈座9，并開有導(dǎo)線孔。在轉(zhuǎn)子側(cè)板7的一側(cè)均勻安裝了若干個(gè)永磁體3。

上端蓋1、下端蓋14通過螺釘2與殼體10固定相連。上端蓋1和下端蓋13內(nèi)分別設(shè)有線圈座9，在線圈座9上纏有發(fā)電線圈8。在上端蓋1內(nèi)設(shè)有上軸承5，在下端蓋13內(nèi)設(shè)有下軸承12，貫穿殼體10的葉輪軸6的上端利用上套筒4與上軸承5相連、下端利用下套筒11與下軸承12相連；葉輪軸6的軸心線與殼體10的軸心線相重疊。

本發(fā)明的集成式海流能量收集裝置工作原理如下：當(dāng)此裝置浸沒在水中并有任一方向來(lái)流時(shí)，水流通過殼體10上的開設(shè)的孔流入殼體10內(nèi)部并沖擊葉片14，使得葉片14圍繞葉輪軸6做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。永磁體3隨轉(zhuǎn)子側(cè)板7做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，位于上端蓋1和下端蓋13內(nèi)表面上的發(fā)電線圈8切割永磁體3所產(chǎn)生的磁力線，根據(jù)電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，發(fā)電線圈8通過上端蓋1和下端蓋13上開設(shè)的導(dǎo)線孔引出，為外部設(shè)備供電。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種葉片驅(qū)動(dòng)的集成式海流能量收集裝置。本發(fā)明包括殼體，殼體為空心圓柱體，并在其圓周面上設(shè)有三根圓柱型支撐柱；在殼體的上下兩側(cè)分別固定設(shè)置上端蓋和下端蓋，上下端蓋開有導(dǎo)線孔，端蓋與殼體利用螺釘連接；貫穿殼體的葉輪軸與端蓋轉(zhuǎn)動(dòng)相連，葉輪軸上對(duì)稱安裝若干與葉輪軸平行的葉片；在葉輪軸的兩端各套裝一片轉(zhuǎn)子側(cè)板，并在每片轉(zhuǎn)子側(cè)板的外側(cè)布置若干個(gè)永磁體，利用套筒將轉(zhuǎn)子側(cè)板和葉輪軸夾緊；在上下端蓋內(nèi)表面固定設(shè)置線圈，此線圈包圍在端蓋內(nèi)表面的定子繞組上。可實(shí)現(xiàn)海流能到電能的直接轉(zhuǎn)換，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，而且可節(jié)約原材料，降低制造成本。本發(fā)明去掉了中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，提高了機(jī)械效率。

技術(shù)研發(fā)人員：王滔;張雲(yún)策;朱世強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.13
技術(shù)公布日：2017.10.24