專利名稱：變槳距水輪機及潮流發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機械設(shè)備，尤其涉及一種變槳距水輪機及潮流發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
海洋潮流作為一種清潔、可再生能源對環(huán)境的影響甚微，且資源豐富，目前世界各國對潮流能發(fā)電技術(shù)的研究和投入力度均在加大。潮流發(fā)電裝置是常用的一種利用海洋潮流能發(fā)電的設(shè)備，潮流發(fā)電裝置通常由水輪機進行發(fā)電，海洋潮流驅(qū)動水輪機中的葉片帶動輪轂轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動中的輪轂帶動機艙中的發(fā)電機轉(zhuǎn)動實現(xiàn)發(fā)電。然而當(dāng)海洋潮流流動的速度偏低時，就會造成潮流發(fā)電裝置中的水輪機不容易起轉(zhuǎn)，甚至不能發(fā)電；當(dāng)海洋潮流流動的速度發(fā)生變化時，水輪機發(fā)電功率不穩(wěn)，并且不能始終在較高獲能效率條件下進行發(fā)電； 當(dāng)海洋潮流流動方向發(fā)生180°變化時，在不改變水輪機方向的情況下，輪轂葉片的角度不能滿足高效發(fā)電的要求。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的潮流發(fā)電裝置容易受環(huán)境影響導(dǎo)致發(fā)電效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種變槳距水輪機及潮流發(fā)電裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中的潮流發(fā)電裝置容易受環(huán)境影響導(dǎo)致發(fā)電效率較低的缺陷，通過變槳距水輪機提高潮流發(fā)電裝置的發(fā)電效率。本發(fā)明提供的技術(shù)方案是，一種變槳距水輪機，包括外罩、輪轂、葉片和機艙，所述外罩固設(shè)在所述輪轂上，所述輪轂與所述機艙的發(fā)電機傳動連接，還包括槳距調(diào)節(jié)裝置， 所述槳距調(diào)節(jié)裝置包括電機和第一錐齒輪，所述第一錐齒輪與所述電機傳動連接，所述電機固定在所述輪轂上；所述葉片的下端部設(shè)置有葉柄軸，所述葉柄軸通過軸套設(shè)置在所述輪轂上，所述葉柄軸上設(shè)置有第二錐齒輪，所述第一錐齒輪與所述第二錐齒輪嚙合。本發(fā)明提供的變槳距水輪機，通過槳距調(diào)節(jié)裝置可以調(diào)整葉片相對于輪轂轉(zhuǎn)動， 使葉片能夠轉(zhuǎn)動到適當(dāng)?shù)慕嵌瘸浞掷煤Ｑ蟪绷鞯哪芰M行發(fā)電，減少因海洋潮流流動的速度偏低方向多變而造成變槳距水輪機轉(zhuǎn)速低甚至不發(fā)電現(xiàn)象的發(fā)生，通過變槳距水輪機提高了潮流發(fā)電裝置的發(fā)電效率。槳距調(diào)節(jié)裝置可以驅(qū)動葉片旋轉(zhuǎn)，根據(jù)潮流流速和流向調(diào)整葉片相對于輪轂的角度。當(dāng)潮流流速較低時，調(diào)整葉片偏角使水輪機能夠起轉(zhuǎn)。當(dāng)變槳距水輪機起轉(zhuǎn)達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速后，再調(diào)整葉片偏角，使變槳距水輪機的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最大，提高潮流發(fā)電裝置的效率。當(dāng)潮流反向時，槳距調(diào)節(jié)裝置驅(qū)動葉片轉(zhuǎn)動180°，在變槳距水輪機不換向的情況下，變槳距水輪機反轉(zhuǎn)發(fā)電。總之，變槳距水輪機容易實現(xiàn)低速起轉(zhuǎn)，還可以實現(xiàn)最大功率的捕獲，并適合雙向潮流進行發(fā)電。如上所述的變槳距水輪機，所述槳距調(diào)節(jié)裝置還包括減速器和安裝套筒，所述減速器固設(shè)在所述安裝套筒中，所述第一錐齒輪與所述減速器的輸出軸連接，所述電機與所述減速器的輸入軸連接，所述安裝套筒固設(shè)在所述輪轂的端面上。如上所述的變槳距水輪機，所述電機為直流伺服電機。
如上所述的變槳距水輪機，所述槳距調(diào)節(jié)裝置位于所述外罩和所述輪轂之間。如上所述的變槳距水輪機，還包括主軸，所述主軸的一端固設(shè)在所述輪轂上，所述主軸的另一端插入到所述機艙中并與所述機艙的發(fā)電機傳動連接；所述主軸沿軸線方向開設(shè)有通孔，所述電機的電源線穿過所述通孔。如上所述的變槳距水輪機，還包括霍爾傳感器，所述霍爾傳感器設(shè)置在所述第二錐齒輪上，所述霍爾傳感器的導(dǎo)線穿過所述通孔。如上所述的變槳距水輪機，所述主軸的另一端還設(shè)置有導(dǎo)電滑環(huán)，所述霍爾傳感器的導(dǎo)線和所述電機的電源線與所述導(dǎo)電滑環(huán)電連接。本發(fā)明提供的技術(shù)方案是，一種潮流發(fā)電裝置，包括如上所述的變槳距水輪機。本發(fā)明提供的變槳距水輪機，通過槳距調(diào)節(jié)裝置可以調(diào)整葉片相對于輪轂轉(zhuǎn)動， 使葉片能夠轉(zhuǎn)動到適當(dāng)?shù)慕嵌瘸浞掷煤Ｑ蟪绷鞯哪芰M行發(fā)電，減少因海洋潮流流動的速度偏低方向多變而造成變槳距水輪機轉(zhuǎn)速低甚至不發(fā)電現(xiàn)象的發(fā)生，通過變槳距水輪機提高了潮流發(fā)電裝置的發(fā)電效率。槳距調(diào)節(jié)裝置可以驅(qū)動葉片旋轉(zhuǎn)，根據(jù)潮流流速和流向調(diào)整葉片相對于輪轂的角度。當(dāng)潮流流速較低時，調(diào)整葉片偏角使水輪機能夠起轉(zhuǎn)。當(dāng)變槳距水輪機起轉(zhuǎn)達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速后，再調(diào)整葉片偏角，使變槳距水輪機的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最大，提高潮流發(fā)電裝置的效率。當(dāng)潮流反向時，槳距調(diào)節(jié)裝置驅(qū)動葉片轉(zhuǎn)動180°，在變槳距水輪機不換向的情況下，變槳距水輪機反轉(zhuǎn)發(fā)電。總之，變槳距水輪機容易實現(xiàn)低速起轉(zhuǎn)，還可以實現(xiàn)最大功率的捕獲，并適合雙向潮流進行發(fā)電。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明變槳距水輪機實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1中A區(qū)域的局部放大示意圖3為圖1中B區(qū)域的局部放大示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。圖1為本發(fā)明變槳距水輪機實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1中A區(qū)域的局部放大示意圖，圖3為圖1中B區(qū)域的局部放大示意圖。如圖1-圖3所示，本實施例變槳距水輪機，包括外罩1、輪轂2、葉片3和機艙4，外罩1固設(shè)在輪轂2上，輪轂2與機艙1的發(fā)電機(未圖示)傳動連接，本實施例變槳距水輪機還包括槳距調(diào)節(jié)裝置，槳距調(diào)節(jié)裝置包括電機5和第一錐齒輪6，第一錐齒輪6與電機5傳動連接，電機5固定在輪轂2上；葉片3的下端部設(shè)置有葉柄軸31，葉柄軸31通過軸套32設(shè)置在輪轂2上，葉柄軸31上設(shè)置有第二錐齒輪33，第一錐齒輪6與第二錐齒輪33嚙合。具體而言，本實施例變槳距水輪機中的葉片3能夠相對于輪轂2轉(zhuǎn)動，通過將葉片3轉(zhuǎn)動到適當(dāng)?shù)慕嵌?，可以確保葉片3利用海洋潮流帶動輪轂2轉(zhuǎn)動，從而使裝配有本實施例變槳距水輪機的潮流發(fā)電裝置能夠連續(xù)發(fā)電。葉片3上的葉柄軸31通過軸套32設(shè)置在輪轂2的圓周方向上，其中，可以在輪轂2的圓周方向上均勻設(shè)置多個葉片3，例如兩個葉片3、三個葉片3或六個葉片3。當(dāng)需要調(diào)節(jié)葉片3的角度時，電機5驅(qū)動第一錐齒輪6轉(zhuǎn)動，從而使與第一錐齒輪6嚙合的第二錐齒輪33轉(zhuǎn)動，通過第二錐齒輪33帶動葉片3轉(zhuǎn)動到適當(dāng)?shù)慕嵌确秶嗾{(diào)節(jié)裝置可以驅(qū)動葉片3旋轉(zhuǎn)，根據(jù)潮流流速和流向調(diào)整葉片3 相對于輪轂2的角度。當(dāng)潮流流速較低時，調(diào)整葉片3偏角使本實施例變槳距水輪機能夠起轉(zhuǎn)。當(dāng)本實施例變槳距水輪機起轉(zhuǎn)達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速后，再調(diào)整葉片3偏角，使本實施例變槳距水輪機的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最大，提高潮流發(fā)電裝置的效率。當(dāng)潮流反向時，槳距調(diào)節(jié)裝置驅(qū)動葉片3轉(zhuǎn)動180°，在本實施例變槳距水輪機不換向的情況下，本實施例變槳距水輪機反轉(zhuǎn)發(fā)電?？傊?，本實施例變槳距水輪機容易實現(xiàn)低速起轉(zhuǎn)，還可以實現(xiàn)最大功率的捕獲，并適合雙向潮流進行發(fā)電。進一步的，本實施例中的槳距調(diào)節(jié)裝置可以還包括減速器7和安裝套筒71，減速器7固設(shè)在安裝套筒71中，第一錐齒輪6與減速器7的輸出軸(未圖示)連接，電機5與減速器7的輸入軸(未圖示)連接，安裝套筒71固設(shè)在輪轂2的端面上。具體的，電機5輸出的動力通過減速器7傳給第一錐齒輪6，可以實現(xiàn)輸出較大的轉(zhuǎn)矩以同時驅(qū)動多個葉片3同步轉(zhuǎn)動。另外，本實施例中的電機5可以為直流伺服電機，通過直流伺服電機自身所帶的編碼器精確控制葉片3轉(zhuǎn)動的方向和大小，從而能夠準(zhǔn)確的控制葉片3轉(zhuǎn)動的角度。更進一步的，為了使本實施例變槳距水輪機的結(jié)構(gòu)更加緊湊、體積更小，本實施例中的槳距調(diào)節(jié)裝置可以位于外罩1和輪轂2之間。具體的，電機5與減速器7在外罩1和輪轂2之間，而第一錐齒輪6可以設(shè)置在輪轂2中與第二錐齒輪33嚙合，充分利用了外罩 1和輪轂2形成的空間，使本實施例變槳距水輪機的結(jié)構(gòu)更加緊湊、體積更小。另外，本實施例變槳距水輪機除葉柄軸31與軸套32以及主軸8與機艙4可以采用動密封處理之外，其他部位可以采用靜密封處理。本實施例變槳距水輪機，通過槳距調(diào)節(jié)裝置可以調(diào)整葉片相對于輪轂轉(zhuǎn)動，使葉片能夠轉(zhuǎn)動到適當(dāng)?shù)慕嵌瘸浞掷煤Ｑ蟪绷鞯哪芰M行發(fā)電，減少因海洋潮流流動的速度偏低方向多變而造成變槳距水輪機轉(zhuǎn)速低甚至不發(fā)電現(xiàn)象的發(fā)生，通過變槳距水輪機提高了潮流發(fā)電裝置的發(fā)電效率。槳距調(diào)節(jié)裝置可以驅(qū)動葉片旋轉(zhuǎn)，根據(jù)潮流流速和流向調(diào)整葉片相對于輪轂的角度。當(dāng)潮流流速較低時，調(diào)整葉片偏角使水輪機能夠起轉(zhuǎn)。當(dāng)變槳距水輪機起轉(zhuǎn)達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速后，再調(diào)整葉片偏角，使變槳距水輪機的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最大， 提高潮流發(fā)電裝置的效率。當(dāng)潮流反向時，槳距調(diào)節(jié)裝置驅(qū)動葉片轉(zhuǎn)動180°，在變槳距水輪機不換向的情況下，變槳距水輪機反轉(zhuǎn)發(fā)電?？傊?，變槳距水輪機容易實現(xiàn)低速起轉(zhuǎn)，還可以實現(xiàn)最大功率的捕獲，并適合雙向潮流進行發(fā)電?；谏鲜黾夹g(shù)方案，可選的，本實施例變槳距水輪機可以還包括主軸8，主軸8的一端固設(shè)在輪轂2上，主軸8的另一端插入到機艙4中并與機艙4的發(fā)電機傳動連接；主軸 8沿軸線方向開設(shè)有通孔81，電機5的電源線穿過通孔81。 具體而言，為了方便外部的控制設(shè)備控制本實施例變槳距水輪機中的電機5運行，電機5的電源線通過通孔81與外部的控制設(shè)備連接。進一步的，為了更加準(zhǔn)確有效的控制葉片3轉(zhuǎn)動的角度，本實施例變槳距水輪機可以還包括霍爾傳感器34，霍爾傳感器34設(shè)置在第二錐齒輪33上，霍爾傳感器34的導(dǎo)線穿過通孔81。外部的控制設(shè)備根據(jù)霍爾傳感器34檢測到的信息進行葉片角度零位校準(zhǔn)。電機5為直流伺服電機，通過直流伺服電機自帶的編碼器保證葉片3轉(zhuǎn)動的角度準(zhǔn)確。更進一步的，為了方便電機5與霍爾傳感器34 與外部控制設(shè)備連接，本實施例中的主軸8的另一端還設(shè)置有導(dǎo)電滑環(huán)9，霍爾傳感器34的導(dǎo)線和電機5的電源線與導(dǎo)電滑環(huán)9電連接。本發(fā)明還提供一種 潮流發(fā)電裝置，包括變槳距水輪機，本實施例中的變槳距水輪機可以采用本發(fā)明變槳距水輪機實施例中的變槳距水輪機，其具體結(jié)構(gòu)可以參見本發(fā)明變槳距水輪機實施例以及圖1-圖3的記載，在此不再贅述。本實施例變槳距水輪機，通過槳距調(diào)節(jié)裝置可以調(diào)整葉片相對于輪轂轉(zhuǎn)動，使葉片能夠轉(zhuǎn)動到適當(dāng)?shù)慕嵌瘸浞掷煤Ｑ蟪绷鞯哪芰M行發(fā)電，減少因海洋潮流流動的速度偏低方向多變而造成變槳距水輪機轉(zhuǎn)速低甚至不發(fā)電現(xiàn)象的發(fā)生，通過變槳距水輪機提高了潮流發(fā)電裝置的發(fā)電效率。槳距調(diào)節(jié)裝置可以驅(qū)動葉片旋轉(zhuǎn)，根據(jù)潮流流速和流向調(diào)整葉片相對于輪轂的角度。當(dāng)潮流流速較低時，調(diào)整葉片偏角使水輪機能夠起轉(zhuǎn)。當(dāng)變槳距水輪機起轉(zhuǎn)達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速后，再調(diào)整葉片偏角，使變槳距水輪機的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最大， 提高潮流發(fā)電裝置的效率。當(dāng)潮流反向時，槳距調(diào)節(jié)裝置驅(qū)動葉片轉(zhuǎn)動180°，在變槳距水輪機不換向的情況下，變槳距水輪機反轉(zhuǎn)發(fā)電?？傊?，變槳距水輪機容易實現(xiàn)低速起轉(zhuǎn)，還可以實現(xiàn)最大功率的捕獲，并適合雙向潮流進行發(fā)電。最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種變槳距水輪機，包括外罩、輪轂、葉片和機艙，所述外罩固設(shè)在所述輪轂上，所述輪轂與所述機艙的發(fā)電機傳動連接，其特征在于，還包括槳距調(diào)節(jié)裝置，所述槳距調(diào)節(jié)裝置包括電機和第一錐齒輪，所述第一錐齒輪與所述電機傳動連接，所述電機固定在所述輪轂上；所述葉片的下端部設(shè)置有葉柄軸，所述葉柄軸通過軸套設(shè)置在所述輪轂上，所述葉柄軸上設(shè)置有第二錐齒輪，所述第一錐齒輪與所述第二錐齒輪嚙合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變槳距水輪機，其特征在于，所述槳距調(diào)節(jié)裝置還包括減速器和安裝套筒，所述減速器固設(shè)在所述安裝套筒中，所述第一錐齒輪與所述減速器的輸出軸連接，所述電機與所述減速器的輸入軸連接，所述安裝套筒固設(shè)在所述輪轂的端面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變槳距水輪機，其特征在于，所述電機為直流伺服電機。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變槳距水輪機，其特征在于，所述槳距調(diào)節(jié)裝置位于所述外罩和所述輪轂之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的變槳距水輪機，其特征在于，還包括主軸，所述主軸的一端固設(shè)在所述輪轂上，所述主軸的另一端插入到所述機艙中并與所述機艙的發(fā)電機傳動連接；所述主軸沿軸線方向開設(shè)有通孔，所述電機的電源線穿過所述通孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的變槳距水輪機，其特征在于，還包括霍爾傳感器，所述霍爾傳感器設(shè)置在所述第二錐齒輪上，所述霍爾傳感器的導(dǎo)線穿過所述通孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變槳距水輪機，其特征在于，所述主軸的另一端還設(shè)置有導(dǎo)電滑環(huán)，所述霍爾傳感器的導(dǎo)線和所述電機的電源線與所述導(dǎo)電滑環(huán)電連接。
8.一種潮流發(fā)電裝置，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-7任一所述的變槳距水輪機。
全文摘要
本發(fā)明提供一種變槳距水輪機及潮流發(fā)電裝置。變槳距水輪機，包括外罩、輪轂、葉片和機艙，外罩固設(shè)在輪轂上，輪轂與機艙的發(fā)電機傳動連接，還包括槳距調(diào)節(jié)裝置，槳距調(diào)節(jié)裝置包括電機和第一錐齒輪，第一錐齒輪與電機傳動連接，電機固定在輪轂上；葉片的下端部設(shè)置有葉柄軸，葉柄軸通過軸套設(shè)置在輪轂上，葉柄軸上設(shè)置有第二錐齒輪，第一錐齒輪與第二錐齒輪嚙合。通過槳距調(diào)節(jié)裝置驅(qū)動葉片旋轉(zhuǎn)，當(dāng)潮流流速較低時，調(diào)整葉片偏角使變槳距水輪機能夠起轉(zhuǎn)；當(dāng)變槳距水輪機起轉(zhuǎn)達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速后，再調(diào)整葉片偏角，使變槳距水輪機的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最大；當(dāng)潮流反向時，槳距調(diào)節(jié)裝置驅(qū)動葉片轉(zhuǎn)動180°，使變槳距水輪機反轉(zhuǎn)發(fā)電。
文檔編號F03B15/00GK102251902SQ201110165738
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月20日
發(fā)明者厲文超, 周學(xué)志, 王樹杰, 譚俊哲, 邱飛 申請人:中國海洋大學(xué)