專利名稱：一種海流能發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新能源利用領(lǐng)域，具體涉及一種海流能發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
隨著資源的減少與開采難度的增加，傳統(tǒng)能源的成本越來越高，對新能源的呼聲越來越高。海洋作為自然界蘊含量最大的新能源越來越受到人們的關(guān)注。海流能發(fā)電裝置有很多，現(xiàn)有的海流能發(fā)電裝置主要有兩種，一種包括葉輪、齒輪箱、發(fā)電機、電氣負(fù)載等元部件的半直驅(qū)發(fā)電裝置，一種是利用液壓系統(tǒng)代替齒輪箱部分的液壓式發(fā)電裝置。由于海流受到洋流、臺風(fēng)、波浪等眾多因素的影響，海流的流速及流向變化多端，而發(fā)電裝置一般都是完全浸沒在海水中的，因此海流能發(fā)電裝置工作環(huán)境十分惡劣?，F(xiàn)有的半直驅(qū)發(fā)電裝置由于完全采用機械傳動。當(dāng)海流流速比較低，不足以帶動齒輪箱及電氣 負(fù)載運轉(zhuǎn)時，葉輪、齒輪箱靜止不動，會承受到較大的扭矩及非對稱載荷，使得輸入軸等發(fā)生變形，嚴(yán)重影響機組的正常運轉(zhuǎn)并大大降低機組壽命。當(dāng)海流流速達(dá)到機組運轉(zhuǎn)所需啟動流速時，機組的突然啟動會給齒輪箱造成一個極大的沖擊載荷，齒輪箱將沖擊載荷傳遞給后面的發(fā)電機及負(fù)載，這樣發(fā)電機和負(fù)載也會受到此沖擊載荷的影響。當(dāng)機組遇到緊急狀況需要剎車時，機組在極短的時間內(nèi)停止運轉(zhuǎn)也會齒輪箱及后面的發(fā)電機及負(fù)載產(chǎn)生較大的沖擊載荷。這些都會加劇機組的疲勞損壞降低機組壽命。而目前采用液壓傳動方式的海流能發(fā)電裝置也存在類似問題。當(dāng)海流流速比較低，不足以帶動液壓系統(tǒng)的液壓泵及電氣負(fù)載運轉(zhuǎn)時，葉輪、液壓泵靜止不動，會受到較大的扭矩及非對稱載荷。當(dāng)海流流速達(dá)到機組運轉(zhuǎn)所需啟動流速或機組運轉(zhuǎn)過程出現(xiàn)緊急狀況需要剎車時，突然的啟停也會對液壓泵及液壓系統(tǒng)產(chǎn)生較大沖擊，雖然液壓系統(tǒng)能夠在一定程度上減小沖擊載荷，但液壓系統(tǒng)傳遞效率低，大大降低了裝置的整體能量轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種海流能發(fā)電裝置，以減小海流能發(fā)電裝置快速啟動過程中對電氣負(fù)載的沖擊載荷，并減小非工作狀態(tài)下葉輪、傳動系統(tǒng)所受到的非對稱載荷。一種海流能發(fā)電裝置，包括葉輪、傳動系統(tǒng)、三相交流發(fā)電機和負(fù)載，所述傳動系統(tǒng)為一行星輪系，所述傳動系統(tǒng)包括第一齒輪、內(nèi)齒圈、行星架、行星輪、太陽輪，葉輪通過輸入軸與行星架聯(lián)接，至少兩個行星輪安裝在行星架上，行星輪的中心線與行星架的中心線平行；所述行星輪同時與太陽輪及內(nèi)齒圈嚙合；所述第一齒輪安裝在輸入軸上，并可以繞輸入軸旋轉(zhuǎn)；所述第一齒輪與內(nèi)齒圈為一體式結(jié)構(gòu)，且第一齒輪的中心線與內(nèi)齒圈的中心線相重合；所述太陽輪與三相交流發(fā)電機聯(lián)接，所述三相交流發(fā)電機與負(fù)載相連；所述海流能發(fā)電裝置還包括電磁制動系統(tǒng)和流速傳感器，所述電磁制動系統(tǒng)包括第二齒輪、電磁制動器、控制器，所述第二齒輪與第一齒輪相嚙合，所述第二齒輪的中心軸與電磁制動器的中心軸聯(lián)接，所述控制器與電磁制動器連接，所述流速傳感器與控制器連接，所述葉輪、輸入軸、第一齒輪、太陽輪、三相交流發(fā)電機的中心線在同一條軸線上。
作為優(yōu)選,所述第一齒輪和第二齒輪均為錐齒輪。作為優(yōu)選,所述第一齒輪和第二齒輪均為圓柱齒輪。作為優(yōu)選，所述行星輪的個數(shù)為三個，均勻地布置在太陽輪的圓周方向。作為優(yōu)選，所述負(fù)載是用戶負(fù)載、蓄電池和電網(wǎng)之一或組成。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，當(dāng)海流流速比較小，不足以帶動電氣負(fù)載運轉(zhuǎn)時，可以使葉輪、傳動系統(tǒng)空轉(zhuǎn)，減小海流作用在葉輪、傳動系統(tǒng)上的扭矩及非對稱載荷。在啟動或停止時，可以通過電磁制動器的控制器按一定控制規(guī)律切入或切出發(fā)電機及負(fù)載，減小葉輪的快速啟動過程中以及海流的流速流向變化時對齒輪箱、發(fā)電機及負(fù)載的沖擊載荷。


圖I為本發(fā)明海流能發(fā)電裝置實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細(xì)的描述。海流能發(fā)電裝置是將海流能收集轉(zhuǎn)化為電能的裝置，如圖I所示，包括葉輪I、傳動系統(tǒng)3、三相交流發(fā)電機5，負(fù)載6，電磁制動系統(tǒng)4和流速傳感器7，其中，傳動系統(tǒng)3為一行星輪系，傳動系統(tǒng)3包括第一齒輪31、內(nèi)齒圈32、行星架33、行星輪34、太陽輪35，葉輪I、輸入軸2、第一齒輪31、太陽輪35、三相交流發(fā)電機5的中心線在同一條軸線上。葉輪I通過輸入軸2與行星架33聯(lián)接，三個行星輪34均勻地布置在太陽輪的圓周方向，安裝在行星架33上。具體應(yīng)用實例中，要求行星輪34至少兩個以上。行星輪34的中心線與行星架33的中心線平行；行星輪34同時與太陽輪35及內(nèi)齒圈32嚙合；第一齒輪31安裝在輸入軸2上,并可以繞輸入軸2旋轉(zhuǎn)；第一齒輪31與內(nèi)齒圈32為一體式結(jié)構(gòu),且第一齒輪31的中心線與內(nèi)齒圈32的中心線相重合；太陽輪35與三相交流發(fā)電機5聯(lián)接，三相交流發(fā)電機5與負(fù)載6相連；電磁制動系統(tǒng)4包括第二齒輪41、電磁制動器43、控制器42,第二齒輪41與第一齒輪31相哨合,第二齒輪41的中心軸與電磁制動器43的中心軸聯(lián)接,控制器42與電磁制動器43連接，流速傳感器7與控制器42連接，流速傳感器7檢測到的流速并經(jīng)過分析計算發(fā)送到控制器42，控制器42通過接收到的信息控制電磁制動器43。在具體應(yīng)用實例中,第一齒輪31和第二齒輪41可均為錐齒輪或均為圓柱齒輪；負(fù)載6是用戶負(fù)載、蓄電池和電網(wǎng)之一或組成。當(dāng)海流流速足以帶動電氣負(fù)載運行，將整個裝置對著海流來流方向固定，葉輪I在海流作用下產(chǎn)生繞中心軸的轉(zhuǎn)矩并發(fā)生轉(zhuǎn)動，通過輸入軸2帶動傳動系統(tǒng)3的行星架33轉(zhuǎn)動，由此帶動安裝在行星架33上的行星輪34轉(zhuǎn)動，行星輪34 —側(cè)與內(nèi)齒圈32嚙合，一側(cè)與太陽輪35嚙合，所以行星輪34將轉(zhuǎn)動一部分傳遞給太陽輪35，一部分傳遞給內(nèi)齒圈32,內(nèi)齒圈32與第一齒輪31是一體的,第一齒輪31通過與電磁制動系統(tǒng)4中第二齒輪41的哨合將傳動傳遞給電磁制動器43,電磁制動器43的制動力矩大小由控制器42決定?？刂破?2在流速傳感器7采集到的流速數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，可以通過一定的控制規(guī)律控制電磁制動器43制動力矩從而控制第二齒輪41的轉(zhuǎn)速大小，并由此控制第一齒輪31及內(nèi)齒圈32的轉(zhuǎn)速大小。內(nèi)齒圈32的轉(zhuǎn)速大小直接決定了與太陽輪35相聯(lián)接的三相交流發(fā)電機5的轉(zhuǎn)速大小。當(dāng)控制器42使電磁制動器43完全制動時，葉輪I收集到的海流能全部傳遞給電氣負(fù)載。設(shè)葉輪I轉(zhuǎn)速為nt,三相交流發(fā)電機5轉(zhuǎn)速ng,電磁制動器43轉(zhuǎn)速為η。,第一齒輪31的轉(zhuǎn)速nb，太陽輪35齒數(shù)zg，內(nèi)齒圈32齒數(shù)Zb ;第一齒輪31到太陽輪35的傳動比為

權(quán)利要求
1.一種海流能發(fā)電裝置，包括葉輪(I)、傳動系統(tǒng)(3)、三相交流發(fā)電機(5)和負(fù)載(6)，其特征在于所述傳動系統(tǒng)(3)為一行星輪系，所述傳動系統(tǒng)(3)包括第一齒輪(31)、內(nèi)齒圈(32)、行星架(33)、行星輪(34)、太陽輪(35)，葉輪(I)通過輸入軸(2)與行星架(33)聯(lián)接，至少兩個行星輪(34)安裝在行星架(33)上，行星輪(34)的中心線與行星架(33)的中心線平行；所述行星輪(34)同時與太陽輪(35)及內(nèi)齒圈(32)嚙合；所述第一齒輪(31)安裝在輸入軸(2)上，并可以繞輸入軸(2)旋轉(zhuǎn)；所述第一齒輪(31)與內(nèi)齒圈(32)為一體式結(jié)構(gòu)，且第一齒輪(31)的中心線與內(nèi)齒圈(32)的中心線相重合；所述太陽輪(35)與三相交流發(fā)電機(5)聯(lián)接，所述三相交流發(fā)電機(5)與負(fù)載(6)相連；所述海流能發(fā)電裝置還包括電磁制動系統(tǒng)(4)和流速傳感器(7)，所述電磁制動系統(tǒng)(4)包括第二齒輪(41)、電磁制動器(43)、控制器(42),所述第二齒輪(41)與第一齒輪(31)柳齒合,所述第二齒輪(41)的中心軸與電磁制動器(43)的中心軸聯(lián)接，所述控制器(42)與電磁制動器(43)連接，所述流速傳感器(7)與控制器(42)連接，所述葉輪(I)、輸入軸(2)、第一齒輪(31)、太陽輪(35)、三相交流發(fā)電機(5)的中心線在同一條軸線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的海流能發(fā)電裝置，其特征在于，所述第一齒輪(31)和第二齒輪(41)均為錐齒輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的海流能發(fā)電裝置，其特征在于，所述第一齒輪(31)和第二齒輪(41)均為圓柱齒輪。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的海流能發(fā)電裝置，其特征在于，所述行星輪(34)的個數(shù)為三個，均勻地布置在太陽輪(35)的圓周方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的海流能發(fā)電裝置，其特征在于，所述負(fù)載(6)是用戶負(fù)載、蓄電池和電網(wǎng)之一或組成。
全文摘要
本發(fā)明屬于新能源利用領(lǐng)域，具體涉及一種海流能發(fā)電裝置，包括葉輪、傳動系統(tǒng)、三相交流發(fā)電機和負(fù)載，其中傳動系統(tǒng)為一行星輪系，行星輪系包括第一齒輪、內(nèi)齒圈、行星架、行星輪、太陽輪；海流能發(fā)電裝置還包括電磁制動系統(tǒng)和流速傳感器，其中電磁制動系統(tǒng)包括第二齒輪、電磁制動器、控制器。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，當(dāng)海流流速比較小，不足以帶動電氣負(fù)載運轉(zhuǎn)時，可以使葉輪、傳動系統(tǒng)空轉(zhuǎn)，減小海流作用在葉輪、傳動系統(tǒng)上的扭矩及非對稱載荷。在啟動或停止時，可以通過電磁制動器的控制器按一定控制規(guī)律切入或切出發(fā)電機及負(fù)載，減小葉輪的快速啟動過程中以及海流的流速流向變化時對齒輪箱、發(fā)電機及負(fù)載的沖擊載荷。
文檔編號F03B13/22GK102943737SQ201210522670
公開日2013年2月27日 申請日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月4日
發(fā)明者徐全坤, 石茂順, 劉宏偉, 李偉, 林勇剛 申請人:浙江大學(xué)