本發(fā)明涉及發(fā)電機組，具體而言，涉及一種超低流速潮流能發(fā)電機組。

背景技術：

1、現(xiàn)有的潮流能發(fā)電技術多采用類似風力發(fā)電的扇葉結構，這些扇葉通過流體（風或水）的推動產生機械能并轉化為電能。在面對較大流體動能需求時，通常需要增加扇葉的直徑，擴大其徑向面積以捕獲更多的能量。然而，這種設計在低速水流環(huán)境中存在顯著的局限性，特別是在近海領域的潮流能發(fā)電場景下。

2、首先，隨著扇葉直徑的增加，發(fā)電機組的體積和結構變得非常龐大，增加了設備的制造、運輸和安裝成本。此外，龐大的徑向結構在水中運行時受到更大阻力，降低了系統(tǒng)的運行效率。在低速水流環(huán)境中，這種扇葉結構無法充分利用水流中的動能，導致發(fā)電效率低下，難以有效地將低速水流轉化為電能。

3、其次，現(xiàn)有技術在適應不同水流速度時靈活性不足。由于潮流能的變化頻繁，水流速度在不同時間段和區(qū)域存在顯著差異，現(xiàn)有扇葉結構設計在高速水流下運行良好，但在低速水流中無法有效發(fā)揮作用，甚至可能無法啟動發(fā)電機組。現(xiàn)有發(fā)電設備難以充分適應和利用低速水流的能量，這限制了近海領域潮流能的開發(fā)和利用。

4、因此，現(xiàn)有的潮流能發(fā)電技術面臨以下主要技術問題：

5、1.發(fā)電機組結構龐大，不適用于低速水流環(huán)境，增加了成本和維護難度；

6、2.發(fā)電機結構設計對水流速度的適應性差，特別是在低速水流中，無法有效捕獲能量；

7、3.當前發(fā)電機難以實現(xiàn)高效的潮流能轉化，特別是在低速水流中的發(fā)電效率低下。

8、為此提出一種超低流速潮流能發(fā)電機組，以解決上述提出的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在提供一種超低流速潮流能發(fā)電機組，以解決或改善上述技術問題中的至少之一。

2、有鑒于此，本發(fā)明的第一方面在于提供一種超低流速潮流能發(fā)電機組。

3、本發(fā)明的第一方面提供了一種超低流速潮流能發(fā)電機組，包括：第一轉子，沿其軸線方向上依次布設有多個電磁鐵，每個所述電磁鐵分別單獨的通過勵磁機構與外部電連接；所述第一轉子轉動安裝在殼體的內部，且所述第一轉子上設置有延伸至所述殼體外部的第一驅動葉片；第二轉子，沿所述軸線方向延伸，且所述第二轉子沿周向的設置在所述第一轉子和所述殼體之間；所述第二轉子包括有沿所述軸線方向設置的多個電磁線圈，所述電磁線圈沿所述第一轉子的徑線方向對應所述電磁鐵；所述第二轉子上設置有延伸至所述殼體外部的第二驅動葉片；其中，所述第一驅動葉片和所述第二驅動葉片均以所述軸線方向為軸心螺旋延伸，且所述第一驅動葉片和所述第二驅動葉的螺旋方向相反，以使所述第一轉子和所述第二轉子的轉動方向相反；所述電磁鐵在每個時刻下的啟動數(shù)量根據(jù)所述第一轉子和所述第二轉子之間的相對轉速設定。

4、上述任一技術方案中，所述殼體為一個中空的管體，且在兩個端部分別通過密封環(huán)轉動安裝有密封堵頭，所述密封堵頭通過吊索懸吊于水中；一個所述密封環(huán)與所述第一轉子固定相連。

5、上述任一技術方案中，所述第一驅動葉片和所述第二驅動葉片均沿周向布設多個；所述第一驅動葉片沿所述軸線方向的投影為一個閉合的第一環(huán)體，所述第一環(huán)體的外半徑和第一驅動葉片沿所述軸線方向的長度比值為：1/4~1/2.5；所述第二驅動葉片沿所述軸線方向的投影為一個閉合的第二環(huán)體，所述第二環(huán)體的外半徑和第二驅動葉片沿所述軸線方向的長度比值為：1/15~1/10。

6、上述任一技術方案中，所述第一環(huán)體的外徑和所述第二環(huán)體的內徑之間形成有環(huán)形的混流腔。

7、上述任一技術方案中，所有所述第二驅動葉片沿所述軸線方向的端部分別通過連接環(huán)固定裝配；一個所述連接環(huán)通過連接桿與所述密封環(huán)相連，另一個所述連接環(huán)與所述殼體之間形成有供水流通過的導入端口，所述導入端口沿所述軸線方向連通所述混流腔。

8、上述任一技術方案中，兩個所述吊索之間能夠相對移動，帶動所述第一轉子和所述第二轉子擺動，以使所述軸線方向與水流方向相同。

9、上述任一技術方案中，所述電磁線圈固定在所述殼體的內壁，以及所述第二驅動葉片固定在所述殼體的外壁；所述第二驅動葉片通過驅動所述殼體自轉，以同時帶動所有所述電磁線圈轉動。

10、上述任一技術方案中，沿所述徑線方向上，所述電磁鐵和所述電磁線圈之間形成有供所述勵磁機構通過的第一環(huán)形間隙，所述勵磁機構通過調整所述電磁鐵沿所述軸線方向開啟的數(shù)量改變所述第一驅動葉片帶動所述電磁鐵所需的扭矩。

11、上述任一技術方案中，在所述密封堵頭上安裝有用于獲取水流流速的第一傳感器，以及在所述第一轉子和所述第二轉子上設置有用于獲取相對轉速的第二傳感器；所述勵磁機構根據(jù)所述水流流速和所述相對轉速調整所述電磁鐵開啟的數(shù)量。

12、上述任一技術方案中，沿所述軸線方向上，相鄰所述電磁線圈之間形成有用于間隔相鄰所述電磁鐵的第二環(huán)形間隙。

13、本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比所具有的有益效果：

14、通過設置相對轉動的第一轉子和第二轉子，以及相反方向的螺旋驅動葉片，增大了相對運動的速度，從而提高了磁感線的切割速度和發(fā)電效率。這種設計特別適合于低速水流條件，可以有效增加發(fā)電量。

15、勵磁機構能夠根據(jù)轉子之間的相對轉速動態(tài)調節(jié)電磁鐵的啟動數(shù)量，這種調節(jié)能力使得發(fā)電機組可以靈活應對不同的水流速度和運行條件，優(yōu)化發(fā)電性能并減少能源浪費。

16、由于第一驅動葉片和第二驅動葉片沿軸線方向螺旋延伸且方向相反，這種設計可以均勻分布水流帶來的力，降低了因水流方向不一致導致的機械應力并提高水流的帶動效果。同時，這也減輕了轉子的磨損，延長設備的使用壽命，并降低了維護成本。

17、根據(jù)本發(fā)明的實施例的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述部分中變得明顯，或通過根據(jù)本發(fā)明的實施例的實踐了解到。

技術特征：

1.一種超低流速潮流能發(fā)電機組，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的超低流速潮流能發(fā)電機組，其特征在于，所述殼體為一個中空的管體，且在兩個端部分別通過密封環(huán)轉動安裝有密封堵頭，所述密封堵頭通過吊索懸吊于水中；一個所述密封環(huán)與所述第一轉子固定相連。

3.根據(jù)權利要求2所述的超低流速潮流能發(fā)電機組，其特征在于，所述第一驅動葉片和所述第二驅動葉片均沿周向布設多個；

4.根據(jù)權利要求2所述的超低流速潮流能發(fā)電機組，其特征在于，所述第一環(huán)體的外徑和所述第二環(huán)體的內徑之間形成有環(huán)形的混流腔。

5.根據(jù)權利要求4所述的超低流速潮流能發(fā)電機組，其特征在于，所有所述第二驅動葉片沿所述軸線方向的端部分別通過連接環(huán)固定裝配；一個所述連接環(huán)通過連接桿與所述密封環(huán)相連，另一個所述連接環(huán)與所述殼體之間形成有供水流通過的導入端口，所述導入端口沿所述軸線方向連通所述混流腔。

6.根據(jù)權利要求2-5中任一項所述的超低流速潮流能發(fā)電機組，其特征在于，兩個所述吊索之間能夠相對移動，帶動所述第一轉子和所述第二轉子擺動，以使所述軸線方向與水流方向相同。

7.根據(jù)權利要求2所述的超低流速潮流能發(fā)電機組，其特征在于，所述電磁線圈固定在所述殼體的內壁，以及所述第二驅動葉片固定在所述殼體的外壁；

8.根據(jù)權利要求7所述的超低流速潮流能發(fā)電機組，其特征在于，沿所述徑線方向上，所述電磁鐵和所述電磁線圈之間形成有供所述勵磁機構通過的第一環(huán)形間隙，所述勵磁機構通過調整所述電磁鐵沿所述軸線方向開啟的數(shù)量改變所述第一驅動葉片帶動所述電磁鐵所需的扭矩。

9.根據(jù)權利要求8所述的超低流速潮流能發(fā)電機組，其特征在于，在所述密封堵頭上安裝有用于獲取水流流速的第一傳感器，以及在所述第一轉子和所述第二轉子上設置有用于獲取相對轉速的第二傳感器；

10.根據(jù)權利要求7-9中任一項所述的超低流速潮流能發(fā)電機組，其特征在于，沿所述軸線方向上，相鄰所述電磁線圈之間形成有用于間隔相鄰所述電磁鐵的第二環(huán)形間隙。

技術總結
本發(fā)明屬于發(fā)電機組技術領域，具體公開了一種超低流速潮流能發(fā)電機組，包括：第一轉子，沿其軸線方向上依次布設有多個電磁鐵，每個電磁鐵分別單獨的通過勵磁機構與外部電連接；第一轉子轉動安裝在殼體的內部，且第一轉子上設置有延伸至殼體外部的第一驅動葉片；第二轉子，沿軸線方向延伸，且第二轉子沿周向的設置在第一轉子和殼體之間；第二轉子包括有沿軸線方向設置的多個電磁線圈，電磁線圈沿第一轉子的徑線方向對應電磁鐵；第二轉子上設置有延伸至殼體外部的第二驅動葉片；具有如下優(yōu)點：通過反向旋轉的雙轉子和螺旋葉片增強發(fā)電效率，可動態(tài)調節(jié)電磁鐵數(shù)量適應不同水流，降低維護成本。

技術研發(fā)人員：張蕭,張思宇,車達,徐官正,鐘菲
受保護的技術使用者：長春工程學院
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19