[发明专利]潮流能发电装置

说明书

本申请提出潮流能发电装置，包括叶轮、轮毂、发电机、轴承组及固定法兰，叶轮通过轮毂与转子连接，转子通过轴承组可旋转安装于发电机的定子外周，叶轮带动转动部件旋转发电；叶片的综合密度远小于海水的密度，使叶片在海水中产生足以抵消转动部件重力的浮力，从而大大减轻轴承组的负荷；叶片为后掠翼型，其水动力中心轴相对其法兰中心轴倾斜第一角度，在正向或反向海洋潮流作用下不依靠液压或电动源等外力作用自动改变桨距方向，捕获正向或反向潮流能量，直接驱动发电机运行发电。当潮流流速高于阈值让发电机过载时，叶轮通过机械结构自动调节桨距，从而调整叶片的桨距角，来限制发电机输出功率。

技术领域

本申请海洋潮流能、流体机械及电机设计技术领域，具体涉及潮流能发电装置。

背景技术

世界各国海洋潮流能的开发利用如火如荼，形成了多种潮流能发电装置，主要有水平轴式、垂直轴式等布置型式。众所周知，海水在涨潮和落潮是往、返双向流动的，但是多数潮流能发电装置：或叶轮采用固定桨距方式单向发电而不能利用双向的潮流能，也不能限制大潮时发电装置的过载保证安全稳定运行；或叶轮采用固定桨距方式双向发电但潮流能利用率低下，也一样不能限制大潮时发电装置的过载保证安全稳定运行；也有一些潮流发电装置借鉴水力发电转轮技术采用液压(或电动)变桨方式，但在海洋环境下可靠性又较低，潮流能双向利用率依然不高。另外，多数潮流发电机装置都采用了增速器，叶轮通过增速器驱动发电机，提高了发电机转速、缩小了发电机外形尺寸、简化了发电机的设计制造难度，但是增加器的采用又增加了故障率、维护难度和功率损耗，也使得潮流能的利用率受到影响。还有，世界潮流发电装置单机容量已经发展到兆瓦级，其封密的发电机舱使发电装置的密封结构、散热问题日渐突出成为技术难题。

申请内容

因此，有必要提供一种潮流能发电装置，该装置在正向或反向海洋潮流作用下不依靠液压或电动源等外力作用自动改变桨距方向捕获正向或反向潮流能量，直接驱动发电机运行发电。

为实现上述目的，本申请提出一种潮流能发电装置，包括叶轮、轮毂、发电机、轴承组及固定法兰，所述发电机包括定子和转子；

所述叶轮通过所述轮毂与所述发电机的转子连接，所述转子通过所述轴承组可旋转安装于所述发电机的定子外周，所述发电机的定子与所述固定法兰固定连接；转动部件包括所述轮毂和转子，所述叶轮带动所述转动部件旋转发电；

所述叶轮包括叶片，所述叶片的综合密度远小于海水的密度，使所述叶片在海水中产生足以抵消转动部件重力的浮力，从而减轻所述轴承组的负荷。

在一些实施例中，所述叶片为后掠翼型，其水动力中心轴相对其法兰中心轴倾斜第一角度，所述叶片为中空结构，其内部填充轻质填充物。

在一些实施例中，当潮流流速高于阈值让所述发电机过载时，所述叶轮通过机械结构自动调节桨距，从而调整所述叶片的桨距角，来限制所述发电机输出功率。

在一些实施例中，所述叶轮还包括叶柄、叶柄轴承、桨距限位器、正向桨距调节器、反向桨距调节器；所述叶片的根部与叶柄固定连接；所述叶柄通过所述叶柄轴承旋转地在所述轮毂上径向分布地安装；所述叶柄的尾部连接于所述桨距限位器；

所述桨距限位器具有凸出的第一限位边缘和第二限位边缘，第一限位边缘和第二限位边缘环绕在所述叶柄的尾部；

正向潮流时，所述第一限位边缘与所述正向桨距调节器配合将所述叶片的桨距角限定在相应的角度；

反向潮流时，所述第二限位边缘与所述反向桨距调节器配合将叶片的桨距角限定在相应的角度。

在一些实施例中，所述正向桨距调节器包括正向挡板、正向弹簧和正向销轴，所述正向挡板一端的侧面与所述正向弹簧抵持，所述正向挡板另一端的中心由所述正向销轴旋转地安装于所述轮毂，所述正向挡板可以绕正向销轴转动，所述正向弹簧的另一端与轮毂抵接；