[發明專利]一種直驅式獨立變槳距潮流能發電水輪機

在審

• 申請號: 201410663956.X
• 申請日: 2014-11-20
• 公開（公告）號: CN104481790A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 孔凡凱;張娣;宗濤;張亮;耿敬;朱永偉;李振宇;史宮男;吳揚帆
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F03B13/26
• 分類號: F03B13/26;F03B3/14;F03B15/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種潮流能發電水輪機，尤其涉及一種直驅式獨立變槳距潮流能發電水輪機。

背景技術

潮流能發電水輪機是一種利用海水流動所產生的動能帶動機組的葉輪(包括葉片和輪轂)旋轉而發出電能的設備。潮流能發電水輪機在各個國家的研究興起于21世紀初，該設備的工作原理和傳統風力發電機組的工作原理十分類似。由于海水的平均密度是空氣的800倍左右，所以兩種機組在相同功率等級的條件下，潮流能發電水輪機組的整體尺寸要比風力發電機組的整體尺寸小很多。

通常潮流能發電水輪機組安裝在具有往復流動特性的水道中，比如河道的入海口或者是兩個島嶼直接的航道。現有潮流能水輪機的基本由葉輪、增速裝置、發電機和底座等部分組成。首先是變槳距問題。葉輪利用葉片接受水流沖刷而產生動能，由于水流的方向可變性，需要設計變槳機構調節葉片偏角使葉片處于最佳獲能位置。公開號CN201110165738.X提出一種用伺服電機通過錐齒輪的嚙合傳動直接帶動每個葉片轉動的同步變槳驅動。這種方式結構簡單，可靠性高，易于實施各種控制，在復雜的潮流能變化環境中，變槳裝置對于驅動力和變槳角度等要求都很高，這種形式的變槳使得葉片槳距角變換的不精確，而且錐齒輪和葉片錐齒輪的間隙不易調節。公開號CN201410018223.0中提出一種應用于風機的獨立變槳距系統和驅動裝置，利用三個變槳電機驅動三個葉片，實現對每個葉片的單獨偏角控制，這種變槳方式很適適合運用于復雜潮流環境中的水輪機葉片的槳距角控制，但是由于獨立設計三個變槳結構造成葉輪輪轂體積巨大，重量增加，機組固定時的懸臂剛度變弱。其次傳統的潮流能水輪機的組成形式造成機組體積龐大，主軸過長，強度不高；由于水輪機工作于水下，其各部分之間的密封難度也很大。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種葉片能獨立轉動、體積小的直驅式獨立變槳距潮流能發電水輪機。

本發明的目的是這樣實現的：包括整流罩、與整流罩固定連接的輪轂、均勻設置在輪轂上的葉片、通過法蘭盤與輪轂固定連接的發電機和與發電機固定連接的塔架，還包括內齒式軸承，所述葉片根部的底端與內齒式軸承的內圈固定連接，內齒式軸承的外圈與輪轂固定連接，內齒式軸承的下端固連底盤，底盤下端安裝變槳電機，變槳電機的下端設置變槳電機編碼器，變槳電機的輸出軸穿過底盤上設置的安裝孔，且輸出軸上套裝小齒輪，小齒輪與所述內齒式軸承的內圈齒嚙合，所述葉片的根部的中間位置設置葉片編碼器，葉片編碼器和變槳電機編碼器通過導線與控制電路連接。

本發明還包括這樣一些結構特征：

1.所述發電機包括發電機箱體、主軸、套裝在主軸上的轉子和安裝在發電機箱體上的定子，所述通過法蘭盤與輪轂固定連接的發電機是指主軸通過法蘭盤與輪轂固定連接，所述主軸的中心設置通孔，主軸的端部設置導電滑環，導電滑環的端部設置主軸編碼器，主軸編碼器通過導線與控制電路相連，所述葉片編碼器和變槳電機編碼器通過導線與控制電路連接是指葉片編碼器和變槳電機編碼器的導線穿過所述通孔和導電滑環與控制電路連接，主軸的端部還套裝剎車盤

2.所述葉片的個數是2-4個。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明提供一種應用于水輪機組的葉片進行獨立轉動、互不影響的控制方式，每個變槳電機控制每個葉片的槳距角，而利用每個電機獨立控制每個葉片偏角的變槳距結構設計可以及時、準確的對復雜水流方向做出相應改變，同時，將變槳驅動的外嚙合傳動設計為內嚙合傳動，減小水輪機輪轂體積，從而在實現潮流能發電水輪機組的功率控制和自動對流的同時盡量減小輪轂體積，增加機組整體剛度。同時直驅式發電機的設計簡化了潮流能發電水輪機組的組成，舍去增速裝置，減小主軸長度和機組體積，提高整臺機組的穩定性、可靠性和使用壽命。本發明機組的結構緊湊、易于安裝、調試，易于在海水施工，在吊裝和維護方面的成本較低降低機組制造和施工成本，是今后潮流能發電水輪機組的主要發展趨勢。而且本發明的同步發電機箱的設計省去增速裝置，簡化水輪機總體機械結構，減輕重量，提高了主軸強度，便于機組維修。

附圖說明

圖1是本發明的總體結構示意圖；

圖2是本發明的葉輪部分的結構圖；

圖3是本發明的發電機部分的結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細描述。