[實用新型]一種垂直軸潮流能發電裝置

有效

• 申請號: 201420788027.7
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN204327392U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 王永鼎;盧好陽;潘海;李佳佳;田晨曦;章俊毅
• 申請（專利權）人: 上海海洋大學
• 主分類號: F03B13/26
• 分類號: F03B13/26;F03B3/12
• 代理公司: 上海卓陽知識產權代理事務所(普通合伙) 31262
• 代理人: 金重慶

技術領域

本實用新型涉及海洋可再生能源綜合利用技術領域，具體地說，是一種垂直軸潮流能發電裝置。

背景技術

潮流能作為清潔無污染的綠色可再生新能源，具有儲量大、分布廣、可預測性強、環境污染小等特點，開發利用潮流能對緩解能源緊張、降低環境污染具有重要的現實意義。潮流能利用的主要形式是利用潮流能發電裝置發電，其原理是:潮流能沖擊水輪機，將潮流能流動的動能轉換為水輪機的機械能，水輪機經機械傳動裝置，帶動發電機發電，將機械能轉換為電能。潮流能發電裝置根據水輪機結構形式的不同，分為水平軸式、垂直軸式。

現有技術中，水平軸潮流能發電裝置，與當前的風力發電機有很大的相似性，也常被稱為“水下風車”。其原理是水平布置的葉輪在水流的作用下開始旋轉，然后通過輪轂主軸、傳動系統將能量傳遞給發電機，并帶動發電機發電。水平軸潮流能發電裝置缺點是需要不停地調整方向以保持與潮流能方向一致，葉片巨大形狀復雜、制造難度大成本高、機艙輪轂構造安裝不便等。

垂直軸潮流能發電裝置大多數采用了固定偏角直葉片的結構，這種葉片的自啟動性能比較差，而且葉片在旋轉一周內，翼形攻角不斷地發生變化，使得葉片無法一直工作在最佳的翼形攻角處，所以葉輪捕能效率低；葉片位置的周期性變化也使得轉軸受力也周期性變化，機組振動較大，轉軸及軸承工作條件惡劣。

中國專利文獻CN201020621184.0，專利名稱為“一種垂直軸潮流發電裝置”，公開了一種垂直潮流發電裝置，包括上層平臺部分，支撐框部分，葉輪部分三個模塊；上層平臺部分包括發電機、齒輪箱、水平連接軸、支撐平臺、支柱和垂直連接軸；支撐框架部分由上框架板、下框架板、左框架板和右框架板連接組成；葉輪部分包括主軸、輪輻套、輪輻、輪輻軸、葉片、葉片軸、輪圈和自適應控攻角裝置。

該方案具有較好的結構強度，可向大型化方向發展，可應用于浮式平臺下、樁基礎和張力腿，方便生產、制造安裝和調試。但整個結構比較復雜，并且整個裝置從葉輪至發電機傳遞運動形式復雜，傳遞過程中有用功利用率逐漸減少，能量收集效率和能量轉化率低。

中國專利文獻CN200910073171.6，專利名稱為“大功率垂直潮流軸裝置”，公開了一種大功率垂直潮流軸裝置，重力式塔柱機座與塔柱之間通過萬向球鉸連接，機艙安裝在塔柱頂端，機艙外緣分布有錨鏈板眼用纜繩將浮桶與錨鏈接在錨上，水輪機主軸套在塔柱上，水輪機主軸兩端設置有軸承，水輪機的葉片由輪輻均布在固定在主軸的輪轂上，主軸上的傘形齒輪在機艙內與發電機軸上的小傘齒輪咬合，主軸的上端與機艙下壁及塔柱加裝密封軸套，機座與萬向球鉸之間由法蘭盤連接。

該方案提供了一種能夠解決大尺度水輪機的總體結構問題，實現單機大功率化的垂直軸潮流能發電裝置。但是水輪機自啟動性能差，制造難度大、成本高、機艙輪轂構造安裝不便、使用壽命短。

綜上所述，亟需一種提高能量收集效率和能量轉化效率、提高發電效率、簡化機械結構、延長使用壽命，自啟動性能好的垂直軸潮流能發電裝置，但是關于這種垂直軸潮流能發電裝置目前還未見報道。

發明內容

本實用新型的目的是針對現有技術中的不足，提供種提高能量收集效率和能量轉化效率、提高發電效率、簡化機械結構、延長使用壽命，自啟動性能好的垂直軸潮流能發電裝置。

為實現上述目的，本實用新型采取的技術方案是：

一種垂直軸潮流能發電裝置，所述的發電裝置包括第一基座、第二基座、發電機、上葉輪、下葉輪；所述的發電機包括轉子和定子；所述的轉子和定子同軸反向旋轉；所述的轉子裝配在第一轉動軸上；所述的第一轉動軸一端與發電機連接，另一端與上葉輪連接；所述上葉輪的另一端通過連接裝置與第一基座連接；所述發電機下端連接第二轉動軸，所述的第二轉動軸一端與定子連接，另一端與下葉輪連接；所述的下葉輪另一端通過連接裝置與第二基座連接；所述的上葉輪和下葉輪結構形狀相同，上葉輪和下葉輪同軸線安裝，其中上葉輪和下葉輪安裝方向相反；所述上葉輪和下葉輪均為SAVONIUS型葉片；所述葉片包括凹面葉片和凸面葉片，其中凹面葉片和凸面葉片的重疊比S/D固定為0.2；所述的凹面葉片和凸面葉片是一次整體成型的；所述的凹面葉片和凸面葉片表面光滑；所述上葉輪的凹面葉片和下葉輪的凸面葉片相對應，上葉輪的凸面葉片和下葉輪的凹面葉片相對應。

所述的上葉輪和下葉輪的葉片數為2片。

所述的發電裝置還包括錨鏈固定架、軸承支撐架；所述第一基座和第二基座間固定鉚接有4個錨鏈固定架，所述的錨鏈固定架連接軸承支架；所述的軸承支架與軸承的外壁固定連接；所述的軸承內壁通過螺釘固定連接發電機。