[發明專利]一種海洋環境監測設備弱海流驅動超低轉速發電機

在審

• 申請號: 202011382112.X
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112377362A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 車志偉;徐明奇;徐睿英
• 申請（專利權）人: 海南藍瑞科技有限公司
• 主分類號: F03B13/26
• 分類號: F03B13/26;F03B3/12;F03B11/06;H02K7/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明的目的是針對0.3m/s及以下超低流速微弱潮流能，實現高效利用，無論透平轉的多么慢，只要轉動就能高效發電，即使轉速只有0.1rpm，也能高效發電。換句話說，解決透平轉速非常低的驅動條件下，利用現有技術的發電機磁力線切割速度不夠、發電機無法高效發電的問題。本發明利用單項組合軸承的特性以及在轉子上加配重的方法解決了弱海流發電的問題。本發明結構簡單，機械強度高，性能可靠，重量輕，安裝容易，適用面廣。

技術領域

本發明屬于可再生能源中海洋能開發技術領域，涉及利用海洋中超低速微弱海流能進行高效發電的裝置。

背景技術

所謂海流主要是指海底水道和海峽中較為穩定的流動，所謂潮流主要是指由于潮汐導致的有規律的海水流動，海流和潮流是混在一起的，潮流能量又占主要部分，兩者可以統稱潮流，潮流發電是利用海流的動能發電的技術。一般無需筑壩，用水輪機組發電。潮流能的能量與流速的平方和流量成正比。

潮流能的利用方式主要是發電，其原理和風力發電相似，潮流發電是依靠海流的沖擊力使水輪機旋轉，然后再帶動發電機發電。但由于海水的密度約為空氣的835倍，且必須放置于水下，因此利用海流發電存在一系列關鍵技術問題，包括透平設計、安裝維護、電力輸送、防腐、海洋環境中的載荷與安全性能等，此外，潮流發電裝置和風力發電裝置的固定形式和透平設計也有很大的不同。潮流裝置可以安裝固定于海底，也可以安裝于浮體的底部，而浮體通過錨鏈固定于海上。

潮流水輪發電主要的有兩種形式，一種是水平軸式，一種是垂直軸式，垂直軸式效率不高，但可以接受各個方向的潮流。水平軸式效率高，但水輪葉扇需隨著潮流自動轉向，永遠對準潮流的來向，才能使得發電效率保持在最佳狀態。

相對波浪而言，潮流能的變化要平穩且有規律得多。潮流能隨潮汐的漲落每天兩次改變大小和方向。潮流能發電已成為當前研究熱點,潮流能具有可預測性強、能量密度高等優點,但局部范圍也存在流速偏低、方向不穩定等缺點,同時惡劣的海洋環境也給潮流能發電機組的研制帶來很大的困難。提高機組可靠性、提升整體效率已成為潮流能發電機組研制中的關鍵技術問題。

雖然國際上公認的只有流速大于2m/s的海流才有經濟價值，但我們國家的陸架海流速大于0.6m/s的區域不超過10％，流速0.3m/s的區域卻超過85％。若想在更廣大海域實現利用海流發電，必須面對的問題是實現超低流速微弱潮流條件下能量轉化。

潮流能發電機還分為直驅式和增速式兩種形式，直驅式體積大，重量大，啟動容易，但轉速低，啟動流速在0.4-0.5m/s左右；增速式體積小，重量輕，轉速高，但啟動困難，啟動流速在0.6-0.7左右。目前的發電系統對于0.3m/s以下的超低流速微弱潮流無能為力，無法利用，無法發電。主要原因是超低流速潮流能量密度低，微弱潮流無法讓透平轉動，或能轉動，但轉速非常低，導致發電機磁力線切割速度不夠，造成發電機發電效率急劇下降。

發明內容

本發明的目的是針對0.3m/s及以下超低流速微弱潮流能，實現高效利用，無論透平轉的多么慢，只要轉動，就能高效發電，即使轉速只有0.1rpm，也能高效發電。換句話說，解決透平轉速非常低的驅動條件下，利用現有技術的發電機磁力線切割速度不夠、發電機無法高效發電的問題。

本發明是一種適合超低流速微弱潮流的海洋發電系統中使用的發電核心裝置，它能夠實現對超低轉速的高效利用，在低轉速的驅動條件下，也能讓線圈產生足夠的切割磁力線的相對速度，在機械能轉化成電能過程中實現高效。主要構造是一種特殊的超低轉速發電機，包括發電機透平、傳動軸、單向組合軸承、發電機轉子、配重、發電機定子。發電機透平與傳動軸相連，傳動軸與單向組合軸承內環同軸相連，單向組合軸承的外環與發電機轉子同軸相連，發電機的轉子與配重相連，單向組合軸承由兩個單向軸承同軸同向鑲嵌而成，一個單向軸承的外環鑲嵌到另外一個單向軸承的內環形成的。單向組合軸承是一個軸承的外環與另外一個軸承的內環構成的軸承。