專利名稱：一種永磁半直驅(qū)式潮流發(fā)電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電裝置，尤其涉及一種利用海洋潮流能來發(fā)電的裝置。
背景技術：
隨著社會和經(jīng)濟的快速發(fā)展，人類正面臨著資源匱乏、能源緊缺、氣候變遷和環(huán)境惡化等嚴重的問題。當今世界各國都在尋求科學的途徑來解決資源和環(huán)境問題，向環(huán)保可持續(xù)發(fā)展模式邁進，其中大規(guī)模開發(fā)和利用包括潮流能在內(nèi)的“海洋可再生綠色新能源”成為了目前研究的熱點。海洋占地球表面積的70%以上，我國毗鄰西北太平洋，擁有18000多公里的曲折漫長海岸線，擁有約300萬平方公里的國家管轄海域及其自然資源。海洋面積廣闊，資源豐富，其中蘊藏著巨大的可再生綠色能源。21世紀是世界性全面開發(fā)利用海洋的世紀，開發(fā)海洋區(qū)域新能源對于我國經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，解決嚴峻的能源和環(huán)境問題， 以及對國家主權(quán)海域進行實際有效的管理等方面都具有重大意義。全球的潮汐能儲量約為3TW，在淺水區(qū)可利用的部分大概為1TW。早在1996年，歐盟支持的一個潮汐能調(diào)查項目就針對歐盟范圍內(nèi)的海域進行了一次海洋能資源普查。根據(jù)這個項目的調(diào)查結(jié)果，歐洲大約有106個非常適合建設潮流發(fā)電站的位置。根據(jù)科學的評估和測量，如果在上述位置建成潮流電站的話，每年可以向歐洲電力市場供應50TWh量級的電能。我國具有豐富的海洋能資源，其中海流能資源非常密集，通過對中國沿海130個水道、航門的各種觀測及分析資料，計算統(tǒng)計獲得中國沿海海流能的年平均功率理論值約為1.4X107kW。其中遼寧、山東、浙江、福建和臺灣沿海的海流能較為豐富，不少水道的能量密度為15_30kW/m2，具有良好的開發(fā)值。值得指出的是，中國的海流能屬于世界上功率密度最大的地區(qū)之一，特別是浙江舟山群島的金塘、龜山和西候門水道，平均功率密度在20kW/m2以上，開發(fā)環(huán)境和條件很好。因此，開發(fā)新一代的潮流發(fā)電機，對我國的可再生能源戰(zhàn)略將起到巨大的推動作用。目前，我國對于潮流能的開發(fā)尚處于萌芽階段，而利用潮流能的發(fā)電機則更是沒有見之于世。目前的發(fā)電設備多為火力發(fā)電、核動力發(fā)電，而此類動力的發(fā)電，對環(huán)境具有極大的威脅。由此可見，在發(fā)電設備領域急需提供一種能利用潮流能發(fā)電的高新技術產(chǎn)品，拓展可再生能源的領域，減少對火電、核電的依賴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種永磁半直驅(qū)式潮流發(fā)電裝置，以解決現(xiàn)有潮流能沒有得到充分利用、而發(fā)電設備卻依靠對環(huán)境具有嚴重威脅的動力能源來發(fā)電的問題，滿足各種生產(chǎn)場合之需求。本發(fā)明的發(fā)明目的是通過下述技術方案來實現(xiàn)的一種永磁半直驅(qū)式潮流發(fā)電裝置，包括
葉片系統(tǒng)，包括為發(fā)電裝置提供動能的三個葉片，所述葉片由葉片的葉面、葉背蒙皮和中部的箱型梁組成；變速系統(tǒng)，包括一級或二級變速裝置，所述變速裝置由行星齒輪系實現(xiàn)；發(fā)電系統(tǒng)，包括電磁線圈、環(huán)形永磁體、電機轉(zhuǎn)動軸；變流系統(tǒng)，所述變流系統(tǒng)包括變流器，所述變流器設置于岸上；控制系統(tǒng)，包括傳感器、計算處理器，所述計算處理器整合在電控裝置內(nèi)，傳感器根據(jù)功用固定在機艙內(nèi)；支撐系統(tǒng)，包括支撐架、殼體，所述殼體固定于所述支撐架上端，所述殼體包括分
別位于殼體兩端的前導流罩、后導流罩以及輪轂、機艙部分，所述機艙部分為分為多節(jié)，所述機艙部分包括機艙I、機艙II、機艙III、機艙IV、機艙V，其中，所述三個葉片同輪轂連接，所述葉片通過鍵同所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)子軸直接連接從而帶動所述轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動，所述發(fā)電機、環(huán)形永磁體設置于所述殼體內(nèi)，所述殼體外表面、支撐架外表面具有一經(jīng)過噴涂鍍鋅處理的防腐蝕層。優(yōu)選地，所述葉背的蒙皮、葉面的蒙皮由三向編織復合材料形成。中部箱形梁由上下翼梁和前后腹板組成。翼梁為三向和單向復合材料的混合。葉片的制作工藝是首先在模具上采用真空輔助樹脂傳遞模塑方式制作葉背、葉面蒙皮，然后制作中部箱型梁，最后將三者粘壓成型。優(yōu)選地，所述發(fā)電裝置采用一級或二級變速裝置與中速永磁電機相配合的半直驅(qū)結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述支撐架的基礎由角鋼組裝焊接而成。優(yōu)選地，所述支撐架可以根據(jù)不同的水深，通過重力式、桁架式、樁基式固定在海
。優(yōu)選地，變速系統(tǒng)由行星齒輪系統(tǒng)組成。優(yōu)選地，所述變速系統(tǒng)傳動軸和電機軸由聯(lián)軸器連接。優(yōu)選地，潮流反向時，同所述葉片連接的葉輪能夠反向轉(zhuǎn)動以帶動發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電。本發(fā)明的有益效果相較于雙饋式和永磁直驅(qū)式發(fā)電設備，本發(fā)明所述的永磁半直驅(qū)式潮流發(fā)電裝置更能適應中國海域通常較低的潮流水速，特別適合于葉輪低轉(zhuǎn)速的潮流發(fā)電領域；能量轉(zhuǎn)化率高，發(fā)電效益高，使用壽命長，工藝要求低，降低了生產(chǎn)成本，維修簡便；發(fā)電結(jié)構(gòu)較雙饋式簡單，體積、重量遠小于直驅(qū)式，便于吊裝安裝維修，節(jié)約了海上工程成本和工作量；本發(fā)明所述的永磁半直驅(qū)式潮流發(fā)電裝置利用潮流能，相對于火力發(fā)電、核動力發(fā)電，更安全、更環(huán)保，屬于真正的綠色低碳清潔能源；永磁半直驅(qū)式電機，避免使用損壞率很高的齒輪箱，降低了維護需求和后續(xù)運營成本，延長了設備使用壽命；采用簡單的行星齒輪系統(tǒng)加速，避免采用生產(chǎn)工藝要求高、成本較高的低速永磁電機，降低了工藝生產(chǎn)要求，節(jié)約了成本；變流系統(tǒng)安置在岸上，簡化了水下機艙內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低了設備的水下維修需求和成本；永磁半直驅(qū)式發(fā)電機具備較強電容補償、低電壓穿越能力，對電網(wǎng)沖擊小，電網(wǎng)兼容性強。由于潮流速度一般較低，相較于其他類型的發(fā)電系統(tǒng)，永磁半直驅(qū)式半潮流發(fā)電裝置更能適應低流速、低轉(zhuǎn)速，能量轉(zhuǎn)化效率高，發(fā)電效益高，維修簡便、工藝要求低、降低了生產(chǎn)成本、后續(xù)維護成本低；根據(jù)潮流180度變化的特點，葉片系統(tǒng)省去昂貴復雜的偏航和變槳系統(tǒng)，降低了制造成本。


圖I為本發(fā)明所述永磁半直驅(qū)式潮流發(fā)電裝置的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中A-A處剖視圖；圖3為圖I中B-B處剖視圖；圖4為本發(fā)明所述永磁半直驅(qū)式潮流發(fā)電裝置的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明所述永磁半直驅(qū)式潮流發(fā)電裝置的發(fā)電流程圖?！D中I、葉片；2、支撐架；3、前導流罩；4、輪轂；5、低速軸；6、機艙I ;7、機艙II ;8、聯(lián)軸器；9、機艙III ;10、環(huán)形永磁體；11、機艙IV;12、電機轉(zhuǎn)動軸(高速軸)；13、后導流罩；14、電控裝置；15、軸承；16、制動器；17、電機轉(zhuǎn)動軸(高速軸)；18、傳動軸(花鍵軸)；19、行星齒輪系統(tǒng)齒圈；20、行星齒輪系統(tǒng)太陽輪；21、鍵；22、電磁線圈。
具體實施例方式以下參照附圖1-5，結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明作進一步的說明。本發(fā)明所述永磁半直驅(qū)式潮流發(fā)電裝置，包括葉片系統(tǒng)，包括為發(fā)電裝置提供動能的三個葉片1，所述葉片I由葉片的葉面蒙皮、葉背蒙皮和中部的箱型梁組成；變速系統(tǒng)，包括一級變速裝置行星齒輪系19和20 ；發(fā)電系統(tǒng)，包括電磁線圈22、環(huán)形永磁體10以及電機轉(zhuǎn)動軸12 ；變流系統(tǒng)，所述變流系統(tǒng)包括變流器，所述變流器設置于岸上，以及支撐系統(tǒng)，包括支撐架2、殼體，所述殼體固定于所述支撐架2上端，所述殼體包括分別位于殼體兩端的前導流罩3、后導流罩13以及輪轂4、機艙部分，所述機艙部分為分為多節(jié)，所述機艙部分包括機艙I 6、機艙II 7、機艙III 9、機艙IVll，其中，所述三個葉片I同輪轂4連接，所述葉片I通過鍵(輪轂4)連接帶動低速軸5轉(zhuǎn)動，再通過行星齒輪19和20變速(提速)帶動花鍵軸18轉(zhuǎn)動，再由聯(lián)軸器8帶動發(fā)電機的轉(zhuǎn)動軸12轉(zhuǎn)動，從而將機械能轉(zhuǎn)化成電能；電能通過電控裝置調(diào)節(jié)后，輸送到輸電網(wǎng)絡。優(yōu)選地，葉片的結(jié)構(gòu)主要由三部分組成葉片的葉面、葉背蒙皮和中部的箱型梁。葉背、葉面的蒙皮由三向編織復合材料形成。中部箱型梁由上下翼梁和前后腹板組成。翼梁為三向和單向復合材料的混合。從葉片使用的材料來看，占總質(zhì)量較少份額；翼梁占了總質(zhì)量的大部分。由于一般的復合材料連接困難，葉片主要采用真空輔助樹脂傳遞模塑方式制作。該工藝是基本方法是使用敞開模具成型制品，模具只有一層硬質(zhì)模板，纖維增強材料按規(guī)定的尺寸及厚度鋪放在模板上，用真空袋包覆，并密封四周，真空袋采用尼龍或硅樹脂制成。注射口設在模具的一端，而出口則設在另一端，注射口與RTM噴槍相連，出口與真空泵相連。當模具密封完好，確認無空氣泄漏后，開動真空泵抽真空。達到一定真空度后，開始注入樹脂，固化成型。葉片的制作工藝是首先在模具上采用真空輔助樹脂傳遞模塑方式制作葉背、葉面蒙皮，然后制作中部箱型梁，最后將三者粘壓成型。優(yōu)選地，所述發(fā)電裝置采用一級或二級變速裝置與中速永磁電機相配合的半直驅(qū)結(jié)構(gòu)，工藝要求簡單，成本較低，性能較為可靠。永磁半直驅(qū)結(jié)構(gòu)以替代體積重量較大、工藝成本高的低速永磁直驅(qū)結(jié)構(gòu)，同時避免使用復雜易損的多級齒輪箱。優(yōu)選地，所述支撐架的基礎由角鋼組裝焊接而成。優(yōu)選地，所述支撐架可以根據(jù)不同的水深，通過重力式、桁架式或樁基式固定在海
。優(yōu)選地，變速系統(tǒng)由行星齒輪系統(tǒng)19和20組成，這些行星輪因公轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心慣性力和齒廓間反作用力的徑向分力可互相平衡，故主軸受力小，傳遞功率大，承載能力大，工作平穩(wěn)。半直驅(qū)潮流發(fā)電裝置變速系統(tǒng)選擇行星齒輪為主的結(jié)構(gòu)，一方面是為了獲得較大的變速比，另一方面是減少主軸受力。其選擇齒輪齒數(shù)時需要考慮的因素是滿足指定 的傳動比；行星輪需裝到相應的合理位置；行星輪間各齒頂圓要有一定間隙。此外，應保證安裝以后三個基本件的回轉(zhuǎn)軸線重合。優(yōu)選地，所述變速系統(tǒng)傳動軸18和電機軸17由聯(lián)軸器連接。優(yōu)選地,葉片I在潮流反向時，葉輪能夠反向轉(zhuǎn)動帶動電機發(fā)電。設計的葉片能夠根據(jù)潮流的方向進行自動調(diào)整，在正向反向潮流發(fā)生時都可以轉(zhuǎn)動，提高發(fā)電量?？諝夂退瑸榱黧w，雖然都滿足流體方程，不過還是有相當大區(qū)別的，例如密度。水的密度要遠遠大于空氣，平均來說，海水密度是空氣的832倍,這就對潮流發(fā)電裝置提出了不同的設計要求。對于葉片來說，風電機葉片設計，主要考慮離心力載荷；潮流發(fā)電機葉片則主要考慮抵抗致密海水造成彎折的載荷。這就意味著潮流發(fā)電裝置的葉片I為了避免折斷，要比風電機葉片短而厚。葉片的構(gòu)造和材料也要相應加強。潮流電機葉片I材料需要較輕的質(zhì)量，較高的強度，還需要較好抵御海水的侵蝕，新型復合纖維可以達到上述的材料要求。葉片I的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計和生產(chǎn)工藝流程取決于葉片I所承受的動、靜載荷。動載荷來自斜流(當葉片軸向與流向不平行而產(chǎn)生)引起的周期性脈動載荷，是確定葉片I疲勞強度的重要依據(jù)。將通過求解非定常三維納維-斯托克斯(Navier-Stokes)方程來計算葉片的脈動力和力矩,為葉片I疲勞強度計算提供動載。靜載主要由葉片I上的最大壓力分布、葉片I自身重力和旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力組成。其中由靜壓分布在葉片根部所產(chǎn)生彎矩以及繞葉片軸的扭曲彎矩是決定葉片I靜載強度的主要載荷。將應用定常三維納維-斯托克斯(Navier-Stokes)方程來計算葉片表面上的凈壓分布，為葉片結(jié)構(gòu)有限元優(yōu)化設計提供載荷。葉片I的優(yōu)化設計對減輕葉片I質(zhì)量，降低葉片I成本，提高葉片I的強度，延長葉片I使用壽命有著非常重要的意義。葉片I的優(yōu)化設計將根據(jù)葉片水動力計算獲得的動、靜載荷，應用結(jié)構(gòu)有限元，分析計算葉片I的應力、應變分布，然后應用有限元拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，確定葉片I的縱向(沿葉片徑向)肋板結(jié)構(gòu)形式及尺寸，以便提供足夠的強度，承擔葉片I的縱向彎矩；同時確定橫向(沿徑向的切線方向)肋板的結(jié)構(gòu)分布，以便防止葉片局部曲屈失穩(wěn)現(xiàn)象，和減小葉片I的扭曲形變，確保葉片I的水動力特性。將采用基于層合單元法的結(jié)構(gòu)有限元來計算分析葉片I的表層，即蒙皮的結(jié)構(gòu)強度，以確定蒙皮在每一殼層、不同方向上的應力、應變和變形，以確保葉片I的蒙皮的結(jié)構(gòu)強度滿足疲勞強度的設計要求。機艙部分并不是類似于風機的一體化設計，而是分為多節(jié)，其原因是水的密度要遠遠大于空氣(832倍)，水流對潮流發(fā)電系統(tǒng)的作用力及力矩較大,這就對潮流發(fā)電裝置提出了不同的設計要求。水流對葉片形成載荷的同時，也對機艙施加較大的力矩。為了平衡力矩及調(diào)整機艙重心，機艙適宜于分節(jié)式設計鑄造。另外，分節(jié)式的機艙在維修過程中，便于安裝拆卸。經(jīng)過力學結(jié)構(gòu)設計的機艙，每節(jié)重量長度都不相同，這樣可以平衡水流沖擊葉片I造成的巨大力矩，這樣系統(tǒng)才可以穩(wěn)定。另外系統(tǒng)采用的永磁發(fā)電機，也對穩(wěn)定性有一定要求。我們把機艙設計成分成多節(jié)，其 中永磁發(fā)電機就固定在其中一節(jié)上，比固定在一個一體化的機艙里穩(wěn)定的多。本發(fā)明所述潮流發(fā)電裝置的發(fā)電系統(tǒng)采用永磁發(fā)電機。永磁半直驅(qū)發(fā)電系統(tǒng)省去了復雜的齒輪箱，大大減少了損耗，提高了能量轉(zhuǎn)化效率和發(fā)電機組的可靠性，降低了設備的維護量，延長產(chǎn)品的使用壽命。永磁電機通過電磁感應原理發(fā)電，在額定的低轉(zhuǎn)速下輸出功率較大、效率較高、發(fā)電效益更多。在電子控制方面，永磁發(fā)電機技術屬于先進技術，電子化程度高，全功率逆變，改進空間更大，具有擴容到I兆瓦以上的潛力。潮流發(fā)電裝置由于轉(zhuǎn)速較低，所以永磁半直驅(qū)式技術就是最佳選擇。潮流發(fā)電裝置葉輪的轉(zhuǎn)速一般比較低，約每分鐘十幾轉(zhuǎn)甚至低于十轉(zhuǎn)，而低速永磁電機不僅成本昂貴，體積重量較大，而且工藝要求較高。通過簡單的行星齒輪系變速，就可以與中速永磁電機搭配，經(jīng)歷了工藝要求和生產(chǎn)成本。永磁半直驅(qū)式潮流發(fā)電裝置具備較強電容補償、低電壓穿越能力，對電網(wǎng)沖擊小，電網(wǎng)兼容性強。由于潮流速度一般較低(l-2m/s)，相較于其他類型的發(fā)電系統(tǒng)，永磁半直驅(qū)式潮流發(fā)電系統(tǒng)更能適應低流速、低轉(zhuǎn)速，系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化效率高，發(fā)電效益多，結(jié)構(gòu)簡單，維修簡便、能耗較少、后續(xù)維護成本低，將是我國潮流發(fā)電機未來發(fā)展趨勢。此外，永磁半直驅(qū)風機技術在潮流發(fā)電裝置的應用在我國尚屬首家，這將對于我國潮流能的開發(fā)具有重要意義。所述潮流發(fā)電裝置的變流器是發(fā)電機組不可缺少的能量變換環(huán)節(jié)，是發(fā)電機組的核心部件之一。由于潮流的大小具有一定的變化，導致潮流發(fā)電機轉(zhuǎn)速時快時慢，發(fā)出的電壓幅值和頻率也雜亂無章。潮流發(fā)電變流器的主要作用就是將風力發(fā)電機的電壓頻率、幅值浮動不定的電能轉(zhuǎn)換為頻率、幅值穩(wěn)定，符合電網(wǎng)要求的電能。所述潮流發(fā)電裝置由于處于水下惡劣的自然環(huán)境中，維修不便且成本昂貴，因此簡化水下結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)設計的關鍵之一。本系統(tǒng)將主要的變電裝置設計在岸上，這就大大降低水下維護的需求，從長期來看降低了設備的維修運營成本。所述支撐系統(tǒng)包括支撐架2和殼體、基座。所述支撐架2采用桁架式結(jié)構(gòu)，優(yōu)化幾何拓撲。桁架式的優(yōu)點是節(jié)省材料，而不會影響支撐架本身的穩(wěn)定性和運輸問題。桁架式基礎將由角鋼組裝焊接而成，生產(chǎn)過程嚴格按照國家海上設備相關標準進行質(zhì)量控制。所述控制系統(tǒng)是潮流發(fā)電裝置的“大腦”，協(xié)調(diào)并監(jiān)控以上幾個子系統(tǒng)的可靠運行、通過對子系統(tǒng)的檢測及控制獲取最大的能量、提供良好品質(zhì)的電能?？刂葡到y(tǒng)通過對潮流流速的檢測以及各個子系統(tǒng)的故障檢測，控制發(fā)電裝置的啟動、并網(wǎng)、停機及脫網(wǎng)等操作；在任何子系統(tǒng)發(fā)生故障或者極端環(huán)境狀況出現(xiàn)的情況下可以將發(fā)電裝置停機脫網(wǎng)，確保機組安全。高可靠性的工業(yè)檢測設備可以輔助控制系統(tǒng)對各個子系統(tǒng)的狀態(tài)和參數(shù)進行監(jiān)控，確保機組安全可靠的運行。除流速監(jiān)測之外，還需要對發(fā)電機繞組溫升、機艙內(nèi)溫度等溫度變量進行監(jiān)測，溫度高時需要開啟散熱設備降溫；需要對機艙、齒輪系等設備的加速度或位移量進行監(jiān)測，當監(jiān)測到超出安全范圍的振動時需要停機保障機組安全；需要發(fā)電機電磁扭矩、發(fā)電機側(cè)三相電流和電壓、網(wǎng)側(cè)三相電流和電壓、變流器主要器件電氣參數(shù)等進行監(jiān)控。控制系統(tǒng)通過對發(fā)電機側(cè)變頻器功率開關器件的控制可以實現(xiàn)對發(fā)電機的轉(zhuǎn)速-扭矩控制，在盡可能寬的調(diào)速范圍內(nèi)獲取最多的潮流能?？刂葡到y(tǒng)還可以通過對網(wǎng)側(cè)逆變器功率開關器件的控制，實現(xiàn)對上網(wǎng)電能的頻率、電壓、電流的高級控制，保障良好的上網(wǎng)電能品質(zhì)。潮流發(fā)電機固定在海底的方式是潮流發(fā)電關鍵技術之一，通常由重力式，樁基式，浮動式三種。在水流平緩和地勢平坦的地區(qū)，可以考慮利用機組自重固定的重力式；在地形較為復雜的區(qū)域，可以參照海上風電機組的樁基固定方法；水深較大的海域，則可以考慮類似輪船拋錨的浮動式。
海洋中水下環(huán)境雖然沒有颶風等破壞性現(xiàn)象，不過總起來要比大氣環(huán)境條件要復雜的多。如何延長潮流發(fā)電裝置的使用壽命，保障設備正常運裝，將是潮流發(fā)電機發(fā)展的一個巨大挑戰(zhàn)。水下裝置遭遇的一大生存問題是腐蝕。海水是具有一定腐蝕性的鹽溶液，對任何浸泡在海水中的金屬部件都需要不同程度的防腐處理。任何暴露在水中的金屬部分如所述殼體外表面、支撐架2外表面，都要經(jīng)過噴涂鍍鋅處理，從而使外表面形成具有防腐蝕作用的保護層。本產(chǎn)品采用基座和支撐架所用鐵板型號厚度強度都要比陸地高一些，焊接等工藝處理嚴格按照國家相關海洋設備的標準。不過根據(jù)歐洲海上風能和海洋平臺的經(jīng)驗，水下空氣含量較低，氧化緩慢，因此水面以下部分的防腐級別，要遠遠低于暴露在水上與空氣水汽充分接觸的部分。潮流發(fā)電裝置的機艙需要做密封處理，輪轂4與機艙I、低速軸5連接的部分采用成熟的船用密封技術。海洋生物的附著也是影響水下潮流發(fā)電裝置的負面因素。海草，藻類以及貝類等可能附著在葉片上，增加了葉片的負荷，減少潮流發(fā)電機的功率輸出。不過根據(jù)實驗研究和現(xiàn)有運行的潮流發(fā)電機的經(jīng)驗，當潮流發(fā)電機正常運轉(zhuǎn)的時候，葉片會將海草甩掉，并在附著生物生長早起阻止它們繼續(xù)成長。另外，由于潮流電機葉輪轉(zhuǎn)速很低(每秒十幾轉(zhuǎn))，對海洋魚類及底棲生物的環(huán)境影響微乎其微。當然應意識到，雖然通過本發(fā)明的示例已經(jīng)進行了前面的描述，但是對本發(fā)明做出的將對本領域的技術人員顯而易見的這樣和其他的改進及改變應認為落入如本文提出的本發(fā)明寬廣范圍內(nèi)。因此，盡管本發(fā)明已經(jīng)參照了優(yōu)選的實施方式進行描述，但是，其意并不是使具新穎性的設備由此而受到限制，相反，其旨在包括符合上述公開部分、權(quán)利要求的廣闊范圍之內(nèi)的各種改進和等同修改。
權(quán)利要求
1.一種永磁半直驅(qū)式潮流發(fā)電裝置，包括 葉片系統(tǒng)，包括為發(fā)電裝置提供動能的三個葉片，所述葉片由葉片的葉面蒙皮、葉背蒙皮和中部的箱型梁組成； 變速系統(tǒng)，包括一級或二級變速裝置，所述變速裝置由行星齒輪系組成； 發(fā)電系統(tǒng)，包括電磁線圈、環(huán)形永磁體、電機轉(zhuǎn)動軸； 變流系統(tǒng)，所述變流系統(tǒng)包括變流器，所述變流器設置于岸上； 控制系統(tǒng)，包括傳感器、計算處理器，所述計算處理器整合在電控裝置內(nèi)，傳感器根據(jù)功用固定在機艙內(nèi)； 支撐系統(tǒng)，包括支撐架、殼體，所述殼體固定于所述支撐架上端，所述殼體包括分別位于殼體兩端的前導流罩、后導流罩以及輪轂、機艙部分，所述機艙部分為分為多節(jié)，所述機艙部分包括機艙I、機艙II、機艙III、機艙IV、機艙V， 其中，所述三個葉片同輪轂連接，所述葉片通過鍵同所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)子軸直接連接從而帶動所述轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動，所述發(fā)電機、環(huán)形永磁體設置于所述殼體內(nèi)，所述殼體外表面、支撐架外表面具有一經(jīng)過噴涂鍍鋅處理的防腐蝕層。
2.如權(quán)利要求I中所述的永磁半直驅(qū)式潮流發(fā)電裝置，其特征在于所述葉背蒙皮、葉面蒙皮由三向編織復合材料形成，所述中部箱型梁由上下翼梁和前后腹板組成，其中，所述上下翼梁為三向和單向復合材料的混合。
3.如權(quán)利要求I中所述的永磁半直驅(qū)式潮流發(fā)電裝置，其特征在于所述發(fā)電裝置采用一級或二級變速裝置與中速永磁電機相配合的半直驅(qū)結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求I中所述的永磁半直驅(qū)式潮流發(fā)電裝置，其特征在于所述支撐架的基礎由角鋼組裝焊接而成。
5.如權(quán)利要求1-4中所述的永磁半直驅(qū)式潮流發(fā)電裝置，其特征在于所述支撐架根據(jù)不同的水深，通過重力式、桁架式或樁基式固定在海底。
6.如權(quán)利要求I中所述的永磁半直驅(qū)式潮流發(fā)電裝置，其特征在于所述變速系統(tǒng)傳動軸和電機軸由聯(lián)軸器連接。
7.如權(quán)利要求I中所述的永磁半直驅(qū)式潮流發(fā)電裝置，其特征在于潮流反向時，同所述葉片連接的葉輪能夠反向轉(zhuǎn)動以帶動發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種永磁半直驅(qū)式潮流發(fā)電裝置，包括葉片系統(tǒng)、變速系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、變流系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及支撐系統(tǒng)。本發(fā)明的有益效果是該裝置利用潮流能發(fā)電，安全、環(huán)保；采用簡單變速裝置與永磁電機的半直驅(qū)組合能適應低水速低轉(zhuǎn)速，能量轉(zhuǎn)化率高、發(fā)電效益好；系統(tǒng)水下結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命長，維修簡便，維護成本低；半直驅(qū)結(jié)構(gòu)避免了使用低速永磁電機，葉片系統(tǒng)省去偏航和變槳系統(tǒng)，工藝要求低，技術上比直驅(qū)式更容易實現(xiàn)；降低了制造成本。
文檔編號F03B3/00GK102889162SQ20111020474
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月21日
發(fā)明者劉華棟, 于華明, 王大政 申請人:劉華棟