[发明专利]一种直驱式独立变桨距潮流能发电水轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种潮流能发电水轮机，尤其涉及一种直驱式独立变桨距潮流能发电水轮机。

背景技术

潮流能发电水轮机是一种利用海水流动所产生的动能带动机组的叶轮(包括叶片和轮毂)旋转而发出电能的设备。潮流能发电水轮机在各个国家的研究兴起于21世纪初，该设备的工作原理和传统风力发电机组的工作原理十分类似。由于海水的平均密度是空气的800倍左右，所以两种机组在相同功率等级的条件下，潮流能发电水轮机组的整体尺寸要比风力发电机组的整体尺寸小很多。

通常潮流能发电水轮机组安装在具有往复流动特性的水道中，比如河道的入海口或者是两个岛屿直接的航道。现有潮流能水轮机的基本由叶轮、增速装置、发电机和底座等部分组成。首先是变桨距问题。叶轮利用叶片接受水流冲刷而产生动能，由于水流的方向可变性，需要设计变桨机构调节叶片偏角使叶片处于最佳获能位置。公开号CN201110165738.X提出一种用伺服电机通过锥齿轮的啮合传动直接带动每个叶片转动的同步变桨驱动。这种方式结构简单，可靠性高，易于实施各种控制，在复杂的潮流能变化环境中，变桨装置对于驱动力和变桨角度等要求都很高，这种形式的变桨使得叶片桨距角变换的不精确，而且锥齿轮和叶片锥齿轮的间隙不易调节。公开号CN201410018223.0中提出一种应用于风机的独立变桨距系统和驱动装置，利用三个变桨电机驱动三个叶片，实现对每个叶片的单独偏角控制，这种变桨方式很适适合运用于复杂潮流环境中的水轮机叶片的桨距角控制，但是由于独立设计三个变桨结构造成叶轮轮毂体积巨大，重量增加，机组固定时的悬臂刚度变弱。其次传统的潮流能水轮机的组成形式造成机组体积庞大，主轴过长，强度不高；由于水轮机工作于水下，其各部分之间的密封难度也很大。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种叶片能独立转动、体积小的直驱式独立变桨距潮流能发电水轮机。

本发明的目的是这样实现的：包括整流罩、与整流罩固定连接的轮毂、均匀设置在轮毂上的叶片、通过法兰盘与轮毂固定连接的发电机和与发电机固定连接的塔架，还包括内齿式轴承，所述叶片根部的底端与内齿式轴承的内圈固定连接，内齿式轴承的外圈与轮毂固定连接，内齿式轴承的下端固连底盘，底盘下端安装变桨电机，变桨电机的下端设置变桨电机编码器，变桨电机的输出轴穿过底盘上设置的安装孔，且输出轴上套装小齿轮，小齿轮与所述内齿式轴承的内圈齿啮合，所述叶片的根部的中间位置设置叶片编码器，叶片编码器和变桨电机编码器通过导线与控制电路连接。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述发电机包括发电机箱体、主轴、套装在主轴上的转子和安装在发电机箱体上的定子，所述通过法兰盘与轮毂固定连接的发电机是指主轴通过法兰盘与轮毂固定连接，所述主轴的中心设置通孔，主轴的端部设置导电滑环，导电滑环的端部设置主轴编码器，主轴编码器通过导线与控制电路相连，所述叶片编码器和变桨电机编码器通过导线与控制电路连接是指叶片编码器和变桨电机编码器的导线穿过所述通孔和导电滑环与控制电路连接，主轴的端部还套装刹车盘

2.所述叶片的个数是2-4个。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供一种应用于水轮机组的叶片进行独立转动、互不影响的控制方式，每个变桨电机控制每个叶片的桨距角，而利用每个电机独立控制每个叶片偏角的变桨距结构设计可以及时、准确的对复杂水流方向做出相应改变，同时，将变桨驱动的外啮合传动设计为内啮合传动，减小水轮机轮毂体积，从而在实现潮流能发电水轮机组的功率控制和自动对流的同时尽量减小轮毂体积，增加机组整体刚度。同时直驱式发电机的设计简化了潮流能发电水轮机组的组成，舍去增速装置，减小主轴长度和机组体积，提高整台机组的稳定性、可靠性和使用寿命。本发明机组的结构紧凑、易于安装、调试，易于在海水施工，在吊装和维护方面的成本较低降低机组制造和施工成本，是今后潮流能发电水轮机组的主要发展趋势。而且本发明的同步发电机箱的设计省去增速装置，简化水轮机总体机械结构，减轻重量，提高了主轴强度，便于机组维修。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是本发明的叶轮部分的结构图；

图3是本发明的发电机部分的结构图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。