一种无轴涡轮及发电装置

本发明涉及发电，具体涉及一种无轴涡轮及发电装置。

背景技术：

1、随着常规能源短缺的状况日益严重，可再生能源的利用成为比较好的解决方法。地球上的海洋面积占地球总面积的70％左右；如果能够利用海洋中的可再生能源，则具有广大的发展前景。洋流即是海洋中可再生能源利用的源泉之一。但是，洋流的流动速度比较低，如何最大化程度地合理利用洋流流动的能量，将其转化为可利用的电能是一个技术问题。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于如何最大化程度地利用流动速度比较低的洋流产生电能，基于以上情况，开发一种最大化程度地合理利用洋流流动能量的部件十分必要。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种无轴涡轮，适于安装在水下洋流中，包括：

3、外壳，为两端开口且内部中空的筒形；

4、发电机定子，安装在所述外壳的内周；

5、发电机转子，间隔套设在所述发电机定子的内部，发电机转子转动连接于外壳的内周；且所述发电机转子的内部中空，在发电机转子的内周间隔设有多个叶片；所述发电机转子适于随着叶片的转动而转动。

6、可选地，还包括：

7、设置于所述外壳两端开口处的过滤网。

8、可选地，还包括：

9、支架，设置在所述外壳上；

10、导流板，活动安装在所述支架上，所述导流板适于动作，以使得所述外壳的端部正对洋流流向。

11、可选地，在所述外壳内沿长度方向间隔设有多个相应的发电机定子和发电机转子。

12、可选地，所述叶片的截面型线为naca系列、clark系列或等厚度形式。

13、可选地，所述发电机转子通过轴承转动连接于外壳的内周。

14、可选地，所述轴承为滚动轴承或电磁轴承。

15、本发明还提供一种发电装置，包括：

16、所述的无轴涡轮；

17、变频器，与所述发电机定子电连接，且所述变频器适于接入电网，将所述发电机定子发电产生的电能变频转变为符合并入电网条件的工频电。

18、可选地，还包括：

19、流速传感器，设置于所述外壳上，以测量洋流的流速；

20、控制器，与流速传感器、变频器均信号连接；所述控制器适于根据洋流的流速控制变频器，进而通过发电机定子影响调节发电机转子的转速。

21、可选地，所述变频器的数量与发电机定子的数量相适配。

22、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

23、1.本发明提供的无轴涡轮，适于安装在水下洋流中，包括：外壳，为两端开口且内部中空的筒形；发电机定子，安装在所述外壳的内周；发电机转子，间隔套设在所述发电机定子的内部，发电机转子转动连接于外壳的内周；且所述发电机转子的内部中空，在发电机转子的内周间隔设有多个叶片；所述发电机转子适于随着叶片的转动而转动；本申请采用上述技术方案，无中间转轴结构，增加洋流在叶片内部的通流面积，提高叶片的做功能力；以便最大化程度地利用流动速度比较低的洋流产生电能。

24、2.本发明提供的无轴涡轮，还包括：设置于所述外壳两端开口处的过滤网；本申请采用上述技术方案，防止海洋生物等进入叶片内部而受伤，保护海洋环境。

25、3.本发明提供的提供的无轴涡轮，还包括：支架，设置在所述外壳上；导流板，活动安装在所述支架上，所述导流板适于动作，以使得所述外壳的端部正对洋流流向；本申请采用上述技术方案，使得叶片方向跟随洋流调整，外壳端部的进口始终正对洋流方向，提高洋流的利用率，提升发电效率。

26、4.本发明在所述外壳内沿长度方向间隔设有多个相应的发电机定子和发电机转子；本申请采用上述技术方案，充分利用洋流的动能，提升洋流动能的利用率，提升发电效率。

27、5.本发明所述发电机转子通过轴承转动连接于外壳的内周；本申请采用上述技术方案，保证发电机转子随着叶片的旋转，也能够自由旋转。

28、6.本发明提供的发电装置，包括：所述的无轴涡轮；变频器，与所述发电机定子电连接，且所述变频器适于接入电网，将所述发电机定子发电产生的电能变频转变为符合并入电网条件的工频电；本申请采用上述技术方案，叶片受到洋流作用时，带动发电机转子转动，旋转的发电机转子切割发电机定子的磁场，由电磁感应产生电能，电能经过变频器变频后，符合并网条件，将电能传输到电网中，以方便利用电能。

29、7.本发明提供的发电装置，还包括：流速传感器，设置于所述外壳上，以测量洋流的流速；控制器，与流速传感器、变频器均信号连接；所述控制器适于根据洋流的流速控制变频器，进而通过发电机定子影响调节发电机转子的转速；本申请采用上述技术方案，控制器基于流速传感器监测的流速进行求解后，将发电机转子的转速信号传递到变频器，控制发电机转子的转速，保证发电机转子按照最佳效率运行，叶片始终工作在最佳工况点上。

30、8.本发明所述变频器的数量与发电机定子的数量相适配；本申请采用上述技术方案，以保证每个发电机定子的电能均能够充分利用。

技术特征：

1.一种无轴涡轮，适于安装在水下洋流中，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的无轴涡轮，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求2所述的无轴涡轮，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求1－3任一项所述的无轴涡轮，其特征在于，

5.根据权利要求1－3任一项所述的无轴涡轮，其特征在于，所述叶片(8)的截面型线为naca系列、clark系列或等厚度形式。

6.根据权利要求1－3任一项所述的无轴涡轮，其特征在于，所述发电机转ha202209481

7.根据权利要求6所述的无轴涡轮，其特征在于，所述轴承(11)为滚动轴承或电磁轴承。

8.一种发电装置，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的发电装置，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求8或9所述的发电装置，其特征在于，所述变频器(3)的数量与发电机定子(9)的数量相适配。

技术总结
本发明涉及发电机技术领域，具体涉及一种无轴涡轮及发电装置，无轴涡轮包括：外壳；发电机定子安装在外壳内周；发电机转子间隔套设在发电机定子内部，发电机转子转动连接于外壳内周；在发电机转子内周间隔设有多个叶片；发电机转子随叶片转动而转动。发电装置包括：无轴涡轮；变频器与发电机定子电连接，且变频器接入电网，将发电机定子发电产生的电能变频转变为工频电；本申请采用无中间转轴结构，增加洋流在叶片内部的通流面积，提高叶片的做功能力；叶片受到洋流作用时，带动发电机转子转动，旋转的发电机转子切割发电机定子的磁场，由电磁感应产生电能，电能经过变频器变频后，符合并网条件，将电能传输到电网中，以方便利用电能。

技术研发人员：王星,陈海生,李文,朱阳历,徐玉杰
受保护的技术使用者：中国科学院工程热物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11