CN104295431A - 多维流体发电*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多维流体发电***，所述发电***包括支撑架、流体转换部和旋转发电部，所述支撑架通过旋转发电部与流体转换部连接；所述旋转发电部主要由转箱和布置于转箱内的增速器、发电机构成，所述增速器的输入轴延伸出转箱、并与流体转换部/支撑架连接，增速器的输出轴与发电机的输入轴连接，所述转箱与支撑架/流体转换部连接。本发明结构布局简单，且发电过程转换环节少，有利于紧凑化发电***整体结构；而且，流体转换部并无特定的流体吸收方向，可以适应流体的自然流向和流速，对建设或投放环境的要求低，可靠、稳定。

Description

多维流体发电***
技术领域
本发明涉及发电***，具体是一种多维流体发电***。
背景技术
常见的利用清洁、可再生能源发电的技术主要有水轮发电和风力发电，这些发电技术都是利用自然资源中流体（例如水能、风能）的动能实现机械能、再以机械能转换为电能。
目前，常见的流体发电装置因其结构限制，仅能在空间的一个方向实现流体动能吸收。例如，水轮发电机组仅吸收上游水向下的冲击能，风力发电机组仅吸收叶片迎风面上的气流风能、无法吸收上升气流的风能。基于这些流体发电装置的做功特性，我们可以清楚知道：这些流体发电装置需要建设在具有较高且稳定的自然流体存在的环境中。然而，这一对建设环境的要求不仅限制了流体发电装置的推广应用；而且更甚的是，自然资源中流体存在的高低（亦或多少）、流向、集中与否皆是由自然环境、以不为人的意志为转移而确定的，即流体发电装置的做功得看“苍天脸色”，从而使得不稳定的自然资源流体决定了流体发电装置做功的不稳定性，这一点在风力发电机组上更为突出，进而导致现有流体发电技术存在稳定性差、效率低、利用率低、成本高等问题。
自然资源是天然存在的，其不以人的意志为转移。因而，我们在无法改变流体所存在的分散、不稳定性等特性下，如何实现对其进行有效、合理的利用发电，关键在于如何对流体发电装置的结构作出改变，使其适应流体的特性。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对现有流体发电装置的不足，以及自然资源中流体所存在的特性，自主研发一种能够有效利用流体、实现可靠稳定发电的多维流体发电***。
本发明采用的技术方案是：一种多维流体发电***，所述发电***包括支撑架、流体转换部和旋转发电部，所述支撑架通过旋转发电部与流体转换部连接；所述旋转发电部主要由转箱和布置于转箱内的增速器、发电机构成，所述增速器的输入轴延伸出转箱、并与流体转换部/支撑架连接，增速器的输出轴与发电机的输入轴连接，所述转箱与支撑架/流体转换部连接。
作为优选方案，所述流体转换部包括直径不一的外环、中环和内环，所述外环、中环和内环通过四个旋转发电部连接组合成三维太空环状结构；所述旋转发电部主要由转箱和布置于转箱内的增速器、发电机构成，所述增速器的输入轴延伸出转箱、并与流体转换部的一个环体连接，增速器的输出轴与发电机的输入轴连接，所述转箱与增速器所连接环体相对的环体连接。
进一步的，所述流体转换部的外环、中环和/或内环的周壁上设有径向凸起的缘边面。
进一步的，所述旋转发电部的发电机以无线电力传输或导电环方式将电能输送给控制***。
进一步的，所述旋转发电部的输入轴上连接有转轴。
本发明的有益效果是：
1. 上述发电***将相对部件通过兼具转轴和发电功能的旋转发电部进行连接，从而在流体动能的作用下，各部件间产生相对的旋转动作，该旋转动作直接作用在它们的连接转轴-旋转发电部上，并由旋转发电部内部的增速器放大后输送给发电机，进而产生电能，即流体动能带动流体转换部旋转产生机械能、该机械能输送给发电机后产生电能，整个发电***的结构布局简单，且发电过程转换环节少，有利于紧凑化发电***整体结构；而且，流体转换部并无特定的流体吸收方向，可以适应流体的自然流向和流速，对建设或投放环境的要求低，相较现有流体发电装置更为稳定；
2. 上述发电***的流体转换部所采用的三维太空环状结构，使其更加可靠的适应流体的分散和不稳定特性，即无论流体在空间的哪个方向流动，均能实现对流体转换部的驱动，进而在不稳定的自然资源流体特性下，实现可靠、稳定的发电做功，对流体的利用率高，有利于提高利用流体发电的发电效率、降低发电成本，实用性强。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的一种结构示意图。
图2是图1中旋转发电部的一种结构示意图。
图中代号含义：1—支撑架；2—流体转换部；21—外环；22—中环；23—内环；3—旋转发电部；31—转轴；32—第一联轴器；33—增速输入轴；34—转箱；35—增速器；36—增速输出轴；37—第二联轴器；38—发电输入轴；39—发电机。
具体实施方式
本发明是利用流体动能进行发电的装置，该流体主要是指自然资源中的风或水，即当本发明应用于风场时，利用空间内气流的动能进行发电，当本发明应用于河流、海洋等水域时，利用水域冲击、波浪能和空间内气流动能进行发电。
参见图1和图2：本发明包括支撑架1、流体转换部2和旋转发电部3。其中，支撑架1主要由两根柱体组成，用于相对、固定流体转换部2。
流体转换部2主要由直径不一的外环21、中环22和内环23构成，即中环22的外径小于外环21的内径、中环22的内径大于内环23的外径。为了增大流体吸收面，前述三个环体的一端端部分别设有内折（当然也可以是外折）的缘边面，即每个环体上的缘边面呈径向凸起状。流体转换部2的三个环体（即外环21、中环22和内环23）通过四个旋转发电部3连接组合在一起，即四个旋转发电部3在中环22的周壁上径向连接，其中两个同一直线上的旋转发电部3连接在中环22外周壁上、另两个同一直线上的旋转发电部3连接在中环22内周壁上，这两组旋转发电部3的连接线在中环22径向面上呈十字交叉，外环21的内周壁对应连接中环22外周壁上的两个旋转发电部3，内环23的外周壁对应连接中环22内周壁上的两个旋转发电部3，进而整个流体转换部2呈三维太空环状结构，如此结构能够可靠适应、吸收自然资源中的流体。前述流体转换部2通过旋转发电部3连接在支撑架1的两根柱体之间，即由支撑架1的两根柱体将流体转换部2进行相对的固定、支撑。
旋转发电部3主要由转轴31、转箱34、增速器35和发电机39构成。转轴31的一端固定在两个相对部件之一上，转箱34固定在两个相对部件的另一个上，即旋转发电部3应用于流体转换部2时，转轴31一端固定在中环22上，转箱34固定在外环21上（中环和内环连接同理），旋转发电部3应用于流体转换部2和支撑架1时，转轴31一端固定在流体转换部2的外环21上，转箱34固定在支撑架1的柱体上。增速器35和发电机39固定在转箱34内；增速器35的输入轴（增速输入轴33）通过轴承从转箱34的端面延伸出，并通过第一联轴器32与相对的转轴31连接（当然增速输入轴33也可以直接代替转轴31），增速器35的输出轴（即增速输出轴36）通过第二联轴器37在转箱34内与发电机39的输入轴（即发电输入轴38）连接；发电机39用作将流体转换部2的机械能转化为电能，基于此，发电机39应当有电能输出结构，然而，本发明流体转换部2的三维太空环状结构不利于输电线缆的布置，因而发电机39应采用无线电力传输或导电环（基于其在现有技术中的成熟性，优选此方式）方式将电能输送给控制***，电能经控制***整合后输出。
鉴于旋转发电部3在本发明中的应用，有必要作进一步说明。在本实施例中，共采用了六个旋转发电部3，其中四个用于流体转换部2的三个环体连接，两个用于流体转换部2和支撑架1的连接。流体转换部3的转轴31和转箱34具体连接哪个部件，可以无需确定，只要它们两个连接在相对的两个部件之间即可，例如可以将同一旋转发电部3的转轴31固定在支撑架1上、将转箱34固定在流体转换部2的外环21上，或将同一旋转发电部3的转轴31固定在流体转换部2的外环21上、将转箱34固定在中环22上。旋转发电部3将两个相对部件之间力的转换在增速器35内实现，因而转轴31和转箱34与它们所连接的部件为“死”连接。
上述流体转换部2的环体上的缘边面可以设置在非端部。或者，只在三个环体中的一个或两个上设置缘边面，但这样会使未设置缘边面的环体吸收流体动能的效果不佳。此外，本发明中的流体转换部环体数量可以更多设置。
上述具体技术方案仅用以说明本发明，而非对其限制。尽管参照上述具体技术方案对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述各具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的精神和范围。 

Claims (5)

1. 一种多维流体发电***，其特征在于：所述发电***包括支撑架（1）、流体转换部（2）和旋转发电部（3），所述支撑架（1）通过旋转发电部（3）与流体转换部（2）连接；所述旋转发电部（3）主要由转箱（34）和布置于转箱（34）内的增速器（35）、发电机（39）构成，所述增速器（35）的输入轴延伸出转箱（34）、并与流体转换部（2）/支撑架（1）连接，增速器（35）的输出轴与发电机（39）的输入轴连接，所述转箱（34）与支撑架（1）/流体转换部（2）连接。
2. 根据权利要求1所述多维流体发电***，其特征在于：所述流体转换部（2）包括直径不一的外环（21）、中环（22）和内环（23），所述外环（21）、中环（22）和内环（23）通过四个旋转发电部（3）连接组合成三维太空环状结构；所述旋转发电部（3）主要由转箱（34）和布置于转箱（34）内的增速器（35）、发电机（39）构成，所述增速器（35）的输入轴延伸出转箱（34）、并与流体转换部（2）的一个环体连接，增速器（35）的输出轴与发电机（39）的输入轴连接，所述转箱（34）与增速器（35）所连接环体相对的环体连接。
3. 根据权利要求2所述多维流体发电***，其特征在于：所述流体转换部（2）的外环（21）、中环（22）和/或内环（23）的周壁上设有径向凸起的缘边面。
4.根据权利要求1或2所述多维流体发电***，其特征在于：所述旋转发电部（3）的发电机（39）以无线电力传输或导电环方式将电能输送给控制***。
5. 根据权利要求1或2所述多维流体发电***，其特征在于：所述旋转发电部（3）的输入轴上连接有转轴（31）。
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