流体能量收集装置及具有其的双旋发电机的制作方法

1.本申请涉及发电技术领域，具体涉及流体能量收集装置及具有其的双旋发电机。


背景技术：

2.在自然界利用风力和水力等流体进行发电的过程中，需要借助能量收集装置（扇叶或浆）的旋转以对流体蕴含的能量进行收集，然后通过发电机将机械能转换为电能。流体能量转换为电能的效率与能量收集的方式和发电机的运转方式密切相关。
3.目前风力发电所采用的扇叶转动的方式对风能的收集利用效率普遍较为低下。申请号为2023100702573的循环阵列式风力发电系统所采用的收风模块虽然有较高的风能收集效率，但不适合在居民楼等空间范围较小的场域进行单点旋转式的风能收集；水力发电往往囿于拦坝蓄能或水面发电，在深水中发电还存在困难。
4.传统将机械能转换为电能的交流电机的工作原理是使磁场（转子）在导线（定子）内旋转以产生感应电流，但是这种通过使“定子固定不转，转子旋转”的一定一转的发电方式在空间场域较大的风力发电和水中发电就显得效率低下了。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本申请一方面提供一种流体能量收集装置，用以提升单点旋转式能量收集装置的能量收集效率，另一方面提供一种双旋发电机，使定子和转子向相反的方向同时旋转运动，以提升发电机的能量转化效率。
6.一种流体能量收集装置，包括中心轴和至少三个能量收集模块。中心轴在使用过程中与流体的流向垂直；能量收集模块环套于中心轴上，并在流体运动的推力下绕中心轴旋转，进而可以带动发电机旋转发电；能量收集模块包括定向单元和挡流单元，挡流单元与定向单元连接，挡流单元用于承受流体推力以收集能量，定向单元用于决定挡流单元的转动方向；当挡流单元顺流向转动行进时，挡流单元即处于收集能量的工作状态，当挡流单元逆流向转动行进时，挡流单元即处于收拢或侧边行进的从动状态，仅承受较小的阻力。
7.一种双旋发电机，包括第一驱动模块、第二驱动模块、定子、转子。第一驱动模块与定子连接，第二驱动模块和转子连接，第一驱动模块与第二驱动模块在流体作用下的转动方向相反，从而分别带动定子和转子同时作同轴心的反向转动，进而产生电能。
8.本申请流体能量收集装置的有益效果是：一方面挡流单元在顺流向转动工作时能最大限度收集能量，而逆流向转动时所受阻力非常小，故其能量收集效率较高；另一方面，能量收集模块的转动方向取决于其初始结构，在运转过程中不受流体流向变化的影响，可始终保持同一转动方向，这在风向易变的风场或潮汐水流中发电时优势明显。双旋发电机的有益效果是：相较于传统的一定一转发电模式，定子和转子同时向相反方向旋转，可以大幅提升发电效率。
附图说明
9.图1为本申请实施例中能量收集装置的结构示意图；图2为本申请实施例中的能量收集装置的顶视图；图3为本申请实施例中的双旋发电机的结构示意图；图4为本申请实施例中的双旋发电机的正视图。
10.图中：1、中心轴；2、能量收集模块；21、定向单元；22、挡流单元；211、转轴；221、环套；3、第一驱动模块；4、第二驱动模块；5、定子；6、转子；7、中心轴。
具体实施方式
11.为使本发明能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
12.如图1所示，一种流体能量收集装置，包括中心轴1和四个能量收集模块2，所述能量收集模块2均匀分布并环套于所述中心轴1上；所述能量收集模块2包括定向单元21和挡流单元22，所述定向单元21具体为一个框架，框架上设有转轴211；所述挡流单元22具体为一个挡板，挡板的一端有卡环221，所述挡流单元22通过所述卡环221环套于所述转轴211上。
13.下面对其工作方式作进一步说明：如图2所示，为了便于理解，先作出如下设定：以所述中心轴1为中心点，将面向流体的方向称为前方，将中心轴的左侧称为左边，右侧称为右边。
14.以右边的一个所述能量收集模块2为观察对象，所述挡流单元22安装在所述定向单元21的前方，在流体推动下，所述挡流单元22移动时因受到后方所述定向单元21的支撑而处于工作状态，收集流体能量并带动所述能量收集模块2作顺时针方向转动；当所述挡流单元22转动到左边时，转变为所述定向单元21在前，而所述挡流单元22在后，此时所述挡流单元22后方失去了所述定向单元21的支撑，所述挡流单元22即处于由所述转轴211拖动的侧边行进的从动状态。
15.同样，可以理解的是：仍然以右边的所述能量收集模块2为观察对象，当所述挡流单元22安装在所述定向单元21的后方时，所述能量收集模块2则以逆时针方向转动。
16.如图3、图4所示，一种双旋发电机，包括第一驱动模块3、第二驱动模块4、定子5、转子6、中心轴7。
17.所述第一驱动模块3和所述第二驱动模块4均采用本实施例中上述的流体能量收集装置，但二者中挡流单元与定位单元的前后安装位置相反，故二者在运行时的转动方向相反；所述定子5与所述第二驱动模块4固定连接；所述转子6与所述第一驱动模块3固定连接；所述转子6嵌套于所述定子5内，并且二者之间留有间隙；所述第一驱动模块3、所述第二驱动模块4、所述定子5和所述转子6均环套于所述中心轴7上。
18.在流体推力作用下，所述第二驱动模块4带动下的所述定子5与所述第一驱动模块3带动下的所述转子6同时绕所述中心轴7朝相反的方向旋转，进而产生电。


技术特征：
1.一种流体能量收集装置，包括中心轴和至少三个能量收集模块，其特征在于：所述能量收集模块环套于所述中心轴上，所述能量收集模块包括定向单元和挡流单元，所述挡流单元与所述定向单元连接，当所述挡流单元顺流向转动行进时，所述挡流单元在所述定向单元作用下处于收集能量的工作状态，当所述挡流单元逆流向转动行进时，所述挡流单元在所述定向单元的牵引下处于收拢或侧边行进的从动状态。2.一种双旋发电机，包括第一驱动模块、第二驱动模块、定子、转子，其特征在于：所述第一驱动模块与所述定子连接，所述第二驱动模块与所述转子连接，所述第一驱动模块与所述第二驱动模块在流体作用下的转动方向相反，进而带动所述定子和所述转子同时作同轴心的反方向转动。

技术总结
本申请是一种流体能量收集装置及具有其的双旋发电机。流体能量收集装置包括中心轴和至少三个能量收集模块，能量收集模块环套于中心轴上，其包括定向单元和挡流单元，挡流单元与定向单元连接，当挡流单元顺流向转动行进时，在定向单元作用下收集能量，而在逆流向转动行进时不工作。一种双旋发电机，包括第一驱动模块、第二驱动模块、定子、转子。第一驱动模块与定子连接，第二驱动模块和转子连接，第一驱动模块与第二驱动模块在流体作用下的转动方向相反，从而带动定子和转子同时作同轴心的反向转动，进而产生电能。本申请分别提高了对风和/或水的能量收集效率和发电效率。风和/或水的能量收集效率和发电效率。风和/或水的能量收集效率和发电效率。


技术研发人员：王宛东
受保护的技术使用者：王宛东
技术研发日：2023.02.16
技术公布日：2023/9/23