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      一種高空發(fā)電的地面風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制作方法

      文檔序號(hào):7334839閱讀:172來(lái)源:國(guó)知局
      專利名稱:一種高空發(fā)電的地面風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明屬于高空風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種更易于將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的高空發(fā)電的地面風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。
      背景技術(shù)
      我國(guó)是風(fēng)能資源大國(guó),但是很少有人注意到,我國(guó)還是高空風(fēng)能大國(guó)。目前的風(fēng)能利用僅限于幾十米至百米的低空。而在幾千米至1萬(wàn)米的高空,不僅風(fēng)速更大,且風(fēng)力穩(wěn)定,一年中不刮風(fēng)的時(shí)間不足5%。專家普遍認(rèn)為,高空風(fēng)能要比地面風(fēng)能多出數(shù)百倍,可考慮建設(shè)空中風(fēng)電廠。據(jù)了解,目前,最先進(jìn)的地面風(fēng)力發(fā)電站的風(fēng)力密度低于1千瓦/平方米。中國(guó)陸地上空萬(wàn)米高空處大部分地區(qū)的風(fēng)力密度均值超過(guò)5千瓦/平方米,而江浙魯?shù)貐^(qū)上空的高空急流附近的風(fēng)力密度甚至達(dá)到30千瓦/平方米,為世界之最。中國(guó)擁有世界上最好的高空風(fēng)能資源。同傳統(tǒng)風(fēng)電相比,高空風(fēng)電投資成本約為低空風(fēng)電的1/3-1/2,發(fā)電成本約為低空風(fēng)電的1/3,而占地面積僅為1/30,并且無(wú)噪音,對(duì)環(huán)境影響較小。整個(gè)中國(guó)的上空都有很好的高空風(fēng)能的分布,不像現(xiàn)在,常規(guī)風(fēng)電只能在甘肅、寧夏、新疆,其他地方大部分都不能建。從高空風(fēng)能的角度來(lái)說(shuō)全國(guó)到處都能建。面對(duì)高空風(fēng)能的誘人前景, 其實(shí)早在20世紀(jì)70年代爆發(fā)能源危機(jī)時(shí),各類高空風(fēng)電的設(shè)計(jì)就不斷涌現(xiàn)。美國(guó)、荷蘭、 意大利等國(guó)都多次進(jìn)行過(guò)高空風(fēng)能發(fā)電的試驗(yàn)。專利號(hào)為200810065873. 5的一種高空風(fēng)力發(fā)電裝置,包括具有浮力的氣囊,固定氣囊的繩索以及位于地面上的發(fā)電機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)以及運(yùn)行控制系統(tǒng)。固定氣囊的繩索一端固定在氣囊的幾何中心點(diǎn)上,另一端繞在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上,或與轉(zhuǎn)子相連接的傳動(dòng)設(shè)備上。氣囊呈扁平狀,其迎風(fēng)角度可以調(diào)節(jié)。高空發(fā)電機(jī)的工作過(guò)程如下運(yùn)行控制系統(tǒng)調(diào)整氣囊的迎風(fēng)角度,使其正面迎風(fēng),在風(fēng)力作用下,氣囊從初始位置開始沿風(fēng)向運(yùn)動(dòng),并通過(guò)繩索,拉動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)發(fā)電。此為發(fā)電階段。氣囊運(yùn)動(dòng)一段距離之后,必須收回到初始位置。運(yùn)行控制系統(tǒng)調(diào)整氣囊的迎風(fēng)角度,使其側(cè)面迎風(fēng),啟動(dòng)地面的卷?yè)P(yáng)機(jī),沿逆風(fēng)方向把氣囊牽引回初始位置。此為回收階段。兩個(gè)階段不斷交替循環(huán)進(jìn)行。此結(jié)構(gòu)的問(wèn)題在于傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì)在氣囊上,這無(wú)疑使氣囊重量增加,加大了空中的安全隱患,而且此結(jié)構(gòu)的發(fā)電效率比較低,達(dá)不到發(fā)電量的要求,不僅浪費(fèi)了大量的風(fēng)力資源,而且從經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)角度來(lái)看也造成了浪費(fèi)。

      發(fā)明內(nèi)容
      針對(duì)上述存在的技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明提供一種高空發(fā)電的地面風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。它是直接建立在地面,將高空中的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能,使發(fā)電機(jī)發(fā)電的設(shè)備。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是
      本發(fā)明包括發(fā)電機(jī)及對(duì)稱設(shè)置在發(fā)電機(jī)兩側(cè)的聯(lián)軸器、增速箱、制動(dòng)器、滾筒、離合器及電動(dòng)機(jī),所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸兩端分別通過(guò)聯(lián)軸器連接有增速箱,滾筒兩端分別連接有制動(dòng)器,所述增速箱和滾筒一端的制動(dòng)器連接,滾筒另一端的制動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)通過(guò)離合器分別連接,發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí),所述兩滾筒分別通過(guò)纜繩與空中做功傘連接,兩離合器分別與外部控制部分連接,通過(guò)控制兩離合器交替工作,實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)持續(xù)發(fā)電。所述滾筒包括滾筒外殼和滾筒轉(zhuǎn)軸,在滾筒外殼內(nèi)兩端和滾筒轉(zhuǎn)軸間分別設(shè)置有第一單向軸承,在滾筒外殼外的滾筒轉(zhuǎn)軸兩端與制動(dòng)器間分別通過(guò)第二單向軸承連接,所述第一、第二單向軸承轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。所述發(fā)電機(jī)包括內(nèi)殼、外殼、定子、永磁轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子軸及端蓋,轉(zhuǎn)子軸伸出兩端蓋, 并與兩端蓋間通過(guò)軸承連接,在內(nèi)、外殼間設(shè)置有筋板,形成冷卻水路,在外殼上分別開有進(jìn)、出水口。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
      1、本發(fā)明采用對(duì)稱設(shè)置在發(fā)電機(jī)兩側(cè)的減速箱及滾筒裝置,使整個(gè)裝置串聯(lián),滾筒通過(guò)纜繩與空中做功傘連接,實(shí)現(xiàn)空中機(jī)械能量到地面的傳遞;通過(guò)增速箱對(duì)滾筒傳動(dòng)過(guò)來(lái)的轉(zhuǎn)速增速后,使輸出軸一端轉(zhuǎn)速達(dá)到發(fā)電機(jī)所要求的額定轉(zhuǎn)速。通過(guò)外部控制部分控制兩離合器交替工作,每個(gè)循環(huán)左右對(duì)稱,使得發(fā)電機(jī)一端做功傘開始收傘到再次做功之前這段時(shí)間另外一端的做功傘正在做功,保持發(fā)電機(jī)始終在工作狀態(tài),從而提高發(fā)電機(jī)的發(fā)電量。2.本發(fā)明在滾筒內(nèi)外的轉(zhuǎn)軸上分別設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的第一、第二單向軸承。由于此結(jié)構(gòu)中滾筒所承受的扭矩非常大,很難找到合適離合器來(lái)實(shí)現(xiàn)分離工作,所以選用兩種軸承配合,達(dá)到分離工作的要求。3.本發(fā)明中的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸伸出兩端蓋,分別與兩端滾筒裝置的離合器連接,實(shí)現(xiàn)兩端交替工作,使發(fā)電機(jī)持續(xù)工作,提高發(fā)電量。在發(fā)電機(jī)內(nèi)、外殼間設(shè)置有筋板,形成冷卻水路,以冷卻發(fā)電機(jī)。4.本發(fā)明中與滾筒連接的做功傘可置于高空中,高空中蘊(yùn)藏的風(fēng)能超過(guò)人類社會(huì)總需能源的100多倍,配合高空的機(jī)械設(shè)備,地面機(jī)械設(shè)備將高空的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能,實(shí)現(xiàn)恒功率輸出。500-1000米的高空風(fēng)速大、平均能量密度高(是地表風(fēng)能的100多倍)、地域分布廣、穩(wěn)定性高、常年不斷,這為單機(jī)功率10兆瓦-50兆瓦機(jī)型開發(fā)做準(zhǔn)備。5.本發(fā)明高空風(fēng)能發(fā)電時(shí)間長(zhǎng)(年發(fā)電時(shí)間6570小時(shí)以上)、輸出穩(wěn)定、功率大, 地面的機(jī)械工作配合高空機(jī)械,兩者結(jié)合,完成發(fā)電的整個(gè)過(guò)程。


      圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中滾筒的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖1中發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、1,.電動(dòng)機(jī),2、2,.滾筒,21.滾筒外殼,22.滾筒轉(zhuǎn)軸,31-34.制動(dòng)器, 4、4,·離合器,5、5,·增速箱,6、6,·聯(lián)軸器,7.發(fā)電機(jī),701.外殼,702.內(nèi)殼,703.定子, 704.永磁轉(zhuǎn)子,705.進(jìn)(出)水口,706.筋板,707.水路,708.內(nèi)風(fēng)扇,709.端蓋,710.軸承內(nèi)蓋,711.軸承,712.軸承外蓋,713.外油檔,714.轉(zhuǎn)子軸;8.第一單向軸承,9.第二單向軸承。
      具體實(shí)施方式
      下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例如圖1所示,本發(fā)明包括發(fā)電機(jī)1及對(duì)稱設(shè)置在發(fā)電機(jī)1兩側(cè)的聯(lián)軸器6、 6’、增速箱5、5’、制動(dòng)器、滾筒2、2’、離合器4、4’及電動(dòng)機(jī)1、1’,所述發(fā)電機(jī)7的轉(zhuǎn)子軸 714兩端分別通過(guò)聯(lián)軸器6、6’連接有增速箱,滾筒4、4’兩端分別連接有制動(dòng)器,所述增速箱5、5,和滾筒2、2,一端的制動(dòng)器31,32分別連接,滾筒2、2,另一端的制動(dòng)器33,34和電動(dòng)機(jī)1、1’通過(guò)離合器4、4’分別連接,發(fā)電機(jī)7發(fā)電時(shí),所述兩滾筒2、2’分別通過(guò)纜繩與空中做功傘連接,兩離合器4、4’分別與外部控制部分連接,通過(guò)外部控制兩離合器4、4’ 交替工作,實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)7兩側(cè)的裝置交替工作,使發(fā)電機(jī)7持續(xù)發(fā)電。所述滾筒2、2’包括滾筒外殼21和滾筒轉(zhuǎn)軸22,在滾筒外殼21內(nèi)兩端和滾筒轉(zhuǎn)軸 22間分別設(shè)置有第一單向軸承8,在滾筒外殼21外的滾筒轉(zhuǎn)軸22兩端與制動(dòng)器間分別通過(guò)第二單向軸承9連接,所述第一、第二單向軸承8、9轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。在發(fā)電時(shí),第一單向軸承8固定鎖死,使?jié)L筒2、2’帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)軸22旋轉(zhuǎn),第二單向軸承9旋轉(zhuǎn)方向不受影響; 收繩時(shí),第一單向軸承8旋轉(zhuǎn),第二單向軸承9旋轉(zhuǎn)方向固定鎖死,使?jié)L筒外殼21單獨(dú)旋轉(zhuǎn)收繩,滾筒轉(zhuǎn)軸22不受影響。所述發(fā)電機(jī)7包括內(nèi)殼702、外殼701、定子703、永磁轉(zhuǎn)子704、轉(zhuǎn)子軸714及端蓋 709,轉(zhuǎn)子軸714伸出兩端蓋,并與兩端蓋709間通過(guò)軸承710連接,在內(nèi)、外殼702、701間設(shè)置有筋板706,形成冷卻水路707,在外殼701上分別開有進(jìn)、出水口 705。永磁體內(nèi)置在永磁轉(zhuǎn)子704的鐵心里,易于安裝和固定。由于永磁轉(zhuǎn)子704發(fā)熱小,定子703是主要的熱源,機(jī)座是由內(nèi)、外雙層機(jī)殼組成,機(jī)殼中間由筋隔開,形成水路。定子703外表面與機(jī)座的內(nèi)表面接觸,熱量由此傳遞到機(jī)座。進(jìn)水由水泵泵入機(jī)座,經(jīng)過(guò)內(nèi)、外殼702、701中間的水路707,通過(guò)熱傳導(dǎo)把熱量帶走,由此循環(huán),把發(fā)電機(jī)7溫升控制在安全的范圍。發(fā)電機(jī)7兩端采用滾動(dòng)絕緣軸承711,可防止軸電流流過(guò)軸承711,對(duì)軸承711造成損壞。其中永磁轉(zhuǎn)子 704由風(fēng)力形成的外部力矩驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn),從而使由永磁體產(chǎn)生的靜態(tài)磁場(chǎng)也旋轉(zhuǎn)起來(lái),定子 703繞組切割磁力線,內(nèi)部感應(yīng)出電勢(shì)。定子703采用星型接法,在額定轉(zhuǎn)速下,額定功率可達(dá) 1500kW,效率 97. 7%ο本發(fā)明的工作原理
      空中做功傘的機(jī)械能量通過(guò)纜繩傳遞到地面滾筒2的轉(zhuǎn)軸上,滾筒2的一端連接一個(gè)小電動(dòng)機(jī)1,所述電動(dòng)機(jī)1的作用是當(dāng)空中做功傘達(dá)到最高點(diǎn)時(shí),地面的滾筒2需要一個(gè)很小的力將做功傘收回至最低點(diǎn),此時(shí)就需要電動(dòng)機(jī)1來(lái)完成收傘的工作,同時(shí),當(dāng)需要整個(gè)設(shè)備停止工作并且收回空中的工作設(shè)備時(shí),同樣需要這個(gè)電動(dòng)機(jī)1來(lái)完成。電動(dòng)機(jī)1與滾筒2之間連接一個(gè)離合器4,此離合器在做功傘做功階段時(shí)是分離的,當(dāng)收回做功傘的時(shí)候離合器4貼合,電動(dòng)機(jī)1帶動(dòng)滾筒外殼21做反向旋轉(zhuǎn)以完成收繩工作。在滾筒2的另外一端連接的剎車制動(dòng)器31,當(dāng)空中做功傘從完成做功并且收回后再次做功啟動(dòng)之前這段時(shí)間,滾筒2需要停止工作。與制動(dòng)器3的另一端是連接的就是增速箱5,增速箱5和發(fā)電機(jī) 7間通過(guò)聯(lián)軸器6連接,經(jīng)過(guò)增速箱5對(duì)滾筒2傳動(dòng)過(guò)來(lái)的轉(zhuǎn)速增速后,使輸出軸一端轉(zhuǎn)速達(dá)到發(fā)電機(jī)7所要求的額定轉(zhuǎn)速,至此,完成了整個(gè)的發(fā)電過(guò)程。為了提高發(fā)電機(jī)7的發(fā)電量,本發(fā)明采用整體設(shè)備串聯(lián)方式,一臺(tái)電動(dòng)機(jī)1到發(fā)電機(jī)7為一個(gè)整體,然后在發(fā)電機(jī)的另一端繼續(xù)連接另外一個(gè)整體的增速箱5、滾筒3至電動(dòng)機(jī)1’,每一個(gè)循環(huán)左右對(duì)稱,為了使發(fā)電機(jī)7持續(xù)工作,并且中間沒(méi)有間斷,發(fā)電機(jī)7左右的滾筒2不能同時(shí)做同樣的工作,通過(guò)外部控制部分控制,保證當(dāng)一端做功傘開始收傘到再次做功之前這段時(shí)間另外一端的做功傘正在做功,保持發(fā)電機(jī)7始終在工作狀態(tài),從而提高發(fā)電機(jī)7的發(fā)電量。
      權(quán)利要求
      1.一種高空發(fā)電的地面發(fā)電機(jī)組,其特征在于包括發(fā)電機(jī)及對(duì)稱設(shè)置在發(fā)電機(jī)兩側(cè)的聯(lián)軸器、增速箱、制動(dòng)器、滾筒、離合器及電動(dòng)機(jī),所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸兩端分別通過(guò)聯(lián)軸器連接有增速箱,滾筒兩端分別連接有制動(dòng)器,所述增速箱和滾筒一端的制動(dòng)器連接,滾筒另一端的制動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)通過(guò)離合器分別連接,發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí),所述兩滾筒分別通過(guò)纜繩與空中做功傘連接,兩離合器分別與外部控制部分連接,通過(guò)控制兩離合器交替工作,實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)持續(xù)發(fā)電。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高空發(fā)電的地面發(fā)電機(jī)組,其特征在于所述滾筒包括滾筒外殼和滾筒轉(zhuǎn)軸,在滾筒外殼內(nèi)兩端和滾筒轉(zhuǎn)軸間分別設(shè)置有第一單向軸承,在滾筒外殼外的滾筒轉(zhuǎn)軸兩端與制動(dòng)器間分別通過(guò)第二單向軸承連接,所述第一、第二單向軸承轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高空發(fā)電的地面發(fā)電機(jī)組,其特征在于所述發(fā)電機(jī)包括內(nèi)殼、外殼、定子、永磁轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子軸及端蓋,轉(zhuǎn)子軸伸出兩端蓋,并與兩端蓋間通過(guò)軸承連接, 在內(nèi)、外殼間設(shè)置有筋板,形成冷卻水路,在外殼上分別開有進(jìn)、出水口。
      全文摘要
      一種高空發(fā)電的地面發(fā)電機(jī)組,屬于高空風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。包括發(fā)電機(jī)及對(duì)稱設(shè)置在發(fā)電機(jī)兩側(cè)的聯(lián)軸器、增速箱、制動(dòng)器、滾筒、離合器、及電動(dòng)機(jī),所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸兩端分別通過(guò)聯(lián)軸器連接有增速箱,滾筒兩端分別連接有制動(dòng)器,所述增速箱和滾筒一端的制動(dòng)器連接,滾筒另一端的制動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)通過(guò)離合器分別連接,發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí),所述兩滾筒分別通過(guò)纜繩與空中做功傘連接,兩離合器分別與外部控制部分連接,通過(guò)控制兩離合器交替工作,實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)持續(xù)發(fā)電,提高發(fā)電機(jī)的發(fā)電量。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)空中機(jī)械能量到地面的傳遞;通過(guò)增速箱對(duì)滾筒傳動(dòng)過(guò)來(lái)的轉(zhuǎn)速增速后,使輸出軸一端轉(zhuǎn)速達(dá)到發(fā)電機(jī)所要求的額定轉(zhuǎn)速。
      文檔編號(hào)H02K5/20GK102352816SQ201110176768
      公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
      發(fā)明者王冠一 申請(qǐng)人:青島華創(chuàng)風(fēng)能有限公司
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