[發(fā)明專利]一種組合式螺旋葉輪風力發(fā)電系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810020389.0
• 申請日: 2008-03-04
• 公開（公告）號: CN101526068A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發(fā)明（設計）人: 胡國祥;嚴樓
• 申請（專利權）人: 南京宇能儀表有限公司
• 主分類號: F03D3/06
• 分類號: F03D3/06;F03D9/00;F03D7/06;F03D11/00;F16C32/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種風力發(fā)電設備，尤其為一種特大型風力發(fā)電設備。?

背景技術

大型風力發(fā)電設備，尤其是兆瓦級風力發(fā)電設備，若采用傳統(tǒng)水平軸式漿狀風葉，單個風葉長度要達到五十米至七十米，無論是塔架的豎立，漿狀風葉的生產、運輸、安裝等，都會遇到難題。近些年，垂直軸風力發(fā)電設備普遍受到關注，但是，要達到兆瓦級，垂直軸風力發(fā)電設備的風葉制造一直是困擾業(yè)界的一個重大難題，因為兆瓦級垂直軸式風力發(fā)電設備的風葉既有形狀要求，還有尺度要求，如此之大尺度要求下制造出規(guī)定的風葉形狀，加工制造難度是十分困難，甚至可以說，幾乎是不可能的。此外，兆瓦級風電設備風葉是龐大的，自身重量也可觀，其起動風速要求也會相應較高，如何保證此類風電設備在較低風速條件下能夠起動，這也是此類風電設備所面臨并需要解決的難題之一。?

發(fā)明內容

本發(fā)明目的是，提供一種垂直軸式的螺旋葉輪風力發(fā)電系統(tǒng)，解決兆瓦級風電設備巨大葉輪制造、運輸、安裝所面臨的難題，同時，有效降低兆瓦級風電設備的起動負載。?

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決的主要技術問題是，第一，采用組合式螺旋葉輪設計，化整為零，體積龐大的螺旋葉輪是由若干塊葉輪構件相互組裝拼接構成，從而大大降低大型葉輪的制造運輸安裝成本；第二，對于一個螺旋葉輪，采用多個較小功率發(fā)電機組來替代傳統(tǒng)單一的較大功率發(fā)電機組，并且通過離合機構，使多個小功率發(fā)電機組按實際需要離合，一方面可以減少風電葉輪起動負載，降低對起動風速的要求，另一方面可以根據(jù)風場風速變化情況，實時離合配載合適數(shù)量的小功率發(fā)電機組；第三，在葉輪和支承架之間，采用磁懸浮軸承，減少了葉輪轉動時的摩擦阻力，從而也降低葉輪的起動風速。?

本發(fā)明技術方案是：所給出的組合式螺旋葉輪風力發(fā)電系統(tǒng)構成包括有，螺旋葉輪、傳動機構、發(fā)電機組和支承架，螺旋葉輪通過傳動機構連接發(fā)電機組，傳動機構既與螺旋葉輪相連接，又與若干個發(fā)電機組轉子軸相連接，其中螺旋葉輪是由若干個葉輪垂直構件沿該螺旋葉輪軸向拼接組合而成，所述的葉輪垂直構件又是由若干葉輪水平構件沿螺旋葉輪的徑向拼接組合而成(參見圖1、圖2、圖3)，所述葉輪水平構件分為中軸構件(參見圖6)，中間構件(參見圖7、圖8)和邊緣構件(參見圖9)，若干中間構件對稱位于中軸構件兩側，兩個邊緣構件位于中間構件外側(參見圖4、圖5)。所述中軸構件、中間構件、邊緣構件的周邊有翻邊，翻邊朝向構件凹曲面方向，翻邊上?設置有等距離通孔，相鄰構件翻邊貼靠并鉚固。當螺旋葉輪各構件裝配成整體螺旋葉輪后，在螺旋葉輪凹曲面由于各構件翻邊形成許多規(guī)則化的突起，這些突起也起到了阻風作用，進而使整個螺旋葉輪的內凹曲面上所受到風力更大于外凸曲面上所受到風力，加大該螺旋葉輪的旋轉力矩。?

在上述技術方案中，所述的中軸構件、中間構件和邊緣構件周邊形狀為矩形或三角形或六邊形，中軸構件與中間構件之間，中間構件與中間構件之間，中間構件與邊緣構件之間沿軸向和徑向相互拼接組合成螺旋葉輪。上述構件可以采用對位拼接(參見圖10和圖12)，也可以采用錯位拼接，以獲得更佳的結構強度(參見圖11和圖13)。?

在上述技術方案中，所述傳動機構由圓環(huán)狀齒輪和傳動齒輪構成，圓環(huán)狀齒輪與螺旋葉輪固定連接，若干傳動齒輪與圓環(huán)狀齒輪呈外嚙合或內嚙合，若干傳動齒輪分別一一對應地與若干發(fā)電機組轉子軸連接。還可以在傳動齒輪與發(fā)電機組轉子軸之間設置有離合裝置，該離合裝置由勵磁定塊、復位彈簧、滑動銷塊構成，勵磁定塊、復位彈簧、滑動銷塊依次套裝于發(fā)電機組轉子軸，傳動齒輪與發(fā)電機組轉子軸呈松配合連接，滑動銷塊通過鍵槽與發(fā)電機組轉子呈滑動配合，在復位彈簧張力作用下，滑動銷塊銷鍵插入到傳動齒輪銷孔內，傳動齒輪與發(fā)電機組轉子軸同步轉動，當勵磁定塊產生磁力，滑動銷塊受磁力吸引，克服復位彈簧張力而位移，使滑動銷塊銷鍵退出傳動齒輪銷孔，發(fā)電機組轉子軸脫離與傳動齒輪的同步連接。?

在上述技術方案中，增加風速風向儀和自動控制裝置，該自動控?制裝置包括有信號處理電路、單片機控制電路和發(fā)電機組離合裝置驅動電路，該自動控制裝置接收處理風速風向儀信號，經(jīng)單片機運算判斷處理，再向所述驅動電路發(fā)出指令，由該驅動電路驅動相應的發(fā)電機組的離合裝置的離或合，進而改變風力發(fā)電系統(tǒng)起動或運行負載。這樣，當螺旋葉輪起動時，系統(tǒng)可以根據(jù)當時實際風力大小，自動調整減少與葉輪相連接的發(fā)電機組的個數(shù)，進而降低葉輪起動慣量，葉輪一經(jīng)起動，系統(tǒng)可再次根據(jù)風力大小，將與葉輪相連接的發(fā)電機組個數(shù)自動調整到最佳數(shù)量。?