[發明專利]自調角度迎風葉片的風力發電裝置

無效

• 申請號: 200810036365.4
• 申請日: 2008-04-21
• 公開（公告）號: CN101260865A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 黃典貴;曹紫胤
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: F03D7/06
• 分類號: F03D7/06;F03D3/06
• 代理公司: 上海上大專利事務所
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種風力發電裝置，特別是一種自調角度迎風葉片的風力發電裝置。

技術背景

風能是可再生能源中發展最快的清潔能源，也是最具有大規模開發和商業化發展前景的發電方式。1993年到2003年的10年間，世界風力發電的年增長率達到29.7％。到2006年末，全球風電裝機容量達到7422.3萬千瓦，風力發電量占到世界總電量的0.5％。其中歐洲總裝機容量為4854.5萬千瓦，占世界風電裝機容量的65.4％。2006年德國風力發電累計裝機容量達到2062.2萬千瓦，占全世界的1/4以上。2006年印度累計風力發電裝機容量也已達到627萬千瓦，排世界第4位，居發展中國家的首位。歐洲風能協會在近期的一份報告中，用詳實的數據和精辟的分析描述了未來世界風力發電的情景，并預計到2020年風力發電將占世界電力總量的12％。風能作為未來能源供應重要組成部分的戰略地位受到世界各國的普遍重視。

我國風能資源儲量豐富，據初步估算，我國陸上離地面10米高度層的風能資源可開發量為2.53億千瓦；近海區域離海面10米高度層的風能儲量約為7.5億千瓦。從宏觀上看，我國具備大規模發展風力發電的資源條件。到2004年底，我國風力發電累計裝機容量達到76.4萬千瓦，國家發改委規劃2005年并網風電裝機將達到100萬千瓦，2010年達到300萬千瓦，2020年達到3,000萬千瓦。

現有的達里厄升力型風力機，如圖1，風向從左向右，當風葉處于A，B，C，D位置時，葉片上受到的氣動力為F_A、F_B、F_C和F_D。相對于旋轉的主軸，風輪上受到的力F_A、F_B、F_C和F_D將使主軸沿圖1中所示的轉動方向旋轉，然而，F_A、F_B對主軸形成的扭矩卻可能與轉動方向相反。也就是說，葉片旋轉過程中，在某些區域，氣動力可能做負功，導致達里厄升力型風力機整體的風能利用率較低。

發明內容

本發明的目的在于針對上述根本性的問題而提供一種自調角度迎風葉片的風力發電裝置，它能夠最大程度地迎著風向，克服風力機的葉片在某些位置處做負功的狀態，提高風能利用率。

為了達到上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種自調角度迎風葉片的風力發電裝置，包括風輪主軸及其驅動的發電機、葉片及其旋轉軸，其特征在于葉片的旋轉軸通過傳動機構連接風輪主軸，使葉片繞風輪主軸旋轉一周，葉片繞自身的旋轉軸自轉半周。

葉片旋轉軸與風輪主軸之間連接的傳動機構為鏈條傳動機構、或齒輪傳動機構、或電控傳動機構。

對于圖2所示的來流風向，當平板葉片在A、B、C、D四點的位置時，平板所受到的氣動力對主軸形成一個扭矩，而且這些扭矩的方向是一致，對主軸始終做正功。當葉片處于E、F、G、H點所在的位置，除了在H點葉片不做功外，其余狀態葉片都處于做正功狀態。

上述風輪的葉片形狀是翼型或者平板型，繞著風輪旋轉中心2-3000個中心對稱安置。

上述的風輪轉子的半徑為0.001m-1000m，立軸風輪的垂直高度為0.001m-1000m。

上述立軸風電機組有上面板與下面板。兩塊面板之間安裝風輪旋轉軸和葉片的旋轉軸，以及連接兩者之間的的支撐骨架，由普通軸承或磁懸浮支撐。上面板中心開比轉子直徑略大的孔，上端蓋用螺絲固定于上面板上，便于轉子部分的安裝與維護。

上述立軸風電機組也可以無上面板與下面板，風輪豎直安裝在鋼筋混凝土結構的基礎上。

本發明與現有技術相比較，具有如下顯而易見的實質性突出特點和顯著的優點：

本發明提供的風力發電裝置，適用于任意來流風向，風輪的葉片通過自調角度使其處于迎風狀態，能夠克服風力機的葉片在某些位置處于做負功的狀態，風能利用率高。

附圖說明

圖1是已有技術的達里厄升力型風力機原理示意圖。

圖2是本發明自調角度迎風葉片的風力發電裝置原理圖。

圖3是本發明自調角度迎風葉片的風電機組結構示意圖。

圖4是圖3中風輪立軸與葉片自身旋轉軸的傳動為鏈條傳動G-G處剖面圖。

圖5是圖3中風輪立軸與葉片自身旋轉軸的傳動為齒輪傳動G-G處剖面圖。

圖6是圖3中上端蓋剖面圖。

具體實施方式

本發明的一個優選實施例是：參見圖3、圖4和圖6，本自調角度迎風葉片的風力發電裝置，由風輪主軸1及其驅動的發電機5、葉片4及其旋轉軸3、以及主軸1與旋轉軸3之間的連接傳動機構2組成。風輪葉片4的形狀為翼型或者直板型，繞風輪主軸中心對稱安裝，個數為2-3000個。風輪葉片4繞風輪主軸1旋轉一周，葉片4繞旋轉軸3自轉半周。葉片4的自轉是通過風輪立軸1的控制的，它們之間的連接傳動機構為鏈條傳動機構(圖4)或者齒輪傳動機構(圖5)或電動控制傳動機構，傳動比為2∶1，風輪轉子11的半徑為0.001m-1000m，立軸風輪垂直高度為0.001m-1000m。本裝置有固定底座8，其上是連接筒式安裝架10，筒式安裝架10上固定安裝一塊圓形下面板6，下面板6的上方有一塊與其同樣形狀和大小的圓形上面板7，上下面板6、7中心區通過軸承安裝風輪立軸1，筒式安裝架10處于下面板6下面的中心區，筒式安裝架10內安裝風輪立軸1驅動的發電機5。上面板7中心開比風輪轉子直徑略大的孔，由一塊上端蓋9用螺釘固定封住孔口，便于轉子部分的安裝和維修。