[發明專利]集風立式風力發電系統

有效

• 申請號: 201010272913.0
• 申請日: 2010-09-02
• 公開（公告）號: CN101943127A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 李樹廣
• 申請（專利權）人: 李樹廣
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D3/00;F03D3/02;F03D3/04;F03D11/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域的一種立式風力發電系統。具體地說，涉及的是一種新型高效率集風立式風力發電系統。

背景技術

隨著世界能源危機的發生，利用風力動能發電作為新能源已經成為現代社會發展的熱點。傳統的三漿葉風力發電機的發電機組與增速器均安裝在塔筒頂端的高空，長大沉重的風葉斜掛在側面，并需要重大的配重體。考慮到風葉、增速器，發電機組、配重體再加上沉重的機倉具有幾百噸的重量，若利用塔筒支持在高空，則風力吹動會產生巨大的翻倒力矩，無法抵抗狂風的吹毀與冰凍的損壞，同時，傳統風力發電機體積大，運輸與維修難度大，且風力利用率低。雖然后繼發展出的風力發電機部分克服了傳統風力發電機的不足，但其仍存在風葉受風量小，風力啟動力矩大，啟動死角與換向死角大等缺陷。例如，現有翼型風葉受風面積小，風力利用率低，存在前翼面風阻大，換向死角大，風力利用率低，難于大容量化。

經對現有技術的文獻檢索發現，專利號ZL200430067146.5與專利公開號WO2007/140397A2中專利文獻中記載的風力發電機中的風葉依然存在風力利用率低，在啟動與旋轉運動中存在啟動死角與換向死角大的問題。

同樣的，專利申請號200410023530.4的發明專利中所涉及的風力發電機的風葉系采用NACA0009翼型，該風葉受風面積小，風力利用率低，存在前翼面風阻面，在旋轉運動中存在換向死角，難于大容量化。

發明內容

本發明的目的在于提供一種集風立式風力發電系統，其結構穩固、運行性能穩定，風力利用率高，便于組裝維護，易于運輸，從而克服了現有技術中的不足。

為實現上述發明目的，本發明所述的集風立式風力發電系統包括風動力系統、增速器系統、立式發電機系統、勵磁并網控制系統。

所述風動力系統采用箱體框架結構，包含風葉系統和集風與保護系統；所述增速器系統采用立式增速器，其為偏心擺式雙行星輪結構；所述發電機系統采用變極式立式異步發電機；所述立式發電機系統與增速器系統安裝在地面上。

以下對本發明各個部分進行詳細說明：

1.風動力系統

所述風動力系統采用箱體框架結構，其包括風葉機軸、風葉系統和集風與保護系統及其驅動系統。

1.1箱體框架結構

所述箱體框架結構可選自三角形框架系統、四角形框架系統、五角形框架系統、六角形框架系統、八角形框架系統以及N角形框架系統或圓形框架系統。通過采用箱體框架結構(風箱式框架式結構)，使得本發明的風力發電系統整體結構便于組裝、維修與運輸，總高度降低了2/3，節約原材料60％，便于陸地，山上與海上安裝與運行，其中，小機型便于漁船、樓頂安裝與運行；大機型便于陸地安裝與運行；大型機組便于陸地，山上與海上大型風場安裝與運行。

該箱體框架結構中還設置有上、下棚板，藉該上、下棚板可減少風沙與雨雪侵襲，減小冰凍對風力發電系統，尤其是風葉等的損壞。

優選的，該箱體框架結構上還可配套使用框架穩固系統，其采用在框架上方四角利用鋼索固定到地面的固定墩，固定墩在四個立拄基座的對角延長線上。距離可為框架高度的1/3～1/1。本系統抗翻倒力矩大，穩固性能好，可以抗暴風吹毀力。

1.2風葉機軸

目前風力發電機容量較大，風葉較多，因此需要的風葉機軸較長，本發明采用大型多段組合式機軸，其系通過將一根長風力發電機的機軸分解為幾段，并根據實際需要通過增減中段機軸組合成型。具體而言，該風葉機軸包括下軸端與上軸端，下軸管與上軸管，下軸連接盤與上軸連接盤，上風葉固定法蘭盤、中風葉固定法蘭盤與下風葉固定法蘭盤，軸心定位銷與固定螺栓與螺帽。其中，上軸端、上軸管、上軸連接盤，中風葉固定法蘭盤和軸心定位銷等組成上段機軸，下軸連接盤、下軸管，下軸端、下風葉固定法蘭盤和固定螺栓等組成下段機軸。所述的下軸端與下軸管以及上軸端與上軸管均采用強配合焊接連接，下軸管和上軸管通過下軸連接盤、中風葉固定法蘭盤、上軸連接盤和螺絲固定連接，且風葉機軸整體采用軸定位銷中心定位。若有需要，還可增加一至多段中段機軸，所述中段機軸可由中段軸下連接盤、中段軸管和中段軸上連接盤等組成。中段機軸之間，以及中段機軸與上、下段機軸的連接結構與上述上、下段機軸的連接結構相似。

本發明中將風葉通過風葉固定法蘭盤與風葉機軸進行連接固定，從而可以任意組合改變風葉角度，消除風葉死角，保持風力力矩的連續性，減小了機軸的形變與振動。同時，本發明的風葉機軸系采用空心式結構替換原有實心軸結構，重量輕，便于加工，節約大量的鋼材，增加機軸的強度與旋轉扭力矩，并便于組裝與運輸。