[發明專利]一種高空發電的地面風力發電機組

有效

• 申請號: 201110176768.0
• 申請日: 2011-06-28
• 公開（公告）號: CN102352816A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 王冠一
• 申請（專利權）人: 青島華創風能有限公司
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;H02K7/10;H02K5/20
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 俞魯江

技術領域

本發明屬于高空風力發電技術領域，特別是涉及一種更易于將風能轉化為電能的高空發電的地面風力發電機組。?

背景技術

我國是風能資源大國，但是很少有人注意到，我國還是高空風能大國。目前的風能利用僅限于幾十米至百米的低空。而在幾千米至1萬米的高空，不僅風速更大，且風力穩定，一年中不刮風的時間不足5%。專家普遍認為，高空風能要比地面風能多出數百倍，可考慮建設空中風電廠。據了解，目前，最先進的地面風力發電站的風力密度低于1千瓦/平方米。中國陸地上空萬米高空處大部分地區的風力密度均值超過5千瓦/平方米，而江浙魯地區上空的高空急流附近的風力密度甚至達到30千瓦/平方米，為世界之最。中國擁有世界上最好的高空風能資源。同傳統風電相比，高空風電投資成本約為低空風電的1/3-1/2，發電成本約為低空風電的1/3，而占地面積僅為1/30，并且無噪音，對環境影響較小。整個中國的上空都有很好的高空風能的分布，不像現在，常規風電只能在甘肅、寧夏、新疆，其他地方大部分都不能建。從高空風能的角度來說全國到處都能建。面對高空風能的誘人前景，其實早在20世紀70年代爆發能源危機時，各類高空風電的設計就不斷涌現。美國、荷蘭、意大利等國都多次進行過高空風能發電的試驗。?

專利號為200810065873.5的一種高空風力發電裝置,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電機、卷揚機以及運行控制系統。固定氣囊的繩索一端固定在氣囊的幾何中心點上,另一端繞在發電機的轉子上,或與轉子相連接的傳動設備上。氣囊呈扁平狀,其迎風角度可以調節。高空發電機的工作過程如下:運行控制系統調整氣囊的迎風角度,使其正面迎風,在風力作用下,氣囊從初始位置開始沿風向運動,并通過繩索,拉動轉子旋轉發電。此為發電階段。氣囊運動一段距離之后,必須收回到初始位置。運行控制系統調整氣囊的迎風角度,使其側面迎風,啟動地面的卷揚機,沿逆風方向把氣囊牽引回初始位置。此為回收階段。兩個階段不斷交替循環進行。此結構的問題在于傳動鏈設計在氣囊上，這無疑使氣囊重量增加，加大了空中的安全隱患，而且此結構的發電效率比較低，達不到發電量的要求，不僅浪費了大量的風力資源，而且從經濟利潤角度來看也造成了浪費。?

發明內容

針對上述存在的技術問題，本發明提供一種高空發電的地面風力發電機組。它是直接建立在地面，將高空中的動能轉化為電能，使發電機發電的設備。?

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：?

本發明包括發電機及對稱設置在發電機兩側的聯軸器、增速箱、制動器、滾筒、離合器及電動機，所述發電機的轉子軸兩端分別通過聯軸器連接有增速箱，滾筒兩端分別連接有制動器，所述增速箱和滾筒一端的制動器連接，滾筒另一端的制動器和電動機通過離合器分別連接，發電機發電時，所述兩滾筒分別通過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，通過控制兩離合器交替工作，實現發電機持續發電。

所述滾筒包括滾筒外殼和滾筒轉軸，在滾筒外殼內兩端和滾筒轉軸間分別設置有第一單向軸承，在滾筒外殼外的滾筒轉軸兩端與制動器間分別通過第二單向軸承連接，所述第一、第二單向軸承轉動方向相反。?

所述發電機包括內殼、外殼、定子、永磁轉子、轉子軸及端蓋，轉子軸伸出兩端蓋，并與兩端蓋間通過軸承連接，在內、外殼間設置有筋板，形成冷卻水路，在外殼上分別開有進、出水口。?

本發明具有如下優點：?

1、本發明采用對稱設置在發電機兩側的減速箱及滾筒裝置，使整個裝置串聯，滾筒通過纜繩與空中做功傘連接，實現空中機械能量到地面的傳遞；通過增速箱對滾筒傳動過來的轉速增速后，使輸出軸一端轉速達到發電機所要求的額定轉速。通過外部控制部分控制兩離合器交替工作，每個循環左右對稱，使得發電機一端做功傘開始收傘到再次做功之前這段時間另外一端的做功傘正在做功，保持發電機始終在工作狀態，從而提高發電機的發電量。

2.本發明在滾筒內外的轉軸上分別設置轉動方向相反的第一、第二單向軸承。由于此結構中滾筒所承受的扭矩非常大，很難找到合適離合器來實現分離工作，所以選用兩種軸承配合，達到分離工作的要求。?

3.?本發明中的發電機轉子軸伸出兩端蓋，分別與兩端滾筒裝置的離合器連接，實現兩端交替工作，使發電機持續工作，提高發電量。在發電機內、外殼間設置有筋板，形成冷卻水路，以冷卻發電機。?