[發明專利]一種圓柱形框架結構無軸風力發電塔

無效

• 申請號: 201210076972.X
• 申請日: 2012-03-22
• 公開（公告）號: CN102588225A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 李宗平;張迎春;師廣秀
• 申請（專利權）人: 山東斯巴特電力驅動技術有限公司
• 主分類號: F03D11/00
• 分類號: F03D11/00;F03D9/00
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 張維斗

技術領域

本發明涉及一種用于油田抽油機、雷達基站、軍事設施、邊防駐軍、民用等負荷供電的圓柱形框架結構無軸風力發電塔。

背景技術

風力發電機是風力發電系統中的關鍵設備，它將風能轉化為機械能進而轉化為電能。目前，風力發電機主要有水平軸風力發電機和垂直軸風力發電機兩類。但是，水平軸升力型風力發電設備和垂直軸風力發電設備存在諸多弊端，最為明顯的是單機容量小，造價高，風能利用率低，安全性能低，抗自然災害能力差，安裝、維護困難，葉輪運轉時產生的次聲還會對生態環境造成污染。垂直軸風力發電設備同樣受到容量制約，龐大的立軸及所有風葉重量和自身重量會消耗大部分風能，導致發電效率較低。這就是現有技術所存在的不足之處。

發明內容

本發明要解決的技術問題，就是針對現有技術所存在的不足，而提供一種風能利用率高，且發電效率高的圓柱形框架結構無軸風力發電塔。

本方案是通過如下技術措施來實現的：該圓柱形框架結構無軸風力發電塔包括帶有風速風向儀的塔身，所述塔身包括至少兩層風力發電單元和貫穿風力發電單元中心的支撐柱，所述風力發電單元包括發電機組、與支撐柱固定連接的圓環形支撐框架和與支撐框架活動連接的風輪。

上述支撐框架包括兩層以支撐柱為圓心呈散射狀均勻排列的承載橫梁和以支撐柱為圓心呈同心圓環形排列的承載圈梁，承載橫梁和承載圈梁的交叉處貫穿有輔助支撐柱，支撐柱、承載橫梁、承載圈梁和輔助支撐柱形成框架結構，這種框架結構的自身重量較輕，可以有效降低自身重量的風能消耗量，從而可以有效地提高風能利用率。

上述風輪包括風葉機構及與風葉機構的上下兩端固定連接的圓環形轉動支架，轉動支架與承載圈梁活動連接，通過上下兩端轉動支架與相應承載圈梁的活動連接，實現了風輪在風力的作用下繞支撐柱轉動進行發電。

與上述風葉機構上下兩端的端點固定連接的轉動支架側面與承載圈梁活動連接，承載圈梁上設置有與該側面配合的垂直滑輪，垂直滑輪既能保證整個風輪的轉動，又可以對風輪進行水平方向的定位，保證風輪的作業穩定性。

上述發電機組的轉子均勻設置在風葉機構下端點處的轉動支架下端面，相應的承載橫梁上固定連接有與轉子位置對應的圓環形定子安裝架，定子安裝架上均勻設置有定子，即該轉動支架通過側面與承載圈梁的垂直滑輪配合，通過下端面的轉子產生磁場，所以這種結構既能保證風輪正常轉動，又能保證發電機組正常發電。

上述風葉機構兩端的兩個端點之間至少固定連接有一個圓環形轉動支架，與該轉動支架活動連接的承載圈梁上設置有若干水平滑輪，通過該承載圈梁來加強承載橫梁的支撐強度，同時其上的水平滑輪又可以對風輪進行垂直定位，以加強風輪的作業穩定性。

在上述風輪最外側的承載圈梁上順次活動連接有曲面形保護罩，所有保護罩閉合時形成一個圓柱。在遇有強臺風等災害性天氣時，控制系統驅動所有保護罩閉合，各保護罩閉合后能形成一個圓柱，將整個風力發電單元罩起，以防其受損；在沒有強臺風等災害性天氣時，位于負功區的保護罩閉合，位于正功區的保護罩打開，這樣既有效地降低了風輪的旋轉阻力，又有效地擴大了風輪的迎風面積，有效地提高了風能的利用率和發電效率。

在上述最上層風力發電單元的上方設置有上多功能層，上多功能層上方設置有上儲水池，在所述最下層風力發電單元的下方設置有下多功能層，下多功能層下方設置有下儲水池，下儲水池內設置有水輪發電機。其中，上多功能層和下多功能層可以用來作為旅游觀光、餐飲、辦公及工廠等均可。另外，在風力富裕時，可將下儲水池內的水抽到上儲水池內，當風力小不能滿足發電需要時，從上儲水池向下儲水池內放水，利用上下水位差來驅動水輪發電機進行補充發電，且該水可以循環利用，不會浪費。

在上述承載橫梁上至少設置有兩個風葉機構，風葉機構的數量可以根據發電需要靈活設置；風葉機構與輔助支撐柱間隔設置，所述風葉機構上至少串聯連接有兩個曲面形風葉，曲面形狀可以增加風葉本身與風的接觸面積，而相互串聯的結構形式又將整個風葉機構的迎風面積增大，有效地提高了風能的利用效率。

上述支撐柱為中空的鋼筋混凝土結構或中空的鋼結構；輔助支撐柱為中空或實心的鋼筋混凝土結構或鋼結構。中空結構一方面可以減輕整個塔的自身重量，另一方面，支撐柱內部還可以設計成多層結構，內部設計有電梯和步梯，可作為辦公、住宿及餐飲等用途。