[發明專利]輪轂驅動風力渦輪機

有效

• 申請號: 201580028508.5
• 申請日: 2015-10-30
• 公開（公告）號: CN107110115B
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 劉杭先;龔宇
• 申請（專利權）人: 悅利電氣（江蘇）有限公司
• 主分類號: F03D5/04
• 分類號: F03D5/04
• 代理公司: 北京市鑄成律師事務所 11313
• 代理人: 郝文博

公開了一種輪轂驅動風力渦輪機裝置。該裝置可以包括主體(101)以及安裝到所述主體(101)上以便將施加到至少一個垂直軸線風力渦輪機葉片(102)上的風力轉移到該主體(101)的至少一個垂直軸線風力渦輪機葉片(102)，使得主體(101)移動。該裝置還可以包括至少一個輪轂(105a,105b,105c,105d)，其附接到主體(101)且構造為當由主體(101)移動驅動時旋轉。該裝置還可以包括至少一個發電機(106)，其與至少一個輪轂(105a,105b,105c,105d)耦合以便當由至少一個輪轂(105a,105b,105c,105d)的旋轉驅動時而產生電力。

技術領域

本發明涉及風力發電機領域，并且更特別地，涉及輪轂驅動風力渦輪機，其中電力發電機與垂直軸線風力渦輪機葉片所驅動的輪轂耦合并且在帶輪的大尺寸垂直軸線風力驅動裝置的移動路線的周邊處利用線性速率來產生電力。

背景技術

風力發電機能夠按渦輪機軸線構造或按尺寸來分類。水平軸線風力渦輪機包括沿水平方向定位在塔頂部的主轉子軸，并且指向風內或者風外。垂直軸線風力渦輪機包括橫向于風且不一定垂直于風定位的主轉子軸。一般的，從發電單位成本、陸地使用效率、發電效率、運行成本和維護成本方面講，大尺寸風力發電機相比于小尺寸風力發電機更有益。

水平軸線風力發電機的當前最大功率容量是5-6MW。功率容量的進一步的增加需要風力渦輪機葉片具有更大的直徑并且因此在葉片末端具有更大的線性速率(即，速度)。例如，對于2.5-MW的風力發電機，風力渦輪機葉片具有大約100米的直徑以及在葉片末端具有200km/h的線性速率，達到與高速列車相當的速度。然而，葉片的尺寸受到慣性力、重力和與交變負荷關聯的機械疲勞的限制。而且，更大的葉片需要更高的塔，從而使得安裝和維護更復雜且昂貴。因此，進一步增加水平軸線風力發電機的功率容量非常難。

相比而言，垂直軸線風力發電機(VWPG)能夠克服水平軸線風力發電機的缺點。首先，VWPG不需要高的塔，并且因此，能夠在地面水平上完成設備的安裝。其次，VWPG可安裝有更多的葉片，并且甚至當葉片以慢速旋轉時仍能夠工作。第三，VWPG是全向的，不需要跟蹤風力，并且因此不需要復雜的機構來橫擺(yaw)轉子或縱搖(pitch)葉片。

然而，在常規的VWPG中，發電機直接由位于渦輪機中央的垂直中央軸驅動，并且因此驅動發電機的中央處的旋轉速率比渦輪機周邊處的線性速率低得多。由于VWPG通常以比水平軸線風力發電機更低的速度以及更高的扭矩旋轉，所以它們具有差的發電性能并且因此增加了發電的成本。例如，安裝到水漂浮平臺上的常規的VWPG、安裝到磁軌上的常規VWPG以及安裝到超大軌道上的常規的VWPG使用渦輪機中央處而不是周邊處的線性速率來驅動發電機，并且因此具有差的發電效率。另外，那些常規的VWPG具有其它缺陷，諸如高制造成本、高技術難度等。

發明概述

在一個方面，本發明涉及輪轂驅動風力渦輪機裝置。該裝置可包括主體以及安裝到所述主體上的至少一個垂直軸線風力渦輪機葉片，所述垂直軸線風力渦輪機葉片被構造為將施加到至少一個垂直軸線風力渦輪機葉片上的風力轉移到主體，使得主體移動。該裝置還可以包括附接到主體且構造為當由主體的移動驅動而旋轉的至少一個輪轂。裝置還可以包括至少一個發電機，其與至少一個輪轂耦合且構造為當由至少一個輪轂的旋轉驅動時產生電力。

本公開的另外的目的和優點將部分地在下面的詳細說明中闡述，部分地將從說明書中推導出，或者可以通過實踐本公開來獲知。本公開的目的和優點將通過尤其在隨附權利要求中指出的要素和組合來實現和達到。

應當理解，上述的大概說明和下面的詳細說明僅是示范性和說明性的，不是限制本發明的權利要求。

附圖說明

構成本說明書的一部分的附圖圖示了若干實施例，并且與說明一起解釋公開的輪轂驅動風力渦輪機。

圖1A是與本公開一致的示范性的輪轂驅動風力渦輪機的實施例的示意性側視圖。