[發明專利]轉變式風力渦輪機

在審

• 申請號: 201880055821.1
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN111315982A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 杰拉爾德·L·巴伯
• 申請（專利權）人: 杰拉爾德·L·巴伯
• 主分類號: F03D13/25
• 分類號: F03D13/25
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 寇毛;李雪

陸上或海上使用的轉變式風力渦輪機，具有：塔架基座；附接在塔架基座上的風力渦輪機塔架；附接到風力渦輪機塔架的風力渦輪機，風力渦輪機具有輪轂和外周緣，在輪轂和外周緣之間設置有輻條；由輻條承載的葉片組；發電機，發電機被構造成接合風力渦輪機的外周緣，并且將外周緣的旋轉能轉換成動力；升降塔，升降塔具有設置在升降塔的近端端部處的樞軸；附接在升降塔和風力渦輪機塔架之間的纜線；以及其中，所述升降塔被構造成當所述風力渦輪機塔架在水平位置到豎直位置之間轉變時從豎直位置轉變到傾斜位置。

技術領域

涉及陸基和海上的風力渦輪機，其可以很容易地從用于維護、安全和運輸的大體上水平的位置豎立到工作中的大體上豎直的位置。

背景技術

近年來，尤其是隨著對可再生能源重新關注，美國的風能迅速發展。海上風力渦輪機也引起了人們越來越大的興趣，因為在大片水體、特別是在海洋上產生的風不會面臨傾向于降低風速的山脈、建筑物和地塊的植被。風的湍流通常在水上比在陸地上少。這可能是因為陸地上不同高度之間的溫度差異要比水體上大，顯然，因為水比陸地吸收的陽光要多，并且在同等條件下，陸地的表面與水的表面相比更暖并散發更多的熱量。此外，世界上最大的城市中的一些都位于大型水體附近，例如在海洋附近，在海洋處，風速不會降低，在水面附近湍流較小，并且更容易預測風速。

放置在水體上的風力渦輪機的另一個優點是，在水表面處的較小湍流使得渦輪機葉輪能夠低于且更靠近水表面被支撐。這往往會減少如通常針對陸地上安裝的風力渦輪機需要的高塔架的費用。因此，希望的是，將風力渦輪機放置在與需要電力的陸地塊相距較近的水體上。而且，希望制造如下風力渦輪機，該風力渦輪機具有用于減小由渦輪機葉輪施加到風力渦輪機的塔架或其他豎直支撐件上的縱向力的裝置。

然而，根據一項研究，根據用于陸基系統的傳統標準建造的并使用設計的海上風力渦輪機可能不能承受5級颶風的狂風，從而會造成人身和財產損失的風險。此外，一場暴風雨對風力渦輪機的潛在損害會大大降低海上項目的財政活力。此外，當前的設計不能處理轉向，該轉向是風在豎直跨度上的變化的量度。輪葉上的應力可能過大，這會損壞輪葉和輪轂。

一項研究預測，海上渦輪機將面對每小時超過223英里的颶風狂風，但只能承受每小時156英里的狂風。該問題似乎源于以下事實：海上渦輪機設計起源于基本上沒有颶風條件的歐洲。雖然陸基系統可能不會面對這些風力，但是擁有在這些破壞性的風或暴風雨發生的情況下可被降低的風力渦輪機系統將是有利的。

因此，當預期有破壞性的風或暴風雨時，具有可以以相當少的努力被放置在大致水平位置的風力渦輪機將是有益的。

關于使用常規設計的風力渦輪機的另一個問題是，風力渦輪機的維護具有挑戰性。在風力渦輪機的整個使用壽命中，不可避免的是，大型部件(包括轉子輪葉、發電機、變壓器和變速箱)將因為磨損或損壞需要進行維修或更換。對于一些設計，這些部件在空中超過一百(100)英尺。當風力渦輪機是海上的并且部件在海洋上方一百英尺并且必須通過浮式駁船、起重機或其他船只才能接近時，問題會更加嚴重。在海上設施的某些情況下，部件會從海上地點取出，運輸到陸地，進行修理，再運回海上地點，然后使用起重機安裝到最高部件。

具有能夠被降低以用于運輸和維修的風力渦輪機設計將是有利的。具有如下風力渦輪機也是有利的，在該風力渦輪機中，可以在不必將渦輪機或部件運輸到陸地的情況下修理部件。

具有旋轉風力渦輪機的一種結果是由旋轉能量產生陀螺效應。除其他因素外，這可能產生水平偏轉，使風力渦輪機離開最佳迎角旋轉。已經嘗試減小或消除這些使風力渦輪機保持頂著風的力，沒有輪轂和齒輪箱應力。這些概念包括控制各個輪葉的螺距，以減少偏航時轉子上的陀螺力。該概念假定利用輪葉上的風的動能來幫助轉動渦輪機進入風。當風向改變時，這樣的控制特征周期性地改變輪葉螺距，從而在輪葉和風之間呈現不同的迎角。該概念還可以消除對偏航驅動馬達的需求。已經對該概念進行了小規模的實驗，但是在這項技術應用到大型風力渦輪機之前，還需要繼續進行研究和投資。