專利名稱：高空發(fā)電的地面風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于高空風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種更易于將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的高空發(fā)電的地面風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。
背景技術(shù)：
我國是風(fēng)能資源大國，但是很少有人注意到，我國還是高空風(fēng)能大國。目前的風(fēng)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(fēng)速更大，且風(fēng)力穩(wěn)定，一年中不刮風(fēng)的時(shí)間不足5%。專家普遍認(rèn)為，高空風(fēng)能要比地面風(fēng)能多出數(shù)百倍，可考慮建設(shè)空中風(fēng)電廠。據(jù)了解，目前，最先進(jìn)的地面風(fēng)力發(fā)電站的風(fēng)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(qū)的風(fēng)力密度均值超過5千瓦/平方米，而江浙魯?shù)貐^(qū)上空的高空急流附近的風(fēng)力密度甚至達(dá)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(fēng)能資源。同傳統(tǒng)風(fēng)電相比，高空風(fēng)電投資成本約為低空風(fēng)電的1/3-1/2，發(fā)電成本約為低空風(fēng)電的1/3，而占地面積僅為1/30，并且無噪音，對環(huán)境影響較小。整個(gè)中國的上空都有很好的高空風(fēng)能的分布，不像現(xiàn)在，常規(guī)風(fēng)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(fēng)能的角度來說全國到處都能建。面對高空風(fēng)能的誘人前景， 其實(shí)早在20世紀(jì)70年代爆發(fā)能源危機(jī)時(shí)，各類高空風(fēng)電的設(shè)計(jì)就不斷涌現(xiàn)。美國、荷蘭、 意大利等國都多次進(jìn)行過高空風(fēng)能發(fā)電的試驗(yàn)。專利號為200810065873. 5的一種高空風(fēng)力發(fā)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(fā)電機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)以及運(yùn)行控制系統(tǒng)。固定氣囊的繩索一端固定在氣囊的幾何中心點(diǎn)上，另一端繞在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上，或與轉(zhuǎn)子相連接的傳動設(shè)備上。氣囊呈扁平狀，其迎風(fēng)角度可以調(diào)節(jié)。高空發(fā)電機(jī)的工作過程如下運(yùn)行控制系統(tǒng)調(diào)整氣囊的迎風(fēng)角度，使其正面迎風(fēng)，在風(fēng)力作用下，氣囊從初始位置開始沿風(fēng)向運(yùn)動，并通過繩索，拉動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)發(fā)電。此為發(fā)電階段。氣囊運(yùn)動一段距離之后，必須收回到初始位置。運(yùn)行控制系統(tǒng)調(diào)整氣囊的迎風(fēng)角度，使其側(cè)面迎風(fēng)，啟動地面的卷揚(yáng)機(jī)，沿逆風(fēng)方向把氣囊牽引回初始位置。此為回收階段。兩個(gè)階段不斷交替循環(huán)進(jìn)行。此結(jié)構(gòu)的問題在于傳動鏈設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)的發(fā)電效率比較低，達(dá)不到發(fā)電量的要求，不僅浪費(fèi)了大量的風(fēng)力資源，而且從經(jīng)濟(jì)利潤角度來看也造成了浪費(fèi)。

實(shí)用新型內(nèi)容針對上述存在的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種高空發(fā)電的地面風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。 它是直接建立在地面，將高空中的動能轉(zhuǎn)化為電能，使發(fā)電機(jī)發(fā)電的設(shè)備。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本實(shí)用新型包括發(fā)電機(jī)及對稱設(shè)置在發(fā)電機(jī)兩側(cè)的聯(lián)軸器、增速箱、制動器、滾筒、離合器及電動機(jī)，所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸兩端分別通過聯(lián)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(jī)通
3過離合器分別連接，發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)，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(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)持續(xù)發(fā)電。所述滾筒包括滾筒外殼和滾筒轉(zhuǎn)軸，在滾筒外殼內(nèi)兩端和滾筒轉(zhuǎn)軸間分別設(shè)置有第一單向軸承，在滾筒外殼外的滾筒轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動方向相反。所述發(fā)電機(jī)包括內(nèi)殼、外殼、定子、永磁轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子軸及端蓋，轉(zhuǎn)子軸伸出兩端蓋， 并與兩端蓋間通過軸承連接，在內(nèi)、外殼間設(shè)置有筋板，形成冷卻水路，在外殼上分別開有進(jìn)、出水口。本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型采用對稱設(shè)置在發(fā)電機(jī)兩側(cè)的減速箱及滾筒裝置，使整個(gè)裝置串聯(lián)，滾筒通過纜繩與空中做功傘連接，實(shí)現(xiàn)空中機(jī)械能量到地面的傳遞；通過增速箱對滾筒傳動過來的轉(zhuǎn)速增速后，使輸出軸一端轉(zhuǎn)速達(dá)到發(fā)電機(jī)所要求的額定轉(zhuǎn)速。通過外部控制部分控制兩離合器交替工作，每個(gè)循環(huán)左右對稱，使得發(fā)電機(jī)一端做功傘開始收傘到再次做功之前這段時(shí)間另外一端的做功傘正在做功，保持發(fā)電機(jī)始終在工作狀態(tài)，從而提高發(fā)電機(jī)的發(fā)電量。2.本實(shí)用新型在滾筒內(nèi)外的轉(zhuǎn)軸上分別設(shè)置轉(zhuǎn)動方向相反的第一、第二單向軸承。由于此結(jié)構(gòu)中滾筒所承受的扭矩非常大，很難找到合適離合器來實(shí)現(xiàn)分離工作，所以選用兩種軸承配合，達(dá)到分離工作的要求。3.本實(shí)用新型中的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸伸出兩端蓋，分別與兩端滾筒裝置的離合器連接，實(shí)現(xiàn)兩端交替工作，使發(fā)電機(jī)持續(xù)工作，提高發(fā)電量。在發(fā)電機(jī)內(nèi)、外殼間設(shè)置有筋板， 形成冷卻水路，以冷卻發(fā)電機(jī)。4.本實(shí)用新型中與滾筒連接的做功傘可置于高空中，高空中蘊(yùn)藏的風(fēng)能超過人類社會總需能源的100多倍，配合高空的機(jī)械設(shè)備，地面機(jī)械設(shè)備將高空的動能轉(zhuǎn)化為電能， 實(shí)現(xiàn)恒功率輸出。500-1000米的高空風(fēng)速大、平均能量密度高(是地表風(fēng)能的100多倍)、地域分布廣、穩(wěn)定性高、常年不斷，這為單機(jī)功率10兆瓦-50兆瓦機(jī)型開發(fā)做準(zhǔn)備。5.本實(shí)用新型高空風(fēng)能發(fā)電時(shí)間長(年發(fā)電時(shí)間6570小時(shí)以上)、輸出穩(wěn)定、功率大，地面的機(jī)械工作配合高空機(jī)械，兩者結(jié)合，完成發(fā)電的整個(gè)過程。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中滾筒的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖1中發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、1，.電動機(jī)，2、2，.滾筒，21.滾筒外殼，22.滾筒轉(zhuǎn)軸，31-34.制動器， 4、4，·離合器，5、5，·增速箱，6、6，·聯(lián)軸器，7.發(fā)電機(jī)，701.外殼，702.內(nèi)殼，703.定子， 704.永磁轉(zhuǎn)子，705.進(jìn)(出)水口，706.筋板，707.水路，708.內(nèi)風(fēng)扇，709.端蓋，710.軸承內(nèi)蓋，711.軸承，712.軸承外蓋，713.外油檔，714.轉(zhuǎn)子軸；8.第一單向軸承，9.第二單向軸承。
具體實(shí)施方式
4[0019]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。實(shí)施例如圖1所示，本實(shí)用新型包括發(fā)電機(jī)1及對稱設(shè)置在發(fā)電機(jī)1兩側(cè)的聯(lián)軸器6、6’、增速箱5、5’、制動器、滾筒2、2’、離合器4、4’及電動機(jī)1、1’，所述發(fā)電機(jī)7的轉(zhuǎn)子軸714兩端分別通過聯(lián)軸器6、6’連接有增速箱，滾筒4、4’兩端分別連接有制動器，所述增速箱5、5’和滾筒2、2’ 一端的制動器31、32分別連接，滾筒2、2’另一端的制動器33、 34和電動機(jī)1、1’通過離合器4、4’分別連接，發(fā)電機(jī)7發(fā)電時(shí)，所述兩滾筒2、2’分別通過纜繩與空中做功傘連接，兩離合器4、4’分別與外部控制部分連接，通過外部控制兩離合器 4、4’交替工作，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)7兩側(cè)的裝置交替工作，使發(fā)電機(jī)7持續(xù)發(fā)電。所述滾筒2、2’包括滾筒外殼21和滾筒轉(zhuǎn)軸22，在滾筒外殼21內(nèi)兩端和滾筒轉(zhuǎn)軸 22間分別設(shè)置有第一單向軸承8，在滾筒外殼21外的滾筒轉(zhuǎn)軸22兩端與制動器間分別通過第二單向軸承9連接，所述第一、第二單向軸承8、9轉(zhuǎn)動方向相反。在發(fā)電時(shí)，第一單向軸承8固定鎖死，使?jié)L筒2、2’帶動滾筒轉(zhuǎn)軸22旋轉(zhuǎn)，第二單向軸承9旋轉(zhuǎn)方向不受影響； 收繩時(shí)，第一單向軸承8旋轉(zhuǎn)，第二單向軸承9旋轉(zhuǎn)方向固定鎖死，使?jié)L筒外殼21單獨(dú)旋轉(zhuǎn)收繩，滾筒轉(zhuǎn)軸22不受影響。所述發(fā)電機(jī)7包括內(nèi)殼702、外殼701、定子703、永磁轉(zhuǎn)子704、轉(zhuǎn)子軸714及端蓋 709，轉(zhuǎn)子軸714伸出兩端蓋，并與兩端蓋709間通過軸承710連接，在內(nèi)、外殼702、701間設(shè)置有筋板706，形成冷卻水路707，在外殼701上分別開有進(jìn)、出水口 705。永磁體內(nèi)置在永磁轉(zhuǎn)子704的鐵心里，易于安裝和固定。由于永磁轉(zhuǎn)子704發(fā)熱小，定子703是主要的熱源，機(jī)座是由內(nèi)、外雙層機(jī)殼組成，機(jī)殼中間由筋隔開，形成水路。定子703外表面與機(jī)座的內(nèi)表面接觸，熱量由此傳遞到機(jī)座。進(jìn)水由水泵泵入機(jī)座，經(jīng)過內(nèi)、外殼702、701中間的水路707，通過熱傳導(dǎo)把熱量帶走，由此循環(huán)，把發(fā)電機(jī)7溫升控制在安全的范圍。發(fā)電機(jī)7兩端采用滾動絕緣軸承711，可防止軸電流流過軸承711，對軸承711造成損壞。其中永磁轉(zhuǎn)子 704由風(fēng)力形成的外部力矩驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)，從而使由永磁體產(chǎn)生的靜態(tài)磁場也旋轉(zhuǎn)起來，定子 703繞組切割磁力線，內(nèi)部感應(yīng)出電勢。定子703采用星型接法，在額定轉(zhuǎn)速下，額定功率可達(dá) 1500kW，效率 97. 7%ο本實(shí)用新型的工作原理空中做功傘的機(jī)械能量通過纜繩傳遞到地面滾筒2的轉(zhuǎn)軸上，滾筒2的一端連接一個(gè)小電動機(jī)1，所述電動機(jī)1的作用是當(dāng)空中做功傘達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)，地面的滾筒2需要一個(gè)很小的力將做功傘收回至最低點(diǎn)，此時(shí)就需要電動機(jī)1來完成收傘的工作，同時(shí)，當(dāng)需要整個(gè)設(shè)備停止工作并且收回空中的工作設(shè)備時(shí)，同樣需要這個(gè)電動機(jī)1來完成。電動機(jī)1與滾筒2之間連接一個(gè)離合器4，此離合器在做功傘做功階段時(shí)是分離的，當(dāng)收回做功傘的時(shí)候離合器4貼合，電動機(jī)1帶動滾筒外殼21做反向旋轉(zhuǎn)以完成收繩工作。在滾筒2的另外一端連接的剎車制動器31，當(dāng)空中做功傘從完成做功并且收回后再次做功啟動之前這段時(shí)間，滾筒2需要停止工作。與制動器3的另一端是連接的就是增速箱5，增速箱5和發(fā)電機(jī) 7間通過聯(lián)軸器6連接，經(jīng)過增速箱5對滾筒2傳動過來的轉(zhuǎn)速增速后，使輸出軸一端轉(zhuǎn)速達(dá)到發(fā)電機(jī)7所要求的額定轉(zhuǎn)速，至此，完成了整個(gè)的發(fā)電過程。為了提高發(fā)電機(jī)7的發(fā)電量，本實(shí)用新型采用整體設(shè)備串聯(lián)方式，一臺電動機(jī)1到發(fā)電機(jī)7為一個(gè)整體，然后在發(fā)電機(jī)的另一端繼續(xù)連接另外一個(gè)整體的增速箱5、滾筒3至電動機(jī)1’，每一個(gè)循環(huán)左右對稱， 為了使發(fā)電機(jī)7持續(xù)工作，并且中間沒有間斷，發(fā)電機(jī)7左右的滾筒2不能同時(shí)做同樣的工
5作，通過外部控制部分控制，保證當(dāng)一端做功傘開始收傘到再次做功之前這段時(shí)間另外一端的做功傘正在做功，保持發(fā)電機(jī)7始終在工作狀態(tài)，從而提高發(fā)電機(jī)7的發(fā)電量。
權(quán)利要求1.一種高空發(fā)電的地面風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于包括發(fā)電機(jī)及對稱設(shè)置在發(fā)電機(jī)兩側(cè)的聯(lián)軸器、增速箱、制動器、滾筒、離合器、及電動機(jī)，所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸兩端分別通過聯(lián)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(jī)通過離合器分別連接，發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)，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(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)持續(xù)發(fā)電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高空發(fā)電的地面風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于所述滾筒包括滾筒外殼和滾筒轉(zhuǎn)軸，在滾筒外殼內(nèi)兩端和滾筒轉(zhuǎn)軸間分別設(shè)置有第一單向軸承，在滾筒外殼外的滾筒轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動方向相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高空發(fā)電的地面風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于所述發(fā)電機(jī)包括內(nèi)殼、外殼、定子、永磁轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子軸及端蓋，轉(zhuǎn)子軸伸出兩端蓋，并與兩端蓋間通過軸承連接，在內(nèi)、外殼間設(shè)置有筋板，形成冷卻水路，在外殼上分別開有進(jìn)、出水口。
專利摘要一種高空發(fā)電的地面風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，屬于高空風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。包括發(fā)電機(jī)及對稱設(shè)置在發(fā)電機(jī)兩側(cè)的聯(lián)軸器、增速箱、制動器、滾筒、離合器、及電動機(jī)，所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸兩端分別通過聯(lián)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(jī)通過離合器分別連接，發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)，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(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)持續(xù)發(fā)電，提高發(fā)電機(jī)的發(fā)電量。本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)空中機(jī)械能量到地面的傳遞；通過增速箱對滾筒傳動過來的轉(zhuǎn)速增速后，使輸出軸一端轉(zhuǎn)速達(dá)到發(fā)電機(jī)所要求的額定轉(zhuǎn)速。
文檔編號F03D7/00GK202148989SQ20112022215
公開日2012年2月22日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者王冠一 申請人:青島華創(chuàng)風(fēng)能有限公司