一種空中風(fēng)力發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電裝置，尤其涉及一種空中風(fēng)力發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)很早就被人們利用一主要是通過風(fēng)車來抽水、磨面等，而現(xiàn)在，人們感興趣的是如何利用風(fēng)來發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電是把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)為電能。風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù)，大約是每秒三米的微風(fēng)速度(微風(fēng)的程度)，便可以開始發(fā)電。風(fēng)輪是把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的重要部件，目前多用玻璃鋼或其它復(fù)合材料(如碳纖維)來制造。風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電不需要使用燃料，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染。因此，風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。
[0003]傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)架設(shè)在地面或近海的桿塔上，依靠葉片旋轉(zhuǎn)發(fā)電。風(fēng)塔建設(shè)前期需要高昂的工程費(fèi)，包括開山道，打地基，立風(fēng)塔，裝風(fēng)機(jī)等等，發(fā)電成本高，達(dá)到商業(yè)價值的規(guī)模風(fēng)電場后期維護(hù)工作量大。此外，地面風(fēng)塔使用的是地表風(fēng)，風(fēng)塔選址受地域限制，并且受地面障礙物影響，風(fēng)具有很強(qiáng)的隨機(jī)性，強(qiáng)度也不穩(wěn)定。
[0004]然而，在空中，隨著高度增加，平均風(fēng)速會增加，而風(fēng)能儲量以近三次方的速度增加(P= 1/2SpV3;P_風(fēng)能，S-扇葉面積，P-空氣密度，V-風(fēng)速)?？罩械娘L(fēng)能儲量更豐富，沒有障礙物影響，更穩(wěn)定，蘊(yùn)含風(fēng)能之大是目前近地面的高度無法比擬的。根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)公開的數(shù)據(jù)，2009年，北京市上空百米高度的平均風(fēng)速是每秒4.1米，能量密度是每平方米78瓦；700米高度的風(fēng)速是每秒7.3米，能量密度每平方米430瓦；而在萬米高度，風(fēng)速達(dá)到每秒34.5米，能量密度則上升到每平方米16275瓦。青島市條件更好:100米高度風(fēng)速每秒5.5米，能量密度每平方米194瓦；700米高度風(fēng)速每秒7.5米，能量密度每平方米470瓦；萬米風(fēng)速每秒40.8米，能量密度高達(dá)每平方米22584瓦。
[0005]互聯(lián)網(wǎng)還公開了美國麻省理工學(xué)院(MIT)的Altaeros Energies，設(shè)計(jì)的飄浮在高空中的高空風(fēng)力發(fā)電裝置，風(fēng)力發(fā)電機(jī)與扇葉都放在一個甜甜圈般的氦氣球之中，“空中甜甜圈”飄浮在300到600公尺高空，隨圖顯示該氦氣球體積龐大，發(fā)電機(jī)很小，發(fā)電功率目測很小，規(guī)模商業(yè)應(yīng)用價值不高。此外，該裝置最大問題就是，氦氣球平衡運(yùn)動與做功運(yùn)動相互耦合、相互影響，很難設(shè)計(jì)出平衡與做功的最佳控制模式，持續(xù)性和穩(wěn)定性難以保障，風(fēng)能利用率不尚。
[0006]比起地面使用的風(fēng)塔，飄浮技術(shù)可省下塔柱成本，并且還能讓風(fēng)機(jī)位于比塔柱所能及的范圍更高的空中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種投資省，安全性能高，平衡穩(wěn)定性好，風(fēng)能利用率高，發(fā)電效果好，維護(hù)方便，使用壽命長的一種空中風(fēng)力發(fā)電裝置，具體的技術(shù)方案為:一種空中風(fēng)力發(fā)電裝置，包括內(nèi)凹形浮體、固定環(huán)、拉繩、活動連接器、水平風(fēng)向舵、發(fā)電機(jī)組、內(nèi)凹形風(fēng)輪、軸承、螺栓、電纜、韁繩、卷揚(yáng)機(jī)、變電站、電網(wǎng)，所述發(fā)電機(jī)組的定子上設(shè)置有磁鐵，對應(yīng)轉(zhuǎn)子上設(shè)置的線圈與磁鐵對應(yīng)，轉(zhuǎn)子線圈引出導(dǎo)線連接電刷，電刷與發(fā)電機(jī)軸上固定的集電環(huán)滑動連接，其特征在于:內(nèi)凹形浮體的邊緣設(shè)置有固定環(huán)，通過拉繩與活動連接器的一端連接；活動連接器的另一端通過拉繩與發(fā)電機(jī)軸的一端或兩端連接；發(fā)電機(jī)軸通過軸承連接定子與轉(zhuǎn)子；所述定子、轉(zhuǎn)子外圍設(shè)置曲面相反的內(nèi)凹形風(fēng)輪；發(fā)電機(jī)軸帶集電環(huán)的一端通過韁繩與卷揚(yáng)機(jī)連接；集電環(huán)引出導(dǎo)線通過電纜連接變電站，進(jìn)一步連接到電網(wǎng)。
[0008]為了提高內(nèi)凹形浮體的安全性，所述內(nèi)凹形浮體由分隔的氣囊組成。
[0009]所述氣囊充裝氦氣。
[0010]所述定子、轉(zhuǎn)子上的內(nèi)凹形風(fēng)輪至少三個，等分或?qū)ΨQ設(shè)置。
[0011]為了提高風(fēng)的利用率，所述發(fā)電機(jī)軸一端或兩端設(shè)置水平風(fēng)向舵。
[0012]空中風(fēng)力發(fā)電基本設(shè)想是利用空中的風(fēng)來發(fā)電，空中浮體像風(fēng)箏一樣空中靜態(tài)停留，并搭載發(fā)電機(jī)發(fā)電，通過電纜把電能傳送回地面。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的有益效果為:相比地面的風(fēng)塔，具有投資省，不受地域限制，可以獲取更大風(fēng)能的優(yōu)點(diǎn)；與現(xiàn)有的空中風(fēng)力發(fā)電裝置相比，獨(dú)特的發(fā)電機(jī)軸通過軸承連接定子與轉(zhuǎn)子形式，以及定子、轉(zhuǎn)子上的內(nèi)凹形風(fēng)輪正反向旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)，可以保證發(fā)電機(jī)組在空中的穩(wěn)定平衡，克服現(xiàn)有的氦氣球發(fā)電裝置既做平衡運(yùn)動又做做功運(yùn)動而相互耦合、相互影響的現(xiàn)象。同時，內(nèi)凹形風(fēng)輪正反向旋轉(zhuǎn)可以采集更多的風(fēng)能，定子、轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子線圈切割磁力線速度加快，發(fā)出更多的電，提高發(fā)電效率。內(nèi)凹形浮體上設(shè)置多個分隔的氣囊，可以提高內(nèi)凹形浮體的安全性，防止整體氣囊的破裂而引發(fā)災(zāi)難性事故。發(fā)電機(jī)軸一端或兩端設(shè)置水平風(fēng)向舵，可以調(diào)整內(nèi)凹形風(fēng)輪對著風(fēng)力最大的方向，提高風(fēng)的利用率。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明發(fā)電機(jī)組部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3是圖1、圖2中上內(nèi)凹形風(fēng)輪與定子連接俯視圖。
[0017]圖4是圖1、圖2中下內(nèi)凹形風(fēng)輪與轉(zhuǎn)子連接仰視圖。
[0018]圖5是本發(fā)明發(fā)電機(jī)組部分水平布置左視圖。
[0019]圖6是本發(fā)明發(fā)電機(jī)組部分水平布置右視圖。
[0020]圖中:1、內(nèi)凹形浮體，2、固定環(huán)，3、風(fēng)向舵，4、拉繩，5、活動連接器，6、水平風(fēng)向舵，7、發(fā)電機(jī)軸，8、內(nèi)凹形風(fēng)輪，9、發(fā)電機(jī)，901、定子，902、磁鐵，903、轉(zhuǎn)子，904、線圈，905、電刷，906、集電環(huán)，907、軸承，908、螺栓，10、電纜，11、韁繩，12、卷揚(yáng)機(jī)，13、變電站，14、電網(wǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，參見圖1?圖6，一種空中風(fēng)力發(fā)電裝置，包括內(nèi)凹形浮體1、固定環(huán)2、拉繩4、活動連接器5、水平風(fēng)向舵6、發(fā)電機(jī)組、內(nèi)凹形風(fēng)輪8、軸承907、螺栓908、電纜10、韁繩11、卷揚(yáng)機(jī)12、變電站13、電網(wǎng)14，所述發(fā)電機(jī)組的定子901上設(shè)置有磁鐵902，對應(yīng)轉(zhuǎn)子903上設(shè)置的線圈904與磁鐵902對應(yīng)，轉(zhuǎn)子線圈904引出導(dǎo)線連接電刷905，電刷905與發(fā)電機(jī)軸7上固定的集電環(huán)906滑動連接，其特征在于:內(nèi)凹形浮體1的邊緣設(shè)置有固定環(huán)2，通過拉繩4與活動連接器5的一端連接；活動連接器5的另一端通過拉繩4與發(fā)電機(jī)軸7的一端或兩端連接；發(fā)電機(jī)軸7通過軸承907連接定子901與轉(zhuǎn)子903 ;所述定子901、轉(zhuǎn)子903外圍設(shè)置曲面相反的內(nèi)凹形風(fēng)輪8 ;發(fā)電機(jī)軸7帶集電環(huán)906的一端通過韁繩11與卷揚(yáng)機(jī)12連接；集電環(huán)906引出導(dǎo)線通過電纜10連接變電站13，進(jìn)一步連接到電網(wǎng)14。為了提高內(nèi)凹形浮體1的安全性，所述內(nèi)凹形浮體1由分隔的氣囊組成。所述氣囊充裝氦氣。所述定子901、轉(zhuǎn)子903上的內(nèi)凹形風(fēng)輪8至少三個，等分或?qū)ΨQ設(shè)置。為了提高風(fēng)的利用率，所述發(fā)電機(jī)軸7 —端或兩端設(shè)置水平風(fēng)向舵6。
[0022]實(shí)施例:如圖1所示，內(nèi)凹形浮體1制作成船形或傘形，當(dāng)內(nèi)凹形浮體1制作成船形時，則在尾部設(shè)置風(fēng)向舵3，風(fēng)向舵3由一塊水平設(shè)置的弧形板和其上中間位置垂直設(shè)置的一塊弧形板構(gòu)成，類似于飛機(jī)的尾翼。風(fēng)向舵3的作用可以在風(fēng)的吹動下使船形內(nèi)凹形浮體1的頭部迎向風(fēng)的方向，使內(nèi)凹形浮體1獲得最大的升力和浮力。內(nèi)凹形浮體1的制作材料采用現(xiàn)代飛艇制作材料，由滌綸、聚脂纖維、邁拉等人造材料織成。邁拉(Mylar)材料是一種堅(jiān)韌聚脂類高分子物，具有良好的耐熱性、表面平整性、透明度和機(jī)械柔韌性，是杜邦(dupont)旗下polyethylene terephthalate (PET)的著名品牌。如圖1所示，內(nèi)凹形浮體1