[发明专利]用于风轮机的转子

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于风轮机的转子，更具体而言，涉及一种用于风轮机的转子，其中所述转子构造成在旋转轴上可靠地旋转同时为沿风向的变量而优化，所述变量为风速和风流速，它们以非常无规律的方式频繁变化，以使得即使所述转子处于强风之中，也不会出现转子断裂和故障，并且大大减少了产生的噪音。

背景技术

在本领域众所周知，风轮机是一种利用转子将风能转换成机械能并且发电的发电机。

风轮机是一种能够利用风来发电的设备，而风是一种在地球上零成本地无限制使用的清洁能源。风轮机具有成本方面的优势，因为它改进价格竞争力并且最小化空间需求，这是由于从社会环境方面看，它提供了一种比消耗矿物能源更加经久耐用的替代能源，因此保护了地球环境；以及从经济方面看，利用风能供电稳定，并且对于进口能源的依赖性得以降低。特别是，近年来，由于政府不断购买私人公司所发的电能，所以采用风能发电方法逐渐增加。

从外侧看，风轮机包括：将风力转换成旋转能的转子；由转子旋转的旋转轴；将转子和旋转轴定位在地面以上预定高度的塔架；以及在塔架上方或者下方额外安装的发电机，从而利用转子的旋转力来发电。

大部分用于传统风轮机的转子具有2至6个叶片。在本领域已经公开了具有多种形状以便利用风力来旋转旋转轴的转子。

然而，虽然已经大量广泛采用具有2至6个叶片的传统转子，但是为了确保可靠发电，每个叶片的总长度必须增大，以便增加转子的旋转直径。因此，需要宽的安装区域，并且可使用的位置的选择范围减小。

在提供具有多种形状的叶片的转子中，因其结构特征，所以为了接收更大量的风，转子的尺寸应当随转子数量的增加而成比例增加。因此，因频繁且无规律改变风向、风速和风流速导致转子结构性磨损的可能性会增加。以及，因为转子上的大负载，由于在微风和低地区域中不能有效导通发电，所以需要在高地上安装转子。

具体而言，当在直接型风轮机上安装转子时，其中在直接型风轮机中在电力系统中直接采用交流风轮机，其难点在于所述系统很可能会直接受到风速变化的影响。因此，为了能够在任何风速下都以基本恒定速度旋转转子，必须安装单独的控制设备，以用于改变转子倾斜，因此增大安装成本并且产生噪音。

为了解决这些问题，在韩国未审查的专利公开物No.1998-74542中公开的风轮机包括：沿垂直方向延伸定位的至少一个涡轮机；设置在所述涡轮机上以规律间隔相互隔开的轮缘或者圆盘；以及沿绕轮缘或涡轮机的螺旋形方向延伸的多个翼片。

在上述专利文献中公开的风轮机中，虽然优选多个翼片将风流导向涡轮机，但是如果风从涡轮机的上部和下部倾斜的方向以高速流过并且频繁且无规律地改变方向，则由于风接触到以规律间隔隔开的轮缘或圆盘的上表面和下表面，所以大负载施加到旋转轴，并且安装在旋转轴上的涡轮机很可能瞬时停止或者减小旋转力，从而减弱有效发电。

特别是，在传统风轮机中，每对翼片对用作在外端收集风力的集风器的漏斗进行定界，并且向涡轮机集中风力，以使得当风向涡轮机运动时，压力可以首先施加给风。然而，由于风很可能通过旋转轴和翼片之间限定的开口释放，所以难以连续施加旋转力用于每次旋转旋转轴，因此不能可靠地旋转旋转轴。

而且，在韩国实用新型注册号No.263185中公开的风轮机包括圆柱形风扇，即使在微风下不论风向如何它都可以发电。在所述圆柱形风扇中，在上圆盘和下圆盘之间以规律间隔安装多个叶轮，以使得即使在微风下也可以发电，并且不受风向影响。

然而，即使在所述风轮机中，当风被直接导入接触到上圆盘和下圆盘的表面时，大负载施加到旋转轴，并且叶轮会变形。因此，旋转轴的圆柱体很可能瞬时停止或者减小旋转力，从而减弱有效发电。

而且，为了解决上述问题，虽然本领域已经公开了用于防止转子断裂并且加速旋转轴而不会施加大负载的多种转子和相关设备，但是，由于这些转子尺寸增大并且附加部件具有较差的结构整体性，所以在低区域或者城市区域中发电效率降低，其中上述低区域或者城市区域具有相对低的风速或窄小空间，并且集风性大大降低，从而风力丧失并且发电效率降低。

此外，在传统转子中，在风速大的情况下，在台风或者台风频发的季节期间，由于大负载连续施加到转子和旋转轴，因此转子和旋转轴很可能断裂。考虑到上述情况，如果转子尺寸减小以便防止转子在高风速下例如台风中断裂从而保护风轮机，则不可能在微风下发电。以及，如果安装单独的传感器以检测风速，从而可以自动停止风轮机，则风轮机的安装成本增加。而且，因为大量的复杂连接部件，产生的噪音增大，并且风轮机断裂的可能性增大，从而发电效率降低。