[发明专利]一种高空轨道帆板风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电装置，具体涉及一种帆板式风力发电装置。本发明的风力发电装置通过若干塔架组合，在高空架设环形轨道，可以支撑大径帆板式风力发电装置在不同风力下安全运行。

背景技术

当前，随着煤、石油、天然气等不可再生能源的枯竭，太阳能、风力等新能源逐渐被人们所重视，这类新能源具有清洁，不产生污染的特征，资源可以说是取之不尽。其中，风力发电是一种极具发展潜力的绿色能源，可以有效解决我国农村及偏远山区人民用电难用电贵的问题。

目前使用的风力发电机，不论是水平轴式还是垂直轴式，都是依靠风力发电机的中心轴来支撑风叶重量的。这样的话，当风叶越大时，风叶重力中心与风力发电机中心轴之间产生的垂直向下的力矩就越大，这种力对风力发电机是有破坏作用的，因此，现有风力发电机所能承受的风叶长度是有限的。

长期以来，人们一直试图通过增大风轮直径和增加塔架高度来增大风力发电机的单机客量，提高风力发电效益。然而，由于单塔支撑风轮旋转的重心较高，使得可摆动的范围非常狭窄，存在极大的安全隐患，20米/秒以上的风速无法利用，只好采取失速措施，望大风兴叹！致使单机容量增大越来越难。

发明内容

本发明的目的是提供一种由大径风轮乘跑车在以若干塔架支撑的环形轨道上旋转发电的高空轨道帆板风力发电机，以在保证风力机安全运行的前提下增大风力发电机的单机容量。

本发明的高空轨道帆板风力发电机包括中心塔架、环形塔架、环形轨道、跑车、下层旋转力臂、上层旋转力臂、拉杆、阴阳帆板、旋转齿轮、增速齿轮和发电机，两个或两个以上的环形塔架以中心塔架为圆心，环绕在中心塔架周围，在环形塔架的顶端安装有一个以中心塔架为圆心的水平环形轨道，跑车置于环形轨道上，偶数根的下层旋转力臂安装在跑车上，沿环形轨道的中心径向均匀布置，与下层旋转力臂数量相同的上层旋转力臂平行正叠安装在下层旋转力臂的上方，在每组上、下旋转力臂两端的异侧各安装有一个阴阳帆板，旋转齿轮安装在下层旋转力臂的下方，与环形轨道同心，增速齿轮与旋转齿轮啮合，并连接发电机，以带动发电机发电。

所述的阴阳帆板由至少一片帆板片组成，帆板片以阴阳帆板上的一条长边为转动轴，只可在旋转力臂的安装一侧水平转动。其中，阻风一侧阴阳帆板的帆板片被旋转力臂挡住，与风力线相交，阻力较大，推动旋转力臂旋转；顺风一侧的阴阳帆板的帆板片依帆板转动轴随风转动，与风力线平行，阻力较小。

所述的高空轨道帆板风力发电机还包括安装在中心塔架和环形塔架底部的液压升降机，液压升降机统升或统降中心塔架与环形塔架，以使环形轨道始终保持水平。

本发明高空轨道帆板风力发电机的支撑体系是由两个或两个以上的环形塔架与环形轨道组合为大径正圆柱体，使得上、下层旋转力臂的重心降低，可摆动范围宽泛。其中，每组上、下层旋转力臂分别用拉杆固定成三角形结构，上、下层旋转力臂之间相距4～6米。

所述的增速齿轮和发电机可以安装在高空轨道帆板风力机上的任何部位，本发明是将其安装在中心塔架上的顶部。

有资料显示，当地面风力2级，风速2.6米/秒时，垂直上升至100米空中的风力5～6级，风速8.7米/秒，垂直上升至150米的风力8～12级，风速26米/秒。

若高空轨道帆板风力发电机由16个风轮直径为100米的单塔帆板风力机组合而成，则塔架可增高1倍，风速增大1倍，风轮直径增大1倍，阻风帆板片数增加3倍。

由此可知，组合后的高空轨道帆板风力发电机吸纳的能量是单塔帆板风力机的4倍，仅就单机容量而言，则增大了63倍。而塔架增高所使用的钢材可由旋转力臂节约部分调换补充，因此，高空轨道帆板风力发电机的经济效益提高了3倍。

单塔帆板风力机的重心可摆动范围只有0.5米，高空轨道帆板风力发电机的重心可摆动范围少说也有50米，安全系数在100倍以上。由于风轮水平旋转，离心加速度不与重力加速度叠加。离心力增大带来的破坏作用仅有2倍，相抵之后，高空轨道帆板风力发电机安全运行的能力提高了98倍。使20米/秒以上的风力成为了风力机安全运行的风速，发电机容量以几何级数增大。

本发明的高空轨道帆板风力发电机结构简单，造价低廉，可以安全有效的利用高空风力进行发电。

附图说明

图1是本发明高空轨道帆板风力发电机的结构示意图；

图2是图1中液压升降系统的横切面构造示意图；

图3是图1中风轮部分的横切面结构示意图。

具体实施方式