[发明专利]新式风力发电法

说明书

技术领域：

本发明属于风力发电的一种新系列技术。

背景技术：

目前的风力发电技术虽然比较成熟，但还是有严重的缺陷。例如：一、高空风速远大于低空风速，对此人们只会用加大风轮直径的一种办法。如风轮直径由几米做到了庞大巨无霸的二百米，但三百米、五百米高空的风源更好，而风轮直径就没办法再继续做大。二、虽然风叶尖在外缘转径大，得风多，但力量需传输到根部，这种结构设计时会着重考虑抗弯抗断的强度；因怕弯、怕断的问题，使得力最多的叶尖面积很小，不得力的叶片根部很大。三、大型风力发电风轮的转速，是远达不到发电机的转速，现在只利用了机械增速的一种办法。变速结构可占风电设备的比重很大，因而加大了风电的投资成本。风力发电因上述几点，把资源丰富且无成本的优势消耗殆尽。

所以，寻求超高空资源应用的可靠途径；改变风轮的动能传输手段；简化风电增速模式。风电的投资就会大幅减少，风电就会变成盈利产业，风电自然会变成人类主要利用的能源。

发明内容：

一、颠覆塔顶部安装风轮的传统——脱胎换骨式的塔腰部可安装风轮。一层(钢)缆，一层风轮，塔与(钢)缆组合，可加高风塔高度，而不加大风轮直径的一塔多轮结构。风塔越高安装的风轮就越多，它避开了超大风轮的制造和安装难度，借用一百多层的高楼技术，300-500米的高空优质风源，今后都该在可利用范围。

二、增加了一个风轮外环配置——叶片吸受到的动能，将打破由外向内输送的传统。叶片的角色成了新式风轮内毂与外环之间的幅条，从而使叶片的性能从抗弯难，转变为抗拉易的结构。外环上拉力点是越多越好，作为内毂与外环之间的幅条，叶片由原来的三片可改到几十片，乃至上百片。叶片从抗弯的粗大，变成了抗拉的窄而薄。使同等重量和造价的叶片面积，能很容易增加三至五倍，这将大幅增加风轮的得风面积。

三、把风轮外环巧妙地当作超大行星(齿轮)来应用——抛弃传统的机械增速结构。发电机安装在外环处，并当作绕行的小卫星，创造自然增速结构。发电机获取动能不再是从风轮中心获取，而是从风轮外缘直接获取，从而告别了大风电必须有变速箱的历史。

本发明的技术解决方案：

新式风力发电法一个塔杆，由只安装一个风轮，变成可装几个风轮的解决办法：目前的风轮和发电机及变速箱是连为一体结构，都装在塔杆的顶部，只需在塔顶中央置一竖轴的旋转机构，就能得到风轮必须的360度跟踪风向功能性旋转。塔杆顶部中央被终结，所以这种结构一个塔只能安装一个风轮。而新结构是把风轮和发电机分层安装，风轮由塔杆的顶部换成腰部并悬挂在侧面，腰部任何部位都能安装，一个塔杆就能安装多个风轮和多层发电机。这一变革，需必备三个新式部件及其附件：一、在塔杆外侧设供轮子承重的环塔轨道，简称旋转平台。二、风轮和发电机安装的架子，简称托架。三、支撑托架在旋转平台上转动的转轮，简称承重轮及平衡轮子。风轮与托架相联，托架与承重轮相连，承重轮在旋转平台上运动，平台置入塔上的这种新结构，就完全具备风轮跟踪风向360度转动功能。这个改革的第一个作用：塔顶用最廉价的(钢丝)缆分摊掉风能的横向推力，把塔的粗大抗弯结构改变为较细的抗顶结构，可使塔杆的强度和造价成倍下降。第二个作用：由于风能对风轮的横向推力由钢丝缆承担，塔仅需承担重量，这样缆将塔与塔横、纵相连，多层稳定就容易实现多层风轮的叠加，形成风轮巨阵。以现有的百层高楼的建筑技术，今后500米高空优质风源不会再被浪费掉。

新式风力发电法叶片由单支点的抗弯结构，改变为双支点抗拉结构的技术途径：原大风机的风轮都是三叶桨，它所得到的动能需全部输送到几十米乃至百米外的中心根部，这种单支点结构，只有粗和大才不会弯和断。现在风轮多增加一个抗顶结构的外环，叶片自然成为外环与内轮毂之间绷紧的幅条，叶片将从单点受力，改为双支点的抗拉结构。外环要绷紧就得绷点越多越好，所以双支点叶片的数量，在风轮结构中是越多越好，同时也是越薄越轻越能增加风轮的截风面积。