[发明专利]风力发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用自然风的力量进行风力发电的风力发电装置。

背景技术

风力本身是免费的和随处可得的，但怎样利用随处可得的免费风力，却需要人们的智慧。早在19世纪末欧洲就出现了利用风轮进行发电的尝试。但至今为止，我们还无法大规模地普及利用免费的风力进行发电，主要是因为现行的风轮式风力发电装置存在严重的技术问题。

风轮式风力发电机的第一个技术问题，是发电成本太高，风轮式风力发电机的发电价格大约是火力发电价格的4倍。因此现在世界各国的风力发电，都不得不依靠政府的财政补贴扶持，风力发电的规模越大，政府的财政负担就越重。所以要想大规模地普及风力发电，就必须解决风力发电的成本问题，把风力发电的价格下降到与火力发电相近的程度，这样风力发电才会具有真正的竞争力。

风轮式风力发电机的发电成本高，是因为现行的风轮式风力发电机组的造价太高。因为自然风的风力变化幅度很大，风轮式风力发电机的风轮必须能承受台风等非常强列的暴风，例如12级台风的平均风速为34m/s，此时在1.5MW级风轮式风力发电机的叶片上产生高达数千吨的风压力，因此风轮的叶片、转轴等必须采用昂贵的高强度材料，这就使风轮式风力发电机的造价变得十分昂贵。

风轮式风力发电机的第二个技术问题，是抗强风性差。因为长达数十米的旋转风轮叶片，只有叶片根部一个支撑点，所以受力非常不平衡，容易损坏。尽管采用高强度的材料制作叶片，并采用专门的卸载装置控制叶片上的风压，但仍然难于避免来自强风的破坏。风轮式风力发电机的故障原因，80％以上是因为强风造成的各种损坏。因此抗强风性能的好坏，对于风力发电机来说是至关重要的。

风轮式风力发电机的第三个技术问题，是在弱风时无法发电。因为风轮要达到抵抗强风的强度，所以风轮就被制作得十分厚重，这种沉重的风轮无法被低风速的弱风驱动，也就使得风轮式风力发电机无法设置在年均风速较低的弱风地区，大大限制了风力发电的应用范围。

风轮式风力发电机还有其他的技术问题。例如长度数十米的整体叶片，很难运送到道路条件不好的边远地区，风轮高速旋转会产生较大的噪音，有时还会打死鸟类。

为了取代技术问题较多的风轮式风力发电机，人们想出了一些不使用旋转风轮发电的方案和专利，例如风帆方式发电、风筝方式发电、气球方式发电、压电体发电(Piezoelectrics)、电气体发电(Electrohydrodynamic)等。但至今为止，这些不使用旋转风轮的风力发电技术，还都停留在想象或实验室阶段，还没有一种不使用风轮的风力发电机能够达到实用发电的程度。

发明内容

为了克服现行风轮式风力发电机的上述各种技术问题，本发明的目的在于提供一种不使用旋转风轮，而使用风帆的新型风力发电装置。这种风帆式的新型风力发电装置不需要高昂的高强度材料，可以实现低成本，而且具有良好的抗强风性，低风速时能发电，故障率低，噪音低，不会伤害鸟类。

本发明的风帆式风力发电装置，简单描述如下。垂直方向延伸的立柱。上述立柱的一端固定于地面，另一端安装有一个可以在水平方向做360度自由旋转的连接件。上述连接件安装有一个水平方向延伸的旋转轴。上述旋转轴可以在垂直方向做360度的自由旋转。上述旋转轴上固定有类似于风帆的受风部。自然风吹到风帆式的受风部上，引起上述旋转轴的旋转。上述旋转轴的旋转动力，通过一套传动装置传递到一台发电机上，驱动发电机发电。

具体而言，所述的风力发电装置包括：水平方向伸展的能够360度自由旋转的旋转轴、固定在所述旋转轴上的受风部、支撑所述旋转轴和受风部的连接件、支撑所述连接件的垂直方向伸展的支柱、第1风速发电机以及把所述旋转轴的第1转动方向的旋转传递到所述第1风速发电机的第1传动机构。

所述的风力发电装置，其中，所述受风部的重心与所述支柱的中心不重合，形成偏心构造。

所述的风力发电装置，其中，还包括自动变速机构，能根据所述受风部的展开角度的不同，改变所述第1传动机构的转速传动比。

所述的风力发电装置，其中，所述自动变速机构具有半径不同的多个扇形齿轮，以及与多个扇形齿轮同样数目的多个传动机构，每个扇形齿轮对应一个传动机构，将不同传动比的旋转传递到所述第1风速发电机。

所述的风力发电装置，其中，还包括第2风速发电机，以及把所述旋转轴的第2转动方向的旋转传递到所述第2风速发电机的第2传动机构。