[实用新型]高空发电的地面风力发电机组

说明书

技术领域

本实用新型属于高空风力发电技术领域，特别是涉及一种更易于将风能转化为电能的高空发电的地面风力发电机组。

背景技术

我国是风能资源大国，但是很少有人注意到，我国还是高空风能大国。目前的风能利用仅限于几十米至百米的低空。而在几千米至1万米的高空，不仅风速更大，且风力稳定，一年中不刮风的时间不足5%。专家普遍认为，高空风能要比地面风能多出数百倍，可考虑建设空中风电厂。据了解，目前，最先进的地面风力发电站的风力密度低于1千瓦/平方米。中国陆地上空万米高空处大部分地区的风力密度均值超过5千瓦/平方米，而江浙鲁地区上空的高空急流附近的风力密度甚至达到30千瓦/平方米，为世界之最。中国拥有世界上最好的高空风能资源。同传统风电相比，高空风电投资成本约为低空风电的1/3-1/2，发电成本约为低空风电的1/3，而占地面积仅为1/30，并且无噪音，对环境影响较小。整个中国的上空都有很好的高空风能的分布，不像现在，常规风电只能在甘肃、宁夏、新疆，其他地方大部分都不能建。从高空风能的角度来说全国到处都能建。面对高空风能的诱人前景，其实早在20世纪70年代爆发能源危机时，各类高空风电的设计就不断涌现。美国、荷兰、意大利等国都多次进行过高空风能发电的试验。

专利号为200810065873.5的一种高空风力发电装置,包括具有浮力的气囊,固定气囊的绳索以及位于地面上的发电机、卷扬机以及运行控制系统。固定气囊的绳索一端固定在气囊的几何中心点上,另一端绕在发电机的转子上,或与转子相连接的传动设备上。气囊呈扁平状,其迎风角度可以调节。高空发电机的工作过程如下:运行控制系统调整气囊的迎风角度,使其正面迎风,在风力作用下,气囊从初始位置开始沿风向运动,并通过绳索,拉动转子旋转发电。此为发电阶段。气囊运动一段距离之后,必须收回到初始位置。运行控制系统调整气囊的迎风角度,使其侧面迎风,启动地面的卷扬机,沿逆风方向把气囊牵引回初始位置。此为回收阶段。两个阶段不断交替循环进行。此结构的问题在于传动链设计在气囊上，这无疑使气囊重量增加，加大了空中的安全隐患，而且此结构的发电效率比较低，达不到发电量的要求，不仅浪费了大量的风力资源，而且从经济利润角度来看也造成了浪费。

实用新型内容

针对上述存在的技术问题，本实用新型提供一种高空发电的地面风力发电机组。它是直接建立在地面，将高空中的动能转化为电能，使发电机发电的设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型包括发电机及对称设置在发电机两侧的联轴器、增速箱、制动器、滚筒、离合器及电动机，所述发电机的转子轴两端分别通过联轴器连接有增速箱，滚筒两端分别连接有制动器，所述增速箱和滚筒一端的制动器连接，滚筒另一端的制动器和电动机通过离合器分别连接，发电机发电时，所述两滚筒分别通过缆绳与空中做功伞连接，两离合器分别与外部控制部分连接，通过控制两离合器交替工作，实现发电机持续发电。

所述滚筒包括滚筒外壳和滚筒转轴，在滚筒外壳内两端和滚筒转轴间分别设置有第一单向轴承，在滚筒外壳外的滚筒转轴两端与制动器间分别通过第二单向轴承连接，所述第一、第二单向轴承转动方向相反。

所述发电机包括内壳、外壳、定子、永磁转子、转子轴及端盖，转子轴伸出两端盖，并与两端盖间通过轴承连接，在内、外壳间设置有筋板，形成冷却水路，在外壳上分别开有进、出水口。

本实用新型具有如下优点：

1、本实用新型采用对称设置在发电机两侧的减速箱及滚筒装置，使整个装置串联，滚筒通过缆绳与空中做功伞连接，实现空中机械能量到地面的传递；通过增速箱对滚筒传动过来的转速增速后，使输出轴一端转速达到发电机所要求的额定转速。通过外部控制部分控制两离合器交替工作，每个循环左右对称，使得发电机一端做功伞开始收伞到再次做功之前这段时间另外一端的做功伞正在做功，保持发电机始终在工作状态，从而提高发电机的发电量。

2.本实用新型在滚筒内外的转轴上分别设置转动方向相反的第一、第二单向轴承。由于此结构中滚筒所承受的扭矩非常大，很难找到合适离合器来实现分离工作，所以选用两种轴承配合，达到分离工作的要求。

3. 本实用新型中的发电机转子轴伸出两端盖，分别与两端滚筒装置的离合器连接，实现两端交替工作，使发电机持续工作，提高发电量。在发电机内、外壳间设置有筋板，形成冷却水路，以冷却发电机。