[发明专利]风叶转笼驱动多台发电机的风力发电机

说明书

技术领域

本发明属于风力发电机领域。

背景技术

大型风力发电机几乎全是水平轴的有三个风叶、设备：主轴承、低速轴、增速器、高速轴、发电机、转向装置、刹车器、润滑系统等装备，造价高，维修量大等缺点。功率多在1.5兆瓦，3兆瓦已很难生产，要想再提高功率几乎是极难做到的。

现在垂直轴风力发电机叶片小，只带一个小的发电机，功率很小，只适合家庭、公路灯杆用。

发明内容

本发明的风叶转笼驱动多台发电机的风力发电机是有多个(可达数十个)垂直安置的风叶和多台发电机的风力发电机；机械传动只有安装在风叶转笼上的大型内齿轮和发电机轴上的齿轮，无需增速器等复杂设备，就能提高发电机转数、直接发电；选用立式多级性永磁发电机在低速和中速就能高效发电。

下面就本发明的各部分组成说明本发明的内容：

风叶转笼是由8个及以上的均布的桁架、外转盘、内转盘组成的上转盘和下转盘，上转盘和下转盘由外立柱、内立柱、斜拉钢丝绳、斜支拉支架等制成的圆台型刚性转笼。上、下转盘的内转盘由金属材料制成，其中心端安装有大型内齿轮。上、下转盘的外转盘用金属材料或复合材料制造重量太大，本发明选用多根高强绳索(如4根钢丝绳)做外转盘的材料，可将外转盘的重量从一百多吨减至几吨左右、高强绳索固定在桁架的外缘的绳索槽中夹紧；风叶两端加装安装座垂直安装在上转盘和下转盘的多根高强绳索上，用紧固板和螺柱固定。

用玻璃纤维、玄武岩纤维及其机织布、无纺布配合浸胶后由拉挤机拉挤成形状完全相同的风叶。风叶的形状为外凸内凹中空带加强筋的，内凹部分设多根纵向的挡风筋。风叶内凹部分迎风时能产生较大的扭矩，外凸部分光滑迎风时阻力小，内凹外凸的风叶产生的能量差推动风叶转笼旋转。多达16个以上的风叶都安装转笼的外缘，每根风叶高度达数十米，转笼旋转的动力是巨大的。(如风叶宽1.5m，长40m，一个风叶受风面积就有60㎡)。风叶加装风叶转向装置到逆风面时阻力更小，效果更佳。

风叶转笼的上转盘下，下转盘下分别安装一组铷铁硼磁悬浮，磁悬浮一极固定在转笼的转盘上，一极固定在立柱上，其作用面以水平为准向内或向外倾斜3°-8°，使磁悬浮有向上的磁悬浮力和向旋转中心的磁悬浮力。磁悬浮使重达数十吨的风叶转笼的摩擦力变得很小很小，也使风叶转笼的旋转中心不摆动。

上发电机舱和下发电机舱的上平板上有8个发电机轴孔及立式发电机的固定孔，从上平板伸出的发电机轴上安装有齿轮，且每个发电机齿轮均与固定在内转盘上的大型内齿轮啮合。两个发电机舱的上平板的高度差与风叶转笼的两个内转盘的高度差相同。

本发明的传动简单，效率高，转笼上风叶带动转笼转动，上、下两个内转盘上固的大型内齿轮分别带动上、下两个发电机舱伸出的发电机齿轮增速旋转，即带动发电机转子转动发电。能量传递如下：

【风叶】→带动→【转笼旋转】→带动→【内齿轮旋转】→啮合→【发电机齿轮】→带动→【发电机发电】

本发明动力传动程序简单的几乎不可能再简单，动力损耗少，风能利用率高，能量巨大的风力发电机。

上、下发电机舱均可安装8台发电机，发电机选用技术成熟、运行可靠的永磁多极性的发电机。永磁多极性发电机极数多、无碳刷、不产生火花，转数在15-350rpm均可高效发电，其启动力矩小，是最适合风力发电的发电机。在发电机的输入端加装电磁离合器，在启动时可只接两台发电机，转动起来后逐渐增加发电机的台数以达到满负荷运转，是最适合微风启动的风力发电机。

风叶转笼的内转盘装有垂直的刹车环，立柱上装有4个或6个带伸缩油缸的汽车轮子，油缸伸出时，汽车轮子和内转盘上的刹车环接触，汽车轮子的刹车装置刹车，风叶转笼逐渐减速至停止。

本发明的有益效果是：

风叶安装在转笼外缘，风叶宽可达两米，高达几十米，受风面积大，能产生巨大的动能。用多台中型技术成熟的发电机，传动只有一个内齿轮和电机齿轮，结构极为简单，运转可靠，无维修，运行费用低。杆顶装有避雷针，无雷击风叶的可能。用铷铁硼磁悬浮几乎无摩擦，又能准确定位。只有一级传动，能量损失极小。迎风面整个面积所有凹面风叶都能产生动能，采风面大，采风点距旋转中心远，产生力矩大，摩擦力小，能量损失极少，可制造10兆瓦以上的风力发电机。

附图说明

图1是风叶转笼驱动多台发电机的风力发电机结构中间剖面示意图。

图2是风叶、外齿轮、齿轮的俯视示意图。

图3是风叶的横剖面示意图。

图1中间剖面的后面还有几个风叶，为看清结构并未画完。