[发明专利]高利用率风能发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及发电系统领域，特别地，是涉及一种风力发电系统。

背景技术

目前，在风力发电领域，普遍采用的仍然是风车式发电系统，其缺点在，一、需要建设较高的基塔；二、风力采集面积十分有限，对风能的利用率极低。鉴于此，风车发电系统的发展十分缓慢。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种高利用率风能发电系统，该系统不仅建设成本较低，并且具有明显较高的风能利用率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该高利用率风能发电系统包括非封闭的球形帆，所述球形帆内部设有可控制球形帆张开和收拢的电控收放机构；所述球形帆通过与所述电控收放机构电性耦合的导电索绕置到设于地面的弹簧轴；所述弹簧轴通过传动系统对发电机组进行驱动；所述电控收放机构通过所述导电索电性耦合至设于地面的控制模块，所述控制模块在所述弹簧轴被导电索拉转到极限角度时，控制所述电控收放机构将所述球形帆收拢，并在所述弹簧轴转角复位时，控制所述电控收放机构将所述球形帆张开。

作为优选，所述球形帆的漏空部开设于背向所述导电索的表面。

作为优选，所述传动系统包括变速机构、电子离合机构；所述电子离合器配置于所述变速机构和弹簧轴之间；所述电子离合机构使所述弹簧轴在被所述导电索拉转时与所述发电机组耦合；而在弹簧轴复位过程中，与所述发电机组断开。

作为优选，所述弹簧轴与发电机组的转速比为1/500~1/50。

作为优选，所述变速机构中的初级传动为带传动，且变速机构中至少设置有一个飞轮，以提高变速机构的传动平稳性。

作为优选，所述电控收放机构包括一个设于球形帆面向导电索的表面的进风碗，以及固定于球形帆表面的质软管型骨架，所述管型骨架具有一个总进气管和一个总排气管，所述总进气管连通至所述进风碗的底部；所述总排气管通过电磁阀连通外界，并朝向球形帆的背风侧。

本发明的有益效果在于：该高利用率风能发电系统在工作时，首先，弹簧轴处于复位状态，此时使所述球形帆张开，风力推动球形帆上升，从而牵拉弹簧轴旋转，此过程中，驱动发电机组旋转；而在弹簧轴被牵拉旋转至极限位置后，球形帆收拢，则球形帆不再承受风力，在弹簧轴的回复作用下，球形帆迅速下降；弹簧轴复位后，重复上述过程；由此可见，弹簧轴被拉转的时间远大于复位过程的时间，也即是，球形帆几乎一直在被风力推动做功，因此，在球形帆所在的区域内，风能利用率极高；另一方面，由于本系统中，主要机电设备都设于地面，因此建设成本远低于风车发电系统，真是物美价廉。

附图说明

图1是本高利用率风能发电系统的示意图。

图2是本高利用率风能发电系统中传动系统的一个实施例示意图。

图3是本高利用率风能发电系统中电控收放机构的一个实施例示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

如图1所示，本高利用率风能发电系统包括非封闭的球形帆1，所述球形帆1内部设有可控制球形帆张开和收拢的电控收放机构11；所述球形帆1通过与所述电控收放机构11电性耦合的导电索2绕置到设于地面的弹簧轴3；所述弹簧轴3通过传动系统4对发电机组5进行驱动；所述电控收放机构11通过所述导电索2电性耦合至设于地面的控制模块6，所述控制模块6在所述弹簧轴3被导电索2拉转到极限角度时，控制所述电控收放机构11将所述球形帆1收拢，并在所述弹簧轴3转角复位时，控制所述电控收放机构11将所述球形帆1张开。

所述球形帆1背向所述导电索2的表面开设有漏空部10。所述电控收放机构11可以由驱动电机带动金属折叠杆件构成；但图3所示的实施例更为优越，其包括一个设于球形帆1面向导电索2的表面的进风碗110，以及固定于球形帆表面的质软管型骨架111，所述管型骨架111具有一个总进气管1110和一个总排气管1111，所述总进气管1110连通至所述进风碗110的底部；所述总排气管1111通过电磁阀12连通外界，并朝向球形帆1的背风侧，也就是背向所述导电索2。按照此设计，由所述控制模块6控制所述电磁阀12关闭时，沿着导电索2吹入所述进风碗110的强劲气流使所述管型骨架111内维持高压，从而使骨架保持刚度，以将所述球形帆1撑开，此时球形帆1大面积迎风，使导电索2承受巨大拉力；而当所述电磁阀12开启时，进入所述管型骨架111内的空气直接通过总排气管1111排出，从而使管型骨架111内无高压存在，从而使骨架无法获得刚度，在风压作用下使球形帆1表面瞬间塌陷收拢，从而导电索2几乎不受拉力。