专利名称：可变风帆式风力发电系统的制作方法
可变风帆式风カ发电系统本发明涉及一种可变风帆式风カ发电系统，尤其是可根据风向调节风帆叶片姿态，从而降低迎风阻力，提高风能利用效率的风カ发电系统。
能源是人类生存发展的重要基础资料。近百年来，随着人类生活需求的不断提高和生产规模的扩大，对能源的需求也越来越殷切。进入二十一世纪，能源危机正在日益制约社会经济活动，传统使用的化石能源日益匮乏，价格不断攀升，成为引起世界经济动荡和影响和平的重要因素。而且，化石能源的大量使用，Co2、So2等温室气体大量排放，导致气候变暖，生态变迁，危及人类生存环境。为了解决日益严重的能源危机，缓解由于大量使用化石能源带来的环境污染，长期以来，世界各国纷纷投入巨资寻找开发可再生能源。目前列入重点研究开发的清洁能源有水能、风能、太阳能、潮汐能、生物质能等。风能的开发利用已有很长的历史。近年来，风カ发电作为可再生的清洁能源受到世界各国政府、能源界和环保界的高度重视。地球上风カ资源蕴藏量大，清洁无污染，施工周期短，投资灵活，占地少，具有较好的经济效益和社会效益。目前风カ发电的普遍方式是采用架空式三叶风轮。轮轴通过变速装置驱动发电机。单机发电功率普遍为2MW以下。国际上最大的海上风カ发电机为5MW。这种风カ发电机需要较高的启动风速，常年发电时间在2000 2500小时之间，设备复杂，投资大，对风场要求高。而且发电量不稳定，发电预见性差，对电网调峰冲击大。本发明要解决的技术问题是提供一种可以实现低风速运行、均匀发电、持续供电，最大限度地利用风能，设备简单、成本低、安全可靠的风帆式风カ发电系统。本发明采用立轴结构，在立轴顶端安装风轮，风轮外周安装立式可调式叶片，根据来风方向和风カ大小自动调节叶片朝向。当叶片运动方向背向来风时，叶片迎风面朝向来风并与来风垂直。当叶片运动方向迎向来风时，叶片顺桨与来风平行。这种结构有利于使自然界气流能最大限度作用于叶片，降低迎风阻力，提高风能利用效率。本发明内容包括风帆叶片、叶片转动装置、传动轴和塔架、动カ输出和变速齿轮、发电机、支承底座和控制系统。按以下步骤说明I.风帆叶片风帆叶片由叶片主体、转动装置、托架等组成。(I)叶片主体为立式长方形，迎风面为弧形凹面。背面通过上下分布的活动支座固定在托架上。(2)转动装置为安装在叶片背部的动カ驱动设备，通过内外布置的横向拉杆使叶片呈360°转动。
(3)托架为连接叶片和立轴的钢制支架。2.传动轴和塔架传动轴为立式安装的动カ传动轴，上部安装叶轮，下部安装动カ输出齿轮，底部安放在支承座上。上部和下部分别由塔架抱持固定。3.动カ输出和变速齿轮动カ输出齿轮分为主齿轮和变速齿轮。主齿轮安装在立轴上，变速齿轮啮合主齿轮，连接发电机或其它耗功设备。4.测量和控制系统
測量系统包括风速仪、风向仪、转速仪、各部件温度仪、液压仪、电流电压仪等。控制系统包括启动、停机和紧急制动装置，叶片转动控制系统等。5.附属设施刹车装置在立轴上安装机械和电磁刹车各一組。避雷设施按避雷标准建造。维修梯设置在抱持架内。[有益效果]本发明所提供的可变风帆式风カ发电系统具有以下应用效果I.提高风能利用效率，提供清洁能源。本发明可以降低风叶迎风阻力，提高风能利用效率，实现较大規模发电，为人们生产生活提供大量清洁电能，缓解目前地球上日益严重的能源危机；2.实现低风速发电。本发明可降低系统发电的起点风速，有效实现低风速发电，拓宽了应用范围，延长了年度有效发电时间。3.清洁环保。本发明的可变风帆式风カ发电系统是完全的环境友好能源，不会给环境带来任何的污染；4.投资省。依据本发明建造的风能发电机组投资省，每千瓦装机投资额远低于现行的火电、核电、水电、太阳能发电和风电等。图I是本发明的总体结构示意图，图2是叶片背面示意中1-风帆叶片，2-叶片转动装置，3-传动轴，4-抱持塔架，5-动カ输出，6-变速齿轮，7-发电机，8-支承底座。I.选择风电场本发明理想的风电场选址应是场地开阔、风カ均匀的区域。2 叶片主体钢骨架，面板采用帆布制作。尺寸6 X 4米(高X宽)。数量6片。支架半径15米，钢材焊接。结构叶片背部竖向中线处上下两点用活动铰轴与叶片支架相连。
叶片转动装置选用2KW伺服电机，通过链轮带动叶片转动。3.立轴材质钢管。尺寸直径600mm,厚度20mm,高度45米。
结构上部与叶片支架镙栓连接。底部铁板焊接，安放在钢球平面上。底部上2米处套装主齿轮。立轴抱持架为三足钢架，上部采用轴承抱持固定，下部固定在底座上。4.发电机选择2000KW无刷异步发电机。5.测量和控制系统在立轴上部抱持架上安装风速仪、风向仪、叶轮转速仪，各转动轴承上安装温度仪，发电系统安装电流电压仪等。控制系统设置启动、停机和紧急制动装置，叶片转动控制系统。
权利要求
1.一种风帆式风カ发电系统，包括风帆叶片(I)、叶片转动装置(2)、传动轴(3)和抱持塔架(4)、动カ输出(5)和变速齿轮出)、发电机(7)、支承底座(8)和测量控制系统。其特征在于所述风帆式风カ发电系统是将风帆叶片布置在立式传动轴的顶端，通过横向支架呈迎风绕轴运动。立式传动轴底端安装的动カ输出齿轮连接发电机。
2.如权利要求I所述的ー种风帆式风カ发电系统，其特征在于所述风帆叶片采用钢材、玻璃钢、木板或其它材料制成，数量I至50片，通过横梁固定在立轴顶端。
3.如权利要求I所述的ー种风帆式风カ发电系统，其特征在于所述风帆叶片可根据来风方向和风カ大小自动调节叶片朝向。当叶片运动方向背向来风时，叶片迎风面朝向来风并与来风垂直。当叶片运动方向迎向来风时，叶片顺桨与来风平行。
4.如权利要求I所述的ー种风帆式风カ发电系统，其特征在于所述动カ输出和变速齿轮连接发电机、空气压缩机、液压机或其它耗功设备。
全文摘要
本发明涉及一种可变风帆式风力发电系统，由风帆叶片、叶片转动装置、传动轴和塔架、动力输出和变速齿轮、发电机、支承底座和控制系统组成。可根据风向调节风帆叶片姿态，从而降低迎风阻力，提高风能利用效率。具有发电均衡，设备简单，建造成本低，安全可靠等优点。适用于并网型发电和离网型供电。
文档编号F03D7/06GK102650265SQ20111004478
公开日2012年8月29日 申请日期2011年2月25日 优先权日2011年2月25日
发明者施建勇 申请人:施建勇