一种宽风域微风发电系统的制作方法

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种宽风域微风发电系统。

背景技术：

伴随着全球传统能源的告急，世界各国越来越重视对各种可再生清洁能源的利用。风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射和环境污染，取之不尽用之不竭。目前的风力发电技术已经相对成熟，利用风力吹动风叶旋转，将风能转化为机械能带动发电装置工作，从而产生可供利用的电能。当前，风力发电机组主流为水平轴风机，其具有单机容量较大、寿命较长等优点，但其对叶片的材料，强度要求较高，并且难以维修保护。由于水平轴风机大多采用双馈发电机，其前端需要加入增速齿轮箱，使得齿轮箱的故障率较高，严重影响风机正常运行。水平轴风机的机舱高度因其容量大小而在几十米到上百米不等，造成维护工作较为复杂且危险性较高。面对台风、雷击以及噪声问题束手无策。风车式发电设备的发电效率以及对风能的利用率较低，并且对环境要求较高，需要较强的气流，无法确定集风端始终对准强风方向。对于风力资源相对匮乏，并且风的来向不确定的环境，难以很好的完成发电任务。

技术实现要素：

本发明提供了一种宽风域微风发电系统，以解决统风力发电机安装维护复杂难度高、危险系数高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种宽风域微风发电系统，包括：第一塔架、第二塔架、呈圆形的叶轮和至少一个齿轮连轴发电机；

所述第一塔架和所述第二塔架相对设置，且所述第一塔架和所述第二塔架之间设有间隙；

所述叶轮的外表面设有齿轮；所述叶轮设置于所述间隙内，并通过穿设于所述叶轮圆心的中心轴，与所述第一塔架和所述第二塔架固定，且所述叶轮绕所述中心轴可旋转；

所述齿轮连轴发电机设置在所述第一塔架和所述第二塔架上靠近地面的一端，并与所述齿轮啮合。

优选地，所述叶轮包括：沿所述叶轮的径向设置的多个叶片以及与所述叶片的末端连接的环形固定结构；

其中，所述齿轮设置在所述环形固定结构的外表面。

优选地，所述叶片在第一方向上相对于所述环形固定结构可旋转；

其中，所述第一方向与所述叶片的延伸方向相垂直。

优选地，所述宽风域微风发电系统还包括：用于固定在地面上的底座；

所述第一塔架和所述第二塔架固定在所述底座上，且所述齿轮连轴发电机靠近所述底座设置。

优选地，所述底座包括：用于固定在地面上的基座和安装平台；

所述基座上设有弧形导轨；

所述安装平台与所述弧形导轨连接，且所述安装平台沿着所述弧形导轨可滑动；

所述第一塔架和所述第二塔架固定在所述安装平台上。

优选地，所述弧形导轨为滚珠导轨。

优选地，所述弧形导轨的弧形角度为360°。

优选地，所述基座上还设有多个凸台，所述凸台背向所述弧形导轨设置。

优选地，所述第一塔架和第二塔架上远离地面的一端分别设有叶轮支撑装置；

所述叶轮支撑装置与所述叶轮的侧面接触连接。

优选地，所述第一塔架和第二塔架上远离地面的一端分别设有避雷装置。

优选地，所述第一塔架和第二塔架上靠近地面的一端设有叶轮制动装置。

本发明的实施例的有益效果是：

上述方案中，叶轮的外缘均匀的安装有齿轮，当风能推动叶轮绕中心轴旋转时，齿轮跟随叶轮转动；所述齿轮连轴发电机与齿轮啮合，因此在叶轮转动时，实现通过齿轮带动齿轮连轴发电机转动，将动能转换为电能，最终实现风能转化为电能。需要说明的是，所述齿轮连轴发电机的数量可根据设计功率进行设置，并且设置多个齿轮连轴发电机时，由于该多个齿轮连轴发电机由同一齿轮带动，可以保证齿轮连轴发电机的转速相同。

此外，所述齿轮连轴发电机设置在所述第一塔架和所述第二塔架上靠近地面的一端，并通过机械结构传动，保证发电系统维护工作可以在低空完成，大大降低了系统维护工作复杂程度，危险性和维护成本。并且风力发电机的低空安装运行，可以对发电系统进行消声降噪，还可以很好的完成对其的保护，避免了环境对风力发电机的侵蚀。

附图说明

图1表示本发明实施例的宽风域微风发电系统的示意图之一；

图2表示本发明实施例的宽风域微风发电系统的示意图之二。

附图标记说明：

1、第一塔架；

2、第二塔架；

3、叶轮；

31、齿轮；

32、叶片；

33、环形固定结构

4、齿轮连轴发电机；

5、底座；

51、基座；

510、凸台；

52、安装平台；

6、叶轮支撑装置；

7、避雷装置；

8、叶轮制动装置。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1和图2所示，本发明的实施例提供了一种宽风域微风发电系统，包括：第一塔架1、第二塔架2、呈圆形的叶轮3和至少一个齿轮连轴发电机4。

所述第一塔架1和所述第二塔架2相对设置，且所述第一塔架1和所述第二塔架2之间设有间隙。

所述叶轮3的外表面设有齿轮31；所述叶轮3设置于所述间隙内，并通过穿设于所述叶轮3圆心的中心轴，与所述第一塔架1和所述第二塔架2固定，且所述叶轮3绕所述中心轴可旋转。

所述齿轮连轴发电机4设置在所述第一塔架1和所述第二塔架2上靠近地面的一端，并与所述齿轮31啮合。

具体的，第一塔架1和第二塔架2用于垂直设置于地面，或者通过底座设置于地面；其中第一塔架1和第二塔架2分别包括一主支撑柱，以及与所述主支撑柱呈预设角度设置的至少两个辅支撑柱，所述辅支撑柱分别设置于所述主支撑柱的两侧，且所述辅支撑柱的一端与所述主支撑柱连接，另一端用于设置于地面或者通过底座设置于地面，以提高第一塔架1和第二塔架2的稳定性和可靠性。

该实施例中，所述叶轮3的外缘均匀的安装有齿轮31，当风能推动叶轮3绕中心轴旋转时，齿轮31跟随叶轮3转动；所述齿轮连轴发电机4与齿轮31啮合，因此在叶轮3转动时，实现通过齿轮31带动齿轮连轴发电机4转动，将动能转换为电能，最终实现风能转化为电能。

需要说明的是，所述齿轮连轴发电机4的数量可根据设计功率进行设置，并且设置多个齿轮连轴发电机4时，由于该多个齿轮连轴发电机4由同一齿轮带动，可以保证齿轮连轴发电机4的转速相同。

此外，所述齿轮连轴发电机4设置在所述第一塔架1和所述第二塔架2上靠近地面的一端，并通过机械结构传动，保证发电系统维护工作可以在低空完成，大大降低了系统维护工作复杂程度，危险性和维护成本。并且风力发电机的低空安装运行，可以对发电系统进行消声降噪，还可以很好的完成对其的保护，避免了环境对风力发电机的侵蚀。

其中，所述叶轮3包括：沿所述叶轮的径向设置的多个叶片32以及与所述叶片32的末端连接的环形固定结构33；其中，所述齿轮31设置在所述环形固定结构33的外表面。

具体的，叶片32的末端为沿着叶轮3的径向远离叶轮3圆心的一端。环形固定结构33的圆心即为叶轮3的圆心，所述叶片32位于所述环形固定结构33的内部，并从所述圆心处沿着所述环形固定结构33的径向呈放射状分布。所述叶片32在第一方向上相对于所述环形固定结构33可旋转；其中，所述第一方向与所述叶片32的延伸方向相垂直。优选的，叶片32在第一方向上可旋转的角度范围为0～360°，以保证叶片32在第一方向上可以旋转任意角度。这样，通过将叶片32在第一方向上旋转至不同的角度，以调整叶片32的迎风面积，以保证在不同的风速情况下叶轮3能够维持在一个稳定的转速范围内。

需要说明的是，叶片32的数量可以根据设计功率进行设置，如图1中虽然给出了一种叶轮3具有5个叶片32的示例，但是本发明实施例还可以设置叶轮3具有除此之外的其他数量的叶片32，本发明不以此为限。

该实施例中，通过环形固定结构33将叶片32的末端固定，大大增强了风叶32应对恶劣天气的能力；通过环形固定结构33固定的风叶32也有利于增大风叶的迎风面积，在低风速的情况下，可以捕捉到更高的风功率，更高效率的利用风力资源。

其中，所述宽风域微风发电系统还包括：用于固定在地面上的底座5；所述第一塔架1和所述第二塔架2固定在所述底座5上，且所述齿轮连轴发电机4靠近所述底座5设置。

具体的，所述底座5包括：用于固定在地面上的基座51和安装平台52。

所述基座51上设有弧形导轨；所述安装平台52与所述弧形导轨连接，且所述安装平台52沿着所述弧形导轨可滑动；所述第一塔架1和所述第二塔架2固定在所述安装平台52上。

其中，基座51和安装平台52的形状可以是圆形、矩形、多边形或者除此之外的其他形状，本发明不以此为限。优选地，可以为圆形。

该实施例中，所述第一塔架1和所述第二塔架2固定在所述安装平台52上，并且安装平台52和基座51之间通过弧形导轨连接，实现第一塔架1和第二塔架2在水平面上的旋转，从而实现叶轮在水平面内的旋转。

优选地，所述弧形导轨为滚珠导轨，通过滚珠实现安装平台52相对于基座51的水平旋转。所述弧形导轨的弧形角度为360°。这样，第一塔架1和第二塔架2可以在水平面内实现360°旋转，从而实现叶轮3在水平面内的360°旋转，以便于根据风力方向调整叶片的迎风面方向，实现自导向，使集风口始终朝向风力较强的方向。同时，水平旋转功能也可在恶劣天气下自由选择顺风方向，有效减小迎风面积，增强了发电系统应对恶劣天气的能力。

其中，所述基座51上还设有多个凸台510，所述凸台510背向所述弧形导轨设置。所述凸台510用于固定于地面，增加与地面的受力，保证所述宽风域微风发电系统固定在地面上的稳定性和可靠性。优选地，凸台510的材料可以为水泥。

其中，所述第一塔架1和第二塔架2上远离地面的一端分别设有叶轮支撑装置6；所述叶轮支撑装置6与所述叶轮3的侧面接触连接。

该实施例中，所述第一塔架1和第二塔架2的顶部(远离地面的一端)安装有叶轮支撑装置6，与叶轮3接触，为叶轮3的旋转起到保护作用。

其中，所述第一塔架1和第二塔架2上远离地面的一端分别设有避雷装置7，起到保护宽风域微风发电系统的作用。

其中，所述第一塔架1和第二塔架2上靠近地面的一端设有叶轮制动装置8，以便于通过叶轮制动装置8实现对叶轮3的制动。

本发明实施例中的宽风域微风发电系统的工作原理为：近地面方向不确定的风源吹向宽风域微风发电系统时，可以根据风力强度大小，通过安装平52与基座51之间的滑动导轨，将与安装平台52连接的第一塔架1和第二塔架2在水平面旋转，自动调整方向，使叶轮3始终朝向风力较强的方向。风能推动叶轮3上安装的叶片32转动，将风能转换为叶轮32的动能。叶轮3转动，通过叶轮3外缘的齿轮31，带动低空的齿轮连轴发电机4工作，将动能转换为电能，最终实现风能转化为电能。

上述方案中，齿轮连轴发电机4设置在所述第一塔架1和所述第二塔架2上靠近地面的一端，并通过机械结构传动，保证发电系统维护工作可以在低空完成，大大降低了系统维护工作复杂程度，危险性和维护成本。并且风力发电机的低空安装运行，可以对发电系统进行消声降噪，还可以很好的完成对其的保护，避免了环境对风力发电机的侵蚀。

并且通过环形固定结构33将叶片32的末端固定，大大增强了风叶32应对恶劣天气的能力；通过环形固定结构33固定的风叶32也有利于增大风叶的迎风面积，在低风速的情况下，可以捕捉到更高的风功率，更高效率的利用风力资源。

此外，所述第一塔架1和所述第二塔架2固定在所述安装平台52上，并且安装平台52和基座51之间通过弧形导轨连接，实现第一塔架1和第二塔架2在水平面上的旋转，从而实现叶轮在水平面内的旋转。优选的，弧形导轨的弧形角度为360°。这样，第一塔架1和第二塔架2可以在水平面内实现360°旋转，从而实现叶轮3在水平面内的360°旋转，以便于根据风力方向调整叶片的迎风面方向，实现自导向，使集风口始终朝向风力较强的方向。同时，水平旋转功能也可在恶劣天气下自由选择顺风方向，有效减小迎风面积，增强了发电系统应对恶劣天气的能力。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。