專利名稱：雙層水平反向旋轉(zhuǎn)隨動變角槳葉推挽驅(qū)動風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
先進(jìn)、新型、綠色可再生能源，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)。

背景技術(shù)：
在我的《水平旋轉(zhuǎn)隨動變角槳葉直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組》風(fēng)電技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究開發(fā)，自主創(chuàng)新，完全自主知識產(chǎn)權(quán)。


發(fā)明內(nèi)容
本人獨立開發(fā)的新型機(jī)組，其主要特點為，將兩臺水平旋轉(zhuǎn)隨動變角槳葉風(fēng)機(jī)同軸安裝在同一立軸上，推挽傳動機(jī)構(gòu)使雙層反向旋轉(zhuǎn)的兩個風(fēng)機(jī)主軸推挽驅(qū)動中間軸帶動發(fā)電機(jī)，使功率疊加。構(gòu)思新穎且經(jīng)實驗反復(fù)考證，技術(shù)創(chuàng)新、實用。其特點是效率高、結(jié)構(gòu)牢、重量輕、造價低、易維護(hù)、運(yùn)行可靠，輸出功率大，可達(dá)12MW，首次突破一萬KW級。
一、風(fēng)機(jī)； 1、在我研制6MW水平旋轉(zhuǎn)隨動變角槳葉直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組時就發(fā)現(xiàn)，雖然風(fēng)機(jī)槳葉直徑達(dá)九十多米，卻只能有一半平面迎風(fēng)，推動主軸旋轉(zhuǎn)，而另一半?yún)s為使風(fēng)機(jī)能正常旋轉(zhuǎn)而不得不調(diào)整為水平狀態(tài)，以最大限度地減小風(fēng)阻。如果能把主軸另一側(cè)的風(fēng)力也利用起來，將可成倍地提高風(fēng)機(jī)的出力。于是，經(jīng)多方推敲、實驗，立軸、雙層、水平旋轉(zhuǎn)隨動變角槳葉結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的方案逐漸成熟。工作時，安裝在垂直軸上，上下兩層的槳葉同時被風(fēng)力推動，旋轉(zhuǎn)方向相反，經(jīng)特殊的機(jī)構(gòu)一推一拉驅(qū)動第二軸旋轉(zhuǎn)。在這里，水平分布的兩組六片槳葉由專用工控計算機(jī)控制，經(jīng)由直流電機(jī)，減速機(jī)等組成的執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)整，在任意風(fēng)向時每層均有一片槳葉平面迎風(fēng)，推動主軸旋轉(zhuǎn)，而繞主軸180°的另一片槳葉則調(diào)整為水平狀態(tài)，立面迎風(fēng)，對風(fēng)的阻力很小。隨著主軸的轉(zhuǎn)動，每層六片槳葉的角度被不斷隨機(jī)調(diào)整，一直保持上述狀態(tài)，即上、下兩層槳葉在主軸的兩側(cè)始終有兩片槳葉迎風(fēng)，推拉第三軸旋轉(zhuǎn)，同時有兩片槳葉為順風(fēng)狀態(tài)，減小槳葉旋轉(zhuǎn)的阻力，形成對發(fā)電機(jī)軸推挽驅(qū)動的態(tài)勢。在風(fēng)機(jī)槳葉直徑范圍內(nèi)捕捉風(fēng)能，最大限度地把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為兩根風(fēng)機(jī)主軸的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，且立軸所承受的側(cè)向推力趨零。由專用工控計算機(jī)控制，隨風(fēng)力大小、周波高低和負(fù)載大小，執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動調(diào)整迎風(fēng)側(cè)槳葉的角度。當(dāng)遇到風(fēng)力達(dá)到10級以上等極端情況時，兩層六片槳葉均調(diào)整至0度(既與水平面平行)，同時，剎車系統(tǒng)啟動，保證風(fēng)機(jī)不受損壞。
2、為獲得更多的能量，就要加大槳葉直徑，由于用了大量的無縫鋼管和鋼絞線，使風(fēng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)即龐大又輕巧，平視象兩座鋼索斜拉橋，鳥瞰則如蜘蛛網(wǎng)，整體為柔性連接，故結(jié)構(gòu)牢，重量輕，耐疲勞，迎風(fēng)有效面積大。兩層槳葉要在相對反向旋轉(zhuǎn)的同時對主軸一推一挽實現(xiàn)力的疊加，這在機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計、加工的精度和難度方面都有很大的困難，但經(jīng)過多次的設(shè)計、實驗、改進(jìn)，再反復(fù)計算、加工制作模型、試驗，現(xiàn)已有了重大突破，經(jīng)實驗完全可以滿足上述要求。
3、為了防止雷電破壞，立軸的頂端和兩層六片槳葉支撐軸外端都設(shè)有放電尖端，既避雷針，經(jīng)支撐軸、鋼絞線、主軸外套聯(lián)為一體，為避免雷電電流燒傷軸承，通過多套大面積的滑環(huán)和含銅炭刷與防雷接地網(wǎng)相連。
二、發(fā)電機(jī) 1、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子由上下兩層風(fēng)機(jī)主軸推挽驅(qū)動的第三軸同軸聯(lián)接，其上鑲嵌著由釹鐵硼永磁體構(gòu)成的多極數(shù)發(fā)電機(jī)磁場，以適應(yīng)風(fēng)機(jī)主軸的低轉(zhuǎn)速需要。當(dāng)這個磁場隨風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時，就切割定子線圈，產(chǎn)生電能。
2、發(fā)電機(jī)的定子線圈采用高壓連接，輸出10KV50HZ的三相電能。由于轉(zhuǎn)子上的釹鐵硼永磁體磁極磁場極強(qiáng)，磁通密度很大，所以定子線圈每伏匝數(shù)較少。這樣，定子線圈結(jié)構(gòu)緊湊，效率高。并為連接成10KV高電壓輸出創(chuàng)造了有利條件。
3、為了調(diào)整上網(wǎng)電壓和無功功率，與現(xiàn)有的各種永磁電機(jī)不同，特殊結(jié)構(gòu)的釹鐵硼永磁體多極數(shù)磁極與定子鐵心之間，磁力間隙可調(diào)整。
三、自動控制系統(tǒng) 1、本風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自動控制系統(tǒng)由雙層水平反向平旋轉(zhuǎn)隨動變角槳葉計算機(jī)控制系統(tǒng)和若干可編程控制器及風(fēng)向、風(fēng)速傳感器、定子線圈溫度傳感器、主軸轉(zhuǎn)速傳感器、輸出電壓變送器、電流變送器、有功功率變送器、無功功率變送器、等諸多傳感器、變送器和若干電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成?？刂齐p層水平旋轉(zhuǎn)隨動變角槳葉邊推動主軸旋轉(zhuǎn)邊自行調(diào)整迎風(fēng)、順風(fēng)角度。
2、為考慮到電網(wǎng)事故、故障、本機(jī)檢修、自然災(zāi)害和在各種極端情況下都能泰然處置，保證以工控機(jī)為核心的控制系統(tǒng)不間斷的正常工作，確保電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)能準(zhǔn)確無誤地把槳葉調(diào)整到需要的位置，控制電源采用配置了帶浮充電源的蓄電池的直流供電系統(tǒng)。
3、當(dāng)遇到風(fēng)力達(dá)到10級以上等極端情況時，雙層六片槳葉自動調(diào)整迎風(fēng)角度，直至調(diào)至0度(既與水平面平行)，同時，剎車系統(tǒng)啟動，保證風(fēng)機(jī)不受損壞。
4、通過自動控制系統(tǒng)調(diào)整磁場間隙和調(diào)整迎風(fēng)面槳葉角度，使周波、電壓、無功功率與系統(tǒng)平衡，并獲得最大輸出的有功功率。
5、并網(wǎng)控制系統(tǒng)本系統(tǒng)用作風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全并入和退出電網(wǎng)系統(tǒng)。因采用特殊結(jié)構(gòu)，可調(diào)磁隙的永磁同步發(fā)電機(jī)，所以此風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并入和退出電網(wǎng)與傳統(tǒng)的水電、火電機(jī)組并無兩樣。
四、與現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組比較，此雙層水平反向旋轉(zhuǎn)隨動變角槳葉推挽驅(qū)動立軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有以下優(yōu)勢 1、因為大半徑、大面積的槳葉是直接被風(fēng)推動而不是切風(fēng)，且在直徑90m長的迎風(fēng)面上全面收集風(fēng)能，所以可捕捉到更大的能量，因而可以做到12MW這樣大的單機(jī)容量。
2、因推挽驅(qū)動，省去了機(jī)械損耗很大且故障率高的加速齒輪箱，降低了整機(jī)的造價，同時提高了效率并具有高可靠性。
3、風(fēng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)為柔性連接，故從根本上解決了風(fēng)機(jī)槳葉常年運(yùn)行材料疲勞損壞的問題，槳葉材料選擇范圍寬，造價低。
4、因風(fēng)機(jī)的雙層槳葉繞立軸水平反向旋轉(zhuǎn)，塔架承受的側(cè)向力趨零，主要承擔(dān)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自重力，所以對塔架的要求不高，甚至可在高層建筑物的頂層安裝。這樣就大大降低了風(fēng)機(jī)和風(fēng)電場的造價。

具體實施例方式 一、本人自2004年起，利用業(yè)余時間研制此風(fēng)力發(fā)電機(jī)，經(jīng)過幾年的努力，在制作出第一臺模型機(jī)的基礎(chǔ)上，完成其全部的設(shè)計理念，并付諸實施。
二、500KW模型機(jī)正在制作中。
權(quán)利要求
本發(fā)明的技術(shù)特征主要有立軸、雙層水平反向旋轉(zhuǎn)隨動變角槳葉、整體柔性連接的的風(fēng)機(jī)。在全直徑范圍內(nèi)最大限度地把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為上、下兩根反向旋轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，經(jīng)推挽機(jī)構(gòu)驅(qū)動中間軸帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。
1、雙層水平反向旋轉(zhuǎn)隨動變角槳葉推挽驅(qū)動風(fēng)力發(fā)電機(jī)組
2、立軸、雙層水平反向旋轉(zhuǎn)隨動變角槳葉、整體柔性連接的風(fēng)機(jī)。
3、雙層隨動變角槳葉計算機(jī)控制系統(tǒng)。
4、上、下兩根反向旋轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)主軸推挽驅(qū)動中間軸的推挽機(jī)械傳動裝置。
全文摘要
本發(fā)明“雙層水平反向旋轉(zhuǎn)隨動變角槳葉推挽驅(qū)動風(fēng)力發(fā)電機(jī)組”屬新型、綠色、可再生能源技術(shù)領(lǐng)域，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)。主要解決了如下技術(shù)問題一、在我的《6MW水平旋轉(zhuǎn)隨動變角槳葉立軸直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組》風(fēng)電技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究開發(fā)，完全自主知識產(chǎn)權(quán)。采用立軸、雙層水平反向旋轉(zhuǎn)隨動變角的大直徑，大面積，主要靠鋼絞線柔性連接槳葉結(jié)構(gòu)的風(fēng)機(jī)。二、推挽傳動機(jī)構(gòu)使反向旋轉(zhuǎn)的上、下兩個風(fēng)機(jī)主軸推挽驅(qū)動中間軸帶動發(fā)電機(jī)，功率疊加。三、獨特的控制系統(tǒng)保證雙層槳葉邊推動上、下主軸反向旋轉(zhuǎn)邊自行調(diào)整迎風(fēng)、順風(fēng)角度。四、因單機(jī)容量高達(dá)12MW，節(jié)省了大量的基礎(chǔ)和配套費(fèi)用，用其建造風(fēng)電場的總費(fèi)用可降低40％以上。
文檔編號F03D9/00GK101545455SQ200810187859
公開日2009年9月30日 申請日期2008年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月24日
發(fā)明者徐錦鏞 申請人:徐錦鏞