專利名稱：可變平面風(fēng)葉組合、具有該風(fēng)葉組合的風(fēng)力發(fā)動機和發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，尤其是具有可變平面風(fēng)葉組合的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。
背景技術(shù)：
風(fēng)能作為一種綠色能源，取之不盡、用之不竭，世界上許多國家早已經(jīng)開始利用風(fēng) 力發(fā)電技術(shù)提供電力。傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的風(fēng)輪在風(fēng)力的驅(qū)動下每分鐘大致轉(zhuǎn)動8-15 圈。這種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備還需要風(fēng)向跟蹤裝置的配合來進行風(fēng)力發(fā)電，而該風(fēng)向跟蹤裝置造 價高并且容易損壞，也很難適應(yīng)風(fēng)向快速變化的風(fēng)或者風(fēng)向不穩(wěn)定的風(fēng)?，F(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電 設(shè)備一般是水平軸式或垂直軸式。垂直軸式風(fēng)力發(fā)電設(shè)備通常由發(fā)電機、垂直軸和風(fēng)輪組 成，風(fēng)輪與垂直軸固定，垂直軸驅(qū)動發(fā)電機。當(dāng)風(fēng)迎面吹向風(fēng)輪，風(fēng)輪上的風(fēng)葉受到風(fēng)力的 推動而開始水平旋轉(zhuǎn)，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動帶動垂直軸。雖然垂直軸式風(fēng)輪發(fā)電裝置能不受風(fēng)向的 變化進行旋轉(zhuǎn)，也就是說任何方向的風(fēng)對于該垂直軸式的風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)輪來說都是迎 面風(fēng)。水平軸式的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備一般設(shè)置在較長的支撐軸上，風(fēng)輪設(shè)置在支撐軸的頂端，發(fā) 電機也設(shè)置在支撐軸的頂端，并且位于風(fēng)輪的后部，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動直接驅(qū)動發(fā)電機。這種水平 軸式的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的支撐軸一般很長，整套設(shè)備比較笨重，造價不菲。此外，設(shè)置在較長 的支撐軸頂端的發(fā)電機使得沒有足夠的空間進行維護，十分不方便。中國專利申請CN 1614229A公開了一種這樣的單向閥式風(fēng)輪，其具有在一垂直軸 上等角度沿著軸向安裝的風(fēng)葉，每片風(fēng)葉都具有閥框，每個閥框上都裝有單向閥片軸、單向 閥片和限位桿。單向閥片在風(fēng)力的作用下打開，但是由于限位桿的作用，單向閥片只能向一 個旋轉(zhuǎn)方向打開，向與該方向相反的方向關(guān)閉，并且可以看到，該單向閥片只能上下開啟/ 關(guān)閉，見圖1。這種單向閥片的不足之處在于，單向閥片的開啟/關(guān)閉過程需要克服自身的 重力，在克服該重力的過程中消耗了部分的風(fēng)能，這降低了風(fēng)力發(fā)電裝置的效率。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備所存在的不足，本發(fā)明是通過以下技術(shù) 方案實現(xiàn)的一種風(fēng)力發(fā)電裝置，其包括設(shè)置在支撐軸上的風(fēng)輪和發(fā)電組件，該風(fēng)輪和該發(fā) 電組件通過傳動機構(gòu)連接，使得風(fēng)輪可驅(qū)動發(fā)電組件發(fā)電，所述風(fēng)輪可繞支撐軸轉(zhuǎn)動，所述 風(fēng)輪包括多個風(fēng)葉；活動門，其設(shè)置在風(fēng)葉上，能夠在垂直方向上打開或閉合，并且設(shè)置 成當(dāng)該風(fēng)葉順風(fēng)旋轉(zhuǎn)時，該活動門關(guān)閉，當(dāng)該風(fēng)葉逆風(fēng)旋轉(zhuǎn)時，該活動門打開。此外，本發(fā)明 還提供了一種用于風(fēng)力發(fā)電的動力傳動系統(tǒng)，包括支撐軸；風(fēng)輪，該風(fēng)輪能夠相對于該支 撐軸轉(zhuǎn)動；風(fēng)輪轉(zhuǎn)盤，其與所述風(fēng)輪固定連接；傳動組件，其由所述風(fēng)葉轉(zhuǎn)盤驅(qū)動；發(fā)電機， 其由所述傳動組件驅(qū)動而進行發(fā)電，并且位于所述風(fēng)輪的下方。此外，本發(fā)明的技術(shù)方案還具有其它優(yōu)選的特征，所述活動門在所述風(fēng)葉上的位 置可以調(diào)節(jié)；還具有控制系統(tǒng)，用于根據(jù)風(fēng)力的大小而調(diào)整所述活動門的位置。每個所 述風(fēng)葉上最外側(cè)的活動門預(yù)設(shè)有預(yù)定的開啟和關(guān)閉的角度，開啟的最大角度La預(yù)設(shè)為100°彡La彡180°，關(guān)閉的最小角度Lb預(yù)設(shè)為0° ^ Lb ^ 60°。與現(xiàn)有技術(shù)中的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備相比，本發(fā)明所提供的裝置提供了更高的效率，能 夠更為有效地利用風(fēng)力，并且能夠根據(jù)風(fēng)力的強度調(diào)節(jié)風(fēng)葉的面積，從而保護整套風(fēng)力發(fā) 電設(shè)備。另外，設(shè)置在地面上的發(fā)電機也便于維護。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的單向閥式風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的風(fēng)輪的工作原理示意圖；圖3是本發(fā)明的風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)圖；圖4示出了風(fēng)吹向風(fēng)輪時，各個風(fēng)葉上的活動門的受力情況；圖5示出了位于開啟的最大角度和關(guān)閉的最小角度的活動門；圖6示出了調(diào)節(jié)風(fēng)葉上活動門位置的調(diào)節(jié)機構(gòu)；圖7示出了整套風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的結(jié)構(gòu)具體實施例方式本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置是全方位的風(fēng)力發(fā)電裝置，任何方向的風(fēng)對本風(fēng)力發(fā)電裝 置而言都是迎面風(fēng)(正面的風(fēng))，而不需要設(shè)置專門的風(fēng)向跟蹤裝置。圖2示出了本發(fā)明的 風(fēng)輪1的工作原理示意圖，該風(fēng)輪1設(shè)置在支撐軸10上。在該圖中，示出了 4個風(fēng)葉11，但 是風(fēng)葉的數(shù)目并不僅僅限于4個，任意個風(fēng)葉都可行，優(yōu)選為3-6個。如圖2所示，每個風(fēng) 葉11都設(shè)置有活動門12，活動門12能夠在垂直方向上打開或閉合，其中以虛線示出的活動 門處于關(guān)閉狀態(tài)。位于該風(fēng)輪左側(cè)的風(fēng)葉順風(fēng)旋轉(zhuǎn)，而處于該側(cè)的活動門都處于關(guān)閉狀態(tài)；位于該 風(fēng)輪右側(cè)的風(fēng)葉逆風(fēng)旋轉(zhuǎn)，而處于該側(cè)的活動門都處于自然打開狀態(tài)?？梢岳斫猓诒緦嵤?例中，活動門的關(guān)閉和打開都是在風(fēng)力的作用下實現(xiàn)的。顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解， 活動門的關(guān)閉和打開也是可以通過控制機構(gòu)來進行控制的，而不必限于風(fēng)力的作用。如圖3 所示，風(fēng)葉包括框架結(jié)構(gòu)件20，通過連接支撐軸10的上下兩根輻條固定在支撐軸10上，每 個風(fēng)葉上設(shè)有多個轉(zhuǎn)軸21，轉(zhuǎn)軸21的兩端連接該框架結(jié)構(gòu)件20的上下輻條，活動門12通 過該轉(zhuǎn)軸21設(shè)置在風(fēng)葉上。該活動門12的轉(zhuǎn)軸21設(shè)在距離該活動門12的一邊緣Io處， 其中0彡Io彡1/2活動門的寬度(參見圖5)。其中附圖2、4示出了 Io為0的實施例。而 附圖5示出了 Io不等于0的實施例，該設(shè)置使得活動門受到湍流(亂風(fēng))沖擊時，不會過分 地擺動，因為吹打在該轉(zhuǎn)軸前面的風(fēng)和吹打在該轉(zhuǎn)軸后面的風(fēng)，令活動門轉(zhuǎn)動的方向相反， 互相制約，使該活動門保持穩(wěn)定。當(dāng)風(fēng)葉順風(fēng)旋轉(zhuǎn)時(圖2的左側(cè)風(fēng)葉)，活動門自然關(guān)閉，形成了面積較大的密實 的屏風(fēng)，風(fēng)力作用在整個風(fēng)葉的面積(hXl)上，從而形成了強大的推動力。風(fēng)葉逆風(fēng)旋轉(zhuǎn) 時(圖2的右側(cè)風(fēng)葉)，活動門自然打開，該風(fēng)葉處于完全通風(fēng)的狀態(tài)，這樣使得風(fēng)力在該風(fēng) 葉上的作用面積極小，所產(chǎn)生的風(fēng)的阻力也就極小，幾乎可以忽略不計。這樣一來，不管風(fēng) 葉的面積多大，風(fēng)對風(fēng)葉的阻力始終很小，由于活動門在垂直方向上打開或關(guān)閉，與活動門 在水平方向上打開或關(guān)閉相比，本發(fā)明的活動門的設(shè)置無需克服活動門自身的重力，因此 能夠進一步提高風(fēng)機的效率。
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活動門可由多種材料制成，一般采用比重輕且具有最佳的疲勞強度和機械性能， 該材料還需要能經(jīng)受暴風(fēng)等極端惡劣條件和隨機負荷的考驗；耐腐蝕、紫外線照射和雷擊 的性能好。玻璃纖維和碳纖維是目前制造風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的風(fēng)葉最為重要的兩種材料。優(yōu)選 的，對于較小型的風(fēng)葉(如22m長)選用量大價廉的E-玻纖增強塑料，樹脂基體以不飽和 聚酯為主，也可選用乙烯酯或環(huán)氧樹脂，而較大型的風(fēng)葉(如42m以上)一般采用CFRP或 CF與GF的混雜復(fù)合材料，樹脂基體以環(huán)氧為主。本發(fā)明的風(fēng)輪、風(fēng)葉以及活動門可以采用 包括玻璃纖維和碳纖維的合適的材料制成，例如，風(fēng)葉框架采用不銹鋼，活動門采用鋁合金 或塑料，支撐軸采用不銹鋼。以下簡單分析風(fēng)力對于風(fēng)輪1的推動力。見圖3，風(fēng)力垂直施加在風(fēng)葉上，所產(chǎn)生 的推動力等于風(fēng)施加在(hxi)面積上的垂直力，風(fēng)力接近全部充當(dāng)推動力。這是一般的水 平軸式的風(fēng)機所無法相比的。根據(jù)測量結(jié)果，水平軸式的風(fēng)機只有低于50%的風(fēng)力充當(dāng)推 動力。見圖4，在該圖所示的情況下，順風(fēng)旋轉(zhuǎn)的風(fēng)葉并沒有垂直于風(fēng)向。在該情況下，風(fēng) 機受到兩個推動力。第一推動力是風(fēng)施加在風(fēng)葉A上的力，該第一推動力等于風(fēng)垂直施加 在(hXIXcosa)面積上的力。第二推動力是風(fēng)力施加在風(fēng)葉B上的力。由于風(fēng)葉A擋住 了迎面吹來的風(fēng)，使得風(fēng)葉A背后(AB區(qū))產(chǎn)生了“真空”的現(xiàn)象，氣壓較低，令四周的風(fēng)在 氣壓差的作用下進入該區(qū)，從而使風(fēng)葉B獲得另一個推動力，該第二推動力近似等于風(fēng)施 加在(hXIXsina)面積上的力。因此，風(fēng)機在圖4所示的狀態(tài)下獲得的推動力，等于上述 第一推動力和第二推動力之和，即施加在hX IX (sin α+cos α)面積上風(fēng)的垂直力。根據(jù) 數(shù)學(xué)知識，(sina+cosa)不會小于1，所以風(fēng)機在任何狀態(tài)下，所獲得的推動力不會小于 風(fēng)施加在(hXl)面積上的垂直力。圖6示出了活動門在風(fēng)葉上的位置的調(diào)節(jié)。在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，雖然希望獲得盡可 能大的風(fēng)力，但是當(dāng)風(fēng)力大到一定程度，如破壞性颶風(fēng)時，會對風(fēng)力發(fā)電裝置產(chǎn)生損壞，因 此在這種情況下，如果位于順風(fēng)旋轉(zhuǎn)一側(cè)的活動門仍然形成密實的屏風(fēng)，那對于整套裝置 來說反而是一種威脅；在該情況下，就需要調(diào)節(jié)每個風(fēng)葉上受到風(fēng)力的面積的大小。本發(fā)明 的風(fēng)輪通過調(diào)節(jié)活動門在風(fēng)葉上的位置來實現(xiàn)該技術(shù)目的本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置具有控 制系統(tǒng)和風(fēng)力測量裝置(未示出)，該控制系統(tǒng)包括調(diào)節(jié)機構(gòu)，用于調(diào)節(jié)活動門的轉(zhuǎn)軸的位 置，從而調(diào)節(jié)所述活動門的位置。該調(diào)節(jié)機構(gòu)根據(jù)風(fēng)力測量裝置所測量的風(fēng)力的大小而調(diào) 整所述活動門的位置。當(dāng)風(fēng)力變小的時候，控制所述活動門，使該活動門遠離所述支撐軸， 即向風(fēng)葉的遠端移動；當(dāng)風(fēng)力變大的時候，所述活動門向所述支撐軸靠攏，即向風(fēng)葉的近端 移動?；顒娱T在風(fēng)葉上的位置的調(diào)節(jié)通過移動框架結(jié)構(gòu)件上的轉(zhuǎn)軸的位置而實現(xiàn)。圖6示 出了移動轉(zhuǎn)軸的位置的一個實施例，其中風(fēng)葉11設(shè)置有三個活動門12a、12b、12c。所述三 個活動門分別固定在轉(zhuǎn)軸21a、21b、21c上，轉(zhuǎn)軸21a、21b、21c安裝在框架結(jié)構(gòu)件的左右兩 根導(dǎo)軌中，每個轉(zhuǎn)軸又分別安裝在一個動滑輪40a、40b、40c上，使該轉(zhuǎn)軸能夠和與其對應(yīng) 的動滑輪一起在所述導(dǎo)軌中移動，滑輪之間以滑輪組機構(gòu)的方式連接，優(yōu)選地通過滑輪間 的鏈條來調(diào)節(jié)動滑輪的位置，為此在每個風(fēng)葉的遠近兩端設(shè)置有一個定滑輪。優(yōu)選地可以 通過設(shè)置在風(fēng)輪轉(zhuǎn)盤上的裝置自動地調(diào)節(jié)該滑輪組機構(gòu)，具體操作為，所述鏈條在所述框 架結(jié)構(gòu)件內(nèi)部連接每個風(fēng)葉上的所有動滑輪，并且連接每個風(fēng)葉上的定滑輪，接著延伸到 所述風(fēng)輪轉(zhuǎn)盤。這樣的設(shè)置，使得操作人員可以同步地調(diào)節(jié)每個風(fēng)葉上的動滑輪的位置，從而達到控制活動門的位置。優(yōu)選是各個風(fēng)葉上的相應(yīng)的活動門是一致控制的。調(diào)節(jié)所述活動門的位置的方式不限于上述的滑輪組機構(gòu)，也可以通過其它合適的 裝置來調(diào)節(jié)活動門在風(fēng)葉上的位置。例如，可以在輻條上設(shè)置有可轉(zhuǎn)動的絲桿，而活動門的 轉(zhuǎn)軸可以是通過齒輪而可滑動地安裝在輻條上，該絲桿和齒輪嚙合。通過例如電動馬達驅(qū) 動絲桿旋轉(zhuǎn)，從而使得齒輪沿該絲桿運動，進而調(diào)節(jié)活動門的位置。每個風(fēng)葉還設(shè)有起止檔作用的部件，使得當(dāng)風(fēng)葉順風(fēng)旋轉(zhuǎn)時，該風(fēng)葉上的活動門 被限制在關(guān)閉的狀態(tài)。如圖2所示，在一個優(yōu)選的實施例中，所述的活動門在閉合位置至少 部分地覆蓋與其相鄰的、朝向風(fēng)葉內(nèi)側(cè)的活動門，設(shè)置在所述風(fēng)葉的近端的活動門由設(shè)置 在所述框架結(jié)構(gòu)件上的止擋件擋住。如圖6所示，在另一優(yōu)選的實施例中，活動門12a、12b、 12c分別通過設(shè)置動滑輪21b、21c和所述近端的定滑輪來止擋。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以 理解，在本發(fā)明的范圍內(nèi)還可以有各種的變化。為進一步提高對風(fēng)力的利用，本發(fā)明的風(fēng)葉上的最外的活動門可以是具有一定角 度。如圖5所示，每個風(fēng)葉的最外側(cè)的活動門預(yù)設(shè)有預(yù)定的開啟和關(guān)閉的角度，開啟的最大 角度La預(yù)設(shè)為100° ^ La ^ 180°，關(guān)閉的最小角度Lb預(yù)設(shè)為0°彡Lb彡60°。該預(yù) 設(shè)的特定角度使得風(fēng)葉在逆風(fēng)旋轉(zhuǎn)時也獲得風(fēng)的推動力，從而增大風(fēng)葉的動力。在一個優(yōu) 選的實施例中，通過設(shè)置在每個所述風(fēng)葉最外側(cè)的活動門的轉(zhuǎn)軸兩側(cè)的例如凸緣的止擋裝 置限制該最外側(cè)的活動門的開啟的最大角度和關(guān)閉的最小角度?；蛘呤窍拗妻D(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角 度，從而實現(xiàn)活動門的開啟的最大角度和關(guān)閉的最小角度。限制轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度的方法應(yīng) 該是公知的。在圖5中，當(dāng)風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)到從順風(fēng)旋轉(zhuǎn)區(qū)域進入逆風(fēng)旋轉(zhuǎn)區(qū)域時，所述止擋裝置使 得該最外側(cè)的活動門處于開啟的最大角度La。由于每個風(fēng)葉的近端的一部分不設(shè)置活動 門，這是因為該部分非常靠近所述支撐軸，所產(chǎn)生的力矩較小。風(fēng)穿過風(fēng)葉21b近端的空隙 施加在風(fēng)葉21c的最外側(cè)的活動門上，產(chǎn)生推動力。此外，當(dāng)風(fēng)葉21c在逆風(fēng)區(qū)域內(nèi)旋轉(zhuǎn)的 最初階段，該推動力一直存在。同樣在圖5中，風(fēng)葉21d處于逆風(fēng)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，該風(fēng)葉最外側(cè)的活動門由于止擋裝置 的限制，沒有完全關(guān)閉，處于關(guān)閉的最小角度Lb。但風(fēng)力(逆風(fēng))作用在該活動門上推動力 F，該推動力F可以分為垂直于該活動門的分力Fl和平行于活動門的分力F2。其中分力Fl 成為了推動該活動門的推力。即，關(guān)閉的最小角度使得逆風(fēng)旋轉(zhuǎn)的風(fēng)葉的最外側(cè)的活動門 產(chǎn)生推動力。由上述對于圖5中風(fēng)輪的分析，可以知道，當(dāng)風(fēng)葉處于逆風(fēng)旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，該風(fēng)葉 上的活動門非但沒有對風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生阻力，反而因為所設(shè)置的止擋裝置，產(chǎn)生了推動力。如圖7所示，該風(fēng)力發(fā)電裝置還具有發(fā)電組件，該風(fēng)輪和該發(fā)電組件通過傳動機 構(gòu)連接，使得風(fēng)輪可驅(qū)動發(fā)電組件發(fā)電。在一個優(yōu)選的實施例中，所述傳動機構(gòu)包括與風(fēng)輪 固定連接的風(fēng)輪轉(zhuǎn)盤60，風(fēng)輪轉(zhuǎn)盤跟隨著風(fēng)輪而轉(zhuǎn)動。所述風(fēng)輪轉(zhuǎn)盤通過齒輪傳動裝置與 發(fā)電組件連接，從而驅(qū)動發(fā)電組件進行發(fā)電。在本實施例中，齒輪傳動裝置包括與風(fēng)輪轉(zhuǎn)盤 相嚙合的齒輪，該齒輪通過例如皮帶、鏈條等而與發(fā)電組件的輸入轉(zhuǎn)輪相連接。附圖7示出 了二級的齒輪傳動，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要而設(shè)計適當(dāng)?shù)凝X輪傳動裝置。該發(fā) 電組件包括發(fā)電機室。在一個實施例中，該發(fā)電組件為發(fā)電機，該傳動機構(gòu)為一傳動組件， 所述發(fā)電機由所述傳動組件驅(qū)動而進行發(fā)電，并且位于所述風(fēng)輪的下方。在一個優(yōu)選的實施例中，所述風(fēng)輪通過軸承安裝在支撐軸10上。所述傳動組件可以是設(shè)置在所述支撐軸10 內(nèi)部的齒輪傳動裝置。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，該傳動組件還可以設(shè)置在所述支撐軸10的外 部，例如搭建在該支撐軸10上的平臺上。如此設(shè)置的風(fēng)力發(fā)電裝置，使得支撐軸10不需要 跟隨風(fēng)輪一起轉(zhuǎn)動，節(jié)省了相當(dāng)一部分的能量，并且設(shè)置在風(fēng)輪下方的(尤其是地面上)發(fā) 電機大大方便了發(fā)電機的維護工作，節(jié)省了安裝和保養(yǎng)的成本。因為發(fā)電機具有額定功率，風(fēng)輪的額定轉(zhuǎn)速對應(yīng)于該發(fā)電機的額定功率。在額定 轉(zhuǎn)速下，發(fā)電機恰好在其額定功率下安全運作。如果風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速，發(fā)電機就要 超過其額定功率運作，這樣會燒壞發(fā)電機，因此風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速必須控制在額定轉(zhuǎn)速以內(nèi)。但是 自然風(fēng)不大可能會保持在一定強度(對應(yīng)于額定轉(zhuǎn)速)以內(nèi)?，F(xiàn)有的風(fēng)機在面對高風(fēng)速時， 就不得不進行剎車，使風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速減慢，保持在額定轉(zhuǎn)速以內(nèi)。這種剎車是浪費風(fēng)能的消極 方法。本發(fā)明采用了調(diào)控一個或多個相應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電裝置進行發(fā)電，也就是在發(fā)電機室 內(nèi)安裝多臺發(fā)電機。通過串聯(lián)所述一個或多個相應(yīng)的發(fā)電機實現(xiàn)該調(diào)控。該多個發(fā)電機的 額定發(fā)電功率可以互不相同。調(diào)配不同數(shù)量的發(fā)電機來應(yīng)付不同強度的風(fēng)速，這一方面起 到剎車的效果，另一方面大大提高了風(fēng)能的利用。這對于風(fēng)源強弱變化較大的風(fēng)場尤為意 義重大。例如一風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電組件具有額定功率分別為500kW、IOOOkW和3000kW的 三臺發(fā)電機，應(yīng)用所述三臺發(fā)電機可以得到 個發(fā)電組合，可匹配能量由200kW-4500kW的 風(fēng)能。具體匹配參見表1，這僅僅是簡單的舉例，發(fā)電機的具體組合，需要根據(jù)風(fēng)場的實際需 要而設(shè)計。表1 500kW、1000kW、3000kW的發(fā)電機組合匹配表 雖然已詳細說明了實施本發(fā)明的最佳方式，但熟悉本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人 員將認識到，用于實施本發(fā)明的各種替代設(shè)計和實施例都在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種風(fēng)力發(fā)電裝置，其包括設(shè)置在支撐軸上的風(fēng)輪和發(fā)電組件，該風(fēng)輪和該發(fā)電組件通過傳動機構(gòu)連接，使得風(fēng)輪可驅(qū)動發(fā)電組件發(fā)電，所述風(fēng)輪可繞支撐軸轉(zhuǎn)動，所述風(fēng)輪包括多個風(fēng)葉；活動門，其設(shè)置在風(fēng)葉上，能夠在垂直方向上打開或閉合，并且設(shè)置成當(dāng)該風(fēng)葉順風(fēng)旋轉(zhuǎn)時，該活動門關(guān)閉，當(dāng)該風(fēng)葉逆風(fēng)旋轉(zhuǎn)時，該活動門打開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述活動門通過轉(zhuǎn)軸安裝在風(fēng) 葉上，所述活動門可繞所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，以便在打開位置和閉合位置之間運動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述活動門在風(fēng)力作用下進入 閉合位置或打開位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述活動門在所述風(fēng)葉上的位置可以調(diào)節(jié)；還具有控制系統(tǒng)，用于根據(jù)風(fēng)力的大小而調(diào)整所述活動門的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括調(diào)節(jié)機構(gòu)，用 于調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)軸的位置，從而調(diào)節(jié)所述活動門的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述活動門控制成當(dāng)風(fēng)力變 小的時候，所述活動門遠離所述支撐軸，而當(dāng)風(fēng)力變大的時候，所述活動門向著所述支撐軸 靠攏。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)機構(gòu)是在風(fēng)葉上的滑 輪組機構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，每個活動門設(shè)置有止擋裝置，以 將活動門阻擋在關(guān)閉位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述的活動門在其閉合位置至 少部分地覆蓋與其相鄰的、朝向風(fēng)葉內(nèi)側(cè)的活動門，從而起止擋的作用；最靠近所述垂直軸 的活動門由設(shè)置在風(fēng)葉上的止擋件擋住。
10.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，每個所述風(fēng) 葉上最外側(cè)的活動門預(yù)設(shè)有預(yù)定的開啟和關(guān)閉的角度，開啟的最大角度La預(yù)設(shè)為 100° La彡180°，關(guān)閉的最小角度Lb預(yù)設(shè)為0°彡Lb彡60°。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，通過設(shè)置在每個所述風(fēng)葉上 的止擋裝置限制該最外側(cè)的活動門的開啟的最大角度和關(guān)閉的最小角度。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述活動門的轉(zhuǎn)軸設(shè)置在離活 動門的邊緣距離lo的位置上，其中0 < lo < 1/2活動門的寬度。
13.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述風(fēng)葉的數(shù)目是 3、4、5 或 6 個。
14.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述傳動機構(gòu)包括與 風(fēng)輪固定連接的風(fēng)輪轉(zhuǎn)盤，所述風(fēng)輪轉(zhuǎn)盤通過齒輪傳動裝置與發(fā)電組件連接，從而驅(qū)動發(fā) 電組件進行發(fā)電。
15.一種用于風(fēng)力發(fā)電的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，對應(yīng)于不同的風(fēng)力，調(diào)控一個或多個 具有相應(yīng)的額定功率的風(fēng)力發(fā)電裝置進行發(fā)電。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)電系統(tǒng)，還包括設(shè)置在支撐軸上的風(fēng)輪，該風(fēng)輪和所述 風(fēng)力發(fā)電裝置通過傳動機構(gòu)連接，使得風(fēng)輪可驅(qū)動該風(fēng)力發(fā)電裝置進行發(fā)電，所述風(fēng)輪可 繞支撐軸轉(zhuǎn)動，所述風(fēng)輪包括多個風(fēng)葉；活動門，其設(shè)置在風(fēng)葉上，能夠在垂直方向上打開或閉合，并且設(shè)置成當(dāng)該風(fēng)葉順風(fēng)旋 轉(zhuǎn)時，該活動門關(guān)閉，當(dāng)該風(fēng)葉逆風(fēng)旋轉(zhuǎn)時，該活動門打開。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，通過串聯(lián)所述一個或多個相應(yīng)的 該風(fēng)力發(fā)電裝置實現(xiàn)所述的調(diào)控。
18.根據(jù)權(quán)利要求15-17中任意一項所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述多個風(fēng)力發(fā)電 裝置的額定發(fā)電功率互不相同。
19.一種用于風(fēng)力發(fā)電的動力傳動系統(tǒng)，包括支撐軸；風(fēng)輪，該風(fēng)輪能夠相對于該支撐軸轉(zhuǎn)動；風(fēng)輪轉(zhuǎn)盤，其與所述風(fēng)輪固定連接；傳動組件，其由所述風(fēng)葉轉(zhuǎn)盤驅(qū)動；發(fā)電機，其由所述傳動組件驅(qū)動而進行發(fā)電，并且位于所述風(fēng)輪的下方。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的動力傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)輪通過軸承安裝在該 支撐軸上。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的動力傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述傳動組件是設(shè)置在 所述支撐軸上的齒輪傳動裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可變平面風(fēng)葉組合、具有該風(fēng)葉組合的風(fēng)力發(fā)動機和發(fā)電系統(tǒng)，其能夠更為有效地利用風(fēng)力，尤其能夠根據(jù)風(fēng)力的強度調(diào)節(jié)活動門的面積，從而保護整套風(fēng)力發(fā)電裝置。該風(fēng)力發(fā)電裝置包括設(shè)置在支撐軸上的風(fēng)輪和發(fā)電組件，該風(fēng)輪和該發(fā)電組件通過傳動機構(gòu)連接，使得風(fēng)輪可驅(qū)動發(fā)電組件發(fā)電，所述風(fēng)輪可繞支撐軸轉(zhuǎn)動，所述風(fēng)輪包括多個風(fēng)葉；活動門，其設(shè)置在風(fēng)葉上，能夠在垂直方向上打開或閉合，并且設(shè)置成當(dāng)該風(fēng)葉順風(fēng)旋轉(zhuǎn)時，該活動門關(guān)閉，當(dāng)該風(fēng)葉逆風(fēng)旋轉(zhuǎn)時，該活動門打開。該發(fā)電組件由多個不同額定功率的發(fā)電機組成?？烧{(diào)控組合成系列額定功率，以匹配自然風(fēng)的變化風(fēng)能。
文檔編號F03D7/06GK101871429SQ20091013703
公開日2010年10月27日 申請日期2009年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月21日
發(fā)明者周建煌 申請人:巨諾國際有限公司