專利名稱：噴氣式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，尤其是一種穩(wěn)恒輸出轉(zhuǎn)速的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
在風(fēng)的作用下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，風(fēng)的強(qiáng)弱決定風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢。發(fā)電 上網(wǎng)的主要要素為相序、電壓、頻率，缺一不可。風(fēng)力發(fā)電機(jī)之所以不能成為立即上網(wǎng)的主 流電力能源，是因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是無(wú)法穩(wěn)定的，頻率不穩(wěn)定，不能采用勵(lì)磁電流的三 相交流發(fā)電機(jī)或同步發(fā)電機(jī)，現(xiàn)有采用的是永磁發(fā)電機(jī)或雙反饋發(fā)電機(jī)，這幾種發(fā)電機(jī)的 輸出電能不是50赫茲的交流電，不能直接上網(wǎng)，只能通過(guò)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為直流電能、甚至轉(zhuǎn) 換成化學(xué)能，再通過(guò)逆變器或換流器上網(wǎng)，逆變上網(wǎng)的電能在品質(zhì)上是遠(yuǎn)不如大電網(wǎng)的波 形，基本上是方波或梯形波，這會(huì)給電器的應(yīng)用帶來(lái)很大的負(fù)面影響。當(dāng)然，還有一不利之 處是，轉(zhuǎn)換過(guò)程本身也需要消耗能量，影響效率的提高，增大了發(fā)電上網(wǎng)的投資成本。發(fā)電機(jī)功率越大，直徑、體積越大，制造、安裝難度越高，投入成本就越高?，F(xiàn)有的 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)大多數(shù)是旋翼式，目前每臺(tái)2-3麗的技術(shù)已經(jīng)成熟，考慮到穩(wěn)定的 電能輸出，現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)大都使用了大量的轉(zhuǎn)換成化學(xué)能的電池組，這些電池組的壽 命也是可期待的，廢電池將導(dǎo)致于環(huán)境的不友好，其效率和可持續(xù)發(fā)展方面是可想而知的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種噴氣式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，尤其是對(duì)現(xiàn)有立式旋翼式風(fēng)力發(fā) 電機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，提出一種具有穩(wěn)恒輸出轉(zhuǎn)速的噴氣式風(fēng)力發(fā)電機(jī)。本發(fā)明的技術(shù)方案是，噴氣式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)置方法，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)每片旋轉(zhuǎn)葉 片的末端均安裝噴氣機(jī)(圖1)，噴氣裝置可以任何一種能輸出反沖速度且垂直于旋轉(zhuǎn)葉片 終端、與旋轉(zhuǎn)葉片終端的線速度相同或在線速度方向的士20度的范圍內(nèi)，利用反作用力對(duì) 每片旋轉(zhuǎn)葉片加速或減速，噴氣裝置的反作用力可以正向或反向?qū)︼L(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行 補(bǔ)償、即助推或減速，典型的噴氣裝置是軸流風(fēng)機(jī)，也可以是其它發(fā)出氣流或暴發(fā)氣流的裝 置。當(dāng)然上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)指風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)械裝置，實(shí)際使用中通過(guò)傳動(dòng)至調(diào)速齒輪箱并 帶動(dòng)發(fā)電電機(jī)發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)械旋轉(zhuǎn)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)發(fā)電電機(jī)，發(fā)電電機(jī)則可以采用勵(lì)磁 電流的三相交流發(fā)電機(jī)或同步發(fā)電機(jī)，這是與電網(wǎng)輸入的氣輪發(fā)電機(jī)相同的。本發(fā)明可以使風(fēng)力發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，則發(fā)電電機(jī)可以使用合適 的勵(lì)磁極數(shù)獲得頻率同電網(wǎng)頻率相同的電能輸出，尤其是以正弦波的電能輸出，發(fā)電電機(jī) 的轉(zhuǎn)子，輸出合適和穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速能夠獲得符合電網(wǎng)頻率的電能輸出。通過(guò)噴氣機(jī)調(diào)節(jié)氣流速度的反沖力，則由于杠桿效應(yīng)，可以使風(fēng)力發(fā)電機(jī)恒速在 一個(gè)較大的范圍，一般而言，噴氣機(jī)(3)的風(fēng)速可以控制在5米/秒至80米/秒的范圍內(nèi) 工作，對(duì)應(yīng)三級(jí)至十級(jí)風(fēng)，但九、十級(jí)風(fēng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)葉片終端反向噴氣流用于阻尼旋轉(zhuǎn)。正常工 作范圍在三至八級(jí)風(fēng)。不同地區(qū)的控制噴氣機(jī)轉(zhuǎn)速也是不相同的，可以充分利用當(dāng)?shù)氐娘L(fēng) 力資源。
本發(fā)明噴氣機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)是通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)旋翼主軸的測(cè)速，采用霍爾或光電傳 感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)旋翼主軸轉(zhuǎn)速大小與發(fā)電電機(jī)所鎖定的轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，對(duì)噴氣機(jī)的氣流 進(jìn)行控制，如進(jìn)行漸強(qiáng)一漸弱正向或反向自動(dòng)噴氣補(bǔ)償。本發(fā)明噴氣式風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置由發(fā)電電機(jī)1、葉片2、噴氣機(jī)3、塔架4、塔基5、噴 氣機(jī)葉片6、電機(jī)固定支架7、電動(dòng)機(jī)8、噴氣機(jī)外殼9、水平換向器10、垂直換向器11組成。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的末端安裝噴氣機(jī)，根據(jù)發(fā)電電機(jī)所設(shè)定的轉(zhuǎn)速，噴氣機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速和氣流 方向調(diào)節(jié)。本發(fā)明運(yùn)用了空氣動(dòng)力學(xué)和杠桿原理對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)了定速補(bǔ)償，也就 是說(shuō)在自然風(fēng)不足和過(guò)大的情況下，通過(guò)噴氣機(jī)的正向或反向的助推進(jìn)行有效補(bǔ)償。當(dāng)然， 噴氣機(jī)的作用力是根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)所設(shè)定的轉(zhuǎn)速進(jìn)行模糊控制，轉(zhuǎn)速自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償。由于 發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速得到了有效的控制，完全滿足并符合直接供電上網(wǎng)的條件，與火力發(fā)電有異 曲同工之處，是值得信賴的清潔能源。本發(fā)明通過(guò)付出較小的電力或其它能量消耗，甚至可在風(fēng)級(jí)為2—11級(jí)的條件下 能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率、效率的最大化和正常化，噴氣機(jī)所耗的電量為發(fā)電量的0. 5 2%， 在一定風(fēng)力的范圍完全不消耗能量，消耗的電能一般不比發(fā)電電機(jī)的勵(lì)磁電流所消耗的電 能多。本發(fā)明裝置對(duì)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大意義。本發(fā)明的有益效果是風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的末端裝有噴氣機(jī)，作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的外 部動(dòng)力，可使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率提高，根據(jù)發(fā)電機(jī)所設(shè)定的轉(zhuǎn)速，通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器，自動(dòng)調(diào) 節(jié)噴氣機(jī)的噴氣量和轉(zhuǎn)速，將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定在所設(shè)定的轉(zhuǎn)速上，由于該裝置工作范圍 較大風(fēng)級(jí)為2—11級(jí)能定速巡航，還能根據(jù)用電負(fù)荷的大小進(jìn)行轉(zhuǎn)速的自動(dòng)調(diào)節(jié)，所以能 夠確保發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定，發(fā)出的電為三相交流高壓電，可直接供電上網(wǎng)，在同等條件下該 裝置大大縮小了發(fā)電機(jī)的體積，并縮短了葉片的長(zhǎng)度提高了發(fā)電機(jī)的效率，使裝機(jī)容量往 更大的方向發(fā)展。


圖1為風(fēng)力發(fā)電機(jī)總成圖 圖2為噴氣機(jī)透視圖
圖3為噴氣機(jī)剖面圖
圖4為發(fā)電機(jī)葉片總成圖
圖5為水平換向器和垂直換向器及電機(jī)電路圖。
具體實(shí)施例方式噴氣機(jī)3設(shè)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的末端(圖1)，噴氣機(jī)的機(jī)殼9與發(fā)電機(jī)的葉片為碳 纖維增強(qiáng)骨架和玻璃鋼一體化結(jié)構(gòu)或拼裝結(jié)構(gòu)(圖4)，為高分子材料制成。噴氣機(jī)的動(dòng)力采 用(直流、交流)變頻調(diào)速電機(jī)8或直流電機(jī)。供電結(jié)構(gòu)方式，由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)迎風(fēng)變向旋轉(zhuǎn) 和葉片的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，故噴氣機(jī)所用的電源可通過(guò)水平換向器10和垂直換向器11及導(dǎo)線，供 電至噴氣機(jī)的電機(jī)8，水平換向器10設(shè)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)器上，垂直換向器11設(shè)在葉片 的主軸上，兩組換向器均為環(huán)式電刷輸電結(jié)構(gòu)(圖5)。噴氣機(jī)3可以有兩款單葉機(jī)和雙 葉機(jī)(圖3中右為單葉機(jī)和左為雙葉機(jī))，噴氣機(jī)的葉片款式為透平葉片或兩葉以上葉片(圖2)，葉片的材料為金屬或高分子材料制成。根據(jù)不同的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，噴氣機(jī)的功率(電機(jī)8) 為 0.1-100KW。噴氣機(jī)的智能控制系統(tǒng)，噴氣機(jī)3的轉(zhuǎn)速程序是圍繞著風(fēng)力發(fā)電機(jī)所設(shè)定的轉(zhuǎn)速 和風(fēng)力級(jí)數(shù)的大小，通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器進(jìn)行正向、反向呈漸強(qiáng)一漸弱自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償(噴氣加速 或減速)，確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定在所設(shè)定的轉(zhuǎn)速工作區(qū)間，從而達(dá)到直接供電上網(wǎng)的 目的。打破了風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)受制于自然界的格局，是真正意義上的，可靠的，與火力發(fā)電相 媲美的綠色能源。噴氣式風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置由發(fā)電電機(jī)1、葉片2、噴氣機(jī)3、塔架4、塔基5、噴氣機(jī)葉 片6、電機(jī)固定支架7、電動(dòng)機(jī)8、噴氣機(jī)外殼9、水平換向器10、垂直換向器11組成。風(fēng)力發(fā) 電機(jī)葉片的末端安裝噴氣機(jī)，根據(jù)發(fā)電機(jī)所設(shè)定的轉(zhuǎn)速，噴氣機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速和氣流方向的自 動(dòng)調(diào)節(jié)。噴氣機(jī)的噴氣口也可以設(shè)在近葉片尾部的位置，極端的可認(rèn)為，風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的 任意一個(gè)部位均可設(shè)置安裝噴氣機(jī)，均沒(méi)有超出本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
噴氣式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)置方法，其特征是在風(fēng)力發(fā)電機(jī)每片旋轉(zhuǎn)葉片的末端均安裝噴氣機(jī)，噴氣裝置可以任何一種能輸出反沖速度且垂直于旋轉(zhuǎn)葉片終端、與旋轉(zhuǎn)葉片終端的線速度相同或在±20度的范圍內(nèi)，利用反作用力對(duì)每片旋轉(zhuǎn)葉片進(jìn)行加速或減速，噴氣裝置的反作用力可以正向或反向?qū)︼L(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行補(bǔ)償。
2.噴氣式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)置方法，其特征是噴氣裝置是軸流風(fēng)機(jī)及其它氣流或暴發(fā)氣 流的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴氣式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)置方法，其特征是發(fā)電電機(jī)則可以采 用勵(lì)磁電流的三相交流發(fā)電機(jī)或同步發(fā)電機(jī)，通過(guò)配置的調(diào)速齒輪箱使風(fēng)力機(jī)械輸出至合 適的轉(zhuǎn)速到發(fā)電電機(jī)，發(fā)電電機(jī)轉(zhuǎn)子輸出合適的轉(zhuǎn)速獲得恰當(dāng)?shù)碾娋W(wǎng)頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的噴氣式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)置方法，其特征是噴氣機(jī)速度的 調(diào)節(jié)是通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸的測(cè)速，采用霍爾或光電傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)風(fēng)力級(jí)數(shù)的大 小將發(fā)電機(jī)所設(shè)定的轉(zhuǎn)速鎖定，進(jìn)行漸強(qiáng)到漸弱以及正向或反向自動(dòng)噴氣補(bǔ)償。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的噴氣式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)置方法，其特征是電源通過(guò)水平 換向器(10)和垂直換向器(11)及導(dǎo)線，供電至噴氣機(jī)的電機(jī)(8)，水平換向器設(shè)在風(fēng)力發(fā) 電機(jī)的旋轉(zhuǎn)器上，垂直換向器設(shè)在葉片的主軸上，兩組換向器均為環(huán)式電刷輸電結(jié)構(gòu)。
6.噴氣式風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置，由旋翼發(fā)電機(jī)(1)、葉片(2)、噴氣機(jī)(3)、塔架(4)、塔基 (5)、噴氣機(jī)葉片(6)、電機(jī)固定支架(7)、電動(dòng)機(jī)(8)、噴氣機(jī)外殼(9)、水平換向器(10)、垂 直換向器(11)組成，其特征是風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的末端安裝噴氣機(jī)，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速 和氣流方向自動(dòng)調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的噴氣式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是噴氣機(jī)設(shè)在發(fā)電機(jī)葉片的 末端，噴氣機(jī)的機(jī)殼(9)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片為碳纖維增強(qiáng)骨架和玻璃鋼一體化結(jié)構(gòu)或拼 裝結(jié)構(gòu)，為高分子材料制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的噴氣式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是設(shè)有噴氣機(jī)的智能控制系 統(tǒng)，噴氣機(jī)的轉(zhuǎn)速程序是圍繞著風(fēng)力發(fā)電機(jī)所設(shè)定的轉(zhuǎn)速和風(fēng)力級(jí)數(shù)的大小，通過(guò)轉(zhuǎn)速傳 感器進(jìn)行正向、反向呈漸強(qiáng)一漸弱自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償即噴氣加速或減速，確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn) 速恒定在所設(shè)定的轉(zhuǎn)速工作區(qū)間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的噴氣式發(fā)電機(jī)所設(shè)定的位置，其特征是風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片 的任意一個(gè)部位均可設(shè)置安裝噴氣機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的噴氣式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征是噴氣機(jī)有單葉機(jī)和雙葉 機(jī)，噴氣機(jī)的葉片款式為透平葉片或兩葉以上葉片，葉片的材料為金屬或高分子材料制成， 噴氣機(jī)電機(jī)的功率為0. 1-100KW。
全文摘要
噴氣式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)置方法，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)每片旋轉(zhuǎn)葉片的末端均安裝噴氣機(jī)，噴氣裝置可以任何一種能輸出反沖速度且垂直于旋轉(zhuǎn)葉片終端、與旋轉(zhuǎn)葉片終端的線速度相同或在±20度的范圍內(nèi)，利用反作用力對(duì)每片旋轉(zhuǎn)葉片進(jìn)行加速或減速，噴氣裝置的反作用力可以正向或反向?qū)︼L(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行補(bǔ)償。噴氣裝置是軸流風(fēng)機(jī)及其它氣流或暴發(fā)氣流的裝置。本發(fā)明可使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率提高，根據(jù)發(fā)電機(jī)所設(shè)定的轉(zhuǎn)速，通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器，自動(dòng)調(diào)節(jié)噴氣機(jī)的噴氣量和轉(zhuǎn)速，將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定在所設(shè)定的轉(zhuǎn)速上，能夠確保發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定，發(fā)出的電為三相交流高壓電，可直接供電上網(wǎng)。
文檔編號(hào)F03D9/00GK101956675SQ201010522549
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者馬可超 申請(qǐng)人:馬可超