專利名稱：環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)涉及的是集控式迎風(fēng)板組件、強(qiáng)化式葉片和傳動(dòng)(優(yōu)化)組件、陽(yáng)臺(tái)式安裝維護(hù)平臺(tái)組件三大關(guān)鍵核心技術(shù)綜合應(yīng)用系統(tǒng)，屬升、 阻兼得型新型風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
[0002]隨著風(fēng)力發(fā)電在世界范圍的高速發(fā)展，風(fēng)力機(jī)也進(jìn)行著不斷的創(chuàng)新，主流機(jī)型正呈現(xiàn)出向大型化發(fā)展趨勢(shì)，更好的利用風(fēng)能資源，降低風(fēng)電的綜合成本，以期能滿足更多的電力供應(yīng)，是人類社會(huì)眾所渴望的理想目標(biāo)。雖然人類社會(huì)風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)有了數(shù)千年歷史， 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也由原來(lái)的瓦數(shù)級(jí)上升到目前的兆瓦級(jí)，機(jī)型也由原來(lái)的雜牌軍優(yōu)化成二大 (水平軸和垂直軸)主力軍團(tuán)，但無(wú)論是水平軸還是垂直軸都有他的優(yōu)缺點(diǎn)。其中，缺點(diǎn)主要有制造成本高，安裝維護(hù)成本高，電力傳輸配套成本高、電力轉(zhuǎn)換率低、回收周期長(zhǎng)等綜合難題。而另類可再生能源太陽(yáng)能塔熱氣流發(fā)電也是投入多，產(chǎn)出少。充分運(yùn)用風(fēng)力機(jī)原理和熱氣流發(fā)電中太陽(yáng)能塔的功能(強(qiáng)度高+高度高+阻風(fēng)面寬)優(yōu)勢(shì)，就可以解決投資多、產(chǎn)出少、維護(hù)難、回收期長(zhǎng)等綜合難題。優(yōu)化耦合后使電力成倍增長(zhǎng)，從而達(dá)到理想的電力輸出效果。近期發(fā)達(dá)國(guó)家專家、學(xué)者已經(jīng)敏感到太陽(yáng)能塔不僅僅用于熱氣流發(fā)電，可以更大限度的發(fā)揮其特有的強(qiáng)度高、高度、阻風(fēng)面寬的綜合優(yōu)秀性能，并利用塔體周向外部空間，以增設(shè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)來(lái)彌補(bǔ)上述不足，但經(jīng)檢索和市場(chǎng)調(diào)查所知，目前可供綜合利用和借鑒的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備為數(shù)不多，環(huán)塔型專職風(fēng)力發(fā)電優(yōu)秀設(shè)備更是難以尋覓，風(fēng)力發(fā)電與太陽(yáng)能塔熱氣流發(fā)電同屬可再生能源和電力輸出技術(shù)領(lǐng)域，但在很多核心技術(shù)上無(wú)法借鑒與套用，需要進(jìn)一步探討摸索，做更多的實(shí)驗(yàn)研究。因此，設(shè)計(jì)一套符合風(fēng)動(dòng)機(jī)理的先進(jìn)環(huán)太陽(yáng)能塔旋轉(zhuǎn)而輸出兆瓦級(jí)電力的新型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)有他重要的現(xiàn)實(shí)意義和無(wú)法估量的前瞻意義，也是當(dāng)今可再生能源制造者和企業(yè)家的歷史使命和義不容辭的社會(huì)責(zé)任。[0003]經(jīng)進(jìn)一步檢索和對(duì)社會(huì)的調(diào)查，未見與本實(shí)用新型完全一致或相類似的專家文獻(xiàn)及專利報(bào)告。發(fā)明內(nèi)容[0004]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)國(guó)內(nèi)外已知和預(yù)知的市場(chǎng)和水平軸、垂直軸主力風(fēng)電存在的問(wèn)題及專家文獻(xiàn)、專利報(bào)告存在的不足之處，而提供一種環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)最大的特點(diǎn)之一是科學(xué)合理的把風(fēng)力發(fā)電機(jī)制與太陽(yáng)能塔塔體耦合，充分發(fā)揮太陽(yáng)能塔體強(qiáng)度高、高度高、阻風(fēng)面寬、的綜合優(yōu)秀功能優(yōu)勢(shì)，為電力增量輸出打下基礎(chǔ)； 特點(diǎn)之二是采用人性化優(yōu)異可控的風(fēng)洞式導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，將有限無(wú)序流體工質(zhì)整體規(guī)劃，使其最大限度的發(fā)揮風(fēng)動(dòng)效應(yīng)，從而滿足動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)能量；特點(diǎn)之三是采用新型強(qiáng)力式葉片， 增大葉心沖擊面，減少葉背阻力面，從而達(dá)到無(wú)需另設(shè)啟動(dòng)裝置，靠低速風(fēng)能也可啟動(dòng)的目的；特點(diǎn)之四是采用靈活自如的盤輪作為主動(dòng)輪，以太陽(yáng)能塔體作為軸心，解決了機(jī)械穩(wěn)定性，同時(shí)又可在短距離內(nèi)將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能的技術(shù)難點(diǎn)；特點(diǎn)之五是采用陽(yáng)臺(tái)式安裝維護(hù)解決大型構(gòu)件安裝依賴重型吊車和確保安全施工，同時(shí)解決發(fā)電機(jī)懸空安裝和維護(hù)困難的重大問(wèn)題；特點(diǎn)之六是可以在用電口就近建立電站，減少不必要的長(zhǎng)途輸電線路，為重點(diǎn)解決海島，無(wú)電地區(qū)和缺口電力較大城市人們?nèi)粘Ｉ詈蜕a(chǎn)提供綠色電力裝備。[0005]本實(shí)用新型環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括集控式迎風(fēng)板組件、強(qiáng)化式葉片和傳動(dòng)(優(yōu)化)組件、陽(yáng)臺(tái)式安裝維護(hù)平臺(tái)組件。其中，集控式迎風(fēng)板組件由動(dòng)態(tài)調(diào)控拉桿、引導(dǎo)桿、導(dǎo)軌、動(dòng)態(tài)球桿、迎風(fēng)板、電磁限位組成。動(dòng)態(tài)調(diào)控拉桿設(shè)置在風(fēng)電室頂棚上；引導(dǎo)桿設(shè)置在迎風(fēng)板外側(cè)上、下兩端1/3處，一頭和動(dòng)態(tài)調(diào)控拉桿連接固定，另一頭放置在導(dǎo)軌內(nèi)；導(dǎo)軌設(shè)置在風(fēng)電室頂棚內(nèi)側(cè)和迎風(fēng)板下部；迎風(fēng)板設(shè)置在風(fēng)電室頂棚與安裝維護(hù)基臺(tái)之間；動(dòng)態(tài)球桿設(shè)置在迎風(fēng)板內(nèi)側(cè)1/3處；電磁限位設(shè)置在迎風(fēng)板下部導(dǎo)軌內(nèi)，裝配完成的一套集控式迎風(fēng)板組件可以對(duì)有限風(fēng)能進(jìn)行調(diào)控，開啟和關(guān)閉。[0006]強(qiáng)化式葉片和傳動(dòng)(優(yōu)化)組件由強(qiáng)化式葉片、條孔限位滾珠、軸承A、軸承B、C型動(dòng)態(tài)主件、C型扣件、環(huán)形動(dòng)力齒輪、C型葉片嵌入固定件、傳動(dòng)齒輪、傳動(dòng)連軸、變速齒輪、 變速箱箱體、發(fā)電機(jī)組成。強(qiáng)化式葉片設(shè)置在C型葉片嵌入固定件內(nèi)；C型葉片嵌入固定件設(shè)置在C型動(dòng)態(tài)主件上；C型動(dòng)態(tài)主件成活動(dòng)狀向心罩扣在C型扣件、軸承A環(huán)向外側(cè)；軸承A布置在C型扣件凹槽內(nèi)；C型扣件環(huán)向布置在鋼制圓筒外壁面上；條孔限位滾珠設(shè)置在 C型扣件上、下兩端；環(huán)形動(dòng)力齒輪上部設(shè)置有凸臺(tái)，C型動(dòng)態(tài)主件下部設(shè)置有凹槽，環(huán)形動(dòng)力齒輪上部的凸臺(tái)與C型動(dòng)態(tài)主件下部的凹槽固定對(duì)接；變速齒輪、軸承B、傳動(dòng)齒輪、傳動(dòng)連軸設(shè)置在變速箱箱體內(nèi)；發(fā)電機(jī)、變速箱箱體通過(guò)傳動(dòng)齒輪成動(dòng)態(tài)連接后固定在安裝維護(hù)基臺(tái)向心一側(cè)，從而完成一套強(qiáng)化式葉片和傳動(dòng)(優(yōu)化)組件。[0007]陽(yáng)臺(tái)式安裝維護(hù)平臺(tái)組件由鋼制圓筒、塔體、金屬加固件、安裝維護(hù)基臺(tái)、重力擔(dān)當(dāng)桿、風(fēng)電室頂棚、監(jiān)控探頭、安全柵欄、支撐立柱組成。鋼制圓筒設(shè)置在塔體周向外側(cè)；金屬加固件布置在鋼制圓筒向心一側(cè)；安裝維護(hù)基臺(tái)、風(fēng)電室頂棚設(shè)置在塔體周向合適位置上；重力擔(dān)當(dāng)桿布置在塔體周向外側(cè)與風(fēng)電室頂棚之間；安全柵欄、支撐立柱設(shè)置在強(qiáng)化式葉片與安裝維護(hù)基臺(tái)之間，可起到安全保護(hù)作用；監(jiān)控探頭布置在鋼制圓筒周向外側(cè)適合觀察的位置上；塔體設(shè)置在地面混凝土基礎(chǔ)上，從而完成一套陽(yáng)臺(tái)式安裝維護(hù)平臺(tái)組件。[0008]將上述安裝完成的集控式迎風(fēng)板組件、強(qiáng)化式葉片和傳動(dòng)(優(yōu)化)組件、陽(yáng)臺(tái)式安裝維護(hù)平臺(tái)組件按序進(jìn)行集成組合，從而完成一套完整的環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。[0009]本實(shí)用新型環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中所述的發(fā)電機(jī)可采用永磁直驅(qū)式發(fā)電機(jī)，其裝配關(guān)系如下轉(zhuǎn)子磁軛上部凸起處與C型動(dòng)態(tài)主件下部凹槽處固定對(duì)接；貼面板環(huán)太陽(yáng)能塔外側(cè)設(shè)置；轉(zhuǎn)子永久磁鐵設(shè)置在轉(zhuǎn)子磁軛外側(cè)，成環(huán)形布置；定子鐵芯與轉(zhuǎn)子永久磁鐵之間設(shè)置有定子繞組；發(fā)電機(jī)外殼設(shè)置在轉(zhuǎn)子磁軛、轉(zhuǎn)子永久磁鐵、定子繞組、 定子鐵芯環(huán)向外側(cè)；發(fā)電機(jī)上蓋設(shè)置在轉(zhuǎn)子磁軛、轉(zhuǎn)子永久磁鐵、定子繞組、定子鐵芯上部， 并與發(fā)電機(jī)外殼上沿口固定對(duì)接；電器柜設(shè)置在安裝維護(hù)基臺(tái)上的永磁直流發(fā)電機(jī)環(huán)向外側(cè)，有利于安裝維護(hù)人員進(jìn)行作業(yè)。[0010]所述的強(qiáng)化式葉片采用玻纖/環(huán)氧材料，或采用碳/玻混雜纖維增強(qiáng)，選擇在低溫下有更高的結(jié)構(gòu)阻尼和更好的抗疲勞特性的高分子復(fù)合材料也是一種可行的選擇。[0011]所述的強(qiáng)化式葉片采用風(fēng)帆型、蟶殼型(貝殼類一蟶子殼)、也可采用具有扭力大、阻力小、強(qiáng)度高、輕薄型、具備最大升力系數(shù)和升阻比及良好氣動(dòng)性能的異型葉片。葉面寬 1-10米，葉高10-150米，葉片為中空，內(nèi)加龍骨增強(qiáng)。[0012]所述的迎風(fēng)板采用玻纖/環(huán)氧(GF/E)復(fù)合材料，也可采用碳/?；祀s纖維增強(qiáng)。[0013]所述的迎風(fēng)板采用高10-150米，寬1-8米，中空內(nèi)加龍骨增強(qiáng)，板型根部平直略右彎10-30°，成上坡狀；板尖略向左彎10-30°，成滑坡狀，制成后的迎風(fēng)板極具抗風(fēng)強(qiáng)度， 同時(shí)兼?zhèn)鋯㈤]功能。[0014]所述的環(huán)形動(dòng)力齒輪主要特征為環(huán)型或?yàn)?型，向心一側(cè)平直、外側(cè)制有齒尖寬 3-10mm、齒根寬10_60mm、齒高10_50mm、700-2500個(gè)齒。環(huán)形動(dòng)力齒輪上平面中心設(shè)置有凸臺(tái)，凸臺(tái)高 30-100mm、寬 15_50mm。[0015]所述的C型動(dòng)態(tài)主件采用耐摩擦、耐腐蝕的高性能復(fù)合金屬材料制成，特征為C型條，制成鋼制圓筒外側(cè)周向的1/2或1/4，通過(guò)焊接組合成0型(也就是環(huán)型)，安裝時(shí)開口處朝向鋼制圓筒。C型動(dòng)態(tài)主件下部設(shè)置有凹槽。[0016]所述的發(fā)電機(jī)采用同步發(fā)電機(jī)、異步發(fā)電機(jī)、永磁直驅(qū)式發(fā)電機(jī)、永磁直流發(fā)電機(jī)或其他與之相匹配的發(fā)電機(jī)。不管采用任何一種發(fā)電機(jī)，使用時(shí)，可采用大功率的單臺(tái)機(jī)獨(dú)立使用，也可中、小功率多臺(tái)聯(lián)合使用。[0017]所述的安裝維護(hù)基臺(tái)首選采用鋼筋混凝土，與塔體施工時(shí)一次性制成，也可采用鋼結(jié)構(gòu)材料適時(shí)焊接搭建。特征為在安裝維護(hù)基臺(tái)外圍布置有安全柵欄，上部布置有風(fēng)電室頂棚。[0018]所述的C型扣件采用耐摩擦、耐腐蝕的高性能復(fù)合金屬材料制成，特征為C型條， 長(zhǎng)度為鋼制圓筒外側(cè)周向的1/2或1/4，再通過(guò)焊接成環(huán)型或0型，C型開口處朝外、上、下兩端面間隔300-1000mm處開有軸頭安裝孔。[0019]所述的條孔限位滾珠采用不銹鋼、T7銅合金或鍍鋅3_8mm薄板，通過(guò)剪切成帶后， 拼接成環(huán)型或0型，間隔300-1000mm的距離開一個(gè)20_100mm孔，并將適合孔大小的滾珠放在其中。[0020]所述的C型葉片嵌入固定件采用GF/E (玻纖/環(huán)氧)為主，或采用碳/?；祀s纖維增強(qiáng)，制成高6-120米C型夾狀，也可采用強(qiáng)度高，耐腐蝕的金屬薄板，如鍍鋅板材料制成。[0021]所述的動(dòng)態(tài)調(diào)控拉桿采用市售液壓可伸縮組件，桿頭開有Φ15-100πιπι的安裝孔。[0022]所述的塔體采用鋼筋混凝土澆制或大型鋼管焊接成內(nèi)直徑Φ 10-80米直筒狀或倒喇叭狀。[0023]工作原理[0024]環(huán)境上升氣流和平流、側(cè)流來(lái)襲的風(fēng)，首先從設(shè)置在塔體(360°任意方向)最外側(cè)的迎風(fēng)板進(jìn)風(fēng)口導(dǎo)入，通過(guò)相鄰的兩片迎風(fēng)板組成的風(fēng)流通道，將不規(guī)則風(fēng)調(diào)整為有序風(fēng)流，由于迎風(fēng)板進(jìn)風(fēng)口大于迎風(fēng)板出風(fēng)口，風(fēng)受到強(qiáng)烈擠壓，流速加快，壓力增強(qiáng)，迅速做功在強(qiáng)化式葉片葉心凹面上，空氣動(dòng)力效應(yīng)由此產(chǎn)生強(qiáng)大的推力，使葉片順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)， 帶動(dòng)C型動(dòng)態(tài)主件和固定在C型動(dòng)態(tài)主件下端的環(huán)形動(dòng)力齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，而環(huán)形動(dòng)力齒輪又將動(dòng)力傳遞給變速箱，動(dòng)能在變速箱內(nèi)得到增速放大，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)輸出電能，整個(gè)過(guò)程循環(huán)往復(fù)，完成風(fēng)能一機(jī)械能一電能的過(guò)程。而與此同時(shí)，余量風(fēng)能未流失，而是在部分被關(guān)閉迎風(fēng)板后形成的通道內(nèi)繼續(xù)做功，使原本未受到?jīng)_擊部分的強(qiáng)化式葉片感受到?jīng)_擊力，輔助產(chǎn)生扭力旋轉(zhuǎn)，能量得到再一次提升，從而電能倍增。余風(fēng)順流道經(jīng)出風(fēng)口排出，回歸大自然。

[0025]通過(guò)
以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型前述的和其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更為清晰。其中[0026]圖1是本實(shí)用新型環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)剖視圖。[0027]圖2是圖1本實(shí)用新型環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)A部放大圖。[0028]圖3是本實(shí)用新型環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)采用永磁直驅(qū)式發(fā)電機(jī)剖視圖。[0029]圖中序號(hào)1.重力擔(dān)當(dāng)桿；2.動(dòng)態(tài)調(diào)控拉桿；3.風(fēng)電室頂棚；4.導(dǎo)軌；5.引導(dǎo)桿； 6.動(dòng)態(tài)球桿；7.監(jiān)控探頭；8.迎風(fēng)板；9. C型葉片嵌入固定件；10.電磁限位；11.安全柵欄；12.支撐立柱；13.傳動(dòng)齒輪；14.軸承B;15.傳動(dòng)連軸；16.變速齒輪；17.鋼制圓筒; 18.強(qiáng)化式葉片；19.條孔限位滾珠；20.軸承A ;21. C型動(dòng)態(tài)主件？ ；22. C型扣件；23.環(huán)形動(dòng)力齒輪；24.變速箱箱體；25.發(fā)電機(jī)；26.安裝維護(hù)基臺(tái)；27.金屬加固件；28.塔體； 29.電器柜；30.發(fā)電機(jī)外殼；31.定子鐵芯；32.定子繞組；33.發(fā)電機(jī)上蓋；34.轉(zhuǎn)子永久磁鐵；35.轉(zhuǎn)子磁軛；36.貼面板。
具體實(shí)施方式
[0030]結(jié)合圖1 3所示，本實(shí)用新型環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的[0031]本實(shí)用新型環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括集控式迎風(fēng)板組件、強(qiáng)化式葉片和傳動(dòng)(優(yōu)化)組件、陽(yáng)臺(tái)式安裝維護(hù)平臺(tái)組件。其中，集控式迎風(fēng)板組件由動(dòng)態(tài)調(diào)控拉桿2、 引導(dǎo)桿5、導(dǎo)軌4、動(dòng)態(tài)球桿6、迎風(fēng)板8、電磁限位10組成。動(dòng)態(tài)調(diào)控拉桿2設(shè)置在風(fēng)電室頂棚3上；引導(dǎo)桿5設(shè)置在迎風(fēng)板8外側(cè)上、下兩端1/3處，一頭和動(dòng)態(tài)調(diào)控拉桿2連接固定，另一頭放置在導(dǎo)軌4內(nèi)；導(dǎo)軌4設(shè)置在風(fēng)電室頂棚3內(nèi)側(cè)和迎風(fēng)板8下部；迎風(fēng)板8設(shè)置在風(fēng)電室頂棚3與安裝維護(hù)基臺(tái)沈之間；動(dòng)態(tài)球桿6設(shè)置在迎風(fēng)板8內(nèi)側(cè)1/3處；電磁限位10設(shè)置在迎風(fēng)板8下部導(dǎo)軌4內(nèi)，裝配完成的一套集控式迎風(fēng)板組件可以對(duì)有限風(fēng)能進(jìn)行調(diào)控，開啟和關(guān)閉。[0032]強(qiáng)化式葉片和傳動(dòng)(優(yōu)化)組件由強(qiáng)化式葉片18、條孔限位滾珠19、軸承A20、軸承 B14、C型動(dòng)態(tài)主件21、C型扣件22、環(huán)形動(dòng)力齒輪23、C型葉片嵌入固定件9、傳動(dòng)齒輪13、 傳動(dòng)連軸15、變速齒輪16、變速箱箱體24、發(fā)電機(jī)25組成。強(qiáng)化式葉片18設(shè)置在C型葉片嵌入固定件9內(nèi)；C型葉片嵌入固定件9設(shè)置在C型動(dòng)態(tài)主件21上；C型動(dòng)態(tài)主件21成活動(dòng)狀向心罩扣在C型扣件22、軸承A20環(huán)向外側(cè)；軸承A20布置在C型扣件22凹槽內(nèi)；C 型扣件22環(huán)向布置在鋼制圓筒17外壁面上；條孔限位滾珠19設(shè)置在C型扣件22上、下兩端；環(huán)形動(dòng)力齒輪23上部設(shè)置有凸臺(tái)，C型動(dòng)態(tài)主件21下部設(shè)置有凹槽，環(huán)形動(dòng)力齒輪23 上部的凸臺(tái)與C型動(dòng)態(tài)主件21下部的凹槽固定對(duì)接；變速齒輪16、軸承B14、傳動(dòng)齒輪13、 傳動(dòng)連軸15設(shè)置在變速箱箱體M內(nèi)；發(fā)電機(jī)25、變速箱箱體M通過(guò)傳動(dòng)齒輪13成動(dòng)態(tài)連接后固定在安裝維護(hù)基臺(tái)沈向心一側(cè)，從而完成一套強(qiáng)化式葉片和傳動(dòng)(優(yōu)化)組件。[0033]陽(yáng)臺(tái)式安裝維護(hù)平臺(tái)組件由鋼制圓筒17、塔體觀、金屬加固件27、安裝維護(hù)基臺(tái)26、重力擔(dān)當(dāng)桿1、風(fēng)電室頂棚3、監(jiān)控探頭7、安全柵欄11、支撐立柱12組成。鋼制圓筒17 設(shè)置在塔體觀周向外側(cè)；金屬加固件27布置在鋼制圓筒17向心一側(cè)；安裝維護(hù)基臺(tái)26、 風(fēng)電室頂棚3設(shè)置在塔體觀周向合適位置上；重力擔(dān)當(dāng)桿1布置在塔體觀周向外側(cè)與風(fēng)電室頂棚3之間；安全柵欄11、支撐立柱12設(shè)置在強(qiáng)化式葉片18與安裝維護(hù)基臺(tái)沈之間， 可起到安全保護(hù)作用；監(jiān)控探頭7布置在鋼制圓筒17周向外側(cè)適合觀察的位置上；塔體觀設(shè)置在地面混凝土基礎(chǔ)上，從而完成一套陽(yáng)臺(tái)式安裝維護(hù)平臺(tái)組件。[0034]將上述安裝完成的集控式迎風(fēng)板組件、強(qiáng)化式葉片和傳動(dòng)(優(yōu)化)組件、陽(yáng)臺(tái)式安裝維護(hù)平臺(tái)組件按序進(jìn)行集成組合，從而完成一套完整的環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。[0035]本實(shí)用新型環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中所述的發(fā)電機(jī)可采用永磁直驅(qū)式發(fā)電機(jī)，其裝配關(guān)系如下轉(zhuǎn)子磁軛35上部凸起處與C型動(dòng)態(tài)主件21下部凹槽處固定對(duì)接；貼面板36環(huán)太陽(yáng)能塔外側(cè)設(shè)置；轉(zhuǎn)子永久磁鐵34設(shè)置在轉(zhuǎn)子磁軛35外側(cè)，成環(huán)形布置；定子鐵芯31與轉(zhuǎn)子永久磁鐵34之間設(shè)置有定子繞組32 ；發(fā)電機(jī)外殼30設(shè)置在轉(zhuǎn)子磁軛35、轉(zhuǎn)子永久磁鐵34、定子繞組32、定子鐵芯31環(huán)向外側(cè)；發(fā)電機(jī)上蓋設(shè)置在轉(zhuǎn)子磁軛 35、轉(zhuǎn)子永久磁鐵34、定子繞組32、定子鐵芯31上部，并與發(fā)電機(jī)外殼30上沿口固定對(duì)接； 電器柜四設(shè)置在安裝維護(hù)基臺(tái)沈上的永磁直流發(fā)電機(jī)環(huán)向外側(cè)，有利于安裝維護(hù)人員進(jìn)行作業(yè)。[0036]所述的強(qiáng)化式葉片18采用GF/E (玻纖/環(huán)氧)為主，也可采用碳/?；祀s纖維增強(qiáng)，選擇在低溫下有更高的結(jié)構(gòu)阻尼和更好的抗疲勞特性的高分子復(fù)合材料也是一種可行的選擇。[0037]所述的強(qiáng)化式葉片18采用風(fēng)帆型、蟶殼型(貝殼類一蟶子殼)、也可采用具有扭力大、阻力小、強(qiáng)度高、輕薄型、具備最大升力系數(shù)和升阻比及良好氣動(dòng)性能的異型葉片。葉面寬1-10米，葉高10-150米，葉片為中空，內(nèi)加龍骨增強(qiáng)。[0038]所述的迎風(fēng)板8采用玻纖/環(huán)氧(GF/E)復(fù)合材料，也可采用碳/?；祀s纖維增強(qiáng)。[0039]所述的迎風(fēng)板8采用高10-150米，寬1_8米，中空內(nèi)加龍骨增強(qiáng)，板型根部平直略右彎10-30°，成上坡狀；板尖略向左彎10-30°，成滑坡狀，制成后的迎風(fēng)板8極具抗風(fēng)強(qiáng)度，同時(shí)兼?zhèn)鋯㈤]功能。[0040]所述的環(huán)形動(dòng)力齒輪23主要特征為環(huán)型或?yàn)?型，向心一側(cè)平直、外側(cè)制有齒尖寬3-10mm、齒根寬10_60mm、齒高10_50mm、700-2500個(gè)齒。環(huán)形動(dòng)力齒輪23上平面中心設(shè)置有凸臺(tái)，凸臺(tái)高30-100匪，寬15-50mm。[0041]所述的C型動(dòng)態(tài)主件21采用耐摩擦、耐腐蝕的高性能復(fù)合金屬材料制成，特征為 C型條，制成鋼制圓筒外側(cè)周向的1/2或1/4，通過(guò)焊接組合成0型或環(huán)型，安裝時(shí)開口處朝向鋼制圓筒17。C型動(dòng)態(tài)主件21下部設(shè)置有凹槽。[0042]所述的發(fā)電機(jī)25采用同步發(fā)電機(jī)、異步發(fā)電機(jī)、永磁直驅(qū)式發(fā)電機(jī)、永磁直流發(fā)電機(jī)或其他與之相匹配的發(fā)電機(jī)25。不管采用何種發(fā)電機(jī)25，使用時(shí)，可采用大功率的單臺(tái)機(jī)獨(dú)立使用，也可中、小功率多臺(tái)聯(lián)合使用。[0043]所述的安裝維護(hù)基臺(tái)沈首選采用鋼筋混凝土，與塔體觀施工時(shí)一次性制成，也可采用鋼結(jié)構(gòu)材料適時(shí)焊接搭建。特征為在安裝維護(hù)基臺(tái)26外圍布置有安全柵欄11，上部布置有風(fēng)電室頂棚3。[0044]所述的C型扣件22采用耐摩擦、耐腐蝕的高性能復(fù)合金屬材料制成，特征為C型條，長(zhǎng)度為鋼制圓筒外側(cè)周向的1/2或1/4，再通過(guò)焊接成環(huán)型或0型，C型開口處朝外、上、 下兩端面間隔300-1000mm處開有軸頭安裝孔。[0045]所述的條孔限位滾珠19采用不銹鋼、T7銅合金或鍍鋅3_8mm薄板，通過(guò)剪切成帶后，拼接成環(huán)型或0型，間隔300-1000mm的距離開一個(gè)20_100mm孔，并將適合孔大小的滾珠放在其中。[0046]所述的C型葉片嵌入固定件9采用GF/E (玻纖/環(huán)氧)為主，或采用碳/?；祀s纖維增強(qiáng)，制成高6-120米C型夾狀，也可采用強(qiáng)度高，耐腐蝕的金屬薄板，如鍍鋅板材料制成。[0047]所述的動(dòng)態(tài)調(diào)控拉桿2采用市售液壓可伸縮組件，桿頭開有Φ15-100πιπι的安裝孔。[0048]所述的塔體觀采用鋼筋混凝土澆制或大型鋼管焊接成內(nèi)直徑Φ 10-80米直筒狀或倒喇叭狀。[0049]本實(shí)用新型環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具有顯著的優(yōu)秀技術(shù)特征和全方位市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，具體如下[0050]一、突破單桿式傳統(tǒng)支撐塔架模式，獨(dú)創(chuàng)以太陽(yáng)能塔為軸心旋轉(zhuǎn)先河。[0051]眾所周知，市場(chǎng)目前可知的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，無(wú)論是水平軸還是垂直軸，中心均有一根粗壯的支撐桿，該支撐桿基本都是以鋼管逐段焊接制成。因?yàn)槿~片必須要離地一段距離， 又處在環(huán)境比較開闊地段、海上、大沙漠、長(zhǎng)江口，面臨易腐蝕，重力大，易損，葉片做不長(zhǎng)等難題，目前國(guó)內(nèi)外能超過(guò)60米的葉片基本沒有。本實(shí)用新型以太陽(yáng)能塔為軸心，太陽(yáng)能塔本身采用鋼筋混凝土澆制，塔體基座到塔頂平均厚度在1.5-3米，而且為圓形，從結(jié)構(gòu)上非常適合安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)，因此，本實(shí)用新型一大優(yōu)秀點(diǎn)是把優(yōu)化的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)用到太陽(yáng)能塔塔體上，充分發(fā)揮太陽(yáng)能塔體的高度、強(qiáng)度、迎風(fēng)面寬度的綜合優(yōu)勢(shì)，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組易安裝、易維護(hù)、穩(wěn)定性好，為向大型化兆瓦級(jí)邁進(jìn)提供了一種全新的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。[0052]二. 360°全方位采風(fēng)，一年四季滿負(fù)荷發(fā)電，實(shí)現(xiàn)能量輸出最大化。[0053]已知市場(chǎng)提供的風(fēng)力發(fā)電裝備中，無(wú)論是水平軸還是垂直軸，風(fēng)能利用“一次過(guò)” 已成為通病，風(fēng)能利用率大部分僅在20-35%之間。本實(shí)用新型突破以往傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的束縛， 以一種全新的設(shè)計(jì)理念，將葉片直豎安裝并前置有迎風(fēng)板，環(huán)太陽(yáng)能塔旋轉(zhuǎn)時(shí)可以360°任意采風(fēng)，同時(shí)又可充分利用上升氣流增加推力。其中，采用單位迎風(fēng)板進(jìn)風(fēng)口大于單位迎風(fēng)板出風(fēng)口，空氣受到擠壓，流速加快，壓力增大的優(yōu)秀特點(diǎn)；其次，采用余量利用，在關(guān)閉后續(xù)迎風(fēng)板時(shí)，形成了風(fēng)洞式通道，第二次將風(fēng)作用在強(qiáng)力式葉片上，增強(qiáng)扭力，加速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生動(dòng)力，使發(fā)電機(jī)電力輸出超過(guò)35%，理論計(jì)算達(dá)50%;最后，優(yōu)化強(qiáng)力式葉片制作工藝和葉片造型，使強(qiáng)力式葉片更能符合空氣動(dòng)力學(xué)理論，本實(shí)用新型采用蟶殼型葉片作為主力葉片，以瘦長(zhǎng)型為主，經(jīng)本公司科研人員采用有限元分析和未來(lái)葉片模具制備的CAD/CAM技術(shù)測(cè)得，各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)秀。不難看出，本實(shí)用新型由于采用了一系列優(yōu)秀的技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)電力增量最大化不再是空談，必定會(huì)引起全社會(huì)的關(guān)注和愛戴。[0054]三、安裝方便，易維護(hù)，開拓兆瓦級(jí)大型風(fēng)力發(fā)電先河。[0055]無(wú)論是從電視上、宣傳資料還是實(shí)地觀察，人們都能看到高高的支撐桿，三片懸空設(shè)置的大葉片，或平板狀豎立型的葉片在空曠的田野上迎風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)的場(chǎng)景?？刹恢祟愶L(fēng)電裝置施工、運(yùn)輸、吊裝、維護(hù)、輸電線路等，無(wú)論從制造成本到運(yùn)行成本均較高，而且裝機(jī)容量小。目前位于上海由Nodex公司設(shè)計(jì)(世界最長(zhǎng)葉片)制造的葉片為56米，電力輸出為 5MW，獨(dú)立支撐桿式普遍以千瓦級(jí)為主。本實(shí)用新型以前所未有的施工，安裝方式，充分利用設(shè)置在太陽(yáng)能塔塔體周向安裝維護(hù)平臺(tái)，可以將葉片逐段現(xiàn)場(chǎng)拼裝，原件通過(guò)集裝箱運(yùn)輸送達(dá)指定位置，不需另外配置大型塔吊，只要普通建筑用塔吊就可完全擔(dān)當(dāng)?shù)跹b任務(wù)。而且一年四季維護(hù)方便，如履平地。更重要的是可以根據(jù)需要將葉片做大，超越目前5MW的發(fā)電能力，顯得輕而易舉，具體措施是采用目前國(guó)際最先進(jìn)的永磁直驅(qū)設(shè)計(jì)能力7MW級(jí)以上的發(fā)電機(jī)，使電力輸出更強(qiáng)勁(視圖三)。另外一大優(yōu)勢(shì)是可以在任何地方(直接在電源使用口、缺電大的城市、無(wú)電的海島、大沙漠、長(zhǎng)江口等)安裝，為未來(lái)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了一款難以尋覓的裝備。[0056]四、制造容易、成本低、智能操作、可控性強(qiáng)。[0057]本實(shí)用新型無(wú)論是從開始的氣動(dòng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到機(jī)械傳動(dòng)部件的量產(chǎn)、葉片的優(yōu)化，多以化繁為簡(jiǎn)方式進(jìn)行。采用典型的模塊化流水生產(chǎn)、拼裝作業(yè)，一旦有一臺(tái)成功，略作改進(jìn)后就可成批量生產(chǎn)，供應(yīng)市場(chǎng)，制造成本和運(yùn)行成本均比傳統(tǒng)低1/3。由于操作控制室可通過(guò)傳感和可視裝置傳遞實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)情況，操控起來(lái)非常方便，一般具有大專以上學(xué)歷的新職員，通過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)就可獨(dú)立工作，無(wú)論是獨(dú)立建塔還是配合太陽(yáng)能塔使用都是未來(lái)風(fēng)力發(fā)電的不二選擇。
權(quán)利要求1.一種環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于包括集控式迎風(fēng)板組件、強(qiáng)化式葉片和傳動(dòng)組件和陽(yáng)臺(tái)式安裝維護(hù)平臺(tái)組件；集控式迎風(fēng)板組件由動(dòng)態(tài)調(diào)控拉桿、引導(dǎo)桿、導(dǎo)軌、動(dòng)態(tài)球桿、迎風(fēng)板、電磁限位組成； 動(dòng)態(tài)調(diào)控拉桿設(shè)置在風(fēng)電室頂棚上；引導(dǎo)桿設(shè)置在迎風(fēng)板外側(cè)上、下兩端1/3處，一頭和動(dòng)態(tài)調(diào)控拉桿連接固定，另一頭放置在導(dǎo)軌內(nèi)；導(dǎo)軌設(shè)置在風(fēng)電室頂棚內(nèi)側(cè)和迎風(fēng)板下部； 迎風(fēng)板設(shè)置在風(fēng)電室頂棚與安裝維護(hù)基臺(tái)之間；動(dòng)態(tài)球桿設(shè)置在迎風(fēng)板內(nèi)側(cè)1/3處；電磁限位設(shè)置在迎風(fēng)板下部導(dǎo)軌內(nèi)，裝配完成的一套集控式迎風(fēng)板組件可以對(duì)有限風(fēng)能進(jìn)行調(diào)控，開啟和關(guān)閉；強(qiáng)化式葉片和傳動(dòng)組件由強(qiáng)化式葉片、條孔限位滾珠、軸承A、軸承B、C型動(dòng)態(tài)主件、C 型扣件、環(huán)形動(dòng)力齒輪、C型葉片嵌入固定件、傳動(dòng)齒輪、傳動(dòng)連軸、變速齒輪、變速箱箱體、 發(fā)電機(jī)組成；強(qiáng)化式葉片設(shè)置在C型葉片嵌入固定件內(nèi)；C型葉片嵌入固定件設(shè)置在C型動(dòng)態(tài)主件上；C型動(dòng)態(tài)主件成活動(dòng)狀向心罩扣在C型扣件、軸承A環(huán)向外側(cè)；軸承A布置在C 型扣件凹槽內(nèi)；C型扣件環(huán)向布置在鋼制圓筒外壁面上；條孔限位滾珠設(shè)置在C型扣件上、 下兩端；環(huán)形動(dòng)力齒輪上部設(shè)置有凸臺(tái)，C型動(dòng)態(tài)主件下部設(shè)置有凹槽，環(huán)形動(dòng)力齒輪上部的凸臺(tái)與C型動(dòng)態(tài)主件下部的凹槽固定對(duì)接；變速齒輪、軸承B、傳動(dòng)齒輪、傳動(dòng)連軸設(shè)置在變速箱箱體內(nèi)；發(fā)電機(jī)、變速箱箱體通過(guò)傳動(dòng)齒輪成動(dòng)態(tài)連接后固定在安裝維護(hù)基臺(tái)向心一側(cè)，從而完成一套強(qiáng)化式葉片和傳動(dòng)組件；陽(yáng)臺(tái)式安裝維護(hù)平臺(tái)組件由鋼制圓筒、塔體、金屬加固件、安裝維護(hù)基臺(tái)、重力擔(dān)當(dāng)桿、 風(fēng)電室頂棚、監(jiān)控探頭、安全柵欄、支撐立柱組成；鋼制圓筒設(shè)置在塔體周向外側(cè)；金屬加固件布置在鋼制圓筒向心一側(cè)；安裝維護(hù)基臺(tái)、風(fēng)電室頂棚設(shè)置在塔體周向合適位置上； 重力擔(dān)當(dāng)桿布置在塔體周向外側(cè)與風(fēng)電室頂棚之間；安全柵欄、支撐立柱設(shè)置在強(qiáng)化式葉片與安裝維護(hù)基臺(tái)之間，可起到安全保護(hù)作用；監(jiān)控探頭布置在鋼制圓筒周向外側(cè)適合觀察的位置上；塔體設(shè)置在地面混凝土基礎(chǔ)上，從而完成一套陽(yáng)臺(tái)式安裝維護(hù)平臺(tái)組件；將上述安裝完成的集控式迎風(fēng)板組件、強(qiáng)化式葉片和傳動(dòng)組件、陽(yáng)臺(tái)式安裝維護(hù)平臺(tái)組件按序進(jìn)行集成組合，從而完成一套完整的環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的強(qiáng)化式葉片采用風(fēng)帆型、蟶殼型、或采用異型葉片，葉面寬1-10米，葉高10-150米，葉片為中空， 內(nèi)加龍骨增強(qiáng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的迎風(fēng)板采用高10-150米，寬1-8米，中空內(nèi)加龍骨增強(qiáng)，板型根部平直略右彎10-30°，成上坡狀；板尖略向左彎10-30°，成滑坡狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的環(huán)形動(dòng)力齒輪為環(huán)型或?yàn)?型，向心一側(cè)平直、外側(cè)制有齒尖寬3-10mm、齒根寬10-60mm、齒高10-50mm、700-2500個(gè)齒，環(huán)形動(dòng)力齒輪上平面中心設(shè)置有凸臺(tái)，凸臺(tái)高30_100mm、寬 15-50mmo
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的C型動(dòng)態(tài)主件采用耐摩擦、耐腐蝕的高性能復(fù)合金屬材料制成，特征為C型條，制成鋼制圓筒外側(cè)周向的1/2或1/4，通過(guò)焊接組合成0型或環(huán)型，安裝時(shí)開口處朝向鋼制圓筒，C型動(dòng)態(tài)主件下部設(shè)置有凹槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的發(fā)電機(jī)采用同步發(fā)電機(jī)、異步發(fā)電機(jī)、永磁直驅(qū)式發(fā)電機(jī)或永磁直流發(fā)電機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的安裝維護(hù)基臺(tái)采用鋼筋混凝土，與塔體施工時(shí)一次性制成，或采用鋼結(jié)構(gòu)材料適時(shí)焊接搭建，在安裝維護(hù)基臺(tái)外圍布置有安全柵欄，上部布置有風(fēng)電室頂棚。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的C型扣件采用耐摩擦、耐腐蝕的高性能復(fù)合金屬材料制成，為C型條，長(zhǎng)度為鋼制圓筒外側(cè)周向的1/2或1/4，再通過(guò)焊接成環(huán)型，C型開口處朝外、上、下兩端面間隔300-1000mm處開有軸頭安裝孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的動(dòng)態(tài)調(diào)控拉桿采用液壓可伸縮組件，桿頭開有Φ15-100πιπι的安裝孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的塔體采用鋼筋混凝土澆制或大型鋼管焊接成內(nèi)直徑Φ 10-80米直筒狀或倒喇叭狀。
專利摘要本實(shí)用新型環(huán)太陽(yáng)能塔盤輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)涉及的是集控式迎風(fēng)板組件、強(qiáng)化式葉片和傳動(dòng)組件、陽(yáng)臺(tái)式安裝維護(hù)平臺(tái)組件三大關(guān)鍵核心技術(shù)綜合應(yīng)用系統(tǒng)。包括集控式迎風(fēng)板組件、強(qiáng)化式葉片和傳動(dòng)組件和陽(yáng)臺(tái)式安裝維護(hù)平臺(tái)組件；集控式迎風(fēng)板組件由動(dòng)態(tài)調(diào)控拉桿、引導(dǎo)桿、導(dǎo)軌、動(dòng)態(tài)球桿、迎風(fēng)板、電磁限位組成；強(qiáng)化式葉片和傳動(dòng)組件由強(qiáng)化式葉片、條孔限位滾珠、軸承A、軸承B、C型動(dòng)態(tài)主件、C型扣件、環(huán)形動(dòng)力齒輪、C型葉片嵌入固定件、傳動(dòng)齒輪、傳動(dòng)連軸、變速齒輪、變速箱箱體、發(fā)電機(jī)組成；陽(yáng)臺(tái)式安裝維護(hù)平臺(tái)組件由鋼制圓筒、塔體、金屬加固件、安裝維護(hù)基臺(tái)、重力擔(dān)當(dāng)桿、風(fēng)電室頂棚、監(jiān)控探頭、安全柵欄、支撐立柱組成。
文檔編號(hào)F03D3/06GK202273814SQ20112041043
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者劉根娣, 姚伯龍, 李勇強(qiáng), 李勇良, 趙廉, 陳東輝 申請(qǐng)人:無(wú)錫中陽(yáng)新能源科技有限公司