專利名稱：一種風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)及高空風(fēng)力發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是用于將風(fēng)箏或升空傘等輕型飛行器在高空飛行時產(chǎn)生的動能轉(zhuǎn)換為電能的機構(gòu)。本發(fā)明還涉及設(shè)有所述風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)的高空風(fēng)力發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
目前，風(fēng)能已經(jīng)逐漸發(fā)展成為一種主要的可替代能源，并在全球范圍內(nèi)得到推廣。傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電受場地和風(fēng)向風(fēng)速等因素影響較大,存在諸多缺點首先,風(fēng)力發(fā)電場往往規(guī)模比較大，采用的是地面風(fēng)力發(fā)電機，需要占用大量的土地；其次，風(fēng)力發(fā)電機對生態(tài)環(huán)境具有一定的負(fù)面影響；此外，風(fēng)力發(fā)電機需要高塔支撐才能進入距地面幾百英尺的高度，而且這一高度的風(fēng)力較小，同時也不穩(wěn)定，很難隨時對準(zhǔn)風(fēng)向，實際轉(zhuǎn)化率較低，且常規(guī)風(fēng)力發(fā)電機的制造成本、建設(shè)成本都很高。與地面風(fēng)相比，高空風(fēng)風(fēng)力更強，也更為穩(wěn)定，同時比地面風(fēng)更易于預(yù)測，因此越來越受到重視。現(xiàn)有技術(shù)中，利用高空風(fēng)的方式主要有兩種第一種是在空中建造發(fā)電站，在高空發(fā)電，然后通過電纜輸送到地面；第二種是利用飛行器先將機械能輸送到地面，再由發(fā)電機將其轉(zhuǎn)換為電能。其中，第一種方式需要將發(fā)電機、電纜等設(shè)備穩(wěn)定在高空，由于重量較大，因此升空高度有限，能量轉(zhuǎn)化率低，且造價高、回收困難，存在墜落的風(fēng)險，而第二種方式并不存在以上缺點，已逐漸成為利用高空風(fēng)能的主要研發(fā)方向。公開號為CN 101240778A的發(fā)明專利申請公布說明書，公開了一種風(fēng)箏發(fā)電方法，其工作原理是風(fēng)箏通過在地面上的操縱裝置，改變迎風(fēng)角度，當(dāng)風(fēng)箏表面垂直于氣流時，風(fēng)箏因風(fēng)阻力產(chǎn)生最大拉力，風(fēng)箏通過繩索，拖動發(fā)電機發(fā)電，在逆程返回期間，風(fēng)箏操縱裝置改變風(fēng)箏迎風(fēng)角度，使其風(fēng)箏表面接近平行于氣流而阻力最小，發(fā)電機切換為電動機，由外部提供能量，通過繩索拉動風(fēng)箏返回，實現(xiàn)間斷利用高空氣流發(fā)電，其不足之處就在于，這種方法只能在風(fēng)箏上升階段產(chǎn)生電能，并且需要消耗額外的能源來回收風(fēng)箏，因此風(fēng)能轉(zhuǎn)化率低。授權(quán)公告號為CN 201714574U的實用新型專利公開了一種高效率高空風(fēng)箏發(fā)電機，由一對高空風(fēng)箏、發(fā)電機組組成，高空風(fēng)箏由線纜拖拽，工作時處于對流層中上層，高空風(fēng)箏上安裝有飛行姿態(tài)調(diào)節(jié)裝置，可以接收地面的控制信號調(diào)節(jié)高空風(fēng)箏的迎風(fēng)角，兩個高空風(fēng)箏的線纜聯(lián)動，當(dāng)一個高空風(fēng)箏上升時另一個風(fēng)箏下降，線纜與發(fā)電機轉(zhuǎn)子聯(lián)動，高空風(fēng)箏上下移動時，線纜帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。該發(fā)電設(shè)備通過控制風(fēng)箏飛行姿態(tài)，使兩個風(fēng)箏往復(fù)上下運動帶動發(fā)電機產(chǎn)生電能，無需消耗額外的能源來回收風(fēng)箏，但依然存在以下不足其一，兩個風(fēng)箏的線纜直接纏繞在同軸并排安裝的線輪上，線纜距離太過接近，風(fēng)箏在移動過程中會互相碰撞，容易損壞，且極易出現(xiàn)線纜纏繞現(xiàn)象，一旦纏繞，整套設(shè)備便無法正常工作，需回收、解除纏繞后重新升空，導(dǎo)致其不具有實際應(yīng)用價值。
其二，高空風(fēng)雖然比較穩(wěn)定，但其風(fēng)向依然會發(fā)生變化，這就要求高空風(fēng)箏發(fā)電設(shè)備要具有適應(yīng)風(fēng)向變化的能力，而該設(shè)備的風(fēng)箏線纜直接纏繞在線輪上，只能適應(yīng)線輪切線方向上的高空風(fēng)，一旦風(fēng)向發(fā)生偏離，線纜便無法正常纏繞，當(dāng)風(fēng)向垂直于線輪的切線方向時，這一問題會變得尤為嚴(yán)重，風(fēng)箏將無法帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。其三，由于極易出現(xiàn)纏繞現(xiàn)象，且適應(yīng)風(fēng)向變化的能力較弱，導(dǎo)致其動力傳遞效率低，能量轉(zhuǎn)化率僅能維持在較低水平，發(fā)電量無法滿足實際應(yīng)用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的是提供一種風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)。該機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定，可有效避免線纜纏繞，且能夠適應(yīng)各種風(fēng)向，從而顯著提高了風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明的第二目的是提供一種設(shè)有所述風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)的高空風(fēng)力發(fā)電裝置。為實現(xiàn)上述第一目的，本發(fā)明提供一種風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)，包括往復(fù)輪，包括第一往復(fù)輪和第二往復(fù)輪；發(fā)電電動兩用機，通過離合傳動機構(gòu)與所述第一往復(fù)輪和第二往復(fù)輪連接；萬向?qū)ЮK機構(gòu)，設(shè)于所述往復(fù)輪兩側(cè)；牽引纜繩，包括第一纜繩和第二纜繩，所述第一纜繩繞設(shè)于所述第一往復(fù)輪，所述第二纜繩繞設(shè)于所述第二往復(fù)輪，所述第一纜繩和第二纜繩用于連接飛行器的一端分別繞經(jīng)相應(yīng)一側(cè)的萬向?qū)ЮK機構(gòu)。優(yōu)選地，所述離合傳動機構(gòu)的動力輸入端與所述發(fā)電電動兩用機連接、第一動力輸出端和第二動力輸出端分別與所述第一往復(fù)輪和第二往復(fù)輪連接，并具有三個工作狀態(tài)在第一工作狀態(tài)，所述第一往復(fù)輪和第二往復(fù)輪同時驅(qū)動所述發(fā)電電動兩用機，在第二工作狀態(tài)，所述發(fā)電電動兩用機單獨驅(qū)動所述第一往復(fù)輪，在第三工作狀態(tài)，所述發(fā)電電動兩用機單獨驅(qū)動所述第二往復(fù)輪。優(yōu)選地，所述離合傳動機構(gòu)包括錐齒輪和離合器，其中第一錐齒輪通過第一離合器與所述第一往復(fù)輪傳動連接，第二錐齒輪通過第二離合器與所述第二往復(fù)輪傳動連接，第三錐齒輪設(shè)于所述發(fā)電電動兩用機并同時與第一錐齒輪和第二錐齒輪相嚙合。優(yōu)選地，所述第一往復(fù)輪和第二往復(fù)輪分別設(shè)有制動機構(gòu)。優(yōu)選地，所述萬向?qū)ЮK機構(gòu)包括導(dǎo)繩架，各所述導(dǎo)繩架均設(shè)有萬向?qū)ЮK輪和導(dǎo)向輪。優(yōu)選地，所述萬向?qū)ЮK輪位于所述萬向?qū)ЮK架頂部的內(nèi)側(cè)，所述導(dǎo)向輪位于所述萬向?qū)ЮK輪下方。優(yōu)選地，所述萬向?qū)ЮK輪包括上下垂直布置的第一輪軸組和第二輪軸組，各所述輪軸組分別包括兩根平行的輪軸，所述四根輪軸呈“井”字型分布，所述牽引纜繩從所述四根輪軸圍合的封閉空間穿過。優(yōu)選地，所述導(dǎo)繩架為高度可調(diào)的伸縮式支架。為實現(xiàn)上述第二目的，本發(fā)明提供一種高空風(fēng)力發(fā)電裝置，包括高空風(fēng)力接收機構(gòu)和地面風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)，所述地面風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)為上述任一項所述的風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)，所述第一纜繩連接所述高空風(fēng)力接收機構(gòu)的第一飛行器，所述第二纜繩連接所述高空風(fēng)力接收機構(gòu)的第二飛行器。
優(yōu)選地，所述第一飛行器和第二飛行器分別設(shè)有飛行器姿態(tài)調(diào)控機構(gòu)。本發(fā)明提供的風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)在往復(fù)輪兩側(cè)設(shè)有萬向?qū)ЮK機構(gòu)，牽引飛行器的纜繩繞經(jīng)萬向?qū)ЮK機構(gòu)后再纏繞于往復(fù)輪，安裝時可根據(jù)飛行器類型、飛行器尺寸、飛行高度、地理條件等參數(shù)合理確定萬向?qū)ЮK機構(gòu)與往復(fù)輪的間距，從而使飛行器在萬向?qū)ЮK機構(gòu)的支撐和導(dǎo)向作用下，始終保持安全距離，確保牽引纜繩在工作過程中不會出現(xiàn)纏繞現(xiàn)象。牽弓I纜繩經(jīng)過萬向?qū)ЮK機構(gòu)后纏繞在往復(fù)輪上，萬向?qū)ЮK機構(gòu)能夠在各個方向上有效引導(dǎo)和支撐牽引纜繩，具有十分穩(wěn)定的適應(yīng)風(fēng)向變化的能力，使?fàn)恳|繩能夠以正確的方式纏繞在往復(fù)輪上，即使風(fēng)向頻繁發(fā)生變化，牽引纜繩仍然能夠正常收放，且傳遞效率保持不變，從而保證飛行器在各種風(fēng)向下均能夠帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)了利用高空風(fēng)能連續(xù)、穩(wěn)定發(fā)電的目的。往復(fù)輪采用雙輪結(jié)構(gòu)，牽引纜繩分為第一纜繩和第二纜繩，分別獨立纏繞在第一往復(fù)輪和第二往復(fù)輪上，在收放過程中彼此不會相互干擾，無需額外設(shè)置分繩機構(gòu)即可有效避免亂繩現(xiàn)象，且可以防止纜繩打滑，提高動力傳輸?shù)姆€(wěn)定性和效率。由于徹底避免了牽引纜繩纏繞現(xiàn)象，且具有適應(yīng)風(fēng)向變化的能力，因此整套風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、運行平穩(wěn)，具有較高的動力傳遞效率，傳遞效率一般在95%以上，顯著提高了能量轉(zhuǎn)化率，其發(fā)電量完全滿足產(chǎn)業(yè)化要求，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。在一種優(yōu)選方案中，所述離合傳動機構(gòu)具有三個工作狀態(tài)，其中第一工作狀態(tài)為發(fā)電狀態(tài)，飛行器上下交替運動，第一往復(fù)輪和第二往復(fù)輪同時驅(qū)動發(fā)電電動兩用機發(fā)電，第二、第三工作狀態(tài)為調(diào)節(jié)狀態(tài)，此時，發(fā)電電動兩用機切換為電動機，單獨驅(qū)動第一往復(fù)輪或第二往復(fù)輪，從而帶動飛行器向上或向下運動，達到調(diào)節(jié)飛行高度的目的，調(diào)整結(jié)束后，再恢復(fù)至第一工作狀態(tài)即可正常發(fā)電，單獨調(diào)整不僅驅(qū)動力大、抗風(fēng)能力強，且兩個飛行器的調(diào)節(jié)相互獨立，具有較大的自由度，能夠使兩個飛行器處于不同的飛行高度。本發(fā)明提供的高空風(fēng)力發(fā)電裝置設(shè)有所述風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)，由于所述風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)具有上述技術(shù)效果，設(shè)有該風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)的高空風(fēng)力發(fā)電裝置也應(yīng)具備相應(yīng)的技術(shù)效果。


圖1為本發(fā)明所提供風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)的一種具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)的俯視圖；圖3為圖1中I部位的局部放大示意圖；圖4為圖2中II部位的局部放大示意圖；圖5為離合傳動機構(gòu)的一種具體結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖5的A向旋轉(zhuǎn)示意圖；圖7為導(dǎo)繩架的伸縮結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.驅(qū)動架 2.導(dǎo)繩架 3.地基 4.往復(fù)輪 4-1.第一往復(fù)輪 4_2.第二往復(fù)輪 5.發(fā)電電動兩用機6.萬向?qū)ЮK輪6-1.基座 6-2.輪軸6-3.繩孔 7.導(dǎo)向輪 8-1.第一纜繩 8-2.第二纜繩 9.軸承座 10-1.第一飛行器 10-2.第二飛行器11.飛行器姿態(tài)調(diào)控機構(gòu)12-1.第一錐齒輪12-2.第二錐齒輪12-3.第三錐齒輪13.制動機構(gòu)13-1.剎車盤13-2.剎車鉗14.離合傳動機構(gòu)15-1.第一離合器15-2.第二離合器
具體實施例方式為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。請參考圖1、圖2，圖1為本發(fā)明所提供風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)的一種具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)的俯視圖。如圖所示，在第一種具體實施方式
中，本發(fā)明提供的風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)的主體部件為驅(qū)動架I及其兩側(cè)的導(dǎo)繩架2，驅(qū)動架I由型材焊接成具有一定高度的矩形框架，其底部通過法蘭固定在地基3上，頂部安裝往復(fù)輪4和發(fā)電電動兩用機5。
往復(fù)輪4由第一往復(fù)輪4-1和第二往復(fù)輪4-2構(gòu)成，兩者同軸對稱布置，通過軸承座9架設(shè)在驅(qū)動架I頂部，并保持一定間距，牽引纜繩包括第一纜繩8-1和第二纜繩8-2，第一纜繩8-1繞設(shè)于第一往復(fù)輪4-1，第二纜繩8-2繞設(shè)于第二往復(fù)輪4-2。發(fā)電電動兩用機5位于第一往復(fù)輪4-1和第二往復(fù)輪4-2中間偏向一側(cè)的位置，并通過離合傳動機構(gòu)14與第一往復(fù)輪4-1和第二往復(fù)輪4-2連接，其中離合傳動機構(gòu)14的動力輸入端與發(fā)電電動兩用機5連接、第一動力輸出端和第二動力輸出端分別與第一往復(fù)輪4-1和第二往復(fù)輪4-2連接，并具有三個工作狀態(tài)在第一工作狀態(tài)，第一往復(fù)輪4-1和第二往復(fù)輪4-2同時驅(qū)動發(fā)電電動兩用機5，在第二工作狀態(tài)，發(fā)電電動兩用機5單獨驅(qū)動第一往復(fù)輪4-1，在第三工作狀態(tài)，發(fā)電電動兩用機5單獨驅(qū)動第二往復(fù)輪4-2。請參考圖5、圖6，圖5為離合傳動機構(gòu)的一種具體結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖5的A向旋轉(zhuǎn)示意圖。離合傳動機構(gòu)14包括錐齒輪和離合器,其中第一錐齒輪12-1通過第一離合器15-1與第一往復(fù)輪4-1傳動連接，第二錐齒輪12-2通過第二離合器15-2與第二往復(fù)輪4_2傳動連接，第三錐齒輪12-3設(shè)于發(fā)電電動兩用機5并同時與第一錐齒輪12-1和第二錐齒輪12-2相嚙合。離合傳動機構(gòu)14具有三個工作狀態(tài)，其中第一工作狀態(tài)為發(fā)電狀態(tài)，飛行器上下交替運動，第一往復(fù)輪4-1和第二往復(fù)輪4-2同時驅(qū)動發(fā)電電動兩用機發(fā)電5，第二、第三工作狀態(tài)為調(diào)節(jié)狀態(tài)，此時，改用發(fā)電電動兩用機5的電機功能，由其單獨驅(qū)動第一往復(fù)輪
4-1或第二往復(fù)輪4-2，從而帶動飛行器向上或向下運動，達到調(diào)節(jié)飛行高度的目的，調(diào)整結(jié)束后，再恢復(fù)至第一工作狀態(tài)即可正常發(fā)電，單獨調(diào)整不僅驅(qū)動力大、抗風(fēng)能力強，且兩個飛行器的調(diào)節(jié)相互獨立，具有較大的自由度，能夠使兩個飛行器處于不同的飛行高度。導(dǎo)繩架2的數(shù)量為兩個，分別設(shè)于驅(qū)動架I兩側(cè)，各導(dǎo)繩架2為高度可調(diào)的伸縮式支架，由多級方形套管嵌套組裝而成(如圖7所示)，并能夠通過定位部件鎖定高度，其底部通過法蘭固定在地基3上，其與驅(qū)動架I的間距視實際情況而定，以便使飛行器在導(dǎo)繩架2的支撐和導(dǎo)向作用下，始終保持安全距離，確保飛行器在工作過程中不會出現(xiàn)纏繞現(xiàn)象，導(dǎo)繩架2的高度高出驅(qū)動架I 一定距離，伸縮的優(yōu)勢在于，能夠?qū)恳|繩擺動部分的下止點高度進行調(diào)整，從而提高設(shè)備運行的穩(wěn)定性和安全系數(shù)。萬向?qū)ЮK輪6安裝在導(dǎo)繩架2頂部的內(nèi)偵彳，導(dǎo)向輪7位于萬向?qū)ЮK輪6下方，并且與往復(fù)輪4大體處于同一水平面內(nèi)，使?fàn)恳|繩的走向呈“L”形。
這里需要說明的是，圖中所示驅(qū)動架I和導(dǎo)繩架2安裝于同一水平的地基3上，但在實際應(yīng)用中，并不局限與此，在保證牽引纜繩能夠正常收放的情況下，驅(qū)動架I和兩個導(dǎo)繩架2可以安裝在不同的水平面上，導(dǎo)繩架2的安裝平面可以高于或低于驅(qū)動架I的安裝平面，三者的安裝平面也可以呈梯度分布，以適應(yīng)各種不同的地形條件，具有極強的適應(yīng)能力。請參考圖3、圖4，圖3為圖1中I部位的局部放大示意圖；圖4為圖2中II部位的局部放大示意圖。萬向?qū)ЮK輪6主要由基座6-1、上下垂直布置的第一輪軸組和第二輪軸組構(gòu)成，基座6-1的四周設(shè)有立板形成軸承座，各輪軸組分別包括兩根平行的輪軸6-2，四根輪軸6-2呈“井”字型分布，各輪軸6-2的兩端均由軸承支撐，牽引纜繩從四根輪軸6-2圍合的封閉空間以及基座6-1底板上的繩孔6-3穿過。四根輪軸6-2能夠在各個方向上有效引導(dǎo)和支撐牽引纜繩，具有十分穩(wěn)定的適應(yīng)風(fēng)向變化的能力，牽引纜繩經(jīng)過導(dǎo)向輪7后，能夠以正確的方式纏繞在往復(fù)輪4上，在萬向?qū)ЮK輪6和導(dǎo)向輪7的協(xié)調(diào)作用下，即使風(fēng)向頻繁發(fā)生變化，牽引纜繩仍然能夠正常收放，且傳遞效率保持不變，從而保證飛行器在各種風(fēng)向下均能夠帶動發(fā)電電動兩用機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)了利用高空風(fēng)能連續(xù)、穩(wěn)定發(fā)電的目的。第一往復(fù)輪4-1和第二往復(fù)輪4-2與相對應(yīng)的導(dǎo)向輪7、萬向?qū)ЮK輪6大體位于同一縱向平面內(nèi)，第一纜繩8-1和第二纜繩8-2用于連接飛行器的一端分別繞經(jīng)相應(yīng)一側(cè)的導(dǎo)向輪7和萬向?qū)ЮK輪6，兩者的纏繞方向相同、引出方向相反。這樣，當(dāng)飛行器交替上升和下降時，便能夠帶動往復(fù)輪4來回往復(fù)轉(zhuǎn)動。往復(fù)輪采用雙輪結(jié)構(gòu)，牽引纜繩分為第一纜繩8-1和第二纜繩8-2，分別獨立纏繞在第一往復(fù)輪4-1和第二往復(fù)輪4-2上，在收放過程中彼此不會相互干擾，無需額外設(shè)置分繩機構(gòu)即可使第一纜繩8-1和第二纜繩8-2保持一定間距，從而有效避免亂繩現(xiàn)象，且可以防止纜繩打滑，提高動力傳輸?shù)姆€(wěn)定性和效率。為了確保系統(tǒng)安全運行，可在轉(zhuǎn)動部分加裝保護罩，即便出現(xiàn)操作的一般失誤，也不會對人員和設(shè)備造成致命的傷害；同時，可以為往復(fù)輪4加裝制動機構(gòu)13，以便在發(fā)生故障或檢修時能緊急剎停，避免帶載作業(yè)出現(xiàn)意外情況。具體地，制動機構(gòu)13由剎車盤13-1和剎車鉗13-2組成，剎車盤13_1與各自的往復(fù)輪同軸連接，剎車鉗13-2安裝在驅(qū)動架I上。當(dāng)然，也可以采用其他形式的制動機構(gòu)，或者將制動機構(gòu)安裝在其他位置。為避免雷擊損壞電機，可采用聚氨酯(或其它具有一定強度的絕緣材料)法蘭和螺栓連接往復(fù)輪4和發(fā)電電動兩用機5，即便意外發(fā)生雷擊，電荷可經(jīng)過機架流入大地，無法到達發(fā)電電動兩用機5。此外，還可以在導(dǎo)向輪7和往復(fù)輪4之間加裝合適的甩干輪，以便在雨雪天氣時，將牽引纜繩8在進入往復(fù)輪4前甩干。上述風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)的工作原理如下通過調(diào)節(jié)飛行器迎角、攻角、迎風(fēng)面積或氣動外形等，均可調(diào)節(jié)風(fēng)阻和升力，兩者的合力形成拉力，拉力差使飛行器發(fā)生往復(fù)運動，飛行器的往復(fù)運動通過牽引纜繩帶動往復(fù)輪4轉(zhuǎn)動，由往復(fù)輪4驅(qū)動發(fā)電電動兩用機5，如此不斷往復(fù)，實現(xiàn)發(fā)電，并由地面橋式整流器將正反向運行輸出的電力整流為正功，調(diào)節(jié)超級電容器組提供換向期間的輸出補償，從而達到不間斷穩(wěn)定發(fā)電。當(dāng)兩個飛行器完全同步仰俯時，其合力為零，此時發(fā)電電動兩用機不會旋轉(zhuǎn)，也不會有功率輸出。當(dāng)兩個飛行器正好處于一張一弛狀態(tài)，也就是一個飛行器氣動力最大，另一個飛行器氣動力最小的情況下，系統(tǒng)處于最佳工作狀態(tài)，即兩飛行器越靠近反向運行狀態(tài)則輸出功越大，越靠近完全同步運行則輸出功率越小。當(dāng)然，上述風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)僅是一種優(yōu)選方案，具體并不局限于此，在此基礎(chǔ)上可根據(jù)實際需要作出具有針對性的調(diào)整，從而得到不同的實施方式。例如萬向?qū)ЮK輪采用其他結(jié)構(gòu)，或往復(fù)輪與發(fā)電電動兩用機通過其他離合傳動機構(gòu)相連接，等等。由于可能實現(xiàn)的方式較多，這里就不再一一舉例說明。但都應(yīng)該在保護范圍之內(nèi)。除了上述風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)，本發(fā)明還提供一種高空風(fēng)力發(fā)電裝置，包括高空風(fēng)力接收機構(gòu)和地面風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)。高空風(fēng)力接收機構(gòu)由提供動力的第一飛行器10-1、第二飛行器10-2及其上設(shè)置的飛行器姿態(tài)調(diào)控機構(gòu)11等構(gòu)成，飛行器具體可以是風(fēng)箏、升空傘、三角翼或者由輕型材料制成的無人駕駛飛機等等，且兩側(cè)的飛行器可以多個成對布置，飛行器姿態(tài)調(diào)控機構(gòu)可以由飛行器附帶的風(fēng)能裝置驅(qū)動，也可以采用太陽能電池、蓄電池、無線供電、地面線纜送電等方式驅(qū)動，并能夠在地面進行無線遙控，或者按預(yù)先設(shè)定的程序自動往復(fù)運行。地面風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)為上文所述的風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)，第一纜繩8-1連接第一飛行器10-1，第二纜繩8-2連接第二飛行器10-2，第一飛行器10-1和第二飛行器10_2由牽引纜繩連為一體，實現(xiàn)聯(lián)動，其余結(jié)構(gòu)請參考現(xiàn)有技術(shù)，本文不再贅述。該高空風(fēng)力發(fā)電裝置可以在陸地、海上使用并且基本不占用土地，當(dāng)在海上使用時，地面裝置可以直接固定在海底，適合使用的區(qū)域不再局限于“三北”地區(qū)，全國各地都可使用。由于本套系統(tǒng)的地面裝置可深埋于地下，也可以在海床上使用，故陸地、淺灘、淺海、沙漠、海島均可使用，占地面積少，對地面無特別要求，平整或不平整均可使用。以上對本發(fā)明所提供的風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)及高空風(fēng)力發(fā)電裝置進行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)，其特征在于，包括往復(fù)輪，包括第一往復(fù)輪和第二往復(fù)輪；發(fā)電電動兩用機，通過離合傳動機構(gòu)與所述第一往復(fù)輪和第二往復(fù)輪連接；萬向?qū)ЮK機構(gòu)，設(shè)于所述往復(fù)輪兩側(cè)；牽引纜繩，包括第一纜繩和第二纜繩，所述第一纜繩繞設(shè)于所述第一往復(fù)輪，所述第二纜繩繞設(shè)于所述第二往復(fù)輪，所述第一纜繩和第二纜繩用于連接飛行器的一端分別繞經(jīng)相應(yīng)一側(cè)的萬向?qū)ЮK機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)，其特征在于，所述離合傳動機構(gòu)的動力輸入端與所述發(fā)電電動兩用機連接、第一動力輸出端和第二動力輸出端分別與所述第一往復(fù)輪和第二往復(fù)輪連接，并具有三個工作狀態(tài)在第一工作狀態(tài)，所述第一往復(fù)輪和第二往復(fù)輪同時驅(qū)動所述發(fā)電電動兩用機，在第二工作狀態(tài)，所述發(fā)電電動兩用機單獨驅(qū)動所述第一往復(fù)輪，在第三工作狀態(tài)，所述發(fā)電電動兩用機單獨驅(qū)動所述第二往復(fù)輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)，其特征在于，所述離合傳動機構(gòu)包括錐齒輪和離合器，其中第一錐齒輪通過第一離合器與所述第一往復(fù)輪傳動連接，第二錐齒輪通過第二離合器與所述第二往復(fù)輪傳動連接，第三錐齒輪設(shè)于所述發(fā)電電動兩用機并同時與第一錐齒輪和第二錐齒輪相嚙合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)，其特征在于，所述第一往復(fù)輪和第二往復(fù)輪分別設(shè)有制動機構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)，其特征在于，所述萬向?qū)ЮK機構(gòu)包括導(dǎo)繩架，各所述導(dǎo)繩架均設(shè)有萬向?qū)ЮK輪和導(dǎo)向輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)，其特征在于，所述萬向?qū)ЮK輪位于所述萬向?qū)ЮK架頂部的內(nèi)側(cè)，所述導(dǎo)向輪位于所述萬向?qū)ЮK輪下方。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)，其特征在于，所述萬向?qū)ЮK輪包括上下垂直布置的第一輪軸組和第二輪軸組，各所述輪軸組分別包括兩根平行的輪軸，所述四根輪軸呈“井”字型分布，所述牽引纜繩從所述四根輪軸圍合的封閉空間穿過。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)繩架為高度可調(diào)的伸縮式支架。
9.一種高空風(fēng)力發(fā)電裝置，包括高空風(fēng)力接收機構(gòu)和地面風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)，其特征在于， 所述地面風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)為上述權(quán)利要求1至8任一項所述的風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)，所述第一纜繩連接所述高空風(fēng)力接收機構(gòu)的第一飛行器，所述第二纜繩連接所述高空風(fēng)力接收機構(gòu)的第二飛行器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高空風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述第一飛行器和第二飛行器分別設(shè)有飛行器姿態(tài)調(diào)控機構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)，包括往復(fù)輪，包括第一往復(fù)輪和第二往復(fù)輪；發(fā)電電動兩用機，通過離合傳動機構(gòu)與所述第一往復(fù)輪和第二往復(fù)輪連接；萬向?qū)ЮK機構(gòu)，設(shè)于所述往復(fù)輪兩側(cè)；牽引纜繩，包括第一纜繩和第二纜繩，所述第一纜繩繞設(shè)于所述第一往復(fù)輪，所述第二纜繩繞設(shè)于所述第二往復(fù)輪，所述第一纜繩和第二纜繩用于連接飛行器的一端分別繞經(jīng)相應(yīng)一側(cè)的萬向?qū)ЮK機構(gòu)。該機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定，可有效避免線纜纏繞，且能夠適應(yīng)各種風(fēng)向，從而顯著提高了風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明還公開了設(shè)有所述風(fēng)能轉(zhuǎn)換機構(gòu)的高空風(fēng)力發(fā)電裝置。
文檔編號F03D5/00GK102996333SQ20121052168
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者張陽 申請人:中國中煤能源集團有限公司