CN102359436A - 一种直驱式高空发电的地面风力发电机组 - Google Patents

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Abstract

一种直驱式高空发电的地面发电机组，属于高空风力发电技术领域。包括发电机及对称设置在发电机两侧的制动器、滚筒、离合器及电动机，所述滚筒两端分别连接有制动器，发电机的转子轴两端分别和滚筒一端的制动器连接，滚筒另一端的制动器通过离合器分别和电动机连接，发电机发电时，所述两滚筒分别通过缆绳与空中做功伞连接，两离合器分别与外部控制部分连接，通过控制两离合器交替工作，实现发电机持续发电，提高发电机的发电量。本发明能够实现空中机械能量到地面的传递；通过外部控制部分控制两离合器交替工作，保持发电机始终在工作状态。

Description

一种直驱式高空发电的地面风力发电机组
技术领域
本发明属于高空风力发电技术领域，特别是涉及一种更易于将风能转化为电能的直驱式高空发电的地面风力发电机组。
背景技术
我国是风能资源大国，但是很少有人注意到，我国还是高空风能大国。目前的风能利用仅限于几十米至百米的低空。而在几千米至1万米的高空，不仅风速更大，且风力稳定，一年中不刮风的时间不足5%。专家普遍认为，高空风能要比地面风能多出数百倍，可考虑建设空中风电厂。据了解，目前，最先进的地面风力发电站的风力密度低于1千瓦/平方米。中国陆地上空万米高空处大部分地区的风力密度均值超过5千瓦/平方米，而江浙鲁地区上空的高空急流附近的风力密度甚至达到30千瓦/平方米，为世界之最。中国拥有世界上最好的高空风能资源。同传统风电相比，高空风电投资成本约为低空风电的1/3-1/2，发电成本约为低空风电的1/3，而占地面积仅为1/30，并且无噪音，对环境影响较小。整个中国的上空都有很好的高空风能的分布，不像现在，常规风电只能在甘肃、宁夏、新疆，其他地方大部分都不能建。从高空风能的角度来说全国到处都能建。面对高空风能的诱人前景，其实早在20世纪70年代爆发能源危机时，各类高空风电的设计就不断涌现。美国、荷兰、意大利等国都多次进行过高空风能发电的试验。
专利号为200810065873.5的一种高空风力发电装置,包括具有浮力的气囊,固定气囊的绳索以及位于地面上的发电机、卷扬机以及运行控制***。固定气囊的绳索一端固定在气囊的几何中心点上,另一端绕在发电机的转子上,或与转子相连接的传动设备上。气囊呈扁平状,其迎风角度可以调节。高空发电机的工作过程如下:运行控制***调整气囊的迎风角度,使其正面迎风,在风力作用下,气囊从初始位置开始沿风向运动,并通过绳索,拉动转子旋转发电。此为发电阶段。气囊运动一段距离之后,必须收回到初始位置。运行控制***调整气囊的迎风角度,使其侧面迎风,启动地面的卷扬机,沿逆风方向把气囊牵引回初始位置。此为回收阶段。两个阶段不断交替循环进行。此结构的问题在于传动链设计在气囊上，这无疑使气囊重量增加，加大了空中的安全隐患，而且此结构的发电效率比较低，达不到发电量的要求，不仅浪费了大量的风力资源，而且从经济利润角度来看也造成了浪费。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供一种直驱式高空发电的地面风力发电机组。它是直接建立在地面，将高空中的动能转化为电能，使发电机发电的设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明包括发电机及对称设置在发电机两侧的制动器、滚筒、离合器及电动机，所述滚筒两端分别连接有制动器，发电机的转子轴两端分别和滚筒一端的制动器连接，滚筒另一端的制动器通过离合器分别和电动机连接，发电机发电时，所述两滚筒分别通过缆绳与空中做功伞连接，两离合器分别与外部控制部分连接，通过控制两离合器交替工作，实现发电机持续发电。
所述滚筒包括滚筒外壳和滚筒转轴，在滚筒外壳内两端和滚筒转轴间分别设置有第一单向轴承，在滚筒外壳外的滚筒转轴两端与制动器间分别通过第二单向轴承连接，所述第一、第二单向轴承转动方向相反。
所述发电机包括内壳、外壳、定子、永磁转子、转子轴及端盖，转子轴伸出两端盖，并与两端盖间通过轴承连接，在内、外壳间设置有筋板，形成冷却水路，在外壳上分别开有进、出水口。
本发明具有如下优点：
1、本发明采用对称设置在发电机两侧的滚筒装置，使整个装置串联，滚筒通过缆绳与空中做功伞连接，实现空中机械能到地面的传递；通过外部控制部分控制两离合器交替工作，每个循环左右对称，使得发电机一端做功伞开始收伞到再次做功之前这段时间另外一端的做功伞正在做功，保持发电机始终在工作状态，从而提高发电机的发电量。
2.本发明在滚筒内外的转轴上分别设置转动方向相反的第一、第二单向轴承。由于此结构中滚筒所承受的扭矩非常大，很难找到合适离合器来实现分离工作，所以选用两种轴承配合，达到分离工作的要求。
3. 本发明中的发电机转子轴伸出两端盖，分别与两端滚筒装置的离合器连接，实现两端交替工作，使发电机持续工作，提高发电量。在发电机内、外壳间设置有筋板，形成冷却水路，以冷却发电机。
4.本发明中与滚筒连接的做功伞可置于高空中，高空中蕴藏的风能超过人类社会总需能源的100多倍，配合高空的机械设备，地面机械设备将高空的动能转化为电能，实现恒功率输出。500-1000米的高空风速大、平均能量密度高（是地表风能的100多倍）、地域分布广、稳定性高、常年不断，这为单机功率10兆瓦-50兆瓦机型开发做准备。
5.本发明高空风能发电时间长（年发电时间6570小时以上）、输出稳定、功率大，地面的机械工作配合高空机械，两者结合，完成发电的整个过程。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中滚筒的结构示意图。
图3为图1中发电机的结构示意图。
图中： 1、1’.电动机，2、2’.离合器，31-34.制动器，4、4’.滚筒,41.滚筒外壳，42.滚筒转轴，5.发电机，501.外壳，502.内壳，503.定子，504.永磁转子，505.进（出）水口，506.筋板，507.水路，508.内风扇，509.端盖，510.轴承内盖，511.轴承，512.轴承外盖，513.外油档，514.转子轴； 6.第一单向轴承，7.第二单向轴承。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
实施例：如图1所示，本发明包括发电机5及对称设置在发电机5两侧的制动器、滚筒4、4’、离合器2、2’及电动机1、1’，所述滚筒4、4’两端分别连接有制动器，发电机1的转子轴114两端分别连接滚筒4、4’一端的制动器31、32，滚筒4、4’另一端的制动器33、34通过离合器2、2’分别和电动机1、1’连接，发电机5发电时，所述两滚筒4、4’分别通过缆绳与空中做功伞连接，两离合器2、2’分别与外部控制部分连接，通过外部控制两离合器交替工作，实现发电机5两侧的装置交替工作，使发电机5持续发电。
所述滚筒4、4’包括滚筒外壳41和滚筒转轴42，在滚筒外壳41内两端和滚筒转轴42间分别设置有第一单向轴承6，在滚筒外壳41外的滚筒转轴42两端与制动器间分别通过第二单向轴承7连接，所述第一、第二单向轴承6、7转动方向相反。在发电时，第一单向轴承6固定锁死，使滚筒4、4’带动滚筒转轴42旋转，第二单向轴承7旋转方向不受影响；收绳时，第一单向轴承6旋转，第二单向轴承7旋转方向固定锁死，使滚筒外壳41单独旋转收绳，滚筒转轴42不受影响。
所述发电机包括内壳502、外壳501、定子503、永磁转子504、转子轴514及端盖509，转子轴514伸出两端盖，并与两端盖509间通过轴承510连接，在内、外壳502、501间设置有筋板506，形成冷却水路507，在外壳501上分别开有进、出水口505。永磁体内置在永磁转子504的铁心里，易于安装和固定。由于永磁转子504发热小，定子503是主要的热源，机座是由内、外双层机壳组成，机壳中间由筋隔开，形成水路。定子503外表面与机座的内表面接触，热量由此传递到机座。进水由水泵泵入机座，经过内、外壳502、501中间的水路507，通过热传导把热量带走，由此循环，把发电机5温升控制在安全的范围。发电机5两端采用滚动绝缘轴承511，可防止轴电流流过轴承511，对轴承511造成损坏。其中永磁转子504由风力形成的外部力矩驱动而旋转，从而使由永磁体产生的静态磁场也旋转起来，定子503绕组切割磁力线，内部感应出电势。定子503采用星型接法，在额定转速下，额定功率可达1500kW，效率97.7%。
本发明的工作原理：
空中做功伞的机械能量通过缆绳传递到地面滚筒4的转轴上，滚筒4一端连接的小型电动机1的作用是当空中做功伞达到最高点时，地面的滚筒2需要一个很小的力将做功伞收回至最低点，此时就需要电动机1来完成收伞的工作，同时，当我们需要整个设备停止工作并且收回空中的工作设备时，同样需要这个电动机1来完成。电动机1与滚筒4之间连接一个离合器2，此离合器2在做功伞做功阶段时是分离的，当收回做功伞的时候离合器2贴合，电动机1带动滚筒外壳41做反向旋转以完成收绳工作。在滚筒4另一端连接的刹车制动器31，当空中做功伞从完成做功并且收回后再次做功启动之前这段时间，通过刹车制动器31制动，使滚筒4停止工作。滚筒4与发电机5连接，至此，完成了整个发电过程。为了提高发电机5的发电量，本发明采用整体设备串联方式，从一台电动机1到发电机5为一个整体，然后在发电机5的另一端对称连接另外一个整体是：电动机1’至发电机5每一个循环左右对称，为了使发电机5持续工作，并且中间没有间断，发电机5左右的滚筒4、4’不能同时做同样的工作，通过外部控制部分控制，保证当一端做功伞开始收伞到再次做功之前这段时间另外一端的做功伞正在做功，保持发电机5始终在工作状态，从而提高发电机5的发电量。

Claims (3)

1.一种直驱式高空发电的地面发电机组，其特征在于：包括发电机及对称设置在发电机两侧的制动器、滚筒、离合器及电动机，所述滚筒两端分别连接有制动器，发电机的转子轴两端分别和滚筒一端的制动器连接，滚筒另一端的制动器通过离合器分别和电动机连接，发电机发电时，所述两滚筒分别通过缆绳与空中做功伞连接，两离合器分别与外部控制部分连接，通过控制两离合器交替工作，实现发电机持续发电。
2.根据权利要求1所述的直驱式高空发电的地面发电机组，其特征在于：所述滚筒包括滚筒外壳和滚筒转轴，在滚筒外壳内两端和滚筒转轴间分别设置有第一单向轴承，在滚筒外壳外的滚筒转轴两端与制动器间分别通过第二单向轴承连接，所述第一、第二单向轴承转动方向相反。
3.根据权利要求1所述的直驱式高空发电的地面发电机组，其特征在于：所述发电机包括内壳、外壳、定子、永磁转子、转子轴及端盖，转子轴伸出两端盖，并与两端盖间通过轴承连接，在内、外壳间设置有筋板，形成冷却水路，在外壳上分别开有进、出水口。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106089574A (zh) * 2016-07-31 2016-11-09 贵州省水利水电勘测设计研究院 一种利用高空风力发电的方法及装置
CN109667303A (zh) * 2019-01-29 2019-04-23 北京大圣格尔冶金设备有限公司 一种电机直驱式卷扬装置及大型挖掘机

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101158333A (zh) * 2006-10-06 2008-04-09 刀祢明保信 发电装置
CN101240778A (zh) * 2007-02-06 2008-08-13 李庆星 风筝发电方法
CN101482093A (zh) * 2008-01-13 2009-07-15 赵焕有 风筝发电装置
US20100276941A1 (en) * 2009-05-04 2010-11-04 Skywind, Inc. System and method for umbrella power generation
CN101949365A (zh) * 2010-10-10 2011-01-19 周振文 风筝发电机组
CN202157906U (zh) * 2011-06-28 2012-03-07 青岛华创风能有限公司 直驱式高空发电的地面风力发电机组

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101158333A (zh) * 2006-10-06 2008-04-09 刀祢明保信 发电装置
CN101240778A (zh) * 2007-02-06 2008-08-13 李庆星 风筝发电方法
CN101482093A (zh) * 2008-01-13 2009-07-15 赵焕有 风筝发电装置
US20100276941A1 (en) * 2009-05-04 2010-11-04 Skywind, Inc. System and method for umbrella power generation
CN101949365A (zh) * 2010-10-10 2011-01-19 周振文 风筝发电机组
CN202157906U (zh) * 2011-06-28 2012-03-07 青岛华创风能有限公司 直驱式高空发电的地面风力发电机组

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106089574A (zh) * 2016-07-31 2016-11-09 贵州省水利水电勘测设计研究院 一种利用高空风力发电的方法及装置
CN106089574B (zh) * 2016-07-31 2018-10-30 贵州省水利水电勘测设计研究院 一种利用高空风力发电的方法及装置
CN109667303A (zh) * 2019-01-29 2019-04-23 北京大圣格尔冶金设备有限公司 一种电机直驱式卷扬装置及大型挖掘机
CN109667303B (zh) * 2019-01-29 2024-05-03 北京大圣格尔冶金设备有限公司 一种电机直驱式卷扬装置及大型挖掘机

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