集風增壓式磁浮立式風力發電系統技術方案

本發明專利技術提供一種集風增壓式磁浮立式風力發電系統，包括：主體框架，發電機，控制系統，頂推磁浮軸承；安裝于頂推磁浮軸承上的多段組合機軸；安裝于組合機軸上的組合式風葉；自動轉向集風保護系統，該系統包括：安裝在主體框架上的集風系統框架，迎風安裝的左右集風板，聚風增壓板，集風方向舵板以及集風系統轉向驅動裝置；集風方向舵板與集風轉向驅動裝置推動集風旋轉框架跟隨風向旋轉，驅動左右集風板始終迎著正面風向，獲取最大的集風量與最大的風力連續驅動力矩。本發明專利技術集風系統始終迎著風向轉動，無死角，使集風量最大化，增大了風力發電機的發電容量與風力資源利用效率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種立式風力發電系統，具體涉及一種集風增壓式磁浮立式風力發電系統，屬于風力發電

技術介紹
隨著世界能源危機的發生，利用風力動能發電作為新能源已經成為現代社會發展的熱點。傳統的三漿葉風力發電機的發電機組與增速器均安裝在塔筒頂端的高空，沉重的風葉斜掛在側面，并需要重大的配重體。考慮到風葉、增速器，發電機組、配重體再加上沉重的機倉具有上百噸的重量，利用塔筒支持在高空，當暴風吹動產生巨大的吹毀翻倒力矩，易被暴風吹毀損壞。例如：專利號為2007201332264、專利公開號CN201144765、名稱為聚風式風力發電機提供了一種聚風式風力發電機，該技術利用活動集風風罩，此種方式僅能用于很小容量發電機，對于多個活動集風風罩的結構與方向舵驅動能力所限；專利號為2004300671465、專利公開號CN3441345、名稱為風力發電機扇葉，此專利的發電機組，存在風力利用率低，在啟動與旋轉運動中存在啟動死角與換向死角大的問題。目前傳統風力發電系統，包括螺旋槳式風力發電機與各類風力發電機，均缺少集風保護系統。公開號為CN103511186A、申請號為201310413463.6的中國專利技術專利，該專利公開一種裝有對偶風葉及多層鋼筋混凝土框架的立式風力發電系統，但是其移動集風系統不能轉動，當風向轉向，移動集風系統不能完全正向迎風，影響集風效率。公開號為CN102128138A、申請號為201010566259.4的中國專利技術專利，該專利公開一種多層組合疊加立式風力發電系統，但是多層疊加組合式立式風動力系統由多層疊加組合式框架支撐，多層框架之間組合部增加了連接組合件，每層之間易產生一定的泄風空間與泄風量。公開號為102562443A、申請號為201210067216.0的中國專利技術專利申請，該申請公開了一種立式風電鋁合金風葉系統，但是該專利中對偶組合式鋁合金風葉制造工藝較為復雜。現有三槳葉風力發電系統中存在風葉受風面積小，風力利用率低，存在前翼面風阻大，風力利用率低，并網沖擊大，在高風速區和低風速區工作能力差、工作風區范圍小，在大風環境下不能工作，其穩定性差，暴風時易吹倒折斷損壞，嚴重影響發電效率與電網安全等問題。
技術實現思路
針對現有技術中的缺陷，本專利技術提供一種集風增壓式磁浮立式風力發電系統，以解決現有風力發電系統中風葉受風面積小，風力利用率低，前翼面風阻大，換向死角大，風力利用率低，工作風區范圍小，大風環境下不能工作，翻倒力矩小，易被暴風吹毀，穩定性與安全性差，發電效率低與對電網沖擊大等問題。為實現上述目的，本專利技術提供一種集風增壓式磁浮立式風力發電系統，所述系統包括：用于支撐和安置各部件的主體框架；發電機；用于整個系統發電和并網控制系統；固定安裝的頂推磁浮軸承；安裝于頂推磁浮軸承上的多段組合機軸；安裝于組合機軸上的組合式風葉；設置在主體框架上的自動轉向集風保護系統；所述自動轉向集風保護系統包括：安裝在主體框架上的集風系統框架，迎風安裝的左集風板和右集風板，聚風增壓板，集風方向舵板以及集風系統轉向驅動裝置；所述集風系統框架與所述主體框架之間活動連接，集風方向舵板與集風轉向驅動裝置推動集風旋轉框架跟隨風向旋轉，驅動左集風板和右集風板始終迎著正面風向，獲取最大的集風量與最大的風力連續驅動力矩。現有的集風系統不能改變集風方向，存在一定的集風死角；二是沒有聚風裝置，集風吹的風葉上，風葉旋轉一定的角度后風會泄掉，不能保持其風力矩的連續性。本專利技術所述的自動轉向集風保護系統，使風吹入集風系統后在聚風系統內繼續保持風壓力的狀態下，在后續風力連續吹入，使其在聚風系統內繼續增加風壓力，使風葉在集風與聚風系統中繼續增加風壓力，獲取推動力矩與增加旋轉轉矩，保持旋轉力矩的連續性與穩定性。集風系統框架在集風轉向舵與驅動電動機的驅動下，自動跟隨風向旋轉，使集風系統始終迎著正面風向，獲取最大的集風量與最大的風力連續驅動力矩，使風力發電系統獲取最大的風力利用率和最大的發電效率。所述主體框架包括：四個固定立柱、輔助承重柱、支撐梁、上橫梁、下橫梁、上內雙支梁、上內單支梁、上機軸軸承支座、頂推磁浮軸承基座以及發電機座；其中：輔助承重柱為了增強旋轉軌道的支撐與加固，上橫梁與下橫梁為立柱整體的連接與加固；上機軸軸承支座固定在上內雙支梁與上內單支梁上；進一步的，所述系統還包括用于固定主體框架、頂推磁浮軸承和發電機的地基平臺；所述地基平臺包括：地樁與地基橫梁；四個固定立柱的基座、打入地下的地樁、頂推磁浮軸承基座、發電機座與地基橫梁固定澆筑為一體，四個固定立柱、四個輔助承重柱全部固定在地樁上。優選地，所述頂推磁浮軸承，包括：磁浮軸承外殼、固定磁極、動磁極、磁浮軸承中軸、推力軸承、推力軸承座和橫向軸承；其中：固定磁極固定在磁浮軸承外殼的內側，動磁極固定在磁浮軸承的中軸上，所述動磁極為永磁式動磁極，固定磁極通入電流后，在固定磁極與動磁極產生電磁力與磁浮推力，推動動磁極與磁浮軸承中軸向上升浮動，磁浮軸承中軸推動機軸與組合式風葉上浮懸空，使旋轉摩擦力減少到最小或為零。優選地，所述組合機軸包括：上軸頭、風葉固定盤、下軸頭、中軸段、機軸穩固件、下軸段、剎車與傳動齒輪和上軸承；其中：上軸承安裝在主體框架上，上軸頭插入上軸承，下軸頭插入磁浮軸承中軸中，由頂推磁浮軸承的頂推磁浮力把組合機軸3與組合式風葉磁浮于空中，以消除組合機軸與組合式風葉的重力產生的摩擦阻力；下軸段、上軸頭、下軸頭均設有法蘭盤；中軸段為多段，每段結構相同，每段均設有法蘭盤，所述上軸頭、下軸頭、機軸的中軸段、下軸段的法蘭盤中心定位與固定，以此提高所述組合機軸與風葉的同心度；下軸段的法蘭盤與下軸頭的法蘭盤之間裝有剎車傳動輪，剎車傳動輪與軸中心定位銷固定在一起，將風動力機產生的旋轉力矩傳輸到發電機。優選地，為了防止與減少機軸偏移與顫動，在組合機軸中間部位采用機軸穩固件。更優選地，所述機軸穩固件，包括上法蘭盤、下法蘭盤、中間滾柱軸承、外套與連接耳連接件；機軸穩固件通過連接件與主體框架連接固定為一體，使組合機軸固定在中間滾柱軸承內旋轉，以防止與減少機軸偏移與顫動；上法蘭盤、下法蘭盤與風葉固定盤與中軸段法蘭盤連接固定。優選地，所述組合機軸上安裝固定有多層組合式風葉，每層3個組合式風葉呈120°分布，組合式風葉由風葉固定盤固定在組合機軸上；所述組合式風葉包括：風葉框、風葉面、風葉導風口、風葉導風板、導風板固定支件和風葉固定件；其中：風葉固定件與所述組合機軸上的風葉固定盤連接固定為一體，增加風葉與機軸連接的強度的作用；每個組合式風葉上設置有風葉導風板、風葉導風口，風葉導風板與風葉框呈一角度固定連接，并由導風板固定支件固定支撐；風力射線射到風葉導風板上，折射到風葉的最大力矩點產生最大的推動力矩，風力吹到第一個組合式風葉上產生推動力矩，風力通過風葉導風口又吹到下一個組合式風葉上，產生二次推動力矩，使風動力產生最大最有效的利用。優選地，所述自動轉向集風保護系統進一步包括：左集風板、左集風板軸、左集風板下驅動裝置、左集風板上驅動裝置；其中：左集風板固定在左集風板軸上，左集風板沿左集風板軸旋轉，左集風板軸固定在集風板上滑道與集風板下滑道上；左集風板下驅動裝置、左集風板上驅動裝置的一端固定在左集風板上，另一端固定在集風系本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種集風增壓式磁浮立式風力發電系統，所述系統包括：用于支撐和安置各部件的主體框架(1)，發電機(7)，用于整個系統發電和并網的控制系統(9)，其特征在于：還包括：固定安裝的頂推磁浮軸承(2)；安裝于頂推磁浮軸承(2)上的組合機軸(3)；所述組合機軸(3)為多段磁浮式組合機軸；安裝于組合機軸(3)上的組合式風葉(4)；設置在主體框架(1)上的自動轉向集風保護系統(5)；所述自動轉向集風保護系統(5)包括：安裝在主體框架(1)上的集風系統框架(5?4)，迎風安裝的左集風板(5?1)和右集風板(5?2)，聚風增壓板(5?3)，集風方向舵板(5?7)以及集風系統轉向驅動裝置(5?9)；所述集風系統框架(5?4)與所述主體框架(1)之間活動連接，集風方向舵板(5?7)與集風轉向驅動裝置(5?9)推動集風旋轉框架(5?4)跟隨風向旋轉，驅動左集風板(5?1)和右集風板(5?2)始終迎著正面風向，獲取最大的集風量與最大的風力連續驅動力矩。

【技術特征摘要】
1.一種集風增壓式磁浮立式風力發電系統，所述系統包括：用于支撐和安置各部件的主體框架(1)，發電機(7)，用于整個系統發電和并網的控制系統(9)，其特征在于：還包括：固定安裝的頂推磁浮軸承(2)；安裝于頂推磁浮軸承(2)上的組合機軸(3)；所述組合機軸(3)為多段磁浮式組合機軸；安裝于組合機軸(3)上的組合式風葉(4)；設置在主體框架(1)上的自動轉向集風保護系統(5)；所述自動轉向集風保護系統(5)包括：安裝在主體框架(1)上的集風系統框架(5-4)，迎風安裝的左集風板(5-1)和右集風板(5-2)，聚風增壓板(5-3)，集風方向舵板(5-7)以及集風系統轉向驅動裝置(5-9)；所述集風系統框架(5-4)與所述主體框架(1)之間活動連接，集風方向舵板(5-7)與集風轉向驅動裝置(5-9)推動集風旋轉框架(5-4)跟隨風向旋轉，驅動左集風板(5-1)和右集風板(5-2)始終迎著正面風向，獲取最大的集風量與最大的風力連續驅動力矩。2.根據權利要求1所述的集風增壓磁浮立式風力發電系統，其特征在于：所述主體框架(1)包括：四個固定立柱(1-1)、輔助承重柱(1-1-1)、支撐梁(1-2-1)、上橫梁(1-3-1)、下橫梁(1-3-2)、上內雙支梁(1-4-1)、上內單支梁(1-4-2)、上機軸軸承支座(1-4-3)、頂推磁浮軸承基座(1-5)以及發電機座(1-6)；其中：輔助承重柱(1-1-1)為了增強旋轉軌道的支撐與加固，上橫梁(1-3-1)與下橫梁(1-3-2)為立柱(1-1)整體的連接與加固；上機軸軸承支座(1-4-3)固定在上內雙支梁(1-4-1)與上內單支梁(1-4-2)上；所述系統還包括用于固定主體框架(1)、頂推磁浮軸承(2)和發電機(7)的地基平臺(10)；所述地基平臺(10)包括：地樁(1-7)與地基橫梁(1-8)，四個固定立柱(1-1)的基座、打入地下的地樁(1-7)、頂推磁浮軸承基座(1-5)、發電機座(1-6)與地基橫梁(1-8)固定澆筑為一體，四個固定立柱(1-1)、四個輔助承重柱(1-1-1)全部固定在地樁(1-7)上。3.根據權利要求1所述的集風增壓磁浮立式風力發電系統，其特征在于：所述頂推磁浮軸承(2)，包括：磁浮軸承外殼(2-1)、固定磁極(2-2)、動磁極(2-3)、磁浮軸承中軸(2-4)、推力軸承(2-5)、推力軸承座(2-6)和橫向軸承(2-7)；其中：固定磁極(2-2)固定在磁浮軸承外殼(2-1)的內側，動磁極(2-3)固定在磁浮軸承的中軸(2-4)上，所述動磁極(2-3)為永磁式動磁極，固定磁極(2-2)通入電流后，在固定磁極(2-2)與動磁極(2-3)產生電磁力與磁浮推力，推動動磁極(2-3)與磁浮軸承中軸(2-4)向上升浮動，磁浮軸承中軸(2-4)推動機軸(3)與組合式風葉(4)上浮懸空，使旋轉摩擦力減少到最小或為零。4.根據權利要求3所述的集風增壓磁浮立式風力發電系統，其特征在于：所述組合機軸(3)包括：上軸頭(3-1)、風葉固定盤(3-2)、下軸頭(3-3)、中軸段(3-4-1～3-4-n)、機軸穩固件(3-5)、下軸段(3-6)、剎車與傳動齒輪(3-7)和上軸端軸承(3-9)；其中：上軸端軸承(3-9)安裝在主體框架(1)上，上軸頭(3-1)插入上軸端軸承(3-9)，下軸頭(3-3)插入磁浮軸承中軸(2-4)中，由頂推磁浮軸承(2)的頂推磁浮力把組合機軸(3)與組合式風葉(4)磁浮于空中，以消除組合機軸(3)與組合式風葉(4)的重力產生的摩擦阻力；下軸段(3-6)、上軸頭(3-1)、下軸頭(3-3)均設有法蘭盤；中軸段為多段，每段結構相同，每段均設有法蘭盤，所述上軸頭(3-1)、下軸頭(3-3)、多段中軸段(3-4-1～3-4-n)、下軸段(3-6)的法蘭盤中心定位與固定，以此提高所述組合機軸(3)與組合式風葉(4)的同心度；下軸段的法蘭盤與下軸頭的法蘭盤之間裝有剎車傳動輪(3-7)，剎車傳動輪(3-7)與軸中心定位銷(3-8-1)固定在一起，將風動力機產生的旋轉力矩傳輸到發電機(7)。5.根據權利要求3所述的集風增壓磁浮立式風力發電系統，其特征在于：為了防止與減少機軸偏移與顫動，在組合機軸3中間部位采用機軸穩固件(3-5)；所述機軸穩固件(3-5)，包括上法蘭盤(3-5-1)、下法蘭盤(3-5-2)、中間滾柱軸承(3-5-3)、外套與連接耳(3-5-4)、連接件(3-5-5)；機軸穩固件(3-5)通過連接件(3-5-5)與主體框架(1)連接固定為一體，使組合機軸固定在中間滾柱軸承(3-5-4)內旋轉，以防止與減少機軸偏移與顫動；上法蘭盤(3-5-1)、下法蘭盤(3-5-2)與風葉固定盤(3-2)與中軸段(3-4)法蘭盤連接固定，外套與連接耳(3-5-4)的連接耳焊接在外套的外部，并與連接件(3-5-5)連接。6.根據權利要求1所述的集風增壓磁浮立式風力發電系統，其特征在于：所述組合機軸(3)上安裝固定有多層組合式風葉(4)，每層3個組合式風葉(4)呈120°分布，組合式風葉...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李樹廣，
申請(專利權)人：李樹廣，
類型：發明
國別省市：上海;31