專利名稱：一種高空軌道帆板風力發電機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種風力發電裝置，具體涉及一種帆板式風力發電裝置。本發明的風力發電 裝置通過若干塔架組合，在高空架設環形軌道，可以支撐大徑帆板式風力發電裝置在不同風 力下安全運行。
背景技術：
當前，隨著煤、石油、天然氣等不可再生能源的枯竭，太陽能、風力等新能源逐漸被人 們所重視，這類新能源具有清潔，不產生污染的特征，資源可以說是取之不盡。其中，風力 發電是一種極具發展潛力的綠色能源，可以有效解決我國農村及偏遠山區人民用電難用電貴 的問題。
目前使用的風力發電機，不論是水平軸式還是垂直軸式，都是依靠風力發電機的中心軸 來支撐風葉重量的。這樣的話，當風葉越大時，風葉重力中心與風力發電機中心軸之間產生 的垂直向下的力矩就越大，這種力對風力發電機是有破壞作用的，因此，現有風力發電機所 能承受的風葉長度是有限的。
長期以來，人們一直試圖通過增大風輪直徑和增加塔架高度來增大風力發電機的單機客 量，提高風力發電效益。然而，由于單塔支撐風輪旋轉的重心較高，使得可擺動的范圍非常 狹窄，存在極大的安全隱患，20米/秒以上的風速無法利用，只好采取失速措施，望大風興 嘆！致使單機容量增大越來越難。
發明內容
本發明的目的是提供一種由大徑風輪乘跑車在以若干塔架支撐的環形軌道上旋轉發電的 高空軌道帆板風力發電機，以在保證風力機安全運行的前提下增大風力發電機的單機容量。
本發明的高空軌道帆板風力發電機包括中心塔架、環形塔架、環形軌道、跑車、下層旋 轉力臂、上層旋轉力臂、拉桿、陰陽帆板、旋轉齒輪、增速齒輪和發電機，兩個或兩個以上 的環形塔架以中心塔架為圓心，環繞在中心塔架周圍，在環形塔架的頂端安裝有一個以中心 塔架為圓心的水平環形軌道，跑車置于環形軌道上，偶數根的下層旋轉力臂安裝在跑車上， 沿環形軌道的中心徑向均勻布置，與下層旋轉力臂數量相同的上層旋轉力臂平行正疊安裝在 下層旋轉力臂的上方，在每組上、下旋轉力臂兩端的異側各安裝有一個陰陽帆板，旋轉齒輪 安裝在下層旋轉力臂的下方，與環形軌道同心，增速齒輪與旋轉齒輪嚙合，并連接發電機，以帶動發電機發電。
所述的陰陽帆板由至少一片帆板片組成，帆板片以陰陽帆板上的一條長邊為轉動軸，只 可在旋轉力臂的安裝一側水平轉動。其中，阻風一側陰陽帆板的帆板片被旋轉力臂擋住，與 風力線相交，阻力較大，推動旋轉力臂旋轉；順風一側的陰陽帆板的帆板片依帆板轉動軸隨 風轉動，與風力線平行，阻力較小。
所述的高空軌道帆板風力發電機還包括安裝在中心塔架和環形塔架底部的液壓升降機， 液壓升降機統升或統降中心塔架與環形塔架，以使環形軌道始終保持水平。
本發明高空軌道帆板風力發電機的支撐體系是由兩個或兩個以上的環形塔架與環形軌道 組合為大徑正圓柱體，使得上、下層旋轉力臂的重心降低，可擺動范圍寬泛。其中，每組上、 下層旋轉力臂分別用拉桿固定成三角形結構，上、下層旋轉力臂之間相距4 6米。
所述的增速齒輪和發電機可以安裝在高空軌道帆板風力機上的任何部位，本發明是將其 安裝在中心塔架上的頂部。
有資料顯示，當地面風力2級，風速2. 6米/秒時，垂直上升至100米空中的風力5 6 級，風速8.7米/秒，垂直上升至150米的風力8 12級，風速26米/秒。
若高空軌道帆板風力發電機由16個風輪直徑為IOO米的單塔帆板風力機組合而成，則塔 架可增高1倍，風速增大1倍，風輪直徑增大l倍，阻風帆板片數增加3倍。
由此可知，組合后的高空軌道帆板風力發電機吸納的能量是單塔帆板風力機的4倍，僅 就單機容量而言，則增大了 63倍。而塔架增高所使用的鋼材可由旋轉力臂節約部分調換補充， 因此，高空軌道帆板風力發電機的經濟效益提高了3倍。
單塔帆板風力機的重心可擺動范圍只有0. 5米，高空軌道帆板風力發電機的重心可擺動 范圍少說也有50米，安全系數在100倍以上。由于風輪水平旋轉，離心加速度不與重力加速 度疊加。離心力增大帶來的破壞作用僅有2倍，相抵之后，高空軌道帆板風力發電機安全運 行的能力提高了98倍。使20米/秒以上的風力成為了風力機安全運行的風速，發電機容量以 幾何級數增大。
本發明的高空軌道帆板風力發電機結構簡單，造價低廉，可以安全有效的利用高空風力
進行發電。
圖1是本發明高空軌道帆板風力發電機的結構示意圖； 圖2是圖1中液壓升降系統的橫切面構造示意圖； 圖3是圖1中風輪部分的橫切面結構示意圖。
具體實施方式
高空軌道帆板風力發電機的結構如圖1所示，由塔架和風輪兩部分組成，具體包括中心 塔架l、環形塔架2、環形軌道3、跑車4、下層旋轉力臂5、上層旋轉力臂6、拉桿7、陰陽 帆板8、旋轉齒輪9、增速齒輪IO、發電機11和液壓升降機12。其中，塔架部分包括1個中心塔架1和8個以中心塔架1為圓心，環繞在中心塔架1周 圍的環形塔架2，中心塔架1與環形塔架2借鑒塔吊的構造，由若干個塔節組成，在塔架部 分的底部安裝有圖2所示的液壓升降機12，可以同時將塔節一節一節加入或取出，使塔架部 分中心塔架1和環形塔架2統升或統降，維持塔架部分頂部始終處于水平狀態。風輪部分的構造如圖1、圖3所示，在環形塔架2的頂端安裝有一個以中心塔架1為圓 心的水平環形軌道3,跑車4置于環形軌道3上，4根下層旋轉力臂5沿環形軌道3的中心徑 向均勻分布安裝在跑車4上，用拉桿7固定成三角形結構。上層旋轉力臂6同下層旋轉力臂 5，平行正疊安裝在下層旋轉力臂5正上方，與下層旋轉力臂5垂直相距4 6米。8塊長方 形的陰陽帆板8分別固定安裝在每個上、下旋轉力臂的兩端異側，每塊陰陽帆板8由3塊帆 板片組成，象一扇扇門一樣，以一條長邊為垂直轉動軸，在旋轉力臂的一側水平轉動。每一 塊帆板片的寬度控制在800 1000mm。其中，阻風一側的帆板片被旋轉力臂擋住，整個帆板 片面受力，阻力較大，推動旋轉力臂旋轉；順風一側的帆板片依垂直轉動軸隨風轉動，帆板 片面張開至與風向平行，阻力較小，使整個風輪產生巨大的不平衡力而旋轉。旋轉齒輪9安裝在下層旋轉力臂5的下方，與環形軌道3同心，增速齒輪10嚙合在旋轉 齒輪9上，并與發電機ll連接，增速齒軌10和發電機11均安裝在中心塔架1上。風輪旋轉 產生的動力帶動發電機11發電。
權利要求
1.一種高空軌道帆板風力發電機，包括中心塔架(1)、環形塔架(2)、環形軌道(3)、跑車(4)、下層旋轉力臂(5)、上層旋轉力臂(6)、拉桿(7)、陰陽帆板(8)、旋轉齒輪(9)、增速齒輪(10)和發電機(11)，其特征是兩個或兩個以上的環形塔架(2)以中心塔架(1)為圓心，環繞在中心塔架(1)周圍，在環形塔架(2)的頂端安裝有一個以中心塔架(1)為圓心的水平環形軌道(3)，跑車(4)置于環形軌道(3)上，偶數根下層旋轉力臂(5)安裝在跑車(4)上，沿環形軌道(3)的中心徑向均勻布置，與下層旋轉力臂(5)數量相同的上層旋轉力臂(6)平行正疊安裝在下層旋轉力臂(5)的上方，在每組上、下旋轉力臂兩端的異側各安裝有一個陰陽帆板(8)，旋轉齒輪(9)安裝在下層旋轉力臂(5)的下方，與環形軌道(3)同心，增速齒輪(10)與旋轉齒輪(9)嚙合，并連接發電機(11)，以帶動發電機(11)發電。
2. 根據權利要求1所述的高空軌道帆板風力發電機，其特征是還包括液壓升降機(12)， 所述的液壓升降機(12)安裝在中心塔架(1)和環形塔架(2)的底部。
3. 根據權利要求2所述的高空軌道帆板風力發電機，其特征是液壓升降機(12)統升或 統降中心塔架(1)與環形塔架(2)，使環形軌道(3)始終保持水平。
4. 根據權利要求1所述的高空軌道帆板風力發電機，其特征是所述的陰陽帆板(8)由至 少一片帆板片組成，帆板片以陰陽帆板(8)上的一條長邊為轉動軸，只可在旋轉力臂的安裝 一側水平轉動。
5. 根據權利要求1所述的高空軌道帆板風力發電機，其特征是每組上、下層旋轉力臂分 別用拉桿(7)固定成三角形結構。
6. 根據權利要求1所述的高空軌道帆板風力發電機，其特征是上、下層旋轉力臂之間相 距4 6米。
7. 根據權利要求1所述的高空軌道帆板風力發電機，其特征是所述的增速齒輪(10)和 發電機(11)安裝在中心塔架(1)上。
全文摘要
一種高空軌道帆板風力發電機，由兩個或兩個以上的環形塔架以中心塔架為圓心，環繞在中心塔架周圍，在環形塔架的頂端安裝有一個以中心塔架為圓心的水平環形軌道，跑車置于環形軌道上，偶數根下層旋轉力臂安裝在跑車上，沿環形軌道的中心徑向均勻布置，與下層旋轉力臂數量相同的上層旋轉力臂平行正疊安裝在下層旋轉力臂的上方，在每組上、下旋轉力臂兩端的異側各安裝有一個陰陽帆板，旋轉齒輪安裝在下層旋轉力臂的下方，與環形軌道同心，增速齒輪與旋轉齒輪嚙合，并連接發電機。本發明的風力發電機結構簡單，造價低廉，可以安全有效的利用高空風力進行發電，在保證風力機安全運行的前提下增大風力發電機的單機容量。
文檔編號F03D9/00GK101614189SQ200910075130
公開日2009年12月30日 申請日期2009年8月7日 優先權日2009年8月7日
發明者李書堂 申請人:李書堂