[发明专利]一种风力发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及到风力发电技术领域，尤其是一种风力发电系统。

背景技术

风能是一种无污染的可再生能源，它取之不尽，用之不竭，分布广泛，随 着环境保护的要求和对清洁能源的需要，风能的开发利用日益受到人们的重视， 而风力发电是大规模利用风能的主要方式。

水平轴式风力发电机是目前最为普遍和成功应用的一种风力发电机形式， 其利用风能的的主要部件为风轮的叶片(安装在轮毂上)。随着技术的进步，所 设计制造风力发电机的输出功率也随之增大，从而所安装的风轮直径就越来越 大。当今，世界上装机的风力发电机的风轮直径已超过百米。大尺寸风轮固然 产生相应的大功率风电输出，但其所需的安装塔架的高度，占地面积等也随之 增加，包括叶片、塔架等在内的部件，其设计、制造、运输以及安装、维护等 方面也愈发昂贵和困难，实际上，就尺寸而言，大型风力发电机已达到了极限。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术条件下，大、中型水平轴式发电机风轮的 叶片直径过大的弊端，使叶片、塔架等部件的设计、制造、运输、安装、维护 等方面的工作繁琐和困难且成本较高的问题得以解决，提供一种便于制造、安 装和维护，应用范围广，且可以大大减小目前大型风力发电机风轮叶片的直径 和整体尺寸，成本低、风能利用率高的同轴多级风轮水平轴式风力发电机。

为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：一种风力发电系统，包 括有塔架、设置在塔架上的发电机组件、与所述发电机组件连接的传动轴，沿 所述传动轴上轴向活动安装保持有间距的多级风轮。

在同一水平传动轴上按一定的间距安装多级(两级以上)风轮，所有风轮 在风力作用下转动，驱动同一传动轴转动，传动轴驱动安装在塔架上的发动机 组件工作，使发电机发电实现风能-机械能-电能的转化；风，就其实质而言， 即流动的空气，而空气是充满空间的，通过上述结构的设置提高了风轮单位受 风面积的风能利用效率，可大大减小风轮直径，从而可使整个风力发电系统实 现多方面的变革，如可以降低塔架高度，大幅度降低风轮叶片的制造复杂性、 工艺难度以及制造成本，安装、运输和维修、维护变得简单易行，其单位发电 成本也会大幅减少，同时，由于提高了单位受面积的风能利用率，降低了驱动 风力(风速)和启动风速以及安装高度，可使中小型风力发电机普遍应用于城 市和家用风力发电系统中；理论上而言，该发明所述的发电机系统所安装的风 轮数量可以是无限多级，但在实际应用中，由于受材料、空间、风向和使用条 件各方面因素所限，可根据实际所需来设计，确定具体所安装的风轮级数。传 动轴和风轮采用不易弯曲高韧性强度的轻质材料制造。

在传动轴较短的情况下，可用单一整体轴作为传动轴，此时，各级风轮按 一定间距安装于单一整体轴上，但在实际应用中，单一整体传动轴长度是有限 的，且过长时也不便于运输、安装和维修。因此，随着风轮级数的增加，需要 的传动轴长度也势必要增加，此时所述传动轴为多节传动轴段套接连接，所述 风轮安装在传动轴段上。当每需增加一级风轮时，只需增加一节传动轴段然后 在其上装设一个风轮即可，使风轮的级数可随发电机功率的增大而增加，克服 了传动轴的长度限制。

所述风轮的轮毂的内壁与所述传动轴段外壁之间或两相邻传动轴段相交部 分的内外壁之间设有可使风轮沿所述传动轴段前后滑动的滑动机构。风轮在传 动轴上沿轴向可随风力在一定范围内滑动，实现相邻两级风轮的间距可随风力 的大小而变化。

在所述传动轴段上还设有用于约束所述风轮在传动轴段上滑动行程的弹性 联接机构。弹性联接机构可使风轮沿轴向依据风力(风速)大小前后滑动，自 动根据风速改变两级风轮之间的轴向间距，实现相邻两级风轮之间的间距可在 弹性联接机构约束下随风力大小自动调节，即在确定初始安装间距后，当风力 增大到一定程度时，将推动风轮沿轴向顺着风向移动，风力越大，移动的距离 越大，两级风轮的间距也就越大，这样后一级风轮所受到的前级风轮“尾流” 的影响也就越小，风能利用率也就升高了。

所述弹性联接机构设置于所述传动轴段内，包括固定板、设置在所述轮毂 之间的连接板、拉伸弹簧或压缩弹簧，该拉伸弹簧或压缩弹簧的一端与固定板 连接，另一端与连接板连接。将弹性联接机构设置于传动轴段内，充分利用了 传动轴内的空间，简化了整个风力发电系统的结构。