[发明专利]龙门风力发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种龙门风力发电装置。

背景技术

风是没有公害的能源之一。而且它取之不尽，用之不竭。对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风力发电，非常适合，大有可为。风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。

我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿kW，其中，陆地上风能储量约2.53亿kW(陆地上离地10m高度资料计算)，海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW，共计10亿kW。

风力发电，就是把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再通过传动机构驱动发电机转动，从而达到发电的目的。依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度(微风的程度)，便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。

传统的风力发电装置一般为水平轴风力发电装置，根据结构不同，可分为升力型和阻力型两类。升力型风力发电装置旋转速度快，阻力型旋转速度慢。对于风力发电，多采用升力型水平轴风力发电装置。水平轴风力发电装置必须具有对风装置，这样可以随风向改变而转动。对于小型风力发电装置，这种对风装置采用尾舵，而对于大型的风力发电装置，则利用风向传感元件以及伺服电机组成的传动机构。传统风力发电装置的迎风面较大，对风的利用率较高，但其存在以下不足之处：1、叶片尺寸较大，一般在40米左右，因此占用空间很大，而且巨大的叶片在旋转时产生的噪音也很大，限制了其安装位置；2、叶片尺寸大还会导致发电机轴向易受风力影响，较小的风力就要求发电机负担较大的轴向承载力，对发电机要求较高，导致成本的直接增加；3、发电机转轴不但需要承载叶片的巨大重量，叶片旋转后的受风面各处受力不均，还会使发电机径向受力不均，严重影响发电机使用寿命；4、发电机安装在铁塔顶端，发电机重量大、安装困难、安装维护费用高；5、因为其叶片较大，对材料要求较高，导致成本较高，而且较大的受风面在遇到大风或台风时，抵抗力较差，叶片容易损坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述不足提供一种结构合理，风能利用率较高、抗风能力强、制造及维护成本低，且发电机使用寿命长的龙门风力发电装置。

为解决上述技术问题，本龙门风力发电装置的结构特点是：包括支架，支架上臂通过推力轴承吊装有转轴，转轴两端分别通过转动轴承安装在支架上，转轴上固装有能够驱动转轴转动的叶片，支架底部安装有通过传动机构与转轴下端传动连接的发电机。

本结构的龙门风力发电装置是通过垂直吊装结构来实现风能利用率较高、抗风能力强、制造及维护成本低，且发电机使用寿命长的。

垂直吊装结构包括起固定支撑作用的支架，支架内安装有竖直设置的转轴，转轴可以绕转轴轴心线自由转动。转轴外周上固定设置有叶片，叶片的主要作用，是收集风力并推动转轴转动。转轴下端传动连接有传动机构，传动机构输出端传动连接有发电机。这样，当叶片推动转轴转动时，转轴会通过传动机构推动发电机同步转动，也就实现了风力发电的目的。在本龙门风力发电装置中，支架上部通过推力轴承竖直吊装在支架内，因此，转轴及转轴上叶片的重量就基本由推力轴承来支撑。这样，不但大大降低了传动机构及发电机对转轴的承载要求，有助于延长传动机构及发电机的使用寿命，还大大减小了转轴的转动阻力，有助于提高风能利用率和发电效率。转轴上下两端分别通过转动轴承对应安装在支架上，转动轴承可以为转轴提供径向支撑，有效避免径向晃动问题，有助于提高抗风能力。本龙门风力发电装置由于采用竖直转轴设计，在转轴上沿转轴轴向设置大量叶片，这样，不但可以增大受风面积，而且还可以大大缩短叶片的长度，大大降低了叶片的受风强度，有助于降低生产成本和对后续传动部件的影响。

作为改进，叶片在纵向上呈中部向前突出，上下两端向后圆滑过渡的弧形，叶片在横向上呈中部靠外周部分向前突出，左右两端向后圆滑过渡的弧形。