[发明专利]带飞轮和单极直流电磁传动机的风力发电系统

权利要求书

1.一种风力发电系统，包括：一个风轮，一个发电机，一个储能装置，连接风轮、发电机和储能装置的转轴的能量传递系统，以及它们的支承、控制和附属系统，其特征是：所述储能装置采用飞轮，所述能量传递系统采用单极直流电磁传动机(HET)，一套单极直流电磁传动机含有两个转子、一套静子、外部附属系统和调节控制系统，每个转子上有一个或多个轴对称形状的导磁导电体(3)，静子上有两个或多个环绕轴心线(1)缠绕的直流励磁线圈(9)，磁路由转子和静子上的轴对称结构件导引为闭环，至少有两个主磁路(22)，磁路经过转子导磁导电体(3)，最多有一个主磁路(22)同时经过两个转子的导磁导电体，构造有一套闭合的主电流回路(23)，该回路串联连接全部的转子导磁导电体，每个转子导磁导电体(3)的轴向两侧分别连接一个转子导电体(4)，该转子导磁导电体(3)和其两侧的转子导电体(4)与转轴(2)套接，转轴(2)导引主磁路(22)的磁通，并与经过转子导磁导电体(3)的磁通相接，每个转子导电体(4)通过一个电路连接区(5)缝隙内的液态金属与一个静子导电体(6，11)形成主电路连接，电路连接区(5)的径向位置介于转子导电体(4)的内径与外径之间，转子导磁导电体上的主电流方向与磁通(Φ)方向在子午面互相垂直，通过调节各个励磁线圈的电流(I1、I2、…)，调节直流主电流(I0)、每个转子的电磁转矩和电磁功率。

2.如权利要求1所述的风力发电系统，其特征是：风轮转轴与发电机转轴直接连接，或者通过一个增速齿轮箱与发电机转轴连接，飞轮转轴通过一个记为HETf的单极直流电磁传动机与发电机转轴连接，或者依次通过一个记为HETf的单极直流电磁传动机和一对锥齿轮与发电机转轴连接。

3.如权利要求1所述的风力发电系统，其特征是：风轮转轴通过一个记为HETw的单极直流电磁传动机与发电机转轴连接，或者依次通过一个增速齿轮箱和一个记为HETw的单极直流电磁传动机与发电机转轴连接，飞轮转轴通过一个记为HETf的单极直流电磁传动机与发电机转轴连接，或者依次通过一个记为HETf的单极直流电磁传动机和一对锥齿轮与发电机转轴连接。

4.如权利要求1所述的风力发电系统，其特征是：风轮转轴连接一个记为HEThw的单极直流电磁传动机半偶件，或通过一个增速齿轮箱连接一个记为HEThw的单极直流电磁传动机半偶件，发电机转轴连接一个记为HEThe的单极直流电磁传动机半偶件，飞轮转轴连接一个记为HEThf的单极直流电磁传动机半偶件，这三个单极直流电磁传动机半偶件的主电流电路串联连接。

5.如权利要求3所述的风力发电系统，其特征是：发电机采用同步或异步工频交流发电机，在工频下同步恒转速运行，或异步近似恒转速运行。

6.如权利要求4所述的风力发电系统，其特征是：发电机采用同步或异步工频交流发电机，在工频下同步恒转速运行，或异步近似恒转速运行。

7.如权利要求5所述的风力发电系统，其特征是：风轮采用水平轴式，翼型叶片，固定桨距角或变桨距角。

8.如权利要求6所述的风力发电系统，其特征是：风轮采用水平轴式，翼型叶片，固定桨距角或变桨距角。

9.如权利要求7所述的风力发电系统，其特征是：在设计风速及以下风速情况下，风轮以设计桨距角变转速运转，利用与风轮相连接的单极直流电磁传动机的调节功能，控制风轮转速跟随风速变化，始终保持在最佳叶尖速比状态附近。

10.如权利要求8所述的风力发电系统，其特征是：在设计风速及以下风速情况下，风轮以设计桨距角变转速运转，利用与风轮相连接的单极直流电磁传动机的调节功能，控制风轮转速跟随风速变化，始终保持在最佳叶尖速比状态附近。

11.如权利要求1至10中任一权利要求所述的风力发电系统，其特征是：储能飞轮采用立式柔性飞轮或悬挂式柔性飞轮。