[发明专利]高空风力发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电机，尤其涉及一种风力发电机与受其驱动的装置组合设备。

背景技术

以煤炭、石油、天然气为原料或资源的传统电力开发造成了大量的环境负担，如环境污染、酸雨、气候异常、石油泄露等等。作为可再生能源的风能，由于其显著的环境友好特性，产能丰富，因此开发利用风能、发展风电是减少温室效应气体排放、保护生态环境、解决目前严峻能源形势的有效途径之一。

近三十年来，近地面风力发电从试验研究迅速发展为一项成熟的技术，发电成本大大降低，已接近常规能源发电成本，使风能成为近期内最有可能大规模开发利用的可再生能源。目前，世界各国对地面风能的利用已经初具规模，但近地面风力不够稳定，限制了风力发电的效率。此外，低空风力发电由于风速较低，为了获得理想发电功率，风力机叶片直径往往达上百米，占用了很大的陆地空间。现有风力机大都建在地面、山顶、浅海滩，虽然已经开始向海上扩展，但近地面风力发电受风能密度、季节变化、环境条件的限制，存在诸多问题。

在几千米的高空中，长年有着超过海平面20倍的强风而且风速比较稳定，这是风力发电的良好场所，将是世界各国风能利用和开发研究的重点。但是在高空风能利用方面绝大多数国家都才刚刚起步。现有高空风力发电技术存在发电装置结构复杂、成本高及工作效率低的普遍问题。如2008年10月22日公开的中国专利申请，公开号为CN101289991，其公开了一种高空风力发电机，包括具有浮力的气囊、固定气囊的绳索以及位于地面上的发电机、卷扬机以及运行控制系统。固定气囊的一端固定在气囊的几何中心点上，另一端绕在发电机的转子上。运行控制系统调整气囊的迎风角度，使其正面迎风，在风力作用下作用下，气囊从初始位置开始沿风向运动，通过绳索拉动转子旋转发电，此为发电阶段。气囊运动一段距离之后，启动地面的卷扬机，沿逆风方向把气囊牵引到初始位置，此为回收阶段，两个阶段不断交替进行。该装置可以利用高空风能，但其系统非常复杂，尤其是控制高空不可见的气囊的姿态。此外，该装置回收阶段，需要消耗部分能量，影响装置的效率。2008年10月29日公告的中国专利，公开号为CN201141339，其公开了一种高空风能利用装置，转动风轮上部通过风筝牵引线连接有牵引风筝，与风轮一体的上传动轮通过牵引传动带、链与地面的下传动轮相连接，从而带动发电机等，该装置虽然在结构上相对简化，但将动力从高空经过多级传动至地面，会影响效率。2008年10月8日公开的中国专利申请，公开号为CN101280764，其公开了一种高空球形空腔涡轮式风力发电机，包括氦气球，球形空腔涡轮式风机和发电机。利用氦气球将风力发电机升上高空，利用高空风能发电。虽然装置具有启动风速低、结构相对简单优点，但单个涡轮式转子在风力作用下会产生一个反向力矩，无法平衡，会造成发电系统的不稳定。

发明内容

本发明的技术效果可以克服上述缺陷，提供一种高空风力发电装置，该装置具有结构简单、稳定性好、效率高的优点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：其包括气球以及与之连接的发电装置，发电装置与风机连接，风机包括风机支架以及设置在风机支架内左右对称的两个转子，转子上设置柔性叶片，左、右两个转子设置的柔性叶片方向相反。

左、右两转子分别通过转子轴固定在风机支架上，两转子轴分别与发电装置连接。发电装置通过牵引线连接于气球之上并通过锚泊线固定于地面，输电回路缠绕在锚泊线上将所发电能传回地面。发电装置包括箱体与箱盖，箱体下部设置两个轴孔，左、右转子轴通过轴孔伸入箱体内；左转子轴连接大带轮，大带轮通过皮带或链条带动小带轮将运动传递到中间轴上；右转子轴连接大齿轮，大齿轮带动安装在中间轴上的小齿轮将运动变向并传递到中间轴上；中间轴通过两个轴承座固定于焊接在箱体内的支架上；中间轴的上端与一个大带轮连接，大带轮通过皮带或链条带动发电机转动，发电机固定于箱盖上。转子轴与轴孔贯通处通过装有骨架油封的端盖密封，端盖通过螺栓固定在箱体上。箱体下部焊接固定支架，固定支架与风机支架通过螺栓连接。箱体与箱盖通过螺栓连接。

柔性叶片采用三角形或梯形结构。具体的说来，两个风机转子采用竖直安装方式，两个转子成轴对称安装在支架左右两边，在高空它们的旋转方向相反。由于单个转子旋转时，会产生一个反向力矩使其自传，两个反向旋转的转子产生的反向力矩相互抵消，保证了发电装置的良好稳定性。两个反向旋转的转子共同带动一个发电机进行发电，涉及其中一个转子动力的反向问题。因而需要将其中一个转子传递动力进行反向，然后一起通过传动系统带动发电机发电。