[发明专利]一种小风力发电装置及发电系统

说明书

 

技术领域

本发明涉及发电设备，具体地，涉及一种陀螺叶片和S形双筒风轮结构的磁悬浮直驱式小型低风速风力发电装置及发电系统。

背景技术

众所周知，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。风能很早就被人们利用，主要是通过风车来抽水、磨面等，而现在，人们感兴趣的是如何利用风来发电。根据风力强度分为0-2级称为轻微风，一般低风速风力发电机是指：切入风速为1.2m/s；发电风速≥2 m/s；风机功率≤600W的风力发电机系列产品。

风力发电是利用风能带动风叶旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电；依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电机是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。尽管风力发电机多种多样，但归纳起来可分为两类：①水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；②垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。

水平轴风力发电机可分为升力型和阻力型两类。升力型旋转速度快，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机。大多数水平轴风力机具有对风装置，能随风向改变而转动。对小型风力机，这种对风装置采用尾舵，而对于大型风力机，则利用风向传感元件及伺服电动机组成的传动装置。

垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风，在这点上相对于水平轴风力发电机是一大优势，它不仅使结构设计简化，而且也减少了风轮对风时的陀螺力。S型风车是阻力型，具有结构简单、易于制作，具有大启动转矩、容易运行，且在任意风速下都易于转动，在强风下也能运行，其不足是转速较慢，风能利用系数较低。。

上述风力发电机有较大的启动力矩，但尖速比低，在风轮尺寸、重量和成本一定的情况下，提供的功率输出低。另外，垂直轴风力发电机的启动风速高，一般需风速至少为3、5m/s的3级风和缓风才能启动。 

现有技术中存在启动风速高、应用范围小、可靠性低、经济效益差与使用寿命短等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种陀螺叶片和S形双筒风轮结构的磁悬浮直驱式小型低风速风力发电装置，以实现启动风速低、适用范围广、可靠性高、经济效益好与使用寿命长的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种小风力发电装置，包括多个叶片，在多个叶片形成的空腔中设有一个主轴，所述主轴上设置有风筒和与风筒相连接的发电机，所述发电机通过磁悬浮轴承与叶片相连接。

优选地，所述风筒包括层叠设置呈90弧度的第一风筒和第二风筒，位于下层的第二风筒与发电机相连接。

优选地，所述第一风筒和/或第二风筒为S形。

优选地，所述叶片通过叶片上托和叶片下托安装在所述主轴上，所述叶片上托内安装定位轴承。

优选地，所述叶片为3根陀螺形叶片，并呈120度圆周设置，所述陀螺形叶片上、下端分别安装在叶片上托和叶片下托上，所述陀螺形叶片为升力型翼片结构。

优选地，所述发电机的外转子与所述第二风筒连接，所述发电机的内定子镶嵌在主轴上，且与磁悬浮轴承套接。

优选地，还包括与主轴相连接的避雷针。

一种发电系统，包括小风力发电装置，还包括一蓄电池和与发电机相连接的控制器和逆变器，所述控制器用于控制发电机的工作状态以及蓄电池的工作状态，逆变器用于将直流电转换为交流电。

本发明具有的有益的效果是：本发明实现启动风速低、适用范围广、可靠性高、经济效益好与使用寿命长的优点。

附图说明

图1是本发明一种小风力发电装置一种实施例的结构示意图；

图2是本发明一种发电系统的结构示意图；

图中：1避雷针，2叶片上托，3定位轴承，4陀螺形叶片，5第一风筒，6第二风筒，7发电机，8法兰，9磁悬浮轴承，10叶片下托。

具体实施方法

结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

如图1所示，一种小风力发电装置，包括多个叶片，在多个叶片形成的空腔中设有一主轴，所述主轴上设置有风筒和与风筒相连接的发电机7，所述发电机7通过磁悬浮轴承9与叶片相连接，本实施例中优选地发电机7为小功率直驱永磁发电机7。