[发明专利]一种流能发电法及流能发电机

说明书

本发明公开了一种流能发电法，该法中所含流能聚集法、流体状态变换法所组成该法的基本结构，在该法的基本结构之基础上增加了力矩增减法、速控发电机组转动惯量与其对应额定输出功率法和升降塔身法构成该法，并涉及能量形式更换法，并公开了按该法设计的不同结构的流能发电机，因不用螺旋桨而用叶轮、张闭叶片、导流器和遮流罩等，故能效比现风电机高许多。因用风速调控离合器与花键轴、花键套轴加多级齿轮组协调运作来满足风速为自变量来调控发电机组的转动惯量与发电机额定输出电功率以及时变流能相适配的调节要求，故按照该法设计的流通发电机输出电力之稳定性和发电效率及成本等多方面性能都远超现有所有形式的风力发电机和洋流发电机的性能。

技术领域

本发明属于可再生能源——关于流能发电的技术领域，具体说，就是一种流能发电法和按照该方法设计的多种不同结构的流能发电机，流能发电机中包括风力发电机（简称：风电机）和洋流发电机（简称：洋流机）。两类机型只是采用不同工作介质的流能发电机。

背景技术

众所周知，人们利用风力做功已经是历史悠久的事了。常见的是拾能器为螺旋桨，其转轴为水平安装的水平轴螺旋桨风电装置，亦称“水平轴螺旋桨风电机”，也有拾能器之转轴为垂直安装的种种形式的风电机。但是，当前的各种风电机的一些技术指标不尽人意，尤其是整机机电学转换效率和装机容量年均利用率高不是很高，其商业经济性不能满足市场需求，其性能与效率及运行成本等多方面还有很大的提高空间。近年来，洋流机也有较大的发展，但其发展历程与风电机的相比要短得多，问题也不少。因此有必要将风电机与洋流机并成流能发电机一起研究。

水平轴螺旋桨风电装置（机）虽然装机容量年均利用率很低，但已经做到兆瓦级的规模了。但是，这种风力发电机也有它的产品所采用的原理性方面的缺陷。例如，其拾能器中的风翼翼尖的高速旋转运动产生高频“哨声”，刺耳的高频哨声破坏了鸟类生存环境，成为巨大的“驱赶”鸟类的器具以及高速转动的风翼打死打伤不少飞行中的鸟儿；其换能传能及发电机组部件的机械运动产生低频噪声、次声噪声对生物生理适应的生存环境（例如低频噪声、次声噪声对鼠类的心血管正常工作产生不良影响），以及现有的种种风力发电机的效率都太低，有很大的提效空间。另外，现有水平轴螺旋桨风电装置（机）的安装难度极大和安装费用极高，以及在天长日久的运行中，其自身安全的确保问题，也就是说，现有的水平轴螺旋桨风电装置（机）的换能系统、传能系统和发电机组的安装高度与其拾能系统——螺旋桨、转轴、变速器和发电机将几乎是风电机的全部主要部件都装在同一高度的高空之上，令整机的重点太高，重心垂线离整机的安装基面的边缘太近，故水平轴螺旋桨风电装置（机）的安定性不好，抗风性能不好，极不安全许多许多极不利安装因素，以及存在一个不可回避的安全运行范围宽窄的问题——风力小时，风翼转不动；风力大时，风翼的机械强度和装置的稳定性成为突出的安全因素。

发明内容

本发明的目的就是要在本技术研发过程中，除了解决上述列举现有风力发电机的少数缺陷之外，特别强调所研发的风电装置还要应对风场中风力时大时小时有时无的风力不稳定特征，采取措施，极力提高风电装置输出电力的稳定性及缩小装置的体积，提高风力发电机组的自身安全和风力发电机效率——发明一种新的流能发电法以及按本流能发电法设计不同结构的多种垂直轴流能发电机。

为了实现上述目的，本发明涉及能量形式的更换，本发明技术由流能聚集法、流体状态变换法组成本法的基础构成，再与指定简约结构的能量形式更换法组成本法的基本构成；在本法的基本构成之基础上增加了力矩增减法，构成该法的一种扩展构成；在本法的基本构成之基础上增加了速控发电机组转动惯量与其对应额定输出功率法，构成本法的一种扩展构成；在该法的基本构成之基础上增加了升降塔身法，构成该法的一种扩展构成。