[发明专利]一种悬浮叶轮风力发电装置

说明书

本发明涉及一种悬浮叶轮风力发电装置，包括：悬浮于空中的悬浮叶轮，悬浮叶轮在风力作用下能够绕自身的中心轴旋转；一端与悬浮叶轮相连的传动绳索，传动绳索用于传递悬浮叶轮的扭矩；固定于地面的基座；通过关节机构安装在基座上的发电机，发电机的输入轴与传动绳索的另一端相连，在风向改变时，发电机能够在传动绳索的拉动下跟随悬浮叶轮自由转动。整个发电装置的结构简单，制造工艺简单，生产成本低；悬浮风叶能够始终迎风旋转，因而保证了较高发电效率；由于仅有无需维护的悬浮叶轮悬浮于空中，需要进行维护的发电机等部件均位于地面，因此该发电装置的维护简便，维护成本低。

技术领域

本发明涉及风力发电装备设计制造技术领域，尤其涉及一种悬浮叶轮风力发电装置。

背景技术

目前，风力发电领域主要以水平轴三叶片式发电机为主，该种机型存在着叶片体积庞大、需要铁塔支撑、运输以及安装成本极高、不易随风转向以及不易挪动等问题。

为了解决上述问题，发电风筝的概念开设出现，例如公开号为CN103375345A的中国专利申请中公开了一种大功率盘状有支撑圈柔性叶片风轮风筝发电装置，其基本原理是在风筝与地面大轮轴之间连接一风筝绳，通过风筝将风筝绳拉紧，然后在风筝绳上设置绕风筝绳转动的风轮，风轮通过传动绳带动大圆轮转动，发电机的输入轴通过齿轮与大圆轮啮合接触，从而实现发电。

然而，如何保持风筝的稳定性依然是目前难以解决的技术问题，目前虽然通过设置复杂的系泊装置可以基本保持风筝的稳定，然而复杂的系泊装置不仅导致整个风筝发电装置的结构复杂，而且安装和维护成本很高。

发明内容

本发明的目的是提供一种悬浮叶轮风力发电装置，以能够在保证发电效率的前提下，能够有效简化风力发电装置的结构，从而降低风力发电装置的运输、安装和维护成本。

为达到上述目的，悬浮叶轮风力发电装置包括：

悬浮于空中的悬浮叶轮，所述悬浮叶轮在风力作用下能够绕自身的中心轴旋转；

一端与所述悬浮叶轮相连的传动绳索，所述传动绳索用于传递所述悬浮叶轮的扭矩；

固定于地面的基座；

通过关节机构安装在所述基座上的发电机，所述发电机的输入轴与所述传动绳索的另一端相连，在风向改变时，所述发电机能够在所述传动绳索的拉动下跟随所述悬浮叶轮自由转动。

优选的，所述关节机构为球关节机构。

优选的，所述传动绳索由碳纤维材料制造而成。

优选的，所述传动绳索由多个节段相连形成，且相邻两个所述节段通过十字轴万向节或球笼式万向节相连，或者相邻两个所述节段仅通过铰接轴铰接相连。

优选的，所述悬浮叶轮包括叶轮主体和风叶，所述风叶沿所述叶轮主体的圆周方向间隔布置，所述叶轮主体的内部设置有用于填充轻质气体以使所述悬浮叶轮悬浮于空中的主体空腔。

优选的，所述叶轮主体和所述风叶一体成型。

优选的，每一个所述风叶的内部均设置有与所述主体空腔相通且用于填充轻质气体的风叶空腔。

优选的，所述传动绳索通过链接机构与所述悬浮叶轮相连，所述链接机构是由多个钢丝弓形架相互交叉所形成的伞骨，所述伞骨的中心与所述传动绳索固定相连，所述伞骨的弓弦一侧固定连接在所述叶轮主体上。

优选的，每一个所述钢丝弓形架均具有活动关节，且在所述悬浮叶轮排气后，所述伞骨能够折叠收纳。

优选的，所述发电机的输入轴通过变速箱与所述传动绳索相连。

优选的，所述传动绳索上还设置有回收和释放所述传动绳索的绳索回收设备。