CN100453803C - 屋顶风力发电装置 - Google Patents

屋顶风力发电装置 Download PDF

Info

Publication number
CN100453803C
CN100453803C CNB2006101708037A CN200610170803A CN100453803C CN 100453803 C CN100453803 C CN 100453803C CN B2006101708037 A CNB2006101708037 A CN B2006101708037A CN 200610170803 A CN200610170803 A CN 200610170803A CN 100453803 C CN100453803 C CN 100453803C
Authority
CN
China
Prior art keywords
wind
generator
tuning
conversion system
energy conversion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2006101708037A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101000039A (zh
Inventor
张炳文
周云龙
吕太
张莹瑾
周爽
吕勇兴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northeast Electric Power University
Original Assignee
Northeast Dianli University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northeast Dianli University filed Critical Northeast Dianli University
Priority to CNB2006101708037A priority Critical patent/CN100453803C/zh
Publication of CN101000039A publication Critical patent/CN101000039A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100453803C publication Critical patent/CN100453803C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/30—Wind power
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/728—Onshore wind turbines

Abstract

本发明涉及一种屋顶风力发电装置，风力机直径≤3m；1.5～2.5m高矮塔安装生根在楼房屋面梁上或楼板上；固定在矮塔顶部发电机与发电机舱间以两套调向轴承相连，在两套调向轴承间为发电机散热片；发电机舱与机罩连成一体；机罩设计为关于发电机不对称结构，外表面装有定向翼，使进风口总朝向来风方向；避雷针设在出风口上边缘位置；利用辐条将风力机圆筒形齿轮箱固定在机罩内，使风力机定位在机罩内；发电机轴与风力机齿轮箱通过连接轴承相连；发电机轴端二扇齿轮与风力机二扇齿轮啮合，处于齿轮箱内风力机二扇齿轮通过轴分别与两组风轮轴承连接，两组风轮轴承固定在轴承支撑盘上；发电机与楼房电源电连接，配有并网调节器，实现并网发电。

Description

屋顶风力发电装置
技术领域
本发明属于风力发电装置，尤其涉及屋顶风力发电装置。
背景技术
现代风力发电技术的发展方向，是采用风力发电装置群建设大型风力发电场并网发电。目前，现代风力发电技术主要存在如下问题需要解决或提高：
1)为了捕获高空风能，必须建造30～120米的钢塔，将风力机安装在钢塔上端。钢塔的投资约占总投资的30％。如果能较多地降低钢塔的高度，会使整个风力发电装置的投资明显降低。
2)必须建设局部电力网，实现风力发电场中每一个风力发电装置与电力系统连网。局部电力网的线路长度随着风力发电场的规模变化，短的几公里，长的几十公里。局部电力网的投资大约占风力发电场总投资的10％。如果能减少局部电力网的线路长度，开发风能的投资还将进一步降低。
3)局部电力网必定产生一定的电能损失，约占风力发电场发电量的6～10％。此外，从当地变电站到用户之间的线路损失，大约是用电量的3～4％。如果能减少局部电力网的线路长度，电量损失也必然会减少。
综上所述，本发明者考虑将发电装置建造在城市内楼房顶层平台的方案，称为屋顶风力发电装置，以大幅度降低风力发电工程的建造投资费用和线路电能的损失。然而，屋顶风力发电装置安装在城市里的楼房顶层平台使用，处在人群密集的地方，因此，安全问题就显得更为重要。一些虽然相应杜绝或极少可能出现的意外事故，如单叶片意外脱落、风力机轴意外断裂、噪音污染等等，也都必须采取防范或改善措施。这些问题已经成为普遍关注的重要课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种屋顶风力发电装置，以降低风力发电建造费用，节省能源；其余目的依次分别是防止风轮轴意外断裂、风轮叶片意外脱落而造成的伤害所采取的相应安全措施等。
本发明的目的是通过如下的技术方案来实现的：
一种屋顶风力发电装置，主要包括塔、风力机、发电机、调向加速防护风力机罩。其特征在于：所述的塔为1.5～2.5m高的矮塔，安装生根在楼房屋面的梁上或楼板上；所述的风力机的直径≤3m；固定在矮钢塔顶部的发电机与发电机舱之间以两套调向轴承相连接，在两套调向轴承之间为发电机散热片；所述的发电机舱与调向加速防护风力机罩固定连接为一体；调向加速防护风力机罩具有定向翼，其壳体上设有进风口、出风口；调向加速防护风力机罩设计为关于发电机的不对称结构，并且其外表面装配了方向舵，使进风口总朝向来风方向；避雷针设在所述的出风口上边缘的位置；利用辐条将所述的直径为≤3m的风力机圆筒形齿轮箱固定在调向加速防护风力机罩内的中心位置，并使齿轮箱的中心线与调向加速防护风力机罩中心线重合，从而风力机也定位安装在调向加速防护风力机罩内；发电机轴与风力机的圆筒形齿轮箱通过连接轴承相连，发电机轴端的二扇齿轮与风力机的二扇齿轮互相啮合，处于圆筒形齿轮箱内风力机的二扇齿轮通过轴分别与两组风轮轴承连接，所述的两组风轮轴承固定在轴承支撑盘上。发电机出口电压选择为220V或380V；发电机与楼房电源实现电连接并配有自动并网调节器，实现同期或非同期并网发电。
上述的屋顶风力发电装置，其所述的风力机为双风轮结构，主要由前叶轮、后叶轮和圆筒形齿轮箱组成。
上述的屋顶风力发电装置，其所述的调向加速防护风力机罩的进、出口处均设有钢丝网，以防止风轮轴意外断裂造成事故。
上述的屋顶风力发电装置，其所述的每一只风轮的叶片均用一根钢丝绳串起来，以防止叶片意外脱落造成事故。
上述的屋顶风力发电装置，其所述的发电机容量为失速前的最大输出功率的1.2倍，使屋顶风力发电装置具有可靠的过载保护能力。
上述的屋顶风力发电装置，其所述的发电机选用多极发电机或双馈变速恒频发电机，以降低其运转速度，减少噪音，并且可以降低启动风速增加发电时间。
本发明与现有技术相比，具有如下的积极效果和明显的技术进步：
(1)现有风力发电装置，为了捕获高空风能，必须建造30～120米的很高的钢塔(约占总投资的30％)，而本发明的屋顶风力发电装置，利用了高层建筑的高空环境，仅采用1.5～2.5米高的很矮的塔；因此，本发明可以大大降低总投资。
(2)发电机与楼房电源实现电气连接，并配有自动并网调节器，实现同期或非同期并网发电。不需要建造局部网站，输电线路大大缩短，不仅减少电能损失，而且进一步降低了总投资。
(3)本发明的调向加速防护罩，由于其关于发电机的不对称设计，并且还在外表面配装了定向翼，所以，调向加速防护罩具有自动调整风力机方向的功能，使进风口总朝向风的来向，从而风力机叶片的旋转平面总垂直于风力方向，获得的风能最多。因此，本发明具有可靠的风向跟踪能力。
(4)本发明的发电机容量按照失速前的最大输出功率的1.2倍确定，因此，具有可靠的过载保护能力。
(5)本发明屋顶风力发电装置安全可靠。鉴于该装置建造于城市人口密集地区，为了防止单叶片意外脱落造成伤人事故，每只风轮上的叶片都用一根钢丝绳子串起来，即便单个叶片意外脱落，也不会离开发电装置；为了防止风轮轴意外断裂造成事故，还在调向加速防护罩的进、出口处均编制了钢丝网。此外，发电机选用多极发电机或双馈变速恒频发电机，以降低其运转速度，减少噪音，并且可以降低启动风速增加发电时间。
附图说明
图1为本发明的整体结构轴侧图；
图2为本发明的整体结构侧剖视图；
图3为本发明的风力机剖视放大图；其中：
1-塔               2-发电机舱   3-发电机        4-发电机轴
5-定向翼           6-调向轴承   7-发电机散热片  8-避雷针
9-前叶轮           10-后叶轮    11-齿轮箱       12-辐条
13-轴承支承盘      14-风轮轴承  15-钢丝网       16-钢丝绳
17-调向加速防护罩  18-风力机    19-连接轴承
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步描述如下：
实施例
从图1～图3可见，本发明一种屋顶风力发电装置主要包括塔1、风力机18、发电机3、调向加速防护罩17等。所述的塔1为1.5～2.5m高的矮塔(可以为钢质或铝合金等)，安装生根在楼房屋面的梁上或楼板上。所述的风力机18的直径不超过3m；在矮塔顶部固定有发电机3。该发电机3与发电机舱2之间，用两套调向轴承6相连接，在两套调向轴承之间为发电机散热片7；所述的发电机舱2与调向加速防护风力机罩17固定连接为一体；调向加速防护风力机罩17具有定向翼5，其壳体上设有进风口、出风口；调向加速防护风力机罩17设计为关于发电机3的不对称结构。并且其外表面装配了方向舵，使进风口总朝向来风方向；避雷针设在所述的出风口上边缘的位置；利用辐条将所述的直径为3m的风力机圆筒形齿轮箱固定在调向加速防护风力机罩内的中心位置，并使齿轮箱的中心线与调向加速防护风力机罩中心线重合，从而风力机也定位安装在调向加速防护风力机罩内；从图3可见，所述的发电机轴4与风力机的圆筒形齿轮箱11通过连接轴承19相连，发电机轴4端的二扇齿轮与风力机的二扇齿轮互相啮合；处于圆筒形齿轮箱11内风力机的二扇齿轮通过轴分别与两组风轮轴承14连接；所述的两组风轮轴承14固定在轴承支撑盘13上。发电机出口电压选择为220V或380V；发电机与楼房电源实现电连接并配有自动并网调节器，实现同期或非同期并网发电。所述的矮钢塔1也可采用铝合金和其它材料加工而成。
从图2可见，所述的风力机18为双风轮结构，主要有前叶轮9和后叶轮10。
从图2可见，上述的调向加速防护风力机罩17的进、出口处均设有钢丝网15，以防止风轮轴意外断裂造成事故。
从图3可见，以上提到屋顶风力发电装置，其每一只风轮的叶片均用一根钢丝绳16串起来，以防止叶片意外脱落造成事故。
上述的发电机3容量为失速前的最大输出功率的1.2倍，使屋顶风力发电装置具有可靠的过载保护能力。可以选用多极发电机或双馈变速恒频发电机，以降低其运转速度，减少噪音，并且可以降低启动风速增加发电时间。

Claims (6)

1、一种屋顶风力发电装置，主要包括塔(1)、风力机(18)、发电机(3)、调向加速防护风力机罩(17)，其特征在于：所述的塔(1)为1.5～2.5m高的矮塔，安装生根在楼房屋面的梁上或楼板上；所述的风力机(18)的直径≤3m；固定在矮塔(1)顶部的发电机(3)与发电机舱(2)之间以两套调向轴承(6)相连接，在两套调向轴承(6)之间为发电机散热片(7)；所述的发电机舱(2)与调向加速防护风力机罩(17)固定连接为一体；调向加速防护风力机罩(17)具有定向翼(5)，其壳体上设有进风口、出风口；调向加速防护风力机罩(17)设计为关于发电机(3)的不对称结构，并且其外表面装配了定向翼，使进风口总朝向来风方向；避雷针(8)设在所述的出风口上边缘的位置；利用辐条(12)将直径为≤3m的所述的风力机的圆筒形齿轮箱(11)固定在调向加速防护风力机罩(17)内的中心位置，并且所述的圆筒形齿轮箱(11)的中心线与调向加速防护风力机罩(17)的中心线重合，从而，风力机(18)也定位安装在调向加速防护风力机罩(17)内；发电机轴(4)与风力机的圆筒形齿轮箱(11)通过连接轴承(19)相连，发电机轴(4)端的二扇齿轮与风力机的二扇齿轮互相啮合，处于圆筒形齿轮箱(11)内风力机的二扇齿轮通过轴分别与两组风轮轴承(14)连接，所述的两组风轮轴承(14)固定在轴承支撑盘(13)上；发电机出口电压选择为220V或380V；发电机与楼房电源实现电连接并配有自动并网调节器，实现同期或非同期并网发电。
2、根据权利要求1所述的屋顶风力发电装置，其特征在于：所述的风力机(18)为双风轮结构，主要由前叶轮(9)、后叶轮(10)和圆筒形齿轮箱(11)组成。
3、根据权利要求1所述的屋顶风力发电装置，其特征在于：所述的调向加速防护风力机罩(17)的进、出口处均设有钢丝网(15)。
4、根据权利要求1所述的屋顶风力发电装置，其特征在于：每一只风轮的叶片均用一根钢丝绳(16)串起来。
5、根据权利要求1所述的屋顶风力发电装置，其特征在于：发电机(3)容量为失速前的最大输出功率的1.2倍，使屋顶风力发电装置具有可靠的过载保护能力。
6、根据权利要求1所述的屋顶风力发电装置，其特征在于：所述的发电机(3)选用多极发电机或双馈变速恒频发电机。
CNB2006101708037A 2006-12-27 2006-12-27 屋顶风力发电装置 Expired - Fee Related CN100453803C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006101708037A CN100453803C (zh) 2006-12-27 2006-12-27 屋顶风力发电装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006101708037A CN100453803C (zh) 2006-12-27 2006-12-27 屋顶风力发电装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101000039A CN101000039A (zh) 2007-07-18
CN100453803C true CN100453803C (zh) 2009-01-21

Family

ID=38692136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2006101708037A Expired - Fee Related CN100453803C (zh) 2006-12-27 2006-12-27 屋顶风力发电装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100453803C (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG160242A1 (en) * 2008-09-12 2010-04-29 Dragon Energy Pte Ltd Wind energy system
CN101798879B (zh) * 2009-02-09 2012-04-25 杨建良 一种绿色建筑技术集成的楼宇
CN102189925B (zh) * 2010-03-07 2014-05-14 李兴武 高效双风轮差速自平衡风力发电机
CN101806290B (zh) * 2010-04-28 2013-09-11 逄涛 一种兆瓦级双风轮风力发电装置
CN102444548A (zh) * 2010-10-15 2012-05-09 韩拉妹 风力发电设备
CN104454331A (zh) * 2014-12-04 2015-03-25 哈尔滨工业大学 一种低速风力双重引射混合器
CN107035626A (zh) * 2017-06-26 2017-08-11 张男 风力发电装置
CN107642461A (zh) * 2017-10-26 2018-01-30 沈宏 一种高效风力发电设备
CN109779828B (zh) * 2019-03-14 2023-10-13 沈阳永磁电机制造有限公司 一种适用于聚能式微小型风力机的高效集风罩
CN111441909B (zh) * 2020-04-16 2021-02-09 驻马店职业技术学院 一种能够避免强风破坏的风力发电装置
CN112539139B (zh) * 2020-12-01 2021-10-22 镇江领驭立方智能装备有限公司 一种高效率家用风力发电设备
WO2023022695A1 (ru) * 2021-08-18 2023-02-23 Сергей Николаевич ЗАГРЕБЕЛЬНЫЙ Стеновая ветроэнергетическая станция

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997037125A1 (de) * 1996-04-02 1997-10-09 Firooz Kita Vorrichtung zur erzeugung von elektrischer energie aus windkraft
JP2003214317A (ja) * 2002-01-25 2003-07-30 Giichi Hanamoto 地下鉄車両走行風を利用した風圧発電及び蓄電装置
JP2003293940A (ja) * 2002-04-01 2003-10-15 Tomoji Oikawa 簡易風力発電装置
JP2003293933A (ja) * 2002-04-01 2003-10-15 Tomoji Oikawa 簡易風力発電装置
US20050180851A1 (en) * 2002-02-02 2005-08-18 Gordon David H. Roof mounted wind turbine
US20050196281A1 (en) * 2004-03-02 2005-09-08 Dong Yong Kim Wind driven power generating system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997037125A1 (de) * 1996-04-02 1997-10-09 Firooz Kita Vorrichtung zur erzeugung von elektrischer energie aus windkraft
JP2003214317A (ja) * 2002-01-25 2003-07-30 Giichi Hanamoto 地下鉄車両走行風を利用した風圧発電及び蓄電装置
US20050180851A1 (en) * 2002-02-02 2005-08-18 Gordon David H. Roof mounted wind turbine
JP2003293940A (ja) * 2002-04-01 2003-10-15 Tomoji Oikawa 簡易風力発電装置
JP2003293933A (ja) * 2002-04-01 2003-10-15 Tomoji Oikawa 簡易風力発電装置
US20050196281A1 (en) * 2004-03-02 2005-09-08 Dong Yong Kim Wind driven power generating system

Also Published As

Publication number Publication date
CN101000039A (zh) 2007-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100453803C (zh) 屋顶风力发电装置
US7484363B2 (en) Wind energy harnessing apparatuses, systems, methods, and improvements
US5254876A (en) Combined solar and wind powered generator with spiral blades
US9915242B2 (en) Roof ridge wind turbine
US20100187828A1 (en) Wind energy harnessing apparatuses, systems, methods, and improvements
US20100135768A1 (en) Column structure with protected turbine
CN101915218B (zh) 一种垂直轴风力发电装置
Schubel et al. Wind turbine blade design review
CN102128140B (zh) 聚风双击式风轮垂直轴风力发电装置
AU2016232938B2 (en) Improved wind turbine suitable for mounting without a wind turbine tower
CN102192101A (zh) 一种流体能量提升和转换装置
Bukala et al. Small Wind Turbines: Specification, Design, and Economic Evaluation
CN1454291A (zh) 框架组合式风车
CN109372697A (zh) 一种宽风域微风发电系统
CN111706469A (zh) 一种新能源风力发电装置
WO2012076839A2 (en) Turbine arrangement
JP2002276537A (ja) 風力発電事業方式
KR100763752B1 (ko) 대형풍력발전시스템
Mazumder et al. Prospects of wind energy in Chittagong
CA2703468C (en) Hybrid renewable energy turbine using wind and solar power
GB2413367A (en) Wind turbine
RU2365781C1 (ru) Ветрогенератор самоуправляемый
CN110645141A (zh) 一种风电叶片降噪后缘结构
CN202300844U (zh) 应用磁悬浮技术的光能及风能分梯度发电系统
CN102619696A (zh) 船型叶片立轴式风力发电机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090121

Termination date: 20111227