CN101868657A - 风力发电机和船用卷扬机驱动应用的有缆电力传输系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通过一缆(2)和互连的皮带轮(1,3,5)以传输能量的新系统。传统的带轮式能量传输系统中，根据需要传输的能量来决定系统中皮带以及摩擦表面的尺寸，此外，该系统主要由各支撑点的转动元件以及用于连接各转动元件的柔性元件组成。在本发明所提供的系统中，所述柔性元件是一高阻抗缆(2)，旋转元件上摩擦力是通过使用互连式带轮而被增大，其增大了摩擦表面以进行能量传输并防止在线缆终止点前出现打滑现象。本发明系统的轻便性使其能很好地适用于将高处产生的所有风能传输至地面的应用中。本系统的互连带轮(1,3,5)还能用于航海领域的间断式牵引中，而代替了过去使用的卷扬机。

Description

风力发电机和船用卷扬机驱动应用的有缆电力传输系统
技术领域
本发明涉及一种有输能源传输系统，特别是涉及一种风力发电机和船用卷扬机驱动应用的能源传输系统。
背景技术
在较高处有强烈又持续的气流，想产生此高处的能源总是受系统的重量影响。
一个最完整的关于这个项目的研究是Skywindpower系统，为此建立起一个原型，它仅能够在一个大的风强度下运作：事实上，它只能够把吹到它的一小部分风力转换成能源，剩下部分则用来支持它的构架。
风力发电系统的主要部分是转子和发电机，发电机一般放在转子附近，并且连接到一个能将产生的能源传输到地上的电缆上。目前为止，大家都觉得由于传输电力到地上的困难度，发电机应该放在一个高一点的地方。因此发电机的重量依然阻碍高处风力发电机的发展。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，为此提供了一种电力传输系统，该系统能够允许发电机放在地面上，因此能够发展一种高效率的高处风力发电机。
本发明是对典型传统皮带轮电力传输的一次改革，典型传统皮带轮电力传输的滑轮和皮带的大小和重量取决于所获得的摩擦力，这比要传输的力还要大。
以上所表述的和其他后面将提及的本发明的优点，包含在权利要求1所述的电力传输系统中。本发明的较佳实施例和有用的变动是从属权利要求的主旨。
很明显的是所描述的可以做出很多的变动和修改（比如关于形状，大小，方案和等同功能部分），不需要从所列权利要求表述的本发明的范围分离出来。
附图说明
本发明将从几种较佳实施例来更好的阐述，根据提供的以下的附图提供一种不受限制的例子：
图1表示的是本发明应用在风力发电上的电力传输系统的较佳实施例透视图；
图2表示的是使用图1的电力传输系统的风力发电机的主要透视图；以及
图3表示的是该电力传输系统应用在图2所示风力发电机上的细节图；以及
图4表示的是该电力传输系统用在船用卷扬机驱动应用上的较佳实施例的透视图。
具体实施方式
据上所述，本发明使用典型传统皮带轮电力传输系统，其滑轮和皮带的大小和重量取决于所获得的摩擦力，这比要传输的力还要大。用在船上与纤缆耦合的大皮带轮，具有较好的重量/阻抗比，是间断能源传输的好例子，其鼓上所需摩擦力是由许多缆滑轮获得的。
为了提高滑轮和缆的表面摩擦力，而又不需要同一转动轴上的许多皮带轮，使缆上有连续的能源传输，需要在皮带轮系统上加一种特殊的，彼此机械内接的滑轮（如图1所示），和已知长度并且圈环合起的高阻抗缆线（如图2所示的应用）。
电力传输的原理跟自行车的车链是一样的，都是有一个牵引缆2和复原缆2，也叫“惰性”缆2（如图2所示）。彼此机械内接的滑轮1，3，5的数目和连接力点的数目取决于要获得的效果。
本发明中电力传输系统p的应用在旋转风力发电上，如图2所示，使用连接杆7可以使涡轮机8获得较小重量，因而图示转子6有较小的重量（由此可以使用在较高处的通风应用上）。
在通风应用上所述电力传输系统p的运作跟自行车的例子不一样。对自行车而言，能量的传输是在两个连接点上，而在高处风力发电应用系统种，有一个动点是在高处，所以在这动点上就需要有一个反方向的牵引力和一个比要传输的力还要大的力。
有风的时候，风力发电机的气体力学形状（其与电翼部件或者能增加升力的风筝或者类似的辅助支持工具的可能性结合都比空气要轻）能保证对传输力的牵引力的普遍使用。
风力发电机9上的涡轮机8旋转时带动组合皮带轮10运转，组合皮带轮对缆2有施加一个牵引力。在地面上，组合皮带轮11具有一个能吸收不同能量的发电机13，其在自身电力传输系统p和皮带轮1，3，5的作用下能在缆2的牵引下运转，产生一个能使风力发电机9保持在高处位置的平衡系统。
传感缆2拉力的适配传感器15能调节发电机13的能量吸收。地面系统旋转部件将通过对牵引缆的自牵引，产生一个风力发电机9的复原力。在无风条件下，减小惰性缆在适配发动机下获得的力可以还原风力发电机9（没有表示出来）。此种复原与放置在自牵引上的直升机的原理相同。
以上所述系统p可以由一个或多个机械内接的转子6组成。
如图4所示的船用卷扬机驱动应用的电力传输系统p，风力作用时对旋转滑轮上的缆2必须施加一个牵引力，适当操控滑轮，手动操作分离器，是个复杂的运作过程，当牵引缆受到一个作用力，或者当同组的缆需要快速释放时也是很危险的。
本发明不必干预缆2，不需要区分缆2在皮带轮1，3，5的路径就可以使用所需的全部功能。事实上，系统p作为卷扬机使用时，为了快起释放缆2，系统p可以在缆2的牵引，保持牵引力或者简单的把牵引皮带轮1，3，5换成制动自由转动轮子下运作。
一个系统如果使用线圈16，18或者其他技术来集合自由缆2，就可以完全移除各个危险，也可以避免人或者物的危险。同样的技术也可以使用在自动化机动车上面，目前这些机动车都是用更复杂和昂贵的鼓式滑轮。
概括的说，上述发明涉及到一种电力传输系统p，其具有至少有一个第一皮带轮1，其和至少一个第二皮带轮3，5配合工作；一缆2，能顺利通过第一皮带轮1的圆周，然后绕过第二皮带轮3，5的圆周，此过程提供一个给缆2表面拉力的通道。
明显的是，第二皮带轮3，5可以不只一个（图示第二皮带轮3，5是做例子用），并且第一皮带轮1和第二皮带轮3，5的直径可以分离不同。
比如根据附图所示的实施例，电力传输系统p包含了至少一个有第一直径的第一皮带轮1，其与至少两个有第二直径的第二皮带轮3，5配合工作，第一直径要大于第二直径，并且缆2能顺利通过着两个第二皮带轮3，5的其中一个（3），然后绕过第一皮带轮1的圆周，接着绕过两个第二皮带轮3，5的另外一个（5），由此提供一个给缆2一个表面拉力的通道。
第一皮带轮1表面有多个齿1’，和缆2所绕的光滑圆圈1’’。第二皮带轮3，5是表面有多个独立的齿3’，5’，和缆2所绕的光滑圆圈3’’，5’’。通过独立齿1’,3’,5’,第一皮带轮1与第二皮带轮3，5密切配合工作。
如图2所示的方法，第一电力传输系统p在地面与一个发电机13工作连接，并且能够产生从放置在高处的风力发电机9传过来的能量，第一电力传输系统p又与第二电力传输系统p工作连接，这两个电力传输系统是通过同一条缆2互相工作连接。
如图4所示的船用卷扬机驱动应用，相反的，电力传输系统p通过缆2能够与至少一个第一线圈16，18耦合工作，出线方向第二皮带轮3，5的其中一个围绕所述第二线圈16，18。并且电力传输系统p通过缆2也能与至少一个第一线圈16，18耦合工作，出线方向第二皮带轮3，5的另一个围绕所述第二线圈16，18。
在这样的实施方法和涉及增加表面摩擦力下，电力传输系统能够应用在转换牵引阶和释放阶，这个可以作为应用在船上卷扬机的例子。
如图2所示，风力发电机的较佳实施例，其特征在于，其包含：
至少一个放置在高处的风力发电机9，具有转动叶片8，并且与本发明的电力传输系统p工作连接；
至少一个放置在地面的电力发电机组合11，其具有一个发电机13和一个本发明的电力传输系统p；
一缆2，工作连接风力发电机9和电力发电机组合11。
所述风力发电机实施例也能够包含至少一个传感器15来对缆2的拉力传感，并且能够调节发电机13吸收的能量。
在此实施例和涉及增加表面表擦下，电力传输系统既能够作用在高处风力能源收集的风力系统，也能够作用在地面电力传输能源系统。

Claims (11)

1.一种电力传输系统（p），其特征是：其包含：
至少一第一皮带轮（1）能够与至少一第二皮带轮（3，5）工作连接；
一缆（2），能顺利通过第一皮带轮（1）的圆周，然后绕过第二皮带轮（3，5）的圆周，此过程提供一个给缆（2）一表面拉力的通道。
2.一种电力传输系统（p），其特征是：其包含：
至少一有第一直径的第一皮带轮（1），其与至少两个有第二直径的第二皮带轮（3，5）配合工作，第一直径要大于第二直径，并且缆（2）能顺利通过着两个第二皮带轮3，5的其中一个（3），然后绕过第一皮带轮（1）的圆周，接着绕过两个第二皮带轮（3，5）的另外一个（5），由此提供一个给缆（2）一个表面拉力的通道。
3.根据权利要求1所述的电力传输系统（p），其特征在于：
第一皮带轮（1）表面有多个齿（1’），和缆（2）所绕的光滑圆圈（1’’）;第二皮带轮（3，5）是表面有多个独立的齿（3’，5’），和缆（2）所绕的光滑圆圈（3’’，5’’）;通过独立齿（1’,3’,5’）,第一皮带轮（1）与第二皮带轮（3，5）密切配合工作。
4.根据权利要求1或2或3所述的电力传输系统（p），其特征在于：
第一电力传输系统（p）在地面与一个发电机（13）工作连接，并且能够产生从放置在高处的风力发电机（9）传过来的能量，第一电力传输系统（p）又与第二电力传输系统（p）工作连接，这两个电力传输系统是通过同一条缆（2）互相工作连接。
5.根据权利要求1或2或3所述的电力传输系统（p），其特征在于：
电力传输系统（p）通过缆（2）能够与至少一个第一线圈（16，18）耦合工作，出线方向第二皮带轮（3，5）的其中一个围绕所述第二线圈（16，18）;电力传输系统（p）通过缆（2）也能与至少一个第一线圈（16，18）耦合工作，出线方向第二皮带轮（3，5）的另一个围绕所述第二线圈（16，18）。
6.根据权利要求5所述的电力传输系统，其特征在于：
电力传输系统（p）通过缆（2）也能与至少一个第一线圈（16，18）耦合工作，出线方向第二皮带轮（3，5）的另一个围绕所述第二线圈（16，18）。
7.一种风力发电机实施方法，其特征在于：其包含：
至少一个放置在高处的风力发电机（9），具有转动叶片（8），并且与根据权利要求1或2或3或4的电力传输系统（p）工作连接；
至少一个放置在地面的电力发电机组合（11），其具有一个发电机（13）和一根据权利要求1或2或3或4所述的电力传输系统（p）；
一缆（2），工作连接风力发电机（9）和电力发电机组合（11）。
8.根据权利要求7所述的风力发电机实施方法，其特征在于：其包含：
至少一个传感器（15）来对缆（2）的拉力传感，并且能够调节发电机（13）吸收的能量。
9.根据权利要求1或2或3所述，船用卷扬机驱动应用实施方法包含至少一个电力传输系统（p）。
10.根据权利要求9所述的船用卷扬机驱动应用实施方法，其可以工作连接至少一个第一线圈（16，18）。
11.根据权利要求10所述的船用卷扬机驱动应用实施方法，其可以工作连接至少一个第二线圈（16，18）。
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