CN111271225B

CN111271225B - 一种自适应风力变化稳定发电的风力风能发电机

Info

Publication number: CN111271225B
Application number: CN202010144628.4A
Authority: CN
Inventors: 陈金清; 戴炳泉
Original assignee: Shanghai Jishuo Enterprise Consulting Co ltd
Current assignee: Envision Energy Co Ltd
Priority date: 2020-03-04
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2022-01-18
Anticipated expiration: 2040-03-04
Also published as: CN111271225A

Abstract

本发明提供一种自适应风力变化稳定发电的风力风能发电机，包括用于进行风力发电的发电机舱、风力转轴、风力扇叶、连接柱、连接环、用于支撑风力发电设备的支撑柱、用于悬浮风力发电设备的浮力支撑机构和用于应对风力变化稳定设备的风浪稳定机构，涉及风力发电领域。该自适应风力变化稳定发电的风力风能发电机根据对现有海上风力发电技术的研究，针对漂浮式的风力发电设备的稳定性设计出可变的低成本的浮力支撑结构，极大的提高了发电效率，从而有效的解决了一般的海上风力发电设备漂浮所需要的吃水量比较固定且比较大，稳定风力发电设备的装置建设成本较高，进而导致单位风力发电成本较高，在一定程度上影响了风力发电的效率的问题。

Description

一种自适应风力变化稳定发电的风力风能发电机

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体为一种自适应风力变化稳定发电的风力风能发电机。

背景技术

一直以来，海上风力发电一直都是风力发电的重要领域，由于风力发电设备需要借助风力发电，在上海进行风力发电不会受到障碍物遮挡，也不会占据大量的土地面积，且海上风能资源丰富，目前的海上风力发电技术，其底部支撑结构有的直接通过多个桩子与海底固定连接，直接在海上架设固定的平台，这种方式建造成本较高，而且比较重要的是海底地面复杂，容易影响到海底的结构，相对应一致提倡的降低单位风力发电成本相违背，还有一种就是悬浮在水上的风力发电设备，这种风力发电设备容易受到大风的影响而不稳定，但是风力是发电的必要条件，这就非常矛盾，为了解决这一矛盾，现有的技术就是增大发电设备的重心处重力，增大漂浮设备的吃水量，且需要按照当地最大风力设计吃水量，设置非常大的漂浮平台，这与海洋上的船只相同，吃水大船只比较稳定，但是这种方式依旧需要产生巨大的建设成本，一般的海上风力发电设备漂浮所需要的吃水量比较固定且比较大，稳定风力发电设备的装置建设成本较高，进而导致单位风力发电成本较高，在一定程度上影响了风力发电的效率，所以需要一种自适应风力变化稳定发电的风力风能发电机。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种自适应风力变化稳定发电的风力风能发电机，解决了一般的海上风力发电设备漂浮所需要的吃水量比较固定且比较大，稳定风力发电设备的装置建设成本较高，进而导致单位风力发电成本较高，在一定程度上影响了风力发电的效率的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种自适应风力变化稳定发电的风力风能发电机，包括用于进行风力发电的发电机舱、风力转轴、风力扇叶、连接柱、连接环、用于支撑风力发电设备的支撑柱、用于悬浮风力发电设备的浮力支撑机构和用于应对风力变化稳定设备的风浪稳定机构，所述风力转轴从发电机舱内引出，所述风力转轴的表面固定连接有风力扇叶，所述发电机舱的内部引出有传输电力的输出导线，所述连接柱的一端与发电机舱的底部固定连接，所述连接柱的一端与连接环的内壁固定连接，所述连接环的表面与支撑柱的表面固定连接，所述浮力支撑机构设置在支撑柱上，所述风浪稳定机构设置在浮力支撑机构和支撑柱上。

优选的，所述浮力支撑机构包括配重块、配重环、浮力环、第一连接链、第二连接链和浮力增大环，所述配重块固定连接在支撑柱的底端，所述配重环的表面和浮力环的内部均设置有轴承，所述支撑柱的表面与轴承的内圈固定连接，所述配重环的内壁固定连接有若干个在配重环内部呈圆周分布的第一连接杆，所述第一连接杆的一端与配重环内部的轴承的外圈固定连接，所述浮力环的内壁固定连接有若干个在配重环内部呈圆周分布的第二连接杆，所述第二连接杆的一端与浮力环内部的轴承的外圈固定连接，所述浮力环和第二连接杆浮在水面上。

优选的，所述配重块的中心和第一连接杆的表面均固定连接有连接块，所述配重块上的连接块固定连接有第一连接链，所述第一连接杆上的连接块固定连接有第二连接链，所述第一连接杆上的连接块以配重块上的连接块的中心为圆心呈圆周分布，所述配重块的表面开设有若干个与第二连接链一一对应的连接孔，所述第二连接链的表面与连接孔的内壁换滑动连接，所述第一连接链的一端和第二连接链的一端均固定连接有接地锚杆。

优选的，所述浮力环的下表面固定连接有若干个旋转片，所述旋转片在浮力环的表面以浮力环的中心为圆心呈圆周分布，所述旋转片的表面与配重环的上表面固定连接，所述旋转片的表面呈弧形状。

优选的，所述浮力环的上表面固定连接有浮力增大环，所述浮力增大环的表面呈斗形状。

优选的，所述风浪稳定机构包括漂浮垫片、若干个漂浮片、若干个卸力弹簧、若干个与漂浮片一一对应的伸缩管，漂浮垫片的表面呈圆环形状，所述漂浮垫片的内圈与浮力增大环的表面固定连接，所述漂浮垫片漂浮的表面铰接有若干个漂浮片，所述漂浮片漂浮在水面上，若干个所述漂浮片在漂浮垫片的表面与漂浮垫片的中心为圆心呈圆周分布，相邻两个漂浮片之间设置有一个卸力弹簧，所述卸力弹簧的两端分别与相邻的两个漂浮片的侧面固定连接。

优选的，所述漂浮片的表面固定连接有伸缩管，所述伸缩管的内壁滑动连接有伸缩杆，所述伸缩杆远离漂浮片的一端与支撑柱的表面铰接，所述伸缩杆和伸缩管的表面呈倾斜状，所述伸缩管的内壁固定连接有伸缩弹簧，所述伸缩弹簧的一端与伸缩杆的底部固定连接。

(三)有益效果

(1)本发明通过设置浮力支撑机构，可以将发电装置漂浮在水面上，当风力变化增大的时候，浮力支撑机构上的浮力环和配重环在强劲的水浪的作用下发生旋转，进而使得底部的第二链接链旋转向下拉动设备，进而使得原位于水面上的浮力增大环下水并向水下压去，增大设备浮力和吃水量，促使设备稳定性增强，与现有技术相比，无需架设一些密度较大的吃水结构，成本明显降低，而且浮力支撑机构支撑设备的吃水量和浮力都是变化的，与现有的技术相比，更加容易增减浮力和吃水量的设计，容易控制。

(2)本发明通过设置风浪稳定机构，一方面风浪稳定机构可以利用漂浮片和卸力弹簧将海浪冲击力卸除甚至抵消，降低支撑柱底部的冲击力，另一方面，风力增大，漂浮片随着浮力增大环下降，支撑柱下降的时候会使得各个伸缩管倾斜角度增大，增大抵住支撑柱的周向支撑力，使得支撑柱上下保持统一竖直稳定，而且通过伸缩杆和伸缩管可以增强支撑柱顶部的面对风力时的稳定性。

(3)本发明根据对现有海上风力发电技术的研究，针对漂浮式的风力发电设备的稳定性设计出可变的低成本的浮力支撑结构，极大的提高了发电效率，从而有效的解决了一般的海上风力发电设备漂浮所需要的吃水量比较固定且比较大，稳定风力发电设备的装置建设成本较高，进而导致单位风力发电成本较高，在一定程度上影响了风力发电的效率的问题。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明浮力环结构正视图；

图3为本发明配重块结构仰视图；

图4为本发明伸缩管结构剖视图。

其中，1发电机舱、2风力转轴、3风力扇叶、4连接柱、5连接环、6支撑柱、7浮力支撑机构、71配重块、72配重环、73浮力环、74第一连接链、75第二连接链、76浮力增大环、77轴承、78第一连接杆、79第二连接杆、710连接块、711连接孔、712接地锚杆、713旋转片、8风浪稳定机构、81漂浮垫片、82漂浮片、83卸力弹簧、84伸缩管、85伸缩杆、86伸缩弹簧、9输出导线。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，本发明实施例提供一种自适应风力变化稳定发电的风力风能发电机，包括用于进行风力发电的发电机舱1、风力转轴2、风力扇叶3、连接柱4、连接环5、用于支撑风力发电设备的支撑柱6、用于悬浮风力发电设备的浮力支撑机构7和用于应对风力变化稳定设备的风浪稳定机构8，风力转轴2从发电机舱1内引出，风力转轴2的表面固定连接有风力扇叶3，发电机舱1的内部引出有传输电力的输出导线9，连接柱4的一端与发电机舱1的底部固定连接，连接柱4的一端与连接环5的内壁固定连接，连接环5的表面与支撑柱6的表面固定连接，浮力支撑机构7设置在支撑柱6上，风浪稳定机构8设置在浮力支撑机构7和支撑柱6上。

浮力支撑机构7包括配重块71、配重环72、浮力环73、第一连接链74、第二连接链75和浮力增大环76，配重块71固定连接在支撑柱6的底端，配重环72的表面和浮力环73的内部均设置有轴承77，支撑柱6的表面与轴承77的内圈固定连接，配重环72的内壁固定连接有若干个在配重环72内部呈圆周分布的第一连接杆78，第一连接杆78的一端与配重环72内部的轴承77的外圈固定连接，浮力环73的内壁固定连接有若干个在配重环72内部呈圆周分布的第二连接杆79，第二连接杆79的一端与浮力环73内部的轴承77的外圈固定连接，浮力环73和第二连接杆79浮在水面上，配重块71的中心和第一连接杆78的表面均固定连接有连接块710，配重块71上的连接块710固定连接有第一连接链74，第一连接杆78上的连接块710固定连接有第二连接链75，第一连接杆78上的连接块710以配重块71上的连接块710的中心为圆心呈圆周分布，配重块71的表面开设有若干个与第二连接链75一一对应的连接孔711，第二连接链75的表面与连接孔711的内壁换滑动连接，第一连接链74的一端和第二连接链75的一端均固定连接有接地锚杆712，浮力环73的下表面固定连接有若干个旋转片713，旋转片713在浮力环73的表面以浮力环73的中心为圆心呈圆周分布，旋转片713的表面与配重环72的上表面固定连接，旋转片713的表面呈弧形状，浮力环73的上表面固定连接有浮力增大环76，浮力增大环76的表面呈斗形状。

风浪稳定机构8包括漂浮垫片81、若干个漂浮片82、若干个卸力弹簧83、若干个与漂浮片82一一对应的伸缩管84，漂浮垫片81的表面呈圆环形状，漂浮垫片81的内圈与浮力增大环76的表面固定连接，漂浮垫片81漂浮的表面铰接有若干个漂浮片82，漂浮片82漂浮在水面上，若干个漂浮片82在漂浮垫片81的表面与漂浮垫片81的中心为圆心呈圆周分布，相邻两个漂浮片82之间设置有一个卸力弹簧83，卸力弹簧83的两端分别与相邻的两个漂浮片82的侧面固定连接，漂浮片82的表面固定连接有伸缩管84，伸缩管84的内壁滑动连接有伸缩杆85，伸缩杆85远离漂浮片82的一端与支撑柱6的表面铰接，伸缩杆85和伸缩管84的表面呈倾斜状，伸缩管84的内壁固定连接有伸缩弹簧86，伸缩弹簧86的一端与伸缩杆85的底部固定连接。

使用时，将接地锚杆712固定安装在海底，第二连接链75上的接地锚杆712呈圆周分布，第一连接链74上的接地锚杆712位于中心处，当风力发生增强变化的时候，风力扇叶3旋转带动风力转轴2旋转，发电机舱1内部将机械能转化为电能通过输出导线9将电力输出，风浪先冲向各个漂浮片82，漂浮片82翻动并挤压各个卸力弹簧83，冲击力和海浪被大量消耗，于此同时，旋转片713发生旋转，旋转的旋转片713带动第一连接杆78旋转，第一连接杆78旋转会拉动各个第二连接链75，第二连接链75收卷并向下拉动第一连接杆78，进而使得支撑柱6向下拉动，同样的，浮力增大环76也向下拉动，设备吃水增大，水下向上的浮力增大，且向下移动的浮力增大环76促使漂浮片82发生倾斜，浮力促使各个漂浮片82上的伸缩管84挤压伸缩杆85抵紧支撑柱6的顶部。

Claims

1.一种自适应风力变化稳定发电的风力风能发电机，其特征在于：包括用于进行风力发电的发电机舱（1）、风力转轴（2）、风力扇叶（3）、连接柱（4）、连接环（5）、用于支撑风力发电设备的支撑柱（6）、用于悬浮风力发电设备的浮力支撑机构（7）和用于应对风力变化稳定设备的风浪稳定机构（8），所述风力转轴（2）从发电机舱（1）内引出，所述风力转轴（2）的表面固定连接有风力扇叶（3），所述发电机舱（1）的内部引出有传输电力的输出导线（9），所述连接柱（4）的一端与发电机舱（1）的底部固定连接，所述连接柱（4）的一端与连接环（5）的内壁固定连接，所述连接环（5）的表面与支撑柱（6）的表面固定连接，所述浮力支撑机构（7）设置在支撑柱（6）上，所述风浪稳定机构（8）设置在浮力支撑机构（7）和支撑柱（6）上，所述浮力支撑机构（7）包括配重块（71）、配重环（72）、浮力环（73）、第一连接链（74）、第二连接链（75）和浮力增大环（76），所述配重块（71）固定连接在支撑柱（6）的底端，所述配重环（72）的表面和浮力环（73）的内部均设置有轴承（77），所述支撑柱（6）的表面与轴承（77）的内圈固定连接，所述配重环（72）的内壁固定连接有若干个在配重环（72）内部呈圆周分布的第一连接杆（78），所述第一连接杆（78）的一端与配重环（72）内部的轴承（77）的外圈固定连接，所述浮力环（73）的内壁固定连接有若干个在配重环（72）内部呈圆周分布的第二连接杆（79），所述第二连接杆（79）的一端与浮力环（73）内部的轴承（77）的外圈固定连接，所述浮力环（73）和第二连接杆（79）浮在水面上，所述配重块（71）的中心和第一连接杆（78）的表面均固定连接有连接块（710），所述配重块（71）上的连接块（710）固定连接有第一连接链（74），所述第一连接杆（78）上的连接块（710）固定连接有第二连接链（75），所述第一连接杆（78）上的连接块（710）以配重块（71）上的连接块（710）的中心为圆心呈圆周分布，所述配重块（71）的表面开设有若干个与第二连接链（75）一一对应的连接孔（711），所述第二连接链（75）的表面与连接孔（711）的内壁换滑动连接，所述第一连接链（74）的一端和第二连接链（75）的一端均固定连接有接地锚杆（712），所述浮力环（73）的下表面固定连接有若干个旋转片（713），所述旋转片（713）在浮力环（73）的表面以浮力环（73）的中心为圆心呈圆周分布，所述旋转片（713）的表面与配重环（72）的上表面固定连接，所述旋转片（713）的表面呈弧形状，所述浮力环（73）的上表面固定连接有浮力增大环（76），所述浮力增大环（76）的表面呈斗形状。

2.根据权利要求1所述的一种自适应风力变化稳定发电的风力风能发电机，其特征在于：所述风浪稳定机构（8）包括漂浮垫片（81）、若干个漂浮片（82）、若干个卸力弹簧（83）、若干个与漂浮片（82）一一对应的伸缩管（84），漂浮垫片（81）的表面呈圆环形状，所述漂浮垫片（81）的内圈与浮力增大环（76）的表面固定连接，所述漂浮垫片（81）漂浮的表面铰接有若干个漂浮片（82），所述漂浮片（82）漂浮在水面上，若干个所述漂浮片（82）在漂浮垫片（81）的表面与漂浮垫片（81）的中心为圆心呈圆周分布，相邻两个漂浮片（82）之间设置有一个卸力弹簧（83），所述卸力弹簧（83）的两端分别与相邻的两个漂浮片（82）的侧面固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种自适应风力变化稳定发电的风力风能发电机，其特征在于：所述漂浮片（82）的表面固定连接有伸缩管（84），所述伸缩管（84）的内壁滑动连接有伸缩杆（85），所述伸缩杆（85）远离漂浮片（82）的一端与支撑柱（6）的表面铰接，所述伸缩杆（85）和伸缩管（84）的表面呈倾斜状，所述伸缩管（84）的内壁固定连接有伸缩弹簧（86），所述伸缩弹簧（86）的一端与伸缩杆（85）的底部固定连接。