CN204851536U - 一种海上风力发电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种发电装置，具体涉及一种海上风力发电装置，包括能量驱动链、钢制塔架，所述能量驱动链包括风轮、主轴、增速箱、发电机，所述能量驱动链与水平面呈垂直方向设置，所述风轮设置于能量驱动链顶端且经主轴垂直连接于增速箱输入端，所述发电机设置于能量驱动链底端且垂直连接于增速箱输出端，所述风轮上设置叶片，所述叶片截面呈流线型且相对于中心水平面上下对称。本实用新型解决了维护检修复杂、需要对风装置、叶片较复杂制造成本较高的问题，具有损耗小、易维护、不需要对风装置就可以产生较大风能、且造价低的有益技术效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种发电装置，具体涉及一种海上风力发电装置。
背景技术
国际上对海上风电的研究与开发始于上世纪90年代，经过十多年的发展，海上风电技术正日趋成熟，并开始进入大规模开发阶段，相比陆地风电，发展海上风电具有以下几大优势，发电功率高，功率稳定、运行时间长，环境限制少，海上风电具有广阔的市场前景，吸引了越来越多的厂商的加入，不过长期以来高额的成本与技术的难关也制约了其发展，目前现有技术存在维护检修复杂、需要对风装置、叶片较复杂制造成本较高的问题。
实用新型内容
针对现有技术存在的上述不足，本实用新型提出一种海上风力发电装置，包括能量驱动链、钢制塔架，能量驱动链包括风轮、主轴、增速箱、发电机，能量驱动链与水平面呈垂直方向设置，风轮设置于能量驱动链顶端且经主轴垂直连接于增速箱输入端，发电机设置于能量驱动链底端且垂直连接于增速箱输出端，风轮上设置叶片，叶片截面呈流线型且相对于中心水平面上下对称，使用本实用新型时，通常将其放置在海风较大的海面上，其作用于叶片上的风能经主轴传递于增速箱，然后驱动发电机发电，其垂直作用的能量驱动链具有损耗小、易维护、不需要对风装置就可以产生较大风能、且造价低的有益技术效果。
本实用新型解决其技术问题，所采用的技术方案是：一种海上风力发电装置，包括能量驱动链、钢制塔架，所述能量驱动链包括风轮、主轴、增速箱、发电机，所述能量驱动链与水平面呈垂直方向设置，所述风轮设置于能量驱动链顶端且经主轴垂直连接于增速箱输入端，所述发电机设置于能量驱动链底端且垂直连接于增速箱输出端，所述风轮上设置叶片，所述叶片截面呈流线型且相对于中心水平面上下对称。
进一步，所述发电机为盘式永磁直流发电机。
进一步，所述盘式永磁直流发电机电枢绕组两端面与气隙直接接触。
进一步，所述盘式永磁直流发电机双边结构永磁体轴向对称。
进一步，所述风轮直径不少于60米，且所用钢板采用抗层状撕裂钢板，所述钢板厚度不低于40mm。
进一步，所述风轮叶片上设置调节机构，所述调节机构包括空气翻板、伺服电机，所述伺服电机驱动翻板翻转。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型提出的其有益效果是采用包括能量驱动链、钢制塔架，能量驱动链包括风轮、主轴、增速箱、发电机，能量驱动链与水平面呈垂直方向设置，风轮设置于能量驱动链顶端且经主轴垂直连接于增速箱输入端，发电机设置于能量驱动链底端且垂直连接于增速箱输出端，风轮上设置叶片，叶片截面呈流线型且相对于中心水平面上下对称，垂直轴风力发电机叶片的每个界面都是一样的，这样就简化了二维情况，网格数大大下降，计算量也随之下降，由于惯性力与重力的方向始终不变，所受的恒载也不变，因此疲劳寿命要比水平轴的长。
由于采用发电机为盘式永磁直流发电机，采用永磁直流发电机，可以在低速下变速运行，保持较高的发电效率。
由于采用盘式永磁直流发电机电枢绕组两端面与气隙直接接触的技术方案，有利于电枢绕组散热，运行中允许较大的电负荷。
由于采用盘式永磁直流发电机双边结构永磁体轴向对称的结构，对电枢绕组不发生单边磁拉力，不会造成电枢变形，从而不会影响电机的性能。
由于采用盘式结构垂直安装，适合垂直轴风机配套使用，不需要励磁电路，结构简单，具有较高的功率质量比。
由于采用风轮直径不少于60米，且所用钢板采用抗层状撕裂钢板，钢板厚度不低于40mm，具有高强度、高韧性、高塑性，而且具备焊接性，抗层状撕裂性能、抗震性的有益技术效果。
由于采用风轮叶片上设置调节机构，调节机构包括空气翻板、伺服电机，伺服电机驱动翻板翻转，由于采用空气翻板的结构可以在每个翻倍采用一个带位移的伺服电机单独进行调节，位移传感器采用光电编码器编码，安装在电动机的输出轴上，采集电机转动角度，伺服电机连接星形减速器，具有调节转速的有益技术效果。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图；
图2是本实用新型的叶片结构示意图；
图3是盘式永磁直流发电机结构示意图。
图中：1为能量驱动链、2为钢制塔架、3为风轮、4为主轴，5为增速箱、6为发电机、7为叶片、8为翻板、9为伺服电机、10为气隙、11绕组、12为转子、13为定子、14为轴。
具体实施方案
下面结合附图对本实用新型的实施方案作详细说明。如图1至图3所示，本实用新型提出的一种海上风力发电装置，包括能量驱动链1、钢制塔架2，所述能量驱动链1包括风轮3、主轴4、增速箱5、发电机6，所述能量驱动链1与水平面呈垂直方向设置，所述风轮3设置于能量驱动链1顶端且经主轴4垂直连接于增速箱5输入端，所述发电机6设置于能量驱动链1底端且垂直连接于增速箱输出端，所述风轮3上设置叶片7，所述叶片7截面呈流线型且相对于中心水平面上下对称。
由于海上周边油气田电源负荷小，据中心电网远，采用风力发电可大大提高经济性，垂直轴能量驱动链比水平轴能量驱动链减速比具有大幅度提升，垂直轴风力发电机叶片的每个界面都是一样的，这样就简化了二维情况，网格数大大下降，计算量也随之下降，从设计方法上说，垂直轴风力发电机要比水平轴风力发电机损耗小，同时采用风轮上设置叶片，叶片截面呈流线型且相对于中心水平面上下对称的技术方案，由于垂直轴风轮在低转速下运行，不会产生很大的气动噪音，当风力发电机在户外运行时，叶片上不可避免的受到污染，这种污染改变叶片的外形，对于水平轴风轮来看，这种外形变化很微小也降低了风能利用率，而垂直风轮由于转速低，所以对于外形改变不是很敏感，垂直轴风轮的叶片在旋转过程中受力的情况要比水平轴好，由于惯性力与重力的方向始终不变，所受的恒载也不变，因此疲劳寿命要比水平轴的长。
所述发电机6为盘式永磁直流发电机，由于发电机6采用盘式永磁直流发电机，传统的风力发电机由于正常运行叶片的转速很低，必须通过增速齿轮箱加速才能带动发电机发电，齿轮变速箱的价格昂贵且安装成本较高，齿轮变速箱所带来的传输损失会影响电机的输出功率，还有变速箱的噪声也会对环境造成影响，采用永磁直流发电机，可以在低速下变速运行，保持较高的发电效率。
所述盘式永磁直流发电机电枢绕组两端面与气隙直接接触，由于采用所述盘式永磁直流发电机电枢绕组两端面与气隙直接接触，有利于电枢绕组散热，运行中允许较大的电负荷。
所述盘式永磁直流发电机双边结构的永磁体轴向对称，由于采用盘式永磁直流发电机双边结构永磁体轴向对称，对电枢绕组不发生单边磁拉力，不会造成电枢变形，从而不会影响电机的性能。
所述风轮3直径不少于60米，且所用钢板采用抗层状撕裂钢板，所述钢板厚度不低于40mm，具有高强度、高韧性、高塑性，而且具备焊接性，抗层状撕裂性能、抗震性的有益技术效果。
所述风轮3叶片7上设置调节机构，所述调节机构包括空气翻板8、伺服电机9，所述伺服电机9驱动翻板8翻转，该空气翻板的结构可以在每个翻板采用一个带位移的伺服电机单独进行调节，位移传感器采用光电编码器编码，安装在电动机的输出轴上，采集电机转动角度，伺服电机连接星形减速器，具有调节转速的有益技术效果。
使用本实用新型时，将本实用新型放置海风较大的海平面上，当海风吹来时，海风带动叶片呈水平旋转运动，风轮随着叶片的运动做垂直轴向运动，主轴驱动增速箱运动，由于齿轮的传动作用，带动发电机主轴运动，从整体上说，本实用新型解决了维护检修复杂、需要对风装置、叶片较复杂制造成本较高的问题，具有损耗小、易维护、不需要对风装置就可以产生较大风能、且造价低的有益技术效果。
Claims (6)
1.一种海上风力发电装置，其特征在于，包括能量驱动链(1)、钢制塔架(2)，所述能量驱动链(1)包括风轮(3)、主轴(4)、增速箱(5)、发电机(6)，所述能量驱动链(1)与水平面呈垂直方向设置，所述风轮(3)设置于能量驱动链(1)顶端且经主轴(4)垂直连接于增速箱(5)输入端，所述发电机(6)设置于能量驱动链(1)底端且垂直连接于增速箱输出端，所述风轮(3)上设置叶片(7)，所述叶片(7)截面呈流线型且相对于中心水平面上下对称。
2.根据权利要求1所述的一种海上风力发电装置，其特征在于，所述发电机(6)为盘式永磁直流发电机(6)。
3.根据权利要求2所述的一种海上风力发电装置，其特征在于，所述盘式永磁直流发电机(6)电枢绕组两端面与气隙直接接触。
4.根据权利要求3所述的一种海上风力发电装置，其特征在于，所述盘式永磁直流发电机双边结构永磁体轴向对称。
5.根据权利要求1所述的一种海上风力发电装置，其特征在于，所述风轮(3)直径不少于60米，且所用钢板采用抗层状撕裂钢板，所述钢板厚度不低于40mm。
6.根据权利要求1所述的一种海上风力发电装置，其特征在于，所述风轮(3)叶片(7)上设置调节机构，所述调节机构包括空气翻板(8)、伺服电机(9)，所述空气翻板的旋转轴设置并连接于伺服电机轴顶端，所述伺服电机(9)驱动翻板(8)翻转。
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