MX2011002497A - Sistema de rotor compuesto de un sistema de conversion de energia eolica (scee) y scee. - Google Patents

Abstract

La presente invención proporciona un sistema rotor compuesto para un SCEE, con un rotor piloto que trabaja en condiciones dé baja velocidad del viento y un rotor principal que trabaja en condiciones de alta velocidad del viento. Mediante el cambio apropiado del embrague, el SCEE no solo logra una mayor fuerza de torsión de iniciación en condiciones de baja velocidad del viento, así como también captura y utiliza le energía eólica de baja velocidad del viento después de iniciarse, sino también da rienda suelta a la ventaja del rotor principal que tiene una excelente eficiencia de captura del viento en condiciones de alta velocidad del viento y condiciones de alta velocidad giratoria. De este modo, el SCEE puede capturar y utilizar la energía tanto en condiciones de alta velocidad del viento como en condiciones de baja velocidad del viento, lo que expande significativamente el rango de la velocidad y de la zona en donde el SCEE se puede aplicar, facilitando la amplia aplicación del SCEE.

Description

SISTEMA DE ROTOR COMPUESTO DE UN SISTEMA DE CONVERSIÓN DE ENERGÍA EÓLICA (SCEE) Y SCEE CAMPO DE LA INVENCIÓN ¦ ' j La presente invención se refiere a un sistema rotor de un sistema de conversión de energía eólica (en adelante "SCEE"), y particularmente a un sistema birotor manejable.

ANTECEDENTE DEL ARTE I Un problema serio con la tecnología del SCEE es su ineficiencia en capturar energía I eólica en condiciones de baja velocidad del viento, lo que limita el ámbito de la aplicación i ¦ ¦ clel SCEE. Ya que la energía eólica de velocidad baja no puede ser capturada en condiciones de baja velocidad del viento debido a la baja contratorsión, la velocidad del viento de 3-4m/s generalmente se considera un cuello de botella para un SCEE de rotor de eje horizontal.

! ! . La energía eólica por debajo de esta velocidad del viento no se puede capturar de forma efectiva para generar la fuerza de torsión ideal para conducir un generador, etc., y i · de este modo, generalmente se abandona.

Sin embargo, en el área fácil de desarrollarse, el radio de la tierra con la velocidad del viento menor a 4m/s para el total de la tierra no es inferior a 85% de acuerdo a las estadísticas, lo que significa que un SCEE común es inútil en muchos terrenos. Por lo i tanto, el como capturar energía eólica de forma efectiva en condiciones de baja velocidad del viento es un problema técnico común en la industria de los SCEE.

Más adelante se hará una explicación con referencia a los antecedentes relevantes del conocimiento y la tecnología. Algunos términos así como también conocimientos y principios relevantes se mencionan en varios puntos de la presente especificación, tales como "aerodinámica", "elevación", "arrastre", "radio del coeficiente de elevación al coeficiente de arrastre", "ángulo de ataque del ángulo de ataque", "velocidad de giro", "radio de velocidad periférica", "relación entre la velocidad periférica y la eficiencia de conversión de energía eólica", y "eficiencia de captura de energía eólica". Estos conocimientos y principios son bien conocidos por los expertos en los campos de la I aerodinámica y la generación de energía eólica, y no se limitan a ser descritos en detalle.

Las referencias típicas relacionadas incluyen Ingeniería Eólica y Aerodinámica Industrial (compilado por él Dexin, et al, Prensa de la Industria de Defensa Nacional, 1 a edición en enero de 2006), y Manual de Energía Eólica (escrito por Tony Burton, et al, Ciencia e Industria de Prensa, 1 a edición en septiembre de 2007).

! Se sabe que, de acuerdo a los principios de aerodinámica general alrededor del plano aerodinámico y la elevación que para un aspa con un determinado plano ¡ aerodinámico en condiciones determinadas de velocidad del viento, el radio del í ' coeficiente de elevación al coeficiente de arrastre y la fuerza de torsión del aspa se pueden cambiar de forma sincronizada cambiando el ángulo de ataque del ángulo de I j ataque, mientras que el radio del coeficiente de elevación al coeficiente de arrastre y la fuerza de torsión del aspa también se relacionan a la velocidad de giro del aspa. i Cuando el aspa se mantiene en un ángulo de ataque grande del ángulo de ataque, i ¡ este generará una fuerza de torsión relativamente grande en condiciones de baja i I velocidad del viento o en condiciones de baja velocidad de giro. Por otra parte, ya que el i arrastre es en proporción directa al cuadrado de la velocidad, una mayor fuerza de torsión 1 de arrastre se generará en condiciones de alta velocidad del viento o condiciones de alta 1 velocidad giratoria, e incluso convertirse en una amortiguación que previene que el rotor I gire. i i Cuando el aspa se mantiene en un ángulo de ataque pequeño del ángulo de ataque, ¡ este generará una gran torsión de elevación y una fuerza de torsión de arrastre más j pequeña en condiciones de alta velocidad del viento y condiciones de alta velocidad I giratoria. Sin embargo, no solo puede generar una fuerza de torsión giratoria más pequeña en condiciones de baja velocidad del viento, que se limita iniciar el rotor. i i I En resumen, es difícil para un solo rotor tanto iniciar fácilmente en condiciones de baja velocidad del viento y poseer una alta eficiencia en condiciones de alta velocidad giratoria. i I " Se realizaron algunos experimentos de la siguiente manera: Conexión de un rotor de I . alta velocidad en serie con un rotor de baja velocidad, y la instalación de estos en un eje principal de forma rígida, con el fin de hacer que se inicie con facilidad en condiciones de baja velocidad del viento y que también posea una alta eficiencia en condiciones de alta velocidad. Sin embargo, este enfoque no demostró ser viable, ni teórica ni prácticamente, debido a las siguientes razones: Naturalmente, se deberán tomar algunas medidas a fin de iniciar fácilmente en condiciones de baja velocidad del viento, como el aumento del ángulo de ataque del ángulo de ataque, el número de las aspas, y el área contra el viento; !estas medidas, por una parte, sin duda aumentan la fuerza de torsión de arranque, sin pmbargo, por otro lado, la resistencia aerodinámica producida por el rotor también aumentará con la rotación acelerada del rotor, lo que no sólo limitará la velocidad del mismo, sino que lo más importante, también pone en peligro la velocidad de giro del rotor principal y, que por lo tanto disminuirá la eficiencia en la captura de alta velocidad del viento y las condiciones de alta velocidad giratoria, incluso no es valida la bujía. Por lo tanto, no es práctico superponer los dos rotores de forma rígida en un diseño integrado. , i ¦ La solicitud de patente China del modelo de utilidad con la publicación No.

CN2802116Y tiene el siguiente concepto del diseño: Se proporciona un SCEE de expansión múltiple tipo marco para la generación de energía eólica, el conjunto del rotor I se compone de varios rotores de expansión múltiple tipo marco de diferentes diámetros instalados de forma coaxial en secuencia, con cada uno de los rotores conectados con una caja de cambios, la rotación de cada uno de los rotores alrededor del eje horizontal se puede convertir en la rotación alrededor del eje vertical a través de un eje vertical en esta I ! i caja de cambios, y posteriormente transmitida á la parte inferior de un soporte ubicado en un marco giratorio de conexión, que se encuentra a través de un dispositivo rotatorio en un marco circular de estabilización conectado con el cimiento, se proporciona un marco principal de conexión del marco giratorio de conexión en un extremo con un generador, cuyo eje está conectado con un eje horizontal que apunta hacia el centro del marco I giratorio de conexión, con el eje horizontal conectado con un eje vertical descendente en la caja de cambios a través de un par de engranajes cónicos. Esta invención, esta dirigida para utilizar la energía eólica por medio de los rotores de expansión múltiple, tiene una I gran desventaja que es que no funciona cada uno de los rotores en un modo de control por separado, porque los rotores son diferentes en propiedades tales como la energía, la velocidad giratoria y la fuerza de torsión. En realidad, esta invención se conecta a todos los rotores de forma mecánica en un sistema cerrado y los transmite simultáneamente a un eje principal. Por lo tanto, la situación real de trabajo será de la siguiente manera: El presunto rotor para girar a gran velocidad no puede girar a la presunta alta velocidad ¿Jebido al rotor de baja velocidad, y por lo tanto, no puede salir la energía óptima, el presunto rotor para girar a una velocidad baja es conducido para girar a alta velocidad debido a que es impulsado por otros rotores, y genera un exceso de amortiguación I aerodinámica, de este modo no es capaz de hacer salir la energía ideal. En resumen, los rotores afectan negativamente a los demás, lo que evitará que la energía eólica sea Utilizada con eficacia y, además, la estructura voluminosa y compleja perjudicará la economía, fiabilidad y aplicabilidad de esta. . La solicitud de. patente de invención china con publicación N° C 101004168A, con el mismo inventor que la patente anteriormente mencionada publicación No. CN2802116Y, se revela sobre todo para optimizar la transmisión de la divulgación de la patente con solicitud No. CN2802116Y, sin embargo, no supera las deficiencias mencionadas en la presente especificación.

! En resumen, todos los diferentes enfoques técnicos divulgados no pueden alcanzar el I ¦ óbjetivo de hacer uso eficiente de la energía eólica con un SCEE no sólo en condiciones i de baja velocidad, sino también en condiciones de alta velocidad. j. CONTENIDO DE LA INVENCIÓN i j Con el fin de superar las deficiencias de la tecnología anterior, el propósito de la presente invención es proporcionar un sistema de rotor compuesto manejable de SCEE y un SCEE que pueda proporcionar una fuerza de torsión de arranque ideal en condiciones i ¦ de baja velocidad del viento y condiciones de baja velocidad giratoria, con el rotor principal que continua trabajando en condiciones de alta velocidad del viento y de alta I velocidad giratoria, así como el rotor piloto que se separa sin obstruir el rotor principal. De este modo, la presente invención puede obtener gran fuerza de torsión en condiciones de baja velocidad, y evitar la fuerza de torsión de resistencia aerodinámica de la obstrucción én condiciones de alta velocidad, por lo tanto se amplia el ámbito de la aplicación de la i energía eólica y mejora la eficiencia de la captura de energía eólica.

Para alcanzar el objetivo anteriormente mencionado, una solución técnica de la presente invención es la siguiente: Dos unidades de rotor independientes están instalados en serie en el eje principal, con al menos una de las dos unidades de rotor conectada con el eje principal de forma no rígida sino a través de un embrague, de modo que una relación desmontable giratoria manejable se forma entre los dos rotores, así como entre los rotores y el eje principal. Los detalles son los siguientes: Las dos unidades del rotor, I una de ellas es la unidad del rotor principal y la otra es la unidad del rotor piloto, tienen I I ¡sus propias funciones: ¡ 1. La unidad del "rotor principal" se compone de aspas con un ángulo de ataque i menor de 18 grados. Tiene una alta fuerza de torsión giratoria y la eficiencia de captura de lenergía eólica en condiciones de radio de alta velocidad periférica con el radio de 'velocidad periférica mayor a 2 (es decir, en condiciones de alta velocidad de viento y ' condiciones de alta velocidad giratoria), generando una gran fuerza de torsión giratoria. i ' Sólo se puede generar una pequeña fuerza de torsión giratoria cuando el radio de la I velocidad periférica es menor que el valor superior (es decir, en condiciones de baja I velocidad del viento o condiciones de baja Velocidad giratoria). 2. El " rotor piloto" es un rotor de baja velocidad, y esta compuesto de al menos 4 aspas. Generará una gran fuerza de torsión giratoria en condiciones de poco radio de velocidad periférica con el radio de velocidad periférica inferior a 2 (es decir, en condiciones de baja velocidad del viento y baja velocidad giratoria).

Es evidente que el rotor piloto se utilice para capturar la energía eólica de baja velocidad del viento que es difícil de capturar por el rotor principal, a fin de proporcionar la fuerza de torsión giratoria principal para conducir el rotor que se inicia directamente. Si bien, en condiciones de radio de alta velocidad periférica (es decir, el radio de velocidad i periférica es mayor de 2), el rotor principal llevará toda la tarea de capturar la energía eólica y conducirá el eje principal para girar.

J El dispositivo de embrague es preferiblemente un embrague de rueda libre, que se puede instalar de las dos siguientes maneras: Una, es instalar un embrague entre el rotor piloto y el eje principal y entre el rotor principal y el eje principal, respectivamente; y la otra forma es instalar el embrague entre i : él rotor piloto y el rotor principal. Con la unidad del rotor principal y la unidad del rotor piloto instalado en el eje principal en estas formas, así como también el embrague entre estos, se forma una relación de transmisión desmontable giratoria manejable entre las dos unidades de rotor y entre las unidades del rotor y el eje principal. La relación lógica en el s iiste 'ma es la siguiente: 1. Cuando la velocidad giratoria angular del rotor piloto es mayor que la de la unidad del rotor principal, el embrague se engrana, y ahí el rotor piloto conducirá el eje principal. í 2. Cuando la velocidad giratoria angular de la unidad del rotor piloto es igual a la de la i unidad del rotor principal, el embrague esta en un estado critico entre que esta engranado y desengranado, esto significa que tanto el rotor piloto y el rotor principal conducirán el eje principal. ] 3. Cuando la velocidad giratoria angular de la unidad del piloto rotor es más pequeño que el de la unidad del rotor principal el embrague se desengrana, lo que significa que, el rotor principal, en lugar del rotor piloto, conducirá el eje principal.

Una solución técnica del SCEE de la presente invención es utilizar el mencionado sistema de rotor compuesto de SCEE en el SCEE.

La presente invención cuenta con las siguientes ventajas: Con un rotor piloto que trabaja en condiciones de baja velocidad y un rotor principal que trabaja en condiciones de alta velocidad, mediante el cambio correcto del embrague, el SCEE no sólo puede lograr una mayor fuerza de torsión de arranque en condiciones de paja velocidad del viento, sino que utiliza la energía eólica de baja velocidad del viento después de haber sido iniciado, de este modo, además, da rienda suelta a la ventaja del rotor principal que tiene excelente eficiencia en la captura de viento en condiciones de alta velocidad del viento, el SCEE puede capturar y utilizar la energía eólica, tanto en condiciones de baja velocidad y alta velocidad del viento, lo que en gran medida amplía la velocidad y el rango de la zona donde el SCEE puede ser aplicado, lo que facilita una amplia aplicación del SCEE.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS ' La presente invención será descrita a continuación con referencia a los dibujos y ejemplos. i ¦ > La Figura 1 es un dibujo esquemático estructural de un ejemplo preferente de la uhidad del rotor piloto de acuerdo a la presente invención. i i La Figura 2 es un dibujo esquemático estructural de un ejemplo preferente de la ¦ : · ' unidad del rotor principal de acuerdo a la presente invención.

La Figura 3 es un diagrama esquemático seccional estructural del embrague de rebasamiento tipo fricción de acuerdo a la presente invención.

La Figura 4 es un diagrama esquemático seccional estructural del embrague de rebasamiento tipo trinquete de acuerdo a la presente invención.

La Figura 5 es un dibujo esquemático seccional de un ensamblaje del sistema en el que se instala un embrague entre el eje principal y cada uno del rotor principal y el rotor pilotó de acuerdo a la presente invención.

La Figura 6 es un dibujo esquemático seccional de un ensamblaje en el que el embrague solo se instala entre el rotor piloto y el eje principal.

La Fig. 7 es un dibujo estructural de un ejemplo de un sistema de rotor integrado compuesto del rotor piloto y el rotor principal.

La Figura 8 es un dibujo esquemático de un ejemplo en el que el rotor principal y el rotor piloto de la presente invención se instalan en ambos extremos del eje principal del generador, respectivamente.

I .

Las Figuras 9 y 10 son diagramas esquemáticos de un ejemplo en el que todos los sistemas de rotor de la presente invención se instalan en uno y el mismo extremo del generador. j Lista de los números de referencia: 1. Aspa del rotor piloto, 2. aspa del rotor principal; 3, eje principal; 4. embrague del rotor principal; 5. embrague del rotor piloto (5a. Puerto de conducción del embrague; y 5b puerto de conducción del embrague); 6. trinquete dentado; 7. llave de conexión; y 12: generador descubierto. i DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REPRESENTACIONES La Figura 1 muestra un ejemplo preferente de una unidad del rotor piloto compuesto de 6 piezas de aspas. La unidad del rotor piloto obviamente es mayor en número y área de las aspas así como también en el ángulo de ataque, y por lo general alto en la capacidad de captura del viento. Puede capturar la energía eólica fácilmente en I condiciones de baja velocidad del viento. Sin embargo, después de alcanzar una determinada velocidad giratoria, sufrirá mucho mayor arrastre aerodinámico, con la i eficiencia de utilización de la energía eólica en gran medida reducida. Esta característica es bien conocida por los expertos en los campos de aerodinámica y tecnología de energía éólica y ya no se describirá en la presente.

I La Figura 2 muestra un ejemplo preferente dé' una unidad del rotor principal i - ' compuesto de 3 piezas de aspas. Comparado con la unidad del rotor piloto, la unidad del i nDtor principal es más pequeña en número y área de las aspas así como también el ángulo de ataque, y por lo tanto menor en la capacidad de captura del viento en I ' . condiciones de baja velocidad del viento. Sin embargo, una vez que alcanza cierta elocidad de inicio, este poseerá una excepcional capacidad de captura de viento i ¦ eficiencia de utilización de energía eólica en condiciones de alta velocidad del viento y condiciones de alta velocidad giratoria. Estas características, son bien conocidas por los expertos en el campo de la aerodinámica y tecnología de energía eólica, y ya no se describirá más en la presente.

I I La Figura 3 es un dibujo esquemático seccional de un embrague de rebasamiento tipo fricción.

El principio estructural del embrague de rebasamiento es bien conocido por los expertos en la tecnología de ingeniería mecánica, y ya no se describirá en la presente.

I ! i 1 Las referencias técnicas autorizadas con información detallada incluyen Manual de ^diseño mecánico (Máquina de prensar China, nueva edición, Capítulo 10 "embrague de i irebasamiento " de la Parte 22 "Acoplamiento, Embrague y Freno" del Volumen 3 "Diseño de Piezas Mecánicas y de Transmisión").

I j . . ' i ¦ I La Figura 4 es un dibujo esquemático seccional de un embrague de rebasamiento tipo trinquete.

' La Figura 5 es un dibujo esquemático de un ensamblaje en el que se instala un j embrague entre el eje principal y cada uno del rotor principal y el rotor piloto. Las dos unidades del rotor están conectadas con el eje principal por medio de dos dispositivos del embrague, respectivamente, a fin de que las dos unidades de rotor constituyan dos cadenas de transmisión desmontables giratorias manejables con el eje principal, respectivamente.

Es decir, rotor Piloto - embrague del rotor piloto - eje principal; y rotor principal - embrague del rotor principal - eje principal.

I En las dos cadenas de transmisión, es evidente que para la unidad del rotor principal y la unidad del rotor piloto que es solo la unidad del rotor la que es la primera en ser i ¡nidada o de velocidad angular giratoria más alta puede poner su propio embrague en el estado de engranaje de conexión de carga, y conducir el eje principal para girar a través clel embrague, mientras que la unidad del rotor que es la última en ser iniciada o de i menos velocidad giratoria pondrá su propio embrague de forma natural en el estado de desengranado de no carga , y estando excedido, no puede conducir el eje principal.

Dado que el rotor piloto tiene ventaja sobre el rotor principal en la capacidad de capturar la energía eólica de baja velocidad, es evidente que las necesidades del rotor I piloto es que se inicie un poco antes, con el fin de conducir el rotor para que gire contra la fuerza de torsión de arrastre y el momento de inercia de la carga y la aplicación de j i/abajo. Además, con el rotor piloto afectado por el arrastre y el momento de inercia de la carga, la carga en el rotor principal giratorio será muy pequeña, y posteriormente la ¡elevación generada por el viento externo lo conducirá fácilmente para qué gire. Cuanto jnás rápido gire, más rápido se va a capturar y absorberá la energía eólica desde el exterior, lo que hará que este gire más rápido. Con este proceso, de este modo repetido, i ¡el rotor piloto se excederá en la velocidad angular por medio del rotor principal, y de este 'modo perderá el efecto de conducción en el eje principal, sólo con el rotor principal ¡conducirá él eje principal. Si la velocidad del viento disminuye a un rango tan bajo que el rotor principal pierda la fuerza de torsión de elevación suficiente, el rotor principal se ralentizará o incluso se parará en el arrastre de la carga. Posteriormente el embrague del rotor piloto estará en el estado de engranaje de conexión de carga, y el rotor principal excedido, con la carga del eje principal de rotación descarga al rotor piloto otra vez .... Así, el proceso se repetirá con el cambio constantemente realizado. Por lo tanto, el SCEE i i producirá un efecto positivo: no sólo puede capturar y utilizar la energía eólica de baja velocidad con facilidad, sino también captar la energía eólica de alta velocidad de manera eficiente, lo que amplía enormemente el rango de utilización del SCEE, con el valor de Utilización altamente incrementado.

La Figura 6 es un dibujo esquemático seccional del ensamblaje de acuerdo a la presente invención en él que el embrague solo se instala entre el rotor piloto y el eje principal.

En este ejemplo, el puerto de conducción y el puerto de conducción del embrague de r basamiento se conectan de forma rígida con el eje principal, y el rotor principal se conecta de forma rígida con el eje principal (es diferente de la forma en que el rotor i I principal se conecta con el rotor piloto por medio del eje principal de forma indirecta y rígida sin un embrague de rébasamiento entre ellos), a fin de que se forme una relación I de transmisión desmontable giratoria manejable, entre la unidad del rotor piloto y el eje principal. Es decir, rotor piloto - dispositivo del embrague - (rotor principal + eje principal).

Cuando el rotor piloto captura la energía eólica e inicia primero, esté no conducirá el eje principal de forma separada y directa, sino que conducirá el rotor principal al mismo i tiempo, para que el eje principal sea conducido solo después de que el rotor principal inicie. La fuerza de torsión transmitida por medio del embrague de rebasamiento en el estado de engranaje de conexión de carga para conducir el rotor principal para que gire.

De este modo el rotor principal también puede absorber más energía eólica girando, y ¦ I genera una mayor elevación para formar una fuerza de torsión efectiva, que conducirá el rotor para que gire contra la fuerza de torsión de arrastre y al momento de la inercia de la carga y aplicar trabajo. Además, con el rotor piloto afectado por el arrastre y el instante de inercia de la carga, la carga en el rotor principal de giro será muy pequeña, y entonces la elevación generada por el aire externo lo conducirá fácilmente para que gire. Entre más rápido gire, más rápido capturará y absorberá la energía eólica del exterior, lo que hará que este gire más rápido.

I Con el efecto intensificado, el rotor piloto se excederá en la rapidez angular por medio del rotor principal. Si la velocidad del viento aumenta a un cierto nivel, el rotor principal girará más rápido.

Después de que la velocidad giratoria del rotor principal es mayor que la del rotor piloto, el embrague cambiará automáticamente al estado de no carga, con el rotor piloto excedido y posteriormente incapaz de conducir el eje principal. Este proceso es el mismo que el mencionado anteriormente. Si lá velocidad del viento disminuye a tal rango que el j rotor principal pierda la suficiente fuerza de torsión de elevación, el rotor principal recaerá o incluso se detendrá en el arrastre de la carga. Posteriormente el embrague del rotor ¡piloto estará en estado de engranaje de conexión de carga y el rotor principal excedido, con la carga del eje principal de rotación descarga nuevamente el rotor piloto... Este •proceso, de este modo, se repite. Por lo tanto, el sistema rotor siempre se caracteriza por que se puede iniciar en condiciones de baja velocidad del aire, y posee baja resistencia y i alta eficiencia en condiciones de alta velocidad giratoria. ! ¦ j j La figura 7 es un dibujo estructural de un sistema rotor completo compuesto del rotor piloto y el rotor principal. Este ejemplo demuestra mediante los experimentos que una ¡configuración con el rotor principal instalado en la parte frontal es el primero en recibir el ¡viento y tiene la ventaja de que esto lo hace eficiente en la captura de energía eólica. Es fácil de ser apoyado teóricamente: cuando el rotor principal se mantiene y el rotor piloto gira, la perturbación de entrada de viento producida por el rotor principal puede ser ignorada, y el efecto de captura del viento de rotor piloto apenas si se afecta. Después de ¡que el rotor principal gira a alta velocidad, este absorberá mas de la energía eólica, con solo una pequeña perdida de energía eólica. Aquí, sin embargo, el rotor piloto ha sido excedido de forma segura para perder su efecto, y por lo tanto esta parte de la energía eólica no tendrá ningún efecto a pesar de que no puede ser absorbida. í . i . ' I Por el contrario, si el rotor piloto se instala 'en la parte frontal y el rotor principal en la I parte posterior, el rotor principal siempre se verá afectado. El rotor principal, de este modo, sólo puede absorber la energía perdida, con su campo de flujo excesivo divergentes centrífugamente más allá del rango del diámetro del rotor piloto, lo que I . ' '! 16 í . ' i · ' reducirá en gran medida la energía eólica obtenida por el rotor principal, en condiciones de alta velocidad. Por lo tanto, la secuencia no se puede revertir.

Además, queda justificado por un gran número de experimentos que un SCEE que no se puede iniciar originalmente a una velocidad de viento inferior a 3,5 m/s se puede iniciar i . con la tecnología de la presente invención, aun cuando la velocidad del viento se reduzca ' I . ' ¦ á 1.6 1 ,8 m/s. Por otra parte, dado que el ángulo de ataque del aspa del rotor principal • i ¦ puede ser programado para un ángulo óptimo en condiciones de alta velocidad del viento i ¦ ¦ y condiciones de alta velocidad giratoria, el funcionamiento en condiciones de alta velocidad es más ideal, con el incremento de eficiencia en más de un 19 %. i ¦ ¦ ¦ ·¦ ¦ . i .

La Figura 8 muestra el sistema rotor de la presente invención en el que el eje i I principal corre a través del generador de forma directa, a fin de que la unidad del rotor principal y la unidad del rotor piloto se ubiquen en ambos extremos del generador, respectivamente. Esta estructura continua esencialmente siendo ejemplo especial de la presente invención. Es la ventaja de que los rotores se ubican en ambos extremos, y por I lo tanto pueden ser fácilmente equilibrados con una estructura mecánica mejorada, I además, el espacio entre los dos rotores es lo suficientemente grande para evitar que los campos de flujo entre ellos sea distorsionado, que de este modo, reducirá el efecto de vórtice.

I , ! Como se muestra en las figuras 9 y 10, el rotor principal y el piloto del rotor también t ' se pueden situar en un mismo extremo del generador. Como se muestra en la Figura 9, el rotor principal y el rotor piloto se encuentran en lá parte contra el viento del generador, que puede mejorar la eficiencia de absorción de energía eólica. Como se muestra en la i Figura 10, el rotor principal y el rotor piloto se encuentran en la párte de abajo de viento del generador, lo que hará que todo el SCEE ajuste la dirección directamente en función del rotor principal y el rotor piloto, de este modo, permite abandonar la superficie plana de la aleta dé cola original. El ejemplo es especialmente práctico para un SCEE pequeño. i I i ' Además, el eje principal de la invención no es necesario que sea rígido integral. i ' Puede ser un ensamblaje de ejes múltiples, que están conectados entre sí mediante un i acoplamiento, etc. Esta representación también es un ejemplo especial en el ámbito de. aplicación del concepto general de la presente invención, y no estará en conflicto con la inventiva de la invención.

El rotor principal y / o el piloto del rotor se puede conectar con el eje principal a través I de un mecanismo de desaceleración, lo que puede aumentar la torsión especialmente para el rotor piloto que necesita para iniciar el generador en el éstado estático y por lo tanto requiere una mayor torsión.

? I Con el mecanismo de desaceleración, el aspa del rotor también puede ser más corto en la premisa de la torsión suficiente. El mecanismo de desaceleración incluye pero no se ¡ limita a un reductor mecánico, un reductor hidráulico o un reductor electromecánico. 18 ! ; La presente invención además proporciona un SCEE que adopta el sistema de rotor compuesto de SCEE.

Se puede demostrar en los ejemplos anteriores que la invención no sólo permite al i SCEE lograr una mayor fuerza de torsión de arranque en condiciones de baja velocidad del viento, así como capturar y utilizar la energía eólica de baja velocidad después de i . ' . haber iniciado, sino también dar rienda suelta a la ventaja de que el rotor principal tiene excelente eficiencia en la captura del viento en condiciones de alta velocidad del viento y alta velocidad giratoria. De este modo, el SCEE puede capturar y utilizar la energía eólica, tanto en condiciones de alta y baja velocidad del viento, lo que amplía enormemente el rango de la zona y la velocidad donde el SCEE se puede aplicar, lo que facilita una amplia aplicación del SCEE.

A pesar de que la presente especificación ha hecho una descripción detallada y ha proporcionado ejemplos específicos, es evidente que los expertos en la materia pueden realizar varios cambios o enmiendas, siempre y cuando los cambios y enmiendas estén dentro del ámbito del concepto del diseño del inventor.

APLICACIÓN INDUSTRIAL I La presente invención proporciona un sistema birotor compuesto manejable para el i _ ¦ SCEE. Se utiliza tanto un. rotor piloto que trabaja en condiciones de baja velocidad del aire yj un rotor principal que trabaja en condiciones de alta velocidad del aire. Mediante el cambio adecuado del embrague de rebasamiento, el SCEE no solo logra una mayor fuerza de torsión de iniciación en . condiciones de baja velocidad del aire, así como también captura y utiliza la energía eólica de baja velocidad del aire después de iniciar, ¡ sino también da rienda suelta a la ventaja de que el rotor principal tiene excelente eficiencia de captura del viento en condiciones de alta velocidad del viento y alta velocidad giratoria. De este modo el SCEE puede capturar y utilizar la energía eólica tanto en condiciones de alta como de baja velocidad del viento, lo que amplia significativamente el rango de la zona y de la velocidad en donde el SCEE puede ser aplicado, facilitando una amplia aplicación del SCEE.

¦ ¡ ¦ · . ¡ I , ' ¦ i · ¦ i I ¦ ¦ ¦ i I ; 20 i i

Claims (13)

REIVINDICACIONES Lo que se reclama es:
1. , 1. Un sistema de rotor compuesto de un sistema de conversión de energía eólica (SCEE), que comprende una unidad de rotor compuesta de aspas múltiples, un eje principal para instalar la unidad del rotor, y conectores y seguidores entre si, caracterizado por que: el sistema de rotor compuesto incluye un dispositivo de embrague y dos i I unidades de rotor, es decir, una unidad del rotor piloto y una unidad del rotor principal; y el dispositivo de embrague se instala alrededor del eje principal, con al menos una de las unidades de rotor que esta conectada con el eje principal por medio del embrague, de modo que se forma una relación de transmisión desmontable giratoria manejable entre las dos unidades de rotor y entre las unidades de rotor y el eje principal. i
2. ! 2. El sistema de rotor compuesto de SCEE de acuerdo a la reivindicación 1 , i ¦ caracterizado por que: este incluye dos dispositivos de embrague independientes, y las dps unidades de rotor están conectadas con el eje principal por medio de los dos dispositivos de embrague, respectivamente, de modo que las dos unidades de rotor constituyan dos cadenas de transmisión desmontables giratorias manejables con el eje principal, respectivamente, es decir, el rotor piloto— el engranaje del rotor piloto— el eje principal ¡ y el rotor principal— el engranaje del rotor principal— el eje principal. I ' i
3. 3. El sistema de rotor compuesto de SCEE de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado por que: el sistema de rotor compuesto solo comprende un dispositivo de I ¡ embrague con su puerto de conducción conectado de forma rígida con la unidad del rotor piloto y su puerto de conducción conectado de forma rígida con el eje principal, el eje principal también esta conectado con la unidad del rotor principal de forma rígida, de modo que se forme una relación de transmisión desmontable giratoria manejable ente la : unidad del rotor piloto y el eje principal, es decir, j el piloto rotor— el dispositivo de engranaje— (el rotor principal + el eje principal).
4. 4. El sistema de rotor compuesto de SCEE de acuerdo a la reivindicación 1 , i I i ¡caracterizado por que: el dispositivo de embrague es un embrague de rebasamiento, que tiene dos modos operacibnales de engranaje de conexión de carga y desengranaje de no !carga. ! . · ¦
5. 5. El sistema de rotor compuesto de un SCEE de acuerdo a la reivindicación 1 , 2 ó 3, i ' ' caracterizado por que: la relación de transmisión desmontable giratoria manejable formada entre las dos unidades de rotor y el eje principal por medio del embrague de rebasamiento tiene las siguientes relaciones: j Relación 1 : Cuando la velocidad giratoria angular del rotor piloto es mayor que la de la unidad del rotor principal, el embrague del rotor piloto estará en estado de engranaje de conexión de carga, y el embrague del rotor principal en el de estado de desengranaje de no-carga, es decir, aquí solo el rotor piloto sale de la fuerza de torsión al eje principal, y el j -rotor principal excedido por el rotor piloto pierde el efecto de conducción en el eje principal. j I Relación 2: cuando la velocidad giratoria angula de la unidad del rotor piloto es igual I al de la unidad del rotor principal, los dos embragues están tanto en el estado crítico entre el engranaje y el desengranaje, es decir, el rotor piloto y el rotor principal juntos conducen el eje principal; I ¦ ¦¦ ¦ Relación 3: cuando la velocidad giratoria angular de la unidad del rotor piloto es menor que la de la unidad del rotor principal, el embrague del rotor piloto estará en estado de desengranaje de no-carga, y el embrague del rotor principal en el estado de engranaje de conexión de carga, es decir, aquí solo el rotor principal sale de la fuerza de torsión al éje principal, y el rotor piloto excedido por el rotor principal pierde el efecto de conducción en el eje principal.
6. ¡ 6. El sistema de rotor compuesto de SCEE de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que: la unidad del rotor principal se compone de aspas con un ángulo de ataque inferior a 18 grados; y el rotor piloto es un rotor de baja velocidad de aire compuesto de al menos 4 aspas.
7. 7. El sistema de rotor compuesto de SCEE de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que, el embrague de rebasamiento es un embrague de rebasamiento tipo trinquete.
8. 8. El sistema de rotor compuesto de SCEE de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que: el embrague de rebasamiento es un embrague de rebasamiento de tipo fricción.
9. 9. El sistema de rotor compuesto de SCEE de acuerdo a cualquiera de las ; reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que: el rotor principal siempre se localiza en una parte contra el viento del rotor piloto para que reciba primero el viento. j
10. 10. El sistema de rotor compuesto de SCEE de acuerdo a la reivindicación 9, ¡caracterizado por que: el rotor principal y el rotor piloto ambos están colocados en un mismo extremo de un generador.
11. ! 11. El sistema de rotor compuesto de SCEE de acuerdo a la reivindicación 9, caracterizado por que: el eje principal del sistema de rotor compuesto corre a través de los ejes del generador, haciendo el rotor principal y el rotor piloto localizados en la parte frontal y posterior del generador, respectivamente.
12. ¡ 12., El sistema de rotor compuesto de SCEE de acuerdo a cualquiera de las I ¦ reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que: el rotor principal y/o el rotor piloto además se puede conectar con el eje principal por medio de un mecanismo de desaceleración.
13. 13. Un SCEE, caracterizado por que: el SCEE adopta el sistema de rotor compuesto de SCEE de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12. . . .