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专利号: 2022115204701
申请人: 三峡大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-06-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种塔载风力发电系统,其特征在于:包括主体支撑结构(1)、垂直轴叶片(2)、变桨系统(3)、叶片调控系统(4)、扇叶保护系统(5)、齿轮加速器(6)、齿轮变速器(7)和发电机(8),主体支撑结构(1)包括竖直转动设置的转动杆(17),垂直轴叶片(2)通过叶片调控系统(4)可转动的连接于变桨系统(3)上,变桨系统(3)连接于转动杆(17)的侧壁并绕转动杆(17)的轴线布置,转动杆(17)的底端依次传动连接有齿轮加速器(6)、齿轮变速器(7)和发电机(8),主体支撑结构(1)的下方布置有用于接收转动杆(17)顶部的风力传感器(16)的数据并根据接收数据调控垂直轴叶片(2)的角度和齿轮变速器(7)的档位的数据处理模块;

所述变桨系统(3)包括径向连接在所述转动杆(17)上的固定套筒(32)、同轴滑动设置于所述转动杆(17)上的升降环(33)、一端铰接于升降环(33)上并可在水平方向上转动的铰接杆(31)和同轴滑动设置于固定套筒(32)内的伸缩杆(34),固定套筒(32)绕所述转动杆(17)的轴线分布,伸缩杆(34)的活动端连接有叶片支撑体(14),所述垂直轴叶片(2)转动连接于叶片支撑体(14)上,所述铰接杆(31)的另一端铰接于伸缩杆(34)的活动端处,所述转动杆(17)上安装有伺服电机驱动的丝杠式伸缩器,伸缩器的活动端与升降环(33)连接。

2.如权利要求1所述一种塔载风力发电系统,其特征在于:所述主体支撑结构(1)还包括底盘(11)、安装于底盘(11)上的受力支撑杆(12)和固定于受力支撑杆(12)顶部的中空支撑柱(13),所述转动杆(17)同轴转动安装于中空支撑柱(13)内,转动杆(17)上竖直转动安装有升力叶片(15),升力叶片(15)绕所述转动杆(17)的轴线均布,升力叶片(15)位于所述垂直轴叶片(2)的内侧下方。

3.如权利要求2所述一种塔载风力发电系统,其特征在于:所述转动杆(17)同轴转动安装有中空结构的旋转主轴,旋转主轴的两端均连接有支撑板,两个支撑板的活动端之间转动安装有马格努斯效应升力叶片(15),升力叶片(15)成圆柱状,升力叶片(15)的中心布置有转动连接于两个支撑板之间的旋转子轴,旋转子轴的两端均连接有固定板,两固定板之间连接有水平截面为曲线的弧形叶片,且弧形叶片的一端朝向旋转子轴,弧形叶片绕旋转子轴均布;其提供升力的原理基于马格努斯效应:在空气中等速旋转的圆柱体将带动周围的流体作圆周运动,当旋转的圆柱体沿子轴进行自转的角速度矢量与其沿主轴的公转速度矢量不重合时,在与旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面相垂直的方向上将产生一个横向力,这个横向力便是产生的升力;当转子在迎风面的自转方向与背风面的自转方向相反时,产生同向扭矩,旋转起来。

4.如权利要求1所述一种塔载风力发电系统,其特征在于:所述叶片支撑体(14)成匚形,所述垂直轴叶片(2)布置于所述叶片支撑体(14)内侧,所述伸缩杆(34)的活动端与所述叶片支撑体(14)之间设置有倾斜布置的加强筋。

5.如权利要求4所述一种塔载风力发电系统,其特征在于:所述叶片调控系统(4)包括布置于所述叶片支撑体(14)上的角度调节电机(41)和无线传输器,角度调节电机(41)通过无线传输器与所述数据处理模块无线信号连接,角度调节电机(41)的输出轴与所述垂直轴叶片(2)的转动轴的一端同轴传动连接。

6.如权利要求2所述一种塔载风力发电系统,其特征在于:所述主体支撑结构(1)位于所述扇叶保护系统(5)的内部,所述扇叶保护系统(5)包括防风沙网(51)、坠落减震器(52)和防雨帘(53),防风沙网(51)的底端连接于所述底盘(11)上,防风沙网(51)与所述转动杆(17)同轴布置,坠落减震器(52)盖设于防风沙网(51)的顶部,防雨帘(53)绕坠落减震器(52)的中心布置并分布于坠落减震器(52)的边缘,防风沙网(51)包括竖直杆和连接在竖直杆上的薄板圆环,防雨帘(53)铰接在减震器(52)上,且铰链上连接有扭簧。

7.如权利要求1所述一种塔载风力发电系统,其特征在于:所述齿轮加速器(6)包括传动轴(61)、底座(62)、两个加速齿轮组(69)、加速垫盘(67)和加速器壳体(68),每个加速齿轮组(69)均包括齿圈(63)、加速太阳轮(64)、加速行星轮(65)和加速行星架(66),齿圈(63)紧贴加速器壳体(68)的内壁安装,加速垫盘(67)布置于两个加速齿轮组(69)之间,两个加速齿轮组(69)之间通过加速太阳轮(64)与加速行星架(66)传动连接,加速行星架(66)上连接有同时与齿圈(63)和加速太阳轮(64)啮合的加速行星轮(65),加速齿轮组(69)中以加速行星架(66)为输入端,加速太阳轮(64)为输出端。

8.如权利要求1所述一种塔载风力发电系统,其特征在于:所述齿轮变速器包括依次传动连接的一级减速齿轮组、二级减速齿轮组、三级加速齿轮组和四级加速齿轮组,其中一级减速齿轮组和二级减速齿轮组采用太阳轮的主动轮,三级加速齿轮组和四级加速齿轮组采用行星架为输入端,二级减速齿轮组和三级加速齿轮组的行星架沿二级减速齿轮组和三级加速齿轮组之间的垫板镜像对称布置,且两个行星架传动连接,所述齿轮变速器的壳体内固定布置有环状的锁盘离合器,一级减速齿轮组、二级减速齿轮组、三级加速齿轮组和四级加速齿轮组内均设置有浮动齿圈(77),且浮动齿圈(77)位于锁盘离合器内,浮动齿圈(77)的外周面与锁盘离合器的内壁之间设置有间隙,锁盘离合器包括固定连接于所述齿轮变速器(7)内壁的固定部分和同轴滑动设置于所述齿轮变速器内壁的活动部分,固定部分设置有用于通电吸附活动部分的电磁线圈(76),固定部分和活动部分分别位于浮动齿圈(77)的两侧,且均成环状,固定部分和活动部分的内径小于浮动齿圈(77)的外径,固定部分和活动部分相对浮动齿圈(77)的一侧均连接有环状的摩擦片,电磁线圈(76)的通断电通过所述数据处理模块控制。