機(jī)械儲(chǔ)能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機(jī)械儲(chǔ)能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括：風(fēng)機(jī)，所述風(fēng)機(jī)為垂直軸風(fēng)機(jī)，帶有葉片和轉(zhuǎn)子；所述的葉片和轉(zhuǎn)子機(jī)械連接；空氣推力軸承，位于風(fēng)機(jī)下方，連接并支撐風(fēng)機(jī)；發(fā)電機(jī)，其由該轉(zhuǎn)子進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；電力轉(zhuǎn)換器，與發(fā)電機(jī)連接，并且控制從所述發(fā)電機(jī)向電力系統(tǒng)或用電設(shè)備輸出電力；還包括運(yùn)動(dòng)機(jī)械能儲(chǔ)存單元，連接風(fēng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，進(jìn)而通過發(fā)電機(jī)連接到電力轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明通過機(jī)械能儲(chǔ)能單元，利用物理方法實(shí)現(xiàn)風(fēng)能儲(chǔ)能，突破了化學(xué)電池的局限。采用垂直軸風(fēng)機(jī)和空氣推力軸承；采用運(yùn)動(dòng)機(jī)械能儲(chǔ)存單元儲(chǔ)存與釋放能量，先儲(chǔ)能，再發(fā)電，發(fā)電不再受風(fēng)力大小影響，保證電力質(zhì)量。適用于別墅用電及小型社區(qū)、小型微波通訊站、移動(dòng)通信基站等。
【專利說明】機(jī)械儲(chǔ)能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電裝置，尤其涉及一種機(jī)械儲(chǔ)能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在各種分布式發(fā)電技術(shù)中，風(fēng)力發(fā)電作為一種安全可靠的清潔能源，受到了各國能源界的青睞。20世紀(jì)90年代初以來，風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展十分迅速，世界風(fēng)電裝機(jī)容量的年平均增長率超過了 30%。據(jù)估計(jì)，世界風(fēng)電機(jī)組的裝機(jī)容量到2020年將會(huì)達(dá)到12.45億kW，占到世界電力消費(fèi)量的12%。因此，風(fēng)能將是21世紀(jì)最有發(fā)展前景的綠色能源，是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的主要新動(dòng)力源。中國是繼美國之后世界第二大能源消費(fèi)國，而中國的煤炭資源卻十分貧乏。發(fā)展中國的風(fēng)力發(fā)電事業(yè)，對(duì)于保持中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展勢頭、對(duì)于保護(hù)環(huán)境、減低煤炭資源消耗速度有著十分明顯的經(jīng)濟(jì)、戰(zhàn)略和社會(huì)意義。
[0003]風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)能來發(fā)電，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的機(jī)械。風(fēng)輪是風(fēng)電機(jī)組最主要的部件，由槳葉和輪轂組成。槳葉具有良好的動(dòng)力外形，在氣流的作用下能產(chǎn)生空氣動(dòng)力是風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再通過齒輪箱增速驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化電能。然后在依據(jù)具體要求需要，通過適當(dāng)?shù)淖儞Q將其存儲(chǔ)為化學(xué)能或者并網(wǎng)或者直接為負(fù)載供電。
[0004]由此可見，儲(chǔ)能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中具有重要的作用，表現(xiàn)在:
[0005]在獨(dú)立運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中(風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獨(dú)立向負(fù)荷供電)，由于風(fēng)速的變化具有隨機(jī)性，而風(fēng)機(jī)所捕獲的功率與風(fēng)速的二次方成正比。因此，風(fēng)速小的變化將引起風(fēng)電機(jī)組輸出功率的較大變化，采用風(fēng)電機(jī)組直接向負(fù)荷供電時(shí)，風(fēng)電機(jī)組的輸出電壓和頻率都將是不穩(wěn)定的，供電電能質(zhì)量無法保證。又由于風(fēng)速的變化具有間歇性的特點(diǎn)，當(dāng)風(fēng)速較低時(shí)，風(fēng)電機(jī)組根本無法向負(fù)荷供電，使得供電的可靠性也難以保證。為此，獨(dú)立運(yùn)行風(fēng)電系統(tǒng)中通常都必須配備一定的儲(chǔ)能單元。儲(chǔ)能單元能夠在風(fēng)能較充足時(shí)，將風(fēng)電機(jī)組盈余的電能儲(chǔ)存起來，當(dāng)風(fēng)能不足時(shí)，將儲(chǔ)能裝置中儲(chǔ)存的能量釋放出來給負(fù)荷供電，當(dāng)風(fēng)速較低導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組不能正常工作時(shí)，由儲(chǔ)能單元單獨(dú)向負(fù)荷供電。采用這種方法，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電輸出功率的有效緩沖，不僅可以提高風(fēng)能的利用效率，而且提高了風(fēng)電機(jī)組向負(fù)荷供電的可靠性。
[0006]目前實(shí)際運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，儲(chǔ)能單元通常選擇蓄電池儲(chǔ)能。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池的投資非常大，根據(jù)資料顯示，蓄電池儲(chǔ)能設(shè)備的投資占到了風(fēng)電系統(tǒng)投資的I / 3左右。然而蓄電池體積龐大且昂貴，其壽命又往往較短，通常僅為風(fēng)機(jī)壽命的I / 2，同時(shí)，蓄電池的充放電對(duì)溫度比較敏感，頻繁充放電時(shí)的故障率非常高，因此導(dǎo)致運(yùn)行維護(hù)困難。此外，蓄電池報(bào)廢后也會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明通過機(jī)械能儲(chǔ)能單元，利用物理方法實(shí)現(xiàn)風(fēng)能儲(chǔ)能，突破了化學(xué)電池的局限，提供了一種高效、節(jié)能、環(huán)保的機(jī)械儲(chǔ)能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。并擺脫了傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電輸出功率隨風(fēng)力大小變化不穩(wěn)，輸出不能按照電力需求供給的弊端。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以解決:
[0009]一種機(jī)械儲(chǔ)能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括:風(fēng)機(jī)，所述風(fēng)機(jī)為垂直軸風(fēng)機(jī)，帶有葉片和轉(zhuǎn)子；所述的葉片和轉(zhuǎn)子機(jī)械連接；空氣推力軸承，位于風(fēng)機(jī)下方，連接并支撐風(fēng)機(jī)；發(fā)電機(jī)，其由該轉(zhuǎn)子進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；電力轉(zhuǎn)換器，其與該發(fā)電機(jī)電連接，并且控制從所述發(fā)電機(jī)向電力系統(tǒng)輸出的電力；還包括運(yùn)動(dòng)機(jī)械能儲(chǔ)存單元，所述運(yùn)動(dòng)機(jī)械能儲(chǔ)存單元連接風(fēng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，進(jìn)而通過發(fā)電機(jī)連接到電力轉(zhuǎn)換器。
[0010]針對(duì)以上技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的運(yùn)動(dòng)機(jī)械能儲(chǔ)存單元，它包括機(jī)座、控制器和變速箱，還包括主動(dòng)軸，主動(dòng)軸通過第一離合器與變速箱連接，在主動(dòng)軸上還通過若干個(gè)第二離合器并聯(lián)安裝有若干個(gè)內(nèi)設(shè)平面蝸卷彈簧的儲(chǔ)能裝置。
[0011]針對(duì)以上技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述儲(chǔ)能裝置包括從動(dòng)軸、平面蝸卷彈簧和儲(chǔ)能筒，以及由I個(gè)太陽輪、3個(gè)行星輪、I個(gè)齒圈構(gòu)成的行星齒輪機(jī)構(gòu)；所述太陽輪與從動(dòng)軸固接；儲(chǔ)能筒設(shè)置在齒圈外側(cè)并作為行星架支撐3個(gè)行星輪；3個(gè)行星輪的行星軸在進(jìn)入儲(chǔ)能筒內(nèi)的位置上各設(shè)置一根或并聯(lián)多根平面蝸卷彈簧；平面蝸卷彈簧一端與行星軸連接，另一端連接儲(chǔ)能筒；主動(dòng)軸從從動(dòng)軸的內(nèi)部通過，從動(dòng)軸的一端和主動(dòng)軸通過第二離合器連接。
[0012]針對(duì)以上技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在所述每個(gè)儲(chǔ)能裝置上設(shè)置一個(gè)在該儲(chǔ)能裝置儲(chǔ)能到一定量后自動(dòng)連接下一個(gè)儲(chǔ)能裝置使其開始工作的連動(dòng)控制裝置。
[0013]針對(duì)以上技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述連動(dòng)控制裝置包括一個(gè)連動(dòng)齒輪，其外齒與齒圈的外齒嚙合；還包括與連動(dòng)齒輪固定的連動(dòng)軸、限位滑槽、限位螺母，以及在限位滑槽兩端各安裝一個(gè)限位開關(guān)；還包括連動(dòng)控制系統(tǒng)；所述連動(dòng)軸在位于限位滑槽上方的一段為螺紋，限位螺母擰在該螺紋上，且限位螺母的下部卡在限位滑槽內(nèi)。
[0014]針對(duì)以上技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述兩個(gè)限位開關(guān)均為微動(dòng)開關(guān)，其中一個(gè)為儲(chǔ)能限位開關(guān)，另一個(gè)為釋能限位開關(guān)，分別在儲(chǔ)能時(shí)或釋能時(shí)被限位螺母觸動(dòng)后由連動(dòng)控制系統(tǒng)將下一個(gè)儲(chǔ)能裝置的第一離合器和第二離合器合上，同時(shí)將當(dāng)前儲(chǔ)能裝置的第離合器和第二離合器脫開。
[0015]針對(duì)以上技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn),轉(zhuǎn)子通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu),帶動(dòng)所述的主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0016]針對(duì)以上技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為傳動(dòng)帶或齒輪機(jī)構(gòu)。
[0017]針對(duì)以上技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn),主動(dòng)軸還連接發(fā)電機(jī)。
[0018]針對(duì)以上技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述控制器連接并控制主動(dòng)軸連接到發(fā)電機(jī)或/和連接到轉(zhuǎn)子，或既不連接到發(fā)電機(jī)也不連接到轉(zhuǎn)子。便于控制運(yùn)動(dòng)機(jī)械能儲(chǔ)存單元的儲(chǔ)能、釋能或關(guān)閉。
[0019]本發(fā)明通過機(jī)械能儲(chǔ)能單元，利用物理方法實(shí)現(xiàn)風(fēng)能儲(chǔ)能，突破了化學(xué)電池的局限。采用垂直軸風(fēng)機(jī)，有效風(fēng)力截面積> 70%，受風(fēng)與阻風(fēng)面積比> 70%;采用空氣推力軸承，減少垂直軸向軸承壓力及阻力；采用運(yùn)動(dòng)機(jī)械能儲(chǔ)存單元儲(chǔ)存與釋放能量，先儲(chǔ)能，再發(fā)電，發(fā)電不再受風(fēng)力大小影響，保證電力質(zhì)量。適用于別墅用電及小型社區(qū)、小型微波通訊站、移動(dòng)通信基站等。
【專利附圖】

【附圖說明】[0020]圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明運(yùn)動(dòng)機(jī)械能儲(chǔ)能單元的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是本發(fā)明運(yùn)動(dòng)機(jī)械能儲(chǔ)能單元的俯視示意圖；
[0023]圖4是圖2中的A-A剖面圖；
[0024]圖5是圖2中的B-B剖面圖；
[0025]圖6是圖2中的C-C剖視圖；
[0026]圖7是本發(fā)明中儲(chǔ)能裝置的俯視剖視圖；
[0027]圖8是本發(fā)明中儲(chǔ)能裝置的半機(jī)構(gòu)簡圖；
[0028]圖9是本發(fā)明實(shí)施例風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]其中:1-控制器I ;2_變速箱；3_第一離合器；4_軸座；6_第二離合器；7_儲(chǔ)能裝置；7a-軸座；7b-齒圈；7c-儲(chǔ)能筒；7d-連動(dòng)軸;7e_限位滑槽；7f-限位螺母；7g-連動(dòng)齒輪；7h-軸座；71-行星輪；7j-行星軸；7k-太陽輪；7m-平面蝸卷彈簧；7n_釋能限位開關(guān)；7p_儲(chǔ)能限位開關(guān)；8-鋼繩；9-風(fēng)機(jī)；10_主動(dòng)軸；11_剎車器；12_從動(dòng)軸；13_發(fā)電機(jī)；14_電力轉(zhuǎn)換器；15-運(yùn)動(dòng)機(jī)械能儲(chǔ)能單元；16_空氣推力軸承；21_葉片；22_通風(fēng)口 ；23-連接軸；24_擋風(fēng)板；25_轉(zhuǎn)子。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0031]一種機(jī)械儲(chǔ)能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，如圖1所示，包括:風(fēng)機(jī)9 ;空氣推力軸承16，位于風(fēng)機(jī)9下方，連接并支撐風(fēng)機(jī)9 ;發(fā)電機(jī)13，其由該轉(zhuǎn)子進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；電力轉(zhuǎn)換器14，其與該發(fā)電機(jī)13電連接，并且控制從所述發(fā)電機(jī)13向電力系統(tǒng)輸出的電力；還包括運(yùn)動(dòng)機(jī)械能儲(chǔ)能單元15，所述運(yùn)動(dòng)機(jī)械能儲(chǔ)能單元15連接風(fēng)機(jī)9和發(fā)電機(jī)，進(jìn)而通過發(fā)電機(jī)連接到電力轉(zhuǎn)換器14。
[0032]如圖9所示，所述的風(fēng)機(jī)9包括用于承受風(fēng)力的葉片21 ;連接若干葉片21的轉(zhuǎn)子25 ;所述的葉片21上設(shè)有多個(gè)通風(fēng)口 22 ;所述葉片21上還設(shè)置有與通風(fēng)口 22相適配的擋風(fēng)板24，所述的擋風(fēng)板24通過連接軸23連接在葉片21上。當(dāng)通風(fēng)口 22被擋風(fēng)板24覆蓋住時(shí)，葉片21無法透風(fēng)，受到風(fēng)的阻力進(jìn)而推動(dòng)轉(zhuǎn)子25轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)9的作用。
[0033]圖中下方葉片21為外側(cè)受風(fēng)，由于連接軸23固定在葉片21內(nèi)壁上，使擋風(fēng)板24只能向葉片21內(nèi)側(cè)開啟，擋風(fēng)板24受到風(fēng)力作用向內(nèi)展開，使通風(fēng)口 22開啟，風(fēng)透過通風(fēng)口 22流到葉片21內(nèi)側(cè)，減小下方葉片21受到的阻力作用。圖中上方葉片21為內(nèi)側(cè)受風(fēng)，由于連接軸23固定在葉片21內(nèi)壁上，使擋風(fēng)板24只能向葉片21內(nèi)側(cè)開啟，擋風(fēng)板24受到風(fēng)力作用向外擋住通風(fēng)口 22，由于擋風(fēng)板24采用橡膠材料且面積大于通風(fēng)口 22，使通風(fēng)口 22完全封閉；上方葉片21受到風(fēng)力作用，進(jìn)而帶動(dòng)轉(zhuǎn)子25轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，上方葉片21受風(fēng)力作用大，下方葉片21受風(fēng)力作用小，形成一個(gè)力矩，風(fēng)車無需控制方向即可自行轉(zhuǎn)動(dòng)起來了。
[0034]所述轉(zhuǎn)子25的下方鏈接空氣推力軸承16，減少垂直軸向軸承壓力及阻力。
[0035]如圖2、圖3所示，所述的運(yùn)動(dòng)機(jī)械能儲(chǔ)能單元15，它包括機(jī)座、控制器I和變速箱2，還包括主動(dòng)軸10，主動(dòng)軸10通過第一離合器3與變速箱2連接，在主動(dòng)軸10上還通過若干個(gè)第二離合器6并聯(lián)安裝有若干個(gè)內(nèi)設(shè)平面蝸卷彈簧7m的儲(chǔ)能裝置7。[0036]如圖7、圖8所示，所述儲(chǔ)能裝置7包括從動(dòng)軸12、平面蝸卷彈簧7m和儲(chǔ)能筒7c，以及由I個(gè)太陽輪7k、3個(gè)行星輪71、l個(gè)齒圈7b構(gòu)成的行星齒輪機(jī)構(gòu)；所述太陽輪7k與從動(dòng)軸12固接；儲(chǔ)能筒7c設(shè)置在齒圈7b外側(cè)并作為行星架支撐3個(gè)行星輪7i ；3個(gè)行星輪7i的行星軸7j在進(jìn)入儲(chǔ)能筒7c內(nèi)的位置上各設(shè)置一根或并聯(lián)多根平面蝸卷彈簧7m ；平面蝸卷彈簧7m —端與行星軸7j連接，另一端連接儲(chǔ)能筒7c ;主動(dòng)軸10從從動(dòng)軸12的內(nèi)部通過，從動(dòng)軸12的一端和主動(dòng)軸10通過第二離合器6連接。為簡化圖形，圖8中只畫出了儲(chǔ)能裝置7中機(jī)構(gòu)的一半。
[0037]本發(fā)明中所有第一離合器3、第二離合器6均為摩擦式電磁離合器，選擇該種離合器可以在主動(dòng)軸10轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)離合。
[0038]如圖7所示，在從動(dòng)軸12上靠近儲(chǔ)能筒7c處裝剎車器11，以在從動(dòng)軸12與第二離合器6脫開后對(duì)從動(dòng)軸12進(jìn)行制動(dòng)，剎車器11的輪毅則與儲(chǔ)能筒7c固定。
[0039]在所述每個(gè)儲(chǔ)能裝置7上設(shè)置一個(gè)在該儲(chǔ)能裝置7儲(chǔ)能到一定量后自動(dòng)連接下一個(gè)儲(chǔ)能裝置7使其開始工作的連動(dòng)控制裝置。連動(dòng)控制裝置對(duì)具體某個(gè)儲(chǔ)能裝置的選用進(jìn)行控制，保證只有一組儲(chǔ)能裝置7與主動(dòng)軸10連接。
[0040]如圖6、圖7、圖8所示，所述連動(dòng)控制裝置包括一個(gè)連動(dòng)齒輪7g，其外齒與齒圈7b的外齒嚙合；還包括與連動(dòng)齒輪7g固定的連動(dòng)軸7d、限位滑槽7e、限位螺母7f，以及在限位滑槽7e兩端各安裝一個(gè)限位開關(guān)；還包括連動(dòng)控制系統(tǒng)；所述連動(dòng)軸7d在位于限位滑槽7e上方的一段為螺紋，限位螺母7f擰在該螺紋上，且限位螺母7f的下部卡在限位滑槽7e內(nèi)。
[0041]兩個(gè)限位開關(guān)均為微動(dòng)開關(guān)，一旦限位螺母7f在限位滑槽7e內(nèi)移動(dòng)到某個(gè)限位開關(guān)并觸動(dòng)它，便可啟動(dòng)連動(dòng)控制系統(tǒng)。如圖6中所示，限位開關(guān)一個(gè)為儲(chǔ)能限位開關(guān)7p一個(gè)為釋能限位開關(guān)7n，分別在儲(chǔ)能時(shí)或釋能時(shí)被限位螺母7f觸動(dòng)后由連動(dòng)控制系統(tǒng)將下一個(gè)上作的儲(chǔ)能裝置的離合器合上，同時(shí)將當(dāng)前儲(chǔ)能裝置的離合器脫開。
[0042]如圖3、5、7所示，主動(dòng)軸10和各儲(chǔ)能裝置7內(nèi)的從動(dòng)軸12及連動(dòng)軸7d兩端均通過軸座4、軸座7a、軸座7h固定在機(jī)座上，儲(chǔ)能裝置7的儲(chǔ)能筒7c也與機(jī)座固定，圖中為使機(jī)構(gòu)表達(dá)清楚，未畫出機(jī)座。
[0043]風(fēng)機(jī)9的轉(zhuǎn)子25通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu),帶動(dòng)所述的主動(dòng)軸10轉(zhuǎn)動(dòng)。所述的在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為傳動(dòng)帶或齒輪機(jī)構(gòu)。主動(dòng)軸10還連接發(fā)電機(jī)13。所述控制器I控制主動(dòng)軸10連接到發(fā)電機(jī)13或連接到轉(zhuǎn)子25，或既不連接到發(fā)電機(jī)13也不連接到轉(zhuǎn)子。便于控制運(yùn)動(dòng)機(jī)械能儲(chǔ)能單元15的儲(chǔ)能、釋能或關(guān)閉。
[0044]本系統(tǒng)工作的工作原理如下:
[0045]當(dāng)風(fēng)力充足時(shí)，由轉(zhuǎn)子25連接發(fā)電機(jī)13，控制器I控制運(yùn)動(dòng)機(jī)械能儲(chǔ)存單元15連接到轉(zhuǎn)子25。風(fēng)機(jī)9的葉片21在風(fēng)力作用下帶動(dòng)轉(zhuǎn)子25轉(zhuǎn)動(dòng)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如皮帶或齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)主動(dòng)軸10轉(zhuǎn)動(dòng)。主動(dòng)軸10與減速箱2連接的第一離合器3脫開。初始階段，控制主動(dòng)軸10上與第一個(gè)儲(chǔ)能裝置7的從動(dòng)軸12連接的第二離合器6合上，該儲(chǔ)能裝置7的從動(dòng)軸12就能和主動(dòng)軸10同步轉(zhuǎn)動(dòng)，太陽輪7k也同步轉(zhuǎn)動(dòng)如順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，而行星輪7i則逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖5所示的3組平面蝸卷彈簧7m由于與行星輪7i為同軸(行星軸7j)轉(zhuǎn)動(dòng)，即逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，其為擰緊過程便實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能目的。當(dāng)行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)，齒圈7b使連動(dòng)齒輪7g跟著逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，連動(dòng)軸7d轉(zhuǎn)動(dòng)后，其上的限位螺母7f在限位滑槽7e內(nèi)向右移動(dòng)。當(dāng)限位螺母7f移動(dòng)到圖5中虛線位置，并進(jìn)一步觸動(dòng)儲(chǔ)能限位開關(guān)7p后，說明平面蝸卷彈簧7m已擰緊到一定程度即儲(chǔ)存一定能量，連動(dòng)控制系統(tǒng)則立即控制第二個(gè)儲(chǔ)能裝置的離合器合上開始儲(chǔ)能，同時(shí)將第一個(gè)儲(chǔ)能裝置的離合器脫開不再儲(chǔ)能，并控制剎車器11夾緊從動(dòng)軸12，使其不會(huì)反向轉(zhuǎn)動(dòng)將平面蝸卷彈簧7m剛儲(chǔ)存的能量釋放。依此過程，當(dāng)?shù)诙€(gè)儲(chǔ)能裝置儲(chǔ)存到定能量后，再自動(dòng)連接下個(gè)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行儲(chǔ)能。
[0046]當(dāng)風(fēng)力不足時(shí)，控制器I控制運(yùn)動(dòng)機(jī)械能儲(chǔ)存單元15連接到發(fā)電機(jī)13，利用運(yùn)動(dòng)機(jī)械能儲(chǔ)存釋放裝置儲(chǔ)存的能量帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電?？刂破鱅將主動(dòng)軸10上與減速箱2連接的第一離合器3合上，變速箱2變速，再驅(qū)動(dòng)主動(dòng)軸10逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)13發(fā)電。初始階段，將主動(dòng)軸10與儲(chǔ)能時(shí)使用的最后一個(gè)儲(chǔ)能裝置的從動(dòng)軸連接的離合器合上，井控制剎車器11放松從動(dòng)軸12使其可以轉(zhuǎn)動(dòng)，該儲(chǔ)能裝置的從動(dòng)軸12就能和主動(dòng)軸10同步轉(zhuǎn)動(dòng)，太陽輪7k也同步轉(zhuǎn)動(dòng)即逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),如圖4所示,而行星輪7i則順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),3組平面蝸卷彈簧7m同行星輪7i —樣逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，其放松過程便實(shí)現(xiàn)釋能目的。當(dāng)行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)，此時(shí)齒圈7b使連動(dòng)齒輪7g跟著順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，連動(dòng)軸7d轉(zhuǎn)動(dòng)后，其上的限位螺母7f在限位滑槽7e內(nèi)向左移動(dòng)。當(dāng)限位螺母7f從圖5中虛線位置再次回到初始位置，并進(jìn)一步觸動(dòng)釋能限位開關(guān)7n后，說明平面蝸卷彈簧7m已放松到一定程度即釋放一定能量，連動(dòng)控制系統(tǒng)則立即控制下一個(gè)將工作的儲(chǔ)能裝置的離合器合上開始釋能，同時(shí)將當(dāng)前儲(chǔ)能裝置的離合器脫開不再釋能。依此過程，當(dāng)?shù)诙€(gè)儲(chǔ)能裝置釋放一定能量后，再自動(dòng)連接下一個(gè)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行釋能，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電。
[0047]電力轉(zhuǎn)換器14與發(fā)電機(jī)13連接，并且控制從所述發(fā)電機(jī)13向電力系統(tǒng)輸出的電力。
[0048]以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種機(jī)械儲(chǔ)能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，例如附圖中所給出的只是本實(shí)施例的一種情況。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)械儲(chǔ)能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括: 風(fēng)機(jī)，所述風(fēng)機(jī)為垂直軸風(fēng)機(jī)，帶有葉片和轉(zhuǎn)子；所述的葉片和轉(zhuǎn)子機(jī)械連接； 空氣推力軸承，位于風(fēng)機(jī)下方，連接并支撐風(fēng)機(jī)； 發(fā)電機(jī)，其由該轉(zhuǎn)子進(jìn)行驅(qū)動(dòng)； 電力轉(zhuǎn)換器，其與該發(fā)電機(jī)電連接，并且控制從所述發(fā)電機(jī)向電力系統(tǒng)或用電設(shè)備輸出的電力； 其特征在于，還包括運(yùn)動(dòng)機(jī)械能儲(chǔ)存單元，所述運(yùn)動(dòng)機(jī)械能儲(chǔ)存單元連接風(fēng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，進(jìn)而通過發(fā)電機(jī)連接到電力轉(zhuǎn)換器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械儲(chǔ)能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述的運(yùn)動(dòng)機(jī)械能儲(chǔ)存單元，它包括機(jī)座、控制器和變速箱，還包括主動(dòng)軸，主動(dòng)軸通過第一離合器與變速箱連接，在主動(dòng)軸上還通過若干個(gè)第二離合器并聯(lián)安裝有若干個(gè)內(nèi)設(shè)平面蝸卷彈簧的儲(chǔ)能裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)械儲(chǔ)能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述儲(chǔ)能裝置包括從動(dòng)軸、平面蝸卷彈簧和儲(chǔ)能筒，以及由I個(gè)太陽輪、3個(gè)行星輪、I個(gè)齒圈構(gòu)成的行星齒輪機(jī)構(gòu)；所述太陽輪與從動(dòng)軸固接；儲(chǔ)能筒設(shè)置在齒圈外側(cè)并作為行星架支撐3個(gè)行星輪；3個(gè)行星輪的行星軸在進(jìn)入儲(chǔ)能筒內(nèi)的位置上各設(shè)置一根或并聯(lián)多根平面蝸卷彈簧；平面蝸卷彈簧一端與行星軸連接，另一端連接儲(chǔ)能筒；主動(dòng)軸從從動(dòng)軸的內(nèi)部通過，從動(dòng)軸的一端和主動(dòng)軸通過第二離合器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的機(jī)械儲(chǔ)能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:在所述每個(gè)儲(chǔ)能裝置上設(shè)置一個(gè)在該儲(chǔ)能裝置儲(chǔ)能到一定量后自動(dòng)連接下一個(gè)儲(chǔ)能裝置使其開始工作的連動(dòng)控制裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)械儲(chǔ)能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述連動(dòng)控制裝置包括一個(gè)連動(dòng)齒輪，其外齒與齒圈的外齒嚙合；還包括與連動(dòng)齒輪固定的連動(dòng)軸、限位滑槽、限位螺母，以及在限位滑槽兩端各安裝一個(gè)限位開關(guān)；還包括連動(dòng)控制系統(tǒng)；所述連動(dòng)軸在位于限位滑槽上方的一段為螺紋，限位螺母擰在該螺紋上，且限位螺母的下部卡在限位滑槽內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)械儲(chǔ)能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述兩個(gè)限位開關(guān)均為微動(dòng)開關(guān)，其中一個(gè)為儲(chǔ)能限位開關(guān)，另一個(gè)為釋能限位開關(guān)，分別在儲(chǔ)能時(shí)或釋能時(shí)被限位螺母觸動(dòng)后由連動(dòng)控制系統(tǒng)將下一個(gè)儲(chǔ)能裝置的第一離合器和第二離合器合上，同時(shí)將當(dāng)前儲(chǔ)能裝置的第離合器和第二離合器脫開。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3或5所述的機(jī)械儲(chǔ)能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:轉(zhuǎn)子通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)所述的主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)械儲(chǔ)能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述的在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為傳動(dòng)帶或齒輪機(jī)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或3或5所述的機(jī)械儲(chǔ)能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:主動(dòng)軸還連接發(fā)電機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2或3或5所述的機(jī)械儲(chǔ)能風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器連接并控制主動(dòng)軸連接到發(fā)電機(jī)或/和連接到轉(zhuǎn)子，或既不連接到發(fā)電機(jī)也不連接到轉(zhuǎn)子。
【文檔編號(hào)】F03D3/00GK103498762SQ201310491620
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】李同強(qiáng) 申請(qǐng)人:浙江工商大學(xué)