强固风叶磁悬浮大型垂直轴风电系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106917720A(43)申请公布日2017.07.04(21)申请号201510988085.3(22)申请日2015.12.25(71)申请人上海稳得新能源科技有限公司地址200433上海市杨浦区营口路825号605室(72)发明人於岳亮於宙瑞秋(51)Int.Cl.F03D3/06(2006.01)F03D3/02(2006.01)F03D9/25(2016.01)F03D15/20(2016.01)F03D80/70(2016.01)F03D7/06(2006.01)权利要求书1页说明书11页附图7页(54)发明名称强固风叶磁悬浮大型垂直轴风电系统(57)摘要本发明的大型垂直轴风电系统，所述涡轮机为10MW级或以上功率级超大型机组，主风叶由支撑叶片的二叶片双臂达里昂、萨沃纽斯、风球等复合而成，风球解决了空气动力学制动的难题，发电机采用永磁直驱，整个轴系采用无需额外磁体的磁悬浮弹簧结构，是目前国内外结构强度最高、发电效率最高、安全性最好、工业化覆盖面最广的风力涡轮发电机组。CN106917720ACN106917720A权利要求书1/1页1.一种由大型垂直轴涡轮机和发电机、变流器组成的风电系统，其特征是，涡轮机组由主轴(1)、双臂翼型结构达里厄风机(2)、萨沃纽斯风机(3)和远端风球风机(4)复合而成；双臂间有支撑风叶，支撑风叶本身是升力型风叶，也是增强双臂翼刚度和强度的结构件；远端风球(4)为可转动型风轮机结构，风球工作位置时机组可产生相加的复合力矩，反转后的风球则使驱动力矩反向实现空气动力学制动。2.根据权利要求1所述的风电系统，其特征是，双臂达里厄风机的全部叶片都为翼型；叶片的远端，由上叶片(22)通过端部叶片(21)连接下叶片(23)；而叶片近端连接为，其上叶片(22)连接于萨沃纽斯风叶的上端固定架(11)，其下叶片(23)则连接于萨沃纽斯风叶的下端固定架(12)，他们的连接点相互交错，即如果他们的上叶片(22)连接于萨沃纽斯风叶的上端固定架(11)的一条对角线，则他们的下叶片(23)连接于萨沃纽斯风叶的下端固定架(12)的另一方向的对角线；上下叶片在水平投影和垂直投影中呈现双三角形结构。3.根据权利要求1或权利要求2所述的风电系统，其特征是，安装在轴心处的萨沃纽斯风机总成(3)，包括了上端固定架(11)、下端固定架(12)和二个半圆柱形叶片；萨沃纽斯风机的二个半圆柱形叶片反向对称布置、分列在主轴(1)两边，并牢固植入两端固定架；S形叶片形状为半圆柱形、椭圆柱形或流线柱型、或不对称边的升力型之一种。4.根据权利要求1所述的风电系统，其特征是，萨沃纽斯风叶安装布置应与达里厄风机的对称轴相互垂直，位置相互交错布置，并且使二者在同一风向下产生的力矩方向一致，且达到最佳的丰歉互补效应。5.根据权利要求1所述的风电系统，其特征是，将刚性帆换成支撑风叶(24)，支撑风叶处于翼型结构达里厄风机(2)双臂之间，一条或多条支撑风叶将双臂风叶切割成为一个个短小三角形。6.根据权利要求1所述的风电系统，其特征是，达里厄风机远端采用平面连接而省却Φ叶片；风球(4)固定安装在达里厄远端风叶平面上下，安装方向一致；风球形状为半球形、椭球形或不对称球形。7.根据权利要求1、权利要求5、或权利要求6所述的风电系统，其特征是，风球(4)为可转动型平衡轴风球，风球有工作和制动两个停留位置，分别对应正常运转发电和空气动力制动工况。8.根据权利要求1所述的风电系统，其特征是，风电系统的发电机为直驱同步发电机，或开心式同步发电机。9.根据权利要求1或权利要求8所述的风电系统，其特征是，发电机为大直径永磁结构，轴承为双自由度磁悬浮弹簧结构。2CN106917720A说明书1/11页强固风叶磁悬浮大型垂直轴风电系统技术领域[0001]本发明属于涡轮动力机发电技术领域，具体地说，是提出一种实用的超强度结构的大功率复合型垂直轴风力涡轮发电机系统。背景技术[0002]风力涡轮机(以下也可简称为风轮机或风机)，是将风的动能转变为适合发电机轴能接受的机械能，然后带动发电机旋转发电的可再生能源动力装置。在整个风力发电过程中，涡轮机的产能是第一位重要的。[0003]在现有广泛使用的水平轴涡轮机中，产业实践证明，单机功率的增大，有利于降低单位功率装机容量的成本和风力发电的度电成本。因此，单机额定功率容量不断增大，水平轴涡轮机的单机功率已普遍从上世纪末的兆瓦(MW)级升高到目前的2～3兆瓦级，目前研发机组4～6兆瓦级，远景瞄准10～15兆瓦级的目标，这是近期来风电技术发展演进的总趋势。[0004]在垂直轴涡轮机领域，超大功率风力发电机的研究也方兴未艾。英国Arup公司推出的Aerogenerato