专利名称：旋转型联合聚风风力发电机组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种全新类型的风力发电机组，尤其是以"联合聚风极大功率风电机组"为 基础形成的可实现机组主体结构Z300。 -Z360"旋转对风的联合聚风风电机组。
背景技术：
发明专利技术方案历经"03年大功率、04年更大功率、05年 超大功率、07年特大功率、07年极大功率"合计五年、五项发明专利的创新完善及过程发 展，其性能日臻完美，功率日臻强大，结构日臻简捷，成本日臻低廉，建设日臻方便，适应 性日臻广泛，但其还有更进一步创新完善与性能发展的巨大空间。
可将本发明"旋转型联合聚风风力发电机组"看成是中国发明专利"联合聚风极大功率 风力发电机组"[200710175590. l]的一种特殊设计与应用形态，其继承了 "极大功率机组" 的设置形态、作用原理、出力方式、调控方式、制动方式等全部基本性能与综合优势，但在 结构、性能、建设、应用等方面又有诸多本质性的不同，呈现出全新的效能，对其背景技术 "联合聚风极大功率风力发电机组"主要结构、作用原理与优势功效的概要描述是 1、工作原理概述
联合聚风极大功率风力发电机组是将多个"卧式形态设计的菱形或长菱形形态的分风 式风力发电机组"(下简称卧式分风机组)上下间隔并列联合设置，从而形成(组成)一 个独立的传动与出力设置单元，因此在其上下相邻间隔设置的各个长菱形卧式分风机舱的两 侧，均可形成由分风机舱分风与其相互影响聚风所形成的间隔过流通道，在通道中形成聚风 效果，而卧式双桨轮风轮的桨叶正好并列处于聚风过流通道的聚集气流中，从而使聚集的强 大风力持续切向冲击卧式双桨轮风轮的最大力矩处，推动其旋转形成最大出力能力转换。
"卧式分风机组"是由卧式双桨轮风轮相互齿合连动构成，并可通过并列设置的各个分 风机组形成相互之间的联合连动，从而可使若干个联合并列设置的分风机组实现一体化联合 连动的集中出力态势。可通过长菱形聚风斜面的双向合并天然构成并列双桨轮风轮内侧的设 备间(分风机舱)；其通过"伞式桨叶伸縮调控系统"的上下简单移动控制可一同准确、快 速、整体地调控卧式双桨轮风轮各个桨叶的伸展幅面，从而实现微风启动、随风调频、刹车 减力、台风避让的应用需求调控。
"联合聚风极大功率风力发电机组"的卧式分风机舱分风角为正面面对风向的完全固定 形态，其对风方法是利用多数地区自然界风力路径来回相对直线运动的特点，通过卧式双桨 轮风轮正、反旋转方向的调节变化方式适应风力方向的整体变化。因聚风通道有顺风作用，
卧式双桨轮风轮对风向又没有特别严格的出力条件要求，因此在风向小角度左右偏离机组固 定设置方向主线的情况下，不会对机组运行产生较大的影响。
"联合聚风极大功率风力发电机组"的结构是由卧式分风机舱，与设有桨叶伸缩调控 系统的卧式双桨轮风轮形成"卧式分风式风力机"，将相同规格的"卧式分风式风力机"进 行纵向间隔并列联合设置形成"卧式联合聚风风力机组"，在"卧式联合聚风风力机组"的 一侧、或两侧、或在其中部、或下部设置1-多个卧式发电机或是设置"多发电机传动系统" 形成发电机组，并与固定斜拉式塔架配合形成其技术方案设计形态。
"联合聚风极大功率风力发电机组"为联合聚风风电技术以更低成本、更优结构实现更 大功率与更广泛的适应性发展提供了更为广阔的拓展空间，其可通过将各个联合连动的卧式
桨轮风轮设计长度的超长延长方式，如几十米、几百米、甚至几千米(理论与实际上完全 可行)，实现其单机更为巨大的出力功率设计，而该设计只需提供一组桨轮风轮传动齿轮即可。
但是，在一些地区、海域、山顶，自然界的风力方向在一年中的不同时刻是以Z30(T -Z36(T方向频繁大角度变化的形态出现的，因此单独采用"联合聚风极大功率风力发电机组" 具有的广泛角度采风能力也难于满足其出力应用要求。因此需要进一步完善其设计类型与性 能，使其适用的领域更加广泛。
因为，由上下联合并列一体化设置的卧式分风式风力机所形成的"卧式联合聚风风力机 组(风电机组)"可独立形成一个出力单元，这就为其旋转型设计提供了基础条件。
发明内容
本发明的目的旨在针对上述问题与应用需求提出一种"旋转型联合聚风风力发电机组" 发明技术方案，其可全面有效地解决上述难题，其继承了 "联合聚风极大功率风电机组"的 全部技术性能优点，其机组主体框架可以Z300" -2360"的角度旋转对风方式实现适用于风 向频繁大角度变化的各种区域、海域应用，其出现将使联合聚风风电技术与风电机组的设计 形态更加全面，应用领域更为广泛。
本发明提出的"旋转型联合聚风风力发电机组"是由(一)卧式分风机舱，与(二)设 有桨叶伸縮调控系统的卧式双桨轮风轮形成"卧式分风式风力机"，(三)将相同规格或不相 同规格的"卧式分风式风力机"进行纵向间隔并列联合设置形成方形或梯形形态的"卧式联 合聚风风力机组"，(四)在"卧式联合聚风风力机组"的中部或中下部设置1-多个卧式发 电机或是设置"多发电机传动系统"形成发电机组，并与主体框架配合共同形成旋转型联合 聚风风电机组的主体结构，该旋转主体结构与(五)"斜拉式旋转塔架"或"支撑式旋转塔
架"配合共同形成本发明全部技术方案，以下对上述五个主要结构功能部分分别具体描述
(一) 卧式分风机舱
卧式分风式风力机机舱(简称卧式分风机舱；卧式机舱)是通过卧式菱形或卧式长菱 形分风机舱，实现前后双方向的上下分风与卧式机舱上下两侧的相邻影响聚风。
小型机组采用的卧式机舱可建成菱形形态，中、大型机组及采用更大直径的桨轮风轮 机组则将采用长菱形卧式分风机舱设计形态，或形成其两者的中间形态，并采用将卧式双桨 轮风轮进行非完全交错排列设置的形态(见示意图l、 3所示)。
从卧式菱形分风机舱的侧部观看，其如同一个长菱形体，其上下两侧各有两个聚风斜面， 上下两侧聚风斜面的交汇线构成卧式分风机舱前后两端的分风角；长菱形卧式分风机舱的双 桨轮风轮是采用错位的布置设置方式，其上下联合排列后可使在各个卧式分风机舱外部的两 个桨轮风轮相邻并列，并且将其进行相邻风轮齿轮的连动配合实现联合传动形态，从而形成 上下一体化的"联合连动风力机组"的形态。各个桨轮风轮轴的安装位置是分布设置在"目" 字形塔架体上的；由于Z36(T旋转型机组可单向迎风，所以其分风机舱还可采用去掉一边分 风角的设计形式(见示意图3所示)。
(二) 设有桨叶伸縮调控系统的卧式双桨轮风轮 在卧式分风机舱的中部横向并联设置卧式双桨轮风轮，卧式分风机舱的聚风斜面或其延
伸连接的直面可遮挡住桨轮风轮半部分旋转弧面体，悬空在卧式分风机舱以外的双桨轮风轮 桨叶，可承接卧式分风机舱上下联合并列设置后形成的横向聚风通道内的聚集气流，可使其 能够按照风向变化来回双向冲击桨轮风轮的外部悬空桨叶，形成双方向的旋转，从而形成最 大的出力能力转换。
设有桨叶伸縮调控系统的卧式双桨轮风轮可简单、准确、快速、有效、同步地调控桨轮 风轮各个桨叶伸展幅面的大小变化，在机组故障、发电机过载、频率超标、脱网、起动时， 可通过风轮缩桨减力或附加配合简单的机械制动实现机组在大风力情况下的减力刹车控制， 使之得到及时保护，消除自然风力变化对机组稳定运行产生的影响，实现机组出力能力的变 化调整，在出现台风、飓风时可采用完全縮桨的操作实现避让保护的目的。
其小、中、大型桨轮风轮可有不同的桨叶伸縮方式与设计结构，以适应不同的出力能力 调控与桨轮风轮的规格设计需求。桨轮风轮可分为中心大辊筒型、中心中辊筒型和中心小辊 筒型等不同的结构设计形态。中心大辊筒型桨轮风轮的中部为大直径圆柱体辊面结构设计， 小辊筒型较少采用。
在小、中、大中心辊筒的周边均匀分布设有3-4个、大直径风轮可设置5-8个、更大直
径可设置8-10个乃至更多个以相同直径方向设置的桨叶，在双桨轮风轮上采用的中心辊筒 直径、高度、桨叶设置数量与设计规格相同，为了加强各个桨叶的乘风支撑强度和方便对桨 叶进行伸縮调控，在桨轮风轮的纵向中部可间隔均布设置l-多层支撑圆环(或板)。
所谓中心大、中、小辊筒型是指其中心辊筒直径相对于桨轮风轮整体直径的规格设计比 例而言，其不同的比例关系决定了其可采用的不同縮桨结构与縮桨方式。
中心大辊筒型结构可实现"辊内縮桨"操作，BP:将各方面的桨叶宽幅的绝大部分或是 全部收縮进入中心大辊筒内；还可实现"重叠縮桨"操作、"双叠-辊内縮桨"或"辊内-双 叠縮桨"操作等设计。
其刹车制动装置可与桨轮风轮縮桨减力配合制动，刹车制动系统可与桨轮轮盘与主体框 架一体化配合设计；其制动方法可采用气动、液压、电磁等方式，可由电机输出功率的反馈 信号实现自动控制，或人工等其它相关信号，配合必要的手动电动控制实现。
(三) 将相同规格"卧式分风式风力机"进行纵向间隔并列联合设置，形成"卧式联合 聚风风力机组"
将上述(一)卧式分风机舱与(二)设有桨叶伸縮调控系统的卧式双桨轮风轮配合形成 "卧式分风式风力机"形态。由各个"卧式分风式风力机"进行上下间隔并列且相同高度间 隔距离联合设置形成方形或梯形"卧式联合聚风风力机组"的形态，使上下相邻机组之间产 生相互影响的聚风效果；联合并列设置的数量可依需求设计，在桨轮风轮相同直径的情况下， 联合并列设置的"卧式分风式风力机"越长、越高、越多，该机组形成的乘风面积也就越 大，所形成的单机出力能力也就越大。
(四) 在"卧式联合聚风风力机组"的中部、或中下部设置1个-多个卧式发电机，或 是设置"多发电机传动系统"形成发电机组形态，并与主体框架配合共同形成旋转型联合聚 风机组的主体结构(旋转结构)
"卧式联合聚风风力机组"的整体设计形态为其以不同形态、方式、数量连接配合发电 机或"多发电机传动系统"提供了巨大、多样的安置与安装空间。"卧式联合聚风风力机组" 可将动力由在中部或、中下部设置的"主风轮轴"输出，与设置的1-多个发电机或多发电机传 动系统连接配合形成发电机组(见示意图4所示)。其"多发电机传动系统"是由一个与"主 风轮轴"同轴的大齿轮盘与1-多个配合传动的小齿轮盘一体化配合构成。
上述各个介绍结构所形成的"联合聚风风力发电机组基本形态"与"主体框架"配合共
同形成旋转型联合聚风风电机组的主体结构(即旋转结构)。
(注因为本发明联合聚风风电机组主体功能部分的结构继承延续了 "联合聚风极大功
率风力发电机组"相关设计，其传动系统结构也大致如此，可根据具体实现需求选择采用发 电机传动系统设置方式与类型)。
(五)"斜拉式旋转塔架"或"支撑式旋转塔架"部分 本发明提供了两种旋转塔架设计结构与类型提供选择，即由"斜拉式旋转塔架"或由 "支撑式旋转塔架"与机组旋转主体结构配合，共同实现"旋转型联合聚风风电机组"的旋 转功效，从而形成本发明的全部技术方案。因此，.其是"旋转型联合聚风发电机组"与"联 合聚风极大功率风力发电机组"技术方案最主要的结构与性能区别之处。
1、 斜拉式旋转塔架
斜拉式旋转塔架(见示意图1所示) 一般是采用四个斜拉式钢丝绳与顶部的"斜拉固 定机顶"配合形成对目字形旋转塔架上部旋转轴的结构稳定设置，在目字形塔架的下部设置 发电机和电器装置与齿轮传动设备等，并且由"旋转设备平台"将上述机组的旋转主体结构 部分一体化托举；"旋转设备平台"与下部的"固定支撑平台"滑动配合形成旋转支撑塔架
的旋转功能结构，通过驱动装置的作用可使旋转设备平台形成大致Z90"-Z10(T范围的旋转，
其驱动马达可由"风向标"控制实现随时自动控制启动与停止制动动作的测控，使旋转型联 合聚风风电机组主体框架始终处于正面迎风的状态，由于卧式分风机舱可以实现双向迎风，
通过图示中的风力方向箭头可以看出(见示意图2所示)，其虽然通过限制角度旋转同样可 以适应Z30(T-Z310。范围的风向角度大幅度变化的对风要求。(其形成旋转角度限制的原因 是超长设计的风电机组主体框架难于跨越四个斜拉钢丝绳所形成的绳索斜拉间隔区域所形 成的角度范围，而短的风电机组主体框架，或设计形成与钢丝绳斜拉配合的上小下大的梯形 建设形态的风电机组主体框架，即可实现Z360 "范围无限制旋转对风的要求)。
采用"斜拉式旋转塔架"的优势是其建设方式简单，建设成本比较"支撑式旋转塔架" 要低，可形成超大跨度斜拉稳定结构，稳定性更强，这尤其适合在海上建设采用。
2、 支撑式旋转塔架
支撑式旋转塔架是通过与旋转"目字形"机组塔架一体化设计的A字形辅助支架配合， 使其下部形成"十字形"稳定支撑结构(见示意图3、 4、 5)，通过风电机组主体框架与A字 形辅助支架的底部四个接触点与环绕式支撑轨道形成滑动钩连与行走驱动形态的配合，从而 实现旋转型联合聚风风电机组主体框架的驱动旋转与固定，其驱动马达的控制方式可与上述 风向标自动控制方式相同。因为其可现实Z36(T旋转，因此其卧式分风机舱还可采用单向形 式，即将一边的分风角去掉(见图示虚线部分表示可取掉该部分)。
与斜拉式旋转塔架比较，支撑式旋转塔架采用超长主体框架也没有旋转角度的限制，但是其建设成本较高，尤其是形成大跨度支撑且长距离移动行走的形式建设成本更高。因此， 其也可采用在一定的旋转行走限制区域内建设半环绕式支撑轨道与其塔架，形成限制角度方 式的旋转，同时配合分风机舱双向迎风对风能力同样可以满足绝大多数地区的应用需求。
本发明提出的"旋转型联合聚风风力发电机组"拥有的两种旋转塔架设计结构与建设方
式可方便提供不同情况的建设与应用选择，其可使联合聚风风电机组实现Z300。-2360° 的旋转对风，适用于风向经常大方向、大角度变化的海上和一些陆地、山顶采用；其出现将 使联合聚风风电机组的适用性能力更加广泛与全面，为联合聚风风电技术实现更大范围应用 发展提供了更为广阔的拓展空间，其出现将使联合聚风风电技术实现全能应用的水平。
下面结合示意图说明"旋转型联合聚风风力发电机组"基本功能结构及其作用效果。
图1是"斜拉式旋转型联合聚风风力发电机组"的侧视宏观示意图。
图2是"斜拉式旋转型联合聚风风力发电机组"的俯视宏观示意图。
图3是"支撑式旋转型联合聚风风力发电机组"的侧视宏观示意图。
图4是"支撑式旋转型联合聚风风力发电机组"迎风面的主视宏观示意图。
图5是"支撑式旋转型联合聚风风力发电机组"的俯视宏观示意图。
图6是旋转设备平台或环绕式支撑轨道滑动钩连结构与驱动装置配合的剖面示意图。
图7是大规格旋转型联合聚风风力发电机组采用的复合式框架的平面示意图(举例)。
图l中l.斜拉固定机顶；2.旋转轴；3.钢丝绳；4.卧式分风机舱；5.桨轮风 轮；6.旋转目字形塔架；7.发电机与传动设备机舱； 8.旋转设备平台；9.固定支 撑平台；IO,驱动装置；11.支撑塔架与水面。
图示中，菱形卧式分风机舱与桨轮风轮的配合结构是中部横剖面的侧视示意图，表示该
机组是由多个相同的"卧式分风式风力机"上下联合并列设置构成"卧式联合聚风风力机组"；
图中箭头为风向与风力驱动桨轮的旋转方向。
图2中12.斜拉钢丝绳坠体；13.旋转型联合聚风风电机组主体框架(虚线表示其
左转可旋转到该角度的位置；14.各个箭头均表示不同的风力冲击方向；15.斜拉固定
机顶；16.左右旋转角度范围标示；17.旋转轴；18.旋转型联合聚风机组主体框架。
图中下部大箭头与X符号表示，只有该方向属机组旋转限制角度，大约在Z5(T-Z6(T。
图3中19.目字形塔架；20.桨轮风轮； 21.虚线部分表示可取掉该部分； 22. A字形辅助支架；23.发电机与传动设备机舱；24.滑动钩连与驱动装置； 25.旋
转设备平台； 26.环绕式支撑轨道及其塔架； 27.水面。
图4中28.旋转型联合聚风风电机组主体框架；29.桨轮桨叶；30.分风机舱分解 风力；31.该形状箭头表示机组主体框架可延续加大；32.桨轮辊筒；33.卧式分风机 舱分风角；34.桨轮(传动)齿轮与桨轮轴；35.发电机传动齿轮；36.发电机；37. 旋转设备平台；38.环绕式支撑轨道及其塔架；39.主体支撑塔架；40.地面基础。
图5中41.表示机组主体框架可持续延长；42.机组主体框架；43.环绕式支撑
轨道及其塔架；44.旋转设备平台；45.含有桨轮齿轮与桨轮轴的中心机组机架；46. A字形辅助支架；47.旋转驱动制动装置。
图6中48.桨轮桨叶；49.机组主体框架；50.旋转滑动钩连装置；51.环绕 式支撑轨道； 52.轨道塔架； 53.安装水面；54.旋转驱动轮； 55.驱动马达。 图7中56.机组主体框架;57.复合支撑框架；58.含有桨轮齿轮与桨轮轴的中 心机组机架； 59.发电机与传动设备机舱； 60.旋转设备平台。
实施方式
对本发明"旋转型联合聚风风力发电机组"主要创新结构运行方法的描述是
当自然界风力方向发生变化时，风向标的旋转方向将发生偏移，从而触动驱动马达的电 源控制装置启动，通过驱动马达驱动旋转型联合聚风机组主体框架或驱动旋转设备平台或驱 动环绕式支撑轨道滑动钩连结构实现与风力变化方向实现一致性方向的行走移动，从而实现 机组主体框架对风的目标，当方向纠正后电源控制启动自动关闭，马达自动停止行走移动(或
同时实现制动操作)；当行走移动遇到阻挡限制(到达行走限制区域)后，可触机启动
桨轮风轮反向旋转运行控制装置。以上所述的控制指令也可配合人工方式或电脑设计程序实 现，或可采用手机信号实现远距离的随时控制(因为风力方向非每日经常变化)。
权利要求
1、一种“旋转型联合聚风风力发电机组”其特征在于其是由(一)卧式分风机舱，与(二)设有桨叶伸缩调控系统的卧式双桨轮风轮形成“卧式分风式风力机”，(三)将相同规格或不相同规格的“卧式分风式风力机”进行纵向间隔并列联合设置形成方形或梯形形态的“卧式联合聚风风力机组”，(四)在“卧式联合聚风风力机组”的中部或中下部设置1-多个卧式发电机或是设置“多发电机传动系统”形成发电机组，并与主体框架配合共同形成旋转型联合聚风风电机组的主体结构(旋转结构)，该旋转主体结构与(五)“斜拉式旋转塔架”或“支撑式旋转塔架”配合共同形成；其“斜拉式旋转塔架”一般是采用四个斜拉式钢丝绳与顶部的“斜拉固定机顶”配合形成对目字形旋转塔架上部旋转轴的结构稳定设置，在目字形塔架的下部设置发电机和电器装置与齿轮传动设备等，并且由“旋转设备平台”将上述机组的旋转主体结构部分一体化托举；“旋转设备平台”与下部的“固定支撑平台”滑动配合形成旋转支撑塔架的旋转功能结构，通过驱动装置的作用可使旋转设备平台形成大致∠90°-∠100°范围的旋转；其采用短的风电机组主体框架，或设计形成与钢丝绳斜拉配合的上小下大的梯形建设形态的风电机组主体框架，即可实现∠360°范围无限制旋转对风的要求；其“支撑式旋转塔架”是通过与旋转“目字形”机组塔架一体化设计的A字形辅助支架配合，使其下部形成“十字形”稳定支撑结构，通过风电机组主体框架与A字形辅助支架的底部四个接触点与环绕式支撑轨道形成滑动钩连与行走驱动形态的配合，从而实现旋转型联合聚风风电机组主体框架的驱动旋转与固定；其也可采用在一定的旋转行走限制区域内建设半环绕式支撑轨道与其塔架，形成限制角度方式的旋转，同时配合分风机舱双向迎风对风能力满足绝大多数地区的应用需求；其驱动马达可由“风向标”控制实现随时自动控制启动与停止制动动作的测控；还可采用无线自动化的遥控控制等。
全文摘要
一种“旋转型联合聚风风力发电机组”，其属“联合聚风极大功率风力发电机组”的特殊设计应用形态，其主体结构与功效与极大功率机组相似，由卧式分风机舱、卧式双桨轮风轮形成“卧式分风式风力机”，并将其纵向间隔并列联合设置形成方形或梯形形态的“卧式联合聚风风力机组”，在其中部或中下部设置卧式发电机或“多发电机传动系统”，并与主体框架共同构成机组的旋转主体结构，该旋转主体结构可分别与“斜拉式旋转塔架”或“支撑式旋转塔架”配合形成两种建设方式，其可使机组主体结构实现∠300°-∠360°的旋转对风，适用于风向经常大方向变化的海上和一些陆地、山顶采用；其出现将使联合聚风风力发电机组实现全能适用的水平。
文档编号F03D9/00GK101187358SQ200710176148
公开日2008年5月28日 申请日期2007年10月22日 优先权日2007年10月22日
发明者陈晓通 申请人:陈晓通