高空整合型球形空腔涡轮式风力发电机.pdf

本发明名称为：高空整合型球形空腔涡轮式风力发电机，涉及新能源利用。本发明在球形空腔涡轮式风机的风叶中嵌入导体线圈，在球形空腔涡轮式风机的中心轴上绕有导体线圈，中心轴上的导体线圈通入直流电后将会产生磁场，或者在中心轴上安装永磁体，从而将传统的由风机和发电机组成的风力发电机整合为一种一体化装置。氦气球将此整合型球形空腔涡轮式风力发电机升上高空，利用高空强大风力以及球形空腔涡轮式风机具有启动风速低，安全风速高，定向转动等的优点，充分地利用高空的风能发电。通过电缆把电能输送回地面的用电设备。它解决了现有技术的风机离地面不高，在地表没什么大风的地区不能使用等的缺点。

1.  一种高空整合型球形空腔涡轮式风力发电机，其特征在于：包括氦气球1，整合型球形空腔涡轮式风力发电机3；

2.  根据权利要求1所述的高空整合型球形空腔涡轮式风力发电机，其特征在于：所述的整合型球形空腔涡轮式风力发电机3由风叶13、风叶13中的导体线圈14、轴承15、中心轴16、中心轴16上的导体线圈17组成；导体线圈14嵌入球形空腔涡轮式风机的风叶13纵向中，导体线圈17绕在球形空腔涡轮式风机的中心轴16纵向上；空腔涡轮呈球形，风叶13构成球形空腔涡轮的球形状结构外壳，轴承15安装在整合型球形空腔涡轮式风力发电机3的顶部和底部，并用中心轴16连接；风叶13两端连接顶部和底部的轴承15；

3.  根据权利要求1所述的高空整合型球形空腔涡轮式风力发电机，其特征在于：永磁体23安装在中心轴16上；

4.  根据权利要求1所述的高空整合型球形空腔涡轮式风力发电机，其特征在于：所述的氦气球用载荷钢索2连接整合型球形空腔涡轮式风力发电机3.

高空整合型球形空腔涡轮式风力发电机
技术领域
本发明涉及新能源利用.本发明在球形空腔涡轮式风机的风叶中嵌入导体线圈，在球形空腔涡轮式风机的中心轴上绕有导体线圈，中心轴上的导体线圈通入直流电后将会产生磁场，或者在中心轴上安装永磁体，从而将传统的由风机和发电机组成的风力发电机整合为一种一体化装置。
当嵌入导体线圈的风叶在风力作用下转动时，风叶中的导体线圈与中心轴上的导体线圈通入直流电后产生的磁场或中心轴上永磁体的磁场就有了相对运动，即风叶中的导体线圈切割了磁力线，因此在风叶中的导体线圈中便产生了感应电势，从而发电。
氦气球将此整合型球形空腔涡轮式风力发电机升上高空，利用高空强大风力以及球形空腔涡轮式风机具有启动风速低，安全风速高，定向转动等的优点，充分地利用高空的风能发电.
背景技术
现有技术的风机离地面不高，在地表没什么大风的地区不能使用。另外，现有技术的风力发电还存在发电成本高，设备安装困难等问题
发明内容
为了克服现有技术的上述不足，本发明提供一种能充分地利用高空风能的发电装置。这种发电装置包括氦气球、整合型球形空腔涡轮式风力发电机。
整合型球形空腔涡轮式风力发电机是这样的一种装置：在球形空腔涡轮式风机的风叶中嵌入导体线圈，在球形空腔涡轮式风机的中心轴上绕有导体线圈，或者在中心轴上安装永磁体，中心轴上的导体线圈通入直流电后将会产生磁场。当嵌入导体线圈的风叶在风力作用下转动时，风叶中的导体线圈与中心轴上的导体线圈通入直流电后产生的磁场或中心轴上永磁体的磁场就有了相对运动，即风叶中的导体线圈切割了磁力线，因此在风叶中的导体线圈中便产生了感应电势，从而发电。
此整合型球形空腔涡轮式风力发电机能省却沉重的变速器，并消除风能在变速器上的损耗，能最大限度地利用高空的风能。
氦气球将此整合型球形空腔涡轮式风力发电机升上高空，利用高空强大风力以及球形空腔涡轮式风机具有启动风速低，安全风速高，定向转动等的优点，充分地利用高空的风能发电.电能通过变压器变压输送到蓄电池。
本发明使用与普通风机不同的球形空腔涡轮式风机，空腔涡轮呈球形，球形空腔涡轮的球形状结构外壳由风叶组成，轴承安装在球形空腔涡轮的顶部和底部，并用中心轴连接，风叶两端连接顶部和底部的轴承。
本发明使用的球形空腔涡轮式风机不需要跟踪风向的变化，无论风向如何都能定向转动并带动发电机发电，因而不需要配置风向舵或偏航轴承总成，可节省不少费用。
本发明的氦气球和整合型球形空腔涡轮式风力发电机用载荷钢索连接，氦气球体积巨大，受风面积也庞大，但比较轻；最重的部分是整合型球形空腔涡轮式风力发电机，由于整合型球形空腔涡轮式风力发电机的体积和受风面积相对于氦气球来说比较小，因而能起到类似于船锚的稳定作用。
本发明有效地解决了现有技术的风力发电的诸多问题。
附图说明
图1是本发明高空整合型球形空腔涡轮式风力发电机的示意图。
图中：1、氦气球；2、载荷钢索；3、整合型球形空腔涡轮式风力发电机；4、电缆；5、控制器；6、变压器；7、蓄电池；8、气泵；9、备用氦气球；10、导气管；11、地面；12、固定绳索。
图2是本发明整合型球形空腔涡轮式风力发电机的示意图。
图中：13、风叶；14、风叶中的导体线圈；15、轴承；16、中心轴；17、中心轴上的导体线圈。
图3是本发明整合型球形空腔涡轮式风力发电机的俯视示意图。
图中：18、风叶；19、20为一匝导体线圈的两个有效边；21、中心轴；22、中心轴上的导体线圈。
图4是本发明另一种整合型球形空腔涡轮式风力发电机的示意图。
图中：13、风叶；14、风叶中的导体线圈；15、轴承；16、中心轴；23、永磁体。
具体实施方式
本发明提供一种能充分地利用高空风能的发电装置。参照图1、图2、图3，它由氦气球1，载荷钢索2，整合型球形空腔涡轮式风力发电机3，电缆4，控制器5，变压器6，蓄电池7，气泵8，备用氦气球9，导气管10，地面11，固定绳索12等部分组成。载荷钢索2连接氦气球1和整合型球形空腔涡轮式风力发电机3。
氦气球1将整合型球形空腔涡轮式风力发电机3升上高空，利用高空强大风力以及球形空腔涡轮式风机具有启动风速低、安全风速高、定向转动等的优点，充分地利用高空的风能发电.
整合型球形空腔涡轮式风力发电机3是这样的一种装置：在球形空腔涡轮式风机的风叶13中嵌入导体线圈14，在球形空腔涡轮式风机的中心轴16上绕有导体线圈17，中心轴16上的导体线圈17通入直流电后将会产生磁场，直流电可由地面11的蓄电池7供应。当嵌入导体线圈的风叶13在风力作用下转动时，风叶中的导体线圈14和中心轴上的导体线圈17通入直流电后产生的磁场就有了相对运动，即风叶中的导体线圈14切割了磁力线，因此在风叶中的导体线圈14中便产生了感应电势，从而发电。电能通过电缆4输送到在地面11的变压器6，变压后再输送到蓄电池7。
控制器8具有避免风机空转、风大自动卸荷、过压自动刹车，蓄电池损害保护等的功能；为了使高空整合型球形空腔涡轮式风力发电机不被高空强风吹走，用固定绳索12连接氦气球1与地面11。当需要把整合型球形空腔涡轮式风力发电机3降落到地面11时，可用气泵8通过导气管10把氦气和空气的混合气体抽到备用氦气球9内；当需要把由整合型球形空腔涡轮式风力发电机3升上高空时，亦可用气泵8通过导气管10把氦气和空气的混合气体泵入氦气球1内，氦气球1和备用氦气球9是互为备用关系。
作为本发明的另一实施方案，可用永磁体22代替在球形空腔涡轮式风机的中心轴16上绕有的导体线圈17。参照图4，其具体实施方式与上述方案一样。
本发明提供一种能充分地利用高空风能的发电装置并有效地解决了现有技术的风力发电的诸多问题。