液压式风力发电系统的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电系统，更详细地涉及一种结构易于维护、故障少且运行时间最大化的液压式风力发电系统。


背景技术：

2.通常，螺旋桨式风力发电机具有三个螺旋桨安装在一个支柱上的结构。这种风力发电机只能在11至30英里/小时(mph，miles per hour)的风速范围内发电。也就是说，在超出上限范围的60英里/小时的风速下，螺旋桨折断或发电装置发生火灾的风险较高。此外，为了轻量化，螺旋桨采用强化玻璃纤维制成，因此存在易受紫外线破坏的缺点。此外，这种风力发电机在运行过程中会产生很大的噪音，而且需要占地22英亩才能安装一台。
3.在阻力型风力发电机中，支撑叶片的外圈支撑力弱，在大风中易发生叶片弯曲或折断的现象。此外，在叶片和支撑叶片的结构体之间形成空间，并且可能产生噪音和振动。
4.此外，在上述风力发电机中，发电机、增速器、变压器和齿轮箱位于塔架上部。因此，塔架上部重量偏重，导致因夏季和冬季的昼夜温度变化引起的耐久性减弱，故障频繁、火灾风险高。此外，在这种风力发电机中，发电机、齿轮箱等位于塔架的上部，因此存在发生故障时，维护困难的缺点。


技术实现要素：

5.(实用新型所要解决的问题)
6.本实用新型是用于解决上述的现有技术的问题的技术方案，其目的在于，提供一种液压式风力发电系统，即使在低风速下也可以发电，运行时的噪音较小，易于维护且使故障最小化。
7.(解决问题所采用的措施)
8.为了实现上述目的，本实用新型的液压式风力发电系统包括：塔架，按照规定高度设置；旋转支撑体，以可旋转的方式设置于所述塔架上；风扇组装体，设置于所述旋转支撑体，并借助风力进行旋转；液压泵，设置于所述旋转支撑体，并借助所述风扇组装体的旋转力抽吸流体；液压马达，通过流体移动路径与所述液压泵连接，并借助通过所述流体移动路径移动的流体输出旋转力；以及发电单元，与所述液压马达连接，并借助所述液压马达所提供的旋转力发电。
9.所述风扇组装体可包括：轮毂，设置于所述旋转支撑体；多个支撑环，直径互不相同，与所述轮毂同轴配置；多个轮辐，设置于所述轮毂与所述多个支撑环中位于内侧的支撑环之间；以及多个襟翼，以能够在所述多个支撑环中相邻的支撑环之间各自独立地进行往返转动的方式设置。
10.所述多个支撑环可包括直径互不相同的第一支撑环、第二支撑环和第三支撑环，所述多个襟翼可包括：多个第一襟翼，设置于所述第一支撑环与所述第二支撑环之间；以及多个第二襟翼，设置于所述第二支撑环与所述第三支撑环之间。
11.所述液压马达与所述发电单元可配置于所述塔架的下端部。
12.所述流体移动路径包括：第一流体移动路径，从所述液压马达侧朝所述液压泵方向移送流体；以及第二流体移动路径，从所述液压泵侧朝所述液压马达方向移送流体，因此，借助所述风扇组装体的旋转力，使流体在所述第一流体移动路径及第二流体移动路径之间循环。
13.进一步地，本实用新型还可包括蓄能器，其连接设置于所述流体移动路径，在内部将流体以加压状态容纳。
14.进一步地，本实用新型还可包括辅助液压马达，其设置于所述液压泵与所述第二流体移动路径之间，在所述第二流体移动路径上的流体移送速度为规定速度以下时，主动抽吸流体。
15.进一步地，本实用新型还可包括旋转接头，其设置于所述塔架的上端内侧，可旋转地支撑所述塔架上的所述旋转支撑体，同时防止所述流体移动路径发生缠绕。
16.进一步地，本实用新型的液压式风力发电系统包括：第一风力发电机及第二风力发电机，设置在不同的位置和高度，分别包括塔架、旋转支撑体、风环组装体以及液压泵，所述塔架按照规定高度设置，所述旋转支撑体以可旋转的方式设置于所述塔架上，所述风环组装体设置于所述旋转支撑体，并借助风力进行旋转，所述液压泵设置于所述旋转支撑体，并借助所述风环组装体的旋转力抽吸流体；液压马达，通过流体移动路径与所述第一风力发电机的液压泵及所述第二风力发电机的液压泵相连接，并借助通过所述流体移动路径移动的流体输出旋转力；以及发电单元，与所述液压马达连接，并借助所述液压马达所提供的旋转力发电。
17.进一步地，在本实用新型中，所述液压马达和所述发电单元分别设置至少两个，本实用新型还可包括液压歧管，其配置于所述流体移动路径与所述多个液压马达之间而使液压分流。
18.(实用新型的效果)
19.本实用新型的液压式风力发电系统采用由多个襟翼组成的风环(wind ring)作为风扇组装体，从而具有可在低风速下发电且运行时的噪音小的优点。
20.此外，本实用新型具有液压式风力发电结构，可利用通过流体移动路径流动的流体的流动来传递动力，从而可将液压马达和发电机配置于塔架的下端部或下端部周围。因此，可以通过减少施加到塔架上端部的载荷，使塔架上端部的故障最小化。另外，由于液压马达和发电机设置在塔架的下端部、即地面上，因此具有易于维护的优点。
21.此外，本实用新型设有多个液压马达和发电机，它们之间通过设置液压歧管来连接，从而在某一侧的液压马达或发电机发生故障时，可通过另一侧发电，因此具有可更加稳定地发电的优点。
22.此外，本实用新型的液压式风力发电系统具有多个风力发电机，可以为它们设计共同的液压回路。即，可利用与多个风力发电机的流体移动路径相连接的共同的液压马达和发电单元来发电，因此，整体配置可以更紧凑，设计液压回路使多个风力发电机之间达到液压平衡，从而使发电更加稳定。在此情况下，多个风力发电机可以设置在不同的位置和高度，因此可以增加发电量而不会相互干扰。
附图说明
23.图1为示出本实用新型的一实施例的液压式风力发电系统的图。
24.图2为示出图1中的风力发电机的立体图。
25.图3为示出图2中的风扇组装体的立体图。
26.图4为示意性示出图1中的液压泵和旋转接头的结合关系的图。
27.图5为示意性示出本实用新型的一实施例的液压式风力发电系统的整体结构的图。
28.图6为示意性示出本实用新型的一实施例的液压式风力发电系统的液压回路的图。
29.图7为示出本实用新型的另一实施例的液压式风力发电系统的图。
30.图8为示意性示出图7中的液压马达与发电机的配置关系的立体图。
31.图9为示意性示出本实用新型的另一实施例的液压式风力发电系统的液压回路的图。
具体实施方式
32.以下，参照附图对本实用新型的实施例进行详细说明。为了明确说明本实用新型，附图中省略了与说明无关的部分，在整个说明书中，相同或相似的结构要素将使用相同的附图标记。
33.图1为示出本实用新型的一实施例的液压式风力发电系统的图，图2为示出图1中的风力发电机的立体图，图3为示出图2中的风扇组装体的立体图。
34.参照图1及图2，本实用新型的一实施例的液压式风力发电系统包括：按照规定高度设置的风力发电机、液压马达150及发电单元170。
35.风力发电机包括：塔架110、旋转支撑体120、风扇组装体130及液压泵140，所述塔架110按照规定高度设置于地面g等的支撑体。旋转支撑体120以可旋转的方式设置于塔架110上，可内置有所述液压泵140。风扇组装体130设置于旋转支撑体120，借助风力进行旋转。液压泵140设置于旋转支撑体120，借助风扇组装体130的旋转力抽吸流体，从而通过后述的流体移动路径使流体循环。
36.参照图3，风扇组装体130可由风环(wind ring)组装体组成，包括轮毂(hub)131、支撑环135、多个轮辐(spoke)133及多个襟翼(flap wing)137。轮毂131设置于旋转支撑体120，并将风扇组装体130所提供的旋转力向液压泵140内部传递。支撑环135设有多个，直径互不相同，分别与轮毂131同轴设置。其中，支撑环135可包括直径互不相同的第一支撑环135a、第二支撑环135b和第三支撑环135c。
37.轮辐133设置于轮毂131与多个支撑环135中位于内侧的第一支撑环135a之间。因此，第一支撑环135a由轮辐133稳定支撑。多个襟翼137以能够在多个支撑环135中相邻的支撑环之间各自独立地进行往返转动的方式设置。即，多个襟翼137可包括多个第一襟翼137a和多个第二襟翼137b。第一襟翼137a设置于第一支撑环135a和第二支撑环135b之间，第二襟翼137b设置于第二支撑环135b和第三支撑环135c之间。上述第一襟翼137a和第二襟翼137b的设计考虑了升力和阻力，根据低速、中速和高速旋转状态改变襟翼的升力角。
38.以这种方式设置第一襟翼137a和第二襟翼137b，从而形成两级结构的风环。因此，
由于风环即使在低风速下也能旋转，所以即使在低风速环境下也能发电。
39.液压泵140借助风扇组装体130的旋转力抽吸流体。即，如图4所示，借助风扇组装体130的轮毂的旋转力，使注入到内部的流体移动。该液压泵140由叶片泵、齿轮泵等构成，其本身的结构和原理是公知的，因此，将省略详细的说明。
40.液压马达150通过流体移动路径p与所述液压泵140相连接。所述液压马达150借助通过流体移动路径p移动的流体输出旋转力。发电单元170连接到液压马达150的输出转轴，并借助液压马达150所提供的旋转力产生电力。
41.如上所述，在配置成以液压方式产生电力的情况下，具有可利用通过流体移动路径流动的流体的流动来传递动力的结构，从而可轻松将液压马达150设置在与液压泵140的设置位置不同的位置。因此，如图1所示，液压马达150和发电单元170可配置于塔架110的下端部。因此，可以通过减少施加到塔架上端部的载荷，使塔架上端部的故障最小化。另外，由于液压马达和发电机设置在塔架的下端部，即设置在地面上，因此具有易于维护的优点。
42.所述流体移动路径p用于形成流体循环结构，包括第一流体移动路径p1及第二流体移动路径p2。第一流体移动路径p1从液压马达150侧朝液压泵140方向移送流体。第二流体移动路径p2从液压泵140侧朝液压马达150方向移送流体。因此，可借助风扇组装体130的旋转力，使流体可以在所述第一流体移动路径p1及第二流体移动路径p2之间循环。
43.图4为示意性示出图1中的液压泵和旋转接头的结合关系的图。参照图4，本实用新型的风力发电系统还可包括设置于塔架100上端内侧的旋转接头115(swivel joint)。所述旋转接头115可旋转地支撑塔架110上的旋转支撑体120，同时防止流体移动路径p发生缠绕。
44.图5为示意性示出本实用新型的一实施例的液压式风力发电系统的整体结构的图。参照图5，本实用新型的液压式风力发电系统还可包括蓄能器(accumulator)160，蓄能器160连接设置于流体移动路径p，并在内部将流体以加压状态容纳。蓄能器160能够以连接到第二流体移动路径p2的方式设置，向第二流体移动路径p2内施加规定压力以上的压力而在所述液压泵140工作时使流体顺畅地循环。此外，发电单元170与电力系统180相连接而向外部输出电力。
45.图6为示意性示出本实用新型的一实施例的液压式风力发电系统的液压回路的图。
46.参照图6，风扇组装体130所提供的旋转力提供到液压泵140，因此，液压泵140以通过第二流体移动路径p2流入的流体循环而向第一流体移动路径p1移送的方式进行抽吸。其中，可在风扇组装体130和液压泵140的转轴上设置增速器g，以按规定旋转比使旋转力增速。
47.在液压泵140的作用下以规定速度移送的流体在经过方向控制阀v1后，沿着第一流体移动路径p1向液压马达150传递。液压马达150输出单方向旋转力，发电单元170利用该输出产生电。另一方面，在朝向方向控制阀v1的流体的压力超过规定压力的情况下，通过设置有第一加压阀v21的旁通路径向第二流体移动路径p2移动。由此，可防止第一流体移动路径p1的内压上升到规定压力以上。此外，作为用于调节第一流体移动路径p1的压力的方案，可设置蓄能器a和第二加压阀v22。
48.在经过所述液压马达150后排出的流体为规定压力以上的情况下，在流体通过第
一止回阀v31进入第二流体移动路径p2后，再次向液压泵140输入。另一方面，在从液压马达150排出的流体下降到规定压力以下的情况下，在经过第三流体移动路径p3的同时补充流体并使压力上升，然后供给到第二流体移动路径p2。为此，在第三流体移动路径p3上可设置第三加压阀v23、冷却器c、过滤器f、储液池r等，第三加压阀v23以使规定压力以上的流体通过的方式进行控制，冷却器c对流体进行冷却，过滤器f对包含在流体内的异物进行过滤，储液池r用于补充流体。
49.其中，本实用新型还可包括辅助液压马达190，辅助液压马达190设置于液压泵140与第二流体移动路径p2之间，即，设置于第三流体移动路径p3。所述辅助液压马达190在供给到第二流体移动路径p2的流体的移送速度下降到规定速度以下时，主动抽吸流体。为此，辅助液压马达190可包括借助从外部施加的电源驱动的电动马达和借助电动马达的旋转力使液压上升的液压马达。其中，在辅助液压马达190的输出端和所述冷却器c的输入端之间形成旁通路径，可在所述路径上设置第四加压阀v24。因此，在流体的压力借助辅助液压马达190上升到规定压力以上的情况下，打开第四加压阀v24，部分流体向冷却器c方向旁通而调节压力。
50.图7为示出本实用新型的另一实施例的液压式风力发电系统的图，图8为示意性示出图7中的液压马达与发电机的配置关系的立体图。
51.参照图7和图8，本实用新型的另一实施例的液压式风力发电系统可包括：设置在不同位置和高度的第一风力发电机wg1及第二风力发电机wg2、液压马达150以及发电单元170。所述第一风力发电机wg1及第二风力发电机wg2分别包括：塔架、旋转支撑体、风扇组装体及液压泵，参照图1至图5说明的本实用新型的一实施例的液压式风力发电系统的同名结构要素实质上相同。因此，将省略对其的详细说明。
52.液压马达150与所述第一风力发电机wg1的液压泵及所述第二风力发电机wg2的液压泵相连接，借助通过流体移动路径移动的流体输出旋转力。发电单元170可包括借助液压马达150所提供的旋转力发电的发电单元。
53.其中，液压马达160和发电单元170可分别设有至少两个。即，参照图8，液压马达160可由第一液压马达161及第二液压马达165组成，发电单元170可由分别连接设置于第一液压马达161及第二液压马达165的第一发电单元171及第二发电单元175组成。
54.本实用新型的液压式风力发电系统还可包括液压歧管190，其配置于流体移动路径p和多个液压马达之间，使液压分流。如上所述，本实用新型设有多个液压马达和发电机，它们之间通过设置液压歧管来连接，从而在某一侧的液压马达或发电机发生故障时，可通过另一侧发电，因此可更加稳定地发电。
55.此外，多个风力发电机设置在不同的位置和高度，因此可使发电量最大化而不会相互干扰。
56.图9为示意性示出本实用新型的另一实施例的液压式风力发电系统的液压回路的图。
57.参照图9，本实施例的液压回路中的第一风力发电机和第二风力发电机各自的液压回路的结构与参照图6说明的本实用新型的一实施例的液压回路的结构实质上相同。另一方面，在设置第四流体移动路径p13时，其共同应用于第一风力发电机和第二风力发电机。即，第四流体移动路径p13连接第一风力发电机的第一流体移动路径p11和第二风力发
电机的第二流体移动路径p12之间，以在第一流体移动路径p11和第二流体移动路径p12之间达到液压平衡。
58.如上所述，具有多个风力发电机，可以为它们设计共同的液压回路。因此，整体配置可以更紧凑。此外，设计液压回路使多个风力发电机之间达到液压平衡，从而可以更加稳定地发电。
59.上述多个实施例仅仅是示例性的，本实用新型所属技术领域的普通技术人员可以据此作出各种变形和其他等效实施例。因此，本实用新型真正的技术保护范围应根据权利要求书所记载的实用新型的技术构思来确定。

技术特征：
1.一种液压式风力发电系统，其特征在于，包括：塔架，按照规定高度设置；旋转支撑体，以可旋转的方式设置于所述塔架上；风扇组装体，设置于所述旋转支撑体，并借助风力进行旋转；液压泵，设置于所述旋转支撑体，并借助所述风扇组装体的旋转力抽吸流体；液压马达，配置于所述塔架的下端部，通过流体移动路径与所述液压泵连接，并借助通过所述流体移动路径移动的流体输出旋转力；以及发电单元，配置于所述塔架的下端部，与所述液压马达连接，并借助所述液压马达所提供的旋转力发电，所述流体移动路径包括：第一流体移动路径，从所述液压马达侧朝所述液压泵方向移送流体；以及第二流体移动路径，从所述液压泵侧朝所述液压马达方向移送流体，借助所述风扇组装体的旋转力，使流体在所述第一流体移动路径及第二流体移动路径之间循环。2.根据权利要求1所述的液压式风力发电系统，其中，所述风扇组装体包括：轮毂，设置于所述旋转支撑体；多个支撑环，直径互不相同，与所述轮毂同轴配置，多个轮辐，设置于所述轮毂与所述多个支撑环中位于内侧的支撑环之间；以及多个襟翼，以能够在所述多个支撑环中相邻的支撑环之间各自独立地进行往返转动的方式设置。3.根据权利要求2所述的液压式风力发电系统，其中，所述多个支撑环包括直径互不相同的第一支撑环、第二支撑环和第三支撑环，所述多个襟翼包括：多个第一襟翼，设置于所述第一支撑环与所述第二支撑环之间；以及多个第二襟翼，设置于所述第二支撑环与所述第三支撑环之间。4.根据权利要求1所述的液压式风力发电系统，其中，所述液压式风力发电系统还包括蓄能器，其连接设置于所述流体移动路径，并在内部将流体以加压状态容纳。5.根据权利要求1所述的液压式风力发电系统，其中，所述液压式风力发电系统还包括第三流体移动路径，设置于所述第一流体移动路径与所述第二流体移动路径之间，以在所述液压马达排出的流体下降到规定压力以下时，补充流体并使压力上升，所述液压式风力发电系统还包括：第三加压阀，设置于所述第三流体移动路径，以使规定压力以上的流体通过的方式进行控制；冷却器，对经过所述第三流体移动路径的流体进行冷却；过滤器，对包含在流体内的异物进行过滤；储液池，补充流体；以及
辅助液压马达，在所述第二流体移动路径上的流体移送速度为规定速度以下时，沿所述第二流体移动路径方向抽吸所述储液池内的流体。6.根据权利要求1所述的液压式风力发电系统，其中，所述液压式风力发电系统包括旋转接头，设置于所述塔架的上端内侧，可旋转地支撑所述塔架上的所述旋转支撑体，同时防止所述流体移动路径发生缠绕。7.一种液压式风力发电系统，其特征在于，包括：第一风力发电机及第二风力发电机，设置在不同的位置和高度，分别包括塔架、旋转支撑体、风环组装体以及液压泵，所述塔架按照规定高度设置，所述旋转支撑体以可旋转的方式设置于所述塔架上，所述风环组装体设置于所述旋转支撑体，并借助风力进行旋转，所述液压泵设置于所述旋转支撑体，并借助所述风环组装体的旋转力抽吸流体；液压马达，通过流体移动路径与所述第一风力发电机的液压泵及所述第二风力发电机的液压泵相连接，并借助通过所述流体移动路径移动的流体输出旋转力；以及发电单元，与所述液压马达连接，并借助所述液压马达所提供的旋转力发电，所述流体移动路径包括：第一流体移动路径，从所述液压马达侧朝所述液压泵方向移送流体；第二流体移动路径，从所述液压泵侧朝所述液压马达方向移送流体；以及第三流体移动路径，设置于所述第一流体移动路径与所述第二流体移动路径之间，以在所述液压马达排出的流体下降到规定压力以下时，补充流体并使压力上升，借助所述风环组装体的旋转力，使流体在所述第一流体移动路径及第二流体移动路径之间循环。8.根据权利要求7所述的液压式风力发电系统，其中，所述液压式风力发电系统还包括：第三加压阀，设置于所述第三流体移动路径，以使规定压力以上的流体通过的方式进行控制；冷却器，对经过所述第三流体移动路径的流体进行冷却；过滤器，对包含在流体内的异物进行过滤；储液池，补充流体；以及辅助液压马达，在所述第二流体移动路径上的流体移送速度为规定速度以下时，沿所述第二流体移动路径方向抽吸所述储液池内的流体。9.根据权利要求1至8中任一项所述的液压式风力发电系统，其中，所述液压马达和所述发电单元分别设置至少两个，所述液压式风力发电系统还包括液压歧管，其配置于所述流体移动路径与所述液压马达之间而使液压分流。

技术总结
本实用新型公开一种液压式风力发电系统。所公开的液压式风力发电系统包括：塔架，按照规定高度设置；旋转支撑体，以可旋转的方式设置于塔架上；风环组装体，设置于旋转支撑体，并借助风力进行旋转；液压泵，设置于旋转支撑体，并借助风环组装体的旋转力抽吸流体；液压马达，通过流体移动路径与液压泵连接，并借助通过流体移动路径移动的流体输出旋转力；以及发电单元，与液压马达连接，并借助液压马达所提供的旋转力发电。供的旋转力发电。供的旋转力发电。


技术研发人员：金洪柱 金泳柱
受保护的技术使用者：辽机微风电力科技（大连）有限公司
技术研发日：2022.01.04
技术公布日：2023/7/28