高空风能发电装置及其使用方法与流程

本发明涉及高空风能发电，具体是高空风能发电装置及其使用方法。

背景技术：

1、当今，世界各国在风电技术的发展和应用中，主要体现在技术成熟的低空风力发电技术领域，高空风能是人类刚开始研发利用的新能源，有研究指出：高空中蕴藏的风能超过人类社会总需能源的100多倍，因此，高空风电技术是未来的发展趋势。

2、专利公开了“一种高效风能发电装置”，公开号为cn106762426b，该发明在转子的上安装有低速转轴，低速转轴与高速转轴通过变速箱连接，能够有效地实现对风力发电装置的制动，避免潜在风险的发生。此外，在三角固定腿或塔架上设置有移动检测部件，能迅速的检测到塔架的歪斜情况，避免危险的发生。同时，由于该风能发电装置采用移动检测部件使得该装置对于危险监控的灵敏度更高，使用寿命更长，同时也免去了需要操作人员亲自去现场检查的劳顿，节约了大量的人力和物力；专利公开了“多维度风能混合轴发电系统”，公开号为cn106640535b，该发明：1)本发明采用机舱偏航和俯仰多维度捕获风能，借助弧线俯仰电机以及偏航机械结构完成了机舱多维度对风，提升了风能利用系数；2)本发明借助垂直轴转矩转换，将风力机转矩严格转换为垂直轴转矩，使得发电机下置于塔架成为可能，极大降低机舱重量，减小了偏航功耗和俯仰损耗，提升了偏航对风精度；3)本发明采用弧线俯仰电机完成机舱俯仰，使得俯仰过程气隙稳定，确保俯仰力矩稳定性，同时产生的法向垂直力，快速平抑风机桨叶波动推力，提升了风力整体发电系统稳定性；4)本发明借助偏航机械结构合理分解风力机垂直性转矩实现机舱偏航，消除了传统风电机组偏航电机的使用，极大降低了成本。

3、虽然上述专利能够监测塔体的倾斜情况，而且也能够提高风力整体发电系统的稳定性，但还存在一下不足：1.目前风力发电一般采用风力发电塔进行发电，导致不能在更高的大气层中捕获风能，使得风力发电的效果不佳；2.风力发电塔的巨大结构，对景观造成干扰，并且运行时产生的噪音可能会影响周围。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供高空风能发电装置及其使用方法，旨在解决现有技术中的风力发电一般采用塔式安装在地面上进行发电，不能在更高的大气层中捕获风能，使得风力发电的效果不佳的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：所述高空风能发电装置及其使用方法，包括气球、下级转动件、收放机构，牵引机构和旋转扇叶机构和发电机构；

3、所述收放机构包括驱动装置和缠绕轮，所述驱动装置通过连接绳与气球进行连接，对气球进行收放；

4、所述旋转扇叶机构用于与连接绳连接，在风力的作用下，带动旋转扇叶机构绕着连接绳进行转动，所述旋转扇叶机构的下端固定设有软绳组件，所述软绳组件的下端连接有下级卷扬机构，使软绳组件保持绷紧状态；

5、所述下级转动件转动设在地面上，所述下级转动件转动内设有下级卷扬机构，所述下级卷扬机构与软绳组件传动连接；

6、所述下级转动件通过锥齿轮组与发电机构传动连接，能够带动发电机构旋转。

7、优选的，所述旋转扇叶机构包括上级扇叶组件、中级扇叶组件和下级扇叶组件，所述下级扇叶组件转动设在中级扇叶组件的外侧面上，所述中级扇叶组件转动设在上级扇叶组件的外侧面上；

8、所述软绳组件包括上级固定绳、中级固定绳和下级固定绳，所述上级固定绳与上级扇叶组件连接，所述中级固定绳与中级扇叶组件连接，所述下级固定绳与下级扇叶组件连接；

9、所述下级转动件包括上级三级圆环、中级三级圆环和下级二级圆环，所述中级三级圆环转动设在上级三级圆环的外侧面上，所述下级二级圆环转动设在中级三级圆环的外侧面上，所述下级卷扬机构分别设在上级三级圆环、中级三级圆环和下级二级圆环内。

10、优选的，所述气球上装配有牵引机构，所述牵引机构的输出端通过牵引绳与旋转扇叶机构连接，使牵引机构调整旋转扇叶机构在高空的位置。

11、优选的，所述上级扇叶组件包括上级一级圆环、上级二级圆环和安装在上级一级圆环的外侧上的上级扇叶，所述上级一级圆环和上级二级圆环从上往下依次套设在连接绳上；

12、所述上级一级圆环的顶部与牵引绳连接，所述上级一级圆环的底部与上级固定绳固定连接，所述上级固定绳固定穿过上级二级圆环与上级三级圆环的内的下级卷扬机构进行连接，使上级固定绳进行收放，以对上级固定绳保持绷紧状态。

13、优选的，所述中级扇叶组件包括中级一级圆环、中级二级圆环和安装在中级一级圆环外侧壁上的中级扇叶，所述中级一级圆环和中级二级圆环从上往下依次套设在连接绳上；

14、所述中级一级圆环与上级二级圆环转动连接，所述中级一级圆环的底部与中级固定绳固定连接，所述中级固定绳固定穿过中级二级圆环与中级三级圆环内的下级卷扬机构连接，使对中级固定绳进行收放，以对中级固定绳保持绷紧状态。

15、优选的，所述下级扇叶组件包括下级一级圆环和安装在下级一级圆环上的下级扇叶；

16、所述下级一级圆环套设在连接绳上，下级一级圆环与中级二级圆环的外侧面转动连接；

17、所述下级一级圆环的底部与下级固定绳固定连接，所述下级固定绳的下端与下级二级圆环内部的下级卷扬机构连接，使下级固定绳进行收放，以保持下级固定绳为绷紧状态。

18、优选的，所述中级三级圆环、下级二级圆环和上级三级圆环上分别固定套设第一锥齿轮，所述发电机构的输出端固定设有第二锥齿轮，所述第一锥齿轮和第二锥齿轮相互啮合，使带动发电机构启动。

19、优选的，所述发电机构包括发电机、齿轮箱和框架；

20、所述框架安装在地面上，所述发电机安装在框架上，所述发电机通过齿轮箱与第二锥齿轮传动连接。

21、优选的，所述驱动装置安装在地面上，且驱动装置的输出端与缠绕轮传动连接；

22、所述连接绳穿过中级三级圆环、下级二级圆环和上级三级圆环与缠绕轮固定连接。

23、优选的，具体操作如下：

24、s1，驱动收放机构启动，使气球携带连接绳升至高空中；

25、s2，气球升至高空后，能够驱动牵引机构启动，使旋转扇叶机构沿着连接绳向上移动，使软绳组件保持绷紧状态，待旋转扇叶机构处于高空时，则牵引机构停止；

26、s3，在风力的作用下，能够带动旋转扇叶机构转动，旋转扇叶机构转动时，能够带动软绳组件转动，软绳组件转动能够带动下级转动件转动；

27、s4，下级转动件转动时，能够带动第一锥齿轮转动，第一锥齿轮和第二锥齿轮相互啮合，能够带动齿轮箱转动，齿轮箱转动时带动发电机转动，使发电机的转子在磁场中旋转，切割磁力线，产生电能。

28、有益效果是：1.通过气球将旋转扇叶机构升至高空后，之后在风力的作用下，能够带动旋转扇叶机构绕着连接绳转动，在下级卷扬机构的作用下，能够使软绳组件为绷紧状态，此时，旋转扇叶机构在转动时，能够通过软绳组件带动下级转动件转动，之后下级转动件再通过锥齿轮组带动发电机构启动，使得将风能转化为电能，达到了高空中能够更好捕获风力效果的目的，进而提高风力发电的效果。

29、2. 牵引机构的设置，使得能够带动上级扇叶组件沿着连接绳上下移动，而上级扇叶组件上下移动时，也能够带动中级扇叶组件和下级扇叶组件进行移动，以便调整旋转扇叶机构的高度，使适应不同高度的高空，使得能够捕获不同高度的风力。

30、3.气球的设置，使得能够带动旋转扇叶机构升至高空，使旋转扇叶机构能够在更高的大气层内捕获风能。