CN101694206B - 风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种风力发电机，其特征在于：所述风力发电机主要包括风轮、架体、发电机及与发电机连接的线路；所述发电机设置在架体上，发电机的输入轴端设置有输入曲柄；所述风轮通过转轴活动设置在架体上，风轮设置在转轴的一端，转轴的另一端设置有风轮输出曲柄，所述风轮输出曲柄与发电机的输入曲柄连接。该发明效率高、实用性强，为工业、农业、交通运输业以及其他各行各业提供即用电能的同时，也可以进行电能储备，以备电能不足的时候进行利用。

Description

风力发电机
技术领域：本发明涉及一种风力发电机，属于风力发电设备领域。
背景技术：随着社会的经济发展，电能已经成为人们日常生活和工作生产中必不可少的能源之一，目前的发电大多采用火力发电或水利发电，但火力发电会产生污染，水利发电需要特殊的地理位置，且建造火力发电或水利发电站都需要较高的建造成本；而随着国家创建节能社会的要求，风能发电逐渐的被人们所利用，但目前的风力发电机大多都采用单发电机形式，该形式的风力发电机由于采用皮带传动，因此，发电机本身耗能大，发电量较小，效率低，无法满足供电的要求，风能的利用率很低，一般的风能利用率仅在30％左右。而在二十一世纪的2000年初，风力发电机最具经济效益的额定输出功率范围在600千瓦至750千瓦之间，而风轮直径则需要在40米至47米之间。当时所有制造商都有生产这类风力发电机。新一代的兆瓦级风力发电机是以这类机种作为基础发展出来的。二零零七年初，有一些制造商开始生产额定功率为几兆瓦而风轮直径达到约90米的风力发电机(例如Vestas V90 3.0兆瓦风电机，Nordex N90 2.5兆瓦风电机等等)，甚至有些直径达100米(如GE 3.6兆瓦风电机)。这些大型风力发电机主要市场是欧洲，也就是说现有的风力发电机，需要通过增加风轮直径来弥补风能利用不足和自身损耗大的问题，从而提高发电的功率，这样一来，过大的风轮直径不仅给安装和运输带来极大的不便，同时也对安装风力发电机的场地有了一定的约束。
发明内容：
发明目的：本发明提供一种风力发电机，其目的是解决以下问题：首先，以往的火力发电或水利发电中，存在污染和建造成本过高的问题；其次，现有的风力发电中，存在发电机通过皮带传动的形式，耗能大，风能利用率低，发电效率偏低的问题；再次，如果需要增加发电的功率，则需要增加风轮直径来解决，这样就会造成风力发电机安装和运输不便，安装场地受限的问题。
技术方案：本发明是通过以下技术方案实现的：
一种风力发电机，其特征在于：所述风力发电机主要包括风轮、架体、发电机及与发电机连接的线路；所述发电机设置在架体上，发电机的输入轴端设置有输入曲柄；所述风轮通过转轴活动设置在架体上，风轮设置在转轴的一端，转轴的另一端设置有风轮输出曲柄，所述风轮输出曲柄与发电机的输入曲柄连接。
所述发电机设置为多台。
发电机的输出轴端设置有发电机输出曲柄；与风轮输出曲柄连接的发电机通过发电机输出曲柄与另一台发电机的输入曲柄连接，其他发电机的输入曲柄均连接至前一台发电机的发电机输出曲柄，形成多台发电机首尾相串接的结构。
所述发电机为四台；第一台发电机的的输入曲柄与风轮输出曲柄连接，第二台输入曲柄连接至第一台发电机的发电机输出曲柄；第三台发电机的输入曲柄连接至第二台发电机的发电机输出曲柄；第四台发电机的输入曲柄连接至第三台发电机的发电机输出曲柄。
在所述转轴上还设置有惯性轮；
所述风轮输出曲柄与发电机的输入曲柄之间均通过连接杆连接。
所述发电机输出曲柄与另一个发电机的输入曲柄之间通过连接杆连接。
所述发电机输出曲柄与另一个发电机的输入曲柄之间通过连接杆连接。
优点及效果：本发明提供一种风力发电机，所述风力发电机主要包括风轮、架体、发电机及与发电机连接的线路；所述发电机设置在架体上，发电机的输入轴端设置有输入曲柄；所述风轮通过转轴活动设置在架体上，风轮设置在转轴的一端，转轴的另一端设置有输出曲柄，所述转轴上的输出曲柄与发电机的输入曲柄活动连接。该风力发电机将传动形式设计成曲柄传动的形式，曲柄传动的形式就是利用省力杠杆的原理，提高风能的利用率和发电的效率，风能利用率一般可以提高10-15％，在风轮直径一定的情况下，大大减小了能量的损耗，增加了风力发电机的发电功率，以风轮直径为40米至47米之间时为例，原始的风力发电机一般的额定输出功率范围在600千瓦至750千瓦之间，而本发明的风力发电机，经过实践证明，当采用一个发电机的形式的时候，这时的额定输出功率范可以达到在1000千瓦至1200千瓦；另外，本发明还可以采用多台发电机串接的形式，而多台发电机之间也是采用曲柄的连接形式，这样一来就进一步提高了发电功率；例如：如果采用4个发电机串联的形式，则可以将风轮直径为40米至47米之间的风力发电机的额定输出功率范围提高到2200千瓦左右，如果将本发明的风力发电机的风轮直径增大，同时增加发电机的数量则发电机的功率可以进一步的加大；同时，本发明的风力发电机中发电机与发电机之间，发电机与风轮之间，均通过曲柄活动连接，形成杠杆连接的形式，这样的连接形式较以往的传动形式相比，因为杠杆为省力杠杆，所以得传动的过程中，能量的损耗较以往的皮带相比，要小很多，这样一来也大大提高了工作的效率。
附图说明：
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的主要结构示意图；
图3为本发明的俯视结构示意图；
图4为显示本发明的风轮转轴上的输出曲柄的结构示意图；
图5为显示本发明的转轴上的惯性轮的结构示意图；
图6为显示本发明发电机输出曲柄结构的示意图；
图7为本发明的发电机输入曲柄和发电机输出曲柄结构的示意图；
图8为显示本发明的风轮结构的示意图；
图9为本发明的发电机的输入曲柄的结构示意图；
图10为本发明的发电机结构的示意图。
具体实施方式：下面结合附图对本发明做进一步的说明：
如图1所示，本发明提供一种风力发电机，所述风力发电机主要包括风轮9、架体1、发电机4及与发电机4连接的线路7；所述发电机4设置在架体1上，发电机4的输入轴端设置有输入曲柄11；发电机4的输出轴端设置有发电机输出曲柄5；如图7所示，所述输入曲柄11就是与发电机4的输入轴垂直的柄；所述风轮9通过转轴14活动设置在架体1上，也就是说转轴14可以在架体1上转动，风轮9设置在转轴14的一端，转轴14的另一端设置有风轮输出曲柄12，如图4所示，所谓风轮输出曲柄12也就是与转轴14垂直的柄，而所述的转轴14上的风轮输出曲柄12与发电机4的输入曲柄11连接，这样一来就形成了风轮9转动带动发电机4运行的机构，而因为风轮9与发电机4之间通过风轮输出曲柄12与输入曲柄11来连接，而相对于发电机4来说，输入曲柄11就是垂直于发电机4的输入轴的柄，这样一来，当输入曲柄11转动的时候，输入曲柄11与发电机4的输入轴之间就形成以一个省力的杠杆结构，这样一来就会大大的减小在机械传动的过程中能量的损耗，进而提高整个风力发电机的发电效率；而所述转轴14上的风轮输出曲柄12与发电机4的输入曲柄11之间则可以通过连接杆15或螺栓来连接。所述风轮为如图8所示的，多叶轮结构，该结构可以进一步增加风能的利用率，当然也可以采用其他常见的风轮结构。
另外，如图5所示，在所述转轴14上还设置有惯性轮3；以便在风轮9转动的时候增加惯性，提高工作效率，增加风能的利用率。
所述风力发电机中设置两个以上发电机4，如图6所示，发电机4的输出轴端设置有发电机输出曲柄5；与风轮输出曲柄12连接的发电机4的发电机输出曲柄5与另一台发电机4的输入曲柄11连接，其他发电机4的输入曲柄11均连接至前一台发电机4的发电机输出曲柄5，形成多台发电机4首尾相接的结构。图9所示为发电机输入轴上的输入曲柄结构；图10所示为发电机的结构示意图。该风力发电机可以采用异步风力发电机、双馈异步风力发电机或直驱式交流永磁同步发电机。
如图2、3和4所示，发电机4为四个，在每个发电机4的输出轴上设置有一个发电机输出曲柄5，所述发电机4的输出轴上的发电机输出曲柄5均与下一个发电机4的输入轴上的输入曲柄11之间活动连接，而输入曲柄11与输出曲柄12之间也是可以通过连接杆或螺栓连接；也就是说第一个发电机4是与风轮9连接的，第二个发电机4的输入曲柄11与第一个发电机4的发电机输出曲柄5连接，第三个发电机4的输入曲柄11与第二个发电机4的发电机输出曲柄5活动连接，第四个发电机4的输入曲柄11与第三个发电机4的发电机输出曲柄5活动连接，从而形成四台发电机首尾相接的形式，这样一来在整个风力发电机中，多个发电机4之间就是通过输入曲柄11与发电机输出曲柄5这种杠杆传动的形式进行工作，在减小能量损耗的同时，进一步提高工作效率，与以往的单发电机的风力发电机相比，如果风轮9的直径为40米至47米之间时，原始的风力发电机一般的额定输出功率范围在600千瓦至750千瓦之间，而本发明的风力发电机，经过实践证明，额定输出功率范围可以提高到1000千瓦至1200千瓦之间，风能利用率可以提高10-15％。而如果采用四台发电机4的形式的时候，则额定输出功率范围可以提高到接近2200千瓦，这样一来本发明的风力发电机较以往的相比功率可以提高1-2倍。如果将本发明的风力发电机的风轮直径进一步增大，则功率可以进一步的加大；应用在兆瓦级发电系统中同样可以进一步提高发电效率，使风能的利用进一步提高。如图2所示，架体1的底部设置有支座11上，这样就可以保证风轮的正常运转。所述架体1可以根据设置的发电机4的数量，按照图1所示的样式将架体1分成与发电机4的数量相对应的隔板，例如当设置四个发电机4的时候就可以设置四个隔板，然后将发电机4分别设置在各自的隔板上即可；当然，无论设置几台发电机4都需要有一块单独的隔板用来支撑风轮9的转轴4。
同时，本发明的风力发电机中发电机与发电机之间，发电机与风轮之间，均通过曲柄活动连接，形成杠杆传动的形式，这样的连接形式较以往的传动形式相比，因为杠杆为省力杠杆，所以在传动的过程中，能量的损耗较以往的皮带相比，要小很多，这样一来也大大提高了工作的效率。
本发明的发电机可以通过线路7连接至电网或者同时连接至蓄电器6，这样一来在为工业、农业、交通运输业以及其他各行各业提供即用电能的同时，也可以进行电能储备，以备电能不足的时候进行利用。

Claims (6)

1.一种风力发电机，其特征在于：所述风力发电机主要包括风轮(9)、架体(1)、发电机(4)及与发电机(4)连接的线路(7)；所述发电机(4)设置在架体(1)上，发电机(4)的输入轴端设置有输入曲柄(11)；所述风轮(9)通过转轴(14)活动设置在架体(1)上，风轮(9)设置在转轴(14)的一端，转轴(14)的另一端设置有风轮输出曲柄(12)，所述风轮输出曲柄(12)与发电机(4)的输入曲柄(11)连接；所述发电机(4)设置为多台；发电机(4)的输出轴端设置有发电机输出曲柄(5)；与风轮输出曲柄(12)连接的发电机(4)通过发电机输出曲柄(5)与另一台发电机(4)的输入曲柄(11)连接，其他发电机(4)的输入曲柄(11)均连接至前一台发电机(4)的发电机输出曲柄(5)，形成多台发电机(4)首尾相串接的结构。
2.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于：发电机(4)为四台；第一台发电机的输入曲柄(11)与风轮输出曲柄(12)连接，第二台输入曲柄(11)连接至第一台发电机的发电机输出曲柄(5)；第三台发电机(4)的输入曲柄(11)连接至第二台发电机的发电机输出曲柄(5)；第四台发电机(4)的输入曲柄(11)连接至第三台发电机的发电机输出曲柄(5)。
3.根据权利要求1或2所述的风力发电机，其特征在于：在所述转轴(14)上还设置有惯性轮(3)；
4.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于：所述风轮输出曲柄(12)与发电机(4)的输入曲柄(11)之间通过连接杆(15)连接。
5.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于：发电机输出曲柄(5)与另一个发电机(4)的输入曲柄(11)之间通过连接杆(15)连接。
6.根据权利要求3所述的风力发电机，其特征在于：发电机输出曲柄(5)与另一个发电机(4)的输入曲柄(11)之间通过连接杆(15)连接。 
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