CN104675634A - 一种多风轮逆向旋转单轴风能发电机 - Google Patents

一种多风轮逆向旋转单轴风能发电机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多风轮逆向旋转单轴风能发电机，属于风能发电技术领域。本发明所提供的风能发电机，包括主轴、风轮、传动装置、制动装置、发电机、维护架和支架。其中风轮的数量是一个或两个以上，两个以上的风轮相邻的风轮为三叶风轮和四叶风轮，并且风轮的旋转方向相反。本发明通过设计四叶风轮传动装置，将四叶风轮风力旋转方向转换后与三叶风轮一同作用到同一根主轴上，再实现风力输出。本发明所提供的风力放电机采用相邻风轮逆向旋转的设计，大大提高了风能的利用率。同时，风轮叶片采用偏转设计，省去了偏航系统，大大降低了制造成本。

Description

一种多风轮逆向旋转单轴风能发电机
技术领域
本发明涉及一种多风轮逆向旋转单轴风能发电机，属于风能发电技术领域。
背景技术
当今世界，能源已成为各国经济和政治发展与竞争的重大战略资源，但可以开采和利用的煤炭、水力、地热等能源却极为有限，因此，近些年来随着社会各项事业的迅猛发展，国内外大力提倡和实施节约能源、保护环境资源、降污减排、节能增效、低碳运行等重要举措，以促进经济和社会的可持续发展。人们在充分利用和节约煤炭、水和地热等资源的同时，逐步加大对用之不尽的可再生资源的利用程度。风能资源就是其中着重发展的资源。
近些年来，随着人们对风能资源有了更加深入的认知和更加全面的利用，在风能发电技术领域有了长足的进步，但是，纵观目前国内外各种风能发电技术尚存在机体结构、环境适应、空间发挥、风能充分利用、高效安全环保、综合技术性能和长效发展等诸多问题亟待解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制造成本低、风能利用率高、安全便利、节能环保的风能发电机，为实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：
本发明提供了一种多风轮逆向旋转单轴风能发电机，该发电机包括主轴、风轮、传动装置、制动装置、发电机、维护架和支架；
所述主轴通过焊接在支架上的轴承或轴承瓦合与支架连接，主轴与地面平行，主轴的一端有传动齿轮通过传动装置连接到发电机的锭子转轴上，主轴的另一端固定有制动装置，主轴上固定有一个或两个以上的风轮；
所述风轮固定于主轴上，位于支架的两个轴承之间，两组以上的风轮分为三叶风轮和四叶风轮，三叶风轮直接焊接在主轴上，四叶风轮通过传动装置与主轴相连；
所述传动装置分为四叶风轮传动装置和发电机传动装置，四叶风轮传动装置包括传动装置轴、支撑架、链轮、传动反向齿轮轴承、传动轴承齿轮、轴承、传动链条和传动齿轮，其中，轴承内侧与主轴相连，外侧与支撑架、传动轴承齿轮和四叶风轮相连，传动反向齿轮轴承内侧与传动装置轴相连，外侧与链轮和传动轴承齿轮相连，链轮通过传动链条与传动齿轮连接，传动齿轮固定在主轴上，传动轴承齿轮通过固定于轴承上的齿轮与主轴连接，发电机传动装置一端与主轴一端固定的传动齿轮相连，另一端与发电机的锭子转轴相连；
所述制动装置位于主轴的一端，主轴与支架支撑点的外侧，维护架的上方；
所述发电机为风能交流式或直流式发电机；
所述维护架焊接在支架的左右两侧，位置在主轴的正下方1.0-1.2m处；
所述支架顶端通过直接焊接的轴承或者轴承瓦合与主轴接触，左右两侧固定有维护架，底部有支撑柱埋于地下。
所述风轮，两组以上风轮中相邻的风轮是三叶风轮和四叶风轮，且相邻风轮的同步逆向旋转。
所述三叶风轮包括叶片杆斜支撑管、叶片固定架、固定螺丝、叶片杆和叶片，两个叶片杆斜支撑管和叶片杆的一端分别连接在主轴上，两个叶片杆斜支撑管的另一端连接在叶片杆上，叶片固定架与叶片杆垂直，多个叶片固定架平行的分布在叶片上，并通过固定螺丝将叶片杆斜支撑管、叶片固定架、叶片杆和叶片固定住。
所述四叶风轮包括叶片杆斜支撑管、叶片固定架、固定螺丝、叶片杆叶片和叶片滚筒，两个叶片杆斜支撑管和叶片杆的一端分别连接在叶片滚筒上，两个叶片杆斜支撑管的另一端连接在叶片杆上，叶片固定架与叶片杆垂直，多个叶片固定架平行的分布在叶片上，并通过固定螺丝将叶片杆斜支撑管、叶片固定架、叶片杆和叶片固定住。
优选地，所述三叶风轮的叶片的平面与主轴的夹角为45°，三叶风轮的叶片的平面与四叶风轮的叶片的平面夹角为90°。
优选地，所述三叶风轮的叶片和四叶风轮的叶片，形状为矩形、圆角矩形、椭圆形、三角形或梯形。
优选地，所述链轮，是12齿链轮；所述传动轴承齿轮，是18齿传动轴承齿轮。
本发明获得的有益效果如下：
1.风能利用率高，综合性能好
相邻每组风轮分别为正反主向旋转和同步旋转，使风力加强，提高风的利用率。在自然风力的吹动下，利用单轴上相邻每组风轮正反方向旋转，带动风轮上的单轴旋转，轴的一端与发电机链接，当单轴旋转时，带动发电机发电，通过相邻每组风轮正反向旋转，使单轴获得更大风力，使发电机能力得到加强。多个风轮通过相邻间正反转的结果，使大自然来风的利用率提高。
2.制造成本低，性价比高
本发电机免偏航系统，风轮呈左45°和右45°，偏左侧来风时，右侧风轮(叶片)力量增大，偏右侧来风时，左侧力量增大，从而使发电机可免除偏航系统正常运转，侧面来风时，后面的风轮(叶片)可以直接接收风力，使风的利用率加强。由于免除偏航系统，可使制造成本大大降低。
利用泵壁钢管代替标准轴，而大大降低制造成本。
把多组风轮的力量作用到同一个轴上，带动一个发电机，使结构简化。
利用轴承内套与外套间的转动，制作链条传送动力，使链条与齿轮和链轴间免摩擦，使链条传动减少阻力，增加使用年限。
附图说明
图1为多风轮逆向旋转单轴风能发电机；
(1，主轴；2，风轮；3，传动装置；4，制动装置；5，发电机；6，维护架；7，支架；21，三叶风轮；22，四叶风轮；31，四叶风轮传动装置；32，发电机传动装置)。
图2为风能发电机的三叶风轮；
(1，主轴；211，叶片杆斜支撑管；212，叶片固定架；213，固定螺丝；214，叶片杆；215，叶片)。
图3为风能发电机的四叶风轮；
(1，主轴；22，四叶风轮；221，叶片杆斜支撑管；222，叶片固定夹；223，固定螺丝；224，叶片杆；225，叶片；226，叶片滚筒；31，四页风轮传动装置；311，传动装置轴；312,支撑架；313，链轮；314，传动反向齿轮轴承；315,18吃传动轴承齿轮；316，轴承；317，传动链条；318，传动齿轮)。
图4为风能发电机支架；
(a，支架正视图，1，主轴；6，维护架；7，支架；b，直接左视图，1，主轴；6，维护架；7，支架)。
图5为串列式15风轮发电机组。
图6为并轴式5轮发电机。
图7为5风轮串列式多风轮发电机组。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。
以下实施例中所用材料、仪器和方法，未经特殊说明，均为本领域常规材料、仪器和方法，均可通过商业渠道获得。
实施例1
如图1-4所示，本实施例提供了一种5风轮逆向旋转单轴风能发电机。该发电机包括主轴1、风轮2、传动装置3、制动装置4、发电机5、维护架6和支架7(图1)。
所述主轴1通过焊接在支架7上的轴承与支架7连接，主轴1与地面平行，主轴1的一端有传动齿轮通过传动装置3连接到发电机5的锭子转轴上，主轴1的另一端固定有制动装置4，主轴上固定有五个的风轮2；
所述风轮2固定于主轴1上，位于支架7上的两个轴承之间，风轮2包括3个三叶风轮21(图2，省略一叶风轮)和2个四叶风轮22(图3，省略两叶风轮)，三叶风轮21直接焊接在主轴1上，四叶风轮22通过传动装置3与主轴1相连；
所述传动装置3分为四叶风轮传动装置31和发电机传动装置32，四叶风轮传动装置31包括传动装置轴311、支撑架312、链轮313、传动反向齿轮轴承314、传动轴承齿轮315、轴承316、传动链条317和传动齿轮318，其中，轴承316内侧与主轴1相连，外侧与支撑架312、传动轴承齿轮315和四叶风轮22相连，传动反向齿轮轴承314内侧与传动装置轴311相连，外侧与链轮313和传动轴承齿轮315相连，链轮313通过传动链条317与传动齿轮318连接，传动齿轮318固定在主轴1上，传动轴承齿轮315通过固定于轴承316上的齿轮与主轴1连接，四叶风轮传动装置31将四叶风轮22的旋转方向转换后作用到主轴1上，从而实现旋转反向相反的两个风轮的力量作用在同一根主轴上；发电机传动装置32一端与主轴1一端固定的传动齿轮相连，另一端与发电机5的锭子转轴相连，以实现风轮动力向发电机的传输。
所述制动装置4位于主轴1的一端，主轴1与支架7支撑点的外侧，维护架6的上方，用于出现故障或紧急状态下的制动。
所述发电机5为风能交流式或直流式发电机。
所述维护架6焊接在支架7的左右两侧，位置在主轴1的正下方1.2m处；
所述支架7顶端通过直接焊接的轴承或者轴承瓦合与主轴1接触，左右两侧固定有维护架6，底部有支撑柱埋于地下(图4)。支架7为等腰三角形，顶角支撑主轴1两底角顶点有垂直于地面的支柱，埋于地下，两个高度相同的平行支架顶点处焊接轴承(或者轴承瓦合)与主轴接触，两个平行支架的两条腰的对应中点处各连接有一条平行于地面的支撑杆，并且在这两条腰的中点处向地面给因一个斜支撑杆，同一侧的两条支撑杆交于一点，两个支撑杆的连线为支架等腰三角形底边的垂直平分线。地面支撑杆连有支撑柱，支撑住深埋于地下，从而使支架更加稳固。
所述风轮2，风轮中相邻的风轮是三叶风轮21和四叶风轮22，且相邻风轮的同步逆向旋转。
所述三叶风轮21包括叶片杆斜支撑管211、叶片固定架212、固定螺丝213、叶片杆214和叶片215，两个叶片杆斜支撑管211和叶片杆214的一端分别连接在主轴1上，两个叶片杆斜支撑管211的另一端连接在叶片杆214上，叶片固定架212与叶片杆214垂直，多个叶片固定架212平行的分布在叶片215上，并通过固定螺丝213将叶片杆斜支撑管211、叶片固定架212、叶片杆214和叶片215固定住。
所述四叶风轮22包括叶片杆斜支撑管221、叶片固定架222、固定螺丝223、叶片杆224叶片225和叶片滚筒216，两个叶片杆斜支撑管221和叶片杆224的一端分别连接在叶片滚筒216上，两个叶片杆斜支撑管221的另一端连接在叶片杆224上，叶片固定架222与叶片杆224垂直，多个叶片固定架222平行的分布在叶片225上，并通过固定螺丝223将叶片杆斜支撑管221、叶片固定架222、叶片杆224和叶片225固定住。
所述三叶风轮21的叶片215的平面与主轴1的夹角为45°，三叶风轮21的叶片215的平面与四叶风轮22的叶片225的平面夹角为90°。
所述三叶风轮21的叶片215和四叶风轮22的叶片225，形状为矩形。
发电机风轮半径为3.18M，风轮迎风面积为31.77M2，叶片迎风面积长2.4M,宽0.54M，三叶片风轮叶片迎风面积为2.75M2，四叶片风轮叶片的迎风为3.67M2，两组风轮叶片迎风面积分别占风轮迎风面积的8.66％和11.55％，因而其它风力能够正常传入下组风轮。
其中，所述链轮313，是12齿链轮；所述传动轴承齿轮315，是18齿传动轴承齿轮。
本发明所提供的风能发电机除上述装置外，还含有变压稳压装置、避雷绝缘装置和蓄电装置等发电机常用装置。
本发明的风能发电机的工作工作过程是：选取风能充沛的地方，将主轴1对的方向设置与常见风向相同。将支架的地面支撑柱深埋于地下。风轮采用正反方向转动，按来风方向顺序。第一组风轮叶片呈左45°，二组风轮叶片呈45°，其它以此类推。由于风通过叶片带动风轮转动风从轴向来风，通过第一组风轮时与第二组不产生相反的作用。第二组风轮能够正常朝反方向转动，两组风轮相切后，第二组风轮叶片接收第一组风轮叶片传过的风力，而使第二组风轮接收的风力大大增加，使第二组风轮产生的力量大于第一组风轮，而其它的风力可以继续通过第二组风轮传入后面的风轮。风力带动三叶风轮21和四叶风轮旋转22，四叶风轮经过四叶风轮传动装置31的转换后，与三叶风轮21一同将风力通过发电机传动装置32传到发电机5的锭子转轴上，通过发电机锭子的旋转产生电流。
实施例2
如图5所示，本实施例提供了一种串列式15风轮发电机组，与实施例1不同的是，该发电机组由3台5风轮逆向旋转单轴风能发电机串列布置而成，中间的5风轮逆向旋转单轴风能发电机的支架与相邻的发电机呈锯齿形相连。
实施例3
如图6所示，本实施例提供了一种并轴式5轮发电机。与实施例1不同的是，该发电机的两个四叶风轮22不采用单独的四叶风轮传动装置31，而是采用同一根四叶风轮传动装置311，并且18齿传动齿轮315与链轮313不采用平行并列式设计，而是采用直线式设计，将链轮313与18齿传动齿轮315设计在一条直线上，这样三叶风轮21和四叶风轮22分别通过两条并列的主轴将动力传送给发电机5。
实施例4
如图7所示，本实施例提供了一种5风轮串列式多风轮发电机组。与实施例1不同的是，该发电机组采用5台单风轮风力发电机串列布置的方式。相邻发电机的之间通过锯齿形的支撑架相互连接，从而增加整个发电机组的稳定性。同时，每台风力发电机单独连接一台发电机5，从而使得某一台出现问题时不会影响到其他发电机。
作为本发明的变化：同一风能发电机中风轮的数量不限于上述实施例所述的数量，同一发电机组中发电机的数量也不限于上述实施例所述的数量。只要在本发明范围内所做的变换均属于本发明的技术范畴。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (7)

1.一种多风轮逆向旋转单轴风能发电机，其特征在于，该发电机包括主轴(1)、风轮(2)、传动装置(3)、制动装置(4)、发电机(5)、维护架(6)和支架(7)；
所述主轴(1)通过焊接在支架(7)上的轴承或轴承瓦合与支架(7)连接，主轴(1)与地面平行，主轴(1)的一端有传动齿轮通过传动装置(3)连接到发电机(5)的锭子转轴上，主轴(1)的另一端固定有制动装置(4)，主轴上固定有一个或两个以上的风轮(2)；
所述风轮(2)固定于主轴(1)上，位于支架(7)上的两个轴承之间，两组以上的风轮(2)分为三叶风轮(21)和四叶风轮(22)，三叶风轮(21)直接焊接在主轴(1)上，四叶风轮(22)通过四叶风轮传动装置(31)与主轴(1)相连；
所述传动装置(3)分为四叶风轮传动装置(31)和发电机传动装置(32)，四叶风轮传动装置(31)包括传动装置轴(311)、支撑架(312)、链轮(313)、传动反向齿轮轴承(314)、传动轴承齿轮(315)、轴承(316)、传动链条(317)和传动齿轮(318)，其中，轴承(316)内侧与主轴(1)相连，外侧与支撑架(312)、传动轴承齿轮(315)和四叶风轮(22)相连，传动反向齿轮轴承(314)内侧与传动装置轴(311)相连，外侧与链轮(313)和传动轴承齿轮(315)相连，链轮(313)通过传动链条(317)与传动齿轮(318)连接，传动齿轮(318)固定在主轴(1)上，传动轴承齿轮(315)通过固定于轴承(316)上的齿轮与主轴(1)连接，发电机传动装置(32)一端与主轴(1)一端固定的传动齿轮相连，另一端与发电机(5)的锭子转轴相连；
所述制动装置(4)位于主轴(1)的一端，主轴(1)与支架(7)支撑点的外侧，维护架(6)的上方；
所述发电机(5)为风能交流式或直流式发电机；
所述维护架(6)焊接在支架(7)的左右两侧，位置在主轴(1)的正下方1.0-1.2m处；
所述支架(7)顶端通过直接焊接的轴承或者轴承瓦合与主轴(1)接触，左右两侧固定有维护架(6)，底部有支撑柱埋于地下。
2.权利要求1所述风能发电机，其特征在于，所述风轮(2)，两组以上风轮中相邻的风轮是三叶风轮(21)和四叶风轮(22)，且相邻风轮是同步逆向旋转的。
3.权利要求1所述风能发电机，其特征在于，所述三叶风轮(21)包括叶片杆斜支撑管(211)、叶片固定架(212)、固定螺丝(213)、叶片杆(214)和叶片(215)，两个叶片杆斜支撑管(211)和叶片杆(214)的一端分别连接在主轴(1)上，两个叶片杆斜支撑管(211)的另一端连接在叶片杆(214)上，叶片固定架(212)与叶片杆(214)垂直，叶片固定架(212)平行的分布在叶片(215)上，并通过固定螺丝(213)将叶片杆斜支撑管(211)、叶片固定架(212)、叶片杆(214)和叶片(215)固定住。
4.权利要求1所述风能发电机，其特征在于，所述四叶风轮(22)包括叶片杆斜支撑管(221)、叶片固定架(222)、固定螺丝(223)、叶片杆(224)、叶片(225)和叶片滚筒(216)，两个叶片杆斜支撑管(221)和叶片杆(224)的一端分别连接在叶片滚筒(216)上，两个叶片杆斜支撑管(221)的另一端连接在叶片杆(224)上，叶片固定架(222)与叶片杆(224)垂直，叶片固定架(222)平行的分布在叶片(225)上，并通过固定螺丝(223)将叶片杆斜支撑管(221)、叶片固定架(222)、叶片杆(224)和叶片(225)固定住。
5.权利要求1所述风能发电机，其特征在于，所述三叶风轮(21)的叶片(215)的平面与主轴(1)的夹角为45°，三叶风轮(21)的叶片(215)的平面与四叶风轮(22)的叶片(225)的平面夹角为90°。
6.权利要求5所述风能发电机，其特征在于，所述三叶风轮(21)的叶片(215)和四叶风轮(22)的叶片(225)，形状为矩形、圆角矩形、椭圆形、三角形或梯形。
7.权利要求1所述风能发电机，其特征在于，所述链轮(313)，是12齿链轮；所述传动轴承齿轮(315)，是18齿传动轴承齿轮。
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CN (1) CN104675634A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1161728A (zh) * 1994-06-27 1997-10-08 辛瓒 由多机组旋翼叶片系统总合成的风力涡轮机
CN2556381Y (zh) * 2002-05-27 2003-06-18 徐鸣 同轴逆向双转子风力发电机
WO2010141347A2 (en) * 2009-06-01 2010-12-09 Synkinetics, Inc. Multi-rotor fluid turbine drive with speed converter
WO2011145762A1 (ko) * 2010-05-20 2011-11-24 (주)이지펙스 유체기계용 반전회전장치
CN204493080U (zh) * 2015-03-10 2015-07-22 穆宝勤 一种多风轮逆向旋转单轴风能发电机

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