CN109281799A - 电机直线阵列同步双向复合动力离心阻尼风力发电装置 - Google Patents

电机直线阵列同步双向复合动力离心阻尼风力发电装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了电机直线阵列同步双向复合动力离心阻尼风力发电装置，包括发电组，所述发电组上下两侧分别同轴设置有上传动轴和下传动轴，所述上传动轴上端转动设置在上轴承座内，所述下传动轴下端转动设置在下轴承座内，所述上轴承座与下轴承座通过若干支撑架固定连接，所述支撑架与发电组之间通过连接杆固定连接；所述上传动轴和下传动轴上设置有多个叶片臂，所述叶片臂上固定安装有叶片，所述下传动轴上的叶片朝向与所述上传动轴上的叶片朝向相反。本发明的发电装置的风力发电效率更高，发电机的转速受到自阻尼恒速旋转限定，发电机的寿命更长，且两组电机的转速同步，输出电压更稳定。

Description

电机直线阵列同步双向复合动力离心阻尼风力发电装置
技术领域
本发明涉及气流流体发电装置技术领域，特别是涉及电机直线阵列同步双向复合动力离心阻尼风力发电装置。
背景技术
在现有的可再生新能源发电利用装置中，转换发电最多的是太阳能和风能，其中，风能的利用已经有了很多年的发展，风能的利用是依靠风能转换为机械能发电，但现有技术中的风能发电装置存在发电效率低、需要启动切入风速高7米/秒以上、风能利用率低、发电机系统机械转速高、需要风向跟踪装置浪费能耗、一个机械故障即带来系统停运、故障率高。设备庞大、尖速比大噪音高、吸入鸟禽造成无休止的死亡对生态环境非常不利、由于风速影响发电机转速或高或低发电很不稳定堪称垃圾电、不能满足不同地区风力资源需求、弃风严重、等诸多技术难题。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了电机直线阵列同步双向复合动力离心阻尼风力发电装置，该发电装置的风力发电效率更高，发电机的转速受到自阻尼恒速旋转限定，发电机的寿命更长，且两组电机的转速同步，输出电压更稳定。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
电机直线阵列同步双向复合动力离心阻尼风力发电装置，包括发电组，所述发电组上下两侧分别同轴设置有上传动轴和下传动轴，所述上传动轴上端转动设置在上轴承座内，所述下传动轴下端转动设置在下轴承座内，所述上轴承座与下轴承座通过若干支撑架固定连接，所述支撑架与发电组之间通过连接杆固定连接。
所述上传动轴上设置有多个叶片臂，多个所述叶片臂以所述上传动轴的轴心为圆心呈圆形阵列布置，所述叶片臂上固定安装有叶片；所述叶片的形状为半球形或U形，所述下传动轴上亦设置有多个叶片臂，所述下传动轴上的多个所述叶片臂以所述下传动轴的轴心为圆心呈圆形阵列布置，所述下传动轴上的叶片臂上亦固定安装有叶片，所述下传动轴上的叶片朝向与所述上传动轴上的叶片朝向相反。
所述发电组包括电机同轴固定壳体，所述电机同轴固定壳体内顶部固定安装有上发电机，所述电机同轴固定壳体内底部固定安装有下发电机，所述上发电机内设置有上转轴，所述上转轴穿过电机同轴固定壳体与所述上传动轴固定连接，所述下发电机内设置有下转轴，所述下转轴穿过电机同轴固定壳体与所述下传动轴固定连接。
所述上转轴上固定安装有上离心阻尼体，所述下转轴上固定安装有下离心阻尼体，所述上转轴底部固定安装有上圆锥齿轮，所述下转轴顶部固定安装有下圆锥齿轮，所述上圆锥齿轮和下圆锥齿轮之间设置有若干同步圆锥齿轮，所述同步圆锥齿轮均分别与上圆锥齿轮和下圆锥齿轮啮合，若干所述同步圆锥齿轮与所述电机同轴固定壳体转动连接。
上述结构中，所述发电组发电时，由于所述上传动轴和下传动轴上的叶片朝向相反，当风力吹动上下叶片带动所述上传动轴和下传动轴转动时，所述上传动轴和下传动轴的旋转方向相反，进而在所述发电组内，所述上传动轴带动上转轴旋转，在所述上发电机内所述上转轴带动所述上发电机的转子旋转发电，所述下传动轴带动下转轴旋转，在所述下发电机内所述下转轴带动所述下发电机的转子旋转发电，由于所述上转轴和下转轴的旋向相反，所述上圆锥齿轮和下圆锥齿轮的旋转方向相反，在所述同步圆锥齿轮的啮合下，所述上圆锥齿轮和下圆锥齿轮转速保持同步，进而所述上转轴和所述下转轴的转速保持同步，即所述上发电机和下发电机的电压相等，同时在所述上离心阻尼体和下离心阻尼体的阻尼下，所述上转轴和下转轴的转速受到限制，进而对所述上发电机和下发电机进行保护。
本发明的发电组设置有两组发电机，分别通过两组叶片驱动发电，且两组发电机的转速同步，发电电压更稳定，且两组发电机均设置有离心阻尼体，受到离心阻尼体的限定，两组发电组的转轴转速均受到恒速旋转限定，发电机的寿命更长。
本发电装置不但解决现有风力发电机诸多技术缺陷，还让整个装置发电输出电压稳定性得到非常大的提升，可以直接驱动负载，这是现有风力发电无法实现的。本装置是一个针对传统的风力发电(三浆叶大型结构发电系统和形形色色的微风发电系统)的技术缺陷和结构瓶颈进行的改进，我们采用以物理力学的自洽原理设计和开发的一种新型的微风风力发电新结构。它是具有发电效率高、制造成本低、适用条件宽、工程限制少、市场需求大和经济效益好的再生清洁能源项目,启动发电风速小于1m/s，满负荷发电风速小于5m/s；能够自适应超大风力，能够高效克服涡流扰动风力，提高风力发电的数量和质量；装置采用多电机与圆柱状结构叶轮结构系统配合实现360度任一风向发电，且取代风向跟踪器机电系统控制；系统风轮扫风直径小，风力利用率高，且实现河谷坡地、公路铁路路边、码头、渔船、牧区、移动基站、农业灌溉、商业发电、工矿企业自主消纳发电等分散式就地消纳用电；系统可现场组合多个单体式单元结构安装，实现普通公路和常规车辆运输；系统可以因风因地因需求个性化制造，实现单杆可小功率和超大功率装机发电，满足不同客服不同地区需求。
优选的，所述上离心阻尼体包括离心阻尼盘，所述离心阻尼盘与上转轴固定连接，所述离心阻尼盘上转动连接有若干离心阻尼蹄，所述离心阻尼蹄的转轴与所述离心阻尼盘偏心设置，所述离心阻尼体朝向离心阻尼盘圆心的侧面上固定连接有拉簧，所述拉簧另一端连接在离心阻尼盘的圆心附近；所述下离心阻尼体结构与所述上离心阻尼体一致。
上离心阻尼体和下离心阻尼体结构一致，在上转轴和下转轴旋转时，由于离心阻尼蹄为偏心布置，离心阻尼盘的转速越高，离心阻尼蹄受到的离心力越大，当离心阻尼蹄受到的离心力大于拉簧拉力时，离心阻尼蹄向离心阻尼盘的外侧旋转，随后所述摩擦块与电机同轴固定壳体相接触，产生摩擦力，降低离心阻尼盘的转速，以降低上转轴和下转轴的转速，上转轴和下转轴的转速即受到恒速旋转限定。
优选的，所述支撑架为呈“U”形的杆状结构，所述支撑架的两端分别固定安装在上轴承座和下轴承座的侧面，所述支撑架等间隔分布，所述连接杆连接在支撑架的中部。
U形杆状结构在发电时对风能的影响较低，等间隔分布结构稳定性好。
优选的，所述支撑架底部固定安装有灯盒。
灯盒的设置使得发电装置具有照明效果，同时便于夜间对发电组的工作情况进行观察。
有益效果在于：
1、本发明的发电组设置有两组发电机，分别通过两组叶片驱动发电，且两组发电机的转速同步，发电电压更稳定，且两组发电机均设置有离心阻尼体，受到离心阻尼体的限定，两组发电组的转轴转速均受到恒速旋转限定，发电机的寿命更长。
2、上离心阻尼体和下离心阻尼体结构一致，在上转轴和下转轴旋转时，由于离心阻尼蹄为偏心布置，离心阻尼盘的转速越高，离心阻尼蹄受到的离心力越大，当离心阻尼蹄受到的离心力大于拉簧拉力时，离心阻尼蹄向离心阻尼盘的外侧旋转，随后所述摩擦块与电机同轴固定壳体相接触，产生摩擦力，降低离心阻尼盘的转速，以降低上转轴和下转轴的转速，上转轴和下转轴的转速即受到恒速旋转限定。
3、U形杆状结构在发电时对风能的影响较低，等间隔分布结构稳定性好。
4、灯盒的设置使得发电装置具有照明效果，同时便于夜间对发电组的工作情况进行观察。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例的去除支撑架、连接杆及叶片的结构示意图；
图3是图2的主剖视图；
图4是图3中A处的局部放大图；
图5是本发明实施例的上离心阻尼体的结构示意图。
附图标记：
1、下传动轴；2、发电组；3、上传动轴；4、上轴承座；5、叶片臂；6、叶片；7、支撑架；8、连接杆；9、下轴承座；10、灯盒；11、下转轴；12、下圆锥齿轮；13、上圆锥齿轮；14、上离心阻尼体；15、上转轴；16、上发电机；17、电机同轴固定壳体；18、同步圆锥齿轮；19、下离心阻尼体；20、下发电机；21、离心阻尼盘；22、拉簧；23、摩擦块；24、离心阻尼蹄。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例1：
如图1-图4所示，电机直线阵列同步双向复合动力离心阻尼风力发电装置，包括竖直布置的发电组2，发电组2上下两侧分别同轴设置有上传动轴3和下传动轴1，上传动轴3上端转动设置在上轴承座4内，下传动轴1下端转动设置在下轴承座9内，上轴承座4与下轴承座9通过四根支撑架7固定连接，支撑架7与发电组2之间通过连接杆8固定连接，连接杆8的设置可提高电机同轴固定壳体17的稳定性，同时方便上发电机16和下发电机20的线路连接，上发电机16和下发电机20的线路连接可从连接杆8处穿出。
上传动轴3上设置有五个叶片臂5，五个叶片臂5以上传动轴3的轴心为圆心呈圆形阵列布置，叶片臂5上固定安装有叶片6；叶片6的形状为半球形，下传动轴1上亦设置有五个叶片臂5，下传动轴1上的五个叶片臂5以下传动轴1的轴心为圆心呈圆形阵列布置，下传动轴1上的叶片臂5上亦固定安装有叶片6，下传动轴1上的五个叶片6形状亦为半球形，下传动轴1上的叶片6朝向与上传动轴3上的叶片6朝向相反。
发电组2包括电机同轴固定壳体17，电机同轴固定壳体17内顶部固定安装有上发电机16，电机同轴固定壳体17内底部固定安装有下发电机20，上发电机16内设置有上转轴15，上转轴15竖直向上穿过电机同轴固定壳体17与上传动轴3固定连接，下发电机20内设置有下转轴11，下转轴11竖直向下穿过电机同轴固定壳体17与下传动轴1固定连接。
上转轴15上固定安装有上离心阻尼体14，下转轴11上固定安装有下离心阻尼体19，上转轴15底部固定安装有上圆锥齿轮13，下转轴11顶部固定安装有下圆锥齿轮12，上圆锥齿轮13和下圆锥齿轮12之间设置有三个同步圆锥齿轮18，同步圆锥齿轮18均分别与上圆锥齿轮13和下圆锥齿轮12啮合，三个同步圆锥齿轮18与电机同轴固定壳体17转动连接。
支撑架7为呈“U”形的杆状结构，支撑架7的两端分别固定安装在上轴承座4和下轴承座9的侧面，支撑架7等间隔分布，连接杆8连接在支撑架7的中部。
U形杆状结构在发电时对风能的影响较低，等间隔分布结构稳定性好。
上述结构中，发电组2发电时，由于上传动轴3和下传动轴1上的叶片6朝向相反，当风力吹动上下叶片6带动上传动轴3和下传动轴1转动时，上传动轴3和下传动轴1的旋转方向相反，进而在发电组2内，上传动轴3带动上转轴15旋转，在上发电机16内上转轴15带动上发电机16的转子旋转发电，下传动轴1带动下转轴11旋转，在下发电机20内下转轴11带动下发电机20的转子旋转发电，由于上转轴15和下转轴11的旋向相反，上圆锥齿轮13和下圆锥齿轮12的旋转方向相反，在同步圆锥齿轮18的啮合下，上圆锥齿轮13和下圆锥齿轮12转速保持同步，进而上转轴15和下转轴11的转速保持同步，即上发电机16和下发电机20的电压相等，同时在上离心阻尼体14和下离心阻尼体19的阻尼下，上转轴15和下转轴11的转速受到限制，进而对上发电机16和下发电机20进行保护。
本发明的发电组2设置有两组发电机，分别通过两组叶片驱动发电，且两组发电机的转速同步，发电电压更稳定，且两组发电机均设置有离心阻尼体，受到离心阻尼体的限定，两组发电组2的转轴转速均受到限定，发电机的寿命更长。
本发电装置不但解决现有风力发电机诸多技术缺陷，还让整个装置发电输出电压稳定性得到非常大的提升，可以直接驱动负载，这是现有风力发电无法实现的。本装置是一个针对传统的风力发电(三浆叶大型结构发电系统和形形色色的微风发电系统)的技术缺陷和结构瓶颈进行的改进，我们采用以物理力学的自洽原理设计和开发的一种新型的微风风力发电新结构。它是具有发电效率高、制造成本低、适用条件宽、工程限制少、市场需求大和经济效益好的再生清洁能源项目,启动发电风速小于1m/s，满负荷发电风速小于5m/s；能够自适应超大风力，能够高效克服涡流扰动风力，提高风力发电的数量和质量；装置采用多电机与圆柱状结构叶轮结构系统配合实现360度任一风向发电，且取代风向跟踪器机电系统控制；系统风轮扫风直径小，风力利用率高，且实现河谷坡地、公路铁路路边、码头、渔船、牧区、移动基站、农业灌溉、商业发电、工矿企业自主消纳发电等分散式就地消纳用电；系统可现场组合多个单体式单元结构安装，实现普通公路和常规车辆运输；系统可以因风因地因需求个性化制造，实现单杆可小功率和超大功率装机发电，满足不同客服不同地区需求。
实施例2：
如图5所示，实施例2是在实施例1的基础上进行改进，上离心阻尼体14包括离心阻尼盘21，离心阻尼盘21与上转轴15固定连接，离心阻尼盘21上转动连接有若干离心阻尼蹄24，离心阻尼蹄24的转轴与离心阻尼盘21偏心设置，离心阻尼体朝向离心阻尼盘21圆心的侧面上固定连接有拉簧22，拉簧22另一端连接在离心阻尼盘21的圆心附近；下离心阻尼体19结构与上离心阻尼体14一致，下离心阻尼体19的离心阻尼盘21与下转轴11固定连接。
上离心阻尼体14和下离心阻尼体19结构一致，在上转轴15和下转轴11旋转时，由于离心阻尼蹄24为偏心布置，离心阻尼盘21的转速越高，离心阻尼蹄24受到的离心力越大，当离心阻尼蹄24受到的离心力大于拉簧22拉力时，离心阻尼蹄24向离心阻尼盘21的外侧旋转，随后摩擦块23与电机同轴固定壳体17相接触，产生摩擦力，降低离心阻尼盘21的转速，以降低上转轴15和下转轴11的转速，上转轴15和下转轴11的转速即受到限定。
实施例2其余结构及工作原理同实施例1。
实施例3：
如图1所示，实施例3是在实施例2的基础上进行改进，支撑架7底部固定安装有灯盒10。
灯盒10的设置使得发电装置具有照明效果，同时便于夜间对发电组2的工作情况进行观察。
实施例3其余结构及工作原理同实施例2。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (4)

1.电机直线阵列同步双向复合动力离心阻尼风力发电装置，其特征在于，包括发电组，所述发电组上下两侧分别同轴设置有上传动轴和下传动轴，所述上传动轴上端转动设置在上轴承座内，所述下传动轴下端转动设置在下轴承座内，所述上轴承座与下轴承座通过若干支撑架固定连接，所述支撑架与发电组之间通过连接杆固定连接；
所述上传动轴上设置有多个叶片臂，多个所述叶片臂以所述上传动轴的轴心为圆心呈圆形阵列布置，所述叶片臂上固定安装有叶片；所述叶片的形状为半球形或U形，所述下传动轴上亦设置有多个叶片臂，所述下传动轴上的多个所述叶片臂以所述下传动轴的轴心为圆心呈圆形阵列布置，所述下传动轴上的叶片臂上亦固定安装有叶片，所述下传动轴上的叶片朝向与所述上传动轴上的叶片朝向相反；
所述发电组包括电机同轴固定壳体，所述电机同轴固定壳体内顶部固定安装有上发电机，所述电机同轴固定壳体内底部固定安装有下发电机，所述上发电机内设置有上转轴，所述上转轴穿过电机同轴固定壳体与所述上传动轴固定连接，所述下发电机内设置有下转轴，所述下转轴穿过电机同轴固定壳体与所述下传动轴固定连接；
所述上转轴上固定安装有上离心阻尼体，所述下转轴上固定安装有下离心阻尼体，所述上转轴底部固定安装有上圆锥齿轮，所述下转轴顶部固定安装有下圆锥齿轮，所述上圆锥齿轮和下圆锥齿轮之间设置有若干同步圆锥齿轮，所述同步圆锥齿轮均分别与上圆锥齿轮和下圆锥齿轮啮合，若干所述同步圆锥齿轮与所述电机同轴固定壳体转动连接。
2.根据权利要求1所述的电机直线阵列同步双向复合动力离心阻尼风力发电装置，其特征在于，所述上离心阻尼体包括离心阻尼盘，所述离心阻尼盘与上转轴固定连接，所述离心阻尼盘上转动连接有若干离心阻尼蹄，所述离心阻尼蹄的转轴与所述离心阻尼盘偏心设置，所述离心阻尼体朝向离心阻尼盘圆心的侧面上固定连接有拉簧，所述拉簧另一端连接在离心阻尼盘的圆心附近；所述下离心阻尼体结构与所述上离心阻尼体一致。
3.根据权利要求1所述的电机直线阵列同步双向复合动力离心阻尼风力发电装置，其特征在于，所述支撑架为呈“U”形的杆状结构，所述支撑架的两端分别固定安装在上轴承座和下轴承座的侧面，所述支撑架等间隔分布，所述连接杆连接在支撑架的中部。
4.根据权利要求1所述的电机直线阵列同步双向复合动力离心阻尼风力发电装置，其特征在于，所述支撑架底部固定安装有灯盒。
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