CN111188725A - 新型双风轮风力发电机 - Google Patents

新型双风轮风力发电机 Download PDF

Info

Publication number
CN111188725A
CN111188725A CN201910441292.5A CN201910441292A CN111188725A CN 111188725 A CN111188725 A CN 111188725A CN 201910441292 A CN201910441292 A CN 201910441292A CN 111188725 A CN111188725 A CN 111188725A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wind wheel
wind
small
shaft
wheel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910441292.5A
Other languages
English (en)
Inventor
徐志轩
李明
刘仁涛
张磊
程学文
张舒翔
张礼兴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Datang Renewable Energy Test And Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Datang Renewable Energy Test And Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Datang Renewable Energy Test And Research Institute Co Ltd filed Critical Datang Renewable Energy Test And Research Institute Co Ltd
Priority to CN201910441292.5A priority Critical patent/CN111188725A/zh
Publication of CN111188725A publication Critical patent/CN111188725A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/02Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having a plurality of rotors
    • F03D1/025Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having a plurality of rotors coaxially arranged
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06Rotors
    • F03D1/065Rotors characterised by their construction elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D15/00Transmission of mechanical power
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D80/00Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D9/00Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本发明公开了一种新型双风轮风力发电机,其包括旋向相反的大风轮和小风轮、大风轮空心轴、小风轮轴、大风轮轴端内齿轮、小风轮轴端外齿轮、两个行星齿轮、行星轮架和输出轴。本发明的优点在于,降低大风轮非做功区域面积,提高了风能利用率,提高风力发电机的发电量;由于小风轮扫风面积远小于大风轮,其单独运行时的切入风速远小于大风轮单独运行时的切入风速,而其切出风速远大于大风轮单独运行时的切出风速,可有效降低风力发电机运转切入风速,提高风力发电机切出风速,适用性更广;当大风轮、小风轮均转动时,分别与大风轮、小风轮啮合的行星齿轮通过行星轮架将两者旋转运动合成,之后再通过输出轴传递给发电机,发电效率高。

Description

新型双风轮风力发电机
技术领域:
本发明涉及一种风力发电设备,特别涉及一种新型双风轮风力发电机。
背景技术:
风力发电机是一种依靠风能进行发电的电力设备,其工作原理为,风轮在风力的作用下旋转,将风的动能转变为风轮轴的机械能,发电机在风轮轴的带动下带动转子旋转,最终输出交流电。风力发电机不使用燃料,不存在燃料问题,也不会产生辐射或空气污染,因此受到广泛关注。
风力发电机从轴的设置来看,一般分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机,其中以水平轴风力发电机为主流。传统的水平轴风力发电机只设有一个风轮,为保证风轮叶片强度满足反常工作需求,需在叶片根部设置一定长度的无翼型段,再加上风轮安装的轮毂区域,风力发电机风轮部位存在大面积的非做功区域,造成风力发电机发电效率降低,风能利用率低,造成了风能资源的浪费。同时,单风轮风力发电机的切入、切出速度一般为固定值,可适用于低风速发电,适用范围有限。
发明内容:
本发明的目的在于提供一种可提高风能利用率、适用范围广的新型双风轮风力发电机。
本发明由如下技术方案实施:新型双风轮风力发电机,其包括旋向相反的大风轮和小风轮;所述大风轮通过大轮毂固定在大风轮空心轴的输入端,所述大风轮空心轴的输出端固定连接有大风轮轴端内齿轮,所述小风轮通过小轮毂固定连接在小风轮轴的输入端,所述小风轮轴穿过所述大风轮空心轴并与所述大风轮空心轴同轴设置,所述小风轮轴的输出端固定连接有小风轮轴端外齿轮,所述大风轮轴端内齿轮与所述小风轮轴端外齿轮同心设置,在所述大风轮轴端内齿轮与所述小风轮轴端外齿轮之间对称啮合有两个行星齿轮,两所述行星齿轮分别与行星轮架的两输入端固定连接,所述行星轮架的输出端与输出轴的输入端固定连接,所述输出轴的输出端与风机发电机的输入端连接。
进一步的,在所述小风轮轴端外齿轮与每个所述行星齿轮之间均设有一个换向齿轮。
进一步的,在所述所述行星轮架的输出端与所述输出轴的输入端之间还设有变速齿轮箱,所述输出轴的输出端与所述变速齿轮箱的输入端连接,所述变速齿轮箱的输出端与所述风机发电机的输入端固定连接。
本发明的优点:1、降低大风轮非做功区域面积,提高了风能利用率,提高风力发电机的发电量;2、由于小风轮扫风面积远小于大风轮,其单独运行时的切入风速远小于大风轮单独运行时的切入风速,而其切出风速远大于大风轮单独运行时的切出风速,可有效降低风力发电机运转切入风速,提高风力发电机切出风速,适用性更广;3、当大风轮、小风轮均转动时,分别与大风轮、小风轮啮合的行星齿轮通过行星轮架将两者旋转运动合成,之后再通过输出轴直接或间接的传递给发电机,发电效率高。
附图说明:
图1为实施例1的整体结构示意图。
图2为实施例2的整体结构示意图。
大风轮1,小风轮2,大风轮空心轴3,小风轮轴4,大风轮轴端内齿轮5,小风轮轴端外齿轮6,行星齿轮7,行星轮架8,输出轴9,风机发电机10,换向齿轮11,变速齿轮箱12。
具体实施方式:
实施例1:
如图1所示,新型双风轮风力发电机,其包括旋向相反的大风轮1和小风轮2;大风轮1通过大轮毂固定在大风轮空心轴3的输入端,大风轮空心轴3的输出端固定连接有大风轮轴端内齿轮5,小风轮2通过小轮毂固定连接在小风轮轴4的输入端,小风轮轴4穿过大风轮空心轴3并与大风轮空心轴3同轴设置,小风轮轴4的输出端固定连接有小风轮轴端外齿轮6,大风轮轴端内齿轮5与小风轮轴端外齿轮6同心设置,在大风轮轴端内齿轮5与小风轮轴端外齿轮6之间对称啮合有两个行星齿轮7,两行星齿轮7分别与行星轮架8的两输入端固定连接,行星轮架8的输出端与输出轴9的输入端固定连接,输出轴9的输出端与风机发电机10的输入端连接。
工作说明:
1、当风速低于小风轮2切入速度时,小风轮2、大风轮1均不转动,本实施例处于不发电状态;
2、当风速高于小风轮2切入速度、低于大风轮1切入速度时,小风轮2转动,大风轮1不转动,此时小风轮轴端外齿轮6发生转动,与小风轮轴端外齿轮6啮合的两行星齿轮7也发生转动,行星齿轮7通过驱动行星轮架8带动输出轴9转动,输出轴9将旋转运动直接传递给风机发电机10,此时本实施例处于低效率发电状态;
3、当风速高于大风轮1切入速度、低于大风轮1、小风轮2共同运转的切出速度时,小风轮2、大风轮1同时相对转动,小风轮2可有效降低大风轮1非做功区域面积,提高了风能利用率,提高发电量;大风轮1、小风轮2相对转动,分别与大风轮1、小风轮2啮合的两行星齿轮7也发生转动,行星齿轮7通过驱动行星轮架8带动输出轴9转动,输出轴9将旋转运动直接传递给风机发电机10,此时本实施例处于高效率发电状态;由于大风轮1、小风轮2相对旋转速度明显大于普通水平轴风力发电机,发电效率较普通水平轴风力发电机高;
4、当风速高于大风轮1、小风轮2共同运转的切出速度时,制动小风轮2,大风轮1转动,此时大风轮1驱动正向转子发生转动,此时大风轮轴端内齿轮5发生转动,与大风轮轴端内齿轮5啮合的两行星齿轮7也发生转动,行星齿轮7通过驱动行星轮架8带动输出轴9转动,输出轴9将旋转运动直接传递给风机发电机10,此时本实施例处于常规发电状态,发电效率与常规水平轴风力发电机相同;
5、当风速高于大风轮1切出速度时,制动大风轮1,解除小风轮2制动,此时小风轮2不转动,本实施例处于低效率发电状态;
6、当风速高于小风轮2切出速度时,大风轮1、小风轮2均制动,本实施例处于不发电状态;
在上述过程中,小风轮2的设置降低大风轮1非做功区域面积,提高了风能利用率;由于小风轮2扫风面积远小于大风轮1,其单独运行时的切入风速远小于大风轮1单独运行时的切入风速,而其切出风速远大于大风轮1单独运行时的切出风速,可有效降低风力发电机运转切入风速,提高风力发电机切出风速,适用性更广。
实施例2:
如图2所示,新型双风轮风力发电机,其包括旋向相反的大风轮1和小风轮2;大风轮1通过大轮毂固定在大风轮空心轴3的输入端,大风轮空心轴3的输出端固定连接有大风轮轴端内齿轮5,小风轮2通过小轮毂固定连接在小风轮轴4的输入端,小风轮轴4穿过大风轮空心轴3并与大风轮空心轴3同轴设置,小风轮轴4的输出端固定连接有小风轮轴端外齿轮6,大风轮轴端内齿轮5与小风轮轴端外齿轮6同心设置,在大风轮轴端内齿轮5与小风轮轴端外齿轮6之间对称啮合有两个行星齿轮7;在风机工作环境中易发生不同旋向气流干涉大风轮1、小风轮2运转时,在小风轮轴端外齿轮6与每个行星齿轮7之间均设有一个换向齿轮11,通过换向齿轮11改变小风轮2旋向,使大风轮1、小风轮2旋向相同,从而消除气流旋向干涉;
两行星齿轮7分别与行星轮架8的两输入端固定连接,行星轮架8的输出端与输出轴9的输入端固定连接,输出轴9的输出端与风机发电机10的输入端连接。在行星轮架8的输出端与输出轴9的输入端之间还设有变速齿轮箱12,输出轴9的输出端与变速齿轮箱12的输入端连接,变速齿轮箱12的输出端与风机发电机10的输入端固定连接。通过变速齿轮箱12的设置,可以实现多级传动,从而满足风力发电机转速和减小风机机舱体积的要求。
工作说明:
1、当风速低于小风轮2切入速度时,小风轮2、大风轮1均不转动,本实施例处于不发电状态;
2、当风速高于小风轮2切入速度、低于大风轮1切入速度时,小风轮2转动,大风轮1不转动,此时小风轮轴端外齿轮6发生转动,与小风轮轴端外齿轮6啮合的两行星齿轮7也发生转动,行星齿轮7通过驱动行星轮架8带动输出轴9转动,输出轴9将旋转运动通过变速齿轮箱12传递给风机发电机10,此时本实施例处于低效率发电状态;
3、当风速高于大风轮1切入速度、低于大风轮1、小风轮2共同运转的切出速度时,小风轮2、大风轮1同时相对转动,小风轮2可有效降低大风轮1非做功区域面积,提高了风能利用率,提高发电量;大风轮1、小风轮2相对转动,分别与大风轮1、小风轮2啮合的两行星齿轮7也发生转动,行星齿轮7通过驱动行星轮架8带动输出轴9转动,输出轴9将旋转运动通过变速齿轮箱12传递给风机发电机10,此时本实施例处于高效率发电状态;由于大风轮1、小风轮2相对旋转速度明显大于普通水平轴风力发电机,发电效率较普通水平轴风力发电机高;
4、当风速高于大风轮1、小风轮2共同运转的切出速度时,制动小风轮2,大风轮1转动,此时大风轮1驱动正向转子发生转动,此时大风轮轴端内齿轮5发生转动,与大风轮轴端内齿轮5啮合的两行星齿轮7也发生转动,行星齿轮7通过驱动行星轮架8带动输出轴9转动,输出轴9将旋转运动通过变速齿轮箱12传递给风机发电机10,此时本实施例处于常规发电状态,发电效率与常规水平轴风力发电机相同;
5、当风速高于大风轮1切出速度时,制动大风轮1,解除小风轮2制动,此时小风轮2不转动,本实施例处于低效率发电状态;
6、当风速高于小风轮2切出速度时,大风轮1、小风轮2均制动,本实施例处于不发电状态;
在上述过程中,小风轮2的设置降低大风轮1非做功区域面积,提高了风能利用率;由于小风轮2扫风面积远小于大风轮1,其单独运行时的切入风速远小于大风轮1单独运行时的切入风速,而其切出风速远大于大风轮1单独运行时的切出风速,可有效降低风力发电机运转切入风速,提高风力发电机切出风速,适用性更广。
实施例3:
以常规水平轴风力发电机与本发明实施例1、2进行风能利用率及切入、切出速度的对比,对比结果如表1所示。
表1对比结果
项目 常规单风轮风机 本发明实施例1 本发明实施例2
风能利用率 43% 45% 45%
切入速度 2.7m/s 2.2m/s 2.2m/s
切出速度 25m/s 30m/s 30m/s
由表1可知,小风轮22的设置降低大风轮11非做功区域面积,提高了风能利用率;由于小风轮22扫风面积远小于大风轮11,其单独运行时的切入风速远小于大风轮11单独运行时的切入风速,而其切出风速远大于大风轮11单独运行时的切出风速,可有效降低风力发电机运转切入风速,提高风力发电机切出风速,适用性更广。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.新型双风轮风力发电机,其特征在于,其包括旋向相反的大风轮和小风轮;所述大风轮通过大轮毂固定在大风轮空心轴的输入端,所述大风轮空心轴的输出端固定连接有大风轮轴端内齿轮,所述小风轮通过小轮毂固定连接在小风轮轴的输入端,所述小风轮轴穿过所述大风轮空心轴并与所述大风轮空心轴同轴设置,所述小风轮轴的输出端固定连接有小风轮轴端外齿轮,所述大风轮轴端内齿轮与所述小风轮轴端外齿轮同心设置,在所述大风轮轴端内齿轮与所述小风轮轴端外齿轮之间对称啮合有两个行星齿轮,两所述行星齿轮分别与行星轮架的两输入端固定连接,所述行星轮架的输出端与输出轴的输入端固定连接,所述输出轴的输出端与风机发电机的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的新型双风轮风力发电机,其特征在于,在所述小风轮轴端外齿轮与每个所述行星齿轮之间均设有一个换向齿轮。
3.根据权利要求1所述的新型双风轮风力发电机,其特征在于,在所述所述行星轮架的输出端与所述输出轴的输入端之间还设有变速齿轮箱,所述输出轴的输出端与所述变速齿轮箱的输入端连接,所述变速齿轮箱的输出端与所述风机发电机的输入端固定连接。
CN201910441292.5A 2019-05-24 2019-05-24 新型双风轮风力发电机 Pending CN111188725A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910441292.5A CN111188725A (zh) 2019-05-24 2019-05-24 新型双风轮风力发电机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910441292.5A CN111188725A (zh) 2019-05-24 2019-05-24 新型双风轮风力发电机

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111188725A true CN111188725A (zh) 2020-05-22

Family

ID=70706107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910441292.5A Pending CN111188725A (zh) 2019-05-24 2019-05-24 新型双风轮风力发电机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111188725A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112283016A (zh) * 2020-09-16 2021-01-29 江西大唐国际新能源有限公司 一种风力发电装置
CN115839307A (zh) * 2021-09-18 2023-03-24 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 双风轮风能转换装置的控制方法、装置和电子设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110006956A (ko) * 2009-07-15 2011-01-21 주식회사 씨알-텍 풍력발전장치
CN102182626A (zh) * 2011-05-04 2011-09-14 青岛黄海职业学院 共轴式双风轮风力机
US20120091721A1 (en) * 2009-01-30 2012-04-19 Toshiaki Kanemoto Wind turbine generator
CN210371010U (zh) * 2019-05-24 2020-04-21 大唐可再生能源试验研究院有限公司 新型双风轮风力发电机

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120091721A1 (en) * 2009-01-30 2012-04-19 Toshiaki Kanemoto Wind turbine generator
KR20110006956A (ko) * 2009-07-15 2011-01-21 주식회사 씨알-텍 풍력발전장치
CN102182626A (zh) * 2011-05-04 2011-09-14 青岛黄海职业学院 共轴式双风轮风力机
CN210371010U (zh) * 2019-05-24 2020-04-21 大唐可再生能源试验研究院有限公司 新型双风轮风力发电机

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112283016A (zh) * 2020-09-16 2021-01-29 江西大唐国际新能源有限公司 一种风力发电装置
CN112283016B (zh) * 2020-09-16 2022-06-24 江西大唐国际新能源有限公司 一种风力发电装置
CN115839307A (zh) * 2021-09-18 2023-03-24 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 双风轮风能转换装置的控制方法、装置和电子设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201090372Y (zh) 多级风力发电机
CN101598113B (zh) 一种风力发电装置
CN210371010U (zh) 新型双风轮风力发电机
CN201925096U (zh) 叶片转角可变垂直轴风力发电机
CN111188725A (zh) 新型双风轮风力发电机
CN201763546U (zh) 半直驱风力发电机组增速齿轮箱
CN201348010Y (zh) 半直驱风力发电增速箱
CN104847588A (zh) 一种综合利用海洋能、风能集中压缩空气发电方法和装置
CN204458216U (zh) 一种高空风力发电装置
CN210371011U (zh) 一种新型水平轴双转子风力发电机
CN211448892U (zh) 一种随风向旋转的风力发电装置
CN111188726A (zh) 一种新型水平轴双转子风力发电机
CN203404017U (zh) 多轮盘并列式风能发电装置
CN102900608A (zh) 多点啮合式变桨驱动装置以及应用该装置的风力发电机组
CN210769134U (zh) 同心轴双风轮风动机
CN204226106U (zh) 一种风力发电机
CN203532156U (zh) 一种垂直轴式风机
CN109751180B (zh) 双叶轮风机的叶片选型方法
CN106321355A (zh) 一种使用平行轴增速装置的中小型风力发电机
CN201908780U (zh) 一种飞车风速发电机组
CN108533692A (zh) 一种低风速补偿型风电齿轮箱传动结构
CN108644063A (zh) 一种地铁隧道风能发电装置
CN108757875A (zh) 一种低风速风电齿轮箱传动结构
CN110630432A (zh) 同心轴双风轮风动机
CN218882417U (zh) 集能式风力发电机的供能装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination