CN111188726A - 一种新型水平轴双转子风力发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型水平轴双转子风力发电机，其包括旋向相反的大风轮和小风轮。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；大风轮和小风轮分别驱动正向转子和反向转子，当正向转子和反向转子都处于旋转状态时，两者相对旋转速度为其单独旋转速度之和，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20％左右；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。

Description

一种新型水平轴双转子风力发电机

技术领域：

本发明涉及一种风力发电机，特别涉及一种新型水平轴双转子风力发电机。

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。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种发电效率高、风能利用率高的新型水平轴双转子风力发电机。

本发明由如下技术方案实施：新型水平轴双转子风力发电机，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与大风轮轴的输入端固定连接，所述大风轮轴的输出端设大风轮轴端内齿轮，所述大风轮轴端内齿轮与大风轮传动齿轮轴的输入端齿轮啮合，所述大风轮传动齿轮轴的输出端齿轮与正向转子连接齿轮轴的输入端齿轮啮合，所述正向转子连接齿轮轴的输出端与所述正向转子固定连接；

所述小风轮通过小轮毂与小风轮轴的输入端固定连接，所述小风轮轴的输出端设小风轮轴端内齿轮，所述小风轮轴端内齿轮与小风轮传动齿轮轴的输入端齿轮啮合，所述小风轮传动齿轮轴的输出端齿轮与反向转子连接齿轮轴的输入端齿轮啮合，所述反向转子连接齿轮轴的输出端与所述反向转子固定连接；

所述大风轮轴、所述反向转子连接齿轮轴均为空心轴，所述小风轮轴穿过所述大风轮轴并与所述大风轮轴同轴设置，所述正向转子连接齿轮轴穿过所述反向转子连接齿轮轴并与所述反向转子连接齿轮轴同轴设置。

进一步的，所述大风轮轴与所述正向转子连接齿轮轴之间设有正向变速箱，所述大风轮轴端内齿轮与所述正向变速箱输入轴的输入端齿轮啮合，所述正向变速箱输出轴的输出端齿轮与所述大风轮传动齿轮轴的所述输入端齿轮啮合。

进一步的，所述小风轮轴与所述反向转子连接齿轮轴之间设有反向变速箱，所述小风轮轴端外齿轮与所述反向变速箱输入轴的输入端齿轮啮合，所述反向变速箱输出轴的输出端齿轮与所述小风轮传动齿轮轴的输入端齿轮啮合。

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；2、大风轮和小风轮分别驱动正向转子和反向转子，当正向转子和反向转子都处于旋转状态时，两者相对旋转速度为其单独旋转速度之和，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20％左右；3、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。

附图说明：

图1为本发明的整体结构示意图。

大风轮1，大风轮轴2，大风轮轴端内齿轮3，正向变速箱4，大风轮传动齿轮轴5，正向转子连接齿轮轴6，正向转子7，小风轮8，小风轮轴9，小风轮轴端内齿轮10，反向变速箱11，小风轮传动齿轮轴12，反向转子连接齿轮轴13，反向转子14。

具体实施方式：

实施例1：

如图1所示，新型水平轴双转子风力发电机，其包括旋向相反的大风轮1和小风轮8，大风轮1通过大轮毂与大风轮轴2的输入端固定连接，大风轮轴2的输出端设大风轮轴端内齿轮3，大风轮轴端内齿轮3与正向变速箱4输入轴的输入端齿轮啮合，正向变速箱4输出轴的输出端齿轮与大风轮传动齿轮轴5的输入端齿轮啮合，大风轮传动齿轮轴5的输出端齿轮与正向转子连接齿轮轴6的输入端齿轮啮合，正向转子连接齿轮轴6的输出端与正向转子7固定连接；

小风轮8通过小轮毂与小风轮轴9的输入端固定连接，小风轮轴9的输出端设小风轮轴端内齿轮10，小风轮轴端内齿轮10与反向变速箱11输入轴的输入端齿轮啮合，反向变速箱11输出轴的输出端齿轮与小风轮传动齿轮轴12的输入端齿轮啮合，小风轮传动齿轮轴12的输出端齿轮与反向转子连接齿轮轴13的输入端齿轮啮合，反向转子连接齿轮轴13的输出端与反向转子14固定连接；

大风轮轴2、反向转子连接齿轮轴13均为空心轴，小风轮轴9穿过大风轮轴2并与大风轮轴2同轴设置，正向转子连接齿轮轴6穿过反向转子连接齿轮轴13并与反向转子连接齿轮轴13同轴设置。

工作说明：

1、当风速低于小风轮8切入速度时，小风轮8、大风轮1均处于制动状态，本实施例处于不发电状态；

2、当风速高于小风轮8切入速度、低于大风轮1切入速度时，小风轮8转动，大风轮1不转动，此时小风轮8驱动反向转子14发生转动，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8共同运转的切出速度时，小风轮8、大风轮1同时相对转动，小风轮8可有效降低大风轮1非做功区域面积，提高了风能利用率；大风轮1驱动正向转子7转动，小风轮8驱动反向转子14转动，正向转子7、反向转子14相对转动，二者相对转速为二者单独转动转速之和，本实施例处于高效率发电状态；由于两者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20％左右；

4、当风速高于大小风轮8共同运转的切出速度时，制动小风轮8，大风轮1转动，此时大风轮1驱动正向转子7发生转动，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8制动，此时小风轮8转动，本实施例处于低效率发电状态；

6、当风速高于小风轮8切出速度时，大风轮1、小风轮8均制动，本实施例处于不发电状态。

在上述过程中，小风轮8的设置降低大风轮1非做功区域面积，提高了风能利用率；大风轮1和小风轮8分别驱动正向转子7和反向转子14，当正向转子7和反向转子14都处于旋转状态时，两者相对旋转速度为其单独旋转速度之和，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20％左右；由于小风轮8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：

以常规水平轴风力发电机与本发明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

由表1可知，小风轮8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8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。

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.新型水平轴双转子风力发电机，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与大风轮轴的输入端固定连接，所述大风轮轴的输出端设大风轮轴端内齿轮，所述大风轮轴端内齿轮与大风轮传动齿轮轴的输入端齿轮啮合，所述大风轮传动齿轮轴的输出端齿轮与正向转子连接齿轮轴的输入端齿轮啮合，所述正向转子连接齿轮轴的输出端与所述正向转子固定连接；

所述小风轮通过小轮毂与小风轮轴的输入端固定连接，所述小风轮轴的输出端设小风轮轴端内齿轮，所述小风轮轴端内齿轮与小风轮传动齿轮轴的输入端齿轮啮合，所述小风轮传动齿轮轴的输出端齿轮与反向转子连接齿轮轴的输入端齿轮啮合，所述反向转子连接齿轮轴的输出端与所述反向转子固定连接；

所述大风轮轴、所述反向转子连接齿轮轴均为空心轴，所述小风轮轴穿过所述大风轮轴并与所述大风轮轴同轴设置，所述正向转子连接齿轮轴穿过所述反向转子连接齿轮轴并与所述反向转子连接齿轮轴同轴设置。

2.根据权利要求1所述的新型水平轴双转子风力发电机，其特征在于，所述大风轮轴与所述正向转子连接齿轮轴之间设有正向变速箱，所述大风轮轴端内齿轮与所述正向变速箱输入轴的输入端齿轮啮合，所述正向变速箱输出轴的输出端齿轮与所述大风轮传动齿轮轴的所述输入端齿轮啮合。

3.根据权利要求1或2所述的新型水平轴双转子风力发电机，其特征在于，所述小风轮轴与所述反向转子连接齿轮轴之间设有反向变速箱，所述小风轮轴端外齿轮与所述反向变速箱输入轴的输入端齿轮啮合，所述反向变速箱输出轴的输出端齿轮与所述小风轮传动齿轮轴的输入端齿轮啮合。

Images