CN202300829U - 双风叶风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种能量转换装置，即一种双风叶风力发电机，由迎风风叶、顺风风叶、尾翼迎风装置组成，其特点是：迎风叶片(1)带动转子(12)顺时针方向旋转，顺风叶片(6)带动环形磁铁(14)逆时针方向旋转；尾翼(10)通过内框(7)和外框(5)相固连，外框(5)下端支撑在转向轴承(18)上。有益效果是：迎风叶片带动转子旋转，顺风叶片带动环形磁铁旋转，由于两者的旋转方向相反，增加了转子和环形磁铁的相对运动速度，提高了风能转换的效率；尾翼通过内框和外框相固连，外框下端支撑在转向轴承上，使外框随风转动，以保证迎风叶片和顺风叶片始终处于迎风面，充分利用风能；且结构简单，占地面积小，能量转换效率高，适用于城市公园，乡村田野等场合使用。

Description

双风叶风力发电机
技术领域
本实用新型涉及一种能量转换装置，即一种双风叶风力发电机。
背景技术
由于能源的短缺以及环境污染问题，当代社会越来越饱受能源危机和环境危机的双重压迫，风作为一种自然资源，和煤炭、石油一样可以利用，而且它有取之不尽、用之不竭、清洁无污染等优点，被人们称为“绿色资源”受到青睐。风能作为一种清洁可再生能源，越来越受到各国的重视，世界各国纷纷制定各自的能源计划，加大了对风力发电设备研发的投入，世界风电总装机容量不断增加。目前我国火电占总电量的73.44％，二氧化碳排放量高达10亿吨/年，尽快改变我国的电力来源构成已经成为人们的共识。水平轴风力发电机技术已趋于成熟，因此对现代风力发电机组的研究主要集中在优化设计方面，使得风力机更加高效、轻型、绿色环保。
目前，风力发电机通常采用增大转子直径，以获得更多的输出功率。在风电场土地面积有限的情况下，单个风机塔所需要的空间以及能够安装的最大的塔的数目将限制风电场的功率输出。基于空气动力学理论可知，在风电场中两个风力机之间所需的最小空间为顺风方向上的8～12倍转子直径。所以，仅增加转子直径对于提高功率没有帮助，能量的产生与获得依赖于风电场的功率密度，因为这样减少了塔的数量，导致单位面积的功率密度减小。
发明内容
本实用新型的目的是：在立柱的同一端安装有水平布置、且旋转方向相反的迎风叶片和顺风叶片，迎风叶片带动转子顺时针方向旋转，顺风叶片带动环形磁铁逆时针方向旋转，由于两者的旋转方向相反，增加了转子和环形磁铁的相对运动速度；尾翼通过内框和外框相固连，外框下端支撑在转向轴承上，使外框随风转动，以保证迎风叶片和顺风叶片始终处于迎风面，充分利用风能；而且结构简单，占地面积小，能量转换效率高，造价低廉的双风叶风力发电机。
上述目的是由以下技术方案实现的：研制一种双风叶风力发电机，由迎风风叶、顺风风叶、尾翼迎风装置组成，所说的迎风风叶包括迎风叶片1，机头2，转子12，内轴承9，转子卡簧11组成，迎风叶片1通过迎风叶片连接螺栓27与机头2上的法兰20相连，机头2的里孔与转子12的伸出端相联接，转子12的另一端支撑在内轴承9的里圈，转子卡簧11固定在转子12伸出端与支撑端的阶梯处，限制转子12的轴向移动；所说的顺风风叶包括外轴端盖19，外轴23，顺风叶片6，顺风叶片连接螺栓25，环形磁铁14，外轴承15，外轴卡簧13，中间轴承8构成，顺风叶片6通过顺风叶片连接螺栓25与外轴23相连接，外轴23左端与外轴端盖19相连接，右端外圆周与外轴卡簧13相连，内圆周与中间轴承卡簧30相连，在外轴23中部环形凸肩与外轴卡簧13中间安装有环形磁铁14和外轴承15的内圈；所说的尾翼迎风装置由尾翼10，尾翼连接螺栓29，内框7，外框5，外框端盖4，内框端盖3，立柱端盖16，转向轴承卡簧17，转向轴承18构成，尾翼10通过尾翼连接螺栓29与内框7相连，外框5左端和外框端盖4相连，右端和内框7相连，内框端盖3和内框7中部凸起圆环端面相连，外框5下端通过转向轴承18和立柱24相连，立柱端盖16和立柱24上端相连，其内圈安装有环形密封圈28，在转向轴承18的上端面安装有转向轴承卡簧17。
所说的外轴端盖19，外框端盖4，内框端盖3的内圈均安装有环形密封圈(21，26，22)。
所说的中间轴承8的外圈和外轴23右端里孔配合连接，中间轴承8左端和内框端盖3相连，右端和中间轴承卡簧30相连。
所说的内轴承9的里圈和转子12的外圆配合连接，外圈与内框7中部凸起圆环里孔配合连接，左端和转子12外圆凸肩相连，右端和内框7里孔凸台相连。
所说的外轴承15的外圈与外框5的里孔配合连接，内圈与环形磁铁14配合连接，左端和外轴23中部环形凸肩相连，右端和内框7相连接。
所说的转子12的外圆槽内缠绕有线圈31。
所说的迎风叶片1和顺风叶片6均安装在立柱24的同一端，且旋向相反。
本实用新型的有益效果是：在立柱的同一端安装有水平布置、且旋转方向相反的迎风叶片和顺风叶片，迎风叶片带动转子旋转，顺风叶片带动环形磁铁旋转，由于两者的旋转方向相反，增加了转子和环形磁铁的相对运动速度，提高了风能转换的效率；尾翼通过内框和外框相固连，外框下端支撑在转向轴承上，使外框随风转动，以保证迎风叶片和顺风叶片始终处于迎风面，充分利用风能；且结构简单，占地面积小，能量转换效率高，适用于城市公园，乡村田野等场合使用。
附图说明
图1是一种实施例的主视图；
图2是这种实施例的转子结构图；
图3是这种实施例的转子外圆槽内缠绕线圈的结构图；
图4是这种实施例的迎风叶片的主视图；
图5这种实施例的迎风叶片的右视图；
图6是这种实施例的迎风叶片的速度分析图；
图7是这种实施例的顺风叶片的主视图；
图8是这种实施例的顺风叶片的右视图；
图9是这种实施例的顺风叶片的速度分析图；
图中可见：迎风叶片1，机头2，内框端盖3，外框端盖4，外框5，顺风叶片6，内框7，中间轴承8，内轴承9，尾翼10，卡簧11，转子12，外轴卡簧13，环形磁铁14，外轴承15，立柱端盖16，转向轴承卡簧17，转向轴承18，外轴端盖19，法兰20，环形密封圈21，环形密封22，外轴23，立柱24，顺风叶片连接螺栓25，环形密封圈26，迎风叶片连接螺栓27，环形密封圈28，尾翼连接螺栓29，中间轴承卡簧30，线圈31。
具体实施方式
本发明总的构思是在立柱的同一端安装有水平布置、且旋转方向相反的迎风叶片和顺风叶片，迎风叶片带动转子旋转，顺风叶片带动环形磁铁旋转，由于两者的旋转方向相反，增加了转子和环形磁铁的相对运动速度，提高了风能转换的效率；尾翼通过内框和外框相固连，外框下端支撑在转向轴承上，使外框随风转动，以保证迎风叶片和顺风叶片始终处于迎风面，充分利用风能。下面结合附图介绍一种实施例。
图1所示为这种实施例的主视图，由图1可见，这种双风叶风力发电机由迎风风叶、顺风风叶、尾翼迎风装置组成；迎风风叶包括迎风叶片1，机头2，转子12，内轴承9，转子卡簧11组成，迎风叶片1通过迎风叶片连接螺栓27与机头2上的法兰20相连，机头2的里孔与转子12的伸出端相联接，转子12的另一端支撑在内轴承9的里圈，转子卡簧11固定在转子12伸出端与支撑端的阶梯处，限制转子12的轴向移动；顺风风叶包括外轴端盖19，外轴23，顺风叶片6，顺风叶片连接螺栓25，环形磁铁14，外轴承15，外轴卡簧13，中间轴承8构成，顺风叶片6通过顺风叶片连接螺栓25与外轴23相连接，外轴23左端与外轴端盖19相连接，右端外圆周与外轴卡簧13相连，内圆周与中间轴承卡簧30相连，在外轴23中部环形凸肩与外轴卡簧13中间安装有环形磁铁14和外轴承15的内圈；尾翼迎风装置由尾翼10，尾翼连接螺栓29，内框7，外框5，外框端盖4，内框端盖3，立柱端盖16，转向轴承卡簧17，转向轴承18构成，尾翼10通过尾翼连接螺栓29与内框7相连，外框5左端和外框端盖4相连，右端和内框7相连，内框端盖3和内框7中部凸起圆环端面相连，外框5下端通过转向轴承18和立柱24相连，立柱端盖16和立柱24上端相连，其内圈安装有环形密封圈28，在转向轴承18的上端面安装有转向轴承卡簧17。
结合图2，图3可见，转子12为圆柱形阶梯结构，在大外圆圆周开有6个均布的槽口，在外圆槽内缠绕有线圈31。
结合图4，图5可见，在迎风叶片1的一端连接有法兰20，在法兰20上均匀分布有14个通孔。
图6为迎风叶片的速度分析图，图中w为平均风速，u1为叶片切向旋转速度，v1为平均风速w、叶片切向旋转速度u1的合成速度，α1为侵入螺旋桨角，即攻角，α1＝8°，β1为桨叶设定角，即安装角度，β1＝φ1+8°，φ1＝arctan(w/u1)。保证迎风叶片安装角度β1，即可保证切向旋转速度u1在旋转平面内且方向向下，使迎风叶片顺时针旋转。
结合图7，图8可见，在顺风叶片6的左端有顺风叶片连接螺栓25，顺风叶片连接螺栓25共有24个，在端面圆周上均匀分布。
图9为顺风叶片的速度分析图，图中w为平均风速，u2为叶片切向旋转速度，v2为平均风速w、叶片切向旋转速度u2的合成速度，α2为侵入螺旋桨角，即攻角，α2＝8°，β2为桨叶设定角，即安装角度，β2＝φ2-8°，φ2＝arctan(w/u2)。保证顺风叶片安装角度β2，即可保证切向旋转速度u2在旋转平面内且方向向上，使顺风叶片逆时针旋转。
工作时，在平均风速w的作用下，迎风叶片1带动转子12顺时针方向旋转，顺风叶片6带动环形磁铁14逆时针方向旋转，由于两者的旋转方向相反，转子12和环形磁铁14的相对运动速度为两者速度之和，提高了发电能力，使风能转换的效率成倍增加；尾翼10通过内框7和外框5相固连，外框5下端支撑在转向轴承18上，使外框5随风转动，以保证迎风叶片1和顺风叶片6始终处于迎风面，充分利用风能。

Claims (7)

1.一种双风叶风力发电机，由迎风风叶、顺风风叶、尾翼迎风装置组成，其特征在于：所说的迎风风叶包括迎风叶片(1)，机头(2)，转子(12)，内轴承(9)，转子卡簧(11)组成，迎风叶片(1)通过迎风叶片连接螺栓(27)与机头(2)上的法兰(20)相连，机头(2)的里孔与转子(12)的伸出端相联接，转子(12)的另一端支撑在内轴承(9)的里圈，转子卡簧(11)固定在转子(12)伸出端与支撑端的阶梯处；所说的顺风风叶包括外轴端盖(19)，外轴(23)，顺风叶片(6)，顺风叶片连接螺栓(25)，环形磁铁(14)，外轴承(15)，外轴卡簧(13)，中间轴承(8)构成，顺风叶片(6)通过顺风叶片连接螺栓(25)与外轴(23)相连接，外轴(23)左端与外轴端盖(19)相连接，右端外圆周与外轴卡簧(13)相连，内圆周与中间轴承卡簧(30)相连，在外轴(23)中部环形凸肩与外轴卡簧(13)中间安装有环形磁铁(14)和外轴承(15)的内圈；所说的尾翼迎风装置由尾翼(10)，尾翼连接螺栓(29)，内框(7)，外框(5)，外框端盖(4)，内框端盖(3)，立柱端盖(16)，转向轴承卡簧(17)，转向轴承(18)构成，尾翼(10)通过尾翼连接螺栓(29)与内框(7)相连，外框(5)左端和外框端盖(4)相连，右端和内框(7)相连，内框端盖(3)和内框(7)中部凸起圆环端面相连，外框(5)下端通过转向轴承(18)和立柱(24)相连，立柱端盖(16)和立柱(24)上端相连，其内圈安装有环形密封圈(28)，在转向轴承(18)的上端面安装有转向轴承卡簧(17)。
2.根据权利要求1所述的双风叶风力发电机，其特征在于：所说的外轴端盖(19)，外框端盖(4)，内框端盖(3)的内圈均安装有环形密封圈。
3.根据权利要求1所述的双风叶风力发电机，其特征在于：所说的中间轴承(8)的外圈和外轴(23)右端里孔配合连接，中间轴承(8)左端和内框端盖(3)相连，右端和中间轴承卡簧(30)相连。
4.根据权利要求1所述的双风叶风力发电机，其特征在于：所说的内轴承(9)的里圈和转子(12)的外圆配合连接，外圈与内框(7)中部凸起圆环里孔配合连接，左端和转子(12)外圆凸肩相连，右端和内框(7)里孔凸台相连。
5.根据权利要求1所述的双风叶风力发电机，其特征在于：所说的外轴承(15)的外圈与外框(5)的里孔配合连接，内圈与环形磁铁(14)配合连接，左端和外轴(23)中部环形凸肩相连，右端和内框(7)相连接。
6.根据权利要求1所述的双风叶风力发电机，其特征在于：所说的转子(12)的外圆槽内缠绕有线圈(31)。
7.根据权利要求1所述的双风叶风力发电机，其特征在于：所说的迎风叶片(1)和顺风叶片(6)均安装在立柱(24)的同一端，且旋向相反。
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