CN204126815U - 双叶轮无芯风力发电机 - Google Patents

Abstract

一种双叶轮无芯风力发电机，包括机架、限位在机架上的主轴、两个限位在主轴上转动方向相反的上叶轮和下叶轮、限位在主轴上的发电机，发电机包括发电机壳体、设置在壳体内的相配合的永磁体和线圈，其技术要点是：所述上叶轮、下叶轮分别固定在上、下叶轮套上，上、下叶轮套通过轴承套接在主轴外部，发电机壳体固定在下叶轮套上，发电机壳体通过轴承活连接在上叶轮套外部，永磁体固定在发电机壳体内，线圈固定在上叶轮套末端；上叶轮套底部和下叶轮套顶部分别固定有套接在主轴上的上、下伞齿轮，介轮通过贯穿主轴的介轮轴限位在主轴上。从根本上解决了现有风力发电机体积大、重量高、最低驱动力过高、发电噪音大、运行稳定性差等问题。

Description

双叶轮无芯风力发电机

技术领域

本实用新型涉及一种垂直盘式风力发电设备，具体说是一种双叶轮无芯风力发电机，其主要适用于偏远山区、草原牧区、沿海地带、边防哨所等场所的照明用电、日常生活用电，还可适用于旅游景点、度假村等景观的公共设施。 

背景技术

能源，是当前全人类共同面临的一个问题。传统的能源慢慢减少，已经不能满足人们的需求，更严重的是，诸如火力发电、石油、天燃气等，对环境的破坏很大，因此，开发新的清洁能源显得相当急切。其中，目前为我国大多数区域所采用的可再生能源主要为太阳能，但太阳能的收集易受到日照强度、季节以及气候等因素的影响，并且发电效率较低，为此人们曾探索其他的清洁能源。风能是继太阳能之后大自然的又一馈赠，其作为未来的一种清洁能源，越来越收到人们的重视。 

为有效利用风能发电，人们曾发明出多种垂直、水平转轴的单叶轮风力发电机，但是明显的，单叶轮发电机由于发电效率低下、噪音大、启动风速要求较大等诸多缺点，导致发电成本过高，极少被人们所采用。而为解决这一问题，人们曾设计出多种双叶轮或多叶轮的风力发电机，以提高风力发电效率。 

如申请公布号为CN 102200097 A的发明专利申请公开了一种扭矩平衡的垂直轴风力发电机，包括立柱、叶轮和发电机，所述叶轮通过轮毂轴向竖直设置在立柱上、轮毂传动发电机主轴，轮毂上通过连杆设置有若干组叶片;所述风力发电机具有多级叶轮，多级叶轮依其转动方向分为正转叶轮和反转叶轮两种;正转叶轮与发电机主轴的转动方相同、其轮毂直接连接发电机主轴，反转叶轮与发电机主轴的转动方相反、其轮毂通过同步反向传动机构连接发电机主轴。其通过立柱上均匀地产生两个反向、相互抵消的扭矩，使得垂直轴风力发电机运行时稳定性较强、其结构刚度得到保障，减少设备损坏的几率。但是，由于其叶轮与主轴之间仅通过单一的锥齿轮组进行衔接，无法保证运行的稳定性。 

又如专利公布号为KR10-2007-0098287的发明专利公开了扭矩平衡的垂直轴风力发电机，包括立柱、叶轮、发电机，所述叶轮通过轮毂轴向竖直设置在立柱上、轮毂传动发电机主轴，轮毂上通过连杆设置有若干组叶片；风力发电机具有多级叶轮，多级叶轮依其转动方向分为正转叶轮和反转叶轮；正转叶轮与发电机主轴的转动方向相同，反转叶轮与发电机主轴的转动方向相反。但由于其仍采用立柱、绕立柱旋转的叶轮结构，立柱磨损导致使用寿命降低，提高了维护成本。以上，需要对现有的双风叶风力发电机进行改进。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种双叶轮无芯风力发电机，从根本上解决了现有风力发电机体积大、重量高、最低驱动力过高、能量转化率低、发电噪音大、运行稳定性差等问题。其具有结构紧凑、系统发热量小、运行稳定可靠等优点。 

本实用新型所采用的技术方案是：该双叶轮无芯风力发电机包括机架、限位在机架上的主轴、两个限位在主轴上转动方向相反的上叶轮和下叶轮、限位在主轴上的发电机，发电机包括发电机壳体、设置在壳体内的相配合的永磁体和线圈，其技术要点是：所述上叶轮、下叶轮分别固定在上、下叶轮套上，上、下叶轮套通过轴承套接在主轴外部，发电机壳体固定在下叶轮套上，发电机壳体通过轴承活连接在上叶轮套外部，永磁体固定在发电机壳体内，线圈固定在上叶轮套末端；上叶轮套底部和下叶轮套顶部分别固定有套接在主轴上的上、下伞齿轮，上、下伞齿轮之间通过介轮啮合，介轮通过贯穿主轴的介轮轴限位在主轴上。 

作为进一步优选的技术方案，所述主轴为空心结构。 

作为更进一步优选的技术方案，所述主轴顶部设有整流装置。 

本实用新型具有的优点及积极的技术效果是：主轴固定，通过上、下叶轮轴套绕主轴旋转，从而可省略铁芯结构，极大减小了转子与壳的转动惯量，避免了永磁体与铁芯间的磁阻力，并基于空气动力学原理，每个叶轮上均布三风叶或五风叶，360°全角度捕捉来风，双叶轮以介轮为衔接同时旋转，从而有效降低启动扭矩（≤20mN），进而降低启动风速，启动风速为1~1.5m/s时即可发电，而现有的单风扇启动风速均＞1.5m/s。省去了铁芯结构，可使机身体积更小、重量更轻、结构更紧凑，重量为可至少减轻一半的重量。无铁芯导磁结构，从结构和选材上克服了由铁芯磁损引起的发电效率低的缺点，且无需担心铁芯的磨损问题，降低了维护成本。设计更人性化，上、下风叶旋转方向相反，并直接与主机壳体和轴相连，降低了风叶在旋转时对主轴的扭力，上、下风叶的伞齿轮通过介轮相衔接，主轴上产生两个相反方向的扭矩，使得受力更均匀，可在静音状态下运行，避免了噪声污染，叶轮的受力主要集中在叶轮套上，抗风能力强，提升了运行的稳定性和安全性，使寿命延长为普通发电机的两倍，更适于密集型的工厂和居民区使用。转轴与地面垂直，因此安装时无需考虑风向问题，配以无动态联接的输电接头，安装尤为方便。并且由于采用了直驱式电机、具有超强的钕铁硼磁片，极大的提升了发电效率。由于采用了转向相反的叶轮，提高了单位时间内线圈切割永磁体磁感线的数量，进一步提高了发电效率，因此其在相同条件下的发电量可达同类普通发电机的165%。 

附图说明

以下结合附图对本实用新型作进一步描述。 

图1为本实用新型的剖视结构示意图。 

图中序号说明：1护罩、2整流装置、3碳刷、4轴承、5上叶轮套、6主轴、7导线、8发电机壳体、9永磁体、10线圈、11上伞齿轮、12介轮轴、13介轮、14下伞齿轮、15下叶轮套、16下叶轮、17上叶轮。 

具体实施方式

根据图1详细说明本实用新型的具体结构。该双叶轮无芯风力发电机包括机架、限位在机架上的主轴6、两个限位在主轴6上转动方向相反的上叶轮17和下叶轮16、限位在主轴6上的发电机，发电机包括发电机壳体8、设置在壳体内的相配合的永磁体9和线圈10，主轴顶部设有带有碳刷3的整流装置2，并通过护罩1密封，整流装置2的导线7通过空心主轴延伸。其中，发电机优选为三相交流永磁。上叶轮17、下叶轮16分别固定在上、下叶轮套5、15上，上、下叶轮套5、15通过轴承4套接在主轴6外部，发电机壳体8固定在下叶轮套15上，发电机壳体8通过轴承4活连接在上叶轮套5外部，永磁体9固定在发电机壳体8内，线圈10固定在上叶轮套5末端。上叶轮套5底部和下叶轮套15顶部分别固定有通过轴承4套接在主轴6上的上、下伞齿轮11、14，上、下伞齿轮11、14之间通过至少两个介轮13啮合，介轮13通过贯穿主轴6的介轮轴12限位在主轴6上。护罩、叶轮套、叶轮、发电机外壳均采用铝合金铸造，其具有防腐、防盐雾、质轻、强度高等特点，因此可适用多种恶劣环境下使用。制造一台500W的发电机总重量仅为4.5kg。还可在发电机外壳与上叶轮套5之间增加防水密封结构，有效实现防水，进一步延长风机使用寿命。 

Claims (3)

1.一种双叶轮无芯风力发电机，包括机架、限位在机架上的主轴、两个限位在主轴上转动方向相反的上叶轮和下叶轮、限位在主轴上的发电机，发电机包括发电机壳体、设置在壳体内的相配合的永磁体和线圈，其特征在于：所述上叶轮、下叶轮分别固定在上、下叶轮套上，上、下叶轮套通过轴承套接在主轴外部，发电机壳体固定在下叶轮套上，发电机壳体通过轴承活连接在上叶轮套外部，永磁体固定在发电机壳体内，线圈固定在上叶轮套末端；上叶轮套底部和下叶轮套顶部分别固定有套接在主轴上的上、下伞齿轮，上、下伞齿轮之间通过介轮啮合，介轮通过贯穿主轴的介轮轴限位在主轴上。

2.根据权利要求1所述的双叶轮无芯风力发电机，其特征在于：所述主轴为空心结构。

3.根据权利要求1或2所述的双叶轮无芯风力发电机，其特征在于：所述主轴顶部设有整流装置。