CN210405047U - 一种垂直轴双转子风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于发电设备技术领域，具体涉及一种垂直轴双转子风力发电机，其主体结构包括绕组上端盖、绕组外壳、绕组下端盖、底座、上连接法兰、永磁转子轴、永磁转子、永磁转子上轴承、永磁转子下轴承、绕组、导线通道、绕组转子上轴承、绕组转子下轴承、集电环、碳刷、碳刷架、防油挡板、隔板、磁悬浮减重组件、下连接法兰和固定板；本实用新型所设计的垂直轴双转子风力发电机结构设计合理，原理可靠，发电机的绕组和磁铁绕组均作为转子向相反方向转动，提高了发电的效率，且易于制造和安装，应用环境友好。

Description

一种垂直轴双转子风力发电机

技术领域：

本实用新型属于发电设备技术领域，具体涉及一种垂直轴双转子风力发电机，利用绕组和磁铁双转子的反向旋转，提高发电效率。

背景技术：

发电机发电原理是利用外部机械力的作用带动导体线圈在磁场中转动，并不断切割磁感线，产生感应电动势，输出电力。传统的风力发电设备一般为定子固定，叶片带动转子相对定子旋转，叶片每旋转一周既带动转子旋转一周，其发电效率较低，为了提高发电机的发电效率，人们研发出了双转子发电机。双转子发电机的绕组和磁铁绕组同时向相反方向转动，更加有效的利用风能，提高了发电的效率。

现有技术中，申请号为201520640863.5的实用新型专利，公开了一种垂直轴双转子发电机，包括发电机轴、内转子组件、外转子组件和集电环组件，其中，发电机轴垂直设置，下端转动设置在圆筒状的基座内；内转子组件包括固定在发电机轴上的绕组，外转子组件包括转动设置在发电机轴上的机壳和固定在机壳内壁上的磁铁，磁铁环绕绕组设置，发电机轴和机壳上分别设有转向相反的内、外转子驱动装置；集电环组件包括导电环、电刷和电刷固定架，导电环固定在基座的外圆周面上且与绕组电连接，电刷设置在电刷固定架上且与导电环匹配连接。该实用新型固定座在底部，而两个皮带轮都设置在顶部，这种结构底座距皮带轮距离太长易产生振动，甚至断轴断底座，影响平稳运行。在申请号为201810592738.X的发明专利，公开了一种风力发电装置，包括杆塔、双转子发电机和叶片，杆塔顶端固定连接双转子发电机，双转子发电机的两转动轴均固定连接有两片对称的叶片。本发明通过采用双转子发电机，双转子间沿相反方向旋转，相对速度相比定子和转子提高1倍，其能量将大大提高，转化的电能越大，双转子相对转速大，能够对低风速下进行风能的有效利用，能量利用率更高，有效解决低速下无法实现发电的问题，而且两叶片式的旋转，转速更快，电能进一步实现转化。该发明的两个转动轴均采用两个并排的轴承进行单点支撑，其结构不够稳定，较难实现重心平衡，在磁场的拉力作用和风力叶片偏心力矩作用下，容易发生扫膛事故。

总而言之，现有技术中未发现有机械结构合理，加工方便，便于应用的双转子风力发电机。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺陷，针对风力发电机发电效率较低，以及现有的双转子风力发电机机械结构不适于实用的问题，在能够批量生产制造，结构合理，成本低廉的条件下，寻求设计一种垂直轴双转子风力发电机。

为了实现上述目的，本实用新型涉及的垂直轴双转子风力发电机，其主体结构包括绕组上端盖、绕组外壳、绕组下端盖、底座、上连接法兰、永磁转子轴、永磁转子、永磁转子上轴承、永磁转子下轴承、绕组、导线通道、绕组转子上轴承、绕组转子下轴承、集电环、碳刷、碳刷架、防油挡板、隔板、磁悬浮减重组件、下连接法兰和固定板；绕组下端盖的下端为中空的轴状，通过绕组转子上轴承和绕组转子下轴承旋转式固定在底座的孔中，圆筒状的绕组外壳固定设置在绕组下端盖的上方，绕组上端盖固定在绕组外壳上，绕组上端盖的中央设置有通孔；绕组固定设置在绕组外壳的内壁上；下连接法兰固定连接至绕组下端盖的端盖下表面，下连接法兰固定连接至外部的下风力叶片；集电环套装在绕组下端盖的下端，绕组下端盖上开设有多个由中心轴孔斜向上通往绕组下端盖上表面的导线通道，导线穿过导线通道和绕组下端盖的中心轴孔将绕组与集电环电连接；永磁转子轴的一端穿过绕组上端盖上的孔伸入绕组外壳内部，永磁转子设置在绕组外壳内的永磁转子轴上；永磁转子轴与绕组上端盖通过永磁转子上轴承转动式连接，与绕组下端盖通过永磁转子下轴承转动式连接；上连接法兰固定在永磁转子轴的上端部，上连接法兰与外部的上风力叶片连接，上风力叶片与下连接法兰的下风力叶片的叶片方向相反。

本实用新型所述的磁悬浮减重组件包括上磁环组和下磁环组；上磁环组为一组上下相对的圆柱状磁铁，上下部分之间留有间隙，上磁环组的上部分固定在永磁转子轴的下表面，上磁环组的下部分镶嵌在绕组下端盖内；下磁环组为上下相对的环状磁铁，下磁环组的上半部分设置在与绕组下端盖固定连接的固定板下表面，下磁环组的下半部分设置在隔板上，隔板与底座固定连接；上磁环组和下磁环组的上下相对表面的磁极相同，利用向上的磁力减轻永磁转子上轴承、永磁转子下轴承、绕组转子上轴承和绕组转子下轴承上的轴向载荷，减小轴承的磨损，提升运行平稳性。

本实用新型所述的下连接法兰的外圈有向下凸起的倒角，能够防止雨水沿表面流入底座与绕组下端盖的接口处。

本实用新型所述的垂直轴双转子风力发电机，其特征在于：防油挡板设置在绕组转子下轴承与集电环之间，防止轴承的润滑油溅到集电环上影响集电环与碳刷的电接触。

本实用新型所述的碳刷架固定设置在底座内部，碳刷使用弹簧固定在碳刷架上，碳刷与集电环相接触并通过弹簧压紧，将绕组上产生的电能传递至发电机外。

本实用新型与现有技术相比，所设计的垂直轴双转子风力发电机结构设计合理，原理可靠，发电机的绕组和磁铁绕组均作为转子向相反方向转动，提高了发电的效率，且易于制造和安装，应用环境友好。

附图说明：

图1为本实用新型涉及的垂直轴双转子风力发电机主体结构原理示意图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

本实施例涉及的垂直轴双转子风力发电机，其主体结构包括绕组上端盖1、绕组外壳2、绕组下端盖3、底座4、上连接法兰5、永磁转子轴6、永磁转子7、永磁转子上轴承8、永磁转子下轴承9、绕组10、导线通道11、绕组转子上轴承12、绕组转子下轴承13、集电环14、碳刷15、碳刷架16、防油挡板17、隔板18、上磁环组19、下磁环组20、下连接法兰21和固定板22；绕组下端盖3的下端为中空的轴状，通过绕组转子上轴承12和绕组转子下轴承13旋转式固定在底座4的孔中，圆筒状的绕组外壳2固定设置在绕组下端盖3的上方，绕组上端盖1固定在绕组外壳2上，绕组上端盖1的中央设置有通孔；绕组10固定设置在绕组外壳2的内壁上；下连接法兰21固定连接至绕组下端盖3的端盖下表面，下连接法兰21的外圈有向下凸起的倒角，能够防止雨水沿表面流入底座4与绕组下端盖3的接口处，下连接法兰21固定连接至外部的下风力叶片；绕组下端盖3上开设有多个由中心轴孔斜向上通往绕组下端盖3上表面的导线通道11；集电环14套装在绕组下端盖3的下端，绕组10上产生的电能使用导线穿过导线通道11和绕组下端盖3的中心轴孔传递至集电环；碳刷架16固定设置在底座内部，碳刷15使用弹簧固定在碳刷架16上，碳刷15与集电环14相接触并通过弹簧压紧，将绕组10上产生的电能传递至发电机外；防油挡板17设置在绕组转子下轴承13与集电环14之间，防止轴承的润滑油溅到集电环14上，影响集电环14与碳刷15的电接触。

永磁转子轴6的一端穿过绕组上端盖1上的孔伸入绕组外壳2内部，永磁转子7设置在绕组外壳2内的永磁转子轴6上，位置与绕组10对应；永磁转子轴6与绕组上端盖1通过永磁转子上轴承8转动式连接，与绕组下端盖3通过永磁转子下轴承9转动式连接；上连接法兰5固定在永磁转子轴6的上端部，上连接法兰5与外部的上风力叶片连接，上风力叶片与下连接法兰21的下风力叶片的叶片方向相反。

上磁环组19为一组上下相对的圆柱状磁铁，上下部分之间留有间隙，上磁环组19的上部分固定在永磁转子轴6的下表面，上磁环组19的下部分镶嵌在绕组下端盖3内；下磁环组20为上下相对的环状磁铁，下磁环组20的上半部分设置在与绕组下端盖3固定连接的固定板22下表面，下磁环组20的下半部分设置在隔板18上，隔板18与底座4固定连接；上磁环组19和下磁环组20的上下相对表面的磁极相同，利用向上的磁力减轻永磁转子上轴承8、永磁转子下轴承9、绕组转子上轴承12和绕组转子下轴承13上的轴向载荷，减小轴承的磨损，提升运行平稳性。

本实施例在工作时，上风力叶片带动上连接法兰5、永磁转子轴6、永磁转子7做正向旋转，下风力叶片带动下连接法兰21、绕组上端盖1、绕组外壳2、绕组下端盖3、绕组10、集电环14做反向旋转，使得绕组10和永磁转子7获得相对于单转子双倍的相对旋转速度，产生的电能经集电环和碳刷传递至发电机外。本实施例相对于传统单转子发电机，在低风速下对风能进行有效的利用，电能转化效率更高。

Claims (5)

1.一种垂直轴双转子风力发电机，其特征在于：主体结构包括绕组上端盖、绕组外壳、绕组下端盖、底座、上连接法兰、永磁转子轴、永磁转子、永磁转子上轴承、永磁转子下轴承、绕组、导线通道、绕组转子上轴承、绕组转子下轴承、集电环、碳刷、碳刷架、防油挡板、隔板、磁悬浮减重组件、下连接法兰和固定板；绕组下端盖的下端为中空的轴状，通过绕组转子上轴承和绕组转子下轴承旋转式固定在底座的孔中，圆筒状的绕组外壳固定设置在绕组下端盖的上方，绕组上端盖固定在绕组外壳上，绕组上端盖的中央设置有通孔；绕组固定设置在绕组外壳的内壁上；下连接法兰固定连接至绕组下端盖的端盖下表面，下连接法兰固定连接至外部的下风力叶片；集电环套装在绕组下端盖的下端，绕组下端盖上开设有多个由中心轴孔斜向上通往绕组下端盖上表面的导线通道，导线穿过导线通道和绕组下端盖的中心轴孔将绕组与集电环电连接；永磁转子轴的一端穿过绕组上端盖上的孔伸入绕组外壳内部，永磁转子设置在绕组外壳内的永磁转子轴上；永磁转子轴与绕组上端盖通过永磁转子上轴承转动式连接，与绕组下端盖通过永磁转子下轴承转动式连接；上连接法兰固定在永磁转子轴的上端部，上连接法兰与外部的上风力叶片连接，上风力叶片与下连接法兰的下风力叶片的叶片方向相反。

2.根据权利要求1所述的垂直轴双转子风力发电机，其特征在于：所述磁悬浮减重组件包括上磁环组和下磁环组；上磁环组为一组上下相对的圆柱状磁铁，上下部分之间留有间隙，上磁环组的上部分固定在永磁转子轴的下表面，上磁环组的下部分镶嵌在绕组下端盖内；下磁环组为上下相对的环状磁铁，下磁环组的上半部分设置在与绕组下端盖固定连接的固定板下表面，下磁环组的下半部分设置在隔板上，隔板与底座固定连接；上磁环组、下磁环组的上下相对表面的磁极相同。

3.根据权利要求1所述的垂直轴双转子风力发电机，其特征在于：所述下连接法兰的外圈有向下凸起的倒角，能够防止雨水沿表面流入底座与绕组下端盖的接口处。

4.根据权利要求1所述的垂直轴双转子风力发电机，其特征在于：防油挡板设置在绕组转子下轴承与集电环之间，防止轴承的润滑油溅到集电环上影响集电环与碳刷的电接触。

5.根据权利要求1所述的垂直轴双转子风力发电机，其特征在于：所述碳刷架固定设置在底座内部，碳刷使用弹簧固定在碳刷架上，碳刷与集电环相接触并通过弹簧压紧，将绕组上产生的电能传递至发电机外。

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