CN217761194U - 一种筒式双叶轮风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于风力发电机技术领域，特别提供了一种筒式双叶轮风力发电机。本风力发电机主要包括筒体、扩口叶轮框架、直筒叶轮框架、支柱、转动座、叶轮、传动轴、发电机。本风力发电机的两个叶轮共用一套支柱、转动座、发电机及线路，能够大幅降低风机的部署成本和设备占用的地面空间；发电机位于筒体中央靠下位置，让风机头的重心集中于中部，支柱正上方的位置，提高风机头的稳定性；通过筒体约束经过前端叶轮后气流的流向，通过二级缩口进行增压，并调整后端叶轮的叶片装配角度，以解决气流经过前端叶轮后无法正常驱动后端叶轮转动的问题；设置有两级缩口的设计能有效提高发电效率。

Description

一种筒式双叶轮风力发电机

技术领域

本实用新型属于风力发电机技术领域，特别提供了一种筒式双叶轮风力发电机。

背景技术

风电是指由风的动能转化而来的电能。风能是一种清洁无公害的可再生能源，是符合低碳减排发展方针的环保能源。风力发电机就是利用风能发电的核心设备。

目前市面上风力发电机的一个支柱对应一个风机头（由叶轮、发电机等机构组装构成），一个风机头对应一个发电机。为提高支柱等基础机构的利用率，同时在保证发电效率不变的前提下提高部署效率，开始出现单支柱装配双风机头的方案，但这种简单的组合方案存在双风机头重量过大现象，且重量分布不均匀、平衡差；同时气流经过前端叶轮时会形成乱流，干扰后端叶轮正常运行。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种筒式双叶轮风力发电机。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种筒式双叶轮风力发电机，包括筒体、扩口叶轮框架、直筒叶轮框架、叶轮、传动轴、发电机，扩口叶轮框架和直筒叶轮框架分别装配于筒体的进风端和出风端，发电机设置于筒体的底部，扩口叶轮框架和直筒叶轮框架内均装配有叶轮，两个叶轮的中央均装配有延伸至筒体内部的传动轴，两个传动轴通过传动机构与发电机的主轴传动连接；

所述传动轴包括主动轴和联动轴，与叶轮直接连接的传动轴为主动轴，联动轴通过变速机构与任意一个主动轴传动连接，另一个主动轴和联动轴分别与传动机构连接。

进一步地，所述传动机构为齿轮箱，所述传动轴通过齿轮箱与发电机的主轴传动连接。

进一步地，所述变速机构为无级变速箱，所述叶轮的装配架上均设置有转速传感器，转速传感器用于实时监测对应主动轴的转速。

进一步地，外部地基上通过法兰装配有支柱，支柱的顶端设置有转动座，所述筒体外壁的中部通过法兰装配于转动座上。

进一步地，所述筒体内壁设置有锥形的二级缩口，二级缩口位于直筒叶轮框架的进风口处，且二级缩口的缩口端朝向直筒叶轮框架，二级缩口的扩口与筒体的内径相匹配，二级缩口的缩口与直筒叶轮框架的内径相匹配。

进一步地，两个所述叶轮的叶片装配倾角不同。

进一步地，所述扩口叶轮框架为进风口口径大于出风口口径的喇叭形。

使用本实用新型的有益效果是：

1、本风力发电机的两个叶轮共用一套支柱、转动座、发电机及线路，能够大幅降低风机的部署成本和设备占用的地面空间；

2、本风力发电机的发电机位于筒体中央靠下位置，让风机头的重心集中于中部，支柱正上方的位置，提高风机头的稳定性；

3、本风力发电机通过筒体约束经过前端叶轮后气流的流向，通过二级缩口进行增压，并调整后端叶轮的叶片装配角度，以解决气流经过前端叶轮后无法正常驱动后端叶轮转动的问题；

4、本风力发电机上有两级缩口机构，能有效提高发电效率。

附图说明

图1为本实用新型的右视图；

图2为本实用新型轴剖面的右视图；

图3为本实用新型内气流的流向示意图。

附图标记包括：1-筒体；2-扩口叶轮框架；3-直筒叶轮框架；4-支柱；5-转动座；6-叶轮；7-齿轮箱；8-无级变速箱；9-传动轴；10-定位架；11-发电机；12-二级缩口；13-转速传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进行详细的描述。

参照图1-图3，一种筒式双叶轮风力发电机，包括筒体1、扩口叶轮框架2、直筒叶轮框架3、叶轮6、传动轴9、发电机11，扩口叶轮框架2和直筒叶轮框架3分别装配于筒体1的进风端和出风端，发电机11设置于筒体1的底部，扩口叶轮框架2和直筒叶轮框架3内均装配有叶轮6，两个叶轮6的中央均装配有延伸至筒体1内部的传动轴9，两个传动轴9通过传动机构与发电机11的主轴传动连接；

所述传动轴9包括主动轴和联动轴，与叶轮6直接连接的传动轴9为主动轴，联动轴通过变速机构与任意一个主动轴传动连接，另一个主动轴和联动轴分别与传动机构连接。

变速机构和传动机构通过多个定位架10固定于筒体1中央。

优选地，筒体1、扩口叶轮框架2、直筒叶轮框架3、叶轮6和传动轴9使用铝合金钢材料制成，该钢材广泛应用于航空工业领域，具有抗拉强度高、刚性强、单位重量轻的优点。

如图2所示，扩口叶轮框架2为进风口口径大于出风口口径的喇叭形，且侧壁的变径段呈弧形。

考虑到气流经过前端叶轮后会形成涡流，若后端叶轮叶片的倾角与前端叶轮的倾角相同，气流会以与叶片倾角相近的角度穿过后端叶轮的间隙，导致后端叶轮无法被气流带动旋转的问题，故两个叶轮6的叶片装配倾角不同。

所述传动机构为齿轮箱7，所述传动轴9通过齿轮箱7与发电机11的主轴传动连接；

齿轮箱7为具有两个同轴的轴向输入端和一个径向输出端的T型齿轮箱，两个输入端通过传动轴9分别与两个叶轮6连接，输出端与位于下侧的发电机11输入轴连接。

所述变速机构为无级变速箱8，所述叶轮6的装配架上均设置有转速传感器13，转速传感器13用于实时监测对应主动轴的转速，转速信息上传至数据处理模块，经系统运算后控制无级变速箱8动态变速，保证与传动机构连接的主动轴和联动轴转速同步。

外部地基上通过法兰装配有支柱4，支柱4的顶端设置有转动座5，所述筒体1外壁的中部通过法兰装配于转动座5上；

转动座5设置有外部动力源，由系统控制带动筒体1转动，筒体1外部设置有风向传感器，系统根据风向传感器的反馈控制筒体1做相应角度的转动，达到追风的效果。

所述筒体1内壁设置有锥形的二级缩口12，二级缩口12位于直筒叶轮框架3的进风口处，且二级缩口12的缩口端朝向直筒叶轮框架3，二级缩口12的扩口与筒体1的内径相匹配，二级缩口12的缩口与直筒叶轮框架3的内径相匹配。

气流进入扩口叶轮框架2时，受扩口叶轮框架2的收缩作用，风速提高并作用于前端叶轮上，后续进入筒体1内的气流流速变缓。在气流经过二级缩口12时被二次增压，增压后的气流作用于后端叶轮上；

如图2所示，本示意图中以变速机构位于传动机构与后端叶轮之间的具体实施例为例，前端叶轮转动的扭矩经传动轴9直接传递至传动机构，后端叶轮转动的扭矩经传动轴9传递至变速机构，变速机构在系统控制下，根据两个转速传感器13的反馈数据，将与变速机构输出端连接的传动轴9转速调整至与前端叶轮转速一致后，再传递至传动机构，传动机构的两个输入端输入的扭矩经内部传动后合并输出；

传动机构的输出端将合并后的扭矩输出至发电机11的主轴，带动发电机11运行发电。

作用于前端叶轮上的气流，其流速会明显大于外界风速，作用于后端叶轮上的气流，其流速略小于外界风速；

经实验测试得知，本设计中两个叶轮6在不考虑传动机构损耗的前提下，其发电效率不小于两个独立的风机。

相较于两个独立风机，本风力发电机在高风速和低风速环境下的平均发电效率与前者的持平；

设备零配件上，本风力发电机的两个叶轮6共用一套支柱4、转动座5、发电机11及线路，虽然为匹配筒体1及两个叶轮6，需要一定程度增加支柱4和转动座5的直径，但所用材料和占用空间仍远低于两套支柱4、转动座5、发电机11及线路，因此本设计能够大幅降低风机的部署成本。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本实用新型的构思，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种筒式双叶轮风力发电机，其特征在于：包括筒体、扩口叶轮框架、直筒叶轮框架、叶轮、传动轴、发电机，扩口叶轮框架和直筒叶轮框架分别装配于筒体的进风端和出风端，发电机设置于筒体的底部，扩口叶轮框架和直筒叶轮框架内均装配有叶轮，两个叶轮的中央均装配有延伸至筒体内部的传动轴，两个传动轴通过传动机构与发电机的主轴传动连接；

所述传动轴包括主动轴和联动轴，与叶轮直接连接的传动轴为主动轴，联动轴通过变速机构与任意一个主动轴传动连接，另一个主动轴和联动轴分别与传动机构连接。

2.根据权利要求1中所述的一种筒式双叶轮风力发电机，其特征在于：所述传动机构为齿轮箱，所述传动轴通过齿轮箱与发电机的主轴传动连接。

3.根据权利要求1中所述的一种筒式双叶轮风力发电机，其特征在于：所述变速机构为无级变速箱，所述叶轮的装配架上均设置有转速传感器，转速传感器用于实时监测对应主动轴的转速。

4.根据权利要求1中所述的一种筒式双叶轮风力发电机，其特征在于：外部地基上通过法兰装配有支柱，支柱的顶端设置有转动座，所述筒体外壁的中部通过法兰装配于转动座上。

5.根据权利要求1中所述的一种筒式双叶轮风力发电机，其特征在于：所述筒体内壁设置有锥形的二级缩口，二级缩口位于直筒叶轮框架的进风口处，且二级缩口的缩口端朝向直筒叶轮框架，二级缩口的扩口与筒体的内径相匹配，二级缩口的缩口与直筒叶轮框架的内径相匹配。

6.根据权利要求1中所述的一种筒式双叶轮风力发电机，其特征在于：两个所述叶轮的叶片装配倾角不同。

7.根据权利要求1中所述的一种筒式双叶轮风力发电机，其特征在于：所述扩口叶轮框架为进风口口径大于出风口口径的喇叭形。

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