双叶轮逆向旋转且沿同一轴线构建的垂直轴风力发电机制造技术

本发明专利技术涉及一种双叶轮独立逆向旋转且沿同一轴线构建的垂直轴风力发电机，其特点是，两个叶轮上下同轴线设置，发电机由内轴转子和外壳转子构成，上方叶轮转动轴与内轴转子固定连接，下方叶轮转动轴与外壳转子固定连接，上方叶轮与下方叶轮的旋转方向不同，内轴转子或外壳转子的感应线圈或励磁线圈通过电滑环装置与固定于风机基座的接线端子呈电连接。本发明专利技术提高了风机的综合λ数值，并将综合λ数值转化为发电机外壳转子与内轴转子之间的相对线速度，进而提高了发电效率。本发明专利技术上、下叶轮两两组合的多种结构形式，既兼顾低风速提升发电效率，又避免遇大风时风机因失速而受损。本发明专利技术独特的电滑环装置，适合风机和发电机结构特点，简单、组装方便。

【技术实现步骤摘要】
双叶轮逆向旋转且沿同一轴线构建的垂直轴风力发电机
本专利技术涉及一种风力发电机，尤其为一种将两个独立逆向旋转的叶轮沿同一轴线来构建的垂直轴风力发电机。
技术介绍
垂直轴风力发电机在低风速条件仍然能启动发电，这一特点使垂直轴风力发电机在许多风场资源一般的地区仍然能发挥较好的作用。对于全年大部分时间，风速在8米/秒以下的风场，垂直轴风力发电机尤其适用。针对较低风速，如何获得较大的λ数值（λ数值为风轮转速叶尖或叶边处的线速度与风速的比值），完善风叶设计是一个技术途径，但不应该是唯一的技术途径。本专利技术目的是，给出一种采用两个独立逆向旋转叶轮来获得风机综合具有叠加效果的λ数值，并且双叶轮配合双转子发电机，提高了发电机两转子之间的线速度，从而使得较低风速风能也能被充分利用于发电。为实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案是，一种双叶轮逆向旋转且沿同一轴线构建的垂直轴风力发电机，其构成包括有风机基座、叶轮、发电机、控制装置，其特征在于：所述叶轮为两个，两个叶轮上下同轴线设置，所述发电机设置于上方叶轮与下方叶轮之间，所述发电机由内轴转子和外壳转子构成，内轴转子和外壳转子之间设置有加固轴承，上方叶轮转动轴与内轴转子固定连接，下方叶轮转动轴与外壳转子固定连接，上方叶轮与下方叶轮的旋转方向不同，内轴转子或外壳转子的感应线圈或励磁线圈通过电滑环装置与固定于风机基座的接线端子呈电连接。在上述技术方案中，所述电滑环装置由圆筒状旋转件、导电环、导电刷、压簧及导线构成，圆筒状旋转件与下方叶轮转动轴同轴线固定连接，若干导电环沿绝缘材质圆筒旋转件的轴向分层排布，各导电环分别通过导线与发电机内轴转子或外壳转子中的感应线圈或励磁线圈呈电连接，压簧压迫导电刷，使每个导电刷的一端分别与各个导电环呈滑动接触式电连接，每个导电刷的另一端经导线与接线端子呈电连接。在上述技术方案中，所述上方叶轮为升力型叶轮、或为阻力型叶轮、或为升阻互补型叶轮，所述下方叶轮为升力型叶轮、或为阻力型叶轮、或为升阻互补型叶轮；在上述技术方案中，所述外壳转子设置有感应线圈、内轴转子设置有永磁体；或者所述外壳转子设置有永磁体、内轴转子设置有感应线圈；或者所述外壳转子设置有铁芯和励磁线圈、内轴转子设置有感应线圈；或者所述内轴转子设置有感应线圈、外壳转子设置有铁芯和励磁线圈，或者所述外壳转子设置有多凸极铁芯及感应线圈、内轴转子为多凸极导磁体。在上述技术方案中，所述上方叶轮和下方叶轮均为升阻互补型叶轮，所述发电机设置于上方叶轮与下方叶轮中间，上方叶轮转动轴下端通过法兰盘与发电机内轴转子固定连接，下方叶轮转动轴的上端通过法兰盘与发电机外壳转子固定连接，下方叶轮转动轴下部插入至风机基座的套筒里，下方叶轮转动轴与风机基座之间设置一对锥形轴承，下方叶轮转动轴的最下端采用螺母锁紧，使得下方叶轮转动轴的下部能在风机基座的套筒内自由旋转，所述电滑环装置的圆筒状旋转件通过螺旋方式或通过联轴器与下方叶轮转动轴的下端部固定连接，所述发电机内轴转子嵌装有永磁体，发电机外壳转子嵌装有铁芯和感应线圈，外壳转子感应线圈经穿过下方叶轮转轴中心通孔的导线与电滑环装置的导电环呈电连接，导电刷则经导线与固定于风机基座接线端子呈电连接。在本技术方案中，所述升阻互补型叶轮由转动轴、固定支架、升力型叶片和螺旋式阻力型叶片构成，固定支架内端与转动轴固定，固定支架外端则固定升力型叶片，螺旋式阻力型叶片围绕转动轴固定。在上述技术方案中，构成中还包括有储电装置，所述上方叶轮为升力型叶轮，所述下方叶轮为阻力型叶轮，上方叶轮转动轴下端通过法兰盘与发电机内轴转子固定连接，下方叶轮转动轴的上端通过法兰盘与发电机外壳转子固定连接，下方叶轮转动轴下部插入至风机基座的套筒里，下方叶轮转动轴与风机基座之间设置一对锥形轴承，下方叶轮转动轴的最下端采用螺母锁紧，使得下方叶轮转动轴的下部能在风机基座的套筒内自由旋转，所述电滑环装置的圆筒状旋转件通过螺旋方式或通过联轴器与下方叶轮转动轴固定连接，所述发电机内轴转子的励磁线圈经电滑环装置与固定于外壳转子上的接线端子呈电连接，发电机外壳转子的感应线圈经与固定于外壳转子上的接线端子呈电连接，若干导线的一端连接外壳转子上的接线端子，导线的另端穿过下方叶轮转轴中心通孔与电滑环装置的若干导电环呈电连接，若干导电刷则经导线与固定于风机基座接线端子呈电连接，所述储电装置为内轴转子的励磁线圈提供电能。在本技术方案中，所述储电装置为蓄电池，该蓄电池将激励电流经电滑环装置输送到内轴转子的激励线圈中。在上述技术方案中，所述储电装置包括蓄电池和智能控制装置，该智能控制装置接收传感器产生的电信号，进而适时地调节和控制蓄电池输出电流的大小和方向。本专利技术的优点是，1.本专利技术将上方叶轮和下方叶轮设置成逆向旋转，既可以提高该风机的综合λ数值，上、下叶轮采用升力型叶轮、阻力型叶轮、升阻互补型叶轮的各种两两组合形式，能充分发挥各种叶轮的风力特性，采长补短，既可兼顾低风速风场条件下的发电效率提升，又能有效避免风机遇高风速而失速易损情况；2.本专利技术将上方叶轮和下方叶轮同轴线设置，简化了风机结构，双转子发电机既实现发电功能，同时，该双转子发电机相对于上方叶轮而言，还起到了保证上方叶轮稳定旋转的基座定位作用；3.本专利技术给出的双转子发电机分别固定于风机的上方叶轮和下方叶轮，风机综合λ数值转变成发电机内外转子之间的较大的线速度，进而提高了发电效率；4.本专利技术给出的电滑环装置，其结构适合风机和发电机的结构特点，简单、组装方便，有效地解决了本专利技术风机双转子发电机感应电流输出和励磁电流输入的技术问题。5.扩容的该电滑环装置结构该线速度分别的上下叶轮采用升阻互补型叶轮，既兼顾了风轮低风速启动旋转的要求，又考虑了较高风速升力型叶片的λ数值较大的特点。这样，在低风速区域，风机能有较高的发电效率。6.本专利技术双转子发电机还考虑采用励磁发电方式，通过储电装置向励磁线圈供电，并通过控制和调节储电装置励磁电流的大小和方向，既可以使发电机有稳定的电能输出，还可以对上下叶轮的旋转产生积极的影响。附图说明图1是本专利技术实施例一的外形结构示意图。图2是图1的A方向结构示意图。图3是图1的B-B方向结构示意图。图4是本专利技术实施例一中，电滑环装置的安装结构示意图。图5是本专利技术实施例一中，双转子发电机的结构剖视图。图6是本专利技术实施例二的外形结构示意图。图7是图6的C-C方向及E方向结构示意图。图8是本专利技术实施例二中，电滑环装置结构示意图。以上附图中，1是上方升阻互补型叶轮的升力型叶片，2是上方升阻互补型叶轮的径向固定支架，3是上方升阻互补型叶轮的转动轴，4是上方升阻互补型叶轮的螺旋式阻力型叶片，5是上方升阻互补型叶轮转动轴法兰盘，6是连接发电机内轴转子的法兰盘，7是双转子发电机，8是下方升阻互补型叶轮转动轴法兰盘，9是下方升阻互补型叶片的固定支架，10是下方升阻互补型叶轮的升力型叶片，11是下方升阻互补型叶轮的螺旋式阻力型叶片，12是风机基座，13是上轴承，14是下方升阻互补型叶轮转动轴的向下延长段，15是下轴承，16是锁紧螺母，17是圆筒状旋转件，18是导电滑环，19是导线，20是导电刷，21是压簧，22是接线端子，23是接线端固定支架，24是上加固轴承，25是内轴转子转动轴，26是永本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双叶轮逆向旋转且沿同一轴线构建的垂直轴风力发电机，其构成包括有风机基座、叶轮、发电机、控制装置，其特征在于：所述叶轮为两个，两个叶轮上下同轴线设置，所述发电机设置于上方叶轮与下方叶轮之间，所述发电机由内轴转子和外壳转子构成，内轴转子和外壳转子之间设置有加固轴承，上方叶轮转动轴与内轴转子固定连接，下方叶轮转动轴与外壳转子固定连接，上方叶轮与下方叶轮的旋转方向不同，内轴转子或外壳转子的感应线圈或励磁线圈通过电滑环装置与固定于风机基座的接线端子呈电连接。

【技术特征摘要】
1.一种双叶轮逆向旋转且沿同一轴线构建的垂直轴风力发电机，其构成包括有风机基座、叶轮、发电机、控制装置，其特征在于：所述叶轮为两个，两个叶轮上下同轴线设置，所述发电机设置于上方叶轮与下方叶轮之间，所述发电机由内轴转子和外壳转子构成，内轴转子和外壳转子之间设置有加固轴承，上方叶轮转动轴与内轴转子固定连接，下方叶轮转动轴与外壳转子固定连接，上方叶轮与下方叶轮的旋转方向不同，内轴转子或外壳转子的感应线圈或励磁线圈通过电滑环装置与固定于风机基座的接线端子呈电连接。2.根据权利要求1所述的双叶轮逆向旋转且沿同一轴线构建的垂直轴风力发电机，其特征在于：所述电滑环装置由圆筒状旋转件、导电环、导电刷、压簧及导线构成，圆筒状旋转件与下方叶轮转动轴同轴线固定连接，若干导电环沿绝缘材质圆筒旋转件的轴向分层排布，各导电环分别通过导线与发电机内轴转子或外壳转子中的感应线圈或励磁线圈呈电连接，压簧压迫导电刷，使每个导电刷的一端分别与各个导电环呈滑动接触式电连接，每个导电刷的另一端经导线与接线端子呈电连接。3.根据权利要求1所述的双叶轮逆向旋转且沿同一轴线构建的垂直轴风力发电机，其特征在于：所述上方叶轮为升力型叶轮、或为阻力型叶轮、或为升阻互补型叶轮，所述下方叶轮为升力型叶轮、或为阻力型叶轮、或为升阻互补型叶轮。4.根据权利要求1所述的双叶轮逆向旋转且沿同一轴线构建的垂直轴风力发电机，其特征在于：所述外壳转子设置有感应线圈、内轴转子设置有永磁体；或者所述外壳转子设置有永磁体、内轴转子设置有感应线圈；或者所述外壳转子设置有铁芯和励磁线圈、内轴转子设置有感应线圈；或者所述内轴转子设置有感应线圈、外壳转子设置有铁芯和励磁线圈，或者所述外壳转子设置有多凸极铁芯及感应线圈、内轴转子为多凸极导磁体。5.根据权利要求1或2或3或4所述的双叶轮逆向旋转且沿同一轴线构建的垂直轴风力发电机，其特征在于：所述上方叶轮和下方叶轮均为升阻互补型叶轮，所述发电机设置于上方叶轮与下方叶轮中间，上方叶轮转动轴下端通过法兰盘与发电机内轴转子固定连接，下方叶轮转动轴的上端通过法兰盘与发电机外壳转子固定连接，下方叶轮转动轴下部插入至风机基座的套筒里，下方叶轮转动轴与风机基座之间设置一对锥形轴承，下方叶轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡国祥，吕峰，
申请(专利权)人：胡国祥，
类型：发明
国别省市：江苏,32