專利名稱：雙轉(zhuǎn)軸風(fēng)力發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，其目的在于提高風(fēng)能發(fā)動機的風(fēng)能利用率。
現(xiàn)在的風(fēng)力發(fā)動機的風(fēng)能利用系數(shù)都在0. 46以下，本發(fā)明的雙轉(zhuǎn)軸風(fēng)力發(fā)動機 可將風(fēng)能的利用率提高到0. 7以上，合理地選擇葉輪的迎風(fēng)角度和葉輪旋轉(zhuǎn)方向還可以進 一步提高風(fēng)能利用率。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)動機是將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為機械能而帶動發(fā)電機發(fā)電的動力裝置。通常的做 法是采用由三葉翼型葉片組成的風(fēng)輪帶動動力輸出軸旋轉(zhuǎn)，通過變速機構(gòu)將風(fēng)輪的低速轉(zhuǎn) 動( 一般20 70轉(zhuǎn)/分)提高到發(fā)電機的工作轉(zhuǎn)速1500 3000轉(zhuǎn)/分，以取得一定功 率的50Hz/s交變電壓(或電流)。 從發(fā)電機取得的電功率的大小直接與風(fēng)力發(fā)動機提供的軸功率的大小有關(guān)。
風(fēng)力發(fā)動機由風(fēng)能獲得的軸功率的大小由下式給出
N = v3D2K/2080千瓦(kW) 式中v——風(fēng)速，M/s ;D——葉輪直徑，M ;K——風(fēng)能利用系數(shù)

發(fā)明內(nèi)容
采用傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)動機，當(dāng)風(fēng)速為10M/s，風(fēng)輪直徑為20M， K = 0. 4時，可獲得的功 率N " 77kW，而采用本裝置則可獲得約135kW或以上的功率，大大提高了風(fēng)能的利用率。
圖l所示的是本發(fā)明的發(fā)動機原理圖。計算表明，當(dāng)葉片風(fēng)向角=45°時葉片對 風(fēng)的動能利用率最大。如果忽略葉片表面的摩擦力，則沿葉片a與風(fēng)向成45。角的迎風(fēng)面 的風(fēng)將不對葉片a作功，這部分風(fēng)的動能將垂直作用于葉片b的迎風(fēng)面上，葉片b應(yīng)該獲得 與葉片a相同的旋轉(zhuǎn)力矩。實驗也證明，葉片a和b的轉(zhuǎn)速并不因為對方的存在而受影響。
雙轉(zhuǎn)軸風(fēng)力發(fā)動機由兩組轉(zhuǎn)向相同或相反的風(fēng)輪組成，通過傘型齒輪組組成的換 向機構(gòu)將動力沿徑向軸輸出；因此，可將發(fā)電機系統(tǒng)安裝在風(fēng)力發(fā)動機支架的中下部，既利 于通風(fēng)散熱，又便于操作維護。此種安裝方法可大大減輕支架頂部重量，使得在同一支架上 安裝多臺發(fā)動機同時工作成為可能。
發(fā)動機的重心位置可通過配重調(diào)節(jié)。 在單組發(fā)動機工作時，對風(fēng)機構(gòu)可采用簡單的尾舵對風(fēng)機構(gòu)，風(fēng)輪葉片的迎風(fēng)角 可由彈簧拉桿機構(gòu)完成。 只須對現(xiàn)有風(fēng)機的動力傳輸系統(tǒng)稍加改動，雙軸風(fēng)力發(fā)動機便可適用于已廣泛使 用的風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)上。 圖2所示的是雙軸風(fēng)力發(fā)動機的一種組合形式。葉片用高強度輕質(zhì)材料制成，并 且將發(fā)電機系統(tǒng)下移，因而可以大大降低風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的整體造價。若采用中空式的鋼 架結(jié)構(gòu)作為發(fā)動機支架，則可安裝兩組雙軸發(fā)動機系統(tǒng)，從而進一步提高風(fēng)能利用率。
通過模擬實驗和計算可以證明風(fēng)能通過左端發(fā)動機組后雖然有了部分衰減，風(fēng)速有所降低，但風(fēng)向卻由直線運行變成了旋轉(zhuǎn)運行，其旋轉(zhuǎn)方向與葉輪b的旋轉(zhuǎn)方向相同，
這使葉輪c、d的啟動變得相對容易并獲得旋轉(zhuǎn)力矩，總的風(fēng)能利用率可提高到0. 8以上，但
此時應(yīng)改變發(fā)動機支架的結(jié)構(gòu)，使得在葉輪掃過的面積內(nèi)充分透風(fēng)，減小風(fēng)能的損失。 雙轉(zhuǎn)軸風(fēng)力發(fā)動機的另外一種使用方法，是在勵磁式發(fā)電機組中將其中一組葉輪
的動力用于發(fā)電機機組，另一組葉輪的動力用于帶動勵磁電機。 圖3所示的是本發(fā)明的兩組風(fēng)力發(fā)動機聯(lián)合使用時的動力輸出示意圖。 圖4所示的是本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)動機應(yīng)用于帶變速裝置的勵磁式發(fā)電機組示意圖。 在圖3、圖4所示的工作模式中，對風(fēng)機構(gòu)可由微電腦來完成。 該發(fā)動機系統(tǒng)若配以雙轉(zhuǎn)子(或雙定子)發(fā)電機系統(tǒng)和大功率變頻器，將大幅度 降低風(fēng)力發(fā)電的成本，使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變的簡單，并獲得穩(wěn)定的輸出電壓。
圖5所示的是多組發(fā)動機聯(lián)合工作示意圖。
權(quán)利要求
一種新型風(fēng)力發(fā)動機的制造方法，其特征在于采用了雙轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)，可分別或同時將動力輸出，提高了風(fēng)能利用率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙轉(zhuǎn)軸風(fēng)力發(fā)動機制造方法，其特征在于兩組葉輪的旋轉(zhuǎn)方 向相同或相反，方向相反時，可獲得更高的風(fēng)能利用系數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙轉(zhuǎn)軸風(fēng)力發(fā)動機制造方法，其特征在于動力輸出采用機械 輸出方法，包括齒輪、齒鏈、皮帶、摩擦等方法，并且不局限于這些方法。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙轉(zhuǎn)軸風(fēng)力發(fā)動機制造方法，其特征在于可安裝一組、兩組 或多組發(fā)動機組在同一個發(fā)電機組支架上，以求獲得更大的輸出功率。
全文摘要
雙轉(zhuǎn)軸風(fēng)力發(fā)動機。本發(fā)明涉及一種新型風(fēng)力發(fā)動機的制造方法。其特征在于改變了以往風(fēng)力發(fā)動機對風(fēng)能的利用方法，提高了風(fēng)能利用率，并可以大幅度降低風(fēng)能發(fā)電費用，具有廣泛的應(yīng)用前景，可產(chǎn)生巨大的社會和經(jīng)濟效益。為提高風(fēng)能利用率國內(nèi)外均采用增加葉片長度的方法。小尺寸(如10米)葉片增加兒米尺寸其制造技術(shù)的難度和成本的增加可能還是可以承受的，但大尺寸(如50米)葉片加長尺寸的技術(shù)難度和成本的增加卻是很可觀的。并且葉片長度的增加也是有限度的。本發(fā)明的主要技術(shù)特征在于采用兩個或多個葉輪組安裝在同一水平轉(zhuǎn)軸上逆向旋轉(zhuǎn)，分別稱做近風(fēng)葉輪和遠風(fēng)葉輪。被近風(fēng)葉輪組吸收了部分能量后的風(fēng)能經(jīng)過遠風(fēng)葉輪組時被二次吸收，從而提高了風(fēng)能利用率，使風(fēng)能利用率由0.45提高到0.7以上，可以利用小尺寸葉片獲取大的軸功率。

圖1是本發(fā)明的示意圖。若采用上、下風(fēng)對稱安裝(上風(fēng)葉輪直徑稍小一些)，還可以省去復(fù)雜的對風(fēng)機構(gòu)。
文檔編號F03D9/00GK101749187SQ20081018392
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:張家平