本發(fā)明涉及發(fā)電機(jī)，具體涉及一種雙風(fēng)輪雙轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電機(jī)，是指一種能夠在6m—2m/s的低風(fēng)速微風(fēng)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)發(fā)電并且發(fā)電量得到大幅提升的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)：

風(fēng)能是清潔可再生能源中最具有發(fā)展?jié)摿Φ男履茉?，其在我?guó)的儲(chǔ)藏量相當(dāng)豐富。

近幾年，我國(guó)在風(fēng)電可再生能源開(kāi)發(fā)利用方面取得了長(zhǎng)足發(fā)展。但眾所周知，建設(shè)風(fēng)電通常存在以下問(wèn)題：①.選擇好風(fēng)場(chǎng)，風(fēng)速要在10m/s以上（即5、6級(jí)以上的風(fēng)）才能有效發(fā)電，而我國(guó)只有少數(shù)地區(qū)能達(dá)這個(gè)風(fēng)速；②.多建在邊遠(yuǎn)山區(qū)，入網(wǎng)輸電需要遠(yuǎn)距離架設(shè)輸送電網(wǎng)，增大了輸電損耗，且投資大成本高；③.風(fēng)電無(wú)法被有效使用，盡管我國(guó)目前風(fēng)電的發(fā)電量不到總發(fā)電量的4％，但仍棄電嚴(yán)重，棄電甚至高達(dá)40℅以上。

解決這些問(wèn)題，現(xiàn)有采用的方法是：開(kāi)發(fā)中小型、離網(wǎng)分布式風(fēng)力發(fā)電并本地消納。作為離網(wǎng)分布式風(fēng)力發(fā)電更接近用電負(fù)荷，設(shè)備在低壓用戶側(cè)，不需要長(zhǎng)遠(yuǎn)輸配和入網(wǎng)，損耗小。盡管如此，只是實(shí)踐效果還十分有限。風(fēng)電產(chǎn)業(yè)當(dāng)前仍然面臨三大問(wèn)題：一是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，過(guò)分依賴“三北”基地，分散式風(fēng)電仍然弱??；二是風(fēng)電發(fā)電量占全部發(fā)電量的比例仍然較低，不足4％；三是棄電狀況仍沒(méi)有得到有效解決。

究其根本原因是我國(guó)絕大多數(shù)都是低風(fēng)速微風(fēng)區(qū)，風(fēng)速常年在6m—1m/s以下，現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，在這個(gè)風(fēng)速區(qū)間風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速很低，發(fā)電量很小甚至發(fā)不出電。為了提高發(fā)電量，目前采用的技術(shù)方案仍是沿襲原有技術(shù)路徑，就是增加齒輪箱，加大變速比，提高發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。但是齒輪易損壞且難以維護(hù)，能量傳遞損耗也大，使本就能量很低的低風(fēng)速發(fā)電效率更低，進(jìn)一步推高了成本，經(jīng)濟(jì)效益低，達(dá)不到實(shí)用效果，無(wú)法普及推廣。

在低風(fēng)速發(fā)電這方面，若不能從結(jié)構(gòu)原理上實(shí)現(xiàn)大的技術(shù)突破，不能大幅提升低風(fēng)速風(fēng)能的利用和發(fā)電效率，分布式離網(wǎng)風(fēng)電就很難得到發(fā)展，就不能產(chǎn)生更多的清潔可再生能源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電所存在的問(wèn)題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何在低風(fēng)速微風(fēng)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)發(fā)電并能提高發(fā)電量，降低成本，使低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電得以實(shí)用化。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種雙風(fēng)輪雙轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括機(jī)座，在所述機(jī)座上固設(shè)機(jī)殼，在機(jī)殼內(nèi)設(shè)外轉(zhuǎn)子，外轉(zhuǎn)子內(nèi)嵌設(shè)內(nèi)轉(zhuǎn)子；在所述內(nèi)轉(zhuǎn)子的外表面上設(shè)磁鋼，在外轉(zhuǎn)子的內(nèi)壁上繞設(shè)線圈，或在所述內(nèi)轉(zhuǎn)子的外表面上繞設(shè)線圈，在外轉(zhuǎn)子的內(nèi)壁上設(shè)磁鋼；伸出機(jī)殼外與外轉(zhuǎn)子連接的外轉(zhuǎn)子軸端部和伸出機(jī)殼外與內(nèi)轉(zhuǎn)子連接的內(nèi)轉(zhuǎn)子軸端部分別設(shè)轉(zhuǎn)向相反的風(fēng)輪；所述線圈通過(guò)導(dǎo)電環(huán)、碳刷、引出線將發(fā)出的電輸出。

所述外轉(zhuǎn)子軸與內(nèi)轉(zhuǎn)子軸為同心套軸并伸出機(jī)殼外同側(cè)，內(nèi)轉(zhuǎn)子軸套設(shè)在外轉(zhuǎn)子軸內(nèi)，在外轉(zhuǎn)子軸上套設(shè)導(dǎo)電環(huán)，線圈通過(guò)導(dǎo)電環(huán)、碳刷、引出線將發(fā)出的電輸出。

所述外轉(zhuǎn)子軸和內(nèi)轉(zhuǎn)子軸通過(guò)軸間軸承套裝在一起，外轉(zhuǎn)子軸與機(jī)殼間通過(guò)機(jī)殼軸承連接固定。

所述外轉(zhuǎn)子軸與內(nèi)轉(zhuǎn)子軸伸出機(jī)殼外相對(duì)的兩側(cè)，在內(nèi)轉(zhuǎn)子軸上套設(shè)導(dǎo)電環(huán)，線圈通過(guò)導(dǎo)電環(huán)、碳刷、引出線將發(fā)出的電輸出。

所述外轉(zhuǎn)子軸和內(nèi)轉(zhuǎn)子軸通過(guò)軸間軸承連接，外轉(zhuǎn)子軸和內(nèi)轉(zhuǎn)子軸與機(jī)殼間分別通過(guò)機(jī)殼軸承連接。

所述外轉(zhuǎn)子軸和內(nèi)轉(zhuǎn)子軸端部的風(fēng)輪均為套軸同心塔式結(jié)構(gòu)，外轉(zhuǎn)子軸端部的風(fēng)輪直徑尺寸大于內(nèi)轉(zhuǎn)子軸端部的風(fēng)輪直徑尺寸。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案所設(shè)計(jì)的雙風(fēng)輪雙轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其有益效果為：

⒈采用直驅(qū)無(wú)變速機(jī)構(gòu)，降低了功率傳輸?shù)膿p耗，也降低了生產(chǎn)維護(hù)成本，風(fēng)能利用率高；

⒉低風(fēng)速發(fā)電效率高，通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)電量提高30-40％以上，有利降低單位發(fā)電成本，提高低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電的實(shí)用性，確保獲得更清潔的能源；

⒊試驗(yàn)表明，和傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)相比，轉(zhuǎn)速提高近一倍，風(fēng)能利用率得到顯著提高，使現(xiàn)有用電成本得到降低；

⒋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易制造，成本低，安全可靠；

⒌安裝方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，無(wú)環(huán)境污染；

⒍應(yīng)用范圍廣，可以在全國(guó)絕大多數(shù)地區(qū)安裝使用。

附圖說(shuō)明

圖1表示本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2表示本發(fā)明另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明雙風(fēng)輪雙轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)作具體說(shuō)明。

參見(jiàn)圖1，本發(fā)明雙風(fēng)輪雙轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括機(jī)座5，在機(jī)座5上固設(shè)機(jī)殼10，在機(jī)殼10內(nèi)設(shè)外轉(zhuǎn)子6，外轉(zhuǎn)子6內(nèi)嵌設(shè)內(nèi)轉(zhuǎn)子8。在內(nèi)轉(zhuǎn)子8的外表面上設(shè)磁鋼9構(gòu)成磁轉(zhuǎn)子，在外轉(zhuǎn)子6的內(nèi)壁上繞設(shè)線圈7構(gòu)成線圈轉(zhuǎn)子。伸出機(jī)殼10外與內(nèi)轉(zhuǎn)子8連接的內(nèi)轉(zhuǎn)子軸3的端部設(shè)順轉(zhuǎn)風(fēng)輪1，伸出機(jī)殼10外與外轉(zhuǎn)子6連接的外轉(zhuǎn)子軸4的端部設(shè)反轉(zhuǎn)風(fēng)輪2，順轉(zhuǎn)風(fēng)輪1和反轉(zhuǎn)風(fēng)輪2均為套軸同心塔式結(jié)構(gòu)，反轉(zhuǎn)風(fēng)輪2的風(fēng)輪尺寸大于順轉(zhuǎn)風(fēng)輪1的風(fēng)輪尺寸。外轉(zhuǎn)子軸4與內(nèi)轉(zhuǎn)子軸3分別為同心套軸，并且都伸出機(jī)殼10外的同一側(cè)，內(nèi)轉(zhuǎn)子軸3套設(shè)在外轉(zhuǎn)子軸4內(nèi)。外轉(zhuǎn)子軸4和內(nèi)轉(zhuǎn)子軸3通過(guò)軸間軸承15套裝在一起，外轉(zhuǎn)子軸4與機(jī)殼10間通過(guò)機(jī)殼軸承14連接，設(shè)置軸承可有效減少轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦。在外轉(zhuǎn)子軸4上套設(shè)導(dǎo)電環(huán)11，線圈7通過(guò)導(dǎo)電環(huán)11、碳刷12、引出線13將發(fā)出的電輸出。

參見(jiàn)圖2，本發(fā)明雙風(fēng)輪雙轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括機(jī)座5，在機(jī)座5上固設(shè)機(jī)殼10，在機(jī)殼10內(nèi)設(shè)外轉(zhuǎn)子6，外轉(zhuǎn)子6內(nèi)嵌設(shè)內(nèi)轉(zhuǎn)子8。在內(nèi)轉(zhuǎn)子8的外表面上繞設(shè)線圈7構(gòu)成線圈轉(zhuǎn)子，在外轉(zhuǎn)子6的內(nèi)壁上設(shè)磁鋼9構(gòu)成磁轉(zhuǎn)子。伸出機(jī)殼10外與內(nèi)轉(zhuǎn)子8連接的內(nèi)轉(zhuǎn)子軸3的端部設(shè)順轉(zhuǎn)風(fēng)輪1，伸出機(jī)殼10外與外轉(zhuǎn)子6連接的外轉(zhuǎn)子軸4的端部設(shè)反轉(zhuǎn)風(fēng)輪2，外轉(zhuǎn)子軸4與內(nèi)轉(zhuǎn)子軸3伸出機(jī)殼10外的相對(duì)兩側(cè)。順轉(zhuǎn)風(fēng)輪1和反轉(zhuǎn)風(fēng)輪2均為套軸同心塔式結(jié)構(gòu)，順轉(zhuǎn)風(fēng)輪1通過(guò)套筒17套設(shè)在內(nèi)轉(zhuǎn)子軸3上，反轉(zhuǎn)風(fēng)輪2通過(guò)套筒16套設(shè)在外轉(zhuǎn)子軸4上，反轉(zhuǎn)風(fēng)輪2的風(fēng)輪尺寸大于順轉(zhuǎn)風(fēng)輪1的風(fēng)輪尺寸。外轉(zhuǎn)子軸4和內(nèi)轉(zhuǎn)子軸3通過(guò)軸間軸承15套裝在一起，外轉(zhuǎn)子軸4與機(jī)殼10間通過(guò)機(jī)殼軸承14連接，內(nèi)轉(zhuǎn)子軸3與機(jī)殼10間通過(guò)機(jī)殼軸承18連接，設(shè)置軸承可有效減少轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦。在內(nèi)轉(zhuǎn)子軸3上套設(shè)導(dǎo)電環(huán)11，線圈7通過(guò)導(dǎo)電環(huán)11、碳刷12、引出線13將發(fā)出的電輸出。

本發(fā)明摒棄現(xiàn)有單風(fēng)輪單轉(zhuǎn)子的風(fēng)力發(fā)電機(jī)原理結(jié)構(gòu)，利用差速原理，雙風(fēng)輪為套軸同心塔式結(jié)構(gòu)，一大一小，在風(fēng)力作用下作反向旋轉(zhuǎn)。雙轉(zhuǎn)子為磁轉(zhuǎn)子和線圈轉(zhuǎn)子，在雙風(fēng)輪直驅(qū)帶動(dòng)下，作相對(duì)反方向旋轉(zhuǎn)，改變磁轉(zhuǎn)子與線圈轉(zhuǎn)子的相對(duì)轉(zhuǎn)速，使其相對(duì)轉(zhuǎn)速比單風(fēng)輪單轉(zhuǎn)子增加近一倍，從而使風(fēng)能利用和發(fā)電效率得到大幅提升。即順轉(zhuǎn)風(fēng)輪1與反轉(zhuǎn)風(fēng)輪2分別獨(dú)立工作旋轉(zhuǎn)，各自獲得單風(fēng)輪最大轉(zhuǎn)速，各自直驅(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)子8和外轉(zhuǎn)子6互做反向旋轉(zhuǎn)，內(nèi)轉(zhuǎn)子8和外轉(zhuǎn)子6的相對(duì)轉(zhuǎn)速度則為順轉(zhuǎn)風(fēng)輪1與反轉(zhuǎn)風(fēng)輪2的轉(zhuǎn)速和，轉(zhuǎn)速相當(dāng)于提高一倍，線圈7對(duì)磁鋼9切割磁力線的速度（磁通量改變）亦即提高了一倍，因而發(fā)電量大幅提升。

本發(fā)明利用風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)上的改變，在不增加齒輪箱，不增加成本，不損失風(fēng)能的情況下，使低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速提高一倍，使低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電的效率和發(fā)電量得到大幅度提高。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出了一種雙風(fēng)輪雙轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其包括機(jī)座，在機(jī)座上固設(shè)機(jī)殼，在機(jī)殼內(nèi)設(shè)外轉(zhuǎn)子，外轉(zhuǎn)子內(nèi)嵌設(shè)內(nèi)轉(zhuǎn)子；在內(nèi)轉(zhuǎn)子的外表面上設(shè)磁鋼，在外轉(zhuǎn)子的內(nèi)壁上繞設(shè)線圈，或在內(nèi)轉(zhuǎn)子的外表面上繞設(shè)線圈，在外轉(zhuǎn)子的內(nèi)壁上設(shè)磁鋼；伸出機(jī)殼外與外轉(zhuǎn)子連接的外轉(zhuǎn)子軸端部和伸出機(jī)殼外與內(nèi)轉(zhuǎn)子連接的內(nèi)轉(zhuǎn)子軸端部分別設(shè)轉(zhuǎn)向相反的風(fēng)輪；線圈通過(guò)導(dǎo)電環(huán)、碳刷、引出線將發(fā)出的電輸出。本發(fā)明解決了在低風(fēng)速微風(fēng)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)發(fā)電并能提高發(fā)電量、降低成本，使低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電得以實(shí)用化的技術(shù)問(wèn)題，具有易制造、安全可靠、維護(hù)簡(jiǎn)單、無(wú)環(huán)境污染等諸多優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：侯曉宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：侯曉宇
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.27
技術(shù)公布日：2017.07.28