四叶片上下风双风轮平衡式风力发电机的制作方法

1.本发明涉及一种依靠风力发电的发电装置。


背景技术：

2.计算表明，在四个叶片的状态下，风能转化功率是最高的（信息来源：知乎网https://www.zhihu.com/question/446445282/answer/2444081975）。但现有风力发电机，叶片一般是端部固定的悬臂梁结构，叶片根部承受巨大应力，安装难度大，制造要求高，受安装方式和制造成本等因素影响，一般只有三个叶片。相关试验表明，小型风力发电机增加一个风轮，可以提高发电机效率40-50%左右，因此双叶轮如果应用在大型风力发电机，也能进一步提高效率（信息来源同上知乎网）。现有风力发电机一般只有一个风轮，且一般安装在风轮轴的一侧，风轮轴的轴承需承受巨大的径向力和轴向力，受力强度大，制造要求高。以上这些都导致风力发电机建造成本高昂，风能转化效率低，限制了风力发电的进一步发展。


技术实现要素：

3.本发明将通常使用的三叶片风轮改为两叶片、一体式、直线排列的两叶片风轮，将叶片的固定方式由一段端的端面固定的悬臂梁模式，改为中间固定的挑梁模式，叶片的中间一部分固定在风轮轴的卡座内，叶片从中间向两边延伸，受力更加稳定，降低了叶片根部的受力强度；风轮主轴前后贯穿，前后两端分别安装一个两叶片风轮，使风轮轴前后受力平衡。
4.达到的有益效果：通过以上改进，使叶片的受力点由端部改到中部，两边关于中心对称，达到受力平衡，降低了叶片根部的受力强度；风轮轴的两端各有一个风轮，轴承两端受力平衡，大幅减少了风轮轴承的轴向力；降低了叶片和叶轮轴的受力强度，使之更加容易制造；并且实现了“四叶片功率最高”这一最佳叶片数方案，采用前后双风轮能进一步提高风能利用效率。
附图说明
5.图1为风力发电机主视图；图2为一体式叶片示意图；图3为小型化方案示意图；其中1是前风轮，2是风轮主轴前轴承，3是主轴上的齿轮，4是主轴，5是风轮主轴后轴承，6是后风轮，7是主轴上固定叶片的卡扣，8是发电机，9是发电机轴上的离合器，10是发电机轴，11是发电机轴上的齿轮，12是风力发电机的外壳，13是塔筒，14为叶片中间的凸起，15是前风轮，16是发电机轴，17是发电机，18是发电机上的舵叶，19是后风轮，20是支架。
具体实施方式
6.该发明有大型化和小型化两种实施方案。
7.实施例1为大型化方案。如图1所示，用于大型风力发电机。采用两叶片风轮，叶片形式如图2所示，两叶片呈直线式分布，一体式制造。如果因为长度太长影响制造和运输，也可以分段制造，到现场再组合成一体。风力发电机的主轴4采用一段圆钢筒制作，前后贯穿，两端设置固叶片的卡座，将一体式叶片的中部放置在卡座内，再用卡扣7等紧固件固定。叶片中间设置一道凸起14，固定卡座的相应位置设置一道凹槽，安装时只要将叶片上的凸起放入卡座里的凹槽里，即可完成叶片的准确定位。风轮主轴上设置一圈齿轮3，与发电机轴上的齿轮11相对应。由于主轴上齿轮3的直径大于发电机轴上的齿轮11的直径，所以有加速旋转的作用，使发电机有足够的转速发电。发电机塔筒内设置风向追随系统，该发电机的一体式的叶片通常不安装变桨角设备，如果风力过大，可通过风向追随系统改变风轮的朝向，使风轮的朝向和风向偏离一个角度，减少迎风面积，从而降低风轮转速。如果在风轮轴上加装卷扬机和吊钩等临时吊装设施，该叶片可以依靠塔筒和主轴的自身力量完成叶片安装；如果把发电机和风轮轴等设备拆开分别吊装，则用较小的吊车就可以完成风机安装，降低建造成本。
8.实施例2为小型化方案。如图3所示，主要突出便携性和可折叠性，可以用在电动汽车上。一体式的两叶片分布在一条直线上，比传统的120度夹角的三叶片风轮节省空间。存放时，两一体式两个叶片可以叠放，节省空间。安装时，可在汽车油箱盖或充电座盖里设置固定装置，打开此盖可将发电机支架固定，然后将两个一体式叶片，分别通过快速卡扣固定在发电机轴的前后两端，即可完成安装。发电机的上下分别设置一个舵叶18，支架靠近发电机的前部，这样可以使此发电机具有风向追随功能。这种小型折叠风力发电机可以和太阳能电池板相结合，在阴雨天气和夜间为汽车充电，使电力汽车依靠自身的发电设备，就可以满足日常行驶。


技术特征：
1.一种利用风力发电的四叶片上下风双风轮平衡式风力发电机，主要由叶片、风轮、风轮轴、传动齿轮、发电机、支撑部分等组成，其特征在于：所述风轮由两个叶片组成，风轮轴的两端各设置一个两叶片风轮，两风轮共用同一根风轮轴。2.根据权利要求1所述的四叶片上下风双风轮平衡式风力发电机，其特征在于：构成风轮的两叶片为一体式结构，两叶片呈直线式分布，叶片中间一部分固定在风轮轴上，叶片从中间向两边延伸。

技术总结
本发明提供一种四叶片上下风双风轮平衡式风力发电机。由计算和试验可知，在四个叶片的状态下，风能转化功率是最高的，风力发电机增加一个风轮，可以提高发电机效率40-50%左右。本发明将通常的三叶片风轮改为两叶片、一体式风轮，将叶片的固定方式，由一段端的端面固定的悬臂梁模式，改为中间固定的挑梁模式，使叶片的受力点由端部移到中部，降低了叶片根部的受力强度。风轮主轴前后贯穿，前后两端分别安装一个两叶片风轮，使风轮轴前后受力平衡，减少了风轮轴承的轴向力。通过以上方案，实现了“四叶片功率最高”这一最佳叶片数，采用前后双风轮能进一步提高风能利用效率。并且降低了叶片和风轮轴的受力强度，便于制造和安装。便于制造和安装。便于制造和安装。


技术研发人员：勾新春
受保护的技术使用者：勾新春
技术研发日：2023.01.18
技术公布日：2023/6/28