雙葉輪無芯風力發電的製造方法
2023-04-22 16:21:46
雙葉輪無芯風力發電的製造方法
【專利摘要】一種雙葉輪無芯風力發電機，包括機架、限位在機架上的主軸、兩個限位在主軸上轉動方向相反的上葉輪和下葉輪、限位在主軸上的發電機，發電機包括發電機殼體、設置在殼體內的相配合的永磁體和線圈，其技術要點是：所述上葉輪、下葉輪分別固定在上、下葉輪套上，上、下葉輪套通過軸承套接在主軸外部，發電機殼體固定在下葉輪套上，發電機殼體通過軸承活連接在上葉輪套外部，永磁體固定在發電機殼體內，線圈固定在上葉輪套末端；上葉輪套底部和下葉輪套頂部分別固定有套接在主軸上的上、下傘齒輪，介輪通過貫穿主軸的介輪軸限位在主軸上。從根本上解決了現有風力發電機體積大、重量高、最低驅動力過高、發電噪音大、運行穩定性差等問題。
【專利說明】雙葉輪無芯風力發電機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種垂直盤式風力發電設備，具體說是一種雙葉輪無芯風力發電機，其主要適用於偏遠山區、草原牧區、沿海地帶、邊防哨所等場所的照明用電、日常生活用電，還可適用於旅遊景點、度假村等景觀的公共設施。
【背景技術】
[0002]能源，是當前全人類共同面臨的一個問題。傳統的能源慢慢減少，已經不能滿足人們的需求，更嚴重的是，諸如火力發電、石油、天燃氣等，對環境的破壞很大，因此，開發新的清潔能源顯得相當急切。其中，目前為我國大多數區域所採用的可再生能源主要為太陽能，但太陽能的收集易受到日照強度、季節以及氣候等因素的影響，並且發電效率較低，為此人們曾探索其他的清潔能源。風能是繼太陽能之後大自然的又一饋贈，其作為未來的一種清潔能源，越來越收到人們的重視。
[0003]為有效利用風能發電，人們曾發明出多種垂直、水平轉軸的單葉輪風力發電機，但是明顯的，單葉輪發電機由於發電效率低下、噪音大、啟動風速要求較大等諸多缺點，導致發電成本過高，極少被人們所採用。而為解決這一問題，人們曾設計出多種雙葉輪或多葉輪的風力發電機，以提高風力發電效率。
[0004]如申請公布號為CN 102200097 A的發明專利申請公開了一種扭矩平衡的垂直軸風力發電機，包括立柱、葉輪和發電機，所述葉輪通過輪轂軸向豎直設置在立柱上、輪轂傳動發電機主軸，輪轂上通過連杆設置有若干組葉片；所述風力發電機具有多級葉輪，多級葉輪依其轉動方向分為正轉葉輪和反轉葉輪兩種；正轉葉輪與發電機主軸的轉動方相同、其輪轂直接連接發電機主軸，反轉葉輪與發電機主軸的轉動方相反、其輪轂通過同步反向傳動機構連接發電機主軸。其通過立柱上均勻地產生兩個反向、相互抵消的扭矩，使得垂直軸風力發電機運行時穩定性較強、其結構剛度得到保障，減少設備損壞的機率。但是，由於其葉輪與主軸之間僅通過單一的錐齒輪組進行銜接，無法保證運行的穩定性。
[0005]又如專利公布號為KR10-2007-0098287的發明專利公開了扭矩平衡的垂直軸風力發電機，包括立柱、葉輪、發電機，所述葉輪通過輪轂軸向豎直設置在立柱上、輪轂傳動發電機主軸，輪轂上通過連杆設置有若干組葉片；風力發電機具有多級葉輪，多級葉輪依其轉動方向分為正轉葉輪和反轉葉輪；正轉葉輪與發電機主軸的轉動方向相同，反轉葉輪與發電機主軸的轉動方向相反。但由於其仍採用立柱、繞立柱旋轉的葉輪結構，立柱磨損導致使用壽命降低，提高了維護成本。以上，需要對現有的雙風葉風力發電機進行改進。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的是提供一種雙葉輪無芯風力發電機，從根本上解決了現有風力發電機體積大、重量高、最低驅動力過高、能量轉化率低、發電噪音大、運行穩定性差等問題。其具有結構緊湊、系統發熱量小、運行穩定可靠等優點。
[0007]本實用新型所採用的技術方案是:該雙葉輪無芯風力發電機包括機架、限位在機架上的主軸、兩個限位在主軸上轉動方向相反的上葉輪和下葉輪、限位在主軸上的發電機，發電機包括發電機殼體、設置在殼體內的相配合的永磁體和線圈，其技術要點是:所述上葉輪、下葉輪分別固定在上、下葉輪套上，上、下葉輪套通過軸承套接在主軸外部，發電機殼體固定在下葉輪套上，發電機殼體通過軸承活連接在上葉輪套外部，永磁體固定在發電機殼體內，線圈固定在上葉輪套末端；上葉輪套底部和下葉輪套頂部分別固定有套接在主軸上的上、下傘齒輪，上、下傘齒輪之間通過介輪嚙合，介輪通過貫穿主軸的介輪軸限位在主軸上。
[0008]作為進一步優選的技術方案，所述主軸為空心結構。
[0009]作為更進一步優選的技術方案，所述主軸頂部設有整流裝置。
[0010]本實用新型具有的優點及積極的技術效果是:主軸固定，通過上、下葉輪軸套繞主軸旋轉，從而可省略鐵芯結構，極大減小了轉子與殼的轉動慣量，避免了永磁體與鐵芯間的磁阻力，並基於空氣動力學原理，每個葉輪上均布三風葉或五風葉，360°全角度捕捉來風，雙葉輪以介輪為銜接同時旋轉，從而有效降低啟動扭矩( 1.5m/s。省去了鐵芯結構，可使機身體積更小、重量更輕、結構更緊湊，重量為可至少減輕一半的重量。無鐵芯導磁結構，從結構和選材上克服了由鐵芯磁損引起的發電效率低的缺點，且無需擔心鐵芯的磨損問題，降低了維護成本。設計更人性化，上、下風葉旋轉方向相反，並直接與主機殼體和軸相連，降低了風葉在旋轉時對主軸的扭力，上、下風葉的傘齒輪通過介輪相銜接，主軸上產生兩個相反方向的扭矩，使得受力更均勻，可在靜音狀態下運行，避免了噪聲汙染，葉輪的受力主要集中在葉輪套上，抗風能力強，提升了運行的穩定性和安全性，使壽命延長為普通發電機的兩倍，更適於密集型的工廠和居民區使用。轉軸與地面垂直，因此安裝時無需考慮風向問題，配以無動態聯接的輸電接頭，安裝尤為方便。並且由於採用了直驅式電機、具有超強的釹鐵硼磁片，極大的提升了發電效率。由於採用了轉向相反的葉輪，提高了單位時間內線圈切割永磁體磁感線的數量，進一步提高了發電效率，因此其在相同條件下的發電量可達同類普通發電機的165%。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。
[0012]圖1為本實用新型的剖視結構示意圖。
[0013]圖中序號說明:1護罩、2整流裝置、3碳刷、4軸承、5上葉輪套、6主軸、7導線、8發電機殼體、9永磁體、10線圈、11上傘齒輪、12介輪軸、13介輪、14下傘齒輪、15下葉輪套、16下葉輪、17上葉輪。
【具體實施方式】
[0014]根據圖1詳細說明本實用新型的具體結構。該雙葉輪無芯風力發電機包括機架、限位在機架上的主軸6、兩個限位在主軸6上轉動方向相反的上葉輪17和下葉輪16、限位在主軸6上的發電機,發電機包括發電機殼體8、設置在殼體內的相配合的永磁體9和線圈10，主軸頂部設有帶有碳刷3的整流裝置2，並通過護罩I密封，整流裝置2的導線7通過空心主軸延伸。其中，發電機優選為三相交流永磁。上葉輪17、下葉輪16分別固定在上、下葉輪套5、15上，上、下葉輪套5、15通過軸承4套接在主軸6外部，發電機殼體8固定在下葉輪套15上，發電機殼體8通過軸承4活連接在上葉輪套5外部，永磁體9固定在發電機殼體8內，線圈10固定在上葉輪套5末端。上葉輪套5底部和下葉輪套15頂部分別固定有通過軸承4套接在主軸6上的上、下傘齒輪11、14，上、下傘齒輪11、14之間通過至少兩個介輪13嚙合，介輪13通過貫穿主軸6的介輪軸12限位在主軸6上。護罩、葉輪套、葉輪、發電機外殼均採用鋁合金鑄造，其具有防腐、防鹽霧、質輕、強度高等特點，因此可適用多種惡劣環境下使用。製造一臺500W的發電機總重量僅為4.5kg。還可在發電機外殼與上葉輪套5之間增加防水密封結構，有效實現防水，進一步延長風機使用壽命。
【權利要求】
1.一種雙葉輪無芯風力發電機，包括機架、限位在機架上的主軸、兩個限位在主軸上轉動方向相反的上葉輪和下葉輪、限位在主軸上的發電機，發電機包括發電機殼體、設置在殼體內的相配合的永磁體和線圈，其特徵在於:所述上葉輪、下葉輪分別固定在上、下葉輪套上，上、下葉輪套通過軸承套接在主軸外部，發電機殼體固定在下葉輪套上，發電機殼體通過軸承活連接在上葉輪套外部，永磁體固定在發電機殼體內，線圈固定在上葉輪套末端；上葉輪套底部和下葉輪套頂部分別固定有套接在主軸上的上、下傘齒輪，上、下傘齒輪之間通過介輪嚙合，介輪通過貫穿主軸的介輪軸限位在主軸上。
2.根據權利要求1所述的雙葉輪無芯風力發電機，其特徵在於:所述主軸為空心結構。
3.根據權利要求1或2所述的雙葉輪無芯風力發電機，其特徵在於:所述主軸頂部設有整流裝置。
【文檔編號】F03D9/00GK204126815SQ201420422966
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年7月30日 優先權日:2014年7月30日
【發明者】石玉洲 申請人:大連恆石節能設備有限公司