专利名称：双转轴风力发动机的制作方法
技术领域：
本发明应用于风力发电领域，其目的在于提高风能发动机的风能利用率。
现在的风力发动机的风能利用系数都在0. 46以下，本发明的双转轴风力发动机 可将风能的利用率提高到0. 7以上，合理地选择叶轮的迎风角度和叶轮旋转方向还可以进 一步提高风能利用率。
背景技术：
风力发动机是将风的动能转化为机械能而带动发电机发电的动力装置。通常的做 法是采用由三叶翼型叶片组成的风轮带动动力输出轴旋转，通过变速机构将风轮的低速转 动( 一般20 70转/分)提高到发电机的工作转速1500 3000转/分，以取得一定功 率的50Hz/s交变电压(或电流)。 从发电机取得的电功率的大小直接与风力发动机提供的轴功率的大小有关。
风力发动机由风能获得的轴功率的大小由下式给出
N = v3D2K/2080千瓦(kW) 式中v——风速，M/s ;D——叶轮直径，M ;K——风能利用系数
发明内容
采用传统风力发动机，当风速为10M/s，风轮直径为20M， K = 0. 4时，可获得的功 率N " 77kW，而采用本装置则可获得约135kW或以上的功率，大大提高了风能的利用率。
图l所示的是本发明的发动机原理图。计算表明，当叶片风向角=45°时叶片对 风的动能利用率最大。如果忽略叶片表面的摩擦力，则沿叶片a与风向成45。角的迎风面 的风将不对叶片a作功，这部分风的动能将垂直作用于叶片b的迎风面上，叶片b应该获得 与叶片a相同的旋转力矩。实验也证明，叶片a和b的转速并不因为对方的存在而受影响。
双转轴风力发动机由两组转向相同或相反的风轮组成，通过伞型齿轮组组成的换 向机构将动力沿径向轴输出；因此，可将发电机系统安装在风力发动机支架的中下部，既利 于通风散热，又便于操作维护。此种安装方法可大大减轻支架顶部重量，使得在同一支架上 安装多台发动机同时工作成为可能。
发动机的重心位置可通过配重调节。 在单组发动机工作时，对风机构可采用简单的尾舵对风机构，风轮叶片的迎风角 可由弹簧拉杆机构完成。 只须对现有风机的动力传输系统稍加改动，双轴风力发动机便可适用于已广泛使 用的风力发电机系统上。 图2所示的是双轴风力发动机的一种组合形式。叶片用高强度轻质材料制成，并 且将发电机系统下移，因而可以大大降低风力发电机系统的整体造价。若采用中空式的钢 架结构作为发动机支架，则可安装两组双轴发动机系统，从而进一步提高风能利用率。
通过模拟实验和计算可以证明风能通过左端发动机组后虽然有了部分衰减，风速有所降低，但风向却由直线运行变成了旋转运行，其旋转方向与叶轮b的旋转方向相同，
这使叶轮c、d的启动变得相对容易并获得旋转力矩，总的风能利用率可提高到0. 8以上，但
此时应改变发动机支架的结构，使得在叶轮扫过的面积内充分透风，减小风能的损失。 双转轴风力发动机的另外一种使用方法，是在励磁式发电机组中将其中一组叶轮
的动力用于发电机机组，另一组叶轮的动力用于带动励磁电机。 图3所示的是本发明的两组风力发动机联合使用时的动力输出示意图。 图4所示的是本发明的风力发动机应用于带变速装置的励磁式发电机组示意图。 在图3、图4所示的工作模式中，对风机构可由微电脑来完成。 该发动机系统若配以双转子(或双定子)发电机系统和大功率变频器，将大幅度 降低风力发电的成本，使风力发电系统变的简单，并获得稳定的输出电压。
图5所示的是多组发动机联合工作示意图。
权利要求
一种新型风力发动机的制造方法，其特征在于采用了双转轴结构，可分别或同时将动力输出，提高了风能利用率。
2. 根据权利要求1所述的双转轴风力发动机制造方法，其特征在于两组叶轮的旋转方 向相同或相反，方向相反时，可获得更高的风能利用系数。
3. 根据权利要求1所述的双转轴风力发动机制造方法，其特征在于动力输出采用机械 输出方法，包括齿轮、齿链、皮带、摩擦等方法，并且不局限于这些方法。
4. 根据权利要求1所述的双转轴风力发动机制造方法，其特征在于可安装一组、两组 或多组发动机组在同一个发电机组支架上，以求获得更大的输出功率。
全文摘要
双转轴风力发动机。本发明涉及一种新型风力发动机的制造方法。其特征在于改变了以往风力发动机对风能的利用方法，提高了风能利用率，并可以大幅度降低风能发电费用，具有广泛的应用前景，可产生巨大的社会和经济效益。为提高风能利用率国内外均采用增加叶片长度的方法。小尺寸(如10米)叶片增加儿米尺寸其制造技术的难度和成本的增加可能还是可以承受的，但大尺寸(如50米)叶片加长尺寸的技术难度和成本的增加却是很可观的。并且叶片长度的增加也是有限度的。本发明的主要技术特征在于采用两个或多个叶轮组安装在同一水平转轴上逆向旋转，分别称做近风叶轮和远风叶轮。被近风叶轮组吸收了部分能量后的风能经过远风叶轮组时被二次吸收，从而提高了风能利用率，使风能利用率由0.45提高到0.7以上，可以利用小尺寸叶片获取大的轴功率。
图1是本发明的示意图。若采用上、下风对称安装(上风叶轮直径稍小一些)，还可以省去复杂的对风机构。
文档编号F03D9/00GK101749187SQ20081018392
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月9日 优先权日2008年12月9日
发明者不公告发明人 申请人:张家平