专利名称：功率合成双风轮风力发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种风力发电装置，特别涉及一种功率合成双风轮风力发电机。
背景技术：
目前现有技术的风力发电机的风能利用率Cp不高，贝兹极限是0. 593，这只是个理 论数值，实际的风力发电机的Cp只有0. 4左右，有一半以上的风能未被利用，公认是风轮桨 叶之后形成螺旋涡流自行将能量耗尽。而目前风力发电的单位功率投资比较高而产出却又 较低，因而经济性较差。
发明内容本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种经济适用、风能利用率高的功率合 成双风轮风力发电机。本发明是通过如下技术方案实现的一种功率合成双风轮风力发电机，其特征是包括前风轮和后风轮，前风轮与后风 轮之间安装一个将二者相连接的机械合成机构，由前风轮和后风轮分别作功，通过机械合 成机构合成后，共同驱动发电机。该功率合成双风轮风力发电机，后风轮是吸收前风轮作功后剩余的动能再作功， 从而使得相同规格的风力发电机输出功率提高60%左右。后风轮的后桨叶设计为独立变 距、单独变距控制或由变距角为零在顺桨状态的固定桨叶，由前风轮统一变距控制。机械合 成机构为由锥齿轮及齿轮组成的差动齿轮系。本发明从提高风能利用率Cp来提高风力发电机的经济性，众所周知蒸汽轮机也是 叶片动力机械，它有多个叶轮组成，它得益于机座有导流通道，风力发电机不可能有导流通 道，气流工作后在空间形螺旋涡流。本发明在机舱之前风轮作功之后，在机舱之后再装一个 后风轮，以吸收涡流再次作功，前、后风轮所作的攻经过机械合成机构合成后，共同驱动发 电机形成功率合成双风轮风力发电机，将风力发电机的输出功率提高50%以上。N = N^N2公式中N为总功率，m是前风轮功率，N2是后风轮功率，目前现有技术的风力发电 机只有附。 N1 — γ,ητν3 Cp Cp是风能利用系数，如果Cp = 0. 4则仍有60%的风能未利用，有了后风轮就有N2, 两个风轮不像汽轮机多个叶轮有轴相连的轴，而是互相独立的，连转速和力矩都不相同，是 独立各自作功的，作出&和队的功需要相加合成。本发明采用差动齿轮系为机械合成机 构，将N1和N2相加合成后去驱动发电机。 本发明也和现有技术风轮风力发电一样采用桨叶变距来控制风轮转速，使系统能 在最佳状态运转。[0013]本发明的有益效果是该功率合成双风轮风力发电机，在前风轮之后设计一个风 轮，将前风轮作功之后余下来的动能再利用，前后风轮的所作的功，经机械合成机构合成后 共同驱动发电机，其结果是同样规格的风力发电机其输出功率提高60%左右，提高风力资 源利用率，提高风力发电发电设备产出和运行经济效益，同时减力塔架的支反力矩使塔更安全。
以下结合附图对本发明作进一步的说明。附
图1为本发明功率合成双风轮风力发电机的工作原理示意图。附图2为本发明功率合成双风轮风力发电机的变距示意图。附图3为本发明功率合成双风轮风力发电机的传动系统示意图。图中，L1前风轮，L2后风轮，H机械合成机构，I1前速比，i2后速比，Mhl合成机构前 力矩，Mh2合成机构后力矩，Q1前风轮角速，ω2后风轮角速，1前桨叶，2、3、4、5、9、10、11柱 齿轮，6、8、16锥齿轮，7齿轮，12内齿轮，13后桨叶，14发电机，15输出轴齿轮，17动力输出 轴ο
具体实施方式
附图为本发明的一种具体实施例。该功率合成双风轮风力发电机，其特征是包括 前风轮L1和后风轮L2,前风轮L1与后风轮L2之间安装一个将二者相连接的机械合成机构 H，由前风轮L1和后风轮L2分别作功，通过机械合成机构H合成后，共同驱动发电机14。后 风轮L2是吸收前风轮L1作功后剩余的动能再作功。后风轮L2的后桨叶13设计为独立变 距、单独变距控制或由变距角为零在顺桨状态的固定桨叶，由前风轮L1统一变距控制。机 械合成机构H为由锥齿轮6、8、16及齿轮7组成的差动齿轮系。
以下结合附图详细说明1、功率分配和传动比I1和i2的求解风轮之所以能作功，是它吸收了风的动能E，根据流体力学E = l/2mV2，这里m是 来风的质量，V是风的速度，但是风力发电机只利用了来风能量的一部分，这就是风能利用系数Cp。N1 = E1Cp公式中N1是前风轮所作的功，E1是风动能，设N2是后风轮所作的功，E2是前风轮 作功后余下的动能，假设前后风轮的设计风能利用系数都相同，则有N2 = E2CpE2 = E1-E1Cp = E1(I-Cp)N2 = E2Cp = E1(I-Cp)Cp
NH — 1 —Π· — K"
■K是本发明功率合成双轮风力发电机比单轮风力发电机出力增加率N2 = KN1[0032]N1 = M1 ω i N2 = M2 ω 2M2 ω 2 = M1 ω jK设M2 = K1M1，W2 = K2W1，并设 K1 = K2,则有
权利要求1.一种功率合成双风轮风力发电机，其特征是包括前风轮(L1)和后风轮(L2)，前风轮 (L1)与后风轮(L2)之间安装一个将二者相连接的机械合成机构(H)，由前风轮(L1)和后风 轮(L2)分别作功，通过机械合成机构(H)合成后，共同驱动发电机(14)。
2.根据权利要求1所述的功率合成双风轮风力发电机，其特征是后风轮(L2)是吸收 前风轮(L1)作功后剩余的动能再作功。
3.根据权利要求1所述的功率合成双风轮风力发电机，其特征是后风轮(L2)的后桨 叶(13)设计为独立变距、单独变距控制或由变距角为零在顺桨状态的固定桨叶，由前风轮 (L1)统一变距控制。
4.根据权利要求1所述的功率合成双风轮风力发电机，其特征是机械合成机构(H) 为由锥齿轮(6、8、16)及齿轮(7)组成的差动齿轮系。
专利摘要本实用新型公开了一种风力发电装置，特别公开了一种功率合成双风轮风力发电机。该功率合成双风轮风力发电机，其特征是包括前风轮和后风轮，前风轮与后风轮之间安装一个将二者相连接的机械合成机构，由前风轮和后风轮分别作功，通过机械合成机构合成后，共同驱动发电机。该功率合成双风轮风力发电机，在前风轮之后设计一个风轮，将前风轮作功之后余下来的动能再利用，前后风轮的所作的功，经机械合成机构合成后共同驱动发电机，其结果是同样规格的风力发电机其输出功率提高60％左右，提高风力资源利用率，提高风力发电发电设备产出和运行经济效益，同时减力塔架的支反力矩使塔更安全。
文档编号F03D7/02GK201884211SQ20102063915
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月2日 优先权日2010年12月2日
发明者岑益南 申请人:岑益南