双涡轮增压增速立轴式风力发电机的制作方法

本发明涉及一种风力发电装置，具体涉及一种双涡轮增压增速立轴式风力发电机。

背景技术：

新能源发电，尤其风力发电受到世界各国能源战略的普遍高度重视。能源供给和环境保护是经济持续发展的基本条件。风能是一种清洁、环保、经济、实用可再生能源，取之不尽，用之不完，越来越受到人们广泛关注。联合国环境署在2010年报告：“在过去的20年，全世界能源消耗增长了50%，从现在到2020年全球能源消耗还将比现在增长50%到100%由此造成温室效应气体排放将会增加45%到90%，从而带来灾难性后果。”风力发电不像燃烧热能发电，污染环境，污染大气，带来温室效应，将成为经济持续发展的制约因素。另外热能发电浪费了地球上的有限资源，长此以往下去，会影响其它行业的资源匮乏与发展。

我国风能资源非常丰富与储量巨大。根据我国风速分布图，我国东南部沿海有效风能密度大于、等于300w/㎡的等值线平行于海岸线、沿海岛屿，有效风力出现时间百分率达80～90%；大于、等于8m/s的风速全年出现时间约7000～8000h，大于、等于6m/s的风速也有4000h左右。有1000多公里的海岸线，如果平均按0.3kw/㎡小时，每年风力发电300天计算，高度按100m计算，年可产生的风能约2160亿度以上的电能。在我国的东北地区和内蒙古、甘肃、新疆等地，有效风力出现时间百分率为70%左右，大于、等于3m/s的风速全年有5000h以上，大于、等于6m/s的风速在2000h以上，北部地区有3000多公里长，如果平均按0.2kw/㎡小时，每年风力发电200天计算，高度按100m计算，年可产生约4320亿度以上的电能。南北合计发电量约6480亿度以上的电能。（本计算风的能量是按单排横断面计算，没有重排计算，如果重排计算，风能非常大。）

国际风电产业发展形势：在众多新型可再生能源中，风能分布范围广泛，风力发电技术比较成熟而且成本相对较低，最具有大规模开发和商业化发展前景，因此风力发电在改善能源结构以及节能减排方面的作用受到了人们越来越多的关注，成为目前国际上可再生能源领域发展最快的清洁能源。据全球风能理事会（gwec）统计资料，2007年全球新增风电装机容量2000万kw，分布在全球70多个国家和地区，其中，排在前三位的是美国（520万kw）、西班牙（350万kw）、中国（330万kw）。在欧洲和美国，从新增装机容量的角度，近几年风电仅次于天然气发电。2003～2007年，全球风电平均增长率为24.7％，总装机容量累计已达9400万kw，2008年，风电成为非水电可再生能源中第一个全球装机超过1亿kw的电力资源。风电作为能源领域增长最快的行业，共为全球提供了近20万个就业机会。以欧美等发达国家为代表，全球风电呈现出规模化的发展态势，据gwec预测，未来五年，全球风电仍将保持20％以上增长速度，到2012年，全球风电装机容量将达到2.4亿kw，年发电5000亿kwh，风电约占全球电力供应的3％。国际能源署（iea）2008年颁布的《2050年能源技术情景》判断，2010～2050年，全球风电平均每年增加7000万kw，风电将成为一个庞大的新兴电力市场。

风电技术发展迅速，水平轴风电机组技术成为主流，占到95﹪以上的市场份额；风电机组单机容量持续增大，世界上主流机型已经从2000年的500～1000kw增加到2007年的2～5mw；变桨距功率调节方式由于载荷控制平稳、安全和高效等优点得到迅猛发展，在大型风电机组上得到广泛采用；风能的大规模开发今后将更多依赖于规模化、系列化和标准化，以降低成本提高效益；随着关键技术和装备的逐渐成熟，海上风电开发将是未来发展的一个重要方向，mw级海上风电机组的商业化已经成为世界风能利用的新趋势。与此同时，各种新技术和新装备的应用、标准与规范的完善、产品质量的提升和风电市场的规范，也为风电产业长远持续发展奠定了坚实的基础。

能源和环境危机与国民经济可持续发展之间的矛盾，促进了风力发电产业的迅猛发展，风电在我国能源结构中的地位日益受到重视。中国发展并网风力发电始于1990年，到2004年年底，全国的风力发电装机容量约有76.4万kw；2005年2月《可再生能源法》颁布之后，当年风力发电新增装机容量超过60％，总容量达到了126万kw；2006年当年新增装机容量超过100％，累计装机容量超过259.7万kw；2007年又新增装机容量330万kw，累计装机容量达到604万kw，一跃成为世界上最主要的风电市场之一。国家提出的2010年完成500万kw的目标已提前3年于2007年实现，根据相关部门预测，到2010年我国的风电装机将达到1400～1500万kw，而如果保障得力，到2020年有望实现1.2～1.5亿kw。

在国家政策扶持和市场拉动下，我国风电产业得到了长足的发展，一大批有实力的企业纷纷涉足，国外跨国公司也积极在国内组建生产企业，风电产业整体上呈现出百花齐放、百舸争流的繁荣景象。目前国内已有60多家风电整机制造企业，包括mw级机组在内的国产风电装备陆续下线并投入运行，国产风电装备的技术水平和质量都有了很大的提高，产能迅速提升。

主要的进展包括：新疆金风公司1.5mw直驱式风力发电机组的生产；沈阳工业大学1mw变速恒频风力发电机组的研制生产；湘电集团2mw直驱型风力发电机组的研制生产、东方汽轮机厂、大连重工集团以及广东明阳1.5mw变速恒频风力发电机组生产

可进行600kw～2000kw风力发电机组组装生产的企业主要有：新疆金风科技股份有限公司、东方汽轮机厂、华锐科技股份有限公司、湘电集团、江苏新誉风力发电设备有限公司、浙江运达风电工程有限公司、沈阳华创风能有限公司、中山明阳电器有限公司、中船重工（重庆）海装风电设备有限公司等。生产配套发电机的厂家有：永济电机厂、湘电集团、兰州电机厂、上海电机厂有限公司、株洲时代电机厂等。生产配套齿轮箱的厂家有：重庆齿轮箱有限责任公司、南京高速齿轮箱有限责任公司、杭州前进齿轮箱集团有限公司等。

在风电机组整体设计技术上，航空集团602研究所、中国空气动力研究与发展中心、华北电力大学、沈阳工业大学、汕头大学和新疆大学等都做过很多工作；湘电集团、清华大学、北京交通大学、华北电力大学、常州轨道车辆牵引传动工程技术研究中心和北京能高自动化技术有限公司等单位，在风电机组变流与控制技术领域进行了长期研究，也已具有了一定的产业化技术实力。

另一方面，由于风力发电装备是一项跨学科、跨领域、跨部门的系统工程，加上国内在相关领域基础薄弱，我国风电产业的自主发展也存在基础技术研究和自主创新实力匮乏、产业化程度低等问题，还远远不能满足风力发电发展的要求，加快自主风电产业的建设是当前和未来一段时期风力发电发展的核心任务。

（1）风力发电装备企业大多仍处于产业化初期阶段

我国风电产业呈现迅猛发展的势头，但由于涉足时间比较短，除少数几家企业外，大多数企业的产业化程度仍比较低，产品大多仍还处在样机研制和实验考核阶段。而即使是国内领先的风电机组企业，其总体产业规模相对来说仍然比较小，大多处于产业化初期阶段，风电装备产业整体竞争实力距离世界先进水平还有较大差距。

（2）体系逐渐健全但仍需解决瓶颈问题

在国家政策以及各级政府科研项目的支持下，经过企业、高校和科研单位的共同努力，我国风电产业的技术水平已经有了大幅度的提高，风电整机、叶片、齿轮箱和发电机等领域的产业规模和技术水平基本能够满足我国市场的需要；但另一方面，在偏航轴承、变桨电机、主轴、电控系统和变流器等一些关键零部件领域，技术和规模还远远不能满足我国风电产业发展的要求，特别是风电机组电控系统和变流器，目前仍主要依赖进口。风电产业链中关键零部件技术的缺失，使得我国的风力发电发展受到了很大的影响。一方面，关键零部件受制于人在一定程度上威胁着我国风电整机企业和风力发电产业的战略安全；另一方面，大量的进口部件直接抬高了风电机组的造价，对国内风电产业的整体效益和健康发展产生非常不利的影响。

（3）基础技术研究和自主创新实力还比较薄弱

目前国内风力发电装备企业的技术（特别是关键核心技术）绝大多数是通过引进、许可证以及联合开发等形式获得，大多没有完全自主的知识产权，国内企业基本不具备自主设计、自主开发的实力。受此影响，我国风电产业的发展存在“重产品和市场推广、轻设计和研发”的问题。自主设计技术的缺失，使得我国的风电产业存在“空心化”的危险，核心技术、关键装备的主动权和主要利润目前仍都掌握在国外企业手中。受市场压力等因素的影响，我国前期风力发电技术的研究更多关注具体装置和产品的研制和开发，但在风力发电基础技术研究领域的投入严重不足。我国风电产业今后在技术竞争、市场开拓、提高经济效益等方面仍面临巨大的国际竞争压力和挑战。

尽管风力发电机多种多样但归纳起来可分为两类①水平轴风力发电机风轮的旋转轴与风向平行②垂直轴风力发电机风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。

（1）水平轴风力发电机：水平轴风力发电机科分为升力型和阻力型两类。升力型风力发电机旋转速度快阻力型旋转速度慢。对于风力发电多采用升力型水平轴风力发电机。大多数水平轴风力发电机具有对风装置能随风向改变而转动。对于小型风力发电机这种对风装置采用尾舵而对于大型的风力发电机则利用风向传感元件以及伺服电机组成的传动机构。风力机的风轮在塔架前面的称为上风向风力机风轮在塔架后面的则成为下风向风机。水平轴风力发电机的式样很多，有的具有反转叶片的风轮，有的再一个塔架上安装多个风轮以便在输出功率一定的条件下减少塔架的成本还有的水平轴风力发电机在风轮周围产生漩涡集中气流增加气流速度。

（2）垂直轴风力发电机：垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风，在这点上相对于水平轴风力发电机是一大优势，它不仅使结构设计简化而且也减少了风轮对风时的陀螺力。利用阻力旋转的垂直轴风力发电机有几种类型。

利用平板和被子做成的风轮：这是一种纯阻力装置s型风车，具有部分升力，但主要还是阻力装置。这些装置有较大的启动力矩，但尖速比低，在风轮尺寸、重量和成本一定的情况下，提供的功率输出低。

达里厄式风轮：是法国g.j.m达里厄于19世纪30年代发明的。在20世纪70年代，加拿大国家科学研究院对此进行了大量的研究，现在是水平轴风力发电机的主要竞争者。达里厄式风轮是一种升力装置，弯曲叶片的剖面是翼型，它的启动力矩低，但尖速比可以很高，对于给定的风轮重量和成本，有较高的功率输出。现在有多种达里厄式风力发电机如φ型δ型y型和h型等。这些风轮可以设计成单叶片、双叶片、三叶片或者多叶片。

双馈型感应发电机：随着电力电子技术的发展，双馈型感应发电机(double-fedinductiongenerator)在风能发电中的应用越来越广。这种技术不过分依赖于蓄电池的容量，而是从励磁系统入手，对励磁电流加以适当的控制，从而达到输出一个恒频电能的目的。双馈感应发电机在结构上类似于异步发电机，但在励磁上双馈发电机采用交流励磁。我们知道一个脉振磁势可以分解为两个方向相反的旋转磁势，而三相绕组的适当安排可以使其中一个磁势的效果消去，这样一来就得到一个在空间旋转的磁势，这就相当于同步发电机中带有直流励磁的转子。双馈发电机的优势就在于，交流励磁的频率是可调的，这就是说旋转励磁磁动势的频率可调。这样当原动机的转速不定时，适当调节励磁电流的频率，就可以满足输出恒频电能的目的。由于电力电子元器件的容量越来越大，所以双馈发电机组的励磁系统调节能力也越来越强，这使得双馈机的单机容量得以提高。虽然部分理论还在完善当中，但是双馈反应发电机的广泛应用这一趋势将越来越明显。

马格努斯效应风轮：由自旋的圆柱体组成，当它在气流中工作时，产生的移动力是由于马格努斯效应引起的，其大小与风速成正比。有的垂直轴风轮使用管道或者漩涡发生器塔，通过套管或者扩压器使水平气流变成垂直气流，以增加速度，偶尔还利用太阳能或者燃烧某种燃料，是水平气流变成垂直方向的气流。

径流双轮效应风轮：径流双轮效应或双轮效应是一种新型风能转化方式。首先它是一种双轮结构相对于水平轴流式风机，它是径流式的，同已有的立轴式风机一样都是沿长轴布设桨叶的，直接利用风的推力旋转工作的,单轮立轴风轮因轴两侧桨叶同时接受风力而扭矩相反相互抵消，输出力矩不大。设计为双轮结构并靠近安装，同步运转，就将原来的立轴力矩输出对桨叶流体力学形状的依赖进而改变为双轮间的利用转动产生涡流力的利用，两轮相互借力相互推动，而对吹向两轮间的逆向风流可以互相遮挡，进而又依次轮流将其分拨于两轮的外侧，使两轮外侧获得有叠加的风流，因此使双轮的外缘线速度可以高于风速，双轮结构的这种互相助力，主动利用风力的特点产生了"双轮效应"。相比有些单轮式结构风机中采用外加的遮挡法、活动式变桨矩等被动式减少叶轮回转复位阻力的设计，体现了积极利用风力的特点。因此这一发明的不仅具有实用作用，促进风力利用的研究和发展，而且具有新的流体力学方面的意义。它开辟了风能发展的新空间，是一项带有基础性质的发明，这种双轮风机具有的设计简捷，易于制造加工，转数较低，重心下降，安全性好，运行成本低，维护容易，无噪音污染等明显特点，可以广泛普及推广，适应节能减排需求。

为了适合各个地域环境的差异，当今的风力发电机品种越来越多，因此风电市场大有前景。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种双涡轮增压增速立轴式风力发电机。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的双涡轮增压增速立轴式风力发电机，包括外涡轮、内涡轮和空心轴，所述外涡轮是与基础固定连接的聚风导流板，所述空心轴与基础固定连接，所述空心轴的外周安装有环状导轨，所述内涡轮安装在环状导轨上；所述聚风导流板在内涡轮的外周均匀分布，所述空心轴上安装发电机，所述发电机与内涡轮之间联接传动装置。

使用时，吹向外涡轮的气流经聚风导流板导流、增压、增速后推动内涡轮,内涡轮上具有风斗，用于收集外涡轮聚集增压、增速的气流，进而围绕空心轴旋转，通过传动装置驱动发电机发电。

为了解决材料的强度问题，同时有效提高风能的阻力，所述风斗是底部封闭的网格状涡轮式风斗。

为了解决风机转动的稳定性、减少转动时产生的脉冲，外涡轮的聚风导流板数量为单数，内涡轮每层风斗数设计成双数

为了解决上、下风速差的问题，沿空心轴从上到下分别安装有多个内涡轮，将风力发电机按纵向自下而上划分成多个发电区。

在每个发电区安装有多台发电机，根据风速的变化产生不同的风能，设计多台发电机和不同型号的发电机同时工作，自动控制发电机的工作数量，无需安装限速装置，更加充分的有效利用风能。在低风速启动发电机时，所有离合器分离，启动阻力小；当安装在内涡轮底部齿条转动线速度达到一定速度时m/s，第一台离合器闭合，第一台发电机工作；随着风速的增大，第二台离合器闭合，第二台发电机工作；以此类推，当风速达到11级以上时，第n台最大的发电机工作。

使用时，横断面h宽的风，通过外涡轮聚风导流板两个不同形状的工作面曲面a和平面b和空心轴直径的不同，将风压缩到转子h宽度，从而起到了增压、增速的作用，达到提高了发电量的目的。在设计发电机布局时，要考虑动力在平均分配，也就是阻力的均衡分布。

有益效果：本发明具备以下显著的进步：

1．受风面积大，有效受风角度大，风能利用率高。与目前其它风力发电机相比，在相同的风区内，该风力发电机风能转化率率cp高达70%—90%以上。其它立轴式风力发电机受风面积小于内涡轮受风的横断面，，受风推力角度小于90°，风能有效利用率是受风面积的阻力差除以a、b区的阻力之和，f1－f2－f3＝f/（f1＋f2＋f3），如图13，a区叶片受风的推力减去b区叶片受风推力是风机的有效利用率，一般情况风能利用率不会大于40％。而双涡轮增压增速风力发电机受风面积转角是180°－（360°÷聚风导流板数÷2），没有a区、b区叶片受风推力差。双涡轮增压增速风力发电机风能利用率高。

2．与其它所有立轴式风力发电机一样，对风的方向没有要求，360°都可以发电，无需安装风力发电机对风装置，不需要随风方向改变而风机转向。

3．采用一机多区的设计，将风力发电机按纵向自下而上可以分成多个发电区，完美解决了上、下风速差的问题。

4．双涡轮增压增速立轴式风力发电机设计比较灵活。根据场地要求、地质环境要求、区域要求、用电量要求、风能条件等要求，可以设计有微型，小型，中型，大型和超大型风力发电机。根据型号不同，设计的定子（外涡轮）和转子（内涡轮）的技术参数也不同。

5．环状的内涡轮对动平衡的要求相比水平轴式风力发电机要低得多，不需要太高的加工制造精度，也就降低了制造本和要求；没有特别大件需要运输，大部分零部件都是现场加工制作。制造运输比较方便，运输成本低。材料来源比较广泛，价格比较低，外涡轮和空心轴都是普通碳钢板材现场焊接，转子选材原则，要核算综合成本。尽量选铝合金材料或更轻的、高强度树脂材料或复合材料加工而成。

6．涡轮式风斗底部是封闭的，有效提高风能的阻力。将内涡轮设计成涡轮式风斗网格结构进一步解决了材料的强度问题。

7．外涡轮的聚风导流板数量设计成单数，有利于扫风面积的稳定性。转子每层风斗数设计成双数，减少脉冲，将从而保证风机运转稳定性，也有利于延长设备的使用寿命。

8．可以制做成大型和超大型风力发电机，其它各种立轴式风力发电机只能做成小型以下风力发电机，很难做成大型以上风力发电机，因设计结构制约了发展。而双涡轮增压增速风力发电机可以根据需要设计各种类型的风力发电机。中、大型以上的风力发电机将轴承支撑等形式改为导轨与行车多点支撑，可以承载更大的转子重量。另外将叶片设计成涡轮式风斗形式，提高转子承受更大风压的能力，增加风的阻力。

除以上所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点做更为清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在其基础上未经创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是图1的内部机构示意图；

图3是图1的流体动力原理图；

图4是图1移除内外涡轮后内部空心轴的结构示意图；

图5是图4的剖视图；

图6是增压、增速原理图；

图7是上下多区的结构示意图；

图8是图7的剖视图；

图9是一区多机的结构示意图；

图10是发电机组的结构示意图；

图11是风斗式网格的结构示意图；

图12是图11的剖视图；

图13是普通立轴式风机风流动工作示意图；

图中：空心轴1，内涡轮2，聚风导流板3，基础4，导轨5，导轨支架6，第一分区7，第二分区8，风斗9，发电机10，联轴器11，变速箱12，离合器13，齿轮14，机架15，齿轮条16，发电机组17。

具体实施方式

实施例：

本实施例的双涡轮增压增速立轴式风力发电机如图1、图2和图3所示，由固定的外涡轮和旋转的内涡轮2两大个部分组成，固定的外涡轮是在内涡轮2的外周均匀分布的聚风导流板3，固定在基础4上，作用是聚风和导流。横向吹到外涡轮区的气流通过聚风导流板3的曲面a和平面b改变流向，起到导流，增压、增速的作用，推动内涡轮2围绕空心轴1旋转。空心轴1固定在基础上，在内涡轮2外径一定值的情况下，空心轴1直径大小，改变内涡轮1的宽度，也起到增压、增速作用。聚风导流板3由第一竖板、第二竖板和第三竖板围合而成，第一竖板与第二竖板的端面呈曲线，相邻聚风导流板3的第一竖板与第二竖板之间形成进风口，第一竖板与第二竖板的弯曲方向相同。

内涡轮2上均布有第四竖板，第四竖板的端面呈曲线，第四竖板与第一竖板的弯曲方向与相反。

如图4和图5所示。内涡轮2上具有涡轮式的风斗，用于收集外涡轮聚集增压、增速的气流，进而围绕空心轴1旋转。空心轴上通过导轨支架6固定导轨5，用于安装发电机，变速箱，离合器、转子，吊车支架等。

如图3和图6所示，双涡轮增压增速立轴式风力发电机有对横吹过来的气流有增压、增速的作用。横断面h宽的风，通过外涡轮聚风导流板3两个不同形状的工作面（曲面a和平面b）和空心轴1直径的不同，将风压缩到内涡轮2的h宽度，从而起到了增压、增速的作用，达到提高了发电量的目的。h宽度吹过来的风为自然风，风速v1，h宽度被压缩后风的风速v2，风速与宽度成反比。理想化理论计算：h/h＝v2/v1，v2＝v1h/h。风速v2增加多少与h/h的比值有关，比值越大，v2风速增加的越多。具体h/h值为多大最为合理要经过试验才能得出结论。根据p＝½mρv³功率与风速的关系值，m1为风力发电机的扫风面积，m2为风被压缩后推动内涡轮的面积。设h/h＝n，两个风区（h风区和h风区）的高度相同。因该风机的横断面就是风力发电机的扫风面积，p1＝½m1ρv1³，p2＝½m2ρv2³＝½m1/nρ（v1n）³＝½m1/nρv1³n³＝½m1ρv1³n²，p2功率是p1功率的n²倍。以上计算是理想理论数值，实际数值比n²倍要小。

双涡轮增压增速立轴式风力发电机风能利用率高。与目前其它风力发电机相比，在相同的风区内，该风力发电机风能转化率率cp高达70%—90%以上，截取风区的面积就是风力发电机的扫风面积。风能转化率的大小与截取风区的横断面的面积有关，截取面积越大，有效利用率越高。目前世界上主流风力发电机以三叶片水平轴式为主，约占90%以上的比例。以目前世界上（据香港“东网”2016年6月27日报道，丹麦正在打造一个全球最巨型的风力发电机。这座风力发电机如有足够风力，一座发电机便可为逾1万户供电。这座名为theadwenad8-180的风力发电机，直径达180米，共有3片长约90米的巨型叶片，高约90米。）最大的theadwenad8-180的风力发电机为例。该风力发电机叶片长90m，每个叶片的平均宽度不到8m，三个叶片的扫风面积90m×8m×3＝2160m²，三个叶片扫过风区面积至少90m×90m×3.14＝25434m²，叶片扫过风区有效利用率2160m²÷25434m²＝8.49％，根据p＝½ρavcp公式计算（p：功率w；ρ：空气密度；a：叶片扫风面积；v：风速；cp：风能转化率，根据贝兹极限，cp值最高59%，目前没有厂家达到这个理论值，）theadwenad8-180的风力发电机有效发电量不到该风区能量的4.25%（风能转化率cp取值0.5计算）。如果设计一台双涡轮增压增速立轴式风力发电机，截取风区的面积就面积为25434m²，风能转化率至少为80%，根据p＝½ρavcp计算，该风力发电机有效发电量是该风区能量的80%，是theadwenad8-的风力发电机相同风区发电量的80÷4.25＝18.8倍，如果按增速后的功率计算，双涡轮增速立轴式风力发电机是theadwenad8-180的风力发电机在相同风区内18.8×n²倍发电量。

如图7和图8所示，中型以上双涡轮增压增速立轴式风力发电机采用上下多区的设计。该风力发电机按纵向自下而上可以分成ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ、ⅴ多个发电区，解决上、下风速差的问题。由于空气在流动过程中与地表面有一定的摩擦力，使风在地表面的上方形成了一个风速差，上面的风速大于下面的风速。大型风力发电机会出现叶片受到风的推力不均匀问题，转动到上方的叶片受到风的推力大，转动到下方的叶片受到风的推力小。如果上下风速差过大，转到下面的叶片对风机的转动形成一定的阻力。另外就一个叶片各点受到风的推力也不同，当横断面吹过的风速相同，靠近中心点的叶片受到风的推力远远大于远离中心点受到风的推力，中心点的角速度与叶片尖端的角速度相同，而叶片靠近中心点的线速度与叶片尖端的线速度不同，若尖端的线速度小于风速，就会对风机的转动形成阻力。目前世界还没有哪家生产的风力发电机能够解决这个问题。

如图9和图10所示，发电机组17包括发电机10，联轴器11，变速箱12，离合器13，齿轮14，机架15。通过内涡轮的大齿轮，带动发电机组小齿轮14转动，通过变速箱12变速增速，带动发电机10发电。中型以上双涡轮增压增速立轴式风力发电机采用一区多机的设计。

如图11和图12所示，内涡轮底部具有封闭式的风斗，可有效提高风能的阻力。将内涡轮设计成风斗式网格结构，可解决材料的强度问题。

该风力发电机在每个发电区安装有多台发电机，根据风速的变化产生不同的风能，设计多台发电机和不同型号的发电机同时工作，自动控制发电机的工作数量，无需安装限速装置，更加充分的有效利用风能。在低风速启动发电机时，所有离合器分离，启动阻力小；当内涡轮齿条转动线速度达到一定速度时m/s，第一台离合器闭合，第一台发电机工作；随着风速的增大，第二台离合器闭合，第二台发电机工作；以此类推，当风速达到11级以上时，第n台最大的发电机工作。目前大型风力发电机的发电量曲线（sl1500/89功率曲线）如表a，当风速达到一定数值时，风机发电量是一个常数，不会随着风速的增大而发电量增大，浪费风的能源。而本实施例的双涡轮增压增速立轴式风力发电机发电量曲线如表b。随着风速的增加发电量按照p＝½mρv³规律变化，能够较充分利用了风能。在设计发电机布局时，要考虑动力在平均分配，也就是阻力的均衡分布。

根据风速、面积与功率的计算公式：

p＝1/2ρm²v³＝0.6m²v³单位面积m²的p＝0.6v³

p：功率。h区的风速h/h＝n·h区的风速m/s

ρ：空气密度。1.2kg/m³根据前面计算推导，h区风速发电量是h区风速发电量

m：垂直受风面积。m²的n²倍

v：风速。m/s设计h÷h＝5，n等于5

双涡轮增压增速立轴式风力发电机标准空气密度下

自然风h区风与增压增速后h区风w/㎡不同风速功率表b。功率有效利用率按70%计算，p＝0.42v³。

该表h区风速是理论计算风速，实际风速没有那么高，具体有多高的风速应以实际检测为准。

表a现有水平轴风力发电机标准空气密度下的p-功率曲线（sl1500/89功率曲线）

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。