双风轮双转子风力发电机的制作方法

本发明涉及发电机，具体涉及一种双风轮双转子风力发电机，是指一种能够在6m—2m/s的低风速微风环境下实现发电并且发电量得到大幅提升的风力发电机。

背景技术：

风能是清洁可再生能源中最具有发展潜力的新能源，其在我国的储藏量相当丰富。

近几年，我国在风电可再生能源开发利用方面取得了长足发展。但众所周知，建设风电通常存在以下问题：①.选择好风场，风速要在10m/s以上（即5、6级以上的风）才能有效发电，而我国只有少数地区能达这个风速；②.多建在边远山区，入网输电需要远距离架设输送电网，增大了输电损耗，且投资大成本高；③.风电无法被有效使用，尽管我国目前风电的发电量不到总发电量的4％，但仍弃电严重，弃电甚至高达40℅以上。

解决这些问题，现有采用的方法是：开发中小型、离网分布式风力发电并本地消纳。作为离网分布式风力发电更接近用电负荷，设备在低压用户侧，不需要长远输配和入网，损耗小。尽管如此，只是实践效果还十分有限。风电产业当前仍然面临三大问题：一是产业结构不合理，过分依赖“三北”基地，分散式风电仍然弱小；二是风电发电量占全部发电量的比例仍然较低，不足4％；三是弃电状况仍没有得到有效解决。

究其根本原因是我国绝大多数都是低风速微风区，风速常年在6m—1m/s以下，现有的风力发电技术，在这个风速区间风机的转速很低，发电量很小甚至发不出电。为了提高发电量，目前采用的技术方案仍是沿袭原有技术路径，就是增加齿轮箱，加大变速比，提高发电机转速。但是齿轮易损坏且难以维护，能量传递损耗也大，使本就能量很低的低风速发电效率更低，进一步推高了成本，经济效益低，达不到实用效果，无法普及推广。

在低风速发电这方面，若不能从结构原理上实现大的技术突破，不能大幅提升低风速风能的利用和发电效率，分布式离网风电就很难得到发展，就不能产生更多的清洁可再生能源。

技术实现要素：

针对现有风力发电所存在的问题，本发明所要解决的技术问题是如何在低风速微风环境下实现发电并能提高发电量，降低成本，使低风速风力发电得以实用化。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种双风轮双转子风力发电机，包括机座，在所述机座上固设机壳，在机壳内设外转子，外转子内嵌设内转子；在所述内转子的外表面上设磁钢，在外转子的内壁上绕设线圈，或在所述内转子的外表面上绕设线圈，在外转子的内壁上设磁钢；伸出机壳外与外转子连接的外转子轴端部和伸出机壳外与内转子连接的内转子轴端部分别设转向相反的风轮；所述线圈通过导电环、碳刷、引出线将发出的电输出。

所述外转子轴与内转子轴为同心套轴并伸出机壳外同侧，内转子轴套设在外转子轴内，在外转子轴上套设导电环，线圈通过导电环、碳刷、引出线将发出的电输出。

所述外转子轴和内转子轴通过轴间轴承套装在一起，外转子轴与机壳间通过机壳轴承连接固定。

所述外转子轴与内转子轴伸出机壳外相对的两侧，在内转子轴上套设导电环，线圈通过导电环、碳刷、引出线将发出的电输出。

所述外转子轴和内转子轴通过轴间轴承连接，外转子轴和内转子轴与机壳间分别通过机壳轴承连接。

所述外转子轴和内转子轴端部的风轮均为套轴同心塔式结构，外转子轴端部的风轮直径尺寸大于内转子轴端部的风轮直径尺寸。

本发明采用上述技术方案所设计的双风轮双转子风力发电机，其有益效果为：

⒈采用直驱无变速机构，降低了功率传输的损耗，也降低了生产维护成本，风能利用率高；

⒉低风速发电效率高，通过对比试验，发电量提高30-40％以上，有利降低单位发电成本，提高低风速风力发电的实用性，确保获得更清洁的能源；

⒊试验表明，和传统的风力发电机相比，转速提高近一倍，风能利用率得到显著提高，使现有用电成本得到降低；

⒋结构简单，易制造，成本低，安全可靠；

⒌安装方便，维护简单，无环境污染；

⒍应用范围广，可以在全国绝大多数地区安装使用。

附图说明

图1表示本发明一种实施例的结构示意图；

图2表示本发明另一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明双风轮双转子风力发电机的结构作具体说明。

参见图1，本发明双风轮双转子风力发电机，包括机座5，在机座5上固设机壳10，在机壳10内设外转子6，外转子6内嵌设内转子8。在内转子8的外表面上设磁钢9构成磁转子，在外转子6的内壁上绕设线圈7构成线圈转子。伸出机壳10外与内转子8连接的内转子轴3的端部设顺转风轮1，伸出机壳10外与外转子6连接的外转子轴4的端部设反转风轮2，顺转风轮1和反转风轮2均为套轴同心塔式结构，反转风轮2的风轮尺寸大于顺转风轮1的风轮尺寸。外转子轴4与内转子轴3分别为同心套轴，并且都伸出机壳10外的同一侧，内转子轴3套设在外转子轴4内。外转子轴4和内转子轴3通过轴间轴承15套装在一起，外转子轴4与机壳10间通过机壳轴承14连接，设置轴承可有效减少转动时所产生的摩擦。在外转子轴4上套设导电环11，线圈7通过导电环11、碳刷12、引出线13将发出的电输出。

参见图2，本发明双风轮双转子风力发电机，包括机座5，在机座5上固设机壳10，在机壳10内设外转子6，外转子6内嵌设内转子8。在内转子8的外表面上绕设线圈7构成线圈转子，在外转子6的内壁上设磁钢9构成磁转子。伸出机壳10外与内转子8连接的内转子轴3的端部设顺转风轮1，伸出机壳10外与外转子6连接的外转子轴4的端部设反转风轮2，外转子轴4与内转子轴3伸出机壳10外的相对两侧。顺转风轮1和反转风轮2均为套轴同心塔式结构，顺转风轮1通过套筒17套设在内转子轴3上，反转风轮2通过套筒16套设在外转子轴4上，反转风轮2的风轮尺寸大于顺转风轮1的风轮尺寸。外转子轴4和内转子轴3通过轴间轴承15套装在一起，外转子轴4与机壳10间通过机壳轴承14连接，内转子轴3与机壳10间通过机壳轴承18连接，设置轴承可有效减少转动时所产生的摩擦。在内转子轴3上套设导电环11，线圈7通过导电环11、碳刷12、引出线13将发出的电输出。

本发明摒弃现有单风轮单转子的风力发电机原理结构，利用差速原理，双风轮为套轴同心塔式结构，一大一小，在风力作用下作反向旋转。双转子为磁转子和线圈转子，在双风轮直驱带动下，作相对反方向旋转，改变磁转子与线圈转子的相对转速，使其相对转速比单风轮单转子增加近一倍，从而使风能利用和发电效率得到大幅提升。即顺转风轮1与反转风轮2分别独立工作旋转，各自获得单风轮最大转速，各自直驱内转子8和外转子6互做反向旋转，内转子8和外转子6的相对转速度则为顺转风轮1与反转风轮2的转速和，转速相当于提高一倍，线圈7对磁钢9切割磁力线的速度（磁通量改变）亦即提高了一倍，因而发电量大幅提升。

本发明利用风轮和发电机结构上的改变，在不增加齿轮箱，不增加成本，不损失风能的情况下，使低风速风力发电机转速提高一倍，使低风速风力发电的效率和发电量得到大幅度提高。

技术特征：

技术总结
本发明提出了一种双风轮双转子风力发电机，其包括机座，在机座上固设机壳，在机壳内设外转子，外转子内嵌设内转子；在内转子的外表面上设磁钢，在外转子的内壁上绕设线圈，或在内转子的外表面上绕设线圈，在外转子的内壁上设磁钢；伸出机壳外与外转子连接的外转子轴端部和伸出机壳外与内转子连接的内转子轴端部分别设转向相反的风轮；线圈通过导电环、碳刷、引出线将发出的电输出。本发明解决了在低风速微风环境下实现发电并能提高发电量、降低成本，使低风速风力发电得以实用化的技术问题，具有易制造、安全可靠、维护简单、无环境污染等诸多优点。

技术研发人员：侯晓宇
受保护的技术使用者：侯晓宇
技术研发日：2017.05.27
技术公布日：2017.07.28