一种提高风力发电机效能的装置及方法与流程

本发明属于风力发电技术领域，更具体地说，特别涉及一种提高风力发电机效能的装置及方法。

背景技术：

风力发电机是将风能转换为机械功，通过带动定子与转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机一般有叶片、发电机、调向器、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。风力发电机的工作原理比较简单，叶片在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能，发电机在风轮轴的带动下旋转发在机械能的作用下输出电能。

如申请号为：cn201720752238.9的专利中，公开了一种风力发电机用叶片，包括叶片主体、重力调整块及调整件；叶片主体设置有头端与尾端，头端设置为安装至风力发电机的转轴上，头端与尾端之间设置有调整长槽，调整长槽设置有第一端与第二端，第一端邻近头端，第二端邻近尾端；重力调整块设置于调整长槽中且可在第一端与第二端之间移动；调整件设置于调整长槽中，调整件设置有靠抵部靠抵于第二端，且设置有顶推部以顶推重力调整块使其位于第一端，重力调整块可受转轴旋转的离心力克服顶推力而往第二端位移。本实用新型一种风力发电机用叶片在叶片主体随转轴旋转时可调整叶片主体在不同转速下的转动惯量，从而提升风力发电机输出效能。

基于上述，风力发电机效能还有待提高，在较低风速时段一般风力发电机由于受切入风速限制输出实用电能有限，为此，我们设计了一种风力发电装置与发电机安装方法，以提高效能，使其在非理想风速状态下也能安全地输出理想电能。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种提高风力发电机效能的装置及方法，以解决风力发电机效能有待提高，在较低风速时段一般风力发电机由于受切入风速限制输出实用电能有限的问题。

本发明提高风力发电机效能的装置及方法的目的与功效，由以下具体技术手段所达成：

一种提高风力发电机效能的装置，包括倍速风力发电机，所述倍速风力发电机包括风力机、磁感应线圈、磁极、主轴、套筒轴承及内套伸出部以及电力输出导线，所述风力机设有两组并分别安装在同一根主轴的上下两端，且磁感应线圈固定在一个风力机上、磁极固定在另一个风力机上，所述套筒轴承及内套伸出部的上面安装有集电环和碳刷并设在磁感应线圈的内侧，所述电力输出导线连接在风力机的底部。

进一步的，所述风力机上设有风轮，且风轮包括叶片、内圆筒、上盖板、下盖板、套筒轴承以及压力轴承，所述套筒轴承镶嵌在内圆筒的内侧上端，且压力轴承镶嵌内圆筒的内侧下端，所述叶片分别与内圆筒、上盖板以及下盖板固定连接，且上盖板、下盖板分别设在套筒轴承的上侧、压力轴承的下侧，所述主轴贯穿套筒轴承与压力轴承构成一个风力机。

进一步的，所述风力机还包括风向舵、导风板、导风板轴承以及圆形构件，所述风向舵设有两组分别设在导风板的外侧，且风向舵还通过圆形构件安装在导风板上，且导风板通过导风板轴承转动套装在主轴上并设在叶片的外侧。

进一步的，所述风向舵为三角结构并由金属薄片、弹性薄片与连接轴构成，所述金属薄片设有两组，且一组金属薄片为v型结构并固定连接到圆形构件上，另一组金属薄片通过连接轴转动连接到圆形构件上，所述弹性薄片连接在两组金属薄片之间。

进一步的，所述导风板占风力机外圆桶面积四分之一。

进一步的，所述步骤1)、将两个输出功率相同的风力机安装在一根主轴上，在两个风力机之间安装常用的发电机，将定子固定在一个风力机上，另一个风力机固定转子，构成一台风力发电机；步骤2)、将盘式发电机的磁极固定在一个风力机上，磁感应线圈固定在另一个风力机上，然后把二个风力机安装在一根主轴上就构成了一台盘式倍速风力发电机；步骤3)、在垂直轴风力机安装一个导风板和风向舵，使风向舵与导风板垂直并通过主轴与导风板连为一体，导风板在风向舵的作用下可以绕主轴转动。

进一步的，所述步骤2)中将盘式发电机的二个磁极分别固定在两个风力机的各一个面上，在两个磁极之间安装盘式发电机感应线圈并固定在主轴上，就构成了一台多倍速风力发电机。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明通过给垂直轴风力机加装导风板和风向舵，可以大大减少风力机的逆向受力，提高风力发电装置的效能和防止风力机失速，方便矩阵式风力发电群的建设；让发电机的转子和定子作相对旋转，相当于降低了风力机切入风速数值，可以减少或取消变速装置使发电机输出更多的电能；本发明中的风力发电装置及发电机装配方法，不但能运用在风力发电站的建设中，也可以运用在利用其它能源和特殊的发电设备中。

附图说明

图1是本发明中垂直轴风力发电机的侧视剖面结构示意图。

图2是本发明图1中上风机旋转方向的俯视结构示意图。

图3是本发明图2中下风机旋转方向的俯视结构示意图。

图4是本发明图1中进一步改进后的侧视结构示意图。

图5是本发明图4中顶部俯视结构示意图。

图6是本发明图5中导风板转至另一侧的结构示意图。

图中，部件名称与附图编号的对应关系为：

1、倍速风力发电机；2、风力机；201、风轮；2011、叶片；2012、内圆筒；2013、上盖板；2014、下盖板；2015、套筒轴承；2016、压力轴承；202、风向舵；2021、金属薄片；2022、弹性薄片；2023、连接轴；203、导风板；2031、导风板轴承；204、圆形构件；3、磁感应线圈；4、磁极；5、主轴；6、套筒轴承及内套伸出部；7、电力输出导线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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，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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。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。

实施例：

如附图1至附图6所示：

本发明提供一种提高风力发电机效能的装置法，包括倍速风力发电机1，所述倍速风力发电机1包括风力机2、磁感应线圈3、磁极4、主轴5、套筒轴承及内套伸出部6以及电力输出导线7，所述风力机2设有两组并分别安装在同一根主轴5的上下两端，且磁感应线圈3固定在一个风力机2上、磁极4固定在另一个风力机2上，所述套筒轴承及内套伸出部6的上面安装有集电环和碳刷并设在磁感应线圈3的内侧，所述电力输出导线7连接在风力机2的底部。

其中，风力机2上设有风轮201，且风轮201包括叶片2011、内圆筒2012、上盖板2013、下盖板2014、套筒轴承2015以及压力轴承2016，所述套筒轴承2015镶嵌在内圆筒2012的内侧上端，且压力轴承2016镶嵌内圆筒2012的内侧下端，所述叶片2011分别与内圆筒2012、上盖板2013以及下盖板2014固定连接，且上盖板2013、下盖板2014分别设在套筒轴承2015的上侧、压力轴承2016的下侧，所述主轴5贯穿套筒轴承2015与压力轴承2016构成一个风力机2。

其中，风力机2还包括风向舵202、导风板203、导风板轴承2031以及圆形构件204，所述风向舵202设有两组分别设在导风板203的外侧，且风向舵202还通过圆形构件204安装在导风板203上，且导风板203通过导风板轴承2031转动套装在主轴5上并设在叶片2011的外侧。

其中，风向舵202为三角结构并由金属薄片2021、弹性薄片2022与连接轴2033构成，所述金属薄片2021设有两组，且一组金属薄片2021为v型结构并固定连接到圆形构件204上，另一组金属薄片2021通过连接轴2033转动连接到圆形构件204上，所述弹性薄片2022连接在两组金属薄片2021之间。

其中，导风板203占风力机2外圆桶面积四分之一。

本实施例的具体使用方式与作用：

将两个输出功率相同的风力机2安装在一根主轴5上，在两个风力机2之间安装常用的发电机，将定子固定在一个风力机2上，另一个风力机2固定转子，构成一台风力发电机，步骤3、将盘式发电机的磁极4固定在一个风力机2上，磁感应线圈3固定在另一个风力机2上，然后把二个风力机2安装在一根主轴上就构成了一台盘式倍速风力发电机，这种安装方法让转子和定子都旋转起来。即当风力发电机工作时，定子和转子与二个风力机同步旋转且方向相反，体现在发电机上的转速倍增，在相同条件下，按这种方法装配的发电机输出电量是原发电机的二倍，既提高效能又节省制造成本，如图1、图2、图3所示；

将盘式发电机的二个磁极4分别固定在两个风力机2的各一个面上，在两个磁极4之间安装盘式发电机感应线圈3并固定在主轴5上，就构成了一台多倍速风力发电机，如图1所示，将双磁极盘式发电机的二个磁极4分别固定在两个风力机2的各一个面上，在两个磁极4之间安装盘式发电机感应线圈3并固定在主轴5上，就构成了一台多倍速风力发电机，如4所示，这样还能省去集电环和碳刷；

在垂直轴风力机的迎风面安装一个导风板203和风向舵202，导风板203占风力机2外圆桶面积四分之一左右，使风向舵202与导风板203垂直并通过主轴5与导风板203连为一体，导风板203在风向舵202的作用下可以绕主轴5转动，因此，中低风速下不管自然风向如何，风向舵202始终保证导风板203遮挡住风力机2迎风面一半的面积以消除逆向风力的作用力，在相同条件下这种风力发电机效能大大增加，如图4与图5所示，另外，导风板203在风力发电矩阵中对相邻的风力机还会产生有益作用，即风力机甲中的导风板203将逆向风力导向相邻的风力机乙，而风力机乙将获取更多自然风能，所以导风板203使相邻风力发电矩阵群效能增加；当自然风速接近或超过风力机切出风速时，风向舵202在强风作用下将由等腰三角形趋近于直角三角形，从而让导风板逐渐接近风力机2迎风面的中间部位遮挡强风的作用力，让风力机2减速旋转防止失速损坏，如图6所示。

本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。