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CN201090372Y - 多级风力发电机 - Google Patents

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CN201090372Y CNU2007200861947U CN200720086194U CN201090372Y CN 201090372 Y CN201090372 Y CN 201090372Y CN U2007200861947 U CNU2007200861947 U CN U2007200861947U CN 200720086194 U CN200720086194 U CN 200720086194U CN 201090372 Y CN201090372 Y CN 201090372Y
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Abstract

一种多级风力发电机，属于风力发电技术领域。本装置主要包括有聚风增速外罩，单级或多级变速器，多级风叶片，叶片受风面自动调整的装置等。该风力发电机可以实现微风低速发电，最大效率地利用自然风的能量。由于聚风增速外罩和风机导流罩的联合作用，流经外罩内腔的气体自动加速，同时推动多级叶片组差动旋转，即相邻叶片组的转向相反，提高行星变速器的输出轴转速，增强发电机的工作效率。风力发电机风轮的转速可自动调节，避免因强风给发电机系统带来的损害。风力发电机的聚风增速外罩可以自动跟踪风向，并可增强流经风罩内腔气流的强度和风速。

Description

多级风力发电机
技术领域
本实用新型涉及一种多级风发电机，特别是一种结构紧凑、效率高，在微风下(风速每秒1.2米/秒)能够发电的新型能源设备，属于新型能源技术领域。
背景技术
风力发电机作为重要的清洁能源设备之一在新型能源行业中倍受关注并得到快速发展。传统的风力发电机多采用单级三叶片转动的结构，该结构的缺点是风能利用率低，叶片尺寸长，占用空间多，工作噪音大，能量效率差，发电成本高。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种制造成本低，使用方便，清洁环保的高效新型风力发电机，该风力发电机结构紧凑，效率高，能够微风发电，不污染环境，运作成本低，可在沿海地区，山区，平原广泛使用。微型风力发电机还能够为运行的车辆、船舶等提供电能或为车载、船载制冷设备提供动力和辅助清洁能源。
本实用新型的目的是这样实现的：一种多级风力发电机，包括立柱3，立柱3与外罩4活动连接，导流罩5通过连接板9与外罩4连接，在外罩4内设有输出轴8，单级或多级行星齿轮变速器2与输出轴8连接，单级或多级行星齿轮变速器2的齿圈和行星齿轮支架外圆柱面安装有多层叶片系统1。
多层叶片系统1的第一级叶片组10与第一级行星变速器6的行星齿轮支架7的外圆柱面弹性连接。外罩4和导流罩5共同形成一个圆锥环体。相邻的两叶片组与外罩4的中心轴线18分别形成正夹角和负夹角。叶片的截面为机翼形。输出轴8可以连接发电机或其他做功机械。单级或多级行星齿轮变速器的齿圈和行星齿轮支架的运动分别由两组风机叶片推动，且旋转方向相反，齿圈和行星齿轮支架均为主动轮，行星变速器中心轮为从动轮。
本实用新型所提供的多级风力发电机，由于聚风增速外罩和风机导流罩的联合作用，流经外罩内腔的气体自动加速，同时推动多级叶片组差动旋转，即相邻叶片组的转向相反，提高行星变速器的输出轴转速，增强发电机的工作效率。风力发电机风轮的转速可自动调节，避免因强风给发电机系统带来的损害。风力发电机的聚风增速外罩可以自动跟踪风向，并可增强流经风罩内腔气流的强度和风速。该风力发电机可以实现微风低速发电，最大效率地利用自然风的能量。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型风轮叶片相互关系示意图。
具体实施方式
本实用新型采用以下结构：一种多级风力发电机，包括立柱3，立柱3与外罩4活动连接，导流罩5通过连接板9与外罩4连接，在外罩4内设有输出轴8，单级或多级行星齿轮变速器2与输出轴8连接，单级或多级行星齿轮变速器2的齿圈和行星齿轮支架外圆柱面安装有多层叶片系统1。多层叶片系统1的第一级叶片组10与第一级行星变速器6的行星齿轮支架7的外圆柱面弹性连接。所述的弹性联接是指叶片的受风面可以根据风力的大小自动调整，防止因风力太大，叶片组高速旋转损坏风机。叶片可以绕自身的轴线旋转，从而改变叶片受风面的大小，自动调整叶片的转速。第二级或二级以上也是弹性连接，同步调整叶片的转速。外罩4和导流罩5共同形成一个圆锥环体。相邻的两叶片组与外罩4的中心轴线18分别形成正夹角和负夹角。叶片的截面为机翼形。输出轴8可以连接发电机或其他做功机械。单级或多级行星齿轮变速器的齿圈和行星齿轮支架的运动分别由两组风机叶片推动，且旋转方向相反，齿圈和行星齿轮支架均为主动轮，行星变速器中心轮为从动轮。
本实用新型的工作原理如下：本风力发电机的外罩4的外围和内腔基本上是圆锥形，进口大，出口小，具有自动跟踪风向的能力，风力发电机的整体可以绕立柱3在支撑点自由转动，调整风机外罩的受风方向。当自然风通过风能发电机的外罩4的圆锥形端面进入外罩4的内腔时，由于圆锥形外壳截面由大变小，流经外罩4内腔的气流在压力差的作用下被加速；同样的原理，在外罩4中心轴位置的流线导流罩5同时对流经的气体进行加速。被加速的气流直接正面推动多层风叶系统1的第一级叶片组10顺时针方向旋转，第一级叶片组10的每一叶片面与外罩4的轴线成负夹角，然后依次直接推动叶片面与外罩的轴线成正夹角的第二级叶片组11逆时针方向旋转，推动第三级叶片组14的叶面，也为负夹角，顺时针方向旋转，余以此类推。空气沿外罩4的外围表面流经时，在外罩4尾部形成一定范围的负压或局部真空区域，该区域与进入风机外罩4内部的气流形成压力差，进一步加速外罩4内部的气体快速流动，流经外罩4内腔的气流受到加压和真空吸附的作用，风速大大加强，进而实现微风发电。
风力发电机的第一级叶片组10与第一级行星变速器6的行星齿轮支架7的外圆柱面弹性连接，在飓风情况下为防止风机中心轴8转速过高，风机叶片组可以绕自身轴线旋转，以减少叶片组受风的面积，降低风机的转速；第一级叶片组10直接带动第一级行星齿轮变速器6的行星齿轮支架7的支架顺时针旋转。第二级叶片组11直接带动第一级行星齿轮变速器6的齿圈13逆时针旋转。行星齿轮12带动中心轮或中心轴8增速旋转。
每级叶片组的叶片数目可以相等或不相等，每级叶片组的叶片数目一般等于或大于三片，均匀分布。所有的叶片截面积形状为机翼形，当气流经过叶片时能够自动形成旋转力矩推动风轮转动。
如果只有一级变速器，该级变速器的中心轮或中心轴直接同发电机或其它的机械相连工作。如果系统有两级变速器，第一级变速器的中心轴同第二级的行星轮支架相连，第三叶片组14驱动第二级变速器16的齿圈顺时针转动，第二级变速器16的中心轮或中心轴连接发电机或其它作功的机械。相邻叶片组之间的旋转方向相反。
当风力过大时，每级叶片组上的叶片可以自动调整叶片的受风面的方位，降低叶片的转速。
多级变速机构风力发电机的结构方式和工作原理以此类推。前一级变速器6中心轮或中心轴的输出是下一级变速器的行星齿轮支架的输入，因此从第二级变速器开始，风机的风叶片组仅仅连接在齿圈的外圆周面上，推动齿圈转动，而后一级的行星齿轮支架是由前一级的中心轴直接驱动。在同一级行星齿轮变速器内，齿圈和行星轮支架的转向相反。

Claims (7)

1.一种多级风力发电机，包括立柱(3)，立柱(3)与外罩(4)活动连接，其特征在于：导流罩(5)通过连接板(9)与外罩(4)连接，在外罩(4)内设有输出轴(8)，单级或多级行星齿轮变速器(2)与输出轴(8)连接，单级或多级行星齿轮变速器(2)的齿圈和行星齿轮支架外圆柱面安装有多层叶片系统(1)。
2.权利要求要求1所述的多级风力发电机，其特征在于：多层叶片系统(1)的第一级叶片组(10)与第一级行星变速器(6)的行星齿轮支架(7)的外圆柱面弹性连接。
3.根据权利要求1所述的多级风力发电机，其特征在于：外罩(4)和导流罩(5)共同形成一个圆锥环体。
4.根据权利要求1或2所述的多级风力发电机，其特征在于：相邻的两叶片组与外罩(4)的中心轴线(18)分别形成正夹角和负夹角。
5.根据权利要求3所述的多级风力发电机，其特征在于：叶片的截面为机翼形。
6.根据权利要求1所述的多级风力发电机，其特征在于：输出轴(8)可以连接发电机或其他做功机械。
7.根据权利1或2所述的多级风力发电机，其特征在于：单级或多级行星齿轮变速器的齿圈和行星齿轮支架的运动分别由两组风机叶片推动，且旋转方向相反，齿圈和行星齿轮支架均为主动轮，行星变速器中心轮为从动轮。
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