專利名稱：風(fēng)力發(fā)動機(jī)的復(fù)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)及風(fēng)力發(fā)動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，特別是涉及一種可控制雙轉(zhuǎn)子復(fù)合 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。本實(shí)用新型還涉及一種風(fēng)力發(fā)動機(jī)。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域面臨的一項(xiàng)突出困難就是對低風(fēng)速風(fēng)能缺乏有效捕獲能力， 因而制約了風(fēng)力機(jī)的使用空間。由于在低風(fēng)速條件下缺乏足夠啟動力矩而不能捕獲低速風(fēng) 能，對于水平軸風(fēng)力發(fā)動機(jī)而言，一般認(rèn)為3-4米/秒是一個(gè)瓶頸，低于此數(shù)值的風(fēng)能由于 不能被有效捕獲，形成不了理想的旋轉(zhuǎn)扭矩用以驅(qū)動發(fā)電機(jī)等，一般是割舍掉了。然而，據(jù) 統(tǒng)計(jì)在人類方便開發(fā)的地區(qū)，風(fēng)速小于4米/秒的地區(qū)占總土地面積的比例不低于85%，也 就是意味著在絕大多數(shù)地區(qū)和絕大多數(shù)地域范圍里，普通風(fēng)力機(jī)是缺乏使用價(jià)值的。因此， 如何有效捕獲低風(fēng)速風(fēng)能，是擺在風(fēng)力機(jī)行業(yè)的一個(gè)共同技術(shù)難關(guān)。以下根據(jù)相關(guān)知識背景和背景技術(shù)進(jìn)行說明。本說明書中多處用到“翼型”、“升 力”、“阻力”、“升/阻比”、“攻角”、“轉(zhuǎn)速”、“尖速比”、“尖速比與風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率的關(guān)系”、“風(fēng) 能捕獲效率”等多個(gè)名詞以及相關(guān)知識和原理，這些知識和原理是空氣動力學(xué)領(lǐng)域和風(fēng)力 發(fā)電領(lǐng)域里的常用概念和常識性知識，故不作詳細(xì)展開論述。經(jīng)典的文獻(xiàn)有《風(fēng)工程與工業(yè) 空氣動力學(xué)》(賀德馨等編著，國防工業(yè)出版社出版)，《風(fēng)能技術(shù)(Wind EnergyHandbook))) (Tony Burton等著，科學(xué)工業(yè)出版社出版)等。公開號為CN201301778Y的中國實(shí)用新型專利申請公開文件中記載了一種風(fēng)力發(fā) 動機(jī)的復(fù)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)及采用這種風(fēng)力發(fā)動機(jī)的復(fù)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)動機(jī)。其技術(shù)方案針 對先前技術(shù)存在的缺陷和不足，提供一種可控制的的復(fù)合雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，能夠在低風(fēng)速、低轉(zhuǎn) 速條件下由先導(dǎo)轉(zhuǎn)子單元提供理想的啟動轉(zhuǎn)矩，在高風(fēng)速和高轉(zhuǎn)速條件下由主力轉(zhuǎn)子單元 繼續(xù)工作，先導(dǎo)轉(zhuǎn)子單元被脫開而不成為主力轉(zhuǎn)子單元的累贅，從而做到了低速是獲得大 轉(zhuǎn)矩，高速時(shí)避免大氣動阻力轉(zhuǎn)矩的阻礙作用，提高風(fēng)能利用范圍和風(fēng)能捕獲效率。但是，在該專利申請公開文件中所記載的技術(shù)方案，由于主力轉(zhuǎn)子單元在大部分 時(shí)間處于驅(qū)動發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的工作狀態(tài)，因此為了獲得更高的效率，將主力轉(zhuǎn)子單元安置在 先導(dǎo)轉(zhuǎn)子單元的上游而率先迎風(fēng)，如


圖1所示。但是，在這種結(jié)構(gòu)中，由于要在主力轉(zhuǎn)子單 元和發(fā)電機(jī)之間安置先導(dǎo)轉(zhuǎn)子單元，并且為了保證工作時(shí)主力轉(zhuǎn)子單元和先導(dǎo)轉(zhuǎn)子單元不 會相互干擾或碰撞，主力轉(zhuǎn)子單元的安裝位置需要與發(fā)電機(jī)保持足夠的距離。而主力轉(zhuǎn)子 單元的重量很重，這就會導(dǎo)致主力轉(zhuǎn)子單元所連接的軸在工作時(shí)會因?yàn)橹髁D(zhuǎn)子單元的重 力而造成強(qiáng)烈的振動，并且這種振動會隨著轉(zhuǎn)速的提高而越來越劇烈，不但降低了風(fēng)力發(fā) 動機(jī)的工作效率，還增加了風(fēng)力發(fā)動機(jī)各個(gè)部件的磨損，縮短了風(fēng)力發(fā)動機(jī)的壽命，甚至影 響風(fēng)力發(fā)動機(jī)的安全。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種風(fēng)力發(fā)動機(jī)的復(fù)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)及風(fēng)力發(fā)動機(jī)，能夠使得風(fēng)力發(fā)動機(jī)復(fù)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)及風(fēng)力發(fā)動機(jī)平穩(wěn)安全的運(yùn)行，減小其各個(gè)零 件的磨損，延長其工作壽命。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)動機(jī)的復(fù)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的技術(shù)方案是， 包括由多個(gè)槳葉組成的轉(zhuǎn)子單元，用于安裝所述轉(zhuǎn)子單元并連接發(fā)電機(jī)的主軸，以及它們 之間的連接件和隨動件，所述復(fù)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)同時(shí)包括兩個(gè)轉(zhuǎn)子單元，即一個(gè)先導(dǎo)轉(zhuǎn)子單元和一個(gè)主力轉(zhuǎn)子 單元，以及離合器裝置，所述離合器裝置圍繞所述主軸安裝，至少一個(gè)所述轉(zhuǎn)子單元通過所述離合器連接 到所述主軸，使所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子單元之間以及轉(zhuǎn)子單元與主軸之間構(gòu)成一種可控的旋轉(zhuǎn)離合 傳動關(guān)系；所述先導(dǎo)轉(zhuǎn)子單元和所述主力轉(zhuǎn)子單元都處于發(fā)電機(jī)的迎風(fēng)端，所述先導(dǎo)轉(zhuǎn)子單 元總是被安裝在所述主力轉(zhuǎn)子單元的上游而率先迎風(fēng)。本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的技術(shù)方案是，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)復(fù)合 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。本實(shí)用新型將先導(dǎo)轉(zhuǎn)子單元設(shè)置在主力轉(zhuǎn)子單元的上游而率先迎風(fēng)，縮短了主力 轉(zhuǎn)子單元的重力所產(chǎn)生的力矩的力臂，大大減輕了主力轉(zhuǎn)子單元在工作過程中所產(chǎn)生的振 動，使得風(fēng)力發(fā)動機(jī)復(fù)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)及風(fēng)力發(fā)動機(jī)能夠平穩(wěn)安全的運(yùn)行，減小了其各個(gè)零件 的磨損，延長了其工作壽命。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明
圖1為現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)動機(jī)的復(fù)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)動機(jī)的復(fù)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖3為本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)動機(jī)的復(fù)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的立體圖。圖中附圖標(biāo)記為，1.主力轉(zhuǎn)子單元；2.先導(dǎo)轉(zhuǎn)子單元；3.離合器裝置；4.主軸； 5.發(fā)電機(jī)。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型公開了一種風(fēng)力發(fā)動機(jī)的復(fù)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，如圖2和圖3所示，包括由多 個(gè)槳葉組成的轉(zhuǎn)子單元，用于安裝所述轉(zhuǎn)子單元并連接發(fā)電機(jī)5的主軸4，以及它們之間的 連接件和隨動件，所述復(fù)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)同時(shí)包括兩個(gè)轉(zhuǎn)子單元，即一個(gè)先導(dǎo)轉(zhuǎn)子單元2和一個(gè)主力轉(zhuǎn) 子單元1，以及離合器裝置3，所述離合器裝置3圍繞所述主軸安裝，至少一個(gè)所述轉(zhuǎn)子單元通過所述離合器3 連接到所述主軸4，使所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子單元之間以及轉(zhuǎn)子單元與主軸4之間構(gòu)成一種可控的 旋轉(zhuǎn)離合傳動關(guān)系；所述先導(dǎo)轉(zhuǎn)子單元2和所述主力轉(zhuǎn)子單元1都處于發(fā)電機(jī)5的迎風(fēng)端，所述先導(dǎo) 轉(zhuǎn)子單元2總是被安裝在所述主力轉(zhuǎn)子單元1的上游而率先迎風(fēng)。在現(xiàn)有技術(shù)如
圖1所示的技術(shù)方案中，為了獲得更高的效率，將主力轉(zhuǎn)子單元安置在先導(dǎo)轉(zhuǎn)子單元的上游而率先迎風(fēng)，但是由于主力轉(zhuǎn)子單元的重力力矩在旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生 的振動卻嚴(yán)重的影響了效率的提高。本實(shí)用新型圖2和圖3所提供的技術(shù)方案中，由于減 小了主力轉(zhuǎn)子單元的重力力矩，從而大大減輕了主力轉(zhuǎn)子單元在旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的振動，使 得本實(shí)用新型的實(shí)際效率能夠高于
圖1所示的技術(shù)方案。為了獲得更大的扭矩，所述主力轉(zhuǎn)子單元和/或先導(dǎo)轉(zhuǎn)子單元通過減速機(jī)構(gòu)連接 所述主軸。所述主力轉(zhuǎn)子單元是由攻角小于18度的螺旋槳葉片組成；所述先導(dǎo)轉(zhuǎn)子單元是 一個(gè)低風(fēng)速轉(zhuǎn)子，是由至少4個(gè)螺旋槳葉片組成。所述離合器裝置是超越離合器，它具有接合承載狀態(tài)與分離空載狀態(tài)兩種工作模 式。所述超越離合器是棘輪式超越離合器。或者，所述超越離合器還可以是摩擦式超 越離合器。本實(shí)用新型還提供了一種風(fēng)力發(fā)動機(jī)，所述風(fēng)力發(fā)動機(jī)采用如上述風(fēng)力發(fā)動機(jī)的 復(fù)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。綜上所述，本實(shí)用新型將先導(dǎo)轉(zhuǎn)子單元設(shè)置在主力轉(zhuǎn)子單元的上游而率先迎風(fēng)， 縮短了主力轉(zhuǎn)子單元的重力所產(chǎn)生的力矩的力臂，大大減輕了主力轉(zhuǎn)子單元在工作過程中 所產(chǎn)生的振動，使得風(fēng)力發(fā)動機(jī)復(fù)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)及風(fēng)力發(fā)動機(jī)能夠平穩(wěn)安全的運(yùn)行，減小了 其各個(gè)零件的磨損，延長了其工作壽命。
權(quán)利要求一種風(fēng)力發(fā)動機(jī)的復(fù)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，包括由多個(gè)槳葉組成的轉(zhuǎn)子單元，用于安裝所述轉(zhuǎn)子單元并連接發(fā)電機(jī)的主軸，以及它們之間的連接件和隨動件，所述復(fù)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)同時(shí)包括兩個(gè)轉(zhuǎn)子單元，即一個(gè)先導(dǎo)轉(zhuǎn)子單元和一個(gè)主力轉(zhuǎn)子單元，以及離合器裝置，所述離合器裝置圍繞所述主軸安裝，至少一個(gè)所述轉(zhuǎn)子單元通過所述離合器連接到所述主軸，使所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子單元之間以及轉(zhuǎn)子單元與主軸之間構(gòu)成一種可控的旋轉(zhuǎn)離合傳動關(guān)系；其特征在于，所述先導(dǎo)轉(zhuǎn)子單元和所述主力轉(zhuǎn)子單元都處于發(fā)電機(jī)的迎風(fēng)端，所述先導(dǎo)轉(zhuǎn)子單元總是被安裝在所述主力轉(zhuǎn)子單元的上游而率先迎風(fēng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)動機(jī)的復(fù)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，其特征在于，所述主力轉(zhuǎn)子單 元和/或先導(dǎo)轉(zhuǎn)子單元通過減速機(jī)構(gòu)連接所述主軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)動機(jī)的復(fù)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，其特征在于，所述主力轉(zhuǎn)子單 元是由攻角小于18度的螺旋槳葉片組成；所述先導(dǎo)轉(zhuǎn)子單元是一個(gè)低風(fēng)速轉(zhuǎn)子，是由至少 4個(gè)螺旋槳葉片組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)動機(jī)的復(fù)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，其特征在于，所述離合器裝置 是超越離合器，它具有接合承載狀態(tài)與分離空載狀態(tài)兩種工作模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)力發(fā)動機(jī)的復(fù)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，其特征在于，所述超越離合器 是棘輪式超越離合器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)力發(fā)動機(jī)的復(fù)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，其特征在于，所述超越離合器 是摩擦式超越離合器。
7.一種風(fēng)力發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述風(fēng)力發(fā)動機(jī)采用如權(quán)利要求1 6中任意一項(xiàng)所 述的風(fēng)力發(fā)動機(jī)的復(fù)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種風(fēng)力發(fā)動機(jī)的復(fù)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，包括由多個(gè)槳葉組成的轉(zhuǎn)子單元，用于安裝所述轉(zhuǎn)子單元并連接發(fā)電機(jī)的主軸，以及它們之間的連接件和隨動件，所述復(fù)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)同時(shí)包括兩個(gè)轉(zhuǎn)子單元，即一個(gè)先導(dǎo)轉(zhuǎn)子單元和一個(gè)主力轉(zhuǎn)子單元，以及離合器裝置，所述先導(dǎo)轉(zhuǎn)子單元和所述主力轉(zhuǎn)子單元都處于發(fā)電機(jī)的迎風(fēng)端，所述先導(dǎo)轉(zhuǎn)子單元總是被安裝在所述主力轉(zhuǎn)子單元的上游而率先迎風(fēng)。本實(shí)用新型大大減輕了主力轉(zhuǎn)子單元在工作過程中所產(chǎn)生的振動，使得風(fēng)力發(fā)動機(jī)復(fù)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)及風(fēng)力發(fā)動機(jī)能夠平穩(wěn)安全的運(yùn)行，減小了其各個(gè)零件的磨損，延長了其工作壽命。
文檔編號F03D1/00GK201650581SQ201020001018
公開日2010年11月24日 申請日期2010年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月18日
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