[發明專利]雙風輪垂直軸風力發電裝置

在審

• 申請號: 202010141881.4
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN113357077A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 周濟澤;周之路;徐鳳芹
• 申請（專利權）人: 周濟澤
• 主分類號: F03D3/02
• 分類號: F03D3/02;F03D3/06;F03D9/25;F03D15/10;F03B3/12
• 代理公司: 吉林省長春市新時代專利商標代理有限公司 22204
• 代理人: 石岱

本發明涉及一種雙風輪垂直軸風力發電裝置，該裝置包括內風輪總成A、外風輪總成B、塔架支承總成C和發電機組總成D；所述內風輪總成A和外風輪總成B設置在塔架支承總成C上，內風輪總成A設置在外風輪總成B里面彼此按相反方向旋轉構成垂直雙立軸回轉體系，所述內風輪總成A上的內風輪軸套裝在外風輪總成B上的外風輪軸的外面，所述內風輪軸和外風輪軸可各自沿軸向相對轉動帶動發電機組總成D實現發電。該裝置結構簡單合理、能夠保證在風力機垂直軸兩側產生動力、能夠保證輸出的力矩平衡、能夠保證風力機在微風時也能發電、風能利用率高。

技術領域

本發明涉及發電裝置領域，具體的說是一種雙風輪垂直軸風力發電裝置，該裝置是利用風力能源、江河水流力能源、海洋洋流力能源等可再生能源發電的發電裝置。

背景技術

人類面對化石燃料資源的枯竭，開發利用風力能源、江河水流力能源、海洋洋流力能源這些可再生能源發電非常必要和有效，這些能源的儲量十分巨大，這些能源的利用環境友好，具有廣泛的應用前景，目前世界上風力機發電的裝機總量在逐年增加。

現今應用的風力機風輪主要有兩類，一類是水平軸風輪，一類是垂直軸風輪。這兩類風力機相比較，升力型(水平軸)技術比較成熟，被廣泛應用，由于此類發電裝置的發電機是安裝在風塔的頂部，安裝和維修不方便。大型水平軸風力機的槳葉非常笨重，槳葉的制造技術要求高，制造成本大，且槳葉容易損壞，發電設備啟動風速高，微風狀態下不能使用。水平軸風力機必須設計迎風裝置穩定其迎風功能。另一類阻力型垂直軸(豎軸)風力機主要是Φ型、H型和S型，還有一些其它型狀，由于結構的限制要么是啟動風速高，要么是受風面積小，要么是旋轉翼的加工難度大，很難大型化。由于一般性的垂直軸風力機的風葉在迎風阻力區域阻力比較大，存在效率不高還有輸出力矩不平衡的問題。

但比較而言，垂直軸風力機比水平軸風力機的結構要簡單，轉動力矩大，生產成本、運行維護等費用要低，不需要設計迎風裝置。最重要的是，垂直軸風力機可以放在建筑物的頂部，風力機和建筑物有機地結合在一起，使得風力機可以大量普及推廣使用。風力機的風輪是風力機的關鍵部件，如何解決目前垂直軸風力機風輪存在的效率低、輸出力矩不平衡的問題，這是提高風力機風能利用率的關鍵所在。如何設計出結構簡單、加工容易、風能利用率高、輸出力矩平衡的垂直軸風力機風輪，這是風電系統的一個難題，解決這個難題才可以使風能這種可再生能源得以廣泛的應用。另外風力機和發電機的匹配也存在一定的問題，不能保證風力機微風時也能發電。

中國專利(申請號92236222.X)公布一種名稱為“風帆式風力動力裝置”的在先申請，該裝置是在立軸上徑向均勻分布3～4個風帆組成風輪，風帆呈矩形框架，框架中間可以安裝一排排百葉窗片組件，也可用鋼絲縱橫交叉構成網框和在網絲上穿掛的呈魚鱗狀分布的金屬薄片或若干塊尼龍、帆布組成。上述的“風帆式風力動力裝置”缺點是風帆葉片不能升降，當風力機遭遇狂風時會損壞；而且風帆葉片在迎風區雖然迎風角度可以自由調整但其產生阻力也是比較大的，關鍵是在垂直軸的兩側只能一側產生動力，并且還要被另一側的風帆在迎風區產生阻力消耗很大一部分，所以風能利用率比較低，輸出力矩不平衡，這和中國古代傳統的垂直軸風力機原理是一樣的，這類風力機已經不適用了。

傳統的垂直軸風力機裝置，都是風力機風帆在垂直軸一側順風區產生動力，而當此風帆進入垂直軸的另一側迎風區時會產生阻力，這既降低了風力機的效率，也使得輸出力矩不平衡。

發明內容

為解決上述現有技術中存在的問題，本發明提供了一種雙風輪垂直軸風力發電裝置，該裝置結構簡單合理、能夠保證在風力機垂直軸兩側產生動力、能夠保證輸出的力矩平衡、能夠保證風力機在微風時也能發電、風能利用率高。