[发明专利]双气流风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电设备，属于风力发电设备领域，尤其是一种双气流风力发电机。

背景技术

世界风力发电发展飞速。大气污染、水环境恶化、造成的生物退化、植被破坏、矿物质能源逐渐枯竭，给人类社会发展提出了新问题，怎么样开发新能源，解决人类未来和当今生命健康发展以及推动社会前进的基本要素成为新课题，于是研究利用太阳能、风能、沼能、地热能、潮汐能、余热能等揭竿而起。就风力发电来讲，自20世纪70年代以来，风力发电由于能源危机得到了各国支持。从单机功率几百瓦到当今的数兆瓦，风电场从百万千瓦到数百兆瓦，风力发电从内陆向近海发展，人们对于风能的利用迈开了坚实可喜的一步，我国风力资源可分为五个区，一类区为新疆北部、内蒙古，直到广西、云南为第五区，但是风力发电由于地域风源不同机种功能不同、限制了风能利用和风电发展，到2010年世界风力发电发展总体形势是：几百瓦到几千瓦小风电，市场量大面广，解决了电网不能覆盖的部分问题，二是百千瓦级小风电场多为县级，并网有难度，投资方多为县财政或投资商，大的为兆瓦级大风电场，并网有难有易，投资者为政府或国资单位，但受资金和材料困扰时起时落，上网电价高是个大问题。

从小风电造价看，一台200瓦小风电不计防倒伏、3条牵引铁线和水泥底座，售价为3600元（青岛风王产品），其实一台200瓦小发电机只有500元左右，由于浆叶、尾翼、换向整流等复杂传统的部件多，使得整机造价高，该产品额定转速为400转/分、起动风速为3米/秒，额定发电风速8米/秒，受一定环境影响，不适应在四、五类风力资源区普及。当今又涌现出一批“永磁悬浮风力发电、全永磁悬浮发电等等，但都没有脱离转向或换向或复杂的磁机构和传动机构，增加了成本，增加了使用保养难度，市场不乐观。

从兆瓦级风电讲，结构上是小风电结构的扩大和增加，如：风叶、齿轮箱、发电机、偏航系统、雷电保护、控制系统等等，以发电机型式讲，有双馈异步、永磁和电励磁同步、低速多极同步、变速直接驱动，百万千瓦级总重约200吨，5兆瓦风电的塔架重量为750吨，塔顶重量为410吨，转子的直径就有126米，扫掠面积12469平米，体大笨重，结构复杂造价太高，要求风速又高，近年来由于浆叶连连发生问题，故障多，有的已停产调整结构，有的厂商采用了863-005稀土永磁发电机开发的产业化课题中，取消齿轮箱、变速装置，但还是没有脱离其它直轴传动等笨重的机械发电装备。

所以有必要进一步加强在空气动力学上、风力发电与杠杆力学上和直接发电与风叶的结构上进行研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种双气流风力发电机，该设备能够根据节能减排发展清洁能源的市场需要，提高风力发电风能利用系数，扩大适应环境和应用领域。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种双气流风力发电机，其特征在于包括圆形排列的空心定子，所述空心定子外圈设有空心转子，所述空心转子和空心定子之间有间隙，空心转子固定于可绕心轴转动的扭球下端，并通过球支撑固定于扭球对称轴处的心轴上，所述空心定子通过支架与心轴和空心法兰固定。本发明通过设置空心定子、空心转子与扭球配合，形成通过风力驱动扭球，带动空心转子转动，形成发电系统，其区别与传统发电系统中，定子在外、转子在内的特征，从而增大了转子的旋转力臂，可以有效的提高发电效率；本发明中空心定子和空心转子采用空心结构，可以与热源配合，形成扭球下端高温气体推动，外部大气流动，两气双流共同实现全方位运转。

对上述结构作进一步限定，所述扭球是由多个弧形片组成的球形体，所述扭球的底圈与空心转子形成一体结构，所述扭球上端通过上轴承支撑于心轴上，扭球中段通过支架和中轴承与心轴连接。本发明中扭球由若干条弧形片组成，能够在360°内受风，很容易适应风向改变，增强本发明的实用性，从而提高风能利用系数。

对上述结构作进一步限定，所述弧形片为由轻质材料弯折而成的长条形结构，所述弧形片中部长度方向上弯折有凸棱，弧形片之间为依次倾斜交错设置形成圆球形，其交错处留有空隙，所述弧形片中部设有加固用的条间支架。本发明中的弧形片其材料为轻质材料弯折而成，一般选用彩钢片弯折，其中间部位设置凸棱，凸棱远离球心向外凸出，一方面可以增强彩钢片的刚度，使其承载风力的能力增强，另一方面也可在风吹到弧形片表面，增加阻力，提高风能利用率；弧形片中部由于凸起比较大，弧形片比较薄，因此在中部增加条间支架，通过条间支架与中轴承连接，以保持扭球形状，提高扭球的刚度。