[发明专利]一种共轴异向旋转的双风轮垂直轴风力发电机

权利要求书

1.一种共轴异向旋转的双风轮垂直轴风力发电机，其特征在于:包括与发电机相连的主轴(5),在所述主轴上设置上风轮和下风轮,所述上风轮和下风轮均包括竖向叶片，所述上风轮和下风轮的竖向叶片翼型相同，安装方向相反。

2.根据权利要求1所述的共轴异向旋转的双风轮垂直轴风力发电机，其特征在于：所述上风轮通过轴承(4)安装在主轴上。

3.根据权利要求1所述的共轴异向旋转的双风轮垂直轴风力发电机，其特征在于：所述下风轮通过齿轮箱(3)安装在主轴上。

4.根据权利要求3所述的共轴异向旋转的双风轮垂直轴风力发电机，其特征在于：所述齿轮箱包括太阳轮（7），太阳轮（7）与各行星轮（9）啮合，各行星轮与齿圈（8）啮合，所述太阳轮（7）的转轴为主轴（5），所述行星轮（9）与齿轮箱下部承台固定连接，齿圈（8）位于齿轮箱外壁的内侧，齿圈与下风轮风轮支撑杆连接。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的共轴异向旋转的双风轮垂直轴风力发电机，其特征在于：所述上风轮包括竖直设置的叶片(1),叶片(1)通过风轮支撑杆连接在轴承(4)上，在所述风轮支撑杆上设置有水平旋翼(2)。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的共轴异向旋转的双风轮垂直轴风力发电机，其特征在于：所述下风轮包括竖直设置的叶片(1),叶片(1)通过风轮支撑杆连接在齿轮箱(3)上，在所述风轮支撑杆上设置有水平旋翼(2)。

7.根据权利要求4所述的共轴异向旋转的双风轮垂直轴风力发电机，其特征在于：所述齿轮箱(3)内行星齿轮顶部设置限位装置，所述限位装置包括与主轴固定连接的上部承台（10），齿圈通过滚珠圈（11）抵住上部承台旋转。

8.根据权利要求1所述的共轴异向旋转的双风轮垂直轴风力发电机的设计方法，其特征在于：上风轮与下风轮中竖直叶片叶尖间距Δd满足：L为风轮竖向叶片的长度。

9.根据权利要求8所述的共轴异向旋转的双风轮垂直轴风力发电机的设计方法，其特征在于：在最大迎风逆行状态下，水平旋翼各截面入流合成速度V_real为V_real＝ω₀r+V₀，其中，ω₀为风力机额定转速，V₀为额定风速，随着旋翼展现距离r增大，合成速度逐渐增大，通过降低扭角λ和翼型弦长c，使旋翼各截面产生均匀竖向升力,即竖向升力为其中升力系数C_l在翼型失速之前与扭角λ呈线性关系,ρ为空气密度。

10.根据权利要求8所述的共轴异向旋转的双风轮垂直轴风力发电机的设计方法，其特征在于：上风轮、下风轮水平旋翼(2)相互对应，即在相同的旋转角速度下，上风轮与下风轮对应水平旋翼同时运行至最大迎风方位角，通过调整齿圈和太阳轮直径比例，使太阳轮和齿圈转速保持一致。

11.根据权利要求8所述的共轴异向旋转的双风轮垂直轴风力发电机，其特征在于：水平旋翼(2)靠近主轴端由风轮支撑杆与主轴固定连接，且风轮支撑杆与叶片的连接处为水平旋翼翼型1/4弦长的气动中心处。