一種水力及風力單向軸雙轉(zhuǎn)子的發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】一種水力及風力單向軸雙轉(zhuǎn)子的發(fā)電裝置，它涉及一種綜合利用水力及風力單向軸雙轉(zhuǎn)子的發(fā)電裝置，本發(fā)明要解決現(xiàn)有阻力型垂直軸風力發(fā)電機在風力不足的時候無法運轉(zhuǎn)的問題以及由于水流方向的不確定性，導致垂直軸潮流水輪機發(fā)電效率不高的問題。本發(fā)明所述的一種水力及風力單向軸雙轉(zhuǎn)子的發(fā)電裝置，包括三個單元：分別是風力發(fā)電單元、雙轉(zhuǎn)子單元和水力發(fā)電單元。風力發(fā)電單元，采用旋流布風罩，環(huán)置于阻力型垂直軸風力發(fā)電機外側(cè)；雙轉(zhuǎn)子單元，風力機和水力機帶動雙轉(zhuǎn)子的內(nèi)外轉(zhuǎn)子逆向旋轉(zhuǎn)發(fā)電，并且采用單向軸技術(shù)；水力發(fā)電單元，水輪機葉片采用垂直軸升力型翼型結(jié)構(gòu)設計。本發(fā)明可應用于微風發(fā)電領(lǐng)域及海上風電領(lǐng)域。
【專利說明】—種水力及風力單向軸雙轉(zhuǎn)子的發(fā)電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種綜合利用水力及風力單向軸雙轉(zhuǎn)子的發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]能源緊缺和環(huán)境污染是人類面臨的兩大重要問題，大力發(fā)展清潔可再生能源成為世界能源實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略措施。水能發(fā)電和風能發(fā)電都是無污染的綠色發(fā)電方式，因此，如果能同時利用這倆部分能量進行發(fā)電，并將產(chǎn)生的電能收集并加以利用，將在很大程度上提高發(fā)電效率并實現(xiàn)節(jié)能減排的目標。
[0003]近年來，隨著風電技術(shù)的發(fā)展和機組性能逐步改進和提高，風電機組越來越經(jīng)濟和高效，單機容量也不斷增大，陸地風場的開發(fā)已日趨飽和，海上風場具有風速高、湍流度低、風切變小等優(yōu)點，目前世界各國海上風電正在蓬勃發(fā)展，我國也已規(guī)劃了千萬千瓦級海上風場。然而與陸上風電相比，海上機組的單位造價也比較高，為充分利用所鋪設的海底電纜、海上基礎，降低海上風機單位千瓦的造價，提高海上風場的經(jīng)濟性，可同時利用水力發(fā)電設計雙轉(zhuǎn)子水力風力發(fā)電裝置，提高發(fā)電效率，降低投資成本和投資風險。
[0004]首先，目前的阻力型垂直軸風力發(fā)電機效率較低，風能利用系數(shù)小，且需要很高的啟動風速，在風力不足的時候無法運轉(zhuǎn)。其次，由于水流方向的不確定性，垂直軸潮流水輪機的設計轉(zhuǎn)向無法達到最優(yōu)化。此外，水力及風力雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機由于水力能和風力能大小不確定性，容易產(chǎn)生反轉(zhuǎn)現(xiàn)象而影響發(fā)電效率。以上各方面的問題，使類似于此類的雙轉(zhuǎn)子發(fā)電裝置無法得到很好的利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是要解決現(xiàn)有阻力型垂直軸風力發(fā)電機在風力不足的時候無法運轉(zhuǎn)的問題以及由于水流方向的不確定性，導致垂直軸潮流水輪機發(fā)電效率不高的問題，而提出一種水力及風力單向軸雙轉(zhuǎn)子的發(fā)電裝置?；谧枇π痛怪陛S風力發(fā)電機之旋流布風罩技術(shù)與垂直軸潮流水輪機翼型葉片技術(shù)的一種水力及風力單向軸雙轉(zhuǎn)子的發(fā)電裝置，包括三個單元:分別是風力發(fā)電單元、雙轉(zhuǎn)子單元和水力發(fā)電單元。每個單元獨立工作，又相互結(jié)合，組成一個有機的整體，實現(xiàn)了高效發(fā)電。
[0006]風力發(fā)電單元，采用旋流布風罩，環(huán)置于阻力型垂直軸風力發(fā)電機外側(cè)；
[0007]針對目前阻力型垂直軸風力發(fā)電機風能轉(zhuǎn)換效率差，啟動風速偏高等問題，本裝置采用旋流布風罩，環(huán)置于風力發(fā)電機轉(zhuǎn)子裝置外，利用導流板的設計，使空氣流經(jīng)布風罩時，能于其內(nèi)部產(chǎn)生漩渦流，利用漩渦流原理使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，阻力型葉片隨時都受到空氣推力，有別于傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時受推力、時受阻力的缺點，大幅提升效率。
[0008]雙轉(zhuǎn)子單元，風力機和水力機帶動雙轉(zhuǎn)子的內(nèi)外轉(zhuǎn)子逆向旋轉(zhuǎn)發(fā)電，并且采用單向軸技術(shù)；
[0009]針對目前風力、水力發(fā)電效率低，裝置結(jié)構(gòu)復雜，體積大等問題，本裝置采用新型雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機，在風力和水力資源豐富的地方，風力機和水力機帶動雙轉(zhuǎn)子的內(nèi)外轉(zhuǎn)子逆向旋轉(zhuǎn)發(fā)電。雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機具有結(jié)構(gòu)小巧、簡單、噪音小、壽命長、效率高等優(yōu)點，并且采用單向軸技術(shù)，保證了兩根軸只能單向且相互逆向旋轉(zhuǎn)。
[0010]水力發(fā)電單元，水輪機葉片采用垂直軸升力型翼型結(jié)構(gòu)設計；
[0011]水輪機葉片采用垂直軸升力型翼型結(jié)構(gòu)設計，無論水來流方向如何，軸始終朝著一個方向轉(zhuǎn)動，也在一定程度上提高了效率。
[0012]本發(fā)明的工作原理:水平方向吹來的風，在流經(jīng)旋流布風罩后，在其內(nèi)部產(chǎn)生漩渦流，在單向漩渦流的作用下，阻力型葉片始終都受到空氣的推力，帶動風力發(fā)電機軸單向旋轉(zhuǎn)。與此同時，在水流的作用下，水輪機翼型葉片受力帶動軸與風力軸反向旋轉(zhuǎn)。風輪和水輪帶動內(nèi)、外轉(zhuǎn)子繞雙轉(zhuǎn)子中心軸相互逆向旋轉(zhuǎn)，從而發(fā)電。
[0013]本發(fā)明包括以下也有益效果:
[0014]1、效率高:雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機及旋流布風罩的使用，大大提升的發(fā)電效率，旋流布風罩的應用使發(fā)電機在低風速下即能啟動，也提高了發(fā)電效率。旋流布風罩設計和制造均很簡單，安裝方便，能大幅提高風力機組發(fā)電效率，且并不會使風機裝置體積增加過多。
[0015]2、結(jié)構(gòu)簡單:旋流布風罩的使用，降低了對阻力型垂直軸發(fā)電機葉片的要求，同時還對葉片起到了一定的保護作用，增加了使用壽命。
[0016]3、實用性強:此發(fā)電裝置適用于偏遠海域，如中國東南沿海各孤立的島嶼及海域，這些偏遠地區(qū)用用覆蓋電網(wǎng)的方式供電成本較高或根本無法實現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的工作原理示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明的旋流布風罩的主視圖；
[0020]圖4為本發(fā)明的旋流布風罩的俯視圖；
[0021]圖5為本發(fā)明的阻力型垂直軸發(fā)電機的主視圖；
[0022]圖6為本發(fā)明的阻力型垂直軸發(fā)電機的俯視圖；
[0023]圖7為本發(fā)明的雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖8為本發(fā)明的垂直軸潮流水輪機的升力型翼型葉片的俯視圖；
[0025]圖中，I為風力發(fā)電單元，2為雙轉(zhuǎn)子單元，3為水力發(fā)電單元，4為導流板，5為阻力型葉片，6為單向旋轉(zhuǎn)限位器，7為線圈，8為磁鐵，9為小鋼球，10為軸承，11為升力型翼型葉片。
【具體實施方式】
[0026]【具體實施方式】一:一種水力及風力單向軸雙轉(zhuǎn)子的發(fā)電裝置，包括三個單元:分別是風力發(fā)電單元、雙轉(zhuǎn)子單元和水力發(fā)電單元。
[0027]風力發(fā)電單元，采用旋流布風罩，環(huán)置于阻力型垂直軸風力發(fā)電機外側(cè)；
[0028]雙轉(zhuǎn)子單元，風力機和水力機帶動雙轉(zhuǎn)子的內(nèi)外轉(zhuǎn)子逆向旋轉(zhuǎn)發(fā)電，并且采用單向軸技術(shù)；
[0029]水力發(fā)電單元，水輪機葉片采用垂直軸升力型翼型結(jié)構(gòu)設計。
【權(quán)利要求】
1.一種水力及風力單向軸雙轉(zhuǎn)子的發(fā)電裝置，其特征在于它包括三個單元:分別是風力發(fā)電單元、雙轉(zhuǎn)子單元和水力發(fā)電單元； 風力發(fā)電單元，采用旋流布風罩，環(huán)置于阻力型垂直軸風力發(fā)電機外側(cè)； 雙轉(zhuǎn)子單元，風力機和水力機帶動雙轉(zhuǎn)子的內(nèi)外轉(zhuǎn)子逆向旋轉(zhuǎn)發(fā)電，并且采用單向軸技術(shù)； 水力發(fā)電單元，水輪機葉片采用垂直軸升力型翼型結(jié)構(gòu)設計。
【文檔編號】F03D3/04GK103925163SQ201410195967
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】何玉榮, 程珙, 范新萌, 黃亦凡 申請人:哈爾濱工業(yè)大學