专利名称：风力发动机的复合转子系统及风力发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种风力机的风轮转子系统，特别是涉及一种可控制双转子复合转子 系统。本发明还涉及一种风力发动机。
背景技术：
风力发动机技术领域面临的一项突出困难就是对低风速风能缺乏有效捕获能力， 因而制约了风力机的使用空间。由于在低风速条件下缺乏足够启动力矩而不能捕获低速风 能，对于水平轴风力发动机而言，一般认为3-4米/秒是一个瓶颈，低于此数值的风能由于 不能被有效捕获，形成不了理想的旋转扭矩用以驱动发电机等，一般是割舍掉了。然而，据 统计在人类方便开发的地区，风速小于4米/秒的地区占总土地面积的比例不低于85%，也 就是意味着在绝大多数地区和绝大多数地域范围里，普通风力机是缺乏使用价值的。因此， 如何有效捕获低风速风能，是摆在风力机行业的一个共同技术难关。以下根据相关知识背景和背景技术进行说明。本说明书中多处用到“翼型”、“升 力”、“阻力”、“升/阻比”、“攻角”、“转速”、“尖速比”、“尖速比与风能转换效率的关系”、“风 能捕获效率”等多个名词以及相关知识和原理，这些知识和原理是空气动力学领域和风力 发电领域里的常用概念和常识性知识，故不作详细展开论述。经典的文献有《风工程与工业 空气动力学》(贺德馨等编著，国防工业出版社出版)，《风能技术(Wind EnergyHandbook))) (Tony Burton等著，科学工业出版社出版)等。公开号为CN201301778Y的中国发明专利申请公开文件中记载了一种风力发动机 的复合转子系统及采用这种风力发动机的复合转子系统的风力发动机。其技术方案针对先 前技术存在的缺陷和不足，提供一种可控制的的复合双转子系统，能够在低风速、低转速条 件下由先导转子单元提供理想的启动转矩，在高风速和高转速条件下由主力转子单元继续 工作，先导转子单元被脱开而不成为主力转子单元的累赘，从而做到了低速是获得大转矩， 高速时避免大气动阻力转矩的阻碍作用，提高风能利用范围和风能捕获效率。但是，在该专利申请公开文件中所记载的技术方案，由于主力转子单元在大部分 时间处于驱动发电机运转的工作状态，因此为了获得更高的效率，将主力转子单元安置在 先导转子单元的上游而率先迎风，如图1所示。但是，在这种结构中，由于要在主力转子单 元和发电机之间安置先导转子单元，并且为了保证工作时主力转子单元和先导转子单元不 会相互干扰或碰撞，主力转子单元的安装位置需要与发电机保持足够的距离。而主力转子 单元的重量很重，这就会导致主力转子单元所连接的轴在工作时会因为主力转子单元的重 力而造成强烈的振动，并且这种振动会随着转速的提高而越来越剧烈，不但降低了风力发 动机的工作效率，还增加了风力发动机各个部件的磨损，缩短了风力发动机的寿命，甚至影 响风力发动机的安全。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种风力发动机的复合转子系统及风力发动机，能够使得风力发动机复合转子系统及风力发动机平稳安全的运行，减小其各个零件的 磨损，延长其工作寿命。为了解决上述技术问题，本发明风力发动机的复合转子系统的技术方案是，包括 由多个桨叶组成的转子单元，用于安装所述转子单元并连接发电机的主轴，以及它们之间 的连接件和随动件，所述复合转子系统同时包括两个转子单元，即一个先导转子单元和一个主力转子 单元，以及离合器装置，所述离合器装置围绕所述主轴安装，至少一个所述转子单元通过所述离合器连接 到所述主轴，使所述两个转子单元之间以及转子单元与主轴之间构成一种可控的旋转离合 传动关系；所述先导转子单元和所述主力转子单元都处于发电机的迎风端，所述先导转子单 元总是被安装在所述主力转子单元的上游而率先迎风。本发明风力发电机的技术方案是，所述风力发电机采用上述风力发电机复合转子 系统。本发明将先导转子单元设置在主力转子单元的上游而率先迎风，缩短了主力转子 单元的重力所产生的力矩的力臂，大大减轻了主力转子单元在工作过程中所产生的振动， 使得风力发动机复合转子系统及风力发动机能够平稳安全的运行，减小了其各个零件的磨 损，延长了其工作寿命。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明图1为现有的风力发动机的复合转子系统的结构示意图；图2为本发明风力发动机的复合转子系统的侧视图；图3为本发明风力发动机的复合转子系统的立体图。图中附图标记为，1.主力转子单元；2.先导转子单元；3.离合器装置；4.主轴； 5.发电机。
具体实施例方式本发明公开了一种风力发动机的复合转子系统，如图2和图3所示，包括由多个桨 叶组成的转子单元，用于安装所述转子单元并连接发电机5的主轴4，以及它们之间的连接 件和随动件，所述复合转子系统同时包括两个转子单元，即一个先导转子单元2和一个主力转 子单元1，以及离合器装置3，所述离合器装置3围绕所述主轴安装，至少一个所述转子单元通过所述离合器3 连接到所述主轴4，使所述两个转子单元之间以及转子单元与主轴4之间构成一种可控的 旋转离合传动关系；所述先导转子单元2和所述主力转子单元1都处于发电机5的迎风端，所述先导 转子单元2总是被安装在所述主力转子单元1的上游而率先迎风。在现有技术如图1所示的技术方案中，为了获得更高的效率，将主力转子单元安置在先导转子单元的上游而率先迎风，但是由于主力转子单元的重力力矩在旋转时所产生 的振动却严重的影响了效率的提高。本发明图2和图3所提供的技术方案中，由于减小了 主力转子单元的重力力矩，从而大大减轻了主力转子单元在旋转时所产生的振动，使得本 发明的实际效率能够高于图1所示的技术方案。为了获得更大的扭矩，所述主力转子单元和/或先导转子单元通过减速机构连接 所述主轴。所述主力转子单元是由攻角小于18度的螺旋桨叶片组成；所述先导转子单元是 一个低风速转子，是由至少4个螺旋桨叶片组成。所述离合器装置是超越离合器，它具有接合承载状态与分离空载状态两种工作模 式。所述超越离合器是棘轮式超越离合器。或者，所述超越离合器还可以是摩擦式超 越离合器。本发明还提供了一种风力发动机，所述风力发动机采用如上述风力发动机的复合 转子系统。综上所述，本发明将先导转子单元设置在主力转子单元的上游而率先迎风，缩短 了主力转子单元的重力所产生的力矩的力臂，大大减轻了主力转子单元在工作过程中所产 生的振动，使得风力发动机复合转子系统及风力发动机能够平稳安全的运行，减小了其各 个零件的磨损，延长了其工作寿命。
权利要求
1.一种风力发动机的复合转子系统，包括由多个桨叶组成的转子单元，用于安装所述 转子单元并连接发电机的主轴，以及它们之间的连接件和随动件，所述复合转子系统同时包括两个转子单元，即一个先导转子单元和一个主力转子单 元，以及离合器装置，所述离合器装置围绕所述主轴安装，至少一个所述转子单元通过所述离合器连接到所 述主轴，使所述两个转子单元之间以及转子单元与主轴之间构成一种可控的旋转离合传动 关系；其特征在于，所述先导转子单元和所述主力转子单元都处于发电机的迎风端，所述先 导转子单元总是被安装在所述主力转子单元的上游而率先迎风。
2.根据权利要求1所述的风力发动机的复合转子系统，其特征在于，所述主力转子单 元和/或先导转子单元通过减速机构连接所述主轴。
3.根据权利要求1所述的风力发动机的复合转子系统，其特征在于，所述主力转子单 元是由攻角小于18度的螺旋桨叶片组成；所述先导转子单元是一个低风速转子，是由至少 4个螺旋桨叶片组成。
4.根据权利要求1所述的风力发动机的复合转子系统，其特征在于，所述离合器装置 是超越离合器，它具有接合承载状态与分离空载状态两种工作模式。
5.根据权利要求4所述的风力发动机的复合转子系统，其特征在于，所述超越离合器 是棘轮式超越离合器。
6.根据权利要求4所述的风力发动机的复合转子系统，其特征在于，所述超越离合器 是摩擦式超越离合器。
7.一种风力发动机，其特征在于，所述风力发动机采用如权利要求1 6中任意一项所 述的风力发动机的复合转子系统。
全文摘要
本发明公开了一种风力发动机的复合转子系统，包括由多个桨叶组成的转子单元，用于安装所述转子单元并连接发电机的主轴，以及它们之间的连接件和随动件，所述复合转子系统同时包括两个转子单元，即一个先导转子单元和一个主力转子单元，以及离合器装置，所述先导转子单元和所述主力转子单元都处于发电机的迎风端，所述先导转子单元总是被安装在所述主力转子单元的上游而率先迎风。本发明大大减轻了主力转子单元在工作过程中所产生的振动，使得风力发动机复合转子系统及风力发动机能够平稳安全的运行，减小了其各个零件的磨损，延长了其工作寿命。
文档编号F03D1/06GK102128129SQ20101000081
公开日2011年7月20日 申请日期2010年1月18日 优先权日2010年1月18日
发明者张云龙 申请人:上海法诺格能源设备有限公司, 张云龙