一种双层风轮垂直轴风力发电机及其加快风轮转速的方法 【技术领域】
本发明属风力发电机技术领域，涉及一种垂直轴风力发电机，尤其涉及一种设置上、下两层风轮的垂直轴风力发电机及其加快风轮转速的方法。
背景技术
风能是一种可再生的清洁能源，没有燃料问题，也不会引起环境污染。地球上可利用的风能资源相当丰富，达200亿kW，是地球上可利用水能的20倍。随着全球能源危机的加剧，风能的开发、利用受到各国政府和科技界人士的深切关注。
风力发电是依赖定子内绕组运动切割转子内永磁体的磁场来实现的。风力发电机按风轮安装轴线方向与水平面的相对位置，可分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机，相比之下垂直轴风力发电机占用土地面积少，风力接收率高，而且由于发电机安装位置靠近地面，安装、维修都较为方便。但垂直轴风力发电机的风轮为平板式、S式或翼型等结构，风轮转速低，不能满足发电机的转速要求，风能制用率相对较低。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种风能利用率高、启动容易的一种双层风轮垂直轴风力发电机和加快风轮转速的方法。
为达到上述目的，采用的技术方案为：一种双层风轮垂直轴风力发电机加快风轮转速的方法，其特征在于：定子外侧表面与定子外套筒内表面紧密贴合，转子上下两端通过转子轴承与定子相接，上层风轮与所述转子的外侧面固定连接，下层风轮与定子外套筒的外侧面固定连接；所述上层风轮和下层风轮的风叶分别绕风轮轴心同方向连接固定，上层风轮风叶安装方向与下层风轮风叶安装方向相反，并使上层风轮和下层风轮的旋转方向互为反向。
实现所述加快风轮转速的方法的双层风轮垂直轴风力发电机，包括立柱、转子、定子、上层风轮和下层风轮，其特征在于：所述定子外侧表面与定子外套筒内表面紧密贴合，定子中心孔内置转子，所述转子上下两端通过转子轴承与定子相接，所述定子外套筒的下部，置有上下两个立柱轴承，所述立柱轴承内孔与所述立柱外表面紧密贴合，所述立柱轴承的外表面与所述定子外套筒的内表面紧密贴合，所述上层风轮与所述转子的外侧固定连接；所述下层风轮与所述定子外套筒的外侧面固定连接；所述上层风轮和下层风轮的风叶分别绕风轮轴心同方向连接固定，上层风轮风叶安装方向与下层风轮风叶安装方向相反。
所述上层风轮和下层风轮的风叶呈曲面弯曲，数量至少两片，优选3片或3片以上。
所述转子的上端部置有防护罩，用于挡雨、遮阳和防尘。
本发明的积极效果在于：风力发电是依赖定子内绕组运动切割转子内永磁体的磁场来实现的，本发明上层风轮风叶旋转方向与下层风轮风叶旋转方向互为反向，定子内线圈在转子内永磁体的磁场中旋转的相对速度明显加快，大大提高了发电输出功率，风叶的弯曲曲面设计，可以接受来自任何方向的风，使风轮的旋转方向保特不变，风能利用率高。
【附图说明】
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1为本发明结构示意图；
图2为图1中A-A剖面示意图(放大)。
图中：1.立柱；2.立柱轴承；3.下层风轮；4.转子轴承；5.转子；6.上层风轮；7.防护罩；8.定子；9.定子外套筒；10.迎风受力面；11.背风面。
【具体实施方式】
一种双层风轮垂直轴风力发电机加快风轮转速的方法，其特征在于：转子5上下两端通过转子轴承4与定子8相接；上层风轮6与转子5的外侧固定连接，下层风轮3与定子外套筒9的外侧面固定连接；所述上层风轮6和下层风轮3的风叶分别绕风轮轴心同方向连接固定，上层风轮6风叶安装方向与下层风轮3风叶安装方向相反，并使上层风轮6和下层风轮3的旋转方向互为反向。
本发明的结构示意图示于图1，由图可见：实现所述加快风轮转速的方法的双层风轮垂直轴风力发电机，包括立柱1、转子5、定子8、上层风轮6和下层风轮3，其特征在于：所述定子8外侧表面与定子外套筒9内表面紧密贴合，定子8中心孔内置转子5，所述转子5上下两端通过转子轴承4与定子8相接，所述定子外套筒9的下部，置有上下两个立柱轴承2，所述立柱轴承2内孔与所述立柱1外表面紧密贴合，所述立柱轴承2的外表面与所述定子外套筒9的内表面紧密贴合，所述上层风轮6与所述转子5的外侧固定连接；所述下层风轮3与所述定子外套筒9的外侧面固定连接；所述上层风轮6和下层风轮3的风叶分别绕风轮轴心同方向连接固定，上层风轮6风叶安装方向与下层风轮3风叶安装方向相反。
风叶的形状示于图2。图示所述上层风轮6和下层风轮3的风叶呈曲面弯曲，风轮上风叶数量至少两片，优选3片或3片以上，均布。不论风向来自何方，风叶的迎风受力面10受到的力总比背风面11受到的力大，因为风叶绕风轮轴心同方向固定安装，所以风轮始终绕一个方向旋转，风能利用率高、启动容易。又因为上层风轮6风叶方向与下层风轮3风叶迎风面方向相反，所以上层风轮6和下层风轮3旋转方向互为逆向，即上层风轮6为顺时针方向旋转，下层风轮3为逆时针方向旋转；反之亦然。
发电机的定子内置有线圈绕组，转子内置有永磁体，由于线圈绕组在永磁体磁场内运动切割磁力线产生电流，线圈转得越快，切割磁力线速度就越快，最终由电刷引出的对外电路提供的功率也就越大。上层风轮6和下层风轮3旋转方向互为逆向，切割磁力线的速度肯定大大超过两层风轮同方向旋转切割磁力线的速度，小风量就可带动发电，所以大大提高了发电机的输出功率。
本发明的核心是通过使定子和转子逆向旋转地方法，提高线圈切割磁力线的速度，在本发明总的发明构思框架下，可以有多种实施方式，这里公开的定子在外、转子在内只是其中一种实施方式，应当理解转子在外、定子在内的双层风轮逆向旋转的垂直轴风力发电机也在本发明保护的范围之内。
所述转子5的上端部置有防护罩7，用于挡雨、防尘、遮阳。
我国风力资源极为丰富，绝大多数地区平均风速都在每秒3米以上，在边远地区和偏辟农村，常规电网尚未达到地区，可利用本发明制作小型风力发电机用于照明；城市建设日新月异、高搂林立，在大厦楼顶安装风力发电机，不仅可减轻白天用电高峰时段电网的用电负荷，防止电网拉闸停电影响工作和生活，而且是一道美丽的风景线。