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1、10申请公布号CN102072094A43申请公布日20110525CN102072094ACN102072094A21申请号201010570817422申请日20101202F03D9/00200601F03D1/02200601F03D7/0420060171申请人岑益南地址250013山东省济南市历下区山大路57号神光花园3号楼1单元20272发明人岑益南74专利代理机构济南泉城专利商标事务所37218代理人张贵宾54发明名称功率合成双风轮风力发电机57摘要本发明公开了一种风力发电装置，特别公开了一种功率合成双风轮风力发电机。该功率合成双风轮风力发电机，其特征是包括前风轮和后风轮，前风。
2、轮与后风轮之间安装一个将二者相连接的机械合成机构，由前风轮和后风轮分别作功，通过机械合成机构合成后，共同驱动发电机。该功率合成双风轮风力发电机，在前风轮之后设计一个风轮，将前风轮作功之后余下来的动能再利用，前后风轮的所作的功，经机械合成机构合成后共同驱动发电机，其结果是同样规格的风力发电机其输出功率提高60左右，提高风力资源利用率，提高风力发电发电设备产出和运行经济效益，同时减力塔架的支反力矩使塔更安全。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图3页CN102072098A1/1页21一种功率合成双风轮风力发电机，其特征是包括前风轮L1和后风轮L。
3、2，前风轮L1与后风轮L2之间安装一个将二者相连接的机械合成机构H，由前风轮L1和后风轮L2分别作功，通过机械合成机构H合成后，共同驱动发电机14。2根据权利要求1所述的功率合成双风轮风力发电机，其特征是后风轮L2是吸收前风轮L1作功后剩余的动能再作功。3根据权利要求1所述的功率合成双风轮风力发电机，其特征是后风轮L2的后桨叶13设计为独立变距、单独变距控制或由变距角为零在顺桨状态的固定桨叶，由前风轮L1统一变距控制。4根据权利要求1所述的功率合成双风轮风力发电机，其特征是机械合成机构H为由锥齿轮6、8、16及齿轮7组成的差动齿轮系。权利要求书CN102072094ACN102072098A1。
4、/4页3功率合成双风轮风力发电机一技术领域0001本发明涉及一种风力发电装置，特别涉及一种功率合成双风轮风力发电机。二背景技术0002目前现有技术的风力发电机的风能利用率CP不高，贝兹极限是0593，这只是个理论数值，实际的风力发电机的CP只有04左右，有一半以上的风能未被利用，公认是风轮桨叶之后形成螺旋涡流自行将能量耗尽。而目前风力发电的单位功率投资比较高而产出却又较低，因而经济性较差。三发明内容0003本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种经济适用、风能利用率高的功率合成双风轮风力发电机。0004本发明是通过如下技术方案实现的0005一种功率合成双风轮风力发电机，其特征是包括前风轮和后风。
5、轮，前风轮与后风轮之间安装一个将二者相连接的机械合成机构，由前风轮和后风轮分别作功，通过机械合成机构合成后，共同驱动发电机。0006该功率合成双风轮风力发电机，后风轮是吸收前风轮作功后剩余的动能再作功，从而使得相同规格的风力发电机输出功率提高60左右。后风轮的后桨叶设计为独立变距、单独变距控制或由变距角为零在顺桨状态的固定桨叶，由前风轮统一变距控制。机械合成机构为由锥齿轮及齿轮组成的差动齿轮系。0007本发明从提高风能利用率CP来提高风力发电机的经济性，众所周知蒸汽轮机也是叶片动力机械，它有多个叶轮组成，它得益于机座有导流通道，风力发电机不可能有导流通道，气流工作后在空间形螺旋涡流。本发明在机。
6、舱之前风轮作功之后，在机舱之后再装一个后风轮，以吸收涡流再次作功，前、后风轮所作的攻经过机械合成机构合成后，共同驱动发电机形成功率合成双风轮风力发电机，将风力发电机的输出功率提高50以上。0008NN1N20009公式中N为总功率，N1是前风轮功率，N2是后风轮功率，目前现有技术的风力发电机只有N1。00100011CP是风能利用系数，如果CP04则仍有60的风能未利用，有了后风轮就有N2，两个风轮不像汽轮机多个叶轮有轴相连的轴，而是互相独立的，连转速和力矩都不相同，是独立各自作功的，作出N1和N2的功需要相加合成。本发明采用差动齿轮系为机械合成机构，将N1和N2相加合成后去驱动发电机。001。
7、2本发明也和现有技术风轮风力发电一样采用桨叶变距来控制风轮转速，使系统能在最佳状态运转。说明书CN102072094ACN102072098A2/4页40013本发明的有益效果是该功率合成双风轮风力发电机，在前风轮之后设计一个风轮，将前风轮作功之后余下来的动能再利用，前后风轮的所作的功，经机械合成机构合成后共同驱动发电机，其结果是同样规格的风力发电机其输出功率提高60左右，提高风力资源利用率，提高风力发电发电设备产出和运行经济效益，同时减力塔架的支反力矩使塔更安全。四附图说明0014下面结合附图对本发明作进一步的说明。0015附图1为本发明功率合成双风轮风力发电机的工作原理示意图。0016附图。
8、2为本发明功率合成双风轮风力发电机的变距示意图。0017附图3为本发明功率合成双风轮风力发电机的传动系统示意图。0018图中，L1前风轮，L2后风轮，H机械合成机构，I1前速比，I2后速比，MH1合成机构前力矩，MH2合成机构后力矩，1前风轮角速，2后风轮角速，1前桨叶，2、3、4、5、9、10、11柱齿轮，6、8、16锥齿轮，7齿轮，12内齿轮，13后桨叶，14发电机，15输出轴齿轮，17动力输出轴。五具体实施方式0019附图为本发明的一种具体实施例。该功率合成双风轮风力发电机，其特征是包括前风轮L1和后风轮L2，前风轮L1与后风轮L2之间安装一个将二者相连接的机械合成机构H，由前风轮L1和。
9、后风轮L2分别作功，通过机械合成机构H合成后，共同驱动发电机14。后风轮L2是吸收前风轮L1作功后剩余的动能再作功。后风轮L2的后桨叶13设计为独立变距、单独变距控制或由变距角为零在顺桨状态的固定桨叶，由前风轮L1统一变距控制。机械合成机构H为由锥齿轮6、8、16及齿轮7组成的差动齿轮系。0020以下结合附图详细说明00211、功率分配和传动比I1和I2的求解0022风轮之所以能作功，是它吸收了风的动能E，根据流体力学E1/2MV2，这里M是来风的质量，V是风的速度，但是风力发电机只利用了来风能量的一部分，这就是风能利用系数CP。0023N1E1CP0024公式中N1是前风轮所作的功，E1是风。
10、动能，设N2是后风轮所作的功，E2是前风轮作功后余下的动能，假设前后风轮的设计风能利用系数都相同，则有0025N2E2CP0026E2E1E1CPE11CP0027N2E2CPE11CPCP00280029K是本发明功率合成双轮风力发电机比单轮风力发电机出力增加率0030N2KN10031N1M11N2M22说明书CN102072094ACN102072098A3/4页50032M22M11K0033设M2K1M1，W2K2W1，并设K1K2，则有003400350036从图1可见要保持机械合成机构H平衡，机械合成机构H的行星齿轮最好是只作公转而不作自转，则有H2H1，MH2MH1003700。
11、3800392、塔架的支反力矩0040单风轮风力发电机的作功力矩M1全部由塔架支承，本发明功率合成双轮风力发电机有了后风轮作功力矩M2，而M2与M1是方向相反的，塔架支反力矩MT是M1和M2之差。004100420043公式中是塔架支矩系数，当K062时KT021，塔的支反力矩MT只有单风轮的支反力矩M1的21，从而减少塔架支反力矩的百分之七十九。00443、变距控制0045前、后风轮独立的变距控制0046将前风轮L1与后风轮L2当成分别两台独立的风能机，各自有来风速度V1和V2和各自的角速度1和2，都可以用测速仪测得，用现有技术处理后分别控制前风轮变距角1和后风轮变距角2来实现变距，此法是根。
12、据实测数据进行控制，比合理和准确。0047后风轮固定顺桨的变距控制0048图2中O1是前风轮的桨叶中心，O2是后风轮的桨叶中心，1是前风轮桨叶变距角，也是前风轮桨叶迎风角，假设桨叶是薄型平面起着导流叶片作用，则1也是尾风流向的角度也是尾流涡旋的螺旋角。2是后风轮的变距角。当1和2等于零时，前风轮和后风轮都处在顺桨状态。当1和2都不等零时，风轮桨叶的迎风面SW从图3可见0049S1SSIN10050S2SSIN20051公式中S1是前桨叶1的迎风面积，S2是后桨叶13的迎风面积。正常工作的风力发电机3，而1都在70以上，SIN1接近1，2可变的范围不大，调节能力不大，因此可以忽略令2恒等于零，后。
13、风轮的桨叶是固定的，成为后风轮的桨叶固定20的顺桨固定状态。0052SINSSIN10053后风轮虽是定桨但它仍具变距功能，它的迎面角是1，变距与前风轮同步，由前风轮变距也控制了后风轮，结果使得结构大为简化。当10时前风轮顺桨停机的时候后风轮本来就是顺桨也停机了，当1不等零时，螺旋风流经后风轮桨叶作功导流后，成为直流的低速尾气。说明书CN102072094ACN102072098A4/4页60054图3中，由前风轮L1、后风轮L2及机械合成机构H所组成，机械合成机构H通过输出轴齿轮15和动力输出轴17作用于发电机14。本实施例选用新疆金风科技S621200的数据0055原额功率N1200KW0。
14、056风能利用系数CP03800057设计风轮转速N154转/分0058发电机转速为74713580059总传动比I6790060功率增大系数K1CP10380062。本发明实施例的增加功率NSNSN11K1621200KW1944KW。0061从附图3的机械合成机构H的输出速比IZ可定为5，则有前风轮L1到机械合成机构H的前速比I1和后风轮L2到机械合成机构H的后速比I2。0062006300640065图3中齿轮数对照表0066图中编号234567891011121516齿轮齿数13034128364017040132383417034200067根据图3传动系统图和以上表中齿轮齿数计算从前风轮L1到发电机14的传速比I6797，从后风轮L2到发电机14的传速比IN8684，后风轮的转速合成后保证发电机14的转速。说明书CN102072094ACN102072098A1/3页7图1说明书附图CN102072094ACN102072098A2/3页8图2说明书附图CN102072094ACN102072098A3/3页9图3说明书附图CN102072094A。