[发明专利]多同心风轮风力发电装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种风力发电装置，特别是一种多同心风轮风力发电装置。

技术背景

风能是可再生能源中发展最快的清洁能源，也是最具有大规模开发和商业化发展前景的发电方式。1993年到2003年的10年间，世界风力发电的年增长率达到29.7％。到2003年末，全球风电装机容量达到4,030万千瓦，风力发电量占到世界总电量的0.5％。其中欧洲总装机容量为2,871万千瓦，占世界风电装机容量的73％。2003年德国风力发电累计装机容量达到1,461万千瓦，占全世界的1/3以上。2003年印度累计风力发电装机容量也已达到213万千瓦，排世界第5位，居发展中国家的首位。欧洲风能协会在近期的一份报告中，用详实的数据和精辟的分析描述了未来世界风力发电的情景，并预计到2020年风力发电将占世界电力总量的12％。风能作为未来能源供应重要组成部分的战略地位受到世界各国的普遍重视。

我国风能资源储量丰富，据初步估算，我国陆上离地面10米高度层的风能资源可开发量为2.53亿千瓦；近海区域离海面10米高度层的风能储量约为7.5亿千瓦。从宏观上看，我国具备大规模发展风力发电的资源条件。到2004年底，我国风力发电累计装机容量达到76.4万千瓦，国家发改委规划2005年并网风电装机将达到100万千瓦，2010年达到300万千瓦，2020年达到3,000万千瓦。

对于单风轮的立轴风力机，如图7，顺风段0A做正功。可以证明：风轮上某处叶片的线速度与风速之比满足一定关系(0.5-0.52)时，风轮的风能吸收率最大，当这个比值为0或为1时，风对该处叶片的做功为0，当这个比值大于1时，风对该处叶片做负功。然而，对于单风轮转子，转速一定，风轮上叶片的线速度从中心的0增大到叶尖时最大，通常叶尖速度与风速之比大约为1.0时，整个风轮的风能吸收率较高。显然，这种单转子的风力机，叶片上的线速度与风速之比是从0变化到1的，在叶片半径最大处和叶片根部的风能利用率接近为0，只有在叶片中径处，风能吸收率较高。而整个风轮的风能吸收率难以提高。

发明内容

本发明的目的在于针对上述根本性的问题而提供一种多同心风轮风力发电装置，它能够使得每段风轮上叶片的线速度都处于0.5附近，从而提高风能吸收率。

为了达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种多同心转风轮风力发电装置，包括中心轴、风轮及其驱动的发电机组成，其特征在于由2-N个同心安装的风轮组成，每个风轮上安装2-30个中心对称的弧型叶片或角型叶片或活动叶片。

上述的每个风轮绕中心轴的旋转速度不同，风轮转子的半径越大，其转速越低，风轮转速与半径成反比。

上述的一个内圈的风轮直接驱动转轴，其它风轮通过变速箱调节转速后，驱动转轴。

上述的风轮的直径为0.1m-1000m。

上述的风轮周围安装进气导流装置，构成进气的收缩气流通道以提高风速，风轮的顺风侧始终位于该收缩气流通道的下游处，而风轮的逆风侧始终位于进气导流装置下游处的避风区。

本发明与现有技术相比，具有如下显而易见的突出的实质性特点和显著优点：本发明的风机具有多个同心的风轮与中心轴连接，能够使每个风轮上叶片的线速度与来流风速之比处于最佳值，达到提高风能利用率的目的。

附图说明

图1是两个同心风轮的风力机示意图

图2是两个同心风轮风力机的一个水平剖面图

图3是增速箱原理图

图4带有聚能导流装置的的多同心风轮风力机水平剖面图

图5活动叶片示意图

图6角型叶片示意图

图7传统S型叶片示意图

具体实施方式

本发明的一个优选实施例结合附图详述如下：参见图1、图2和图3，两个同心风轮1和2组成一个风力机，内风轮直径为1m，外风轮内径1.05m，外径2m。内风轮对称安装三个弧形叶片(图7)或角型叶片(图6)或活动叶片(图5)，外风轮对称安装4个弧形叶片或角型叶片或活动叶片。内风轮的转速120rpm，外风轮转速40rpm。外风轮用3倍的齿轮增速机构6增速，达到120rpm。齿轮增速箱6中，内转子直接固定在轴10上，而外转子固定在环形圆盘9上，环形圆盘9驱动齿轮13转动，齿轮13带动齿轮12转动，齿轮12驱动固定在轴10上的齿轮11转动。

参见图4，在两个同心风轮1和2组成一个风力机的外围，安装流道板或导流墙16，构成进气的收缩气流通道以提高风速。风轮的顺风侧始终位于该收缩气流通道的下游处，而风轮的逆风侧始终位于进气导流装置下游处的避风区。