無阻導流型豎直軸風力發電機的製作方法
2023-06-03 03:48:21 2
專利名稱：無阻導流型豎直軸風力發電機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種風能高效轉化為電能的裝置，屬於新能源利用領域。本裝置 通過對發電機葉片外形分析和設計，以及對該發電機整體氣動布局的無阻設計、導流設計 可以完全隱藏阻礙風力機轉動的阻力矩，實現該風力機無阻力轉動，從而極大的提高風能 轉化效率。本實用新型相對目前市場上現有的風力發電機具有更高的風能利用率和風電轉化率。
背景技術：
目前能源短缺已成為制約我國經濟社會發展的主要因素之一，在我國，除了能源 利用率低，能源浪費現象普遍存在外還存在環境汙染、生態惡化等一系列問題。風能作為一 種無汙染、可再生的新能源有著巨大的發展潛力，近年來，風能作為一種高效清潔的新能源 也日益受到重視。合理利用風能，既可減少環境汙染，又可減輕越來越大的能源短缺的壓 力。尤其，近年來全球性的能源資源短缺、石油價格飆漲及全球溫室效應加劇，促使各國加 緊發展綠色能源，其中，風力發電為發展再生能源之重要項目之一。專家認為，風能在國際 能源領域所扮演的角色已從「補充能源」向「戰略替代能源」方向發展。風是地球上的一種自然現象，由太陽輻射熱引起。太陽照射到地球表面，地球表面 各處受熱不同，產生溫差，從而引起大氣的對流運動形成風。據估計到達地球的太陽能中雖 然只有大約2%轉化為風能，但其總量仍是十分可觀的。全球的風能約為2. 74X 109MW，其 中可利用的風能為2 X IO7MW,比地球上可開發利用的水能總量還要大10倍。風能作為一種無汙染、可再生的新能源有著巨大的發展潛力，近年來，風能作為一 種高效清潔的新能源也日益受到重視。合理利用風能，既可減少環境汙染，又可減輕越來越 大的能源短缺的壓力。本實用新型所述的無阻導流型豎直軸風力發電機主要由葉片、發電機、中軸、導流 板、尾翼、底板和主軸構成。對豎直軸風力發電機來說，轉動的根本原因是由於風力的作 用，使風力機葉片的動力臂和阻力臂上產生了力矩差。本實用新型採用導流板來消除風力 機的阻力，增強動力，從根本上解決了風力機效率不高的問題。導流板的功能主要是兩個， 一方面導流板可以遮住風力機的阻力臂，使阻力臂產生不了阻力，另一方面，導流板將本應 吹向阻力臂的風導流，使之吹向動力臂，即採用導流板後吹向動力臂的風為原動力臂和阻 力臂風力的總合，因此吹向動力臂的風速增大，相應也產生了更大的動力。因此，在阻力臂 阻力消失和動力臂動力增加的雙重作用下，該風力機的轉速會大大提高，從而帶動發電機 向外界輸送出更多的電能。此外，經過專利資料庫的檢索，還沒有發現與本專利類似的風力發電機裝置。 發明內容本實用新型的目的是開發出一種在中、低風速工況下將風能高效轉化為電能的風 力發電裝置。[0008]為了克服普通風力機中、低風速下無法發電、效率低下等弊端，本實用新型採用了 雙風輪並列布置，並採用外加導流板來消阻、增流，使風力機能夠在中、低風工況下高效發 電。本實用新型最大的特點就是採用導流板來消除風力機的阻力，增強動力，從根本上解決 了影向風力機效率的技術問題。本實用新型採用的導流板的功能主要表現在兩個方面，一 方面導流板可以遮住阻礙風力機轉動的阻力臂，使阻力臂產生不了阻力，另一方面，導流板 將本應吹向阻力臂的風導流，使之吹向動力臂，即採用導流板後吹向動力臂的風為原動力 臂和阻力臂風力的總合，因此吹向動力臂的風速增大，相應也產生了更大的動力。因此，在 阻力臂阻力消失和動力臂動力增加的雙重作用下，該風力機的轉速會大大提高，從而帶動 發電機向外界輸送出更多的電能。本實用新型無阻導流型豎直軸風力發電機主要由葉片1、葉片鉉2、中軸3、小連杆 4、發電機5、導流板6、大連杆7、尾翼8、底板(底座)9、主軸10構成。其中
圖1為葉片和發 電機組成的風輪，在本實用新型中，
圖1所示的風輪共有兩部分，其布置思想為兩個風輪的 阻力部分相連，便於隱藏阻力，整體布置示意圖如圖4和圖5。圖2為導流板和尾翼，導流板 共有兩片組成，分別遮住兩個風輪的阻力部分。尾翼布置於導流板後方，作用是使風力發電 機能夠自動迎風。本實用新型解決其技術問題所採取的技術方案是採用導流板將本應吹向風力機 阻力臂的風導流到風力機的動力臂，從而實現減小阻力、增強動力的目的。具體做法是，首 先將兩個風輪相鄰布置，並且使阻力臂都處於內側，在風力機的正前方布置導流板，導流板 的大小為剛好完全遮擋住風力機的阻力臂，這樣就可以使本應吹向風力機阻力臂的風經過 導流板的作用導流到風力機的動力臂上，從而實現減小阻力、增大動力作用。另外，在導流 板正後方裝設尾翼，使尾翼正好處於風力機的對稱軸上，這樣就可以使風力機在運行時候 可以依據風向的變化自動迎風，保證風力發電機高效工作。本實用新型的有益效果是，捕風效率高，可以在微風狀態下啟動發電，另外還具有 更高風電轉換效率，在我國大部分地區都可以使用。
以下結合附圖和實例對本實用新型進一步說明。
圖1為葉片和發電機圖，主要由葉片1、葉片鉉2、中軸3、小連杆4、發電機5構成。圖2為阻流板和尾翼圖，主要由導流板6、大連杆7、尾翼8構成。圖3為主軸和底板圖，主要由底板9、主軸10構成。圖4為整體示意圖a。圖5為整體示意圖b。
具體實施方式
首先，將葉片1、葉片鉉2、中軸3、小連杆4、發電機5按
圖1所示相連組成一個風 輪，然後將兩個風輪和導流板6、大連杆7、尾翼8布置於底板9、主軸10上面，布置方式如圖 4和圖5。風力機工作時尾翼會自動根據風的方向帶動整個風力發電機轉動，保證風力發電 機的導流板正對來流方向，然後導流板將本應吹向風力機阻力臂的風導流到風力機動力臂
4上，使吹向風力機動力臂上的風力增強，這樣就實現了本實用新型無阻導流型豎直軸風力 發電機的隱藏阻力、增強動力的目的。由於此風力機在運行中沒有阻力，而動力也相應增 大，因而可以保證在較小的風速下正常發電，並且具有極高的捕風效率和風電轉換效率。
權利要求無阻導流型豎直軸風力發電機，主要由葉片(1)、葉片鉉(2)、中軸(3)、小連杆(4)、發電機(5)、導流板(6)、大連杆(7)、尾翼(8)、底板(9)、主軸(10)構成，且葉片(1)、葉片鉉(2)、中軸(3)、小連杆(4)、發電機(5)共同組成一個風輪，兩個此風輪組成一個風輪組。
2.根據權利要求1所述的無阻導流型豎直軸風力發電機，其特徵是兩個風輪的葉片布 置方式相反，風輪的轉動方向也相反。
3.根據權利要求1所述的無阻導流型豎直軸風力發電機，其特徵是風力發電機布置在 風輪中間或下方，發電機與葉片由小連杆相連。
4.根據權利要求1所述的無阻導流型豎直軸風力發電機，其特徵是風輪由3個以上的 葉片組成，並在一個風輪內葉片的布置方向相同。
5.根據權利要求1所述的無阻導流型豎直軸風力發電機，其特徵是導流板為兩個平 板，其夾角為90度-180度之間，布置於兩個風輪阻力臂的正前方，且剛好完全遮擋兩個風 輪的阻力臂。
6.根據權利要求1所述的無阻導流型豎直軸風力發電機，其特徵是尾翼布置於導流板 正後方，處於風力機對稱軸上，且尾翼的大小根據風輪和導流板的大小而定，以保證風力機 可以正常迎風發電。
7.根據權利要求1所述的無阻導流型豎直軸風力發電機，其特徵是底板(9)和主軸 (10)通過軸承相連，且底板可以在主軸上自由轉動。
專利摘要無阻導流型豎直軸風力發電機是一種風能高效轉化為電能的裝置，屬於新能源利用領域。無阻導流型豎直軸風力發電機由以下構件組成葉片1、葉片鉉2、中軸3、小連杆4、發電機5、導流板6、大連杆7、尾翼8、底板(底杆)9、主軸10。本實用新型採用兩個風輪相鄰布置方式，並且使阻力臂都處於內側，在風力機的正前方布置導流板，導流板的大小為剛好完全遮擋住風力機的阻力臂，這樣就可以使本應吹向風力機阻力臂的風經過導流板的作用導流到風力機的動力臂上，從而實現減小阻力、增大動力作用。另外，在導流板正後方裝設尾翼，使尾翼正好處於風力機的對稱軸上，這樣就可以使風力機在運行時候可以依據風向的變化自動迎風，保證風力發電機高效工作。
文檔編號F03D3/00GK201666221SQ200920133489
公開日2010年12月8日 申請日期2009年7月9日 優先權日2009年7月9日
發明者王立璞 申請人:王立璞