一種豎向再生風能風力發電機的製作方法

2023-06-12 06:30:21

專利名稱：一種豎向再生風能風力發電機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及發電機技術領域，特別涉及一種豎向再生風能 風力發電機。
技術背景
風力發電機是一種利用風葉捕獲風能，並將其轉換為機械能， 進而驅動發電機發電的能源機器。
目前的風力發電機多數是採用葉片式結構，由風葉直接捕獲風 能並驅動發電機發電，這樣風能利用效率不到10%;為獲得大功率， 就將不斷增加風葉直徑，這樣會增大成本和安裝維護難度，從而影 響風電投資價值。
上述的風力發電機在低風速時，風力對葉片形成的風壓較小， 風力不足以啟動發電機發電，風力發電機就不能正常啟動，這樣限 制了風力發電機在低風速時的使用，也造成使用效率低。
氣流包括水平風和上升氣流，目前的風力發電機大多只能利用 一種方向的氣流。 實用新型內容
本實用新型的目的在於針對現有技術的不足而提供一種豎向再 生風能風力發電機，該風力發電機能同時利用水平風和上升氣流， 其風能利用率高，且在低風速時也可正常運轉。為實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案
一種豎向再生風能風力發電機，它包括豎向設置的風筒，所述 風筒上端樞接有主風輪，所述主風輪為渦輪；風筒內固定有發電機， 所述主風輪與發電機的轉軸同軸固接；所述風筒內自下端至上端依 次安裝有供風風機、增壓渦輪和吸風風葉；所述增壓渦輪與發電機 的轉軸同軸固接，所述吸風風葉同軸套接在轉軸上；所述吸風風葉 由 一 固設在風筒內的吸風馬達驅動。
所述發電機的轉軸兩端均伸出定子，所述增壓渦輪和吸風風葉 均安裝在發電機靠近下端的一側；所述主風輪與發電機之間同軸設 置有變速器；所述增壓渦輪與吸風風葉之間同軸設置有變速器。
所述主風輪直徑大於所述風筒的直徑；主風輪的葉片由一側葉 根翹曲而呈弧面狀。
所述風筒上端固設有至少4個的高壓風機，所述高壓風機的出 風口正對所述主風輪，所述高壓風機均勻分布在風筒上端外圓周上。
所述供風風機的數量為4個，所有供風風機均勻分布在風筒下 端內圓周上。
所述增壓渦輪的渦葉由一側葉根翹曲而呈弧面狀，所述增壓渦 輪的渦葉翹曲方向與所述主風輪的葉片翹曲方向相反。
所述風筒內在供風風機與所述增壓渦輪之間，以及主風輪與所 述發電機的定子之間，均設置有風速傳感器；所述增壓渦輪與與之 相鄰的變速器之間設置有電磁恆速器；所述主風輪與與之相鄰的變 速器之間設置有電磁恆速器。所述風筒外緣設置有豎向支架，所述支架下端與風筒下端之間 設置有供上升氣流進入的通道。
所述風筒上方罩設有一頂蓋。 所述頂蓋上端設置有避雷針。
本實用新型有益效果為本風力發電機它包括豎向設置的風筒， 所述風筒上端樞接有主風輪，所述主風輪為渦輪；風筒內固定有發 電機，所述主風輪與發電機的轉軸同軸固接；所述風筒內自下端至 上端依次安裝有供風風機、增壓渦輪和吸風風葉；所述增壓渦輪與 發電機的轉軸同軸固接，所述吸風風葉同軸套接在轉軸上；所述吸 風風葉由一固設在風筒內的吸風馬達驅動；使用時，啟動供風風機 和吸風馬達，經供風風機和吸風風葉的兩次增壓增流，大流量的空 氣進入風筒，並經所述高壓風機而形成高速上升氣流，該氣流衝擊 主風輪，帶動主風輪轉動，從而帶動發電機的轉軸轉動而發電；轉 軸轉動後，與轉軸同軸固接的增壓渦輪也同步轉動，從而對進入風 筒的氣流進行增壓增速，使風筒內的風壓和風速進一步提高；由於 主風輪為渦輪，水平風也可直接推動其渦葉轉動而發電；與現有的 風力發電機相比，本實用新型風筒內設置了增流增壓裝置，故而對 風能的利用率大大提高，可同時利用水平風和上升氣流發電，且外 界風速低時，也可通過所述供風風機和吸風風葉主動吸取空氣而發 電，在外界風速低時仍可正常運轉發電。


附圖1是本實用新型的立體結構示意圖；附圖2是本實用新型風筒內部的結構示意圖； 附圖3是本實用新型主風輪的結構示意圖； 附圖4是本實用新型增壓渦輪的結構示意圖 附圖5是本實用新型吸風風葉的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明，見附圖1和附圖2 所示， 一種豎向再生風能風力發電機，它包括豎向設置的風筒l，所
述風筒1上端樞接有主風輪3，所述主風輪3為渦輪；風筒1內固定
有發電機2，所述主風輪3與發電機2的轉軸21同軸固接，亦即是 說，所述主風輪3的中心軸線與轉軸21的中心軸線重合。
所述風筒1內自下端至上端依次安裝有供風風機4、增壓渦輪5 和吸風風葉6;所述增壓渦輪5與發電機2的轉軸21同軸固接，所 述吸風風葉6同軸套接在轉軸21上；所述吸風風葉6由一固設在風 筒l內的吸風馬達61驅動；其中，所述吸風風葉6為槳葉葉輪，如 附圖5所示，吸風風葉6包括與吸風馬達61的輸出軸固接的輪軸63， 以及多片徑向安裝在輪軸63上的槳葉62，所述槳葉62傾斜於輪軸 63的軸線安裝，吸風風葉6轉動時，所述槳葉62切割氣流，並使氣 流沿槳葉62的傾斜方向流動，從而達到將空氣從槳葉62的一側吸 往另一側的目的。
所述風筒1上端固設有至少4個的高壓風機7，所述高壓風機7 的出風口正對所述主風輪3;所述高壓風機7由單獨的馬達驅動，高 壓風機7能提高流經其內的氣流的風壓；高壓風機7為成熟的現技術，其構造和工作原理這裡不再贅述。
其中，所述發電機2的轉軸21兩端均伸出定子，所述增壓渦輪
5和吸風風葉6均安裝在發電機2靠近下端的一側。
見附圖2所示，所述主風輪3與發電機2之間同軸設置有變速 器9;所述增壓渦輪5與吸風風葉6之間同軸設置有變速器9;變速 器9的作用是改變傳遞至轉軸21的轉速，使轉軸21獲得合適的轉 速，促使發電機2在一個合適的轉速下工作。
如附圖2所示，本實用新型所述的風力發電機工作時，啟動供 風風機4和吸風馬達61，空氣從風筒l的下端進入，且被供風風機 4帶動，在風筒l內形成大流量的高速上升氣流；所述高速氣流從風 筒1的上端噴出，噴至所述主風輪3的葉片31上，帶動主風輪3轉 動；主風輪3帶動與之同軸固接的發電機2轉軸21轉動，從而使發 電機2內的磁場被切割而產生感應電勢，達到發電的目的，其中， 發電機2的工作原理為現有技術；所述轉軸21轉動後，與轉軸21 同軸固接的增壓渦輪5也隨轉軸21同步轉動，所述增壓渦輪5的渦 葉51轉動，從而使流經增壓渦輪5的氣流產生渦流，風壓增強；這 樣，空氣經供風風機4被吸入風筒1 ，經增壓渦輪5形成高速氣流， 又經吸風風葉6的二次增流，形成持續的高速氣流，驅動主風輪3 帶動發電機2轉軸21轉動而發電。所述風筒1在外界氣流的風速較 低時，仍可對氣流進行增流增壓作用，從而驅使發電機2穩定運轉， 從而最大限度地消除了風力發電機對外界氣流環境的依賴，提高風 力發電機的適用範圍。本實用新型的主風輪3為渦輪，渦輪在平行或垂直於渦軸的外 力作用下均可轉動，故而本風力發電機在水平風吹向主風輪3的葉
片時，同樣可以推動所述主風輪3轉動而發電。
見附圖1和附圖3所示，本實施例所述主風輪3直徑大於所述 風筒1的直徑，這樣，主風輪3超出風筒1直徑的部分也可以接受 風筒1外的自然風衝擊，進一步提高了主風輪3對氣流能量的吸收 利用；本實施例所述主風輪3包括一與發電機2的轉軸21固接的連 接軸32，所述連接軸32周沿均布有多片葉片31，具體地說，本實 施例所述主風輪3在連接軸32周沿設置了 8片葉片31;其中，每片 葉片31由一側根部311翹曲而呈弧面狀，這樣，氣流噴至葉片31 上時，被葉片31的弧面312引導，形成沿弧面312流動的渦流，從 而推動主風輪3旋轉；又，本實施例風輪設置了8片葉片31，這樣 風筒1內的氣流大部分能作用在主風輪3上，主風輪3對氣流的能 量利用率高，這樣，與現有的風力發電機相比，主風輪3的直徑可 以大大縮小，從而減小風力發電機的體積，既降低了製造成本，也 為安裝維護提供了方便，同時，使風力發電機對安裝場地的限制減 少。
見附圖1或附圖2所示，本實施例所述風筒1上端安裝有4個 高壓風機7，所述高壓風機7均勻分布在風筒1上端外圓周上；所述 的高壓風機7是使外界氣流增速。
見附圖4所示，本實施例所述增壓渦輪5的渦葉51由一側葉根 511翹曲而呈弧面狀，所述增壓渦輪5的結構與上述的主風輪3相同所不同的是，所述增壓渦輪5的渦葉51翹曲方向與所述主風輪3的 葉片31翹曲方向相反，這樣，增壓渦輪5在轉軸21的帶動下旋轉 時，渦葉51切割流經的空氣，使氣流形成沿渦葉51的弧面512的 渦流，達到使氣流的風壓增大的目的。
見附圖2所示，本實施例所述風筒1內在供風風機4與所述增 壓渦輪5之間，以及主風輪3與所述發電機2的定子之間，均設置 有風速傳感器；所述增壓渦輪5與與之相鄰的變速器9之間設置有 電磁恆速器8;所述主風輪3與與之相鄰的變速器9之間也設置有電 磁恆速器8。所述的電磁恆速器8均與與之相鄰的風速傳感器連接； 發電機2工作時，要求其轉軸21的轉速保持在一個穩定的範圍，過 高或過低的轉速均會對發電機2造成損傷，甚至損毀發電機2;而本 實用新型與所述轉軸21固接的主風輪3，其轉速由空氣的流速決定， 而空氣流速並不穩定；本實施例設置了風速傳感器和電磁恆速器8 後，風速傳感器採集流經的氣流流速，並形成控制信號，傳遞至所 述的電磁恆速器8，當風速過高，使主風輪3或增壓渦輪5轉速過快， 從而造成所述轉軸21轉速過快時，電磁恆速器8內的磁場作用，降 低轉軸21轉速，使轉軸21在一個穩定的轉速範圍內轉動，從而使 發電機2平穩運轉，提高發電機2的工作壽命。
本實施例所述的風速傳感器、電磁恆速器8和變速器9均屬於 現有技術，其結構和工作原理這裡不作贅述。
見附圖1、2所示，木實施例所述風筒1外緣設置有豎向支架20， 所述支架20下端與風筒i下端之間設置有供上升氣流進入的通道21;具體地說，本實施例所述的支架20由4個均布在風筒1外緣的 支腳組成，每個支腳下端有用於固接至地面或建築物頂面的連接板;
支腳下端低於風筒1下端，這樣支腳與支腳間，以及支腳與風筒1
下端間形成所述的通道21，上升氣流可以通過該通道21進入風筒1內。
其中，所述風筒1上方罩設有一頂蓋11，該頂蓋11能防止雨雪
落入風筒1內，起到保護風筒1內各部件以及主風輪1的作用；頂 蓋11與主風輪3之間有供氣流排出的空隙。所述頂蓋也可以做成太 陽能電池，這樣可以將風力發電和太陽能發電結合起來。
本實施例所述風筒1上端設置有避雷針，風力發電機一般安裝 在空曠場地的較高處，容易遭受雷擊，故而在風筒1上端安裝避雷 針。
以上所述僅是本實用新型的較佳實施方式，故凡依本實用新型 專利申請範圍所述的構造、特徵及原理所做的等效變化或修飾，均 包括於本實用新型專利申請範圍內。
權利要求1、一種豎向再生風能風力發電機，其特徵在於它包括豎向設置的風筒(1)，所述風筒(1)上端樞接有主風輪(3)，所述主風輪(3)為渦輪；風筒(1)內固定有發電機(2)，所述主風輪(3)與發電機(2)的轉軸(21)同軸固接；所述風筒(1)內自下端至上端依次安裝有供風風機(4)、增壓渦輪(5)和吸風風葉(6)；所述增壓渦輪(5)與發電機(2)的轉軸(21)同軸固接，所述吸風風葉(6)同軸套接在轉軸(21)上；所述吸風風葉(6)由一固設在風筒(1)內的吸風馬達(61)驅動。
2、 根據權利要求1所述的一種豎向再生風能風力發電機，其特 徵在於所述發電機(2)的轉軸(21)兩端均伸出定子，所述增壓 渦輪(5)和吸風風葉(6)均安裝在發電機(2)靠近下端的一側；所述主風輪(3)與發電機(2)之間同軸設置有變速器(9); 所述增壓渦輪(5)與吸風風葉(6)之間同軸設置有變速器(9)。
3、 根據權利要求2所述的一種豎向再生風能風力發電機，其特徵在於所述主風輪(3)直徑大於所述風筒(1)的直徑；主風輪(3)的葉片由一側葉根翹曲而呈弧面狀。
4、 根據權利要求3所述的一種豎向再生風能風力發電機，其特徵在於所述風筒(1)上端固設有至少4個的高壓風機(7)，所述高壓風機(7)的出風口正對所述主風輪(3)，所述高壓風機(7)均勻分布在風筒(1)上端外圓周上。
5、 根據權利要求4所述的一種豎向再生風能風力發電機，其特 徵在於所述供風風機(4)的數量為4個，所有供風風機(4)均 勻分布在風筒(1)下端內圓周上。
6、 根據權利要求3所述的一種豎向再生風能風力發電機，其特徵在於所述增壓渦輪(5)的渦葉由一側葉根翹曲而呈弧面狀，所述增壓渦輪(5)的渦葉翹曲方向與所述主風輪(3)的葉片翹曲方 向相反。
7、 根據權利要求2所述的一種豎向再生風能風力發電機，其特 徵在於所述風筒(1)內在供風風機(4)與所述增壓渦輪(5)之 間，以及主風輪(3)與所述發電機(2)的定子之間，均設置有風 速傳感器；所述增壓渦輪(5)與與之相鄰的變速器(9)之間設置 有電磁恆速器(8);所述主風輪(3)與與之相鄰的變速器(9)之 間設置有電磁恆速器(8)。
8、 根據權利要求1 7任意一項所述的一種豎向再生風能風力 發電機，其特徵在於所述風筒(1)外緣設置有豎向支架(20)， 所述支架(20)下端與風筒(1)下端之間設置有供上升氣流進入的 通道。
9、 根據權利要求8所述的一種豎向再生風能風力發電機，其特徵在於所述風筒(1)上方罩設有一頂蓋(11)。
10、 根據權利要求9所述的一種豎向再生風能風力發電機，其特徵在於所述頂蓋(11)上端設置冇避雷針。
專利摘要本實用新型涉及發電機技術領域，特別涉及一種豎向再生風能風力發電機；它包括風筒和安裝在風筒上端的主風輪，風筒內依次安裝有供風風機、增壓渦輪、吸風風葉和發電機；主風輪、增壓渦輪和吸風風葉均與發電機轉軸同軸固接；使用時，經供風風機和吸風風葉的兩次增壓增流，大流量的空氣進入風筒，並經所述高壓風機而形成高速氣流，帶動主風輪轉動，從而驅動發電機發電；轉軸轉動後，增壓渦輪也同步轉動，使風筒內的風壓和風速進一步提高；水平風也可直接推動其渦葉轉動而發電；本實用新型對風能的利用率高，可同時利用水平風和上升氣流發電，外界風速低時仍可正常運轉發電。
文檔編號F03D3/06GK201386621SQ200920052538
公開日2010年1月20日 申請日期2009年3月13日 優先權日2009年3月13日
發明者許純權 申請人:東莞市金鑫智能機械設備有限公司