CN101363415A - 聚能-遮蔽增速的升力型立轴风力发电装置 - Google Patents

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黄典贵
周万里
庄月晴
孙建
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Abstract

本发明涉及一种聚能－遮蔽增速的升力型立轴风力发电装置，它由聚能－遮蔽板，立轴升力型风轮及其驱动的发电机组成。聚能－遮蔽板是平板或弧形板。聚能-遮蔽板对称安装在升力翼型风轮的外围，且与风轮的外径有一定距离，同时聚能－遮蔽板安装角度α为5－100°之间。风力机适用于任意来流方向的风向，收缩气流通道可以大幅度地提高风速，遮蔽板还可以减少小风轮逆风侧的能量损耗，实现风能的高效利用。

Description

聚能-遮蔽增速的升力型立轴风力发电装置
技术领域：
本发明涉及一种风力发电装置，特别是一种适合任意风向的聚能-遮蔽增速的升力型立轴风力发电装置。
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2006年末，全球风电装机容量达到7422.3万千瓦，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4854.5万千瓦，占世界风电装机容量的65.4％。2006年德国风力发电累计装机容量达到2062.2万千瓦，占全世界的1/4以上。2006年印度累计风力发电装机容量也已达到627万千瓦，排世界第4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2007年底，我国风力发电累计装机容量已达到500万千瓦，提前完成国家发改委规划十一五计划。现有的达里厄升力型风力机，如图1，当风向从左向右时，翼I、翼II、翼III以及翼IV分别受到的升力为F1、F2、F3和F4。由于F1>F3以及F4>F2，对转轴0，形成一个扭矩，使得旋转。当风机工作时，正功大于负功，能够驱动旋转；当转过180度后，翼I、翼II、翼III和翼IV的做功情况刚好相反，如此旋转就可以连续工作了。对于这几种风轮，处在0点以上翼型做负功，0点以下的翼型做正功。
发明内容
本发明目的在于针对上述根本性的问题而提供一种聚能—遮蔽增速的升力型立轴风力发电装置，能够最大程度地收集风能，并提高风能利用率。
为了达到上述目的，本发明采用下述技术方案：一种聚能—遮蔽增速升力型风力发电装置，包括由聚能—遮蔽板，立轴升力型风轮及其驱动的发电机组成的风力发电机组，聚能—遮蔽板以一定的角度轴向均匀分布，使吹打到翼型表面上的风速提高。
上述的风轮的叶片形状是翼型，中心2～30个叶片中心轴绕着风轮旋转对称安置。
上述的风轮的半径为0.001m～1000m，垂直高度为0.001m～1000m。
上述的聚能-遮蔽板为平板或者为一定曲率的弧形板，每个聚能-遮蔽板与其内接圆切线间的夹角α为5°～100°。
上述的聚能—遮蔽板的个数为3～12个，在轴向均匀分布，其板高为风轮垂直高度的0.9～1.1倍，其板长为风轮直径的0.1～100倍。
上述升力型立轴风电机组有上面板与下面板。两块面板之间安装翼型叶片和聚能—遮蔽板，以及连接叶片的支撑骨架，由普通轴承或磁悬浮支撑。聚能—遮蔽板安装在上下面板之间，可以焊接也可以利用卡槽固定。在上面板的中心开一个比转子直径略大的孔，上端盖用螺丝固定于上面板上，便于翼型叶片部分的安装与维护。
上述立轴风电机组也可以无上面板与下面板，风轮竖直安装在钢筋混凝土结构的基础上，而其聚能—遮蔽板可以在周围直接以钢筋混凝土结构成型。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的实质性突出特点和显著的优点：本发明提供的风力发电装置，适用于任意来流风向，风轮的翼型叶片由于聚能——遮蔽板能以更高的尖速比旋转运动，外围是静止的聚能—遮蔽板，制造工艺简单，在同等条件下，有效的提高风能利用率。
附图说明
图1是已有技术的达里厄升力型风力机原理示意图
图2是本发明聚能-遮蔽增速的升力型立轴风力发电装置原理示意图
图3是图2中G—G处剖面图
图4是图2中G—G处剖面图
图5是图3中上端盖剖面图
具体实施方式
本发明的一个优选实施例是：参见图3，翼型风轮4采用naca0018翼型，四个翼型叶片4轴向对称分布在直径为6m的圆周上，用钢结构3连接到旋转轴处，聚能—遮蔽板1为6块平均均匀轴对称分布，角度α取30°，聚能—遮蔽板1的长度取4m，立轴风力机高度取15m，聚能—遮蔽板1的高度取15m，板厚取5mm。本装置有固定底座10，其上是连接筒式安装架11，筒式安装架11上固定安装一块圆形下面板12，下面板12的上方有一块与其同样形状和大小的圆形上面板6，上下面板12，6中心区通过轴承安装风轮立轴4，聚能—遮蔽板1按照图3所示利用卡槽卡接在上下面板之间，筒式安装架11处于下面板12下面的中心区安装风轮立轴的驱动的发电机9。上面板12中心开一个比风轮转子直接略大的孔，用一块盖板7用螺钉固定封住孔口，以便于翼型叶片部分的安装与维修。

Claims (4)

1、一种聚能—遮蔽增速的升力型立轴风力发电装置，包括由聚能—遮蔽板(1)，立轴升力翼型风轮(3)及其驱动的发电机(9)组成的风力发电机组，其特征在于聚能-遮风板(1)为平板或弧形板，对称安装在升力型风轮(3)的外围，且与升力型风轮(3)的外径的距离为风轮(3)直径的0.0001～0.2倍，每个聚能—遮蔽板(1)与内接圆(2)切线间的夹角α为5°～100°。
2、根据权利要求1所述的聚能—遮蔽增速的升力型立轴风力发电装置，其特征在于升力型风轮(3)的半径为0.01m-1000m，垂直高度为0.01m～1000m。
3、根据权利要求1及权利要求2所述的聚能—遮蔽增速的升力型立轴风力发电装置，其特征在于聚能—遮风板(1)的个数为3～12个，在轴向对称分布，其板高为升力型风轮(3)垂直高度的0.9～1.1倍，其板长可取风轮(3)直径的0.1～100倍。
4、根据权利要求1所述的聚能—遮蔽增速的升力型立轴风力发电装置，其特征在于所述的升力型风轮(3)具有2～20个均匀轴对称安置的翼型叶片(4)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102011674A (zh) * 2010-12-10 2011-04-13 上海大学 具有收缩扩张流道的分布排列式流体动能发电装置
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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