CN101539105A - 螺旋风洞式风力发电机 - Google Patents

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刘大成
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Abstract

本发明涉及一种螺旋风洞式风力发电机。该发电机主要由螺旋喇叭口、螺旋引流罩、风叶、风洞、传动轴、电子调速器、机械限速器及发电机构成。螺旋喇叭口连接有螺旋风洞，风洞内设发电机，风叶转动轴连接发电机转动轴。螺旋喇叭口内壁设有左向或右向凸弧状导风棱、螺旋导流罩设有左向或右向凹弧状导风棱、风叶叶片或叶面设有左、右旋向、螺旋风洞也设有左向或右向凸弧状导风棱。本发明可将15－30/秒的动能风，加速至40－50米/秒的螺旋风气流，推动风叶快速旋转，带动发电机转轴旋转发电。与其它同规格的普通叶片式风能发电机可产生更多的电量；且与同等功率发电机相比，体积小、整体性好、适于在车体上安装，易于推广应用。

Description

螺旋风洞式风力发电机
技术领域
本发明涉及风能利用技术，特别涉及风力发电技术，具体地说是一种螺旋风洞式风力发电机。
背景技术
风力发电是风能利用的主要技术，已被广泛应用到边远山区、边防海岛、草原牧场等风力资源条件好的地区。经多年实践，风力发电技术已趋向成熟，应用中取得了良好效果。现行的风力发电装置大多为规模化固定地设立在某一空旷区域，其所产生的电能再被集中输入供电线路，其它场合的应用较少。但是，我们周围可利用的风能无处不在。例如，汽车、火车、轮船在行驶过程中都会产生大量的风能(其中，汽车平均车速60-100公里时，风速约为每秒15-30米)，这种风能如获利用，将转化为汽车、火车或船只所需的电能。目前，已有人提出在电动车辆前端或顶上架设风扇，通过风扇转轴带动发电机工作，发电机再给车辆充电器供电的技术方案。但是这种常规叶片式风力发电机的叶片直径较大，并不适宜安装在运动中的汽车上，该技术方案难以推广应用。因此，车辆行驶中的风能至今未被利用。
发明内容
本发明提出了一种螺旋风洞式风力发电机，目的在于通过这种适合安装在车体上的小体积风力发电机，以其所形成的螺旋龙卷风式高风速推进风叶旋转带动发电机发电，实现车辆行进中风能的有效利用。
本发明的技术解决方案：
本发明主要由螺旋喇叭口、螺旋导流罩，风叶、螺旋风洞、转动轴及发电机构成。螺旋喇叭口的后端连接有螺旋风洞，螺旋风洞内设有发电机，螺旋喇叭口内的风叶转动轴连接发电机转动轴。所述的螺旋喇叭口的内壁设有凸弧状导风棱，所述的风叶的叶片与风叶转动轴作垂直设置，或风叶的叶面围绕风叶转动轴的轴向设置、该设置叶面的圆弧半径由大渐小；所述的螺旋导流罩设置于风叶转动轴的前端；本发明还设有电子调速器、机械限速器。所述电子调速器、机械限速器设置在风叶与发电机之间的转动轴上。发电机安装在风洞壳的内支架上；风洞壳设有外支架固定在车体上，螺旋喇叭口迎风安装。
本发明的有益效果：
(一)本发明可将15-30/秒的动能风，加速形成40至50米/秒的螺旋风气流，推动风叶片快速旋转，风叶转动轴带动发电机转动轴旋转而发电，与同等规格的普通风叶片式风能发电机相比可产生更多的电量。
(二)本发明与同等功率风力发电机相比，体积大大减少，安装在车体上所占用空间小，整体性好，适于运动中的汽车、火车和船只安装，易于推广应用。
(三)本发明能够在电动汽车行驶中，不断地给电动汽车补充电能，延长了电动汽车的行驶里程。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图；
附图2A为本发明组件螺旋喇叭口呈圆形状，螺旋喇叭口内壁圆周设有的左向凸弧状导风棱的结构示意图；
附图2B为本发明组件螺旋喇叭口呈圆形状，螺旋喇叭口内壁圆周设有的右向凸弧状导风棱的结构示意图；
附图2C为本发明组件螺旋喇叭口呈椭圆形状，螺旋喇叭口内壁圆周设有的左向凸弧状导风棱的结构示意图；
附图2D为本发明组件螺旋喇叭口呈椭圆形状，螺旋喇叭口内壁圆周设有的右向凸弧状导风棱的结构示意图；
附图3A为本发明组件螺旋风洞内壁所设左向螺旋风洞凸弧状导风棱展开状态的结构示意图；
附图3B为本发明组件螺旋风洞内壁所设右向螺旋风洞凸弧状导风棱展开状态的结构示意图；
附图4A为本发明组件风叶的叶片与风叶转动轴作垂直设置的左旋两片叶的结构示意图；
附图4B为本发明组件风叶的叶片与风叶转动轴作垂直设置的右旋两片叶的结构示意图；
附图4C为本发明组件风叶的叶片与风叶转动轴作垂直设置的左旋三片叶的结构示意图；
附图4D为本发明组件风叶的叶片与风叶转动轴作垂直设置的右旋三片叶的结构示意图；
附图5A为本发明组件风叶的叶面围绕风叶转动轴的轴向设置、叶面的左向螺旋，叶面的圆弧半径由大渐小的结构示意图；
附图5B为本发明组件风叶的叶面围绕风叶转动轴的轴向设置、叶面的右向螺旋，叶面的圆弧半径由大渐小的结构示意图；
附图6为本发明组件电子调速器电路构成框图；
附图7为本发明组件离心式机械限速器的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，
本发明主要由螺旋喇叭口1、螺旋导流罩2，风叶3、螺旋风洞4、转动轴5及发电机6构成。还设有电子调速器7、机械限速器8。发电机安装在风洞壳的内支架9上；风洞壳设有外支架10固定在车体上，发电机输出线61连接车辆的充电器。
如图2A、图2B、图2C、图2D所示，
本发明的螺旋喇叭口呈圆形状或呈椭圆形状，螺旋喇叭口的内壁设有的左向或右向凸弧状导风棱11。
如图3A、图3B所示，
为本发明组件螺旋风洞内壁设有左向或右向螺旋风洞凸弧状导风棱41。
如图4A、4B、4C、4D所示，
本发明组件风叶3的叶片31与风叶转动轴作垂直设置，叶片设置有2-6片叶，其中4片、5片、6片叶图中未表示。另：风叶转动轴的前端设有下凹的导流罩2，罩内也设有左向或右向凹弧状导风棱21。
如图5A、5B所示，为本发明组件风叶3的叶面32围绕风叶转动轴5的轴向设置，并连接在转动轴上，叶面的圆弧半径由大渐小。图5A、5B分别表示仅各为一个的左向或右向螺旋叶面，该形态叶面围绕风叶转动轴设置的数量或为一个，或互为180度的两个，或互为120度的三个。
本发明组件螺旋喇叭口内壁设有的左向或右向凸弧状导风棱、螺旋导流罩设有的左向或右向凹弧状导风棱、风叶叶片或叶面设有的左、右旋向以及螺旋风洞设有的左向或右向螺旋风洞凸弧状导风棱，对同一台本发明来说，其导向及旋向均为相同向设置。
如图6所示，
本发明电子调速器主要由测速控制电路、低速补偿电路、高速限制电路和执行机构组成。其作用是在发电机启动的初始阶段，由于风力小、转动轴扭力不足，风叶转动速度较低时，执行机构给予转动轴扭力的补偿，使叶片快速动；当发电机转动速度超过设计转速时又通过高速限制电路、执行机构限制降低转动轴转速。
如图7所示，
本发明组件离心式机械限速器，由摩擦片81连接弹簧82组成。当发动机转动速度超过设计转速时，可产生机械阻尼作用，同样达到限速目的。
本发明用于电动汽车上，发电机功率可以根据电动汽车不同型号用电量的需求，按50W至2000W的系列化设计，且可根据电动汽车电量需要，每辆电动汽车可配置2-4台。
本发明不仅可以与电动汽车配套使用，还可以与车速20-30公里/小时、行驶时风速约为8-10米的前后轮电动车和机动船只或其它车辆配套使用，使用时无需改变车辆(或船只)的主体结构，只要在它们的恰当位置安装本螺旋风洞式风力发电机，并配套安装及调压充电控制器(电动车工作电压36V、48V)便可实现向蓄电池充电，为电动车辆补充行驶所需电能，或为其它车辆上的供电装置补充电能。

Claims (10)

1、螺旋风洞式风力发电机，其特征在于：它主要由螺旋喇叭口、螺旋导流罩，风叶、螺旋风洞、转动轴及发电机构成，螺旋喇叭口的后端连接有螺旋风洞，螺旋风洞内设有发电机，螺旋喇叭口内的风叶转动轴连接发电机转动轴。
2、根据权利要求1所述的螺旋风洞式风力发电机，其特征在于：所述的螺旋喇叭口呈圆形状或呈椭圆形状，螺旋喇叭口的内壁设有左向凸弧状导风棱或右向凸弧状导风棱。
3、根据权利要求1所述的螺旋风洞式风力发电机，其特征在于：所述螺旋导流罩设置在螺旋风叶转动轴的前端，呈下凹状，导流罩设有左向凹弧状导风棱或右向凹弧状导风棱。
4、根据权利要求1所述的螺旋风洞式风力发电机，其特征在于：所述螺旋风洞的内壁设有左向螺旋风洞凸弧状导风棱或右向螺旋风洞凸弧状导风棱。
5、根据权利要求1所述的螺旋风洞式风力发电机，其特征在于：所述的风叶的叶片与风叶转动轴作垂直设置，或风叶的叶面围绕风叶转动轴的轴向并与转动轴相连设置。
6、根据权利要求5所述的螺旋风洞式风力发电机，其特征在于：所述的风叶的叶片与风叶转动轴作垂直设置的、其叶片或为左旋或为右旋设置，叶片数量为两片-六片。
7、根据权利要求5所述的螺旋风洞式风力发电机，其特征在于：所述的风叶的叶面围绕风叶转动轴的轴向设置的、叶面的圆弧半径由大渐小，叶面围绕风叶转动轴设置至少为一个，或互为180度的两个，或互为120度的三个。
8、根据权利要求1或2、3、4、5所述的螺旋风洞式风力发电机，其特征在于：所述的螺旋喇叭口内壁设有的左向或右向凸弧状导风棱、螺旋导流罩设有的左向或右向凹弧状导风棱、风叶叶片或叶面设有的左、右旋向以及螺旋风洞设有的左向或右向螺旋风洞凸弧状导风棱，其导向及旋向均为相同向设置。
9、根据权利要求1所述的螺旋风洞式风力发电机，其特征在于：它还设有电子调速器和机械限速器，两者设置在风叶与发电机之间的转动轴上。
10、根据权利要求1所述的螺旋风洞式风力发电机，其特征在于：所述发电机安装在风洞壳体的内支架上；风洞壳体设有外支架固定在车体上，螺旋喇叭口迎风安装。
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