CN101825062B - 一种具有增压装置的再生风能风力发电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发电机技术领域，特别涉及一种具有增压装置的再生风能风力发电机；它包括风筒和安装在风筒出风端的主风轮，风筒内安装有供风风叶、增压涡轮、吸风风叶和发电机；主风轮、增压涡轮和吸风风叶均与发电机转轴同轴连接；风筒出风端固设有高压风机；使用时，经供风风叶和吸风风叶的两次增流，大流量的空气进入风筒，并经所述高压风机而形成高速气流，带动主风轮转动，从而驱动发电机发电；转轴转动后，增压涡轮也同步转动，使风筒内的风压和风速进一步提高；本发明风筒内设置了增流增压装置，对风能的利用率大大提高，且风速低时，也可通过所述供风风叶和吸风风叶主动吸取空气而发电，在外界风速低时仍可正常运转发电。

Description

一种具有增压装置的再生风能风力发电机

技术领域：

本发明涉及发电机技术领域，特别涉及一种具有增压装置的再生风能风力发电机。

背景技术：

风力发电机是一种利用风叶捕获风能，并将其转换为机械能，进而驱动发电机发电的能源机器。

目前的风力发电机多数是采用叶片式结构，由风叶直接捕获风能并驱动发电机发电，这样风能利用效率不到10％；为获得大功率，就将不断增加风叶直径，这样会增大成本和安装维护难度，从而影响风电投资价值。

而且上述的风力发电机在低风速时，风力对叶片形成的风压较小，风力不足以启动发电机发电，风力发电机就不能正常启动，这样限制了风力发电机在低风速时的使用，也造成使用效率低。

发明内容：

本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种具有增压装置的再生风能风力发电机，该风力发电机的风能利用率高，且在低风速时也可正常运转。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有增压装置的再生风能风力发电机，它包括风筒和安装在风筒出风端的主风轮，风筒内固定有发电机，所述主风轮与发电机的转轴同轴固接；所述风筒内自进风端至出风端依次安装有供风风叶、增压涡轮和吸风风叶；所述增压涡轮与发电机的转轴同轴固接，所述吸风风叶同轴套接在转轴上；所述供风风叶由一固设在风筒内的供风马达驱动；所述吸风风叶由一固设在风筒内的吸风马达驱动；所述风筒出风端固设有高压风机，所述高压风机的出风口正对所述主风轮。

其中，所述发电机的转轴两端均伸出定子，所述增压涡轮和吸风风叶均安装在发电机靠近进风端的一侧；所述主风轮与发电机之间同轴设置有变速器；所述增压涡轮与吸风风叶之间同轴设置有变速器。

其中，所述主风轮直径大于所述风筒的直径；主风轮的叶片由一侧叶根翘曲而呈弧面状。

其中，所述风筒出风端安装有至少4个高压风机，所述高压风机均匀分布在风筒出风端端面上。

更进一步地，所述风筒出风端安装有8个高压风机，所述8个高压风机交替分布在风筒出风端的内壁和外壁。

其中，所述增压涡轮的涡叶由一侧叶根翘曲而呈弧面状，所述增压涡轮的涡叶翘曲方向与所述主风轮的叶片翘曲方向相反。

其中，所述风筒内在供风风叶与所述增压涡轮之间，以及主风轮与所述发电机的定子之间，均设置有风速传感器；所述增压涡轮与与之相邻的变速器之间设置有电磁恒速器；所述主风轮与与之相邻的变速器之间设置有电磁恒速器。

其中，所述风筒的进风端延设有一直径逐渐增大的喇叭状入口。

其中，所述入口端面上设置有安全罩。

其中，所述风筒下端设置有风向转动平台；风筒上端设置有避雷针。

本发明有益效果为：本风力发电机包括风筒和安装在风筒出风端的主风轮，风筒内固定有发电机，所述主风轮与发电机的转轴同轴固接；所述风筒内自进风端至出风端依次安装有供风风叶、增压涡轮和吸风风叶；所述增压涡轮与发电机的转轴同轴固接，所述吸风风叶同轴套接在转轴上；所述供风风叶由一固设在风筒内的供风马达驱动；所述吸风风叶由一固设在风筒内的吸风马达驱动；所述风筒出风端固设有高压风机，所述高压风机的出风口正对所述主风轮；使用时，启动供风马达和吸风马达，经供风风叶和吸风风叶的两次增流，大流量的空气进入风筒，并经所述高压风机而形成高速气流，该气流冲击主风轮，带动主风轮转动，从而带动发电机的转轴转动而发电；转轴转动后，与转轴同轴固接的增压涡轮也同步转动，从而对进入风筒的气流进行增压增速，使风筒内的风压和风速进一步提高；与现有的风力发电机相比，本发明风筒内设置了增流增压装置，故而对风能的利用率大大提高，且外界风速低时，也可通过所述供风风叶和吸风风叶主动吸取空气而发电，在外界风速低时仍可正常运转发电。

附图说明：

附图1是本发明的立体结构示意图；

附图2是本发明的剖面结构示意图；

附图3是本发明主风轮的结构示意图；

附图4是本发明增压涡轮的机构示意图；

附图5是本发明供风风叶的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明，见附图1和附图2所示，一种具有增压装置的再生风能风力发电机，它包括风筒1和安装在风筒1出风端的主风轮3，其中，本实施例所述的风筒1为两端开口的中空简体，风筒1内固定有发电机2，所述主风轮3与发电机2的转轴21同轴固接，亦即是说，所述主风轮3的中心轴线与转轴21的中心轴线重合。

所述风筒1内自进风端至出风端依次安装有供风风叶4、增压涡轮5和吸风风叶6；所述增压涡轮5与发电机2的转轴21同轴固接，所述吸风风叶6同轴套接在转轴21上；所述供风风叶4由一固设在风筒1内的供风马达41驱动；所述吸风风叶6由一固设在风筒1内的吸风马达61驱动；其中，所述供风风叶4与吸风风叶6均为桨叶叶轮，如附图5所示，供风风叶4包括与供风马达41的输出轴固接的轮轴43，以及多片径向安装在轮轴43上的桨叶42，所述桨叶42倾斜于轮轴43的轴线安装，供风风叶4转动时，所述桨叶42切割气流，并使气流沿桨叶42的倾斜方向流动，从而达到将空气从桨叶42的一侧吸往另一侧的目的；所述吸风风叶6的结构与工作原理与所述的供风风叶4相同。

所述风筒1出风端固设有高压风机7，所述高压风机7的出风口正对所述主风轮3；所述高压风机7由单独的马达驱动，高压风机7能提高流经其内的气流的风压；高压风机7为成熟的现有技术，其构造和工作原理这里不再赘述。

其中，所述发电机2的转轴21两端均伸出定子，所述增压涡轮5和吸风风叶6均安装在发电机2靠近进风端的一侧。

见附图2所示，所述主风轮3与发电机2之间同轴设置有变速器9；所述增压涡轮5与吸风风叶6之间同轴设置有变速器9；变速器9的作用是改变传递至转轴21的转速，使转轴21获得合适的转速，促使发电机2在一个合适的转速下工作。

如附图2所示，本发明所述的风力发电机工作时，启动供风马达41、吸风马达61和高压风机7，空气从风筒1的进风端进入，且被供风马达41带动，在风筒1内形成大流量的气流；所述气流在高压风机7的作用下，流速提高，形成高速气流；所述高速气流从风筒1的出风端喷出，喷至所述主风轮3的叶片31上，带动主风轮3转动；主风轮3带动与之同轴固接的发电机2转轴21转动，从而使发电机2内的磁场被切割而产生感应电势，达到发电的目的，其中，发电机2的工作原理为现有技术；所述转轴21转动后，与转轴21同轴固接的增压涡轮5也随转轴21同步转动，所述增压涡轮5的涡叶51转动，从而使流经增压涡轮5的气流产生涡流，风压增强；这样，空气经供风风叶4被吸入风筒1，经增压涡流形成高速气流，又经吸风风叶6的二次增流，最后经高压风机7的二次增压，形成持续的高速气流，驱动主风轮3带动发电机2转轴21转动而发电。所述风筒1在外界气流的风速较低时，仍可对气流进行增流增压作用，从而驱使发电机2稳定运转，从而最大限度地消除了风力发电机对外界气流环境的依赖，提高风力发电机的适用范围。

见附图1和附图3所示，本实施例所述主风轮3直径大于所述风筒1的直径，这样，主风轮3超出风筒1直径的部分也可以接受风筒1外的自然风冲击，进一步提高了主风轮3对气流能量的吸收利用；本实施例所述主风轮3包括一与发电机2的转轴21固接的连接轴32，所述连接轴32周沿均布有多片叶片31，具体地说，本实施例所述主风轮3在连接轴32周沿设置了8片叶片31；其中，每片叶片31由一侧根部311翘曲而呈弧面状，这样，气流喷至叶片31上时，被叶片31的弧面312引导，形成沿弧面312流动的涡流，从而推动主风轮3旋转；又，本实施例风轮设置了8片叶片31，这样风筒1内的气流大部分能作用在主风轮3上，主风轮3对气流的能量利用率高，这样，与现有的风力发电机相比，主风轮3的直径可以大大缩小，从而减小风力发电机的体积，既降低了制造成本，也为安装维护提供了方便，同时，使风力发电机对安装场地的限制减少。

其中，所述风筒1出风端安装有至少4个高压风机7，所述高压风机7均匀分布在风筒1出风端端面上；具体地说，本实施例所述风筒1出风端安装有8个高压风机7，所述8个高压风机7交替分布在风筒1出风端的内壁和外壁；安装在风筒1内的高压风机7是使风筒1内的气流增速，安装在风筒1外的高压风机7是使外界气流增速。

见附图4所示，本实施例所述增压涡轮5的涡叶51由一侧叶根511翘曲而呈弧面状，所述增压涡轮5的结构与上述的主风轮3相同，所不同的是，所述增压涡轮5的涡叶51翘曲方向与所述主风轮3的叶片31翘曲方向相反，这样，增压涡轮5在转轴21的带动下旋转时，涡叶51切割流经的空气，使气流形成沿涡叶51的弧面512的涡流，达到使气流的风压增大的目的。

见附图2所示，本实施例所述风筒1内在供风风叶4与所述增压涡轮5之间，以及主风轮3与所述发电机2的定子之间，均设置有风速传感器10；所述增压涡轮5与与之相邻的变速器9之间设置有电磁恒速器8；所述主风轮3与与之相邻的变速器9之间也设置有电磁恒速器8。所述的电磁恒速器8均与与之相邻的风速传感器10连接；发电机2工作时，要求其转轴21的转速保持在一个稳定的范围，过高或过低的转速均会对发电机2造成损伤，甚至损毁发电机2；而本发明与所述转轴21固接的主风轮3，其转速由空气的流速决定，而空气流速并不稳定；本实施例设置了风速传感器10和电磁恒速器8后，风速传感器10采集流经的气流流速，并形成控制信号，传递至所述的电磁恒速器8，当风速过高，使主风轮3或增压涡轮5转速过快，从而造成所述转轴21转速过快时，电磁恒速器8内的磁场作用，降低转轴21转速，使转轴21在一个稳定的转速范围内转动，从而使发电机2平稳运转，提高发电机2的工作寿命。

本实施例所述的风速传感器10、电磁恒速器8和变速器9均属于现有技术，其结构和工作原理这里不作赘述。

见附图1所示，本实施例所述风筒1的进风端延设有一直径逐渐增大的喇叭状入口11，所述入口11的形状保证了风筒1能增大对外界气流的吸取量，从而获得更多的气流能量。

其中，所述入口11端面上设置有安全罩，该安全罩能过滤空气中的杂物，避免杂物进入风筒1，对风筒1的内部结构造成损害。

见附图1或2所示，本实施例所述风筒1下端设置有风向转动平台201，本风力发电机通过该风向转动平台201安装在一支架20上，所述风向转动平台201与一导向风叶连接，导向风叶能驱使风筒1在风向转动平台201上转动，从而使风筒1的进风端始终正对气流方向；风筒1上端设置有避雷针30，风力发电机一般安装在空旷场地的较高处，容易遭受雷击，故而在风筒1上端安装避雷针30。

见附图2所示，本实施例所述支架20上安装有发电机2恒速恒压自动控制柜202，所述自动控制柜202用以控制供风马达41、吸风马达61和高压马达，以使作用在主风轮3上的气流保持稳定合适的风速和风压；同时，自动控制柜202还可以设置电磁恒速器8的工作参数，以使发电机2稳定运转。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (10)

1.一种具有增压装置的再生风能风力发电机，它包括风筒（1）和安装在风筒（1）出风端的主风轮（3），风筒（1）内固定有发电机（2），所述主风轮（3）与发电机（2）的转轴（21）同轴固接；其特征在于：所述风筒（1）内自进风端至出风端依次安装有供风风叶（4）、增压涡轮（5）和吸风风叶（6）；所述增压涡轮（5）与发电机（2）的转轴（21）同轴固接，所述吸风风叶（6）同轴套接在转轴（21）上；

所述供风风叶（4）由一固设在风筒（1）内的供风马达（41）驱动；所述吸风风叶（6）由一固设在风筒（1）内的吸风马达（61）驱动；

所述风筒（1）出风端固设有高压风机（7），所述高压风机（7）的出风口正对所述主风轮（3）。

2.根据权利要求1所述的一种具有增压装置的再生风能风力发电机，其特征在于：所述发电机（2）的转轴（21）两端均伸出定子，所述增压涡轮（5）和吸风风叶（6）均安装在发电机（2）靠近进风端的一侧；

所述主风轮（3）与发电机（2）之间同轴设置有变速器（9）；

所述增压涡轮（5）与吸风风叶（6）之间同轴设置有变速器（9）。

3.根据权利要求2所述的一种具有增压装置的再生风能风力发电机，其特征在于：所述主风轮（3）直径大于所述风筒（1）的直径；主风轮（3）的叶片由一侧叶根翘曲而呈弧面状。

4.根据权利要求3所述的一种具有增压装置的再生风能风力发电机，其特征在于：所述风筒（1）出风端安装有至少4个高压风机（7），所述高压风机（7）均匀分布在风筒（1）出风端端面上。

5.根据权利要求1所述的一种具有增压装置的再生风能风力发电机，其特征在于：所述风筒（1）出风端安装有8个高压风机（7），所述8个高压风机（7）交替分布在风筒（1）出风端的内壁和外壁。

6.根据权利要求3所述的一种具有增压装置的再生风能风力发电机，其特征在于：所述增压涡轮（5）的涡叶由一侧叶根翘曲而呈弧面状，所述增压涡轮（5）的涡叶翘曲方向与所述主风轮（3）的叶片翘曲方向相反。

7.根据权利要求2所述的一种具有增压装置的再生风能风力发电机，其特征在于：所述风筒（1）内在供风风叶（4）与所述增压涡轮（5）之间，以及主风轮（3）与所述发电机（2）的定子之间，均设置有风速传感器（10）；所述增压涡轮（5）与与之相邻的变速器（9）之间设置有电磁恒速器（8）；所述主风轮（3）与与之相邻的变速器（9）之间设置有电磁恒速器（8）。

8.根据权利要求1～6任意一项所述的一种具有增压装置的再生风能风力发电机，其特征在于：所述风筒（1）的进风端延设有一直径逐渐增大的喇叭状入口（11）。

9.根据权利要求8所述的一种具有增压装置的再生风能风力发电机，其特征在于：所述喇叭状入口（11）端面上设置有安全罩。

10.根据权利要求1～6任意一项所述的一种具有增压装置的再生风能风力发电机，其特征在于：所述风筒（1）下端设置有风向转动平台（201）；风筒（1）上端设置有避雷针（30）。

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