CN103277244A

CN103277244A - 风罩式聚风风力发电机

Info

Publication number: CN103277244A
Application number: CN2013102590456A
Authority: CN
Inventors: 邓小波
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2013-09-04

Abstract

本发明公开一种风罩式聚风风力发电机，包括聚风罩和立柱，所述聚风罩设置在立柱端部；其特征在于，所述聚风罩呈伞形结构，聚风罩两端的开口分别是宽口与窄口，在所述聚风罩内且位于窄口处布置有发电机组件，所述发电机组件具有可随从聚风罩宽口端流向窄口端的风驱动的叶轮；在所述立柱顶部设有安装座，所述聚风罩与安装座可转动连接，所述聚风罩在水平方向上可周向转动。本发明风能利用率高，低于每秒三公里的微风亦能驱动机组发电，由于整机体积较小，对于风力较小且场地受限的区域也可装设该风力发电机，同时整机成本低，制作工艺简单，安装方便，方便规模化运用。

Description

风罩式聚风风力发电机

技术领域

本发明涉及一种风力发电机，具体而言，尤其涉及一种风罩式聚风风力发电机。

背景技术

风力发电机在实际中运用较为成熟，风力发电的原理如下：利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前风车技术，大约是每秒三公里的微风速度（微风的程度）便可以开始发电。因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染，故风力发电正在世界上形成一般热潮。但是，传统风力发电机叶片长度较长，叶片制成工艺复杂，成本较高，安装过程复杂，且传统风力发电机对场地要求较高，风力较小区域不适合装设风力发电机，对于较小的风能，就形成了不必要的浪费。

公告号为CN 102338027 A的专利中公开了一种带渐扩式聚风罩的风力发电机组，其采用的技术方案为：一种带渐扩式聚风罩的风力发电机组，包括回转轴、控制器、风机塔架、机舱、高效永磁低速发电机、机械刹，机舱内安装有高效永磁低速发电机及机械刹车，回转轴安装于风机塔架顶端，控制器安装于风机塔架底端或室内，其特征是：叶轮安装于聚风罩迎风口并固定在机舱上，机舱上连接有聚风罩支架，聚风罩支架用以固定渐扩式聚风罩，渐扩式聚风罩安装于支撑架上，避雷针安装在风机顶端支撑架的顶端，从机舱伸出的中心支架安装于回转轴上。该专利存在如下不足：1、当风力过大时，聚风罩存在过载而产生损坏的可能性，2、聚风罩的聚风效力不够强，风力利用率不高。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种风能利用率高，聚风罩聚风能力强且在过载工况下不易损坏的风罩式聚风风力发电机。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种风罩式聚风风力发电机，包括聚风罩和立柱，所述聚风罩设置在立柱端部；其特征在于，所述聚风罩呈伞形结构，聚风罩两端的开口分别是宽口与窄口，在所述聚风罩内且位于窄口处布置有发电机组件，所述发电机组件具有可随从聚风罩宽口端流向窄口端的风驱动的叶轮；在所述立柱顶部设有安装座，所述聚风罩与安装座可转动连接，所述聚风罩在水平方向上可周向转动。

进一步，在聚风罩上设有若干溢风窗，溢风窗前部与聚风罩活动连接，后部通过磁性元件或弹性件与聚风罩连接，当风力超过设定值，溢风窗开启，当风力小于设定值，溢风窗关闭。

进一步，所述弹性件为弹簧，所述磁性元件为永磁体。

进一步，在聚风罩内周向布置若干用于在聚风罩内形成涡流的导风板或螺旋沟。

进一步，聚风罩底部设有至少三支架，支架底部设有连接部，在安装座上设有周向布置的导轨，支架通过连接部与导轨连接。

进一步，在安装座上布置回转轴承，回转轴承内圈穿设竖向布置的轴，聚风罩与轴端部连接。

进一步，聚风罩的窄口与宽口直径的比例为1:2-15。

进一步，聚风罩包括骨架，在骨架上设置覆层。

进一步，覆层为膜材或玻璃钢。

进一步，所述聚风罩后部设有尾翼。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明风能利用率高，低于每秒三公里的微风亦能驱动机组发电，由于整机重量轻，形状大小可因地制宜，对于风力较小且场地受限的区域也可装设该风力发电机，同时整机成本制作工艺简单，安装方便，方便规模化运用。

2、当风力过大时，溢风窗自动开启，保证聚风罩在过载情况下不损坏，同时，聚风窗通过弹性件实现开闭，在聚风罩过载的情况下，还提高了聚风罩的灵敏度，防止聚风罩在过载情况下失效。

3、由于聚风罩窄口与宽口直径的比例为1: 2-15，倍增了进入聚风罩的风力，同时，导风板能使通过聚风罩的风形成涡流，进一步倍增了风力的旋转有效性，提高了发电效率。

4、聚风罩通过回转轴承与立柱连接，聚风罩在水平方向上能自由转动，故聚风罩能随时朝向来风方向，进而实现发电最大化，而且，相比传统由动力驱动风机叶轮在水平方向上转动而言，节约了能源，发电效率更高；由于体积减小，叶轮和电机可制成更灵敏、高效的组件，减少能量损失。

5、聚风罩通过周向布置的导轨实现在水平方向上的转动，一方面聚风罩能随时朝向来风方向进而实现发电，另一方面，由于本发明重量按吨计，旋转件易损坏，但导轨形式的旋转件就很好的解决了该问题，不仅承载能力较强，而且导轨摩擦力较小，提高了聚风罩配合来风方向实现旋转的灵敏度，同时，导轨结构使用寿命是普通旋转件的2倍以上。

附图说明

图1是风罩式聚风风力发电机结构主视示意图。

图2是风罩式聚风风力发电机聚风罩前视示意图，该图省略了部分结构。

图3是图1中S处放大示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。如无特别说明，本申请中的前、后以风罩式聚风风力发电机主视图为参照。

实施例：如图1-3所示，一种风罩式聚风风力发电机，包括聚风罩1，聚风罩1呈伞状结构，聚风罩内径从一端到另一端逐渐缩小（具体而言，聚风罩的形状包括但不仅限于伞形结构，聚风罩还可制成两端为开口的圆锥台状，球状，或者椭球状，等等，只要能实现聚风效应即可），聚风罩所具有的两个开口分别为宽口与窄口，在聚风罩1内且位于窄口处布置有发电机组件2，发电机组件具有发电机以及控制系统，因发电机组件可采用现有技术，故不详述，发电机组件2具有可随从聚风罩宽口端流向窄口端的风驱动的叶轮21，本案中叶轮的中心线与聚风罩的中心线是平行布置的，还包括立柱3，在立柱3顶部设有安装座31，聚风罩1与安装座31可转动连接，聚风罩1在水平方向上可周向转动。

考虑到风力过大，聚风罩无法承载过大的风力，在聚风罩1上设有若干溢风窗11，溢风窗11前部与聚风罩1活动连接，后部通过磁性元件或弹性件与聚风罩1连接，当风力超过设定值，溢风窗开启，当风力小于设定值，溢风窗关闭，该设定值由弹性件的弹力或磁性元件的磁力决定。

磁性元件可以是永磁体等，当溢风窗通过磁性元件与聚风罩连接时，磁铁元件成对布置，即：在溢风窗的后部安装一个磁性元件a，在聚风罩对应位置安装另一磁性元件b，溢风窗通过该对磁性元件的吸合与分离实现溢风窗的开闭，磁性元件吸合与分离是通过聚风罩内风力大小实现的；弹性件优选为弹簧，还可以是其他橡胶类弹性件，磁性元件与弹性件的目的在于配合风力的大小实现溢风窗的开闭。

为了倍增聚风罩内的风力，在聚风罩1内周向布置若干用于在聚风罩内形成涡流的导风板12，导风板可通过现有技术实现的形式较多，例如：如图2所示的导风板，导风板呈曲线状。只要能使进入聚风罩内的风在导风板的作用下形成涡流即可，也可以在聚风罩内周向布置螺旋沟（图中未示）。

由于聚风罩宽口端始终要朝向来风方向，故聚风罩需要能够在水平风向上周向旋转，聚风罩1底部设有三支架13（根据需要可设置多个），支架13底部设有连接部，在安装座31上设有周向布置的导轨311，支架13通过连接部与导轨311连接，导轨可采用现有技术，不详述。

为了聚风罩实现在水平方向上周向旋转，还可采用如下结构形式：在安装座上布置回转轴承，回转轴承内圈穿设竖向布置的轴，聚风罩与轴顶部连接。

聚风罩1窄口与宽口直径的比例优选为1:2-15，该比例的聚风罩聚风效果较佳，倍增风力的效果较好。需要说明的时，窄口与宽口的比例是根据常规风力大小而确定，并不仅限于上述优选比值。

具体而言，聚风罩可通过现有技术实现的形式较多，该实施例中，可采用如下形式：聚风罩1包括骨架，在骨架上设置覆层；覆层优选为膜材或玻璃钢，还可以考虑其他现有技术中的轻质材料，其强度较高，内壁光滑即可。

为了避免因雷击而导致设备组件损坏，在聚风罩上设置避雷针。

为提高聚风罩自适风向的灵敏性（即：聚风罩进风口始终朝向来风方向），可在聚风罩后部（出风口外）安装尾翼，尾翼可用膜材或其他轻型材料制作，尾翼实现形式可为竖向布置的板状体，等，尾翼的目的是保证聚风罩进风口始终朝向来风方向，其作用类似风向标的尾翼，故在此不作详述。

对于上述实施例，发电机组件所具有的发电机可作如下改进：发电机包括发电机线圈以及永磁体转子，发电机前端，即风罩前部安装叶片较大的前叶轮，前叶轮的转动通过齿轮等连接件带动发电机线圈转动，风罩窄口处布置叶片较小的后叶轮，后叶轮通过连接件与永磁体转子连接，后叶轮转动方向与前叶轮转动方向相反；发电机前叶轮的较大叶片可由液压系统和固定弹簧自动调节叶片倾斜和旋转，风力加大时叶片叶柄压迫液压系统的液压杆，该压力传递给控制叶片转动的柄，同时压迫该固定弹簧，使叶片转动向平行风的方向，减少受风面。

本发明工作原理如下：风从聚风罩宽口方向吹入聚风罩，由于聚风罩进风口大，出风口小，故风在穿过聚风罩的过程中就会出现风力加速的现象，进一步，由于聚风罩内设有导流板，故进入聚风罩内的风又能产生涡流，从另一方面又倍增了风力，二者效果叠加，进入聚风罩内风力较小的风在聚风罩上述二个因素的作用下，风力实现了倍增，进入聚风罩的风作用于叶轮进而带动风力发机电组发电，故小于三级的风力亦可实现发电。

当风力过大，超过聚风罩承载范围，溢风窗自动打开，实现溢风，风力减小到设定值，由于弹性件的弹力作用，溢风窗关闭。

由于聚风罩下安装有周向设置的导轨或者回转轴承，故，在风的吹动下，聚风罩始终能朝向来风方向，实现自动调节聚风罩朝向的目的，提高该设备的自适应能力，同时还节约了能源。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种风罩式聚风风力发电机，包括聚风罩（1）和立柱（3），所述聚风罩（1）设置在立柱（3）端部；其特征在于：所述聚风罩（1）呈伞状结构，聚风罩（1）两端的开口分别是宽口与窄口，在所述聚风罩（1）内且位于窄口处布置有发电机组件（2），所述发电机组件（2）具有可随从聚风罩宽口端流向窄口端的风驱动的叶轮（21）；在所述立柱（3）顶部设有安装座（31），所述聚风罩（1）与安装座（31）可转动连接，所述聚风罩（1）在水平方向上可周向转动。

2.根据权利要求1所述的风罩式聚风风力发电机，其特征在于：在所述聚风罩（1）上设有若干溢风窗（11），所述溢风窗（11）前部与所述聚风罩（1）活动连接，后部通过弹性件或磁性元件与所述聚风罩（1）连接，当风力超过设定值，溢风窗开启，当风力小于设定值，溢风窗关闭。

3.根据权利要求2所述的风罩式聚风风力发电机，其特征在于：所述弹性件为弹簧，所述磁性元件为永磁体。

4.根据权利要求2所述的风罩式聚风风力发电机，其特征在于：在所述聚风罩（1）内周向布置若干用于在聚风罩内形成涡流的导风板（12）或螺旋沟。

5.根据权利要求4所述的风罩式聚风风力发电机，其特征在于：所述聚风罩（1）底部设有至少三支架（13），所述支架（13）底部设有连接部，在所述安装座（31）上设有周向布置的导轨（311），所述支架（13）通过连接部与所述导轨（311）连接。

6.根据权利要求4所述的风罩式聚风风力发电机，其特征在于：在所述安装座上布置回转轴承，所述回转轴承内圈穿设竖向布置的轴，所述聚风罩与轴端部连接。

7.根据权利要求1-6任一所述的风罩式聚风风力发电机，其特征在于：所述聚风罩的窄口与宽口直径的比例为1:2-15。

8.根据权利要求1-6任一所述的风罩式聚风风力发电机，其特征在于：所述聚风罩（1）包括骨架，在所述骨架上设置覆层。

9.根据权利要求8所述的风罩式聚风风力发电机，其特征在于：所述覆层为膜材或玻璃钢。

10.根据权利要求9所述的风罩式聚风风力发电机，其特征在于：所述聚风罩（1）后部设有尾翼。