CN104061126A - 万向受风轴流式风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种聚集风力的风力发电机，该风力发电机包括风叶，集风罩，多组导流板构成主体，其中风叶装置于中间圆筒，中间圆筒位于集风罩的上半部。多组导流板通过对风向引导，从而加大了风叶的转速，进而达到供电效果，此装置可用作微风发电领域，尤其是大城市中风力较弱地区可广泛使用。

Description

万向受风轴流式风力发电机
技术领域
本发明涉及一种节能减排领域中的水平轴风力发电机，具体的讲为万向受风轴流式风力发电机。
背景技术
目前的风力发电机主要针对常年风速较大且稳定的地区来设计开发。这样的风力发电机启动风速和工作风速都较高，一般要3级风力才能启动，6级强风才进入正常工作状态，不仅应用地区受到限制，而且不能利用大量常见的低风速。因此目前风力发电并不能获得广泛应用。
大多数内陆城市年平均风速都不高，多数情况下风力低于4级。如果能够开发出在3级左右风力即能正常工作的风力发电机，就可以在全球大部分地区利用风能发电，极大地扩展了风能可利用区域。在城市推广应用这种技术，无需采用远距离高压输电技术，可大大降低发电成本。
通常水平轴风力机需要正对来风方向才能正常工作，通常采用尾舵来调整。但在城市内部，风速比较低，且风向多变。在这种状态下，尾舵既不能保证提供足够的调整力让风机迎风，也会因为频繁且慢速的迎风调整过程而浪费很多风能。因此，微风状态下的有效发电应当采用万向进风技术。
发明内容
本发明两组发电机相互垂直布置，通过导风板分别吸收不同方位的来风，共同发电，并联输出。导风板引导和发电机旋转轴线呈90度以内夹角的来风进入集风罩，推动发电机工作。根据来风方向的不同，进入两组发电机风道中的风量可能不相等，发电量也不相等。总的输出电量为两组发电机输出之和，在一定的风速下是稳定的，受风向变化影响不大。由于实现了万向进风，消除了迎风调整时间，提高了水平轴风力机的效率。因此本装置不仅适合在空旷区域使用，也适合在风向复杂多变的城市环境中应用。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：万向受风轴流式风力发电机，它包括2组成90度夹角相对上下布置的相同的发电装置，每组发电装置由风叶 (1),集风罩(2)、多组导流板(3)组成，多组导流板(3)各自的垂直装置在集风罩(2)中，集风罩(2)是由中间圆筒(4)和两侧相同样式的喇叭口(5)组成，风叶 (1)装置在中间圆筒(4)中。
本发明优点：喇叭口(5)采用的是四棱锥形结构。中间圆筒(4)位于集风罩(2)上半部。风叶旋转平面垂直装置于中间圆筒(4)中。风叶(1)与转轴方向成45度角。多组导流板是二的整数倍数。多组导流板呈放射状布置在喇叭口(5)。
本发明的有益效果是：本发明主要针对微风条件开发风力发电机。本装置通过集风罩(2)增加风机进风口的压力和流速，从而实现低风速启动并正常工作。
附图说明
图1是单组发电机结构示意图。
图2为单组发电机工作时空气流动示意图。
图3为完整的万向受风轴流式风力发电机结构示意图和空气流动示意图。
具体实施方式
本机构采用2组以90度夹角垂直交错放置的轴流式风力发电机协同工作来实现万向受风。单组风力发电机结构如图1所示：由风叶1、集风罩2和多组导流板3组成。集风罩2由中间圆筒4和两侧形状相同且对称布置得喇叭口5组成。风力发电机为双向工作交流发电机，采用和转轴方向呈45度夹角的风叶1，所以无论从集风罩的哪一侧进风，其工作效果是一样的。集风罩中间段为圆形直筒，用于安装风力发电机。两侧采用四棱锥形结构，和中间圆筒自然过渡，形成收集来风的喇叭口。这个结构起到两个作用：一是扩大迎风面积，集中能量；二是使风力机叶片处的空气流速大于进风口处的空气流速，从而降低了本机构的启动风速。中间圆筒4位置偏于上侧，让出的下侧空间就可以垂直反向安装另一组风力发电机。
导风板有多组，安装在集风罩的喇叭口内，在水平方向上以发电机中心为中心，呈放射状布置。其作用是引导空气流动的方向，使得进入喇叭口的空气都朝向发电机中心流动。其工作原理见图2。集风罩的一侧进风时，另一侧就起到出风口的作用。此时逐渐扩大的喇叭口起到泄压和减少流动阻力的作用。
当来风方向不是正对集风罩入口时，就需要两组集风罩共同引导空气流动，以便最大限度利用本机构占用空间内的风能。两组集风罩和风力发电机共同工作的原理见图3。根据图1所示的结构特点，两组轴流式风力发电机共同占用的空间和单组轴流式风力发电机占用的空间几乎是一样的，而工作效率则提高了一倍。对于任意水平方向来风，右侧导流板引导部分空气流经上侧风力发电机，左侧导流板引导部分空气流经下侧风力发电机。除了靠近两侧的空气绕过集风罩流失以外，中间部分的空气都可以流经发电机工作。两组风力发电机各自独立工作，产生的电能采用并联方式输出。根据来风方向的不同，进入两组发电机风道中的风量可能不相等，发电量也不相等。总的输出电量为两组发电机输出之和，在一定的风速下是稳定的，受风向变化影响不大。

Claims (8)

1.万向受风轴流式风力发电机，它包括两组完全相同的发电装置，每组发电装置由风叶 (1),集风罩(2)、多组导流板(3)组成，其特征在于：多组导流板(3)各自的垂直装置在集风罩(2)中，集风罩(2)是由中间圆筒(4)和两侧相同样式的喇叭口(5)组成，风叶 (1)装置在中间圆筒(4)中。
2.根据权利要求1所述的万向受风轴流式风力发电机，其特征在于：喇叭口(5)采用的是四棱锥形结构。
3.根据权利要求1所述的万向受风轴流式风力发电机，其特征在于：中间圆筒(4)位于集风罩(2)上半部。
4.根据权利要求1所述的万向受风轴流式风力发电机，其特征在于：风叶(1)旋转平面垂直装置于中间圆筒(4)中。
5.根据权利要求4所述的万向受风轴流式风力发电机，其特征在于：风叶(1)与转轴方向成45度角。
6.根据权利要求1所述的万向受风轴流式风力发电机，其特征在于：多组导流板(3)是二的整数倍数。
7.根据权利要求1或6所述的万向受风轴流式风力发电机，其特征在于：多组导流板(3)呈放射状布置在喇叭口(5)。
8.根据权利要求1所述的万向受风轴流式风力发电机，其特征在于：两组发电装置成90°夹角相对上下布置，共同占用一个正方体空间，并联工作。
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