CN105508130B - 集风式风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种集风式风力发电机，包括集风罩、设置于集风罩内的发电机以及与发电机的转轴装配连接的叶片，所述集风罩两端分别开设有第一开口和第二开口，所述第一开口的截面积大于集风罩的中间部分的截面积，所述叶片位于集风罩的中间部分的截面积最小处的位置。本发明的有益效果为：相对于传统的风力发电机，其发电效率得以提高；叶片相对较小，制造容易，使集风式风力发电机的整体结构紧凑；叶片位于集风罩中，使叶片不直接暴露于外面，即使集风式风力发电机的安装高度有限，也不会对周围的人员构成危险；对集风罩的形状进行优化，以进一步提高发电效率；安装和使用灵活、方便。

Description

集风式风力发电机
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种集风式风力发电机。
背景技术
近几十年来，煤、石油、天然气等常规矿物能源出现了供应不稳定的局面，且其使用会产生比较严重的环境污染，寻求清洁的可再生能源遂成为现代世界的一个重要课题，其中，风能作为可再生的、无污染的自然能源越来越受重视。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料消耗问题，也不会产生辐射、污染，可以长期利用。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。风力发电机由机头、转体、尾舵、叶片组成。叶片用来接受风力并通过机头转化为电能，尾舵使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能，转体能使机头灵活地转动以实现尾舵调整方向的功能，机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。但是，现有的风力发电机的发电效率还有待进一步提高，并且风力发电机的叶片会伤及鸟类和风力发电机周边的人员。
发明内容
本发明的目的在于提供一种集风式风力发电机以实现提高风力发电效率和风力发电机的安全性。
本发明提供一种集风式风力发电机，包括集风罩、设置于集风罩内的发电机以及与发电机的转轴装配连接的叶片，所述集风罩两端分别开设有第一开口和第二开口，所述第一开口的截面积大于集风罩的中间部分的截面积，所述叶片位于集风罩的中间部分的截面积最小处的位置。
进一步的，所述集风罩的第二开口的截面积大于集风罩的中间部分的截面积。
进一步的，所述集风罩的第一开口至中间部分的截面积最小处的内侧面形状为椭圆抛物面。
进一步的，所述集风罩的第二开口至中间部分的截面积最小处的内侧面形状为椭圆抛物面。
进一步的，所述集风罩的第一开口至中间部分的截面积最小处的内侧面形状为旋转抛物面。
进一步的，所述集风罩的第二开口至中间部分的截面积最小处的内侧面形状为旋转抛物面。
进一步的，还包括尾舵、转体和支撑架，所述发电机上装配连接尾舵，所述集风罩经转体活动连接支撑架。
与现有技术相比，本发明的集风式风力发电机具有以下特点和优点：
1、本发明的集风式风力发电机，相对于传统的风力发电机，其发电效率得以提高。
2、本发明的集风式风力发电机，叶片相对较小，制造容易，使集风式风力发电机的整体结构紧凑。
3、本发明的集风式风力发电机，叶片位于集风罩中，使叶片不直接暴露于外面，即使集风式风力发电机的安装高度有限，也不会对周围的人员构成危险。。
4、本发明的集风式风力发电机，对集风罩的形状进行优化，以进一步提高发电效率。
5、本发明的集风式风力发电机，安装和使用灵活、方便。
结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中的一种集风式风力发电机的结构示意图；
其中，
1、集风罩，2、发电机，3、叶片，4、尾舵，5、支撑架，6、转体。
具体实施方式
本实施例提供一种集风式风力发电机，包括集风罩1、设置于集风罩1内的发电机2以及与发电机2的转轴装配连接的叶片3，所述集风罩1两端分别开设有第一开口和第二开口，所述第一开口的截面积大于集风罩1的中间部分的截面积，所述叶片3位于集风罩1的中间部分的截面积最小处的位置。第一开口的截面积较大，可以扩大受风面积，较多的风流经第一开口进入到集风罩1中，风流在集风罩1中从截面积较大的第一开口处至中间部分的截面积最小处，根据流体力学的原理，流体从开口截面面积大的地方流至开口截面面积小的地方时，流体的流速会升高。因此，在集风罩1中间部分的截面积最小处的位置，风流的速度最高，叶片3的转速最快，进而带动发电机2的旋转速度更快，使发电机2的发电效率得以提高。集风罩1的第二开口的截面积大于集风罩1的中间部分的截面积，风流经过集风罩1中间部分的截面积最小处带动叶片3旋转后，集风罩1的截面积又增大，使带动叶片3旋转之后的风流可以更快的流出集风罩1，防止风流在集风罩1内滞留阻碍后续风流进入集风罩1，从而提高了进入集风罩1内的风流量，进而提高了发电效率。本实施例中的叶片3叶片相对较小，制造容易，且使集风式风力发电机的整体结构紧凑。叶片3位于集风罩1中，使叶片3不直接暴露于外面，这样即使集风式风力发电机的安装高度有限，也不会对周围的人员构成危险。
本实施例对集风罩1的形状进一步优化：集风罩1的第一开口至中间部分的截面积最小处的内侧面形状为椭圆抛物面，集风罩1的第二开口至中间部分的截面积最小处的内侧面形状为椭圆抛物面。经试验对比，集风罩1的第一开口至中间部分的截面积最小处的内侧面形状为椭圆抛物面时，风流会较快地进入到集风罩1中；集风罩1的第二开口至中间部分的截面积最小处的内侧面形状为椭圆抛物面，带动叶片3旋转之后的风流会较快的流出集风罩1。假设椭圆抛物面的方程为标准方程：x2/a2+y2/b2＝2z，当a2＝b2时，椭圆抛物面的标准方程就变为旋转抛物面的标准方程：x2+y2＝2a2z。经进一步的试验对比，集风罩的第一开口至中间部分的截面积最小处的内侧面形状为旋转抛物面，风流会更快地进入到集风罩1中；集风罩的第二开口至中间部分的截面积最小处的内侧面形状为旋转抛物面，带动叶片3旋转之后的风流会更快的流出集风罩1。
上述集风式风力发电机可以安装在有穿堂风的屋顶或者墙体中，此时只需要将集风罩1与屋顶固定安装或者砌到墙体中，实现了集风式风力发电机的灵活安装和使用。本实施例中还可以利用墙体构造集风罩1的形状，在实现集风式风力发电机正常工作基础上，降低了成本投入。如果使上述集风式风力发电机安装在空旷地带的风口处时，此时就需要在发电机2上装配连接尾舵4，集风罩1经转体6活动连接到支撑架5上，尾舵4使集风式风力发电机根据风向调节角度，使叶片3始终对着来风的方向从而获得最大的风能，转体6能使集风罩1灵活地转动以实现尾舵4调整方向的功能。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种集风式风力发电机，其特征在于：包括尾舵、转体、支撑架、集风罩、设置于集风罩内的发电机以及与发电机的转轴装配连接的叶片，发电机上装配连接尾舵，所述集风罩经转体活动连接支撑架，所述集风罩两端分别开设有第一开口和第二开口，所述第一开口的截面积大于集风罩的中间部分的截面积，所述叶片位于集风罩的中间部分的截面积最小处的位置，所述集风罩的第二开口的截面积大于集风罩的中间部分的截面积，所述集风罩的第一开口至中间部分的截面积最小处的内侧面形状为椭圆抛物面，所述集风罩的第二开口至中间部分的截面积最小处的内侧面形状为椭圆抛物面。
2.根据权利要求1所述的集风式风力发电机，其特征在于：所述集风罩的第一开口至中间部分的截面积最小处的内侧面形状可替代为旋转抛物面。
3.根据权利要求2所述的集风式风力发电机，其特征在于：所述集风罩的第二开口至中间部分的截面积最小处的内侧面形状可替代为旋转抛物面。
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