CN105804950A - 一种风力发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种风力发电装置，包括支架体、风力发电部件、挡风机构以及根据风向来调整挡风机构方位的风向调整部件；风力发电部件包括发电机以及叶片；挡风机构包括挡风罩；叶片包括本体，本体包括设有开口的迎风面以及位于本体的内部且与开口连通的腔体。本发明风力发电装置整体结构精简；通过风向调整装置的设计，便于调整挡风机构的方位，使其始终正对来风方向，从而提高发电效率；挡风机构的设计，可起到收集风力的作用，增强右侧叶片的风力，提高发电效率；叶片中开口以及腔体的组合设计，使得叶片具备集风作用，本体的末端可以设计成表面积小的尖形结构，有利于减少转动时其迎风过程中的阻力，提高发电效率。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电领域，具体涉及一种风力发电装置。
背景技术
风为一种潜力很大的新能源。我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿kW，其中，陆地上风能储量约2.53亿kW(陆地上离地10m高度资料计算)，海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW。研究者对风力发电装置的研究也比较多，例举几种现有的风力发电装置，如下：
申请号为200910011227.5的专利申请公开了一种风力发电机，它由罩顶和六片罩体构成，其中两片罩体为一对，每对罩体安装在一个连接支架上，连接支架与连接轴杆连接，每个连接支架通过一个装配支架与轮毂连接。采用本发明的整流罩，使罩体设计为可开启式，方便罩体的安装和对轮毂及其零件的维护，操作方便，节约风力发电的安装及维修成本。
申请号为201210275910.1的专利申请公开了一种新型风力发电装置，由渐收渐扩型风道、风道框架、风力发电机和运行轨道组成，风道中部设有活动分流导流窗口。
除此之外，还有一些类似以上风力发电装置专利，现有技术都只着重解决某一具体问题，功能比较单一，无法完全满足现实复杂条件的需求，因此，行业内急需一种适用性强且风的利用效率高的风力发电装置。
发明内容
本发明目的在于提供一种结构精简、适用性强且发电效率高的风力发电装置，具体技术方案如下：
一种风力发电装置，包括安装于地面或其他建筑物上的支架体、风力发电部件、挡风机构以及根据风向来调整挡风机构方位的风向调整部件；
所述风力发电部件包括设置在所述支架体上的发电机以及与所述发电机的主轴连接的至少两片叶片，所述叶片包括本体，所述本体包括设有开口的迎风面以及位于所述本体的内部且与所述开口连通的腔体；
所述挡风机构包括位于所述叶片迎风一侧的前方且通过所述风向调整部件调整其方位的挡风罩。
以上技术方案中优选的，所述挡风罩包括前窄后宽且包含两个沿竖直方向设置的斜面的台形结构，所述斜面的上下边沿设有用于集风用的弧形卷边。
以上技术方案中优选的，沿风向方向，所述挡风罩中位于右侧的斜面的宽度大于位于左侧的斜面的宽度。
为了达到更好的技术效果，所述挡风机构还包括一个集风板，所述集风板位于所述挡风罩宽度大的一侧。
以上技术方案中优选的，所述挡风罩为漏斗结构，其尺寸大的开口正对风向，尺寸小的开口正对沿风向方向位于右侧的叶片的迎风面。
以上技术方案中优选的，所述叶片的外轮廓为圆锥体、三角锥体、三棱柱体以及刀形结构。
以上技术方案中优选的，所述叶片为水平放置的刀形，其刀锋朝向叶片旋转方向。
以上技术方案中优选的，所述风向调整部件包括先接触风力的板状结构以及设置在所述板状结构上的开口朝向风向方向的v形结构或者尖部先接触风力的圆锥状结构。
应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
(1)本发明的风力发电装置包括支架体、风力发电部件、挡风机构以及风向调整部件，所述风力发电部件包括发电机以及与所述发电机的主轴连接的至少两片叶片，所述挡风机构包括位于所述叶片前方且通过所述风向调整部件调整其方位的挡风罩；所述叶片包括本体，所述本体包括设有开口的迎风面以及位于所述本体的内部且与所述开口连通的腔体。整体结构精简；通过风向调整装置的设计，便于调整挡风机构的方位，使其保持正对来风方向，从而提高发电效率；挡风机构的设计，能够收集风力，增强右侧吹向叶片的风力强度，提高发电效率；叶片包括本体，本体上的迎风面设有开口，其内部设有与开口相通的腔体，开口以及腔体的组合设计，使得叶片具备集风作用，本体的末端可以设计成表面积小的尖形结构，有利于将少转动时其迎风过程中的阻力，提高发电效率。
(2)本发明中挡风罩包括前窄后宽且包含两个沿竖直方向设置的斜面的台形结构，所述斜面的上下边沿设有用于集风用的弧形卷边，挡风罩在实现阻挡强力风力(避免风力发电部件被损坏)的同时还具有风向导向的作用，即挡风机构将其正对的风力集中给右侧的叶片，提高发电效率；其上边的弧形卷边也利用集风，进一步提高发电效率。
(3)本发明中位于右侧的斜面的宽度大于位于左侧的斜面的宽度，挡风罩右侧斜面能充分将风力引至叶片上，从而减少风力扩散，充分利用风力，提高发电效率。
(4)本发明中所述挡风机构还包括一个集风板，所述集风板位于所述挡风罩宽度大的一侧。集风板的设计能够进一步集中风力，提高发电效率。
(5)本发明中所述挡风罩为漏斗结构，其尺寸大的开口正对风向，尺寸小的开口正对位于右侧的叶片的迎风面。迎面风从尺寸大的开口进入挡风罩，再经尺寸小的开口直接吹向叶片，一方面能集中风力吹向叶片，另一方面漏斗状的挡风罩的背部能挡住叶片迎风转动时的阻力，提高发电效率。
(6)本发明中所述叶片的外轮廓为圆锥体、三角锥体、三棱柱体以及刀形结构，叶片的形状可以根据实际情况选择，叶片的结构设计既能起到集风作用，同时又能减小其所受阻力(尖端部位朝向叶片旋转方向)。
(7)本发明中所述风向调整部件包括位于前端的板状结构以及设置在所述板状结构末端的开口朝向末端的v形结构或者尖部朝向前端的圆锥状结构，风向调整部件的结构选择便于制造，且其结构的设计使得风力发电装置整体稳定性好。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例1的风力发电装置的结构示意图；
图2是图1中挡风罩的结构示意图；
图3是图1中叶片的结构示意图；
图4是图3中风向调整部件的结构示意图；
图5是图3中风向调整部件的另一种结构示意图；
图6是本发明优选实施例2的风力发电装置的结构示意图；
图7是图6的局部F向视图；
其中，1、支架体，2、风力发电部件，21、发电机，211、主轴，22、叶片，221、本体，A、开口，B、腔体，3、挡风机构，31、挡风罩，311、斜面，C、弧形卷边，4、风向调整部件，5、连接杆。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1：
参见图1，一种风力发电装置，详见图1-图5，包括安装于地面或其他建筑物上的支架体1、风力发电部件2、挡风机构3以及根据风向来调整挡风机构3方位的风向调整部件4。
所述风力发电部件2包括设置在所述支架体1上的发电机21以及通过连接杆4与所述发电机21的主轴连接的两片叶片22。所述叶片22包括本体221，其外轮廓为刀状，详见图3，图3中D为叶片旋转方向，E为风吹方向，所述本体221包括设有开口A的迎风面以及位于所述本体221的内部且与所述开口A连通的腔体B，本体211中刀锋方向朝向叶片的旋转方向(即叶片旋转时刀锋方向朝前，开口最先接触经过挡风罩集流后的风力)；开口A靠近连接杆4的一端的尺寸小，远离连接杆4的一端的尺寸大(最好设计成由小至大渐变)。叶片的刀口状部位设置在旋转的前沿以及开口的尺寸的设计，使得叶片转动时能极大地减小空气阻力，增快叶片的旋转速度。所述本体的外轮廓还可以是三角锥体、三棱柱体、刀形结构等其他结构，其尖端部位朝向叶片的旋转方向。发电机还可以放置在设置在支架体1上的保护壳体(未标出)内，对发电机起到一定的保护作用，延迟其使用寿命。
所述挡风机构3包括位于所述叶片22前方(迎风一侧的前方)且通过所述风向调整部件4调整其方位的挡风罩31以及一个集风板，所述挡风罩31的结构详见图2，具体是：包括前窄后宽且包含两个沿竖直方向设置的斜面311的台形结构，所述斜面311的上下边沿设有用于集风用的弧形卷边C；沿风向方向，位于右侧的斜面311的宽度大于位于左侧的斜面311的宽度，且经过挡风机构3的右侧风力集中作用于位于右侧的叶片22上，且挡风罩能挡住左侧叶片的局部(如图1)或者是全部遮挡住，而右侧叶片的左侧局部也被挡风罩挡住或者完全不被挡风罩挡住，可以根据实际情况进行设计。
所述集风板(未图示)的数量为1个，所述集风板位于所述挡风罩31宽度大的一侧。所述挡风罩31以及集风罩均通过风向调整部件4根据风向来调整方位，具体是：所述挡风罩通过轴承(未画出)设置在发电机的主轴上或者直接设置在支架体1，风向调整部件4连接挡风罩，且风向调整部件4根据风向来带动挡风罩通过轴承实现水平面上的旋转，确保挡风罩的前端正对风向。
所述风向调整部件4的数量为一个，详见图1、图4以及图5，具体是：包括位于前端(也就是先接触风力的一端)的板状结构以及设置在所述板状结构上的尖部朝向前端(也就是先接触风力的一端)的圆锥状结构，详见图4，此处的风向调整部件4还可以设计成另一种结构，具体是：包括位于前端的板状结构以及设置在所述板状结构末端的开口朝向末端的v形结构，详见图5。
以上描述中，左侧、右侧以风向方向为参照，而前端、后端以先接触经过挡风罩集流后的风力为参照。
实施例2：
一种风力发电装置，详见图6-图7，与实施例1的不同之处在于：
1、所述挡风罩31为漏斗结构，其尺寸大的开口正对风向，尺寸小的开口正对位于右侧的叶片22的迎风面，两个开口的断面均设计成圆形(还可以根据需要设计成方形结构)，详见图6-图7，挡风罩31为漏斗状，可以将收集的风通过尺寸小的开口吹向叶片，同时，位于挡风罩出口的叶片被挡风罩遮挡，大大减小其所受阻力。
2、无集风板的设计。
此处，风向调整部件4也连接挡风罩，且风向调整部件4根据风向来带动挡风罩通过轴承实现水平面上的旋转，确保挡风罩中尺寸大的开口始终正对来风方向。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种风力发电装置，其特征在于，包括安装于地面或其他建筑物上的支架体(1)、风力发电部件(2)、挡风机构(3)以及根据风向来调整挡风机构(3)方位的风向调整部件(4)；
所述风力发电部件(2)包括设置在所述支架体(1)上的发电机(21)以及与所述发电机(21)的主轴连接的至少两片叶片(22)，所述叶片(22)包括本体(221)，所述本体(221)包括设有开口(A)的迎风面以及位于所述本体(221)的内部且与所述开口(A)连通的腔体(B)；
所述挡风机构(3)包括位于所述叶片(22)迎风一侧的前方且通过所述风向调整部件(4)调整其方位的挡风罩(31)。
2.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述挡风罩(31)包括前窄后宽且包含两个沿竖直方向设置的斜面(311)的台形结构，所述斜面(311)的上下边沿设有用于集风用的弧形卷边(C)。
3.根据权利要求2所述的风力发电装置，其特征在于，沿风向方向，所述挡风罩(31)中位于右侧的斜面(311)的宽度大于位于左侧的斜面(311)的宽度。
4.根据权利要求3所述的风力发电装置，其特征在于，所述挡风机构(3)还包括一个集风板，所述集风板位于所述挡风罩(31)宽度大的一侧。
5.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述挡风罩(31)为漏斗结构，其尺寸大的开口正对风向，其尺寸小的开口正对沿风向方向位于右侧的叶片(22)的迎风面。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的风力发电装置，其特征在于，所述叶片(22)的外轮廓为圆锥体、三角锥体、三棱柱体以及刀形结构。
7.根据权利要求6所述的风力发电装置，其特征在于，所述叶片(22)为水平放置的刀形，其刀锋朝向叶片旋转方向。
8.根据权利要求6所述的风力发电装置，其特征在于，所述风向调整部件(4)包括先接触风力的板状结构以及设置在所述板状结构上的开口朝向风向方向的v形结构或者尖部先接触风力的圆锥状结构。
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