CN200985864Y - 一种安全高低风速全能发电的风力发电机 - Google Patents

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Abstract

一种安全高低风速全能发电的风力发电机，属环保可再生能源风力发电机领域。主要是由机架、全方位增能器、捕风罩、防鸟罩、大喇叭口、偏心小喇叭口、组合螺栓、蓄电池、控制器、风力发电机等组成。由于采用了独特思维的全方位增能器和捕风罩，所以它既能高风速又能低风速发电，自然风从东、南、西、北，360°任意方向吹来，都能由捕风器和全方位增能器的大喇叭口最大范围接收，然后通过全方位增能器中的大喇叭口和偏心小喇叭口之间的偏心喇叭状通道，达到增能、扩能。使风速增加一倍以上，从而，使风力发电机输出功率增大八倍左右，大大提高了捕捉风能的效率，因此它可广泛地安装在内陆、平原甚至城市的高楼顶与高楼之间发电。同时它还可以垂直和水平组合成多个并网发电，名符其实地组合成一体化风光互补系统在道路灯杆上发电。

Description

一种安全高低风速全能发电的风力发电机
技术领域：本实用新型涉入一种安全高低风速全能发电的风力发电机，属环保可再生能源风力发电机领域。
背景技术：全球风能储量非常巨大，理论上利用1％的风能就能满足人类能源需要，可是从国内外现有的风力发电机来看，即使是最先进的国家所制造的风力发电机，其效率都是相当低的，这些风力发电机虽然也是利用自然界的风力，带动叶片转动而发电的无污染环保产品。但是这些风力发电机由于没有创新的全方位增能器等装置，所以当自然风经过其中叶片时，有70％以上的风能没有作功，就从发电机的三个叶片中间穿过，这就是造成了风能的白白浪费，严重的是，留下所剩无几的风能由于气流紊乱不平稳地作用在转动的风叶上，所以风力的相互抵消又损耗了很大一部分能量。因此效率低、且不能低风速发电就成为传统风力发电机的一个最致命的弱点。他们为了增加风力发电机的效率和功率也只能用增加塔杆高度、增加叶片的长度、增加发电机的功率等原始的方法来实现。这却会带来另一个新的敝病：体积庞大、成本更高。更为严重的是当自然风速达到14m/s时，照理说这是利用风能发电的最佳时机，但是目前所有风力发电机为了避免叶毁机亡，却人为地采取了卷绕、侧卷、变浆、甚至制动停机等消极的办法来对付，这就造成了风能的极大浪费。更令人遗憾的是，美国加利福尼亚州为了避免大量鸟类死亡，停止了境内4000台风力发电机工作。因此为了实现可再生能源利用的可持续发展，就必须开发一种安全高低风速全能发电的风力发电机。
本实用新型内容：本实用新型推出一种新型风力发电机，一种安全高低风速全能发电的风力发电机，该风力发电机不仅有传统风力发电机环保的优点，而且还能保护野生鸟类不受伤害，维护生态平衡。它有全方位增能器和捕风罩，有高、低风速发电新型的偏心导向结构，这就改善了气流紊乱的状况，消除了风力的相互抵消，大大提高了捕捉风能的效率。
它的主要原理特点是发电机的四面装有全方位增能器，所以不管风从东、南、西、北、360°任何哪个方向吹来，它都能将风力最大范围吸收，并通过全方位增能器中的由大喇叭口到偏心小喇叭口之间的偏心喇叭状通道，使风速增加一倍左右，本实用新型的结构不仅使风速v增加，还使受风面积A增大，空气密度ρ提高，根据风能ω＝1/2ρv3A公式可以明显的看出：风能大小与气流通过的面积、空气的密度和气流速度的立方成正比，风速增加一倍，可使风力发电机的输出功率增加八倍。它的另一个特点可以在不增加发电机功率的情况下，只要在全方位增能器的四周，再安装一个尺寸大小与所要求发电功率相匹配的捕风罩就可以达到。一种安全高低风速全能发电的风力发电机特点是：不仅能单个发电，而且能垂直或水平组合成任意个、组合成群体并网发电。所以一种安全高低风速全能发电的风力发电机是创新的，真正意义上可再生能源发电的绿色环保产品。
附图说明：现结合附图说明本实用新型的技术内容，图1是本实用新型的新型构成图，也是一体化风光互补系统发电的示意图，图2是风力发电机图，图3是风力发电机图2的E-E剖视图、图4是风力发电机组的正视图、图5是图4的俯视图，图6是在楼顶或平地上垂直组合式发电，图7是在楼与楼之间水平组合式发电。
如图1、所示的光控太阳能板(1)定制加工，蓄电池(2)定制加工，机架(3)是由钢、铝合金或不锈钢制成，全方位增能器(4)用玻璃钢、不锈钢皮或工程塑料制成，大喇叭口(5)、偏心喇叭状通道(6)、偏心小喇叭口(7)是组成全方位增能器(4)的大、小头及结构要件，如图1、图2、图3所示，节能灯(8)、控制器(9)自行设计加工，固定螺丝(10)市场选购、主要用作固定风力发电机(12)，发电机尾(11)、用钢或铝合金加工成，风力发电机(12)根据功率定制加工，上固定板(13)、下固定板(15)是用钢或铝合金加工成，铆钉孔(14)自行加工，发电机主轴(16)是用优质钢制成，压紧螺丝(17)，压紧板(18)是用金属加工成、主要将发电机风叶(19)固定在发电机主轴(16)上，发电机风叶(19)是用塑料、不锈钢皮或轻质碳纤维制成，螺丝(21)市场上采购、主要用作连接捕风罩(25)，连接构件(22)、用钢和铝合金制成、主要是将风力发电机(12)固定在机架(3)中心，铆钉(23)用作铆接防鸟罩(24)、市场采购，防鸟罩(24)、用不锈钢丝或网制成，捕风罩(25)可用增强尼龙、玻璃钢等组成，组合螺栓(26)用高强度钢或不锈钢制成、用作各风力发电机组连接用。
具体实施方式：实施例1、如图1，图2、图3所示全方位增能器(4)固定在机架(3)内，在全方位增能器(4)的中心固定着一个，有四个偏心风力出入口(20)的风力发电机(12)。其工作原理是：由全方位增能器(4)其A、B、C、D所对应的是东、南、西、北四个面，而且这四个面都有一个大喇叭口(5)，因此自然风不管是从四面的360°任意方向吹来它都能被大喇叭口(5)最大范围接收。
实施例2：如图1、图2、图3所示，自然风被全方位增能器(4)最大范围捕捉后首先进入大喇叭口(5)，然后进入偏心喇叭状通道(6)、最后进入由大变小的偏心小喇叭口(7)，由于偏心导向结构，一方面使风力全部作用在发电机风叶(19)特定的一个部位上，这部位即成为高气压风力动力源，而另一方面又使发电机风叶(19)的其它部分免受一点风力，使这部分风叶处于没有相互抵消作用力的低气压状态，这就有效的保证发电机风叶(19)，只能朝逆时针或顺时针方向强有力的旋转。如自然风从A面方向吹来，经过偏心小喇叭口(7)、进入偏心风力出入口(20)、风力使发电机风叶(19)旋转，然后作功以后的风从C面和D面的偏心风力出入口(20)释放出去。例如自然风从D、C之间45°方向吹来，那么作功以后的风从A和B面的偏心风力出入口(20)释放出去。此时偏心小喇叭口(7)处的空气密度和风速大大的增加。根据有关风速与风能密度分级表可以很清楚地看出：例如自然风的风速是3.5m/s，那么没有安装全方位增能器(4)时，偏心风力出入口(20)处的风速也是3.5m/s，风能密度仅为50W/m2。然而安装了全方位增能器(4)时，自然风经过大面积的接收，小面积增能的效应使偏心风力出入口(20)处的风速提高了一倍左右，而风能密度却提高到400W/m2左右，其输出功率整整提高了八倍左右。
实施例3：如图4、图5所示的圆形或方形的虚线部分是捕风罩(25)，如果要想在原有功率风力发电机的基础上增加输出功率，增加发电量，那么只要增加受风面积，在全方位增能器(4)的四周，再安装一个尺寸大小与所要求发电功率相匹配的捕风罩(25)就可以十分简单方便地达到。
实施例4：如图1、图4所示网纹线是防鸟罩(24)，就是用网格小于小鸟的不锈钢丝或网做的防鸟罩(24)，并用铆钉(23)将偏心小喇叭口(7)罩住，只能进风，不能进鸟，这就完全避免了对野生鸟的伤害。
实施例5：如图6、图7所示它不仅能将单个风力发电机发电，而且能够用组合螺栓(26)，将多个风力发电机的机架(3)之间连接起来就可以非常方便地，无论是垂直方向或者是水平方向，组合成任意个发电，或组合成一个群体并网发电。如图6所示，可以在平地或屋顶采用垂直组合多个或并网发电，如图7所示，在高楼与高楼之间、在跨海大桥上采用水平组合成多个来发电。
实施例6，如图1、所示一体化风光互补系统，就是在风力发电机的机架(3)顶面安放一块光控太阳能板(1)，和一组蓄电池(2)、控制器(9)，并在底部按装一组节能灯(8)，由于光控的作用，天暗时节能灯(8)就自动开启，当天亮时，节能灯(8)又自动关闭，这时光控太阳能板(1)开始接收太阳能，产生直流电并将电流储存在蓄电池(2)中。但是当天气持续的阴雨天，电量就会入不敷出，节能灯就无法使用。然而一种安全高低风速全能发电的风力发电机与光控太阳能板(1)，组合成特有的一体化风光互补系统，它白天可以发电，晚上也可以发电，而且越是风雨交加的时候更容易发电，其工作过程是：由于风力发电机(12)的四个偏心风力出入口(20)是分别与全方位增能器(4)的四个偏心小喇叭口(7)紧密相连的，而发电机主轴(16)上紧配一个发电机风叶(19)，并用压紧螺丝(17)，压紧板(18)、紧紧固定、因此当发电机风叶(19)在受到放大多倍风力的作用下，以发电机主轴(16)为中心产生高速旋转有力地切割磁力线，从而产生强大的电流通过控制器(9)对蓄电池(2)充电。

Claims (6)

1、一种安全高低风速全能发电的风力发电机，它包括光控太阳能板(1)，蓄电池(2)，机架(3)，全方位增能器(4)，大喇叭口(5)，偏心喇叭状通道(6)，偏心小喇叭口(7)，节能灯(8)，控制器(9)，固定螺丝(10)，发电机尾(11)，风力发电机(12)，上固定板(13)、铆钉孔(14)，下固定板(15)，发电机主轴(16)，压紧螺丝(17)，压紧板(18)，发电机风叶(19)，偏心风力出入口(20)，螺丝(21)，连接构件(22)，铆钉(23)，防鸟罩(24)，捕风罩(25)，组合螺栓(26)组成，其特征在于所说的可360°任意方向最大范围接收风能的全方位增能器(4)是固定在机架(3)内，所说的风力发电机(12)是固定在全方位增能器(4)的中心。
2、根据权利要求1所述的一种安全高低风速全能发电的风力发电机，其特征在于所说的全方位增能器(4)的四个面每个面都有一个由外大喇叭口(5)、偏心喇叭状通道(6)，至里偏心小喇叭口(7)、与发电机风叶(19)上的四个偏心风力出入口(20)完全相吻合。
3、根据权利要求1所述的一种安全高低风速全能发电的风力发电机，其特征在于所说的捕风罩(25)是安装在全方位增能器(4)的四周，其尺寸大小可随意按所需发电功率的大小要求，放大或缩小来相匹配。
4、根据权利要求1所述的一种安全高低风速全能发电的风力发电机，其特征在于所说的防鸟罩(24)是将四个偏心小喇叭口(7)完全罩住。
5、根据权利要求1所述的一种安全高低风速全能发电的风力发电机，其特征在于所说的一种可简单地通过组合螺栓(26)，将各个风力发电机的机架(3)连接，能垂直或水平组合成任意个。
6、根据权利要求1所述的一种安全高低风速全能发电的风力发电机，其特征在于所说的一体化风光互补系统，是指光控太阳能板(1)，直接放在风力发电机的机架(3)顶上完全连成一体，组合成风光互补。
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WO2009117893A1 (zh) * 2008-03-26 2009-10-01 Shen Weiqing 球节式风光立体化聚合发电系统
CN108736799A (zh) * 2017-04-20 2018-11-02 李宰旭 提高发电效率的太阳能及风力发电装置

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