CN201535234U - 高效风电动力机 - Google Patents

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Abstract

一种高效风电动力机,其基本结构具有一个轮机舱,在轮机舱的前面有一个大风口缩管,大风口缩管为流线型渐缩管,与轮机舱相接处最狭窄的部分称喉孔,在轮机舱后上方有一个燕尾舵,在轮机舱的下面有一个旋转盘,旋转盘安放在稳定座上,在轮机舱内安装有发电机芯,在轮机舱的后面,设有泄风口;在轮机舱内设有一台发电机芯的,称为螺状机,在轮机舱内设有两台发电机芯的称为蝶状机。

Description

高效风电动力机
所属技术领域
本实用新型涉及新能源领域的发电设备,一种创新的风力发电机,可广泛用于各种楼宇塔台、中西建筑、荒岛山地、海油钻井、适用于一切城镇乡村以及繁华都市——一种全新绿色能源的高效风电动力机。
技术背景
据可靠调查,全世界的石油储量最多还能开采30年。能源危机迫使全世界开发新能源,其中风力发电技术具有最大的实用性。英美法等发达国家站在风力发电新技术研发的前列,但成果并不成熟。如美国人利用缩管原理发明了venturi风力发电机WIND DRIVEN VENTURITUBINE(US2008/0303287A1),虽然想法很好,只可惜在设计上未能遵循流体力学原理,在环形履带安装风斗而耗费了气流的能量,效率极低。再如美国斯坦福大学的科学家CristinaArcher研究了万米高空的风能惊人,达到每平米16kw,但该小组研发的高空发电机遇到了许多技术障碍。至于我国有关风力发电的很多专利,如风力发电系统(申请号:200710098466.X)、风力发电机(申请号:200820224888.7)等等,大多缺少新意,期望利用电风扇般的涡轮机实现能源改革,基本上是行不通的。
发明内容
本实用新型的目的,就是要提供一种高效风电动力机,该高效风电动力机体积小、功率大,特别适用于各种建筑楼宇、塔架高台,经改造也适用于机动车及舰船。
为实现上述技术目标,本实用新型所采取的技术方案是:高效风电动力机的基本结构具有一个轮机舱,在轮机舱的前面有一个大风口缩管,大风口缩管为流线型渐缩管,与轮机舱相接处最狭窄的部分称喉孔,在轮机舱后上方有一个燕尾舵,在轮机舱的下面有一个旋转盘,旋转盘安放在稳定座上,在轮机舱内安装有发电机芯,在轮机舱的后面,设有泄风口;在轮机舱内设有一台发电机芯的,称为螺状机,在轮机舱内设有两台发电机芯的称为蝶状机。所述大风口缩管和轮机舱连为一个整体,但须从中间横剖分为上盖和下底两部分壳体,在轮机舱的舱室中安装发电机芯后,使用螺杆通过安装螺孔将上盖和下底紧固在一起;发电机芯从轮机舱伸出进入稳定座,并使用螺母将机轴固定在稳定座内。大风口缩管和轮机舱也可以是各自独立的两个部分,使用螺杆将大风口缩管拧紧固定在轮机舱上。所述燕尾舵安装在轮机舱的后上方,由张开夹角为锐角的对称的两个相同尾翼构成。所述发电机芯具有一根发电机机轴,以及固定在外转子上的风扇,机轴从外转子内伸出,使用螺母固定在稳定座上,风扇对称均匀的安装在外转子圆筒形侧壁上,在每一只风扇上都有完全相同的扇叶。所述螺状机,其大风口缩管、轮机舱、泄风口三者结构位置的确定:第一是轮机舱上盖下底之间的对口在同一平面上;第二是垂直于大风口横截面的气流,进入喉孔后所对准的刚好转到与气流方向垂直的风扇扇叶,称为正位扇叶,正位扇叶中心到机轴中心的距离称为风动力臂;第三泄风口开向发电机芯的后方。所述蝶状机形如两台连体的螺状机,在轮机舱内设有两台发电机芯,两台发电机芯在缩管大风口的后面对称安装:喉孔中心的分流板将轮机舱分为两个独立的左右舱室,左舱室的泄风口偏向发电机芯的左后侧,右舱室的泄风口偏向发电机芯的右后侧,两泄风口成对称安装。作为技术的改进,所述高效风电动力机也可以不设旋转支座和燕尾舵,在不设旋转支座和燕尾舵时,可以形成一种特殊的结构:缩管大风口和稳定座同在轮机舱的上盖,此处稳定座称稳定罩,轮机舱的下底形成一个底平面,可以将底平底两两相对,拼合在一起,形成合体机。作为技术的进一步改进,多台合体机拼合在一起构成联排机组。
本实用新型由于设置大风口缩管,根据流体力学原理,低速不可压缩气体的流动,速度V与横截面A的乘积VA=C为体积流量,是一个常数,大风口缩管的截面变小,流速将会增大,选取大风口和喉孔适当比例,可使气流通过喉孔速度增大n倍,而风力做功的能量与风速的3次方成正比,即N=μv3,无疑,气流通过喉孔获得更大的做功能力。这样,我们不必耗费巨大人力财力到万米高空去找每平米16kw风能,把高效风电动力机安装在屋顶,3米高就可以获取更大的能量。另一方面,由于燕尾舵和旋转支座的特殊结构,无论风从何方来,缩管的大风口都会灵活转动到对准来风方向,使气流进入大风口,并对准转到正位扇叶,在扇叶上产生推力。但由于风扇采用扭矩式驱动,再强大的风力作用在风扇上,在机轴上产生的只是转动扭矩,对装载高效风电动力机的支撑物却没有阻力。将这样的高效风电动力机安装在建筑物上、安装在海油钻井上,意味着对所有建筑物的影响力极其微小,可无任何代价的获得电能补充。由此可知本实用新型的积极意义非常明显。
附图说明
图1是本实用新型提出的高效风电动力机整体结构示意图。
图2是本实用新型提出的高效风电动力机内部结构侧视图。
图3是蝶状机外观结构俯视图。
图4是蝶状机内部结构示意图
图5是合体机结构侧视图。
图6是双体联排机组大风口示意图。
图1中,(11)是大风口缩管,(14)是对口,(16)是旋转盘,(1)是轮机舱,(4)是稳定座,(41)是底盘,(3)是燕尾舵。
图2中,(2)是发电机芯,(21)是机轴,(22)是风扇,(24)是安装螺孔,(23)是扇叶,(23A)是正位扇叶,(15)是喉孔,(10)是机壳,(12)是舱室,(13)是泄风口。P是机轴中心,Q是正位扇叶中心,R是风动力臂。
图3中,(7)是蝶状机,(13A)、(13B)是泄风口。
图4中,(6)是分流板NN,(22A)、(22B)是风扇,(2A)、(2B)是发电机芯,(15A)、(15B)是喉孔。
图5中,(8)是合体机,(14A)、(14C)是对口,(17A)、(17C)是稳定罩,(23C)、(23A)是扇叶、(13A)、(13C)是泄风口,MM是底平面。
图6中,(15C)、(15D)是喉孔。
具体实施方式
如图1所示的整体结构侧视图,从图中可以看出,所述大风口缩管(11)和轮机舱(1)连为一个整体,但须从中间横剖分为上盖和下底两部分机壳(10),如图2所示,在下底的舱室(12)中安装发电机芯(2)后,使用螺杆通过安装螺孔(24)将上盖和下底紧固在一起。在轮机舱后上方有一个燕尾舵(3),燕尾舵由张开夹角为锐角的对称的两个相同尾翼构成;在轮机舱的下面有一个稳定座(4),下底的旋转盘(16)安放在稳定座上;发电机芯从轮机舱内伸出进入稳定座,并使用螺母将发电机芯固定在稳定座上;稳定座的下面是底盘(41)。
如图2所示的高效风电动力机内部基本结构,图示为螺状机从中间的对口(14)打开的下底,下底具有一个舱室(12),舱室呈圆盘形。在轮机舱的前面是一个大风口缩管(11),大风口缩管为流线型渐缩管,与轮机舱相接处最狭窄的部分称喉孔(15)。发电机芯(2)安装在舱室内,发电机芯的机轴(21)从外转子内伸出,在外转子圆筒形侧壁上,风扇(22)在360度圆周上对称均匀分布,在每一只风扇上都有完全相同的扇叶(23)。(13)则是泄风口。为了保证风力发电的高效能,大风口缩管、轮机舱、泄风口三者结构位置的确定,有严格的结构要求:第一是轮机舱上盖下底之间的对口在同一平面上;第二是垂直于大风口横截面的气流,进入喉孔后所对准的刚好转到与气流方向垂直的风扇扇叶,称为正位扇叶(23A),正位扇叶中心Q到机轴中心P的距离称为风动力臂R,此力臂越长,发电能力越强;第三泄风口开向发电机芯的后方,并且有一个倾斜的角度。图中的泄风口开在轮机舱圆盘左边的一半上,这是为了在正位扇叶下面尽量多留一些机壳侧壁,使得气流在经过正位扇叶后,继续发力推动正位扇叶转过90°角,这样,进入大风口的气流,在120°角范围内对所有扇叶都在做功,就成倍的提高了效率。由于在结构总体上有如螺壳的形状,这种高效风电动力机简称为螺状机。
如图3、图4所示的蝶状机(7),在前面充分利用空间,形成横贯左右的大风口缩管(11),在缩管喉孔的正中心位置上,设有NN分流板(6),NN的方向与缩管进风口的横截面垂直,NN将喉孔分为左右对称的(15A)和(15B),同时将后面轮机舱的舱室一分为二,形成左右两个对称的左舱室和右舱室,左右两个舱室内各安装有一台发电机芯(2A)和(2B),左侧的泄风口(13A)在左发电机芯(2A)的左后方,右泄风口(13B)在右发电机芯(2B)的右后方,左右两泄风口位置对称,形成蝴蝶翅膀形状,此种结构称为蝶状机(7)。在蝶状机内,大风口缩管(11),喉孔(15A)、(15B),发电机芯(2A)、(2B),风扇(22A)、(22B),泄风口(13A)、(13B)等,一切都是对称的,燕尾舵在机壳上也是对称的,因而整机的受力对称均匀,具有方向性好的优点。而且,由于大风口缩管偏向轮机舱一侧,蝶状机增大了大风口的面积,因而在空间宽度限定条件下,提高了高效风电动力机的发电功率。
如图5、图6所示,高效风电动力机也可以不设旋转支座和燕尾舵,在不设旋转支座和燕尾舵时,可以形成一种特殊的结构:缩管大风口和稳定座同在轮机舱的上盖,此处稳定座称为稳定罩,如图中所示(17A)、(17C),轮机舱的下底形成一个底平面MM,此时发电机芯的机轴从稳定罩内穿出,使用螺母将发电机芯固定在稳定罩上。可以将底平面MM两两相对,拼合在一起,形成合体机(8),多台和体积拼合在一起,形成连排机组。

Claims (9)

1.一种高效风电动力机,其特征在于:高效风电动力机的基本结构具有一个轮机舱(1),在轮机舱的前面有一个大风口缩管(11),大风口缩管为流线型渐缩管,与轮机舱相接处最狭窄的部分称喉孔(15),在轮机舱后上方有一个燕尾舵(3),在轮机舱的下面有一个旋转盘(16),旋转盘安放在稳定座(4)上,在轮机舱内安装有发电机芯(2),在轮机舱的后面,设有泄风口(13);在轮机舱内设有一台发电机芯的,称为螺状机,在轮机舱内设有两台发电机芯的称为蝶状机。
2.如权利要求1所述的高效风电动力机,其特征在于:所述大风口缩管和轮机舱连为一个整体,但须从中间横剖分为上盖和下底两部分壳体机壳(10),在轮机舱的舱室中安装发电机芯后,使用螺杆通过安装螺孔(24)将上盖和下底紧固在一起;发电机芯从轮机舱伸出进入稳定座(4),并使用螺母将机轴固定在稳定座内。
3.如权利要求1所述的高效风电动力机,其特征在于:大风口缩管和轮机舱也可以是各自独立的两个部分,使用螺杆将大风口缩管拧紧固定在轮机舱上。
4.如权利要求1所述的高效风电动力机,其特征在于:所述燕尾舵安装在轮机舱的后上方,由张开夹角为锐角的对称的两个相同尾翼构成。
5.如权利要求1所述的高效风电动力机,其特征在于:所述发电机芯具有一根发电机机轴(21),以及固定在外转子上的风扇(22),机轴从外转子内伸出,使用螺母固定在稳定座上,风扇对称均匀的安装在外转子圆筒形侧壁上,在每一只风扇上都有完全相同的扇叶(23)。
6.如权利要求1所述的高效风电动力机,其特征在于:所述螺状机,其大风口缩管、轮机舱、泄风口三者结构位置的确定:第一是轮机舱上盖下底之间的对口在同一平面上;第二是垂直于大风口横截面的气流,进入喉孔后所对准的刚好转到与气流方向垂直的风扇扇叶,称为正位扇叶(23A),正位扇叶中心(Q)到机轴中心P的距离称为风动力臂R;第三泄风口开向发电机芯的后方。
7.如权利要求1所述的高效风电动力机,其特征在于:所述蝶状机(7)形如两台连体的螺状机,在轮机舱内设有两台发电机芯,两台发电机芯在缩管大风口的后面对称安装:喉孔中心的NN分流板(6)将轮机舱分为两个独立的左右舱室,左舱室的泄风口(13A)偏向发电机芯的左后侧,右舱室的泄风口(13B)偏向发电机芯的右后侧,两泄风口成对称安装。
8.如权利要求1所述的高效风电动力机,其特征在于:作为技术的改进,所述高效风电动力机也可以不设旋转支座和燕尾舵,在不设旋转支座和燕尾舵时,可以形成一种特殊的结构:缩管大风口和稳定座同在轮机舱的上盖,此处稳定座称稳定罩(17A)、(17C),轮机舱的下底形成一个底平面MM,可以将底平面两两相对,拼合在一起,形成合体机(8)。
9.如权利要求1所述的高效风电动力机,其特征在于:作为技术的进一步改进,多台合体机拼合在一起构成联排机组。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102996353A (zh) * 2012-11-12 2013-03-27 郭德祥 鱼形风电机新技术
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