CN201705564U - 变风速筒式风力发电机 - Google Patents

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张达汇
张国欣
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张达汇
张国欣
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Abstract

本实用新型公开了一种变风速筒式风力发电机,包括发电机和叶轮,发电机通过转轴与叶轮连接,还包括筒体、导风锥体,导风锥体通过联接筋板安装在筒体中心,导风锥体的顶点朝向筒体进风口,在导风锥体边缘与筒体之间形成流通截面逐渐变小的环形风道,发电机安装在导风锥体内部或后部,叶轮延伸到所述环形风道出风口处。本实用新型变风速筒式风力发电机,通过缩小出风口面积提高风速,达到增加动能和提高风能的转化率的目的。本实用新型还具有结构简单,制造成本低,安装费和维护费用较低等优点。

Description

变风速筒式风力发电机
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种发电机,具体是一种变风速筒式风力发电机。 背景技术
[0002] 随着国民经济的迅猛发展,能源短缺已经成为一个日趋严重的问题,风能开发、发 展风力发电是当前能源工程备受关注的研究课题。众所周知,风能存在于自然界,它是由太 阳辐射热所引起的,太阳能照射到地球表面,引起地球表面受热不均,产生温差,引起大气 的对流而形成风。风是流动的空气,它有速度,有密度,所以含有能量,风是取之不尽的清洁 能源,但是风能分布的随机性很强,没有特定规律,在不同地区,不同季节,不同时段的风力 都不相同。
[0003] 目前普遍使用的风力发电机都包括叶轮、叶轮轴、变速机构和发电机等部件,叶轮 均采用外露式安装,自然风直接作用在叶轮上,推动叶轮转动,带动发电机发电。由于风力 发电机的各运动部件之间均存在摩擦,当风力小于3级(风速小于3. 4m/s)时,风力对叶轮 作用所产生的扭矩小于各运动部件之间的静摩擦力矩,因而现有的风力发电机在风力较小 时无法启动运行发电,这是限制风力发电机推广应用的主要技术障碍之一。
[0004] 目前常见风力发电机存在的缺点在于:由于风力发电机本身的结构原因,在风力 较小的情况下,风力对叶轮的作用力小无法启动发电机发电,并且目前使用的风力发电机, 风能转换成电能的效率较低。
实用新型内容
[0005] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种变风速筒式风力发电机,风速在筒体 内加快,用高风速推动叶轮旋转,带动发电机发电。
[0006] 本实用新型通过以下技术方案实现:
[0007] 本实用新型变风速筒式风力发电机,包括发电机和叶轮,发电机通过转轴与叶轮 连接,还包括筒体和导风锥体,导风锥体通过联接筋板安装在筒体中心,导风锥体的顶点朝 向筒体进风口,在导风锥体边缘与筒体之间形成流通截面逐渐变小的环形风道,发电机安 装在导风锥体内部或后部,叶轮延伸到所述环形风道出风口处。
[0008] 在风速动能的计算中,动能的变化与物质的质量之和成正比,与物质运动速度的 平方成正比,所以速度对动能的影响远大于质量对动能的影响。对于同样的进风量,提高风 速可以大大增加风的动能,本实用新型就是利用一种筒型结构,当空气在筒内部通过时,通 过导风锥体体缩小空气流通通道,提高风速,再用高风速推动叶轮旋转带动发电机发电。
[0009] 自然风通过进风口进入筒体内,空气沿着导风锥体向前流通,由于空气流通通道 逐渐缩小,筒内气压逐步升高,气流速度逐步加快,从而使出风口风速得到提高。即使当自 然风风力小于3级(风速小于3. 4m/s),经过加速之后的风力就有可能达到带动发电机发电 的风力。
[0010] 所述筒体进风口为喇叭形,其斜边为弧形或者直形,利用喇叭形进风口使筒体入
3口增大,可以获得更大的进风量,将更大范围内的风导入筒体用于风力发电,同时和实现进 风的首次加速。
[0011] 所述导风锥体可以为圆锥体,使环形风道风速均勻。所述导风锥体也可以为棱锥, 可以为三棱锥、四棱锥或五棱锥等。
[0012] 所述叶轮可以直接安装在轮轴上,由于导风锥体的存在,叶轮处于导风锥体后部 的部分不能产生有风经过,无法直接产生推力,只起传递转矩的作用,由于叶轮直径增大需 要承受较大扭矩。因此叶轮可以通过轮盘安装在所述转轴上,叶轮安装在轮盘外边缘,轮盘 半径与导风锥体底面相当,也可以略大或略小于导风锥体底面,利用轮盘安装叶轮能够承 受较大扭矩,且叶轮直径变短后,易于选用合理的轮型,和安装更多的叶片。轮盘可以为一 个圆盘,圆盘还可以镂空,也可以为支架结构。
[0013] 本实用新型变风速筒式风力发电机,通过缩小出风口面积来提高风速,达到增加 动能和提高风能转化率的目的。而由于发电机位于导风锥内或导向锥后部,导风锥体的作 用使整个筒体内的风都流经环形风道用于推动叶轮作功,而不会吹向发电机作无用功,本 实用新型还具有结构简单,制造成本低,安装费和维护费用较低等优点。
附图说明
[0014] 图1为本实用新型变风速筒式风力发电机的结构示意图;
[0015] 图2为本实用新型弧形斜边喇叭口式变风速筒式风力发电机的结构示意图;
[0016] 图3为本实用新型直形斜边喇叭口式变风速筒式风力发电机的结构示意图;
[0017] 图中:1-进风口,2-筒体,3-导风锥体,4-联接筋板,5-发电机,6_叶轮,7_出风 口,8-轮盘。
具体实施方式
[0018] 下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详细描述。
[0019] 实施例1
[0020] 如说明书附图1所示,本实用新型变风速筒式风力发电机,包括发电机5和叶轮6, 发电机5通过转轴与叶轮6连接,还包括筒体2、导风锥体3、联接筋板4、进风口 1和出风口 7,导风锥体3安装在筒体2中心,筒体2与导风锥体3通过联接筋板4连接起来,导风锥体 的顶点朝向筒体进风口,在导风锥体3边缘与筒体2之间形成流通截面逐渐变小的环形风 道,发电机5安装在导风锥体3内部以使结构紧凑、减少体积。图中叶轮是通过轮盘8安装 在转轴上,叶轮安装在轮盘8边缘,使叶轮6位于环形风道的出风口 7处。
[0021] 导风锥体3为圆锥体,圆锥体的顶点位于进风口 1的中轴线上。
[0022] 自然风通过进风口进入筒体内,空气沿着导风锥体3向前流通,由于空气流通通 道逐渐缩小,筒体2内气压逐步升高,气流速度逐步加快,从而使出风口风速得到提高。有 利于实现空气的动能完全集中在叶轮的周围,使得作用在叶轮上的动能增大,可以在总风 能不变的情况下增大风力对叶轮作用所产生的扭矩,从而提高风能的转化率。
[0023] 实施例2
[0024] 如说明书附图2所示,本实用新型变风速筒式风力发电机,筒体进风口 1为喇叭 形,其斜边为弧形,导风锥体3为三棱锥,三棱锥的顶点位于进风口 1的中轴线上。其余同实施例1。利用喇叭形进风口实现增大进风量和初步提高风速,以提高风能利用率。
[0025] 实施例3
[0026] 如说明书附图3所示,本实用新型变风速筒式风力发电机,筒体进风口 1为喇叭 形,其斜边为直形。其余同实施例1。

Claims (6)

  1. 一种变风速筒式风力发电机,包括发电机和叶轮,发电机通过转轴与叶轮连接,其特征在于:还包括筒体和导风锥体,导风锥体通过联接筋板安装在筒体中心,导风锥体的顶点朝向筒体进风口,在导风锥体边缘与筒体之间形成流通截面逐渐变小的环形风道,发电机安装在导风锥体内部或后部,叶轮延伸到所述环形风道出风口处。
  2. 2.如权利要求1所述的风力发电机,其特征在于:所述筒体的进风口为喇叭形,其斜边 为弧形。
  3. 3.如权利要求1所述的风力发电机,其特征在于:所述筒体的进风口为喇叭形,其斜边 为直形。
  4. 4.如权利要求1至3中之一所述的风力发电机,其特征在于:所述导风锥体为圆锥体。
  5. 5.如权利要求1至3中之一所述的风力发电机,其特征在于:所述导风锥体为棱锥。
  6. 6.如权利要求1至3中之一所述的风力发电机,其特征在于:所述叶轮是通过轮盘安 装在所述转轴上,叶轮安装在轮盘边缘。
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