CN201810496U - 风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风力发电机，包括发电机，其特征是还包括有外壳、叶轮和风腔壳；外壳的左侧面和右侧面上均开设有通风口，通风口上设有锥形导流装置；风腔壳设于外壳的内部，发电机、叶轮设于风腔壳围成的腔体内；叶轮上设有多个叶片，叶片尾部设置为弧形，叶片与端盖围绕形成风斗。本实用新型可用作家用电器，也可用作大型发电机，具有风力利用率高、正常运行需要的风级低、安全可靠性高、占用空间小且适用范围广等优点。

Description

风力发电机

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电机。

背景技术

风力发电机是一种利用风力带动发电机而将风能转化为电能的发电装置。传统的风力发电机(如图7所示)一般包括发电机1、风叶2、方向舵3、支柱4和稳定索5等部件。由风力吹动狭长的风叶，风叶带动风叶轴转动，将风能转化为机械能，风叶轴带动发电机，由发电机将机械能转化为电能并输出，实现风能-机械能-电能的相互转化。这种采用狭长风叶的风力发电机，存在有以下问题：风力利用率较低，一般不会超过5％；风叶较长，一般为3～8m，占用空间大；一般在风力高于3级时，才能正常使用，对风力要求高，风级低时无法使用；这种结构的小型发电机一般价格为3500～5500元，大型的用于电网的一套发电装置价格高达近亿元。近年来，技术人员研究出了一种新式的风力发电机(如图8、图9所示)，包括发电机1、风叶2和支柱4，风从风叶的径向吹入，带动风叶及风叶轴，从而带动发电机，获得电能。这种径流式的风力发电机，风力的理论利用率可达24％，一般实际利用率在18％左右，风叶的直径最小一般在1m左右，需要的风力一般也在3级以上。以上所述的两种风力发电机，均存在风力利用率不高、正常运行所需要的风力大、占用空间大等问题，不适合家庭使用。

实用新型内容

本实用新型是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种风力发电机，以提高风力的利用率，降低正常运行所需的风力、减小占用空间。

本实用新型为解决技术问题采用以下技术方案。

风力发电机，包括发电机，其结构特点是还包括有外壳、叶轮和风腔壳，外壳的前侧面与后侧面分别设有前罩板和后罩板；外壳的左侧面和右侧面上均开设有通风口，通风口上设有导流装置；风腔壳设于外壳的内部，发电机和叶轮设于风腔壳围成的腔体内；叶轮上设有多个叶片。

本实用新型的风力发电机的结构特点也在于：

所述外壳为长方体形。

所述通风口上的导流装置为圆锥形，导流装置的外端口设有防护网。

所述通风口上的导流装置为四棱锥形，导流装置的外端口设有防护网。

所述风腔壳呈圆筒形，风腔壳沿轴向开有两个对称的切口，切口将圆筒形的风腔壳切断并分成两个形状相同的弧形壳体；壳体一侧的切断面与直板一端固定连接，直板另一端设有翻边，壳体另一侧的外周面上设有轴向延伸的凸台。

所述叶轮包括轴套，多个叶片沿周向设于轴套的外周面上，每个叶片沿径向延伸且叶片的尾部设置为弧形；轴套内周面上的一端设有一圈轮齿，发电机轴的轴线与轴套的轴线相互重合，发电机轴伸入轴套的一端上固定套设有齿轮，与齿轮相啮合的过轮同时与轴套内周面的轮齿相啮合。

所述叶片的轴向的两端部均设有端盖，相邻两个叶片与两个端盖围绕形成进风口在周向上的风斗。

所述叶轮的两侧设有侧盖。

所述叶片的个数为奇数个。

所述发电机轴上齿轮的两侧套设有固定板，过轮轴穿过固定板上的轴孔，过轮设于两个固定板之间并与齿轮相啮合。

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：

本实用新型中，风由锥形的导流装置进入风力发电机的风腔，而后进入叶轮，风力推动叶片使得叶片旋转，将风能转化为机械能，旋转的叶片带动轴套一起转动，轴套通过内周面的轮齿驱动过轮，由过轮带动齿轮转动，进而驱动发电机轴，由发电机将机械能转化为电能并输出，从而驱动发电机实现风能-机械能-电能的转化。本实用新型具有以下优点：

1、外壳内设有风腔壳，叶轮设于风腔壳内，可减小风的逃逸量，由叶片、端盖围绕形成三面封闭一面开口的风斗，风斗的轴向截面形状呈C形，使风进入风斗后形成风涡流，可最大限度地承载风力，从而能最大限度地利用风力并将风能转化为机械能，因而能提高风力的利用率，即使是低于3级的风力，也能够驱动本实用新型的风力发电机；本实用新型的风力发电机的风力理论利用率可高达70％，远大于现有技术的风力利用率；

2、外壳的通风口上设有锥形的导流装置，可扩大进风口的面积，获取更大的风力；导流装置外端口的防护网可阻止杂物进入风腔，提高风力发电机的安全可靠性；

3、通过轴套内周面设置的轮齿驱动过轮，进而驱动齿轮和发电机，通过设置过轮，可提高发电机的转速，即便叶轮的转速较小，也能使发电机获得较高的转速，从而驱动电机，因而降低了发电机正常使用所需的风级；

4、叶片的尾部设置为弧形，可减小风的逃逸量，使得风在风斗内形成风涡流，风力更多地作用在叶片尾部的弧形部，可获得更大的力矩，更大限度地利用风力；

5、将叶片设置为奇数个，可有效地避免叶片的谐振，更好地保护发电机的零部件；

6、本实用新型的叶片直径可大可小，即使是叶片半径小于0.25m，发电机也能在2～3级的风力下运行，故此可将发电机小型化，降低发电机占用的空间，可适用于家庭。

本实用新型的风力发电机，采用风腔壳、C形风斗、锥形导流装置、过轮、尾部设置为弧形的叶片，可更有效地利用风力，具有风力利用率高、正常运行需要的风级低、安全可靠性高、占用空间小且适用范围广等优点。

本实用新型的风力发电机，可用作家用电器，也可用作大型发电机。

附图说明

图1为本实用新型的风力发电机的主视图。

图2为本实用新型的风力发电机的俯视图。

图3为本实用新型的风力发电机的左视图。

图4为本实用新型的风力发电机的风腔壳的横截面图。

图5为本实用新型的齿轮、过轮啮合的示意图。

图6为图5中的C-C剖视图。

图7为现有技术的结构示意图。

图8为现有技术的径流式的风力发电机的结构示意图。

图9为图8的叶轮的示意图。

附图1～附图9中标号：1发电机，2风叶，3方向舵，4支柱，5稳定索，6外壳，61前罩板，62后罩板，63通风口，64导流装置，641防护网，7叶轮，71轴套，72叶片，73端盖，74风斗，75侧盖，8风腔壳，81壳体，82直板，83凸台，84翻边，9齿轮，10过轮，101过轮轴，11发电机轴，12固定板，13轴键。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

参见图1～图6，风力发电机，包括发电机1，其特征是还包括有外壳6、叶轮7和风腔壳8。外壳6的前侧面与后侧面分别设有前罩板61和后罩板62。外壳6的左侧面和右侧面上均开设有通风口63，通风口63上设有导流装置64。风腔壳8设于外壳6的内部，发电机1和叶轮7设于风腔壳8围成的腔体内；叶轮7上设有多个叶片72。外壳6为长方体形。通风口63上的导流装置64为圆锥形或四棱锥形，导流装置64的外端口设有防护网641。风腔壳8呈圆筒形，风腔壳8沿轴向开有两个对称的切口，切口将圆筒形的风腔壳8切断并分成两个形状相同的弧形壳体81；壳体81一侧的切断面与直板82一端固定连接，直板82另一端设有翻边84，直板82通过翻边84与与外壳6相固定连接；壳体81另一侧的外周面上设有轴向延伸的凸台83；凸台83与壳体6相固定连接，壳体81、直板82和凸台83为一体式的组合体，两个组合体之一围绕风腔壳8的轴线旋转180°后恰好和另一个组合体完全重合。叶轮7包括轴套71，多个叶片72沿周向设于轴套71的外周面上，每个叶片72沿径向延伸且叶片72的尾部设置为弧形，即每个叶片72沿轴套71的径向先直线延伸后沿弧线延伸，叶片72分为直板与弧形段，直板和弧形段为一体结构。多个叶片72均匀地布置在轴套71的外周面上。轴套71内周面上的一端设有一圈轮齿，发电机轴11的轴线与轴套71的轴线相互重合，发电机轴11伸入轴套71的一端上固定套设有齿轮9；齿轮9通过轴键13与发电机轴11连接在一起，发电机1设于发电机轴11的另一端。与齿轮9相啮合的过轮10同时与轴套71内周面的轮齿相啮合。叶片72的轴向的两端部均设有端盖73，两个端盖73恰好封住叶片72的轴向两侧，相邻两个叶片72与两个端盖73围绕形成进风口在周向上的风斗74。风斗74的轴向截面呈C形(如图2、图3所示)，风斗74为三面封闭一面开口的斗形结构，开口作为进风口。叶轮7的两侧设有侧盖75，侧盖75用于封闭叶轮7的两端，以避免杂物进入叶轮7，保护发电机1等部件。叶片72的个数为奇数个，以避免产生谐振现象。发电机轴11上齿轮9的两侧套设有固定板12，过轮轴101穿过固定板12上的轴孔，过轮10设于两个固定板12之间并与齿轮9相啮合；发电机轴11、过轮轴101与固定板12上的轴孔之间的配合均为间隙配合，发电机轴11和过轮轴101可在轴孔中转动。

风由锥形的导流装置被导入风腔，柱形的风腔能够减小风的逃逸，更大限度地利用风力；进入风腔的气流进入叶轮，在风斗中旋转形成风涡流，回旋的气流向风斗的开口处移动，气流冲击叶片，风力推动叶片的弧形尾端，使得叶片与轴套一起旋转，轴套的内轮齿带动过轮，过轮驱动齿轮进而驱动发电机轴，从而实现风能-电能的转化。

具体实施时，外壳6为铁皮壳体。叶轮7的轴套71、叶片72和端盖73为一体式结构，通过注塑的方法一次成型。锥形的导流装置64为铁皮制成，可与外壳6通过螺钉连接在一起，或者焊接固定在外壳6上。外壳6上设置的后罩板62接地。防护网641可采用铁丝制成的栅格网，也可用塑料材质制成的栅格网，以防止塑料袋等杂物进入叶轮影响叶轮的正常转动。

本实用新型中，风由锥形的导流装置进入风力发电机的风腔，而后进入叶轮，风力推动叶片使得叶片旋转，将风能转化为机械能，旋转的叶片带动轴套一起转动，轴套通过内周面的轮齿驱动过轮，由过轮带动齿轮转动，进而驱动发电机轴，由发电机将机械能转化为电能并输出，从而驱动发电机实现风能-机械能-电能的转化。本实用新型具有以下优点：

1、外壳内设有风腔壳，叶轮设于风腔壳内，可减小风的逃逸量，由叶片、端盖围绕形成三面封闭一面开口的风斗，风斗的轴向截面形状呈C形，风进入风斗后形成风涡流，可最大限度地承载风力，从而能最大限度地利用风力并将风能转化为机械能，因而能提高风力的利用率，即使是低于3级的风力，也能够驱动本实用新型的风力发电机；本实用新型的风力发电机的风力理论利用率可高达70％，远大于现有技术的风力利用率；

2、外壳的通风口上设有锥形的导流装置，可捕获更多的风，获取更大的风力；导流装置外端口的防护网可阻止塑料袋等杂物进入风腔，提高风力发电机的安全可靠性；

3、通过轴套内周面设置的轮齿驱动过轮，进而驱动齿轮和发电机，通过设置过轮，可提高发电机的转速，即便叶轮的转速较小，也能使发电机获得较高的转速，从而驱动电机，因而降低了发电机正常使用所需的风级；

4、叶片的尾部设置为弧形，可减小风的逃逸量，使得风在风斗内形成风涡流，风力更多地作用在叶片尾部的弧形部，可使得叶片获得更大的转动力矩，更大限度地利用风力；

5、将叶片设置为奇数个，可有效地避免叶片的谐振，更好地保护发电机的零部件；

6、本实用新型的叶片直径可大可小，即使是叶片半径小于0.25m，发电机也能在2～3级的风力下运行，故此可将发电机小型化，降低发电机占用的空间，可适用于家庭。

本实用新型的风力发电机，采用风腔壳、C形风斗、锥形导流装置、过轮、尾部设置为弧形的叶片，可更有效地利用风力，具有风力利用率高、正常运行需要的风级低、安全可靠性高、占用空间小且适用范围广等优点。

本实用新型的风力发电机，可用作家用电器，也可用作大型发电机。

Claims (10)

1.风力发电机，包括发电机(1)，其特征是还包括有外壳(6)、叶轮(7)和风腔壳(8)，外壳(6)的前侧面与后侧面分别设有前罩板(61)和后罩板(62)；外壳(6)的左侧面和右侧面上均开设有通风口(63)，通风口(63)上设有导流装置(64)；风腔壳(8)设于外壳(6)的内部，发电机(1)和叶轮(7)设于风腔壳(8)围成的腔体内；叶轮(7)上设有多个叶片(72)。

2.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征是所述外壳(6)为长方体形。

3.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征是所述通风口(63)上的导流装置(64)为圆锥形，导流装置(64)的外端口设有防护网(641)。

4.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征是所述通风口(63)上的导流装置(64)为四棱锥形，导流装置(64)的外端口设有防护网(641)。

5.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征是所述风腔壳(8)呈圆筒形，风腔壳(8)沿轴向开有两个对称的切口，切口将圆筒形的风腔壳(8)切断并分成两个形状相同的弧形壳体(81)；壳体(81)一侧的切断面与直板(82)一端固定连接，直板(82)另一端设有翻边(84)，壳体(81)另一侧的外周面上设有轴向延伸的凸台(83)。

6.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征是所述叶轮(7)包括轴套(71)，多个叶片(72)沿周向设于轴套(71)的外周面上，每个叶片(72)沿径向延伸且叶片(72)的尾部设置为弧形；轴套(71)内周面上的一端设有一圈轮齿，发电机轴(11)的轴线与轴套(71)的轴线相互重合，发电机轴(11)伸入轴套(71)的一端固定套设有齿轮(9)，与齿轮(9)相啮合的过轮(10)同时与轴套(71)内周面的轮齿相啮合。

7.根据权利要求6所述的风力发电机，其特征是所述叶片(72)的轴向的两端部均设有端盖(73)，相邻两个叶片(72)与两个端盖(73)围绕形成进风口在周向上的风斗(74)。

8.根据权利要求1、6或7所述的风力发电机，其特征是所述叶轮(7)的两侧设有侧盖(75)。

9.根据权利要求1、6或7所述的风力发电机，其特征是所述叶片(72)的个数为奇数个。

10.根据权利要求6所述的风力发电机，其特征是所述发电机轴(11)上齿轮(9)的两侧套设有固定板(12)，过轮轴(101)穿过固定板(12)上的轴孔，过轮(10)设于两个固定板(12)之间并与齿轮(9)相啮合。

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