CN201874756U - 扩散型风轮 - Google Patents

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赵福盛
鲁中间
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李静
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Abstract

本实用新型涉及一种风力发电机设备，尤其是一种风力发电机上的扩散型风轮。该风轮包括叶片和轮毂，轮毂位于风轮的中心位置，沿轮毂的环形外圆周面均匀间隔设置叶片，叶片的叶根与轮毂的外表面固定连接，其中，叶片的叶根处的扭角不小于40°，该风轮还包括轮圈，轮圈位于叶片的外侧，叶片顶部与轮圈的内表面固定连接，且叶片顶部设有6-10°的扭角，轮圈与轮毂同轴，轮圈的形状呈扩散形环状，即轮圈扩散端的直径大于对应的另一端的直径，连接两端的环形圈的截面形状为光滑过渡的扩散形弧线。其结构简单，在不增大风轮直径的情况下可以最大限度的提高风轮的可用功率，使用安全稳定，噪音小，并且可以大幅度地增加流量和功率。

Description

扩散型风轮
技术领域
本实用新型涉及一种风力发电机设备，尤其是一种风力发电机上的扩散型风轮。
背景技术
风能作为可再生的环保能源，已经成为人类开发的热点，现有的风力发电装置多为小功率高速运转的直接驱动式风力发电机，主要包括支撑架、风轮、发电机和对风装置，其中支撑架固定在地面上，支撑架上端安装风轮、发电机和对风装置。利用风力吹动风轮旋转，把风的动能转变为机械能，再驱动发电机的转子旋转产生电流，把机械能转化为电能。因此，风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件。而目前风轮多为三桨叶，当需要提高机组发电功率时，必须相应的增大风轮的直径，导致风轮的体积过大，不便于运输和安装；其次，风轮叶片为开放式，运行中噪声较大；另外，当风速高、风轮的转速大幅度加快时，叶片周期性颤振往往导致叶片、发电机以及控制系统的损坏等，而使风力发电机无法使用。
实用新型内容
本实用新型提出了一种扩散型风轮，其结构简单，在不增大风轮直径的情况下可以最大限度的提高风轮的可用功率，使用安全稳定，噪音小，并且可以大幅度地增加流量和功率。
本实用新型是采用以下的技术方案实现的：一种扩散型风轮，包括叶片和轮毂，轮毂位于风轮的中心位置，沿轮毂的环形外圆周面均匀间隔设置叶片，叶片的叶根与轮毂的外表面固定连接，其中，叶片的叶根处的扭角不小于40°，该风轮还包括轮圈，轮圈位于叶片的外侧，叶片顶部与轮圈的内表面固定连接，且叶片顶部设有6-10°的扭角，轮圈与轮毂同轴，轮圈的形状呈扩散形环状，即轮圈扩散端的直径大于对应的另一端的直径，连接两端的环形圈的截面形状为光滑过渡的扩散形弧线。
本实用新型中，所述风轮至少设置八个叶片，增大了风轮的启动力矩，从而实现了风力发电机的微风启动。
所述的风轮通过模具压合整体铸造成型，即轮圈、叶片和轮毂呈一体式结构。
本实用新型的有益效果是：通过设置形状为扩散形的轮圈，轮圈与叶片相接在叶尖处并把前后气流隔离，避免叶尖处产生涡流，在风轮高速旋转时不会产生噪音，其次，当气流通过变通径的轮圈时在轮圈之后形成一定的负压，从而加速了气流的流速，增强了通过气流的能量密度，大幅度地增加了气流的流量和风功率；另外，通过在叶片从根部到尖部设置变化的扭角，在额定工况下气流顺畅不紊乱，而当风轮超速时，使风轮具有失速的特性，限制风轮转速，确保风力发电机的安全运行；本设计通过一次性整体铸造成型，风轮尺寸和重量的一致性好，旋转平衡精度高，整体强度高，大大提高了风力机的稳定性和安全性。
附图说明
图1为本实用新型的主视图；
图2为轮圈的左视图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
图1和图2为本实用新型所述的扩散型风轮。该风轮包括轮圈1、叶片2和轮毂3，风轮的中心位置设有轮毂3，风轮轴穿入轮毂3中，并且与轮毂3同轴。沿轮毂3的环形外圆周面均匀间隔设置八个叶片2，通过增加叶片2的数量，提高了风轮的启动力矩，实现了风力发电机的微风启动，叶片2的叶根与轮毂3外表面固定连接。叶片2从叶根处到叶片顶部即叶尖部均设置扭角，其中叶片叶根处的扭角不小于40°，叶尖部的扭角为6-10°。通过设置扭角使风轮易于启动；当高风速时，风轮在高速旋转下又具有失速的特性，可以有效地控制风轮转速，确保了风力发电机的安全运行。叶片2顶部的外侧设有轮圈1，轮圈1与轮毂3同轴，叶片2顶部与轮圈1的内表面固定连接，在叶尖处把前后气流隔离，避免产生涡流，风轮高速旋转时也不会产生噪音。轮圈1的形状呈扩散形，即轮圈1的孔径由小变大，轮圈1扩散端4的直径大于对应的另一端的直径，连接两端的环形侧面的截面形状为光滑过渡的扩散形弧线。在气流通过扩散变径的轮圈时，在扩散端4的气流压力将明显低于入口处气流压力，从而使经过风轮内的气流速度加大，增强了通过气流的能量密度，大幅度增加了气流的流量和功率。
该风轮通过模具压合一次性整体铸造成型，因此轮圈1、叶片2和轮毂3呈一体式结构，其中轮毂3预置在模具内的中心位置，叶片2、轮圈1采用增强工程塑形在模具中整体压力铸造成型，风轮的旋转平衡精度高，产品的尺寸、重量一致性好，风轮的强度高，大大提高了风力发电机的稳定性和安全性。另外，通过该方法制造成型的风轮内、外表面光滑，阻力小，可以更大程度的降低风轮运行中的噪音。
叶片2的数量并不限于本实施例中所述的八个，也可以设置更多数量的叶片。

Claims (3)

1.一种扩散型风轮，包括叶片(2)和轮毂(3)，轮毂(3)位于风轮的中心位置，沿轮毂(3)的环形外圆周面均匀间隔设置叶片(2)，叶片(2)的叶根与轮毂(3)的外表面固定连接，其特征在于：叶片(2)的叶根处的扭角不小于40°，该风轮还包括轮圈(1)，轮圈(1)位于叶片(2)的外侧，叶片(2)顶部与轮圈(1)的内表面固定连接，且叶片(2)顶部设有6-10°的扭角，轮圈(1)与轮毂(3)同轴，轮圈(1)的形状呈扩散形环状，即轮圈(1)扩散端(4)的直径大于对应的另一端的直径，连接两端的环形圈的截面形状为光滑过渡的扩散形弧线。
2.根据权利要求1所述的扩散型风轮，其特征在于：所述风轮至少设置八个叶片(2)。
3.根据权利要求1或2所述的扩散型风轮，其特征在于：所述的风轮通过模具压合整体铸造成型，即轮圈(1)、叶片(2)和轮毂(3)呈一体式结构。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102477937A (zh) * 2010-11-23 2012-05-30 山东安华拓源能源有限公司 扩散型风轮
WO2015066986A1 (zh) * 2013-11-07 2015-05-14 广州红鹰能源科技有限公司 一种水平轴风力发电机

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