CN203146234U - 一种碟盘式风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种碟盘式风力发电装置。它包括由发电机和风力发动机组成的风力发电单元，风力发动机含有外壳和转子，外壳上有进、出风口，前一级风力发电单元的风力发动机出风口与后一级风力发电单元的风力发动机进风口相连通。所述转子含有转轴、转轴上套有碟盘，转轴上最外面的碟盘之外均有盖板。盖板中心均有轴孔，盖板借助该轴孔固定在转轴上。其特点是碟盘为圆形且外边沿有锯齿，碟盘上有中心孔。相邻的碟盘周向间、盖板与相邻碟盘周向间均布有隔块。隔块、碟盘和盖板的对应位置上均有轴孔，所述隔块、碟盘和盖板间借助轴孔和支柱紧固在一起。采用本实用新型，可最大限度地将风能中的能量转换为机械能。适用于聚风式风力发电机上。

Description

一种碟盘式风力发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电设备。具体说，是通过对自然风的集聚来进行发电的碟盘式风力发电装置。

背景技术

众所周知，为减少对自然资源的过度开发、利用，目前世界各国都比较重视利用可再生能源，特别是风能的利用，包括利用风来发电和提供动力。传统风力发电以水平轴风力发电机为主体，另外还有垂直轴风力发电机，无论是水平轴风力发电机还是垂直轴风力发电机，都是利用空气在大范围内的势能引起的宏观流动进行发电，而对于空气本身所携带的压力势能则无法利用，为了提升单个风力发电机的功率，就只能一味增加扫风面积，结果是必须配备巨大的风叶。风叶一大，不仅制造、运输、安装、维护困难，而且制造成本高。

中国201210282851.0号专利公开了一种自启动式狭管聚风风力发电糸统，这种发电系统的发动机的转子为普通涡轮式转子，由于涡轮式转子旋转运动的线速度方向和风向垂直，结果是在运动过程中相对速度方向与风向构成一定夹角，需要进行变桨来提高转换效率。在风速很强(80M/s)的狭管内，叶片受力最大的方向往往是叶片承力较小的方向，结果是叶片容易损毁，且风经过叶片之后容易形成很强的涡流，将阻碍叶片的正常运转，极大的损耗风能，排出的混乱气流进入第二级发动机后做功的效率将降低很多。并且风对叶片的粘滞力将阻碍叶片的旋转。如果想要完全符合大功率发电机的需要，叶片需要做得很大，重量也会成倍增加，制作难度也相应提高。

100多年前，美国特斯拉实用新型了一种无叶片发动机即特斯拉无叶片发动机。这种无叶片风力发动机的转子含有转轴，转轴上设置有多个圆形碟盘，相邻碟盘间呈等间距布置。这种无叶片发动机虽然可以充分利用风对碟盘的粘滞力做功，并且可以随风速自适应调节转速和输出功率，但是需要将碟盘做得极薄才能发挥其特点。然而碟盘无法做得很薄，以至于碟盘边缘的厚度对气流造成相互吸引和扰流，并且会阻碍气流的流动，降低风能的转换效率。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是提供一种碟盘式风力发电装置。采用这种碟盘式风力发电装置，可充分利用狭管聚集的不同超高速风的风能，最大限度地将风能中的能量转换为机械能。

为解决上述问题，采取以下技术方案：

本实用新型的碟盘式风力发电装置包括风力发电单元，所述风力发电单元含有发电机和风力发动机，所述风力发动机由外壳和外壳内的转子组成，所述外壳上有进风口和出风口，前一级风力发电装置单元的风力发动机出风口与后一级风力发电装置单元的风力发动机进风口相连通。所述转子含有转轴、转轴上套有至少两个碟盘，转轴上最外面的碟盘之外均有盖板。所述盖板的中心均有轴孔，所述盖板借助该轴孔固定在转轴上。其特点是所述碟盘为圆形，碟盘的外边沿有锯齿，碟盘上有中心孔，所述中心孔的直径大于转轴的直径。相邻的碟盘周向间、所述盖板与相邻碟盘周向间均布有隔块。所述隔块、碟盘和盖板的对应位置上均有轴孔，所述隔块、碟盘和盖板间借助轴孔和支柱紧固在一起。

本实用新型的进一步改进方案是，所述碟盘均含有至少三块扇形板，扇形板的直边上均有用作半个轴孔的半圆形豁口，相邻两个扇形板直边上的半圆形豁口相对应并与所述支柱相配合。

本实用新型的进一步改进方案是，每个扇形板的直边上的半圆形豁口均有两个且分别处于扇形板直边的两头。

本实用新型的进一步改进方案是，所述两个盖板中的一个盖板上有中心孔，该中心孔的直径与碟盘上的中心孔直径相等，该盖板的中心孔中心有用作轴孔的轴环，所述轴环四周与所述中心孔间借助连筋相连。

本实用新型的更进一步改进方案是，所述锯齿向碟盘圆周的同一方向倾斜。

采取上述方案，具有以下优点：

由上述方案可以看出，由于发动机转子采用的是锯齿状碟盘式转子，且碟盘与转轴间呈固定连接，蝶盘之间狭小的缝隙使得气流在运动的时候根据流体的边界层效应，可利用空气粘滞力带动转子运动，而碟盘边缘的锯齿在空气的作用下会产生推力。从而推动蝶盘做功。这样一来，碟盘接受的其它各种作用力都是动力，而不再是阻力。在整个运转过程中，转子运动方向与风的方向相同，使得发动机转子的转速可以根据风速和输出功率自动调整，不需变桨就可适应不同风速，尽可能多的把风能转换成机械能，进而将机械能传送给发电机。整个转子在圆周方向的受力均匀，便于动平衡，且转子受力方向和转子上的碟盘承力大的方向一致，使得转子的碟盘在运转过程中不易受损，以便于承受更强的扭矩。又由于发动机转子的碟盘之间的间隙可以加工的很小，使得风在转子内流过的时候始终保持层流状态，消除了空气形成涡流而产生的损耗。另外，由于前一级单元风力发电机的出风口与后一级单元风力发电机的进风口相连通，层流状态的风可以高效地推动后一级风力发电机工作，并且可以将未被利用的尾流能量尽可能多地转换为电能，从整体上提高了风能利用率。

附图说明

图1是本实用新型的碟盘式风力发电装置结构示意图；

图2是图1的右视示意图；

图3是图1中的碟盘式风力发电装置中的发动机转子结构示意图，这种转子为侧面出风模式；

图4是图3的仰视示意图；

图5是中心出风模式的发动机转子结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型的碟盘式风力发电装置包括风力发电单元，所述风力发电单元含有发电机1和风力发动机，所述风力发动机由外壳4和外壳4内的转子组成。所述外壳4上加工有进风口5和出风口6，前一级风力发电单元的风力发动机出风口6与后一级风力发电单元的风力发动机进风口5相连通。见图3和图4，所述转子含有转轴8、转轴8上套有九个碟盘3，转轴8上最外面的碟盘3之外均设置有盖板9。所述两个盖板9的中心均加工有轴孔，所述盖板9借助该轴孔固定在转轴8上。所述碟盘3为圆形，碟盘3的外边沿加工有锯齿2，所述锯齿2向碟盘3圆周的同一方向倾斜。碟盘3上加工有中心孔10，所述中心孔10的直径大于转轴8的直径。相邻的两个碟盘3周向间、所述盖板9与其相邻的那个碟盘3周向间均布有隔块11。所述隔块11、碟盘3和盖板9的对应位置上均加工有轴孔，所述隔块11、碟盘3和盖板9间借助轴孔和支柱7紧固在一起。由此构成的发动机转子为侧面出风的发动机转子。

鉴于碟盘直径较大，重量较重，为便于安装和维护时的拆卸，每个碟盘3均含有四块扇形板，扇形板的直边上均加工有用作半个轴孔的半圆形豁口，相邻两个扇形板直边上的半圆形豁口相对应并与所述支柱7相配合。其中，每个扇形板的直边上的半圆形豁口均有两个且分别处于扇形板直边的两头。

见图5，本实用新型的另一实施例是，所述碟盘式风力发电装置的转子为中心出风模式的转子。这种转子仅仅在所述两个盖板9中的一个盖板9上加工有中心孔10，而另一个盖板9的中心仅加工一个与转轴8配合的轴孔，使得装配后，一个盖板9上有中心孔10，另一个盖板9上无中心孔。所述一个盖板9上的中心孔直径与碟盘3上的中心孔10的直径相等，该盖板的中心孔10中心设置有用作轴孔的轴环13，所述轴环13四周与所述中心孔10间连筋14连接在一起。工作时，风从转子一侧进入，从带有中心孔的那个盖板9中心排除，从而形成一个中心出风模式的转子。

Claims (5)

1.一种碟盘式风力发电装置，包括风力发电单元，所述风力发电单元含有发电机（1）和风力发动机，所述风力发动机由外壳（4）和外壳（4）内的转子组成，所述外壳（4）上有进风口（5）和出风口（6），前一级风力发电装置单元的风力发动机出风口（6）与后一级风力发电装置单元的风力发动机进风口（5）相连通；所述转子含有转轴（8）、转轴（8）上套有至少两个碟盘（3），转轴（8）上最外面的碟盘（3）之外均有盖板（9）；所述盖板（9）的中心均有轴孔，所述盖板（9）借助该轴孔固定在转轴（8）上；其特征在于所述碟盘（3）为圆形，碟盘（3）的外边沿有锯齿（2），碟盘（3）上有中心孔（10），所述中心孔（10）的直径大于转轴（8）的直径；相邻的碟盘（3）周向间、所述盖板（9）与相邻碟盘（3）周向间均布有隔块（11）；所述隔块（11）、碟盘（3）和盖板（9）的对应位置上均有轴孔，所述隔块（11）、碟盘（3）和盖板（9）间借助轴孔和支柱（7）紧固在一起。

2.根据权利要求1所述的碟盘式风力发电装置，其特征在于所述碟盘（3）均含有至少三块扇形板，扇形板的直边上均有用作半个轴孔的半圆形豁口，相邻两个扇形板直边上的半圆形豁口相对应并与所述支柱（7）相配合。

3.根据权利要求2所述的碟盘式风力发电装置，其特征在于每个扇形板的直边上的半圆形豁口均有两个且分别处于扇形板直边的两头。

4.根据权利要求1所述的碟盘式风力发电装置，其特征在于所述两个盖板（9）中的一个盖板（9）上有中心孔（10），该中心孔的直径与碟盘（3）上的中心孔（10）直径相等，该盖板的中心孔（10）中心有用作轴孔的轴环（13），所述轴环（13）四周与所述中心孔（10）间借助连筋（14）连接在一起。

5.根据权利要求1~4中任一项所述的碟盘式风力发电装置，其特征在于所述锯齿（2）向碟盘（3）圆周的同一方向倾斜。

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