CN204476658U - 一种风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风力发电机，包括底座、支撑柱和发电装置，所述支撑柱和底座固定连接，所述支撑柱的顶端设置水平转动装置，所述水平转动装置上设置浓缩风能装置，所述浓缩风能装置内设置动力装置，所属动力装置与发电装置连接，所述浓缩风能装置顶端设置用于控制浓缩风能装置方向的导流装置。本实用新型的有益效果在于：设置风能浓缩装置能够将风能进行浓缩和整流，将稀薄的风能静浓缩风能装置加速、整流和均匀变化后驱动叶轮旋转发电，从而提高了风能的能流密度，改善了风能的不稳定性，提高了风能的品位；将风能进行整流后，减小来流风的风速梯度，从而降低由于风切变对风力发电机带来的危害。

Description

一种风力发电机

技术领域

本实用新型主要涉及风力发电领域，具体是一种风力发电机。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源，其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×10^9MW，其中可利用的风能为2×10^7MW，是地球上可开发利用的水能总量的10倍，随着人们对环境的关注度度越来越高，风能的利用越来越受到世界各国的重视，风力发电是风能利用的主要途径。

但是现有的风力发电机在使用的时候还存在一些问题：

1、虽然自然界的风能资源丰富，但是风力却很不稳定会产生风切变，风切变对风力发电机具有很大的危害；

2、现有的风力发电机对风速的要求比较高，具有商业开发价值的风电厂的年平均风速为5m/s以上，不仅限制了风力发电的推广应用，也在一定程度上增加了风能开发的成本。

实用新型内容

为解决现有技术中的不足，本实用新型提供一种风力发电机，设置风能浓缩装置能够将风能进行浓缩和整流，将稀薄的风能经浓缩风能装置加速、整流和均匀变化后驱动叶轮旋转发电，从而提高了风能的能流密度，改善了风能的不稳定性，提高了风能的品位；将风能进行整流后，减小来流风的风速梯度，从而降低由于风切变对风力发电机带来的危害。

本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种风力发电机，包括底座、支撑柱和发电装置，所述支撑柱和底座固定连接，所述支撑柱的顶端设置水平转动装置，所述水平转动装置上设置浓缩风能装置，所述浓缩风能装置内设置动力装置，所述动力装置与发电装置连接，所述浓缩风能装置顶端设置用于控制浓缩风能装置方向的导流装置。

所述浓缩风能装置包括风能浓缩装置、风能扩散装置和中央圆筒，所述风能浓缩装置、风能扩散装置分别与中央圆筒密封连接，所述动力装置位于中央圆筒内。

所述动力装置包括固定杆，所述固定杆与中央圆筒连接，所述固定杆上设置转轴，所述转轴上设置若干个叶片。

所述风能浓缩装置包括第一梯形圆筒，所述第一梯形圆筒的上底边与中央圆筒的一端连接；所述风能扩散装置包括第二梯形圆筒，所述第二梯形圆筒的上底边与中央圆筒的另一端连接。

所述第一梯形圆筒的上底边设置挡板，所述挡板上设置与第一梯形圆筒的上底边相对应的通孔。

所述水平转动装置包括旋转轴，所述旋转轴的一端与支撑柱连接，所述旋转轴穿过滚珠轴承的内套，并由滚珠轴承的外套固定在滚珠轴承座内，所述滚珠轴承座上设置固定平板，所述固定平板上设置连接座，所述连接座与中央圆筒连接。

对比与现有技术，本实用新型有益效果在于：

1、本实用新型设置风能浓缩装置能够将风能进行浓缩和整流，将稀薄的风能经浓缩风能装置加速、整流和均匀变化后驱动叶轮旋转发电，从而提高了风能的能流密度，改善了风能的不稳定性，提高了风能的品位；将风能进行整流后，减小来流风的风速梯度，从而降低由于风切变对风力发电机带来的危害；

2、本实用新型浓缩风能装置包括风能浓缩装置、风能扩散装置和中央圆筒，在中央圆筒附近会形成边界层效应，从而提升自然风的品位，提高风能的利用率；

3、本实用新型动力装置设置在中央圆筒内，结构简单，在不消耗其他能源的情况，增加自然风的利用率，从而达到提高发电量的目的；

4、本实用新型来流风经过第一梯形圆筒进行浓缩进入中央圆筒，增大来流风的风速，然后由第二梯形圆筒将风能扩散，在中央圆筒处形成一个平缓地带，更有助于边界层效应的产生；

5、本实用新型第一梯形圆筒的上底边设置挡板，进一步的增加了浓缩风能装置对自然风的浓缩和整流能力；

6、本实用新型水平转动装置上设置固定平板和连接座，增加了浓缩风能装置与水平转动装置连接的稳定性。

附图说明

附图1是本实用新型的主视图；

附图2是本实用新型的左视图；

附图3是本实用新型水平转动装置的结构示意图。

附图中所示标号：1、底座；2、支撑柱；3、导流装置；4、中央圆筒；5、固定杆；6、转轴；7、叶片；8、第一梯形圆筒；9、第二梯形圆筒；10、挡板；11、通孔；12、旋转轴；13、滚珠轴承；14、固定平板；15、连接座。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

一种风力发电机，包括底座1、支撑柱2和发电装置，所述支撑柱2和底座1固定连接，所述支撑柱2的顶端设置水平转动装置，所述水平转动装置上设置浓缩风能装置，浓缩风能装置通过水平转动装置可以360度灵活地转动，风能浓缩装置能够将风能进行浓缩和整流，将稀薄的风能经浓缩风能装置加速、整流和均匀变化后驱动叶轮旋转发电，从而提高了风能的能流密度，改善了风能的不稳定性，提高了风能的品位；将风能进行整流后减小来流风的风速梯度，从而降低由于风切变对风力发电机带来的危害。所述浓缩风能装置内设置动力装置，所述动力装置与发电装置连接，风能带动动力装置未发电装置提供动力进行发电。所述浓缩风能装置顶端设置用于控制浓缩风能装置方向的导流装置3，所述导流装置3为安装在风力发电机尾部的导流板、导流翼或尾舵，在风力的作用下，导流装置3控制浓缩风能装置在水平转动装置的转动下，使整个装置最大可能朝向迎风的方向，减小风切变对发电机的损坏，同时增加风能的利用率。

本实用新型工作原理，将底座1固定于有风处的水泥座之上，利用浓缩风能装置内的边界层效应提升自然风的品位，然后带动动力装置，为发电装置提供动力。目前，国际上具有商业开发价值的风电厂的年平均风速为5m/s以上，根据目前的研究成果，如果采用浓缩风能理论和技术，可将这一指标降到年平均风速的3.7-4.0m/s，可开发低风速风场，有效地提高风能资源的利用率，从而降低风力发电的度电成本。导流装置3控制浓缩风能装置在水平转动装置的转动下，使整个装置最大可能朝向迎风方向，进一步降低风切变对发电机的危害，增加自然风的利用率，提高发电量。

所述浓缩风能装置包括风能浓缩装置、风能扩散装置和中央圆筒4，所述风能浓缩装置、风能扩散装置分别与中央圆筒4密封连接，可以采用无缝焊接或者螺纹连接的方式，优选采用螺纹连接，采用螺纹连接时可以设计中央圆筒4设计成两个对称的半圆筒对接在一起，两端分别设置内螺纹，风能浓缩装置、风能扩散装置上分别设置对应的外螺纹，所述风能浓缩装置、风能扩散装置分别与中央圆筒4通过螺纹密封连接，易于拆卸，方便对发电机进行维修和维护。所述动力装置位于中央圆筒4内。浓缩风能装置导流装置3对风能进行浓缩和整流，在距中央圆筒4壁面15mm附近出现边界层效应，进入中央圆筒4时有一波峰，流出中央圆筒4时有一波峰，两波峰中间位波谷，也就是在浓缩风能装置中央圆筒4壁面处出现边界层效应，降低来流风的梯度，增大来流风的风速和平均动能，提升来流风的品位，提高风力发电质量和荷载均匀度，从而提高发电量。

所述动力装置包括固定杆5，所述固定杆5与中央圆筒4连接，所述固定杆5上设置转轴6，所述转轴6上设置若干个叶片7，固定杆5将转轴6进行固定，在风能的作用下，叶片7转动，带动发电装置进行发电。

所述风能浓缩装置包括第一梯形圆筒8，所述第一梯形圆筒8的上底边与中央圆筒的一端连接；所述风能扩散装置包括第二梯形圆筒9。所述第二梯形圆筒9的上底边与中央圆筒4的另一端连接，来流风经过第一梯形圆筒8进行浓缩进入中央圆筒4，增大来流风的风速，然后由第二梯形圆筒9将风能扩散，在中央圆筒4处形成一个平缓地带，有助于边界层效应的产生，从而提升自然风的品位提高风能的利用率。

为了进一步增加浓缩风能装置的浓缩和整流能力，所述第一梯形圆筒8的上底边设置挡板10，所述挡板10上设置与第一梯形圆筒8的上底边相对应的通孔11。

为了增加浓缩风能装置与水平转动装置连接的稳定性，所述水平转动装置包括旋转轴12，所述旋转轴12的一端与支撑柱2连接，所述旋转轴12穿过滚珠轴承13的内套，并由滚珠轴承13的外套固定在滚珠轴承座内，所述滚珠轴承座上设置固定平板14，所述固定平板14上设置连接座15，所述连接座15与中央圆筒4连接。

实施例：

实施例1：

一种风力发电机，包括底座1、支撑柱2和发电装置，所述支撑柱2和底座1固定连接，所述支撑柱2的顶端设置水平转动装置，所述水平转动装置包括旋转轴12，所述旋转轴12的一端与支撑柱2连接，所述旋转轴12穿过滚珠轴承13的内套，并由滚珠轴承13的外套固定在滚珠轴承座内，所述滚珠轴承座上设置固定平板14，所述固定平板14上设置连接座15，所述连接座15与中央圆筒4连接。所述水平转动装置上设置浓缩风能装置，浓缩风能装置通过水平转动装置可以360度自由旋转，风能浓缩装置能够将风能进行浓缩和整流，将稀薄的风能经浓缩风能装置加速、整流和均匀变化后驱动叶轮旋转发电，从而提高了风能的能流密度，改善了风能的不稳定性，提高了风能的品位；将风能进行整流后减小来流风的风速梯度，从而降低由于风切变对风力发电机带来的危害。所述浓缩风能装置内设置动力装置，所述动力装置与发电装置连接，风能带动动力装置未发电装置提供动力进行发电。所述浓缩风能装置顶端设置用于控制浓缩风能装置方向的导流装置3，所述导流装置3为安装在第一梯形圆筒8尾部的导流翼，在风力的作用下，导流装置3控制浓缩风能装置在水平转动装置的转动下，使整个装置最大可能朝向迎风的方向，减小风切变对发电机的损坏，同时增加风能的利用率。所述浓缩风能装置包括风能浓缩装置、风能扩散装置和中央圆筒4，中央圆筒4设计成两个对称的半圆筒对接在一起，两端分别设置内螺纹，风能浓缩装置、风能扩散装置上分别设置对应的外螺纹，所述风能浓缩装置、风能扩散装置分别与中央圆筒4通过螺纹密封连接。所述动力装置位于中央圆筒4内。所述动力装置包括固定杆5，所述固定杆5与中央圆筒4连接，所述固定杆5上设置转轴6，所述转轴6上设置五个叶片7。本实施例的有益效果在于：浓缩风能装置风能浓缩装置、风能扩散装置风别和中央圆筒4连接，在中央圆筒4处形成一个平缓地带，有助于边界层效应的产生，从而提升自然风的品位，提高风能的利用率；所述风能浓缩装置、风能扩散装置分别与中央圆筒4通过螺纹密封连接，易于拆卸，方便对发电机进行维修和维护；动力装置设置在中央圆筒4内，结构简单，在不消耗其他能源的情况，使自然风加速，从而达到提高发电量的目的；水平转动装置设置固定平板14和连接座15，增加浓缩风能装置与水平转动装置连接的稳定性。

实施例2：

一种风力发电机，包括浓缩风能装置，所述浓缩风能装置包括风能浓缩装置、中央圆筒4、风能扩散装置。所述风能浓缩装置、中央圆筒4、风能扩散装置彼此焊接为一个整体。所述风能浓缩装置包括第一梯形圆筒8，所述第一梯形圆筒88的上底边与中央圆筒4的一端连接；所述风能扩散装置包括第二梯形圆筒9。所述第二梯形圆筒9的上底边与中央圆筒4的另一端连接。中央圆筒4的入口截面处设置安装固定轴及叶轮，叶轮转动，带动所述发电装置进行发电。中央圆筒4的工作段直径为300mm，第一梯形圆筒8直径从400mm变化到300mm，第二梯形圆筒9直径从300mm变化到400mm。所述的浓缩风能装置上部长度193mm，下部长度为257mm，以主视图为例，收缩段左侧最高点到中心位置长度为200mm，中心位置到最低端长度为225mm，右侧亦同。所述第一梯形圆筒8的上底边设置挡板10，所述挡板10上设置与第一梯形圆筒8的上底边相对应的通孔11。所述的中央圆筒4上有旋转轴12，所述旋转轴12与支撑柱2连接，起到转动作用。所述支撑柱2的下部有十字形的底座1，起到了稳定整个装置的作用。所述的浓缩风能装置尾部有导流板，所述的导流板，焊接于浓缩风能装置扩散段尾部中央最高处，便于浓缩风能装置的方向定位。本实施例的有益效果在于：所述动力装置位于中央圆筒4内。浓缩风能装置导流装置3对风能进行浓缩和整流，来流风经过第一梯形圆筒8进行浓缩进入中央圆筒4，增大来流风的风速，然后由第二梯形圆筒9将风能扩散，在中央圆筒4处形成一个平缓地带，在距中央圆筒4壁面15mm附近出现边界层效应，进入中央圆筒4时有一波峰，流出中央圆筒4时有一波峰，两波峰中间位波谷，在浓缩风能装置中央圆筒4壁面处出现边界层效应，降低来流风的梯度，增大来流风的风速和平均动能，提升来流风的品位，提高风力发电质量和荷载均匀度，从而提高发电量。第一梯形圆筒8的上底边设置挡板10，进一步增加浓缩风能装置的浓缩和整流能力。

Claims (6)

1.一种风力发电机，包括底座(1)、支撑柱(2)和发电装置，所述支撑柱(2)和底座(1)固定连接，其特征在于：所述支撑柱(2)的顶端设置水平转动装置，所述水平转动装置上设置浓缩风能装置，所述浓缩风能装置内设置动力装置，所述动力装置与发电装置连接，所述浓缩风能装置顶端设置用于控制浓缩风能装置方向的导流装置(3)。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机，其特征在于：所述浓缩风能装置包括风能浓缩装置、风能扩散装置和中央圆筒(4)，所述风能浓缩装置、风能扩散装置分别与中央圆筒(4)密封连接，所述动力装置位于中央圆筒(4)内。

3.根据权利要求1或2所述的一种风力发电机，其特征在于：所述动力装置包括固定杆(5)，所述固定杆(5)与中央圆筒(4)连接，所述固定杆(5)上设置转轴(6)，所述转轴(6)上设置若干个叶片(7)。

4.根据权利要求2所述的一种风力发电机，其特征在于：所述风能浓缩装置包括第一梯形圆筒(8)，所述第一梯形圆筒(8)的上底边与中央圆筒(4)的一端连接；所述风能扩散装置包括第二梯形圆筒(9)，所述第二梯形圆筒(9)的上底边与中央圆筒(4)的另一端连接。

5.根据权利要求4所述的一种风力发电机，其特征在于：所述第一梯形圆筒(8)的上底边设置挡板(10)，所述挡板(10)上设置与第一梯形圆筒(8)的上底边相对应的通孔(11)。

6.根据权利要求1所述的一种风力发电机，其特征在于：所述水平转动装置包括旋转轴(12)，所述旋转轴(12)的一端与支撑柱(2)连接，所述旋转轴(12)穿过滚珠轴承(13)的内套，并由滚珠轴承(13)的外套固定在滚珠轴承座内，所述滚珠轴承座上设置固定平板(14)，所述固定平板(14)上设置连接座(15)，所述连接座(15)与中央圆筒(4)连接。