CN209761625U - 一种风力发电装置及杯形风叶 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电装置及杯形风叶。杯形风叶包括用于与发电机传动连接的转轴以及固定在转轴上的风叶单元，所述风叶单元包括固定在转轴上的安装座以及固定在安装座外周侧的杯形叶片，所述杯形叶片为桶状，杯形叶片包括沿着前后方向延伸设置的杯筒部以及设置杯筒部后端的叶片部，所述杯筒部前端的口径大于后端的口径，所述叶片部包括多个沿着安装座周向等间隔分布的叶片。本实用新型的杯形风叶起到了汇聚风流的效果，提高了对风能的有效利用率。

Description

一种风力发电装置及杯形风叶

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电装置及杯形风叶。

背景技术

风力发电是近年来新型的发电方式，风力发电主要利用风机和发电机将风能转换为电能。现有技术中风机可以分为垂直轴风机和水平轴风机，垂直轴风机即是风机的转动轴与风向相垂直，垂直轴风机的转动轴一般沿着竖直方向延伸布置；水平轴风机即是风机的转动轴与风向相平行，水平轴风机的转动轴一般沿着水平方向进行布置。

风力发电的效率依赖于风机对风能的利用率，但是现有技术中水平轴风机在作业过程中的利用率较低，水平轴风机在转动过程中会在其周围形成紊流，这些紊流会使得一部分风能越过水平轴风机、而不是直接作用在风机的风叶上，此外，现有的水平轴风机大都为开放式风机，这就导致风机只能接收与其径向尺寸相当的风能，使得水平轴风机对风能的利用率较低。

实用新型内容

本实用新型提供了一种杯形风叶，用于解决现有技术中水平轴风机接收的风能有限、对风能的利用率较低的技术问题。本实用新型还提供了一种应用上述杯形风叶的风力发电装置。

本实用新型的杯形风叶采用如下的技术方案：

杯形风叶包括用于与发电机传动连接的转轴以及固定在转轴上的风叶单元，所述风叶单元包括固定在转轴上的安装座以及固定在安装座外周侧的杯形叶片，所述杯形叶片为桶状，杯形叶片包括沿着前后方向延伸设置的杯筒部以及设置杯筒部后端的叶片部，所述杯筒部前端的口径大于后端的口径，所述叶片部包括多个沿着安装座周向等间隔分布的叶片。

有益效果：本实用新型的杯形叶片包括杯筒部和叶片部，杯筒部的设置一方面起到了汇聚风流的效果，由于杯筒部的前端口径大于后端口径，这样增加了叶片能够接触的风流面积，并且杯筒部还能起到增强风速的效果(众所周知，当风流通道变窄时，风速会变快)，这样单位叶片接收到的风能也会变强，从而使得杯形风叶的转速也更快；另一方面由于增加了杯筒部，流入杯筒部的风流不会因为杯形风叶紊流的作用而越过叶片，流入杯筒部的风流只能穿过叶片部才能从杯形风叶中排出，这样避免了风能的浪费，提高了对风能的有效利用率。

进一步地，所述杯筒部为圆锥型。其有益效果是：圆锥型的设计使得流入杯筒部的风能能够逐渐汇聚在在一起，避免了杯筒部内对风能挡止而造成风能内耗的问题。

进一步地，各叶片用于与安装座连接的内端宽度较窄，用于与杯筒部连接的外端宽度较宽，所述叶片沿着从内至外的方向逐渐变宽。其有益效果是：能够增大叶片的离心力作用，这样使得杯形部在受到很小的风流时即可发生转动。

进一步地，所述叶片为弯刀状。其有益效果是：使得叶片能够沿着固定的方向转动。

进一步地，所述杯筒部与叶片部的连接处为平滑过渡。其有益效果是：使得风流的流动更加顺畅，降低了对风流的阻塞，减小了内耗。

进一步地，所述杯筒部的内壁上设置有螺旋叶片，所述螺旋叶片从杯筒部的前端延伸至杯筒部的后端。其有益效果是：能够将风流缓慢转变为螺旋形风流，具有汇聚和增强风流的效果。

进一步地，所述安装座为梭型。其有益效果是：符合流线型设计，降低了对风流的阻塞，使得风流的流动更加顺畅。

本实用新型的风力发电装置采用如下的技术方案：

风力发电装置包括发电机和杯形风叶，杯形风叶包括用于与发电机传动连接的转轴以及固定在转轴上的风叶单元，所述风叶单元包括固定在转轴上的安装座以及固定在安装座外周侧的杯形叶片，所述杯形叶片为桶状，杯形叶片包括沿着前后方向延伸设置的杯筒部以及设置杯筒部后端的叶片部，所述杯筒部前端的口径大于后端的口径，所述叶片部包括多个沿着安装座周向等间隔分布的叶片。

有益效果：本实用新型的杯形叶片包括杯筒部和叶片部，杯筒部的设置一方面起到了汇聚风流的效果，由于杯筒部的前端口径大于后端口径，这样增加了叶片能够接触的风流面积，并且杯筒部还能起到增强风速的效果(众所周知，当风流通道变窄时，风速会变快)，这样单位叶片接收到的风能也会变强，从而使得杯形风叶的转速也更快；另一方面由于增加了杯筒部，流入杯筒部的风流不会因为杯形风叶紊流的作用而越过叶片，流入杯筒部的风流只能穿过叶片部才能从杯形风叶中排出，这样避免了风能的浪费，提高了对风能的有效利用率。

进一步地，所述杯筒部为圆锥型。其有益效果是：圆锥型的设计使得流入杯筒部的风能能够逐渐汇聚在在一起，避免了杯筒部内对风能挡止而造成风能内耗的问题。

进一步地，各叶片用于与安装座连接的内端宽度较窄，用于与杯筒部连接的外端宽度较宽，所述叶片沿着从内至外的方向逐渐变宽。其有益效果是：能够增大叶片的离心力作用，这样使得杯形部在受到很小的风流时即可发生转动。

进一步地，所述叶片为弯刀状。其有益效果是：使得叶片能够沿着固定的方向转动。

进一步地，所述杯筒部与叶片部的连接处为平滑过渡。其有益效果是：使得风流的流动更加顺畅，降低了对风流的阻塞，减小了内耗。

进一步地，所述杯筒部的内壁上设置有螺旋叶片，所述螺旋叶片从杯筒部的前端延伸至杯筒部的后端。其有益效果是：能够将风流缓慢转变为螺旋形风流，具有汇聚和增强风流的效果。

进一步地，所述安装座为梭型。其有益效果是：符合流线型设计，降低了对风流的阻塞，使得风流的流动更加顺畅。

附图说明

图1是本实用新型的风力发电装置的实施例1的后侧整体结构示意图；

图2是本实用新型的风力发电装置的实施例1的前侧整体结构示意图。

附图标记说明如下：

1-发电机，2-转轴，3-安装座，4-杯筒部，5-叶片部，501-叶片。

具体实施方式

为更好的说明本实用新型的目的、技术方案和优点，下面结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型的风力发电装置的实施例1：

如图1和图2所示，风力发电装置包括发电机1和杯形风叶，杯形风叶包括转轴2，转轴2与发电机1内的转子固定连接，当杯形风叶转动时会带动转轴2转动，而转轴2会进一步带动发电机1的转子转动，从而实现了将风能转化为电能。

本实施例中杯形风叶还包括固定在转轴2上的风叶单元，风叶单元包括固定在转轴2上的安装座3以及固定安装座3外周侧的杯形叶片。本实施例中安装座3为梭型，这样使得风流与安装座3的接触为流线型接触，从而保证了风流的顺畅流通。转轴2沿着梭型安装座3的中轴线进行布置。本实施例中杯形叶片为桶状，杯形叶片包括沿着前后方向延伸布置的杯筒部4以及固定在杯筒部4后端端口位置的叶片部5，本实施例中叶片部5构成杯形叶片的桶底。需要说明的是，本实施例中叶片部5和杯筒部4的连接位置处为平滑过渡，即各叶片和杯筒部4的后端采用倒角的方式平滑连接。

为了增大杯形风叶汇聚风流的截面面积，本实施例中杯筒部4的前端端口尺寸要大于其后端端口尺寸，这样扩大了进入杯筒部4的进风量，本实施例中杯筒部4为圆锥型，杯筒部4的内周壁为圆锥形曲面，这样能够缓慢的减小进入杯筒部4的风流截面，避免了杯筒部4的内周壁起伏较大而容易对风流产生阻挡的问题，使得进入杯筒部4的风流流动更加顺畅。

叶片部5包括多个沿着安装座3的周向等间隔分布的叶片501，本实施例中共有八个叶片501，各叶片501均具有用于与安装座3固定连接的内端以及用于与杯筒部4固定连接的外端。本实施例中各叶片501均为弯刀状，各叶片501均沿着顺时针或者逆时针进行弯曲，这样在各叶片501受到的作用力一致并保证了杯形风叶沿着统一的方向进行转动，这样能够保证发电机1工作的稳定性。

本实施例中各叶片501的内侧宽度要小于外侧宽度，各叶片501的宽度沿着从内至外的方向逐渐变宽，通过采用这样的结构设计使得叶片部5的周向较重，从而增强了叶片部5的离心力作用，使得叶片部5在受到较小的风流作用时即可持续转动。本实施例中各叶片501还具有轻微的螺旋，各叶片501沿着从内至外的方向扭成麻花状。

本实施例的风力发电装置在使用时需要将发电机1固定在相应的支架上，而杯形风叶的转轴2沿着水平方向进行设置。当风流从杯形风叶的前端流入杯筒部4内后，风流的截面会逐渐变窄，从而使得风速逐渐变快，这就使得作用在叶片部5的风流具有更多的能量，从而推动叶片部5更快的转动，此外，杯筒部4的前端口径大于后端口径，增大了叶片部5所能接收到的风流截面，提高了对有效风能的利用率。

本实用新型的风力发电装置的实施例2，与实施例1的区别技术特征在于：杯筒部的内周壁上设置有三个等间隔排布的螺旋叶片，各螺旋叶片均从杯筒部的前端螺旋延伸至杯筒部的后端，螺旋叶片能够将风流形成螺旋形的风流，一定程度上能够增强风流强度。

在其他实施例中：叶片的个数可以适当增减；杯筒部的形状可以为六边形、八边形等；安装座可以为圆球状、椭球状等。

本实用新型的杯形风叶的实施例：杯形风叶的具体结构与上述风力发电装置的实施例中的杯形风叶的结构相同，此处不再赘述。

以上实施例主要描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (8)

1.杯形风叶，其特征在于：包括用于与发电机(1)传动连接的转轴(2)以及固定在转轴(2)上的风叶单元，所述风叶单元包括固定在转轴(2)上的安装座(3)以及固定在安装座(3)外周侧的杯形叶片，所述杯形叶片为桶状，杯形叶片包括沿着前后方向延伸设置的杯筒部(4)以及设置杯筒部(4)后端的叶片部(5)，所述杯筒部(4)前端的口径大于后端的口径，所述叶片部(5)包括多个沿着安装座(3)周向等间隔分布的叶片(501)。

2.根据权利要求1所述的杯形风叶，其特征在于：所述杯筒部(4)为圆锥型。

3.根据权利要求1所述的杯形风叶，其特征在于：各叶片(501)用于与安装座(3)连接的内端宽度较窄，用于与杯筒部(4)连接的外端宽度较宽，所述叶片(501)沿着从内至外的方向逐渐变宽。

4.根据权利要求3所述的杯形风叶，其特征在于：所述叶片(501)为弯刀状。

5.根据权利要求1所述的杯形风叶，其特征在于：所述杯筒部(4)与叶片部(5)的连接处为平滑过渡。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的杯形风叶，其特征在于：所述杯筒部(4)的内壁上设置有螺旋叶片，所述螺旋叶片从杯筒部(4)的前端延伸至杯筒部(4)的后端。

7.根据权利要求1～5中任意一项所述的杯形风叶，其特征在于：所述安装座(3)为梭型。

8.风力发电装置，包括发电机(1)和杯形风叶，其特征在于：所述杯形风叶采用如上述权利要求1～7中任意一项所述的杯形风叶。