CN217421413U - 一种导流式垂直轴风力发电机结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种导流式垂直轴风力发电机结构，包括两块中间夹设有若干个导流板的第一固定板和第二固定板，第一固定板下部安装有发电机，第二固定板的中心安装有轴承，发电机与轴承连接有用于带动发电机转子旋转的主轴，主轴上固定安装有第三固定板和第四固定板，第三固定板和第四固定板之间夹设有若干个风机叶片。本实用新型通过设置第一固定板和第二固定板并在中间夹设若干个导流板，组成导流结构，风经过导流板导流后，改变风向，从而使得吹向叶片的风速提高，从而提高叶片内室气流的能量密度和风机叶片的转速，使得风向总做正向功，驱动内部的风机叶片转动，风机叶片通过主轴带动发电机做功，排风通畅，减小排风阻力。
Description
技术领域
本实用新型属于风力发电机技术领域，具体涉及一种导流式垂直轴风力发电机结构。
背景技术
面对日益严重的全球能源危机，各个国家加速了对新能源研究应用的步伐，而且国家也提出了碳中和碳达峰的战略规划，以保证可持续发展的环境。纵观风力能源，其作为可持续发展的清洁能源之一，取之不尽用之不竭，而且适用范围广。对于风力发电用的风车，现阶段已有研究，但是现有技术中的用风力发电用的风车往往不能对各个方向的来风进行有效收集，并且存在风能利用率低，发电效率低的不足，并且现在的风车也存在体积大不能利用较弱风力的不足。
因此需要提供一种微风即能启动，成本低的导流式垂直轴风力发电机结构，提高风能的利用效率，进而提升垂直轴风力发电机的发电量。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种导流式垂直轴风力发电机结构。该结构通过设置第一固定板和第二固定板并在中间夹设若干个导流板，组成导流结构，风经过导流板导流后，改变风向，使得风向总做正向功，驱动内部的风机叶片转动，风机叶片通过主轴带动发电机做功，在完成驱动风机叶片做功之后，气流经过风机叶片另一侧从风洞排出，由于迎风面的风洞入口面积大而出口面积小，从而使得吹向叶片的风速提高，从而提高叶片内室气流的能量密度和风机叶片的转速，而在背风的一侧，风洞入口面积小而出口面积大，从而使得排风通畅，减小排风阻力。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种导流式垂直轴风力发电机结构，其特征在于，包括中间夹设有若干个导流板的第一固定板和第二固定板，所述导流板以第一固定板和第二固定板的中心连线为中心呈圆周状均匀分布，所述第一固定板下部安装有发电机，所述第二固定板的中心安装有轴承，所述发电机与轴承连接有用于带动发电机转子旋转的主轴，所述主轴上发电机下侧和第二固定板上侧分别固定安装有与主轴垂直的第三固定板和第四固定板，所述主轴位于第三固定板和第四固定板中心，所述第三固定板和第四固定板之间夹设有若干个风机叶片，所述风机叶片以主轴为中心呈圆周状均匀分布。
上述的一种导流式垂直轴风力发电机结构，其特征在于，所述第一固定板和第二固定板为圆形，所述导流板的数量为6个，所述导流板一端靠近第一固定板和第二固定板边沿，一端朝向第一固定板和第二固定板中心，所述导流板远离第一固定板和第二固定板中心一端与第一固定板和第二固定板中心的连线与导流板的夹角为5°～75°。
上述的一种导流式垂直轴风力发电机结构，其特征在于，所述第三固定板和第四固定板为圆形，所述风机叶片的数量为3个，所述风机叶片为弧形，所述风机叶片一端靠近第三固定板和第四固定板边沿，一端朝向主轴，并且凹陷处朝向主轴，所述风机叶片远离第一固定板和第二固定板中心一端和第一固定板中心的连线与风机叶片弧形部分两端的连线的夹角为5°～75°。
上述的一种导流式垂直轴风力发电机结构，其特征在于，所述第二固定板下部安装有支座，所述发电机的输出线缆穿过主轴和支座，并从支座引出。
上述的一种导流式垂直轴风力发电机结构，其特征在于，所述第二固定板和第四固定板之间的主轴上安装有便于主轴和第四固定板旋转的法兰盘。
上述的一种导流式垂直轴风力发电机结构，其特征在于，所述主轴中套有发电机的电机轴，两者通过固定件连接。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型通过在设置第一固定板和第二固定板并在中间夹设若干个导流板，组成导流结构，风经过导流板导流后，改变风向，使得风向总做正向功，驱动内部的风机叶片转动，风机叶片通过主轴带动发电机做功，在完成驱动风机叶片做功之后，气流经过风机叶片另一侧从风洞排出，由于迎风面的风洞入口面积大而出口面积小，从而使得吹向叶片的风速提高，从而提高叶片内室气流的能量密度和风机叶片的转速，而在背风的一侧，风洞入口面积小而出口面积大，从而使得排风通畅，减小排风阻力。
2、本实用新型通过在主轴上发电机下侧和第二固定板上侧分别固定安装有与主轴垂直的第三固定板和第四固定板，使主轴位于第三固定板和第四固定板中心，并在三固定板和第四固定板之间夹设有若干个风机叶片，风机叶片以主轴为中心呈圆周状均匀分布，风经过导流板导流后，吹至风机叶片，气流在通过该通道时，发生转折，迎风的叶片产生了与风向相反的作用力，从而驱动风机叶片转动，风机叶片通过主轴带动发电机做功。
3、本实用新型通过控制导流板的数量为6个，保持导流板角度为5°～75°，具有最佳的导流效果，最大利用通过的气流，增速效果最好，通过控制风机叶片的数量为3个，角度为5°～75°，高效驱动主轴转动，对风的利用效率很高，经济性最好。
4、本实用新型的垂直轴风力发电机，其主要功能是利用风能在导流片的作用下驱动风机叶片转动，通过低转速大扭矩发电机进行自发电的装置，作为微风启动的装置，成本相对大型风机较低，能够在低风速启动，可以离网工作，可适用于户用或办公场地的辅助发电，能够提高风能的利用效率，进而提升垂直轴风力发电机的发电量。
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
附图说明
图1是本实用新型导流式垂直轴风力发电机结构的结构示意图。
图2是本实用新型导流板与风机叶片的位置关系示意图。
图3是本实用新型风机叶片的结构示意图。
图4是本实用新型气流通过风机叶片的示意图。
附图标记说明：
1—导流板； 2—第一固定板； 3—第二固定板；
4—发电机； 5—轴承； 6—主轴；
7—第三固定板； 8—第四固定板； 9—风机叶片；
10—支座； 11—法兰盘。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本实用新型的导流式垂直轴风力发电机结构包括中间夹设有若干个导流板1的第一固定板2和第二固定板3，所述导流板1以第一固定板2和第二固定板3的中心连线为中心呈圆周状均匀分布，所述第一固定板2下部安装有发电机4，所述第二固定板3的中心安装有轴承5，所述发电机4与轴承5连接有用于带动发电机4转子旋转的主轴6，所述主轴6上发电机4下侧和第二固定板3上侧分别固定安装有与主轴6垂直的第三固定板7和第四固定板8，所述主轴6位于第三固定板7和第四固定板8中心，所述第三固定板7和第四固定板8之间夹设有若干个风机叶片9，所述风机叶片9以主轴6为中心呈圆周状均匀分布。
需要说明的是，通过在设置第一固定板2和第二固定板3并在中间夹设若干个导流板1，组成导流结构，并将导流板1以第一固定板2和第二固定板3的中心连线为中心呈圆周状均匀分布，导流板1整体呈放射状分布，导流板1、第一固定板2和第二固定板3组成多个风洞，风经过导流板1导流后，某方向吹来的气流经过周向分布的风洞通过风道，驱动内部的风机叶片9转动，风机叶片9通过主轴6带动发电机4做功，在完成驱动风机叶片9做功之后，气流经过风机叶片9另一侧从风洞排出，由于迎风面的风洞入口面积大而出口面积小，从而使得吹向叶片的风速提高，从而提高叶片内室气流的能量密度和风机叶片9的转速，而在背风的一侧，风洞入口面积小而出口面积大，从而使得排风通畅，减小排风阻力。
需要说明的是，通过在第一固定板2下部安装有发电机4，在第二固定板3的中心安装有轴承5，并在发电机4与轴承5连接有用于带动发电机4转子旋转的主轴6，通过主轴6转动进行发电，通过设置轴承5便于主轴6转动，同时在主轴6转动时，第一固定板2和第二固定板3并不转动。
需要说明的是，通过在主轴6上发电机4下侧和第二固定板3上侧分别固定安装有与主轴6垂直的第三固定板7和第四固定板8，使主轴6位于第三固定板7和第四固定板8中心，并在三固定板和第四固定板8之间夹设有若干个风机叶片9，风机叶片9以主轴6为中心呈圆周状均匀分布，风经过导流板1导流后，吹至风机叶片9，气流在通过该通道时，发生转折，迎风的叶片产生了与风向相反的作用力，从而驱动风机叶片9转动，风机叶片9通过主轴6带动发电机4做功。
需要说明的是，导流板1与第一固定板2和第二固定板3组成外层导流结构，在外层导流结构内部中心设置主轴6，在主轴6上设置与主轴6固定的第三固定板7、第四固定板8和风机叶片9组成风力转动结构，导流板1朝向主轴6一侧距离第三固定板7和第四固定板8具有一定缝隙，在保证足够接近的前提下又不影响，第三固定板7和第四固定板8的转动。
如图1和图2所示，本实用新型中，第一固定板2和第二固定板3为圆形，所述导流板1的数量为6个，所述导流板1一端靠近第一固定板2和第二固定板3边沿，一端朝向第一固定板2和第二固定板3中心，所述导流板1远离第一固定板2和第二固定板3中心一端与第一固定板2和第二固定板3中心的连线与导流板1的夹角为5°～75°。通过控制导流板1的数量为6个，导流板1与第一固定板2和第二固定板3组成6个风洞，风经过导流板1导流后，某方向吹来的气流经过周向分布的风洞通过风道，导流板1如果太多风洞的流道比较窄，气流与导流板1之间摩擦增加，导致气流能量损失增大，到达叶片处气流能量降低，同时摩擦还会导致较多的紊流，使得气流品质下降，叶轮获取风能也随之下降。若导流板1过少，则对风的导流效果不明显，不能达到整流增速的目的，6片导流板1的导流效果最好；导流板1倾角是导流板1与通过该导流板1端部和圆心线段之间的夹角，也就是导流板1与第一固定板2和第二固定板3半径的夹角，如果夹角过小，整流罩增速风洞的出口面积与入口面积之比较小，增速效果不佳；如果夹角过大，风流跟导流板1之间的成绩增大，风能损失也随之增加，另外，为使更多气流对叶片做功，导流板1的延长线应与过叶片中点的圆弧相切，在6片导流板1的情况下，夹角优选为5°、12°、16°、23°、27°、34°、39°、43°、51°、58°、64°、69°或75°增速效果最好。
如图1、图2、图3和图4所示，本实用新型中，第三固定板7和第四固定板8为圆形，所述风机叶片9的数量为3个，所述风机叶片9为弧形，所述风机叶片9一端靠近第三固定板7和第四固定板8边沿，一端朝向主轴6，并且凹陷处朝向主轴6，所述风机叶片9远离第一固定板2和第二固定板3中心一端和第一固定板2中心的连线与风机叶片9弧形部分两端的连线的夹角为5°～75°。通过控制风机叶片9的数量为3个，高效驱动主轴6转动，风机叶片9的投影面积与风机叶片9的扫略面积对风叶影响较大，3片风叶的效率较高，经济性最好，阻力型风机依靠阻力工作，阻力大小与物品的形状、夹角、雷诺数有关，通过采用弧形的风机叶片9，也就是半凸叶片，阻力系数低，很好的满足要求，如图4所示，图中带箭头的线条表示气流方向，气流被弧形的风机叶片9的凹面承接并传递给另外两个风机叶片9，对风的利用效率很高，同时驱动主轴6旋转，也可以看出气流在通过该通道时，发生转折，对凸起面迎风的风机叶片9产生了与风向相反的作用力，从而减少了逆风风机叶片9产生的阻力，从而高效驱动主轴6转动，通过控制风机叶片9的倾角，使得来流风的风向和弦长方向垂直，效率最高，在3片风机叶片9的情况下，夹角优选为5°、12°、16°、23°、27°、34°、39°、43°、51°、58°、64°、69°或75°最为合适，经济性最好，。
如图1所示，本实用新型中，第二固定板3下部安装有支座10，所述发电机4的输出线缆穿过主轴6和支座10，并从支座10引出。通过设置支座10将风力发电机结构支起一定高度，收集高处的风，并且可以根据实际情况调节支座10的高度，提高风能的利用效率。
如图1所示，本实用新型中，第二固定板3和第四固定板8之间的主轴6上安装有便于主轴6和第四固定板8旋转的法兰盘11。在风吹动风机叶片9转动时，第三固定板7和第四固定板8跟随风机叶片9转动，但是第二固定板3并不转动，通过在第二固定板3和第四固定板8之间的主轴6上安装有法兰盘11，便于第四固定板8转动，同时不对第二固定板3造成影响。
如图1所示，本实用新型中，主轴6中套有发电机4的电机轴，两者通过固定件连接。通过将主轴6中套有发电机4的电机轴，并用固定件连接，在主轴6转动时带动发电机4的电机轴旋转，从而带动发电机4转子旋转，进而进行发电。
实际使用时，首先将导流式垂直轴风力发电机结构进行组装，然后安装支座10使导流板1与第一固定板2和第二固定板3组成的风洞位于风力最大处，之后采用风吹动风机叶片9转动，风机叶片9通过主轴6带动发电机4做功，进行发电，产生的电能通过输出线缆穿过主轴6和支座10引出进行使用或储存，操作简便，便于推广应用。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制。凡是根据实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (6)
1.一种导流式垂直轴风力发电机结构，其特征在于，包括中间夹设有若干个导流板(1)的第一固定板(2)和第二固定板(3)，所述导流板(1)以第一固定板(2)和第二固定板(3)的中心连线为中心呈圆周状均匀分布，所述第一固定板(2)下部安装有发电机(4)，所述第二固定板(3)的中心安装有轴承(5)，所述发电机(4)与轴承(5)连接有用于带动发电机(4)转子旋转的主轴(6)，所述主轴(6)上发电机(4)下侧和第二固定板(3)上侧分别固定安装有与主轴(6)垂直的第三固定板(7)和第四固定板(8)，所述主轴(6)位于第三固定板(7)和第四固定板(8)中心，所述第三固定板(7)和第四固定板(8)之间夹设有若干个风机叶片(9)，所述风机叶片(9)以主轴(6)为中心呈圆周状均匀分布。
2.根据权利要求1所述的一种导流式垂直轴风力发电机结构，其特征在于，所述第一固定板(2)和第二固定板(3)为圆形，所述导流板(1)的数量为6个，所述导流板(1)一端靠近第一固定板(2)和第二固定板(3)边沿，一端朝向第一固定板(2)和第二固定板(3)中心，所述导流板(1)远离第一固定板(2)和第二固定板(3)中心一端与第一固定板(2)和第二固定板(3)中心的连线与导流板(1)的夹角为5°～75°。
3.根据权利要求1所述的一种导流式垂直轴风力发电机结构，其特征在于，所述第三固定板(7)和第四固定板(8)为圆形，所述风机叶片(9)的数量为3个，所述风机叶片(9)为弧形，所述风机叶片(9)一端靠近第三固定板(7)和第四固定板(8)边沿，一端朝向主轴(6)，并且凹陷处朝向主轴(6)，所述风机叶片(9)远离第一固定板(2)和第二固定板(3)中心一端和第一固定板(2)中心的连线与风机叶片(9)弧形部分两端的连线的夹角为5°～75°。
4.根据权利要求1所述的一种导流式垂直轴风力发电机结构，其特征在于，所述第二固定板(3)下部安装有支座(10)，所述发电机(4)的输出线缆穿过主轴(6)和支座(10)，并从支座(10)引出。
5.根据权利要求1所述的一种导流式垂直轴风力发电机结构，其特征在于，所述第二固定板(3)和第四固定板(8)之间的主轴(6)上安装有便于主轴(6)和第四固定板(8)旋转的法兰盘(11)。
6.根据权利要求1所述的一种导流式垂直轴风力发电机结构，其特征在于，所述主轴(6)中套有发电机(4)的电机轴，两者通过固定件连接。
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| CN202221687238.2U CN217421413U (zh) | 2022-07-01 | 2022-07-01 | 一种导流式垂直轴风力发电机结构 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117108443A (zh) * | 2023-10-24 | 2023-11-24 | 火星盛世机械制造股份有限公司 | 一种风帆式风力发电机 |
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2022
- 2022-07-01 CN CN202221687238.2U patent/CN217421413U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117108443A (zh) * | 2023-10-24 | 2023-11-24 | 火星盛世机械制造股份有限公司 | 一种风帆式风力发电机 |
| CN117108443B (zh) * | 2023-10-24 | 2024-02-20 | 火星盛世机械制造股份有限公司 | 一种风帆式风力发电机 |
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