CN2479242Y - 风力发电装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种风力发电装置。它包括:集风斗、风喉、左右发电体、抽排风道、主体支架和回转体,发电体分成上下两层,上层为气流工作室,下层为发电机工作室,气流工作室内设有多个矩阵布置的叶轮、横向阻流板、导流板、以及进风口和排风口。本装置有效地避免了梯度、旋度、散度能量衰减,能使风力多次利用,重复作功,微风和大风情况下均可正常发电,无风情况下也能少量发电。

Description

风力发电装置
本实用新型涉及一种风力发电装置，尤其是涉及一种大风力、小风力和无风的情况下均能发电的风力发电装置。
现有的风力发电机组存在着工作范围窄、风能利用率低、工作效率低等不足。小风(3m/s以下)不能发电，大风(27m/s以上)不能使用。美国、丹麦、德国等先进机组，尽管采用了电脑控制、微电机伺服及复杂的调速、调控和电、液、气动刹车等技术，解决了大风时叶片的甩浆和紧急停机问题，但仍然没有解决根本问题一小风不发电、大风须关机，而且整机成本因使用复杂的控制设备而大幅提高。
本实用新型的目的是针对现有技术的不足、而提供一种新型的风力发电装置，它可以较稳定的电流电压发电运行，制造成本低，安装维修方便，小风(2.5m/s以下)可以发电，大风、强风(32.7-50m/s)时不需要停机，照常发电。
本实用新型的目的是通过如下技术方案而实现的。设计一种风力发电装置，它包括：集风斗、风喉、左右发电体、抽排风道、主体支架和回转体；所述集风斗入口处设有防护网，集风斗内设有风轮(其结构在专利号为ZL92236459.1的文件中已公开。)、发电机和发电机支架，集风斗的出口处与风喉连接；所述集风斗与左右发电体之间设有支撑连接用的集风斗支架；所述风喉为左右风喉，在风喉的入口处设有活页门，活页门由活页门控制器控制，风喉的左右出口处分别连接左右发电体的气流工作室的进风口；所述发电体分成上下两层，上层为气流工作室，下层为发电机工作室；所述气流工作室内设有多个矩阵布置的叶轮、叶轮之间的横向阻流板、设置在工作室两端的导流板、以及进风口和排风口；所述发电机工作室内设有与叶轮同轴旋转的发电机；所述抽排风道内设有抽排电机和抽排风轮，抽排风道经吊架与左右发电体固定连接，其入口与气流工作室的排风口连接；所述主体支架其上端与左右发电体固定，其下端与回转体固定；所述回转体设有回转盘、回转底盘、设置在两者之间的回转电机和同轴的回转小齿轮，回转小齿轮与回转底盘内设置的齿圈啮合传动。
上述方案中，所述集风斗为圆锥体或方锥体的锥体结构，锥体的大口为入口，小口为出口。
上述方案中，所述气流工作室内的叶轮采用流体力发电用的可调速叶轮。它可以是名称为《流体力发电用的可调速叶轮》、申请号为01223373.0，01223374.9，01223375.7文件中所公开的叶轮中的任意一种。
上述方案中，所述气流工作室内的叶轮大小相同，整齐排列或错开排列；或叶轮为大小叶轮，大小叶轮间隔分布，大叶轮整齐排列，小叶轮与之错开、并整齐排列。
本实用新型的风力发电装置与现有技术相比较，具有以下优点：
1、本装置完全实现了“扩压引射”的原理。
2、本装置做到了一次能量，倍压量增，多次利用，重复做功，提高了整机效能。
3、由于锥形集风斗的设置，避免了本装置中散度能量衰减问题。
4、由于气流工作室内叶轮的矩阵排列，导流板和横向阻流板的合理设置，使得叶轮在前有进风口、后有排风口的半封闭的特定环境中既避免了旋度能量衰减，又使原有能量重复利用，从而增加了叶轮的输出扭矩，进而相应地增加了发电机输出功率。
5、由于叶轮的特殊结构和气流工作室的特定环境，使得叶轮避免了(普通叶轮在普通环境中叶轮本身受气流冲击时所受到的)反向阻力，从而提高了能量利用率。
6、由于叶轮的特殊结构和气流工作室的特定环境，使得叶轮避免了梯度能量衰减，使得每个叶轮都能以同样的速度匀速运转，保证了与叶轮配套安装的多个发电机都能以同样稳定的转速工作。
7、由于气流工作室的出口连接抽排风道，且在抽排风道内设置了抽排风机，使得本装置在微风和无风时也能正常发电或少量发电。
8、制造成本低，维修费用低，适用范围广。
下面结合附图和实施例，进一步说明本实用新型。
图1是风力发电装置中一种实施例的俯视图；
图2是图1的左视图；
图3是图1的A向视图；
图4是风力发电装置中另一种实施例的俯视图。
图1至图3示出本实用新型的风力发电装置的构造。参照图1至图3，本装置包括：集风斗1、风喉2、左右发电体3、抽排风道4、主体支架5和回转体6；集风斗1入口处设有防护网1-1，集风斗1内设有风轮1-2、发电机1-4和发电机支架1-3，集风斗1的出口处与风喉2连接；集风斗1与左右发电体3之间设有支撑连接用的集风斗支架1-5；风喉2为左右风喉，在风喉2的入口处设有活页门2-1，活页门2-1由活页门控制器2-2控制，风喉2的左右出口处分别连接左右发电体3的气流工作室3-1的进风口；左右风喉2在活页门2-1的配合下，可以完成左开右闭、左闭右开、活页门中立时左右风喉全打开的动作，以便出故障时不停机快速更换零件或快速维修。发电体3分成上下两层，上层为气流工作室3-1，下层为发电机工作室3-2；气流工作室3-1内设有多个矩阵布置的叶轮3-1-1，叶轮3-1-1之间的横向阻流板3-1-2，设置在工作室两端的导流板3-1-3，以及进风口3-1-4和排风口3-1-5；气流在导流板的控制下能改变运动方向。发电机工作室3-2内设有与叶轮3-1-1同轴旋转的发电机3-2-1；抽排风道4内设有抽排电机4-1和抽排风轮4-2，抽排风道4经吊架4-4与左右发电体3固定连接，其入口与气流工作室3-1的排风口3-1-5连接；抽排电机4-1在微风时受测风仪(图中未画出)微风讯号的控制，能自动启动和停止。主体支架5其上端与左右发电体3固定，其下端与回转体6固定；回转体6设有扣装的回转盘6-4、回转底盘6-1、设置在两者之间的回转电机6-2和同轴的回转小齿轮6-3，回转小齿轮6-3与回转底盘6-1内设置的齿圈啮合传动。回转底盘6-1被固定安装在钢筋混凝土制成的底墩7上，回转体6以上部分可随风向作360°旋转。测风仪风向讯号控制回转电机6-2的正转或反转。
集风斗1为圆锥体或方锥体的锥体结构，锥体的大口为入口，迎风向，小口为出口，背风向。
气流工作室3-1内的叶轮3-1-1采用流体力发电用的可调速叶轮。气流工作室内的叶轮3-1-1可以大小相同，整齐排列，如图4所示或错开排列；叶轮3-1-1可以为大小叶轮，大小叶轮间隔分布，大叶轮整齐排列，小叶轮与之错开、并整齐排列，如图1所示。
参照图1和图4，横向阻流板3-1-2设置在纵向排列的每两个叶轮的中心处。
参照图1和图4，导流板3-1-3为圆弧形结构，使气流易于从进口到达出口。
当自然风速高于额定风速(如3m/s)时，集风斗大口处将风捕获吃进，小口处受瓶颈效应影响，气流加速进入风喉，风喉内活页门中立，高速气流分别进入左右发电体的气流工作室，叶轮在高速气流的冲击下开始旋转，气流在横向阻流板的控制下直线向前，到达顶端时又受导流板的控制改变方向(180°)，进入第二次冲击阶段，此时原先受力旋转的叶轮又第二次受力，叶轮扭矩增加。依次类推，气流到达最后一只叶轮，从排风管道进入大气。当自然风速接近或小于额定风速时，测风仪给出信号，控制抽排电机运转，抽排风轮将气流工作室内的弱气流抽出，气流工作室内受真空影响从集风斗吸进自然空气，气流工作室内有气流流动，叶轮旋转，带动发电机运转发电。

Claims (8)

1、一种风力发电装置，其特征是它包括：集风斗、风喉、左右发电体、抽排风道、主体支架和回转体；所述集风斗入口处设有防护网，集风斗内设有风轮、发电机和发电机支架，集风斗的出口处与风喉连接；所述集风斗与左右发电体之间设有支撑连接用的集风斗支架；所述风喉为左右风喉，在风喉的入口处设有活页门，活页门由活页门控制器控制，风喉的左右出口处分别连接左右发电体的气流工作室的进风口；所述发电体分成上下两层，上层为气流工作室，下层为发电机工作室；所述气流工作室内设有多个矩阵布置的叶轮、叶轮之间的横向阻流板、设置在工作室两端的导流板、以及进风口和排风口；所述发电机工作室内设有与叶轮同轴旋转的发电机；所述抽排风道内设有抽排电机和抽排风轮，抽排风道经吊架与左右发电体固定连接，其入口与气流工作室的排风口连接；所述主体支架其上端与左右发电体固定，其下端与回转体固定；所述回转体设有回转盘、回转底盘、设置在两者之间的回转电机和同轴的回转小齿轮，回转小齿轮与回转底盘内设置的齿圈啮合传动。
2、根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征是所述集风斗为圆锥体或方锥体的锥体结构，锥体的大口为入口，小口为出口。
3、根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征是所述气流工作室内的叶轮采用流体力发电用的可调速叶轮。
4、根据权利要求1或3所述的风力发电装置，其特征是所述气流工作室内的叶轮大小相同，整齐排列或错开排列；或叶轮为大小叶轮，大小叶轮间隔分布，大叶轮整齐排列，小叶轮与之错开、并整齐排列。
5、根据权利要求4所述的风力发电装置，其特征是所述横向阻流板设置在纵向排列的每两个叶轮的中心处。
6、根据权利要求1至3中任一权利要求所述的风力发电装置，其特征是所述导流板为圆弧形结构。
7、根据权利要求4所述的风力发电装置，其特征是所述导流板为圆弧形结构。
8、根据权利要求5所述的风力发电装置，其特征是所述导流板为圆弧形结构。
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