[發明專利]聚能增速自動開合的活葉式風力機

無效

• 申請號: 200710042731.2
• 申請日: 2007-06-26
• 公開（公告）號: CN101074648A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發明（設計）人: 黃典貴
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: F03D3/00
• 分類號: F03D3/00;F03D3/06;F03D3/04
• 代理公司: 上海上大專利事務所
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種風力機，特別是一種適合任意風向的聚能增速自動開合活葉式風力機。

技術背景

風能是可再生能源中發展最快的清潔能源，也是最具有大規模開發和商業化發展前景的發電方式。1993年到2003年的10年間，世界風力發電的年增長率達到29.7％。到2003年末，全球風電裝機容量達到4,030萬千瓦，風力發電量占到世界總電量的0.5％。其中歐洲總裝機容量為2,871萬千瓦，占世界風電裝機容量的73％。2003年德國風力發電累計裝機容量達到1,461萬千瓦，占全世界的1/3以上。2003年印度累計風力發電裝機容量也已達到213萬千瓦，排世界第5位，居發展中國家的首位。歐洲風能協會在近期的一份報告中，用詳實的數據和精辟的分析描述了未來世界風力發電的情景，并預計到2020年風力發電將占世界電力總量的12％。風能作為未來能源供應重要組成部分的戰略地位受到世界各國的普遍重視。

我國風能資源儲量豐富，據初步估算，我國陸上離地面10米高度層的風能資源可開發量為2.53億千瓦；近海區域離海面10米高度層的風能儲量約為7.5億千瓦。從宏觀上看，我國具備大規模發展風力發電的資源條件。到2004年底，我國風力發電累計裝機容量達到76.4萬千瓦，國家發改委規劃2005年并網風電裝機將達到100萬千瓦，2010年達到300萬千瓦，2020年達到3,000萬千瓦。

S型垂直軸風力發電機是阻力型風力機，對于這類風輪，當風向與葉片轉動方向一致時，稱為順風段，風對風輪做正功；當風向與葉片轉動方向相反時，稱為逆風段，風對風輪做負功。減小逆風段阻力，提高風能利用率是人們追求的目標。

發明內容

本發明目的在于針對現有技術存在的問題，提供一種聚能增速自動開合活葉式風力機，減小阻力，風能利用率高。

為了達到上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種聚能增速自動開合活葉式風力機，由S型立軸風輪及周圍的聚能導流板組成，其特征在于所述的聚能導流板以軸對稱安裝構成進氣的氣流收縮氣流通道，不論風向如何，風輪的順風側始終位于該收縮氣流通道下游處的氣流高動壓區，而風輪的逆風側始終位于聚能導流板下游處氣流低動壓區；所述的風輪上有活動小葉，運行在順風段時自動閉合，將風能轉化為機械能，運行在逆風段時自動打開，以減小阻力。所述的活動小葉固定垂直轉軸上，該轉軸應放在活動小葉重心O’點略偏內一點的位置，即轉軸應放在活動小葉重心O’點略偏內側一點的位置，即轉軸到旋轉中心O的距離較活動小葉重心O’點到旋轉中心O的距離略近；安裝轉軸的葉框的上下側分別各有臺階，運行在順風段時，風作用于活動小葉上，由于活動小葉的轉軸略偏離其重心O’，使得活動小葉自動閉合，并與粘貼在臺階的密封減震帶緊密接觸；運行在逆風段時，風作用于活動小葉上，由于活動小葉的轉軸略偏離其重心O’，使得活動小葉自動打開，減小風輪阻力；或者，活動小葉有水平轉軸上，此時轉軸應放在活動小葉重心O’略偏上一點的位置，葉框的上下有相應的臺階，運行在順風段時，重力及風力作用下使活動小葉閉合，運行在逆風段時，活動小葉打開以減小阻力。

聚能導流板為弧形板，處在靠近風輪旋轉外圓的外側，每個聚能導流板的切線與該處風輪旋轉外圓的切線的夾角α為5°～85°，且該切線方向與旋轉方向反向；每個聚能導流板的外側的切線方向與聚能導流板構成的進風導流裝置的外圓的法向相同。

本發明與現有技術相比較，具有如下顯而易見的實質性突出特點和顯著的優點：

本發明提供的風力機，適用于任意來流風向，風輪的順風段始終位于聚能導流板構成的收縮氣流通道下游處的氣流高動壓區，且風輪上的小葉緊密閉合；風輪的逆風段始終位于導流板下游處的氣流低動壓區，且小葉較大幅度地打開，減小阻力，風能利用率高。

圖1是本發明的聚能增速自動開合活葉式風力機結構示意圖。

附圖說明

圖2是圖1的俯視圖。

圖3是活動小葉的結構示意圖。

圖4是活動小葉與葉框的結構示意圖。

圖5是活動小葉內側葉框的臺階結構示意圖。

圖6是活動小葉外側葉框的臺階結構示意圖。

具體實施方式

本發明的一個優選實施例是：參見圖1、圖2、圖3、圖4和圖5，本聚能增速自動開合的活葉式風力機，由S型立軸風輪2及氣導流裝置組成，進氣導流裝置由若干軸對稱的聚能導流板4組成，構成進氣的收縮氣流通道。風輪2上有活動小葉3繞其立軸9可以旋轉，立軸9與O’的距離為d。d的值很小，即轉軸9到旋轉中心O的距離較O’點到旋轉中心O的距離略近?；顒有∪~的葉框的上有臺階，內、外側的上下臺階12、13朝向如圖4與圖5。運行在順風段時，作用在O’外側的風力比內側的風力略大，迫使活動小葉3閉合，并與粘貼在臺階12、13上的密封減震減噪帶緊密接觸；運行在逆風段時，作用在O’外側的風力比內側的風力也略大，而此時圖4與圖5的臺階12與13無法阻止小葉轉動，活動小葉3將在風輪2旋轉過程中繞其自己的轉軸9打開，由于活動小葉3的中心O’與活動小葉的旋轉中心9近，離心力很小，所以，可以打開到一個較大的程度，對風輪2的阻力很小。聚能導流板4為弧形板，每個聚能導流板4內側的切線與風輪2轉子的外圓6切線13的夾角α為5°～85°，且該切線13方向與轉子旋轉方向14反向。每個聚能導流板4的外側的切線方向與進氣導流裝置外圓5的法向13相同。風輪3轉子的半徑為0.001m-1000m，立軸風輪3垂直高度為0.001m-1000m。聚能導流板或墻1的個數為3～24個，繞轉子旋轉中心對稱分布，進氣導流裝置11的外徑為立軸風輪3直徑的1.1-10000倍。立軸風輪3具有2-30個中心對稱安置具有小活葉的S型葉片。本裝置有固定三腳架，三腳架上是一塊圓型底板7，聚能導流裝置下面焊接在底板上，上面由鋼圈5及6將聚能導流裝板的兩個上端點焊住。風輪2安裝在底板7上。風輪2上端的軸用一個固定于鋼圈5上的軸承座定位。風輪2的轉軸下端聯接一個發電機8，構成風力發電裝置。