[實(shí)用新型]一種聚能回收式風(fēng)力發(fā)電機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120096715.3
• 申請日: 2011-03-29
• 公開（公告）號: CN202215432U
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬明;田夫;王明波;趙廣
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D3/00;F03D3/04;F03D3/06
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 侯明遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型聚能回收式風(fēng)力發(fā)電機(jī)。?

背景技術(shù)

風(fēng)能作為清潔能源的一種，在資源的可再生性、安全性方面優(yōu)于火電和核電。目前主流結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)有兩種，即水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和豎直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率大，單位發(fā)電量成本較低，是目前大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要結(jié)構(gòu)型式。?

相比較于大型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，中小型豎直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)與之形成了風(fēng)能利用的互補(bǔ)。豎直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)更適用于風(fēng)向不定、風(fēng)速不高的場合，例如居民住宅、企業(yè)辦公樓、偏遠(yuǎn)地帶或沒有電力供應(yīng)的小型儀器設(shè)備供電、路燈、風(fēng)力發(fā)電機(jī)直接驅(qū)動設(shè)備、風(fēng)-光/熱等互補(bǔ)發(fā)電等領(lǐng)域。?

目前的豎直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，多數(shù)是通過自然風(fēng)直接吹動葉片產(chǎn)生的扭矩帶動立軸旋轉(zhuǎn)，最終帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。這種發(fā)電模式存在風(fēng)能提取方式單一，利用率偏低的問題，通常在1-2級風(fēng)的情況下難以正常使用。但現(xiàn)實(shí)需求中豎直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)對啟動風(fēng)速以及風(fēng)向要求常常偏高，比如生活區(qū)路燈所處的場所的自然風(fēng)風(fēng)速一般不大、且方向不定、風(fēng)能利用效率不高，導(dǎo)致普通的立軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)難當(dāng)重任，所以開發(fā)一種新型高效的豎直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)迫在眉睫。?

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種新型聚能回收式風(fēng)力發(fā)電裝置，解決了豎直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)在較低風(fēng)速下無法啟動，風(fēng)能利用率以及發(fā)電效率偏低的缺點(diǎn)。?

此種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作機(jī)理為：外罩具有收集“散風(fēng)”和風(fēng)力加速的作用，同時(shí)罩體上下面鑲有密封環(huán)，防止風(fēng)力的縱向流失。內(nèi)部旋轉(zhuǎn)筒壁面安裝有中空的升力型葉片，在來流推動下帶動旋筒旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生扭矩，進(jìn)行第一次能量的提取。在旋轉(zhuǎn)過程中根據(jù)渦旋理論在中空的筒內(nèi)形成的低壓區(qū)，在縱向吸氣排氣的過程中，推動出入口處水平軸扇葉做功，實(shí)現(xiàn)第二次能量的回收式提取。本實(shí)用新型將水平軸和豎直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行了結(jié)合，同時(shí)中空的升力型葉片充分保證了采用豎直軸部分的效率，風(fēng)能的多次提取和回收實(shí)現(xiàn)了風(fēng)能利用率的改進(jìn)。同時(shí)聚風(fēng)罩解決了風(fēng)向不定以及風(fēng)力微弱導(dǎo)致的風(fēng)力機(jī)不易啟動的問題。機(jī)體易于拆卸和組裝，材料簡單，重量較輕。低廉的成本適合向中小型企業(yè)和家用推廣，同時(shí)也可作為特殊機(jī)械的臨時(shí)供電補(bǔ)給。?

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：此種聚能回收式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，由導(dǎo)流靜葉片，聚能加速罩，密封環(huán)，動葉片，旋轉(zhuǎn)筒，筒壁單向活閥，立軸，扇葉組成。機(jī)體總體分為內(nèi)外兩層結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)部件安裝位置關(guān)系如下：外部裝有聚能加速罩，同時(shí)聚能加速罩上下面鑲有防止軸向風(fēng)力損失的密封環(huán)，罩體壁面為固定的導(dǎo)流靜葉片，靜葉片根部固定于外罩上；機(jī)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)筒，內(nèi)部旋轉(zhuǎn)筒結(jié)構(gòu)的外壁固定有升力型動葉片，動葉內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)，兩兩動葉片之間的筒壁部分裝有單向活閥，旋轉(zhuǎn)筒的上下面配置風(fēng)能回收的兩片扇葉，筒下部和立軸連接。?

結(jié)構(gòu)的每一部分特點(diǎn)如下：所述的導(dǎo)流靜葉片，葉根固定在導(dǎo)流靜葉片外罩上，靜葉片兩兩之間形成收縮型槽道、整周對稱分布、與圓周半徑呈60度夾角，當(dāng)較低的散風(fēng)吹過時(shí)，所采用的角度開口有利于風(fēng)力的匯集，同時(shí)在風(fēng)速較低的風(fēng)流過收縮型的靜葉片槽道時(shí)，會產(chǎn)生加速的效果。其目的在于保證內(nèi)部轉(zhuǎn)筒在較低的風(fēng)速下依然能夠旋轉(zhuǎn)啟動。?

所述的動葉片，根部固定于旋轉(zhuǎn)筒壁，內(nèi)部結(jié)構(gòu)為空心結(jié)構(gòu)，減小啟動時(shí)的慣性，同時(shí)減輕了機(jī)身重量。葉片采用升力型翼型，沿筒壁對稱分布安裝。此種設(shè)計(jì)的動葉片有兩個(gè)作用，其一是受到經(jīng)過加速的風(fēng)力的吹動，帶動旋轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動，傳遞扭矩實(shí)現(xiàn)第一次能量的轉(zhuǎn)化。其二是充當(dāng)剩余風(fēng)力的導(dǎo)流葉片，將其匯入旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)增加空氣流量。同時(shí)在導(dǎo)流的過程中，翼型上下面的壓力差會產(chǎn)生和旋轉(zhuǎn)方向一致的升力，減少了葉片阻力產(chǎn)生的風(fēng)能損失。?

所述的旋轉(zhuǎn)筒，其內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)，外壁面上裝有動葉片，在兩兩動葉片之間的筒壁部分裝有單向活閥，用于由動葉片引導(dǎo)的，具有一定風(fēng)速剩余風(fēng)力的進(jìn)入，同時(shí)可以阻止筒內(nèi)氣體的反向漏出。在旋轉(zhuǎn)筒的旋轉(zhuǎn)過程中，筒內(nèi)會形成類似龍卷風(fēng)式的氣旋，迫使外界氣流從筒的一段吸入，另一端排除。在吸入和排除端配置兩片水平軸扇葉，扇葉的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)了水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)模式的第二次能量傳遞，稱其為能量的回收過程。?

本實(shí)用新型的效果和益處是實(shí)現(xiàn)了多處的能量的提取和回收，使風(fēng)能得到了更充分的利用。同時(shí)聚風(fēng)罩的設(shè)計(jì)，以及升力翼型的采用，保證了此種風(fēng)力發(fā)電機(jī)在苛刻條件下的依然會有較好的發(fā)電效率。拆卸組裝簡便，重量輕，成本較低。?

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的新型聚能回收式風(fēng)力發(fā)電機(jī)橫截面示意圖。?

圖2是本實(shí)用新型的新型聚能回收式風(fēng)力發(fā)電機(jī)3維分解示意圖。?