[發(fā)明專利]風(fēng)洞型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310189298.0
• 申請(qǐng)日: 2013-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN103244346A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳積善
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吳積善
• 主分類號(hào): F03D3/02
• 分類號(hào): F03D3/02;F03D9/00
• 代理公司: 柳州市集智專利商標(biāo)事務(wù)所 45102
• 代理人: 陳希

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種風(fēng)洞型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

背景技術(shù)

風(fēng)能發(fā)電已歷時(shí)半個(gè)多世紀(jì)，如今風(fēng)電發(fā)展仍步履艱難，歸根結(jié)底是兩大風(fēng)電技術(shù)問題所致：一是風(fēng)電并網(wǎng)難問題，二是風(fēng)力機(jī)效率低問題。長期以來風(fēng)電界一直是在發(fā)電機(jī)和風(fēng)力機(jī)外部應(yīng)用高科技手段解決這兩大風(fēng)電技術(shù)問題，但因代價(jià)高昂而使風(fēng)電產(chǎn)業(yè)陷入困境，風(fēng)電成本始終居高不下，故這兩大風(fēng)電技術(shù)問題一直是風(fēng)電發(fā)展的最大障礙。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種風(fēng)洞型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，在發(fā)電機(jī)和風(fēng)力機(jī)內(nèi)部解決風(fēng)電并網(wǎng)難問題和風(fēng)力機(jī)效率低問題，同時(shí)使風(fēng)電設(shè)備的結(jié)構(gòu)得到極大簡化，風(fēng)電設(shè)備的年發(fā)電量得到極大提高，風(fēng)電場(chǎng)模式得到明顯改觀，最終達(dá)到風(fēng)電成本大幅度降低的目的。

本發(fā)明的解決方案是這樣的：

本發(fā)明包括風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)。所述的風(fēng)力機(jī)包括至少6個(gè)同軸垂直設(shè)置的風(fēng)輪，在每個(gè)風(fēng)輪周圍的東西南北四個(gè)方位各設(shè)置一個(gè)呈向外擴(kuò)張形的擴(kuò)口風(fēng)洞，擴(kuò)口風(fēng)洞的小口沿風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)方向偏移；所述的發(fā)電機(jī)包括旋轉(zhuǎn)變壓器和同步發(fā)電機(jī)，在所述旋轉(zhuǎn)變壓器原邊的內(nèi)腔安放固定設(shè)置的付邊；原邊圍繞付邊旋轉(zhuǎn)，由付邊向外輸出旋轉(zhuǎn)變壓器自身產(chǎn)生的電能和同步發(fā)電機(jī)輸送的電能；在所述同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子內(nèi)腔安放定子，同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)變壓器的原邊為固定連接結(jié)構(gòu)，同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)變壓器的原邊同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪下端的傳動(dòng)軸與所述同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子連接成同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。

更具體的技術(shù)方案還包括：上下相鄰的風(fēng)輪設(shè)置為在水平面上依次錯(cuò)開20度－40度。

進(jìn)一步的：所述的風(fēng)輪所對(duì)應(yīng)的擴(kuò)口風(fēng)洞為垂直層迭設(shè)置。

進(jìn)一步的：所述的擴(kuò)口風(fēng)洞的高度與風(fēng)輪一致。擴(kuò)口風(fēng)洞包括沿徑向向外伸出成擴(kuò)口形的左右壁板，以及左右壁板兩端連接的上下蓋板，形成擴(kuò)口形風(fēng)洞。

進(jìn)一步的：所述的上下蓋板為帶內(nèi)孔的圓盤，其風(fēng)輪設(shè)置于上下蓋板的內(nèi)孔處，擴(kuò)口風(fēng)洞以上下蓋板的內(nèi)孔為軸芯，沿徑向向外伸出。

進(jìn)一步的：與所述旋轉(zhuǎn)變壓器付邊連接的定軸與同步發(fā)電機(jī)定子的定軸為同軸結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的：所述旋轉(zhuǎn)變壓器的付邊和同步發(fā)電機(jī)的定子一起由定軸固定在支座上。旋轉(zhuǎn)變壓器的原邊和同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子一端相互固定連接，另一端分別固定在上下兩個(gè)端蓋上，通過軸承由定軸支承，連接成旋轉(zhuǎn)變壓器的原邊和同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子共同繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的：轉(zhuǎn)子、原邊和付邊各有一組帶鐵芯的三相對(duì)稱繞組，其中，轉(zhuǎn)子和原邊的三相對(duì)稱繞組是直接反相序連接，一起由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。

上述技術(shù)方案包括了風(fēng)洞型垂直軸風(fēng)力機(jī)和旋轉(zhuǎn)變壓器式發(fā)電機(jī)，其中旋轉(zhuǎn)變壓器式發(fā)電機(jī)由旋轉(zhuǎn)變壓器和同步發(fā)電機(jī)構(gòu)成，其作用原理為：

當(dāng)同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)變壓器原邊一起被風(fēng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述發(fā)電機(jī)內(nèi)部如有剩磁（經(jīng)過一次試驗(yàn)就會(huì)有長久剩磁）便進(jìn)入自動(dòng)勵(lì)磁狀態(tài)，即自動(dòng)勵(lì)磁回路的直流電流便流入同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈而形成同步發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)切割同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的三相對(duì)稱繞組而產(chǎn)生三相對(duì)稱電勢(shì)，并作用于旋轉(zhuǎn)變壓器原邊的三相對(duì)稱繞組。由于同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的三相對(duì)稱繞組和旋轉(zhuǎn)變壓器原邊的三相對(duì)稱繞組是直接反相序連接，這樣一來，旋轉(zhuǎn)變壓器原邊的三相對(duì)稱繞組形成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向便和同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相同，致使旋轉(zhuǎn)變壓器的氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速提高一倍，等于轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)速與繞組旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電氣轉(zhuǎn)速之和。氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以如此高的轉(zhuǎn)速切割旋轉(zhuǎn)變壓器付邊的三相對(duì)稱繞組，便產(chǎn)生三相交流電勢(shì)而向外輸出三相交流電能。

基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

（1）????????本發(fā)明的發(fā)電機(jī)不存在“電樞反應(yīng)”

“電樞反應(yīng)”是普通發(fā)電機(jī)的固有特性，在這個(gè)固有特性作用下，當(dāng)電網(wǎng)電壓突然跌落時(shí)，就會(huì)引起發(fā)電機(jī)的輸出電流突然猛增（約幾倍至十幾倍）。由于所述發(fā)電機(jī)中的同步發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)不是直接連接，而是通過旋轉(zhuǎn)變壓器再連接到電網(wǎng)，旋轉(zhuǎn)變壓器起到隔離作用。因此，當(dāng)電網(wǎng)電壓突然跌落時(shí)，并未引起所述發(fā)電機(jī)的輸出電流突然猛增，只是略有增大（約30%），完全沒有普通發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的?“電樞反應(yīng)”現(xiàn)象，說明所述發(fā)電機(jī)不存在“電樞反應(yīng)”，以下利用“外特性”作進(jìn)一步說明。

（2）?本發(fā)明的發(fā)電機(jī)具有下降的“外特性”?

所謂“外特性”，就是發(fā)電機(jī)的輸出電壓和輸出電流之間的關(guān)系的特性曲線。根據(jù)作用原理圖2和歐姆定律，所述發(fā)電機(jī)的輸出電壓和輸出電流之間的關(guān)系可用下式表示：

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