[發明專利]一種適用于聚能式微小型風力機的高效集風罩

有效

• 申請號: 201910192511.0
• 申請日: 2019-03-14
• 公開（公告）號: CN109779828B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 朱建勇;李國文;張瑞清;周瑞鴻
• 申請（專利權）人: 沈陽永磁電機制造有限公司
• 主分類號: F03D1/04
• 分類號: F03D1/04
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

一種適用于聚能式微小型風力機的高效集風罩，包括圓弧段、邊緣剛性直線段及邊緣柔性直線段；圓弧段圓心角為120°；圓弧段來流上游側端點為A，來流下游側端點為B，線段AB長度為L，圓弧段圓心點為O，圓弧段半徑為r；圓心點O與風輪回轉中心線的垂線在中心線上交點為C，圓弧段圓弧中間點為D，線段OC與OD夾角β為0～30°；β＝0時，線段AB中間點設為坐標系(X、Y)的原點O′，風輪回轉中心線平行X軸且垂直Y軸；坐標系內，端點A坐標為(X_A、Y_A)，端點B的坐標為(X_B、Y_B)；邊緣剛性直線段與風輪回轉中心線垂直，其內端與端點A相連；邊緣柔性直線段與風輪回轉中心線垂直，其內端與邊緣剛性直線段外端相連；兩直線段長度為0.1～0.5倍風輪回轉半徑。

技術領域

本發明屬于風力發電技術領域，特別是涉及一種適用于聚能式微小型風力機的高效集風罩。

背景技術

目前，能源緊缺和環境污染是已經成為威脅人類發展的兩大主要問題，積極開發和利用新能源則是緩解上述問題的有效途徑之一。風能作為一種可再生無污染的清潔能源，經過幾十年的發展，風電技術現已成為發展和應用最成熟的技術之一。對于微小型風力發電系統來說，其更適用于分布式發電領域，不僅能夠提供電能，而且能夠有效降低電能傳輸過程的損耗。然而，微小型風力發電系統仍然面臨變風向、低風速和高湍流度等因素的挑戰。只有微小型風力發電系統在城市復雜風場環境下應用發電，才會使分布式發電具有發展前景，為其它諸如充電裝置、自動化系統以及低耗能裝置的可替代技術也才能得到發展。

為了解決復雜風場環境時的變風向和低風速的技術難題，聚能型微小型風力機得到發展，聚能型微小型風力機的集風罩環繞在水平軸風力機外周側，通過集風罩可以誘導更多空氣流過水平軸風力機，同時因集風罩的存在，還可以對風力機葉片的葉尖損失產生一定的抑制作用。但是，現階段采用的集風罩普遍具有大擴張角，雖然有利于集風，但較大的外形尺寸會導致集風罩的氣動載荷顯著增加。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種適用于聚能式微小型風力機的高效集風罩，摒棄了傳統的大擴張角設計結構，采用了全新的氣動外形，在低風速下具有更高的集風系數，能夠有效提高風力機的輸出功率，在高風速下能夠大幅度減小氣動載荷。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種適用于聚能式微小型風力機的高效集風罩，包括圓弧段、邊緣剛性直線段及邊緣柔性直線段；

所述圓弧段的圓心角記為θ，且θ＝120°；

所述圓弧段的來流上游側的端點記為A，圓弧段的來流下游側的端點記為B，線段AB的長度設為L，圓弧段的圓心點記為O，圓弧段的半徑記為r；

所述圓心點O與風力機風輪回轉中心線的垂線在風力機風輪回轉中心線上的交點記為C，圓弧段的圓弧中間點記為D，線段OC與線段OD的夾角記為β，且β＝0～30°；

當β＝0時，所述線段AB的中間點設為坐標系(X、Y)的原點O′，坐標系(X、Y)的X軸與風力機風輪回轉中心線相平行，坐標系(X、Y)的Y軸與風力機風輪回轉中心線相垂直；

在所述坐標系(X、Y)內，所述圓弧段的端點A的坐標為(X_A、Y_A)；

其中，式中，L為線段AB的長度，r為圓弧段的半徑，β為線段OC與線段OD的夾角；

在所述坐標系(X、Y)內，所述圓弧段的端點B的坐標為(X_B、Y_B)；

其中，式中，L為線段AB的長度，r為圓弧段的半徑，β為線段OC與線段OD的夾角；