[发明专利]组合式共轴垂直轴风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及新能源利用.两个或多个大尺寸球形空腔涡轮式风力机由小尺寸球形空腔涡轮式风力机和其它类型的垂直轴风力机连接，形成一种组合式共轴垂直轴风力机。这些其它类型的垂直轴风力机包括各种Darrieus式风力机如Darrieus式Φ型、Darrieus式H型等以及各种阻力型垂直轴风力机如Lafond涡轮、S型风轮等。小尺寸球形空腔涡轮式风力机和其它类型的垂直轴风力机安装在两个大尺寸球形空腔涡轮式风力机之间，两个大尺寸球形空腔涡轮式风力机之间相当于形成一个缩放喷嘴，根据流体连续性方程，截面积大的地方流速小，截面积小的地方流速大，因此流经小尺寸球形空腔涡轮式风力机和其它类型的垂直轴风力机的气流的流速会增大。球形空腔涡轮式风力机具有启动风速低、安全风速高、定向转动等的优点，组合式共轴垂直轴风力机能增大风力机组的合转矩，组合式共轴垂直轴风力机亦能增大风力机组的受风面积，把这种组合式共轴垂直轴风力机和发电机组成的组合式共轴垂直轴风力发电机组安装在塔架上，或通过氦气球升上高空，能更有效地利用风能发电。

背景技术

现有技术的风力机离地面不高，在地表没什么大风的地区不能使用。另外，现有技术的风力发电还存在发电成本高，设备安装困难等问题。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本发明提供一种能有效地利用风能的发电装置。

本发明使用与普通风力机不同的球形空腔涡轮式风力机，球形空腔涡轮式风力机是这样的一种装置：参照图3，空腔涡轮呈球形，球形空腔涡轮的球形状结构外壳由多个轻薄的弧形叶片16组成，弧形叶片16以一定角度固定在上支承板21和下支承板22之间，以确保球形空腔涡轮式风力机能以一个确定的方向转动，轴承17安装在上支承板21和下支承板22上，并用中心轴18连接。弧形叶片16之间有缝隙，缝隙有类似于喷嘴的作用，可让气流加速进入球形空腔涡轮风力机内部并对弧形叶片16的凹面施加一个作用力，由于弧形叶片16之间的缝隙很小，进入球形空腔涡轮风力机内部的气流不容易通过缝隙流出球形空腔涡轮风力机，因而可以对弧形叶片16的凹面多次施加作用力，弧形叶片16的凹面及凸面在在受到风力作用时空气阻力系数差别很大，凹面的空气阻力系数远大于凸面的空气阻力系数，因而作用于球形空腔涡轮风力机内部弧形叶片16的凹面的力远大于作用于球形空腔涡轮风力机外部弧形叶片16的凸面的力，从而使球形空腔涡轮式风力机具有启动风速低的优点。球形空腔涡轮式风力机属于垂直轴风力机；球形空腔涡轮式风力机还具有安全风速高、定向转动等的优点。

两个或多个大尺寸球形空腔涡轮式风力机由小尺寸球形空腔涡轮式风力机和其它类型的垂直轴风力机连接，形成一种组合式共轴垂直轴风力机，这些其它类型的垂直轴风力机包括各种Darrieus式风力机如Darrieus式Φ型、Darrieus式H型等以及各种阻力型垂直轴风力机如Lafond涡轮、S型风轮等。小尺寸球形空腔涡轮式风力机和其它类型的垂直轴风力机安装在两个大尺寸球形空腔涡轮式风力机之间，形成一种组合式共轴垂直轴风力机，两个大尺寸球形空腔涡轮式风力机之间相当于形成一个缩放喷嘴，根据流体连续性方程，截面积大的地方流速小，截面积小的地方流速大，因此流经小尺寸球形空腔涡轮式风力机和其它类型的垂直轴风力机的气流的流速会增大。球形空腔涡轮式风力机具有启动风速低、安全风速高、定向转动等的优点，组合式共轴垂直轴风力机能增大风力机组的合转矩，组合式共轴垂直轴风力机亦能增大风力机组的受风面积，把这种组合式共轴垂直轴风力机和发电机组成的组合式共轴垂直轴风力发电机组安装在塔架上，或通过氦气球升上高空，能更有效地利用风能发电。

本发明使用的风力机属于垂直轴风力机，不需要跟踪风向的变化，无论风向如何都能定向转动并带动发电机发电，因而不需要配置风向舵或偏航轴承总成，可节省不少费用。

本发明有效地解决了现有技术的风力发电的诸多问题。

附图说明

图1是本发明组合式共轴垂直轴风力发电机的示意图一。

图中：1、氦气球；2、载荷钢索；3、发电机；4、大尺寸球形空腔涡轮式风力机；5、小尺寸球形空腔涡轮式风力机；6、电缆；7、控制器；8、变压器；9、蓄电池；10、气泵；11、备用氦气球；12、导气管；13、地面；14、固定绳索。18、中心轴；19、阻力型垂直轴风力机

图2是本发明组合式共轴垂直轴风力发电机的示意图二。