[发明专利]蜗壳式垂直轴风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种垂直轴风力发电机，具体为一种风力发电机叶轮安装在蜗壳内的垂直轴风力发电机。

背景技术

现有风力发电机基本上分为水平轴和垂直轴两类，目前使用的风力发电机，风能利用系数都在0.5以内，存在着效率低的问题。

在已有的技术中，水平轴风力发电机多为三个叶片的叶轮，实际风能利用系数仅为0.3～0.5；垂直轴风力发电机为了提高风能利用系数，现有的技术也都是采用各种形状的叶形、叶片变角和各种挡风板等结构来提高风能利用系数。

发明内容

本发明的目的就是为了减少垂直轴风力发电机叶轮的阻力，提高垂直轴风力发电机的风能利用系数。

根据本发明的目的，本发明的技术解决方案是：蜗壳式垂直轴风力发电机基本结构由集流器、蜗壳、叶轮、发电机、变速器、风向控制舵、支撑滚、导流板、机架、电力存储输出装置、固定钢缆等构成。设计思路采用了空气动力学的理论，将垂直轴风力发电机多叶式叶轮安装在蜗壳内，蜗壳内有气流通道，气流通道外部连接集流器，气流在气流通道内到叶轮是三元流动，根据风动机械的相似理论，多叶式风动叶轮具有流量系数最大的特点，而流量系数大则风量大，设计的风力发电机多叶式叶轮具有流量系数大、结构尺寸小的特点，叶片在垂直轴四周径向均匀分布，叶轮通过变速器和发电机相连接；迎风集流器可以增大迎风面积，气流通过集流器将所有迎风面的气流收入到蜗壳内的气流通道，解决了普通垂直轴风力发电机叶轮回转时会受到迎风阻力的问题，蜗壳内风道的导流作用使所有迎风面的气流变为驱动风力发电机叶轮全部叶片的高速气流，驱动发电机发电，极大的提高了风能利用系数，提高了垂直轴风力发电机的输出功率；风向舵可以保证集流器的进气口方向始终朝向迎风面。

本发明的有益效果是：风力发电机的叶轮安装在特制的蜗壳内作为集风-能量转换装置，蜗壳内有气流通道，蜗壳气流通道的外部连接到迎风集流器，迎风集流器可以增大迎风面积，将迎风面的气流全部收入到蜗壳内的气流通道，提高蜗壳内通道气流的流速；进入蜗壳通道内的气流通过蜗壳通道内的导流作用，在蜗壳通道内用来驱动风力发电机叶轮的全部叶片，使风力发电机的驱动力矩远高于普通垂直轴风力发电机，同时使风力发电机的发电启动风速要求大大降低，启动风速低于2m/s，风能利用系数提高到0.8以上，实现风力发电机效率的最大化。

附图说明

图1蜗壳式垂直轴风力发电机的正视图

图2图1的A-A向剖视图

图中，蜗壳式垂直轴风力发电机基本结构由导流板1、风向控制舵2、集流器3、支撑滚4、变速器5、发电机6、机架7、电力存储输出装置8、固定钢缆9、叶轮10、蜗壳11构成。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

附图1、图2是本发明的一种实施例，蜗壳式垂直轴风力发电机的叶轮10、蜗壳11、集流器3和风向控制舵2安装在机架7上，机架7下安装变速器5、发电机6和电能储存输出装置8，机架7用固定钢缆9斜拉固定。B向气流经过集流器3进入蜗壳11内的气流通道，风力发电机的叶轮10安装在蜗壳11内，进入蜗壳通道内的气流用来驱动风力发电机叶轮10的全部叶片，风力发电机的叶轮10通过变速器5驱动风力发电机6进行发电，发出的电能经电力存储输出装置8输出。为使集流器3正对B方向气流，安装风向控制舵2和支撑滚4构成风向自动跟踪控制装置，保证集流器3的进气口方向始终朝向迎风面。