[实用新型]无阻导流型竖直轴风力发电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风能高效转化为电能的装置，属于新能源利用领域。本装置通过对发电机叶片外形分析和设计，以及对该发电机整体气动布局的无阻设计、导流设计可以完全隐藏阻碍风力机转动的阻力矩，实现该风力机无阻力转动，从而极大的提高风能转化效率。本实用新型相对目前市场上现有的风力发电机具有更高的风能利用率和风电转化率。

背景技术

目前能源短缺已成为制约我国经济社会发展的主要因素之一，在我国，除了能源利用率低，能源浪费现象普遍存在外还存在环境污染、生态恶化等一系列问题。风能作为一种无污染、可再生的新能源有着巨大的发展潜力，近年来，风能作为一种高效清洁的新能源也日益受到重视。合理利用风能，既可减少环境污染，又可减轻越来越大的能源短缺的压力。尤其，近年来全球性的能源资源短缺、石油价格飙涨及全球温室效应加剧，促使各国加紧发展绿色能源，其中，风力发电为发展再生能源之重要项目之一。专家认为，风能在国际能源领域所扮演的角色已从“补充能源”向“战略替代能源”方向发展。

风是地球上的一种自然现象，由太阳辐射热引起。太阳照射到地球表面，地球表面各处受热不同，产生温差，从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2％转化为风能，但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为2.74×10⁹MW，其中可利用的风能为2×10⁷MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。

风能作为一种无污染、可再生的新能源有着巨大的发展潜力，近年来，风能作为一种高效清洁的新能源也日益受到重视。合理利用风能，既可减少环境污染，又可减轻越来越大的能源短缺的压力。

本实用新型所述的无阻导流型竖直轴风力发电机主要由叶片、发电机、中轴、导流板、尾翼、底板和主轴构成。对竖直轴风力发电机来说，转动的根本原因是：由于风力的作用，使风力机叶片的动力臂和阻力臂上产生了力矩差。本实用新型采用导流板来消除风力机的阻力，增强动力，从根本上解决了风力机效率不高的问题。导流板的功能主要是两个，一方面导流板可以遮住风力机的阻力臂，使阻力臂产生不了阻力，另一方面，导流板将本应吹向阻力臂的风导流，使之吹向动力臂，即采用导流板后吹向动力臂的风为原动力臂和阻力臂风力的总合，因此吹向动力臂的风速增大，相应也产生了更大的动力。因此，在阻力臂阻力消失和动力臂动力增加的双重作用下，该风力机的转速会大大提高，从而带动发电机向外界输送出更多的电能。

此外，经过专利数据库的检索，还没有发现与本专利类似的风力发电机装置。

发明内容

本实用新型的目的是开发出一种在中、低风速工况下将风能高效转化为电能的风力发电装置。

为了克服普通风力机中、低风速下无法发电、效率低下等弊端，本实用新型采用了双风轮并列布置，并采用外加导流板来消阻、增流，使风力机能够在中、低风工况下高效发电。本实用新型最大的特点就是采用导流板来消除风力机的阻力，增强动力，从根本上解决了影向风力机效率的技术问题。本实用新型采用的导流板的功能主要表现在两个方面，一方面导流板可以遮住阻碍风力机转动的阻力臂，使阻力臂产生不了阻力，另一方面，导流板将本应吹向阻力臂的风导流，使之吹向动力臂，即采用导流板后吹向动力臂的风为原动力臂和阻力臂风力的总合，因此吹向动力臂的风速增大，相应也产生了更大的动力。因此，在阻力臂阻力消失和动力臂动力增加的双重作用下，该风力机的转速会大大提高，从而带动发电机向外界输送出更多的电能。

本实用新型无阻导流型竖直轴风力发电机主要由叶片1、叶片铉2、中轴3、小连杆4、发电机5、导流板6、大连杆7、尾翼8、底板(底座)9、主轴10构成。其中图1为叶片和发电机组成的风轮，在本实用新型中，图1所示的风轮共有两部分，其布置思想为两个风轮的阻力部分相连，便于隐藏阻力，整体布置示意图如图4和图5。图2为导流板和尾翼，导流板共有两片组成，分别遮住两个风轮的阻力部分。尾翼布置于导流板后方，作用是使风力发电机能够自动迎风。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：采用导流板将本应吹向风力机阻力臂的风导流到风力机的动力臂，从而实现减小阻力、增强动力的目的。具体做法是，首先将两个风轮相邻布置，并且使阻力臂都处于内侧，在风力机的正前方布置导流板，导流板的大小为刚好完全遮挡住风力机的阻力臂，这样就可以使本应吹向风力机阻力臂的风经过导流板的作用导流到风力机的动力臂上，从而实现减小阻力、增大动力作用。另外，在导流板正后方装设尾翼，使尾翼正好处于风力机的对称轴上，这样就可以使风力机在运行时候可以依据风向的变化自动迎风，保证风力发电机高效工作。