[发明专利]风洞式发电环

说明书

技术领域

风洞式发电环，涉及一种管道内置风轮的发电机。

背景技术

目前，现有各种风轮发电机主要采用有轴心的风轮，风轮与轴联动，轴带动转子。

发明内容

发明的目的

目前各种风轮发电机的共同之处，是采用有轴的风轮(旋翼也是一种风轮)，有轴风轮的三个致命弱点是：

一、每个翼片从轴心往外的大部分翼段集风能力不大，而且越靠近轴心的翼段采集风能效力越小，直至为零，真正高效集风翼段是越远离轴心的翼段，高效翼段至轴心之间的翼段是应该省略却无法省略的，因为高效翼段还得靠这低效翼段和无效翼段来维系其与轴心之间的联动，这就增加了整机重量，妨碍了发电机形体进一步扩大；

二、高效翼段只能得到单侧的而且是处于远端的轴心支撑，所以风轮直径越大，其翼片的高效翼段就只能做得越尖细，因此集风效率低，无法推动更大型的发电机；

三、只能由中轴带动内层铁芯和绕组(内转子)旋转，或只能由外轴带动外层铁芯和绕组(外转子)旋转，而不能让内、外铁芯绕组互为转子同时相对反向旋转。

现有高转速发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子，特别是在3000转/分以上的大容量高速机组，由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时，转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。所以大型高速发电机转子的尺寸受到严格的限制。正是由于这个原因，在增大发电机体形方面存在着技术极限，要开发更大容量的机型困难很大。如何突破这个技术极限？增加电磁负荷、加强散热降温，但这些措施目前似乎也不易进一步提高，所以只能另辟蹊径。如果让原来固定不动的铁芯绕组(即定子绕组)也旋转起来且旋转方向相反，那么原先的转子就可以得到高一倍的相对转速，就可以用较低的绝对转速达到较高转速的发电容量。

本系列发明就是要针对以上几个现有技术的弱点，解决如下几个技术难题：

一、只保留风轮发电机翼片的高效翼段而省去无效翼段、低效翼段和轴心，从而减少累赘、减轻重量、节省材料。

二、在不扩大风轮直径的前提下，大大拓宽翼片高效翼段的尺寸，同时降低翼片的摇摆和振动幅度。

三、让相邻的两个环形铁芯绕组互为转子同时反向旋转，使它们的相对速度提高一倍，从而在不扩大发电机体形、不提高转子速度、不增加电磁负荷的前提下使发电容量成倍提高，甚至突破目前发电机的体形极限和容量极限。

四、提供一种风洞式发电环。

风洞式发电环的技术方案：

将高空发电环置于风洞之中，将所有铁芯绕组和电路皆作防水密封，舍弃高空发电环的牵引缆，保留向翼环内伸出的翼片和翼环外侧的轨道及其滑轮车，滑轮车的车架与风洞内壁相连；风洞或者是水平走向，或者是垂直走向。(如图13、图14所示。注意：虽然两图所示的发电机翼环组是由圆心处于同一轴心线上的、平行的两个翼环组成，但风洞式发电环的翼环组并非只能由圆心处于同一轴心线上的、平行的两个翼环组成，亦可由圆心处于同一点的、直径不同的两个翼环组成。)

高空发电环的结构如下：

环状支架上等距离设置翼片而形成翼环；翼片采用切割空气会产生升力的翼片，每个翼片皆如同中轴式风轮的翼片的末段，翼面与翼环的圆周面之间形成夹角，即迎风角；翼片或者向环外或环内伸出，或者同时向两侧伸出；同一翼环上所有翼片的迎风角度相同，而相邻的翼环的迎风角度相反。

翼环上的翼片可以是向环内伸展或向环外伸展的单翼，也可以是从环上同一点向环内、环外两侧伸出的双翼。同一翼环上的单翼可以完全设置于环的内侧成为内翼，或完全设置于环的外侧成为外翼，也可以按内翼、外翼相间的方式设置翼片，无论内、外翼，各翼片间隔距离相等；同一翼环的双翼的内翼和外翼可以对称也可以不对称，但同一侧的所有翼的规格、构造和迎角迎角必须相同。

上述的翼环可直观地见于图2、图3，上述的翼环组可直观地见于图1，各图的详细说明可参见本文的附图说明。