CN205805829U - 一种涡流离心式风力发电装置 - Google Patents

Abstract

一种涡流离心式风力发电装置，设有集风罩、叶轮和发电机，所述叶轮设置在集风罩内，并通过传动机构与所述发电机连接，在集风罩上设有沿叶轮旋转轴向延伸的进风口，所述叶轮由端板和固定在两个端板之间的导流叶片组成，所述导流叶片绕叶轮的旋转中心呈内侧端朝叶轮旋转方向倾斜的涡旋状分布，每个导流叶片的内侧延长线均与叶轮的旋转中心不相交，叶轮的中心为涡旋状分布的导流叶片所围成的中空的气流旋转空间，所述导流叶片的内侧端互不相接，相邻导流叶片之间形成用于将外部气流导向叶轮中心气流旋转空间以形成旋流的导流通道。离心气流与外部气流的共同作用使叶轮的叶片多次推动做功，推动叶轮旋转的最小风力更小，从而有效提高风电转换效率。

Description

一种涡流离心式风力发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电装置，具体地说是一种涡流离心式风力发电装置。

背景技术

风是没有公害的能源之一。而且它取之不尽，用之不竭，作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。风力发电的原理是利用风力带动风机旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，风机按结构形式大体上分为水平轴（旋转轴与风向平行）和垂直轴（旋转轴与风向垂直）两种。水平轴风机技术发展较为成熟，作为当今风力发电的主流有着广泛的应用。然而由于水平轴风机自身结构特点，安装难度较高，投资成本大且不便于移动，因此目前主要应用与大型风力发电厂并网发电。对于小型发电系统中，垂直轴风力机则应用较多。

目前的垂直轴风机都是依靠风机叶片迎风，风力之间作用于叶片来推动风机转动，进而带动发电机发电。风力在这种风机上只能做功一次，即推动迎风的叶片做一次功，风能利用率不高。并且，参与做功的叶片也仅有面向迎风方向的部分叶片，其余叶片均不参与做功，要推动少数参与做功的叶片带动整个风机转动，需要较大的风力。要满足一般风力的正常使用，需要增大叶片尺寸，即增加迎风面积，也就增大了风机尺寸，提高了成本。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种风电转换效率高的涡流离心式风力发电装置。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种涡流式风力发电装置，设有集风罩、叶轮和发电机，所述叶轮设置在集风罩内，并通过传动机构与所述发电机连接，在集风罩上设有沿叶轮旋转轴向延伸的进风口，所述叶轮由端板和固定在两个端板之间的导流叶片组成，所述导流叶片绕叶轮的旋转中心呈内侧端朝叶轮旋转方向倾斜的涡旋状分布，每个导流叶片的内侧延长线均与叶轮的旋转中心不相交，叶轮的中心为涡旋状分布的导流叶片所围成的中空的气流旋转空间，所述导流叶片的内侧端互不相接，相邻导流叶片之间形成用于将外部气流导向叶轮中心气流旋转空间以形成旋流的导流通道。

所述的导流叶片成迎风面内凹的弧形。

所有导流叶片的内侧延长线均相切于同一个以叶轮旋转中心为圆心的圆。

所述集风罩上还设有用于内部气流流出的泄风口。

所述集风罩的泄风口外侧设有挡风机构。

本实用新型的有益效果是：在外部气流进入叶轮作用于导流叶片推动叶轮旋转的同时，气流旋转空间内形成的旋流在离心力作用下自叶轮中心向外扩散，作用于周围的导流叶片，形成对叶轮的推动力。离心气流与外部气流的共同作用使叶轮的所有导流叶片同时用于做功。与通常的叶轮仅迎风面的部分叶片参与有效做功相比，叶片多次推动做功，极大的提高了风能向机械能的转换，从而有效提高风电转换效率。并且，由于叶轮旋转的推动力为外部气流作用力与离心气流作用力之和，与通常的叶轮相比增加了离心气流的作用力，因而所需的最小外部气流作用力更小，也就是说能够推动叶轮旋转的最小风力与通常的叶轮相比更小，使其应用范围更为广泛。除一般的风电厂之外，在通风道内、桥梁、楼宇之间，甚至汽车上均有应用的可能。

附图说明

图1是本实用新型风力发电装置的结构示意图。

图2是本实用新型叶轮的截面示意图。

图中标记：1、发电机，2、传动机构，3、集风罩，4、叶轮，5、端板，6、导流叶片，7、气流旋转空间，8、导流通道，9、挡风机构。

具体实施方式

以下结合附图具体说明本实用新型的实施方式。

一种涡流离心式风力发电装置，设有集风罩3、叶轮4和发电机1。该叶轮4中心无轴，其通过两侧端板上固定的转轴经变速齿轮组等传动机构与发电机1连接。叶轮4设置在集风罩3内，在集风罩3上设有沿叶轮4旋转轴向延伸的进风口。所述叶轮4由端板5和固定在两个端板之间的导流叶片6组成。导流叶片6平行于叶轮4的旋转轴线，并与集风罩3上的进风口相对应，使风力能够经该进风口作用于叶轮4的叶片。为使进入集风罩3的气流在做功后顺利流出，在集风罩3上还通常设有用于内部气流流出的泄风口。该泄风口可以是与进风口相独立的一个单独的口，也可以如图2所示将其与进风口直接相连形成一个更大的开口。为了避免处于叶轮迎风一侧，但迎风面背向气流的叶片收到风力直接作用产生反方向推力，可以在相对于这部分叶片的位置，也就是泄风口的外侧设有挡风机构9。

如图2所示，本实用新型的导流叶片6沿端板5的圆周设置，导流叶片6的长度要小于叶轮的半径，在该叶轮中心形成一个没有转轴的中空的空腔。导流叶片6绕叶轮4的旋转中心呈内侧端朝叶轮旋转方向倾斜的涡旋状分布，其迎风面通常设置成内凹的弧形。每个导流叶片6的内侧延长线均与叶轮4的旋转中心不相交。该涡旋状分布的导流叶片6使叶轮中心的空腔成为气流旋转空间7。所述导流叶片6的内侧端互不相接，相邻导流叶片之间形成导流通道8，从而将经进风口进入推动叶片6做功的外部气流经该导流通道8导向叶轮中心的气流旋转空间7以形成旋流。使所有导流叶片6的内侧延长线均相切于同一个以叶轮4旋转中心为圆心的圆，可以保证经每个导流通道进入气流旋转空间7的气流均在同一圆周上汇入旋流，从而能够保持中心旋流的稳定。由于涡旋状分布的导流叶片6的倾斜方向与叶轮旋转方向一致，经导流叶片6引导在导流通道8流动的气流，以及在气流旋转空间7形成的旋流的旋转方向也与叶轮旋转方向一致。气流旋转空间7内形成的旋流会在离心力作用下自叶轮中心向周围扩散，除进风口相对的部分导流叶片之外，其余导流叶片均不受外部风力作用，中心扩散的气流很容易作用于这些导流叶片。由于导流叶片的倾斜设置，扩散气流的作用力会形成推动叶轮旋转的推动力。因此，在外部气流经进风口进入叶轮作用于部分导流叶片推动叶轮旋转的同时，中心扩散的旋流也作用于周围的导流叶片，形成对叶轮的推动力。两种气流同时做功极大的提高了风能向机械能的转换，从而有效提高风电转换效率，并且推动叶轮旋转所需的风力更小。

为使该风力发电装置适应变化的风向，可以将风轮设置在旋转装置上，并配备风舵利用风力自行旋转至与风向相对，或者配备驱动机构根据测得的风向强制驱动使其旋转至与风向相对，此方式利用现有技术即可。

Claims (5)

1.一种涡流离心式风力发电装置，设有集风罩（3）、叶轮（4）和发电机（1），所述叶轮（4）设置在集风罩（3）内，并通过传动机构（2）与所述发电机（1）连接，在集风罩（3）上设有沿叶轮（4）旋转轴向延伸的进风口，所述叶轮（4）由端板（5）和固定在两个端板之间的导流叶片（6）组成，其特征在于：所述导流叶片（6）绕叶轮（4）的旋转中心呈内侧端朝叶轮旋转方向倾斜的涡旋状分布，每个导流叶片（6）的内侧延长线均与叶轮（4）的旋转中心不相交，叶轮的中心为涡旋状分布的导流叶片（6）所围成的中空的气流旋转空间（7），所述导流叶片（6）的内侧端互不相接，相邻导流叶片之间形成用于将外部气流导向叶轮中心气流旋转空间（7）以形成旋流的导流通道（8）。

2.如权利要求1所述的一种涡流离心式风力发电装置，其特征在于：所述的导流叶片（6）成迎风面内凹的弧形。

3.如权利要求1所述的一种涡流离心式风力发电装置，其特征在于：所有导流叶片（6）的内侧延长线均相切于同一个以叶轮（4）旋转中心为圆心的圆。

4.如权利要求1所述的一种涡流离心式风力发电装置，其特征在于：所述集风罩（3）上还设有用于内部气流流出的泄风口。

5.如权利要求4所述的一种涡流离心式风力发电装置，其特征在于：所述集风罩（3）的泄风口外侧设有挡风机构（9）。