CN108412686A - 大面积吸能式风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大面积吸能式风力发电机，包括发电机总成（1）、支架（2）和风力转动总成（3），发电机总成和风力转动总成分别固定安装在支架上，且风力转动总成的主轴（32）与发电机总成的发电机输入轴通过联轴器（4）相连接；风力转动总成的外周设置围边（5），围边包括多个弧形挡板（51），各弧形挡板的顶部焊接在封板（53）上，支架的中板（23）延伸到各弧形挡板的底部，使相邻弧形挡板与封板、中板之间形成进风口（54），且进风口的横截面积由外至内逐步缩小。本发明能吸收各方向风能，并使风力逐渐增大，发电机的产出电能大幅提升，且在风力较大时，具有安全保护作用。

Description

大面积吸能式风力发电机
技术领域
本发明涉及风力发电机，特别是一种大面积吸能式风力发电机。
背景技术
现有的风力发电机，一般是将发电机和多个转动叶片直接安装在支杆上，各转动叶片分别为长杆形状，发电机直接与各转动叶片的旋转轴连接；各转动叶片在风力作用下转动时，带动发电机的转子旋转实现发电。由于长杆状转动叶片吸风面积比较小，所以，这种风力发电机工作效率低；且这种设备价格较贵，产品整体性价比低。
另外还有一种风力发电机如图1－图2所示，该风力发电机包括发电机总成1、支架2和风力转动总成3，发电机总成1和风力转动总成3分别固定安装在支架2上，且风力转动总成3的输出轴与发电机总成1的输入轴通过联轴器4相连接，当风吹到风力转动总成3的叶片31上，叶片31在风的作用下带动风力转动总成3的主轴32转动，主轴32把动力由联轴器4传到发电机总成1的发电机11中。这种风力转动总成3的叶片31虽然可以将四周任何方向的风能吸收；但是，由于叶片31尺寸大，数量多，叶片31起动需要的风力比较大，另外叶片31自转也需消耗一定能量，因此，叶片31迎风面积不能做得比较大，吸收的风能有限。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种吸收风能效果好的大面积吸能式风力发电机。
为解决上述技术问题，本发明所采用的第一种技术方案是：一种大面积吸能式风力发电机，包括发电机总成、支架和风力转动总成，发电机总成和风力转动总成分别固定安装在支架上，且风力转动总成的主轴与发电机总成的发电机输入轴通过联轴器相连接，支架包括竖直设置于支承面的主架，主架上从上至下水平设置上板、中板及下板，上板与中板之间设置多根立杆，主架与下板之间设置支撑板；风力转动总成包括主轴，主轴上设置有多个叶片，主轴的两端分别固定安装在支架的上板和中板之间；风力转动总成的外周固定设置围边，围边包括多个弧形挡板，各弧形挡板的顶部焊接在封板上，支架的中板延伸到各弧形挡板的底部，使相邻弧形挡板与封板、中板之间形成进风口，且进风口的横截面积由外至内逐步缩小。
上述方案的进一步改进为，所述各弧形挡板的后端分别设置弧形过板，各弧形过板的上端与封板固定连接，下端与中板固定连接，且弧形过板与弧形挡板的圆心相对设置，使相邻弧形挡板之间形成的进风口横截面积进一步缩小。
上述方案的进一步改进为，所述进风口的前端设置安全门。所述安全门为卷闸门或液压驱动门。
上述方案的进一步改进为，所述风力转动总成为多个，发电机总成和多个风力转动总成分别固定安装在支架上，且各风力转动总成的主轴通过联轴器连接成一体，邻近发电机总成的风力转动总成的主轴一端与发电机总成的发电机输入轴通过联轴器相连接；所述主架上从上至下水平设置多块用于安装固定风力转动总成和发电机总成的板体；所述主架对应一风力转动总成设置有上板、中板及下板，主架与下板之间设置支撑板。
上述方案的进一步改进为，所述发电机总成为多个，且发电机总成的个数与风力转动总成的个数相匹配，一风力转动总成的主轴与一发电机总成的发电机输入轴通过联轴器相连接。
上述方案的进一步改进为，所述上板的顶部设置为斜面，且所述中板的顶部设置为斜面。
本发明所采用的第二种技术方案是：一种大面积吸能式风力发电机，包括发电机总成、支架和风力转动总成，发电机总成和风力转动总成分别固定安装在支架上，且风力转动总成的主轴与发电机总成的发电机输入轴通过联轴器相连接，支架包括竖直设置于支承面的主架，主架上从上至下水平设置上板、中板及下板，主架与下板之间设置支撑板；风力转动总成包括主轴，主轴上设置有多个叶片，相邻叶片之间形成进风口，主轴的两端分别固定安装在支架的上板和中板之间；风力转动总成的外周设置围边，围边包括多个漏斗形挡板，各漏斗形挡板分别具有一大开口端和一小开口端，大开口端横截面积大于小开口端的横截面积，且小开口端的内部形成槽形结构，各漏斗形挡板的大开口端朝外设置，小开口端与风力转动总成的进风空间相连通。
上述方案的进一步改进为，所述漏斗形挡板为两个，且两漏斗形挡板相对主轴对称安装，两漏斗形挡板的小开口端分别与风力转动总成的一半进风空间相连通，使风力转动总成的全部进风空间都与两漏斗形挡板的小开口端相连接。
上述方案的进一步改进为，所述多个漏斗形挡板分层设置，且主轴上的叶片相应分为多层设置。
本发明大面积吸能式风力发电机的工作原理为：本发明在转动的叶片外设有围边，围边的弧形挡板固定不动，各弧形挡板之间形成的进风口在进风口前端处的横截面积大，而靠近进风口后端的横截面积小；围边的各弧形挡板将风挡进进风口，风从进风口吹着风力转动总成的叶片转动，从而带动风力转动总成的主轴旋转，进而带动发电机转动发电。
与现有技术相比，本发明所具有的优点为：
1、本发明在风力转动总成的外周设置围边后，由于围边固定不动，即没有转动，不会消耗风能，且各个方向的风能都能被围边吸入，并在经围边内各弧形挡板之间的进风口后，由于进风口的截面积由外至内逐渐缩小，因而风力在进入围边后逐渐增大，即使小量的微风在到达风力转动总成的叶片后，也可以推动风力转动总成的叶片，从而带动主轴，进而使发电机的输入轴转动实现发电。
2、本发明围边可以做得很大，吸收大量风能，被围进的风毫无遗漏地都吹到风力转动总成的叶片上；风力转动总成的叶片也可做得比较大，使吸收风力的效率提高。因此本发明发电机产出电能比现有产品产出电能将大幅提升，其性价比将得以提升。
3、当风力较大时，通过安全门的调节作用，还可控制进入风力转动总成的风力大小，从而有效保护发电机。
4、本发明还可通过设置多个风力转动总成、多个发电机总成使本发明成为多层结构，不仅便于安装维护，而且使本发明的产出电能进一步提升。
5、本发明大面积吸能式风力发电机不仅可以安装在高山上，平原中，也可以安装在建筑物上；也可安装在水上、汽车、船舶上等等。
附图说明
下面用附图和实施例对本发明的大面积吸能式风力发电机作进一步说明。
图1为现有风力发电机的装配结构图。
图2为现有风力发电机的风力转动总成俯视结构示意图。
图3为本发明大面积吸能式风力发电机第一实施例局部装配图。
图4为本发明大面积吸能式风力发电机第一实施例的风力转动总成俯视结构示意图。
图5为本发明大面积吸能式风力发电机第二实施例的风力转动总成俯视结构示意图。
图6为本发明大面积吸能式风力发电机第三实施例的安全门结构示意图。
图7为安全门顶部装配结构示意图。
图8为本发明大面积吸能式风力发电机设置两个风力转动总成的装配结构示意图。
图9为本发明具有漏斗形围边的风力转动总成结构示意图。
图10为图9的G－G剖视图。
图11为图10的J－J剖视图。
具体实施方式
如图3－图4所示，本发明大面积吸能式风力发电机第一实施例包括发电机总成1、支架2和风力转动总成3，发电机总成1和风力转动总成3分别固定安装在支架2上，且风力转动总成3的主轴32与发电机总成1的输入轴通过联轴器4相连接。支架2包括竖直设置于支承面的主架21，主架21上从上至下水平设置上板22、中板23及下板24，上板22与中板23之间设置多根立杆26，主架21与下板24之间设置支撑板25。风力转动总成3包括主轴32，该主轴32上设置有多个叶片31，各叶片31与主轴32呈一小于90度的夹角，叶片31的上、下两端分别设置上盖板和下盖板（图中未示出），使相邻叶片31与上、下盖板之间形成进风空间39；主轴32的两端伸出上、下盖板后分别通过轴承33、端盖34、轴螺母35安装在支架2的上板22和中板23之间，且主轴32的两端分别设置开口销36。风力转动总成3的外周设置围边5。该围边5包括多个呈相同方向设置的弧形挡板51，各弧形挡板51的顶部焊接在封板53上，中板23延伸到各弧形挡板51的底部，并与各弧形挡板51的底部相焊接，使相邻弧形挡板51与封板53、中板23之间形成进风口54，该进风口54的前端距离大于后端距离，即相邻弧形挡板51之间的进风口横截面积由外至内逐步缩小。
当风从两块弧形挡板51之间的进风口吹进后，随弧形挡板51进入两块弧形挡板51形成的进风口后端，然后再吹到叶片31上，叶片31受到风的推力后带动主轴32转动，主轴32进而将动力传到发电机总成1的发电机11开始发电。由于两块弧形挡板51之间形成的进风口的前端距离较大，而靠近进风口后端的距离较小，所以，风在到达弧形挡板51后端时，风速增大，因此只要有微风，便可以带动发动机11发电。因为多块弧形挡板51在风力转动总成3的外周均布，因此，不管风从哪个方向吹来都会被弧形挡板51吸入并送至风力转动总成3内。另一方面，相邻弧形挡板51之间的前端距离可做得非常大，从而吸收更多的风能。另外，叶片31也可以做得较大，使吸收能量效率增加。
本发明大面积吸能式风力发电机第二实施例请参图5所示，第二实施例与第一实施例结构大致相同，不同之处仅在于：围边5的各弧形挡板51的后端分别设置弧形过板52，且弧形过板52与弧形挡板51的圆心相对设置；各弧形过板52的上端焊接在封板53上，下端焊接在中板23上，弧形过板52的前端与弧形挡板51的后端相连接，风力转动总成3的外周对应设置一外框38，该外框38上开设有多个过风口37，各过风口37对应相邻叶片31之间形成的进风空间39，且外框38将弧形挡板51与弧形过板52之间形成的三角区域55封设。这样，在增加了弧形过板52之后，使围边5与风力转动总成3的相通口减小，因而进入叶片31的风力更为集中，吹到叶片31上的风力更大，速度更快，使风力转动总成3的输出功率更大。
本发明大面积吸能式风力发电机第三实施例请参图3及图6－图7所示，第三实施例与第一实施例结构大致相同，不同之处仅在于：所述进风口54的前端设置安全门6。安全门6优选采用卷闸门61，但并不局限于此，比如，也可采用液压驱动的液压门等等。两立杆26顶部分别设置支承架62，支承架62上固定安装轴承座63，且两立杆相对侧分别固定安装导轨64，卷闸门61的卷面611的上端卷绕在转轴612上，转轴612的两端分别经轴承固定安装于轴承座63内，卷面611的下端套设在导轨64中。当风力特别大时，可以将卷闸门61的卷面611沿导轨64下移，遮挡进风口53的一部分，这样就不会由于风力过大而使发电机11烧坏；当风力转小时，将卷闸门61的卷面611向上收起，使进风口54全部打开，使风全部进入即可保持发电状态。
本发明大面积吸能式风力发电机第四实施例请参图8所示，第四实施例与第一实施例结构大致相同，不同之处仅在于：风力转动总成3为多个（图中仅以两个风力转动总成为例进行说明），发电机总成1和多个风力转动总成3分别固定安装在支架2上，且各风力转动总成3的主轴32通过联轴器连接成一体，邻近发电机总成1的风力转动总成3的主轴32一端与发电机总成1的发电机输入轴通过联轴器4相连接；主架21上从上至下水平设置多块用于安装固定风力转动总成3和发电机总成1的板体；主架21对应一风力转动总成设置有上板22、中板23及下板24，主架与下板之间设置支撑板25。上板22的顶部设置为斜面，且叶片31和弧形挡板51的底部也设置为斜面。
本发明大面积吸能式风力发电机第四实施例中的发电机总成1也可设置为多个，且发电机总成1的个数与风力转动总成3的个数相匹配，各风力转动总成3的主轴分别与一发电机总成1的发电机输入轴通过联轴器4相连接。此时可将各风力转动总成和发电机总成在上、下方向设置为多层结构，也可在多层设置的基础上，水平设置多组。
本发明大面积吸能式风力发电机第五实施例请参图9所示，第五实施例与第一实施例结构大致相同，不同之处仅在于：围边5包括两个漏斗形挡板51’，两个漏斗形挡板51’分别具有一大开口端和一小开口端，小开口端的内部形成槽形结构。两漏斗形挡板51’相对主轴32对称安装，两漏斗形挡板51’的大开口端朝外设置，小开口端与风力转动总成3的进风空间39相连通，且两漏斗形挡板51’的小开口端分别与风力转动总成3的一半进风空间39相连通，这样使风力转动总成3的全部进风空间39都与两漏斗形挡板51’的小开口端相连接。两漏斗形挡板51’的上端与上板22固定连接，下端与中板23固定连接。当风从两漏斗形挡板51’的大开口端吹进后，经由两漏斗形挡板51’的侧壁挤压到小开口端的槽形结构中，形成高速风，并进入风力转动总成3的进风空间39中进而吹到叶片31上，叶片31受到风的推力后带动主轴32转动，主轴32进而将动力传到发电机总成1的发电机11开始发电。由于两漏斗形挡板51’的大开口端横截面积大于小开口端的横截面积，所以，风在到达漏斗形挡板51’的小开口端时，风速增大，因此只要有微风，便可以带动发动机11发电。因为自然界中常吹的风为南风和北风，因此，两漏斗形挡板51’分别朝向南北方向设置，这样，不管是南风还是北风都可以使风能被吸收；同时漏斗形挡板51’的大开口端可以做成比较大，收集更多的风能。
第五实施例以两个漏斗形挡板51’为例进行说明，但并不局限于此，也可相应设置一个、三个、四个、五个或更多漏斗形挡板51’，另外，多个漏斗形挡板51’可分层设置，主轴32上的叶片31也可设置多层。
本发明各实施例中的风力转动总成3上还可设置雨水槽，当有雨水进入时，可通过雨水槽将雨水排出。
上述实施例仅用来例举本发明的实施态样，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的范畴。任何熟悉此技术者可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所保护范围内。

Claims (9)

1.一种大面积吸能式风力发电机，包括发电机总成（1）、支架（2）和风力转动总成（3），发电机总成和风力转动总成分别固定安装在支架上，且风力转动总成的主轴（32）与发电机总成的发电机输入轴通过联轴器（4）相连接，支架包括竖直设置于支承面的主架（21），主架上从上至下水平设置上板（22）、中板（23）及下板（24），上板与中板之间设置多根立杆（26）；风力转动总成包括主轴（32），主轴上设置有多个叶片（31），主轴的两端分别固定安装在支架的上板和中板之间；其特征在于，风力转动总成的外周固定设置围边（5），围边包括多个弧形挡板（51），各弧形挡板的顶部焊接在封板（53）上，支架的中板（23）延伸到各弧形挡板的底部，使相邻弧形挡板与封板、中板之间形成进风口（54），且进风口的横截面积由外至内逐步缩小。
2.根据权利要求1所述的大面积吸能式风力发电机，其特征在于，所述各弧形挡板的后端分别设置弧形过板（52），各弧形过板的上端与封板固定连接，下端与中板固定连接，且弧形过板与弧形挡板的圆心相对设置，使相邻弧形挡板之间形成的进风口横截面积进一步缩小。
3.根据权利要求2或3所述的大面积吸能式风力发电机，其特征在于，所述进风口的前端设置安全门（6）。
4.根据权利要求1所述的大面积吸能式风力发电机，其特征在于，所述风力转动总成为多个，发电机总成和多个风力转动总成分别固定安装在支架上，且各风力转动总成的主轴通过联轴器连接成一体，邻近发电机总成的风力转动总成的主轴（32）一端与发电机总成的发电机输入轴通过联轴器（4）相连接；所述主架上从上至下水平设置多块用于安装固定风力转动总成和发电机总成的板体；所述主架对应一风力转动总成设置有上板（22）、中板（23）及下板（24），主架与下板之间设置支撑板（25）。
5.根据权利要求4所述的大面积吸能式风力发电机，其特征在于，所述发电机总成为多个，且发电机总成的个数与风力转动总成的个数相匹配，一风力转动总成的主轴与一发电机总成的发电机输入轴通过联轴器相连接。
6.根据权利要求4或5所述的大面积吸能式风力发电机，其特征在于，所述上板的顶部设置为斜面，且所述中板的顶部设置为斜面。
7.一种大面积吸能式风力发电机，包括发电机总成（1）、支架（2）和风力转动总成（3），发电机总成和风力转动总成分别固定安装在支架上，且风力转动总成的主轴（32）与发电机总成的发电机输入轴通过联轴器（4）相连接，支架包括竖直设置于支承面的主架（21），主架上从上至下水平设置上板（22）、中板（23）及下板（24），主架与下板之间设置支撑板（25）；风力转动总成包括主轴（32），主轴上设置有多个叶片（31），相邻叶片之间形成进风空间（39），主轴的两端分别固定安装在支架的上板和中板之间；其特征在于，风力转动总成的外周设置围边（5），围边包括多个漏斗形挡板（51’），各漏斗形挡板分别具有一大开口端和一小开口端，大开口端横截面积大于小开口端的横截面积，且小开口端的内部形成槽形结构，各漏斗形挡板的大开口端朝外设置，小开口端与风力转动总成的进风空间相连通。
8.根据权利要求7所述的大面积吸能式风力发电机，其特征在于，所述漏斗形挡板为两个，且两漏斗形挡板相对主轴对称安装，两漏斗形挡板的小开口端分别与风力转动总成的一半进风空间相连通，使风力转动总成的两侧进风空间都与两漏斗形挡板的小开口端相连接。
9.根据权利要求8所述的大面积吸能式风力发电机，其特征在于，所述多个漏斗形挡板分层设置，且主轴上的叶片相应分为多层设置。
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