一种风力发电装置的制作方法

本发明涉及风力发电领域，尤其是一种同时利用高速与低速风进行高效率发电的风力发电装置。

背景技术：

风是一种潜力很大的新能源。目前，全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一，因此，国内外都很重视利用风力来发电，进行新能源的开发。

风力发电，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将叶片旋转的速度提升，来促使发电机发电。风力发电的过程就是把风的动能转变成机械能，再把机械能转化为电能的过程。依据目前的风力机技术，大约是3m/s的微风速度，便可以开始发电。近年来，随着风力发电技术的发展，利用3m/s以下的微风的发电机开始出现，然而，能否同时利用高速与低速风进行高效率发电，仍然是本技术领域亟待解决的问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种风力发电装置，该风力发电装置能利用高速与低速风进行高效率发电，提高了风能的利用率。

本发明提供的技术方案如下：

一种风力发电装置，包括收风管和发电机构，所述发电机构利用被所述收风管捕获的风进行发电，其中，所述收风管包括进风的收风口和出风的汇风口，所述收风管的直径沿所述收风口向所述汇风口渐缩。

优选地，所述收风管为向四周弯曲开口的喇叭口形。

优选地，所述风力发电装置还包括底座，所述收风管设置于所述底座上，所述发电机构设置于所述底座中。

优选地，所述底座的下端设置有排风口。

优选地，所述底座为收腰型圆筒结构。

优选地，所述风力发电装置还包括引流管，所述引流管的一端与所述收风管连通。

优选地，所述引流管的长度为收风管的长度的十八分之五。

优选地，所述发电机构包括叶片、传动轴和发电机，所述叶片与所述传动轴连接，所述传动轴与所述发电机的输出轴连接。

优选地，所述引流管远离所述收风管的一端与叶片所成角度小于90°。优选地，所述收风管上还设置有支撑架。

本发明提供的风力发电装置，由于包括收风管和发电机构，发电机构可以利用被所述收风管捕获的风进行发电，因此，本风力发电装置可以利用风能进行发电。其中，收风管包括进风的收风口和出风的汇风口，收风管的直径沿所述收风口向所述汇风口渐缩。由于在气流低速时，如果管截面面积收缩，则气流流速增加，因此，收风管可以用于加速风的速度，进而，发电机构可以利用被收风管加速后的风进行发电。因此，所述风力发电装置能将风加速后进行发电，尤其是可以利用原本无法被用于发电的3m/s以下的低速风进行发电，提高了风能的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的风力发电装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的收风管的结构示意图；

图3为曲线型渐缩管中0.1m/s初始风风速随时间的变化图；

图4为直线型渐缩管中0.1m/s初始风风速随时间的变化图；

图5为本发明实施例提供的引流管一种实施方式的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的引流管另一种实施方式的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的引流管的俯视图；

图8为本发明实施例提供的底座与引流管的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

本发明实施例采用递进方式撰写。

如图1所示，本发明实施例提供的一种风力发电装置，包括收风管1和发电机构，发电机构利用被收风管1捕获的风进行发电，其中，收风管1包括进风的收风口101和出风的汇风口102，收风管1的直径沿收风口101向汇风口102渐缩。

本发明实施例提供的风力发电装置，由于包括收风管1和发电机构，发电机构可以利用被收风管1捕获的风进行发电，因此，本风力发电装置可以利用风能进行发电。其中，收风管1包括进风的收风口101和出风的汇风口102，收风管1的直径沿收风口101向汇风口102渐缩。

根据截面积的连续方程，其中v代表气流速度，a代表气流截面积，ma代表马赫数，ρ代表气流密度，p代表气流压强，c代表光速。

将声速方程代入欧拉方程中得，

将此式代入连续方程，得

因此，在气流速度低于当地声速(即ma小于1)时，如果管截面面积收缩，则气流流速增加。因此，收风管1可用于加速风的速度，尤其是用于加速无法被直接利用进行发电的3m/s以下的低速风。进而，发电机构可以利用被收风管1加速后的风进行发电。因此，风力发电装置能将风加速后进行发电，提高了风能的利用率。

其中，如图2所示，收风管1为向四周弯曲开口的喇叭口形。

具体的，图3表示对于接收风的风速为0.1m/s时，风进入曲线型渐缩管后风速随时间的变化图，图4表示对于接收风的风速为0.1m/s时，风进入直线型渐缩管后风速随时间的变化图，如图3至图4所示，对于接收风的风速为0.1m/s时，曲线型渐缩管对风速的放大效果要优于直线型渐缩管，由于向四周弯曲开口的喇叭口形也是曲线型渐缩管的一种，因此，在所在地区的风速相同的情况下，当收风管1为向四周弯曲开口的喇叭口形时，风速被放大的幅度更大，进一步提高了风能的利用率。

其中，风力发电装置还包括底座2，收风管1设置于底座2上，发电机构设置于底座2中。

具体的，通过收风管1加速后的风进入底座2，底座2阻止了加速后的风向四周发散，因此，底座2起到了汇聚加速后的风的效果，减少了风量的损失，进一步提高了风能的转化量。

其中，底座2的下端设置有排风口5。

具体的，如图8所示，由于外部气体通过收风管1和引流管3进入底座2内后，气体在底座2内不断聚集，使得底座2内的气压增大，使得底座2内的气压将逐渐大于收风管1内的气压，最终底座2与收风管1之间的逆压差不断增大，使得被收风管1加速后的风在汇出收风管1后受到较大阻力，而迅速减速。因此，在底座2下端设置排风口5，可以用于排出积累在底座2底部的气体，降低底座2内的压力，减小逆压对风速的影响。

其中，如图8所示，底座2为收腰型圆筒结构。

具体的，收腰型圆筒结构为圆筒两端直径向中间渐缩的圆筒结构，由于收腰型圆筒结构的上端部分的直径由上自下渐缩，底座2的内壁对引流管3管道分别存在水平方向和竖直方向的压力，便于底座2与设置于底座2内部的引流管3管道紧密咬合，保证了底座2与引流管3结合的牢固性。

其中，风力发电装置还包括引流管3，引流管3的一端与收风管1连通。

具体的，引流管3为直径不变或渐缩的空心圆管，由于引流管3的一端与收风管1连通，因此，被收风管1加速后的风汇聚入引流管3中，进而沿引流管3导入底座2内，沿引流管3的气流出口方向冲击到发电机构上进行发电。因此，引流管3进一步是被加速后的风得到汇聚，进一步提高了风能的转化量。

其中，如图5所示，引流管3的长度为收风管1的长度的十八分之五。

具体的，气流速度越大，气压越小，风在收风管1中被加速，因此，收风管1内的气压小于收风管1的外部大气压，因此，外部气体被不断压入收风管1内，然而，外部气体通过收风管1和引流管3进入底座2内后，气体在底座2内聚集，使得底座2内的气压增大，最终，底座2内的气压将大于收风管1内的气压，因此，被加速后的风通过引流管3进入底座2内的过程为逆压过程，当引流管3较短，具体为收风管1的长度的十八分之五时，可以降低逆压过程中风速所受逆压而减慢的影响，提高了风能的利用率。

其中，发电机构包括叶片、传动轴和发电机，叶片与传动轴连接，传动轴与发电机的输出轴连接。

具体的，发电机构设置于底座2内，发电机构的叶片距离引流管3的出风口3cm至5cm，被加速后的风经过引流管3后，直接冲击在发电机构的叶片上，叶片与水平方向存在倾角，风冲击在叶片上使叶片受力旋转，叶片设置在传动轴上，叶片旋转将带动传动轴旋转，传动轴与发电机的输出轴连接，因此，传动轴旋转将带动发电机的输出轴旋转而进行发电。

其中，所述引流管3远离所述收风管1的一端与叶片所成角度小于90°。具体的，引流管3的上端与收风管1连接，引流管3的下端螺旋式向底座2内延伸，且与水平方向存在倾角，被加速后的风从引流管3倾斜汇出。汇出后的风对运动叶片的相对速度方向与叶片倾斜的方向不总是一致的，风斜向冲击在叶片上，与风竖直冲击在叶片上相比，增加了叶片在水平方向上的受力，因此，在相同时间段内，增加了叶片在水平方向所受冲量，进而增加了叶片所或得的动量以及动能，最终增加了发电机所转化的电能。可根据实际的需要自行设定引流管的形状以及相对叶片倾斜的角度，只要能够达到相同的技术效果即可，均在本发明的保护范围内。因此，提高了风能的利用率。

具体的，支撑架4用于支撑收风管1，分担收风管1向下的重力，避免收风管1与引流管3由于地心引力的作用而断裂，以及坠落。

其中，风加速机构至少有4个。

具体的，至少有东南西北四个朝向的风加速机构，因此，风力发电装置可以收集至少四个方向的风，可根据实际的需要自行设定风加速机构的个数以及设置位置，只要能够达到相同的技术效果即可，均在本发明的保护范围内。

进一步的，收风管1的相对开口大小、朝向由当地风向玫瑰图确定。其中，风向玫瑰图是根据某一地区多年平均统计的各个风向和风速的百分数值，并按一定比例绘制，一般多用8个或16个罗盘方位表示，由于形状酷似玫瑰花朵而得名。

其中，风力发电装置还包括中心向四周倾斜的顶盖。

具体的，顶盖的中心向四周倾斜的倾角为3°，因此，雨天时，雨水可以沿倾角向四周排出，防止雨水沉积。

本发明实施例提供的一种风力发电装置，占地面积和高度可根据实际情况进行调节。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。