专利名称：无阻导流型竖直轴风力发电机的制作方法
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. 74X 109MW，其 中可利用的风能为2 X IO7MW,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。[0008]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。本实用新型的有益效果是，捕风效率高，可以在微风状态下启动发电，另外还具有 更高风电转换效率，在我国大部分地区都可以使用。
以下结合附图和实例对本实用新型进一步说明。
图1为叶片和发电机图，主要由叶片1、叶片铉2、中轴3、小连杆4、发电机5构成。图2为阻流板和尾翼图，主要由导流板6、大连杆7、尾翼8构成。图3为主轴和底板图，主要由底板9、主轴10构成。图4为整体示意图a。图5为整体示意图b。
具体实施方式
首先，将叶片1、叶片铉2、中轴3、小连杆4、发电机5按
图1所示相连组成一个风 轮，然后将两个风轮和导流板6、大连杆7、尾翼8布置于底板9、主轴10上面，布置方式如图 4和图5。风力机工作时尾翼会自动根据风的方向带动整个风力发电机转动，保证风力发电 机的导流板正对来流方向，然后导流板将本应吹向风力机阻力臂的风导流到风力机动力臂
4上，使吹向风力机动力臂上的风力增强，这样就实现了本实用新型无阻导流型竖直轴风力 发电机的隐藏阻力、增强动力的目的。由于此风力机在运行中没有阻力，而动力也相应增 大，因而可以保证在较小的风速下正常发电，并且具有极高的捕风效率和风电转换效率。
权利要求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(9)、主轴(10)构成，且叶片(1)、叶片铉(2)、中轴(3)、小连杆(4)、发电机(5)共同组成一个风轮，两个此风轮组成一个风轮组。
2.根据权利要求1所述的无阻导流型竖直轴风力发电机，其特征是两个风轮的叶片布 置方式相反，风轮的转动方向也相反。
3.根据权利要求1所述的无阻导流型竖直轴风力发电机，其特征是风力发电机布置在 风轮中间或下方，发电机与叶片由小连杆相连。
4.根据权利要求1所述的无阻导流型竖直轴风力发电机，其特征是风轮由3个以上的 叶片组成，并在一个风轮内叶片的布置方向相同。
5.根据权利要求1所述的无阻导流型竖直轴风力发电机，其特征是导流板为两个平 板，其夹角为90度-180度之间，布置于两个风轮阻力臂的正前方，且刚好完全遮挡两个风 轮的阻力臂。
6.根据权利要求1所述的无阻导流型竖直轴风力发电机，其特征是尾翼布置于导流板 正后方，处于风力机对称轴上，且尾翼的大小根据风轮和导流板的大小而定，以保证风力机 可以正常迎风发电。
7.根据权利要求1所述的无阻导流型竖直轴风力发电机，其特征是底板(9)和主轴 (10)通过轴承相连，且底板可以在主轴上自由转动。
专利摘要无阻导流型竖直轴风力发电机是一种风能高效转化为电能的装置，属于新能源利用领域。无阻导流型竖直轴风力发电机由以下构件组成叶片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(底杆)9、主轴10。本实用新型采用两个风轮相邻布置方式，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。
文档编号F03D3/00GK201666221SQ200920133489
公开日2010年12月8日 申请日期2009年7月9日 优先权日2009年7月9日
发明者王立璞 申请人:王立璞