专利名称：高效风力发电方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高效风力发电方法及该方法所使用的装置，特别是将自然风或集 聚自然风形成的增强风的空气流，在导流风道内，通过静叶栅导流叶片将其沿轴向流动改 为周向回转流动，垂直吹向多叶片风力机的叶片，用以推动多叶片风力机旋转，带动发电机 发电，从而大大提高单位面积风能的利用效率。该方法及装置可广泛应用于风力发电领域。
背景技术：
目前，世界上现有的风力发电装置，大多采用三叶型大桨叶自然风直吹型式，其在 实际应有中具有一些不足，具体体现在桨叶数量少，单位面积风能利用率低。发电量低、桨叶巨大，转速低，发电机组内采 用增速装置，造价较高、转动惯量大、启动困难，在较小风力(小于3级风时)无法启动发 H1^ ο风力方向与桨叶受力面形成一定夹角，推动桨叶旋转的风力是吹来风的分力，风 力不能全部用来做功，因此效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风力发电的方法及装置以解决现有技术存在的效率 低、转速慢、起动困难、发电量低的问题，通过将自然风或集聚自然风形成的增强风的空气 流，在导流风道内，通过静叶栅导流叶片将其沿轴向流动改为周向回转流动，垂直吹向多叶 片风力机的叶片，用以推动多叶片风力机旋转，带动发电机发电，从而大大提高单位面积风 能的利用效率。为达上述目的，本发明提供一种高效风力发电方法，其中，将自然风或集聚自然风 形成的增强风的空气流，沿导流风道的轴向方向导入导流风道内，在静叶栅导流器的作用 下改变流向，形成沿导流风道周向回转运动的空气流，使所述空气流垂直吹向多叶片风力 机的叶片，用以推动多叶片风力机旋转，将空气流的动能转变为多叶片风力机的机械能，带 动发电机发电。所述的高效风力发电方法，其中，将所述发电机固定在导流风道的内部，所述多叶 片风力机固定在所述发电机的转子上，所述静叶栅导流器固定在导流风道的内壁上，且所 述静叶栅导流器位于多叶片风力机的前侧。所述的高效风力发电方法，其中，所述发电机具有多个串联的发电机转子，每个发 电机转子上固定有一个多叶片风力机，且每个多叶片风力机的前侧均布置有一个静叶栅导 流器，后级多叶片风力机的直径大于前级多叶片风力机的直径，后级静叶栅导流器的直径 大于前级静叶栅导流器的直径。所述的高效风力发电方法，其中，所述发电机具有一个发电机转子，该发电机转子 上固定有多个多叶片风力机，且每个多叶片风力机的前侧均布置有一个静叶栅导流器，后 级多叶片风力机的直径大于前级多叶片风力机的直径，后级静叶栅导流器的直径大于前级静叶栅导流器的直径。所述的高效风力发电方法，其中，所述导流风道具有进风口和出风口，所述进风口 连接有集风道，所述出风口为扩张形口。本发明还提供一种用于实施上述发电方法的装置，其中，所述装置包括有静叶栅 导流器、多叶片风力机和发电机，所述发电机固定在导流风道的内部，所述多叶片风力机固 定在所述发电机的转子上，所述静叶栅导流器固定在导流风道的内壁上，所述静叶栅导流 器位于多叶片风力机的前侧。所述的高效风力发电装置，其中，所述发电机具有多个串联的发电机转子，每个发 电机转子上固定有一个多叶片风力机，且每个多叶片风力机的前侧均布置有一个静叶栅导 流器，后级多叶片风力机的直径大于前级多叶片风力机的直径，后级静叶栅导流器的直径 大于前级静叶栅导流器的直径。所述的高效风力发电装置，其中，所述发电机具有一个发电机转子，该发电机转子 上固定有多个多叶片风力机，且每个多叶片风力机的前侧均布置有一个静叶栅导流器，后 级多叶片风力机的直径大于前级多叶片风力机的直径，后级静叶栅导流器的直径大于前级 静叶栅导流器的直径。所述的高效风力发电装置，其中，所述导流风道具有进风口，所述进风口连接有集 风道。所述的高效风力发电装置，其中，所述导流风道具有出风口，所述出风口为扩张形□。本发明的有益效果为1、采用多叶片风力机，单位面积风能利用率高。2、采用静叶栅导流器，将轴向空气流导流为沿风道周向回转运动的空气流，垂直 吹向叶片，将空气流的动能最大限度的转变为多叶片风力机的机械能，大大提高了风力机 效率。3、在一个风道内，可将由静叶栅导流器、多叶片风力机、发电机组成的单级风电机 组串联布置，后级风电机组直径大于前级风电机组直径，充分利用风道内的风能。
下面结合本发明装置的附图和实施例，对本发明作进一步说明图1是本发明第一实施例中的单级风电机组示意图；图IA为图1的A-A截面图；图2是本发明第二实施例中的多级风电机组示意图；图2A为图2的A-A截面图；图3是本发明第三实施例中的多级风力机风电机组示意图；图3A为图3的A-A截面图。附图标记说明1-单级风电机组；2-多级风电机组；3-多级风力机风电机组；11、 21、31_ 导流风道；111、211、311-进风口 ；112、212、312_ 出风口 ；12、22、32_ 静叶栅导流器； 13、23、33-多叶片风力机；14、M、34-发电机；141、241、341_发电机转子；15、25、35_集风 道；I-一级风电机组；II-二级风电机组；III-三级风电机组；I，- 一级风力机；II，- 二级风力机；III’ -三级风力机；。
具体实施例方式参见图1和图1A，其为本发明第一实施例中的单级风电机组示意图。其中，单级风 电机组1包括静叶栅导流器12、多叶片风力机13和发电机14。所述的单级风电机组1位 于导流风道11中，即所述静叶栅导流器12、多叶片风力机13和发电机14均安装在导流风 道11内。所述导流风道11是中空的，其具有进风口 111和出风口 112。所述进风口 111连 接有集风道15，用于引导风从集风道15通过进风口 111而进入到导流风道11中。其中，所 述发电机14固定在导流风道11的内部，所述多叶片风力机13固定在所述发电机14的转 子141上。所述静叶栅导流器12固定在导流风道11的内壁上，而且所述静叶栅导流器12 比多叶片风力机13更靠近进风口 111，称所述静叶栅导流器12位于多叶片风力机13的前 侧。所述出风口 112为扩张形口。针对上述的单级风电机组1，自然风或集聚自然风形成的增强风的空气流，顺着进 风口 111轴向引入导流风道11内，在静叶栅导流器12的作用下改变流向，形成沿导流风道 11周向回转运动的空气流，垂直吹向多叶片风力机13的叶片，用以推动多叶片风力机13 旋转，将空气流的动能最大限度的转变为多叶片风力机13的机械能。大大提高了风力机效 率，带动发电机14发电。并且由于导流风道11的出风口 112为扩张形口，因此可减小多叶 片风力机13的出风阻力。参见图2和图2A，其为本发明第二实施例中的多级风电机组示意图。其中，所述的 多级风电机组2是由多个在一个导流通道21内串联的单级风电机组1所组成，而且后级风 电机组直径大于前级风电机组直径。具体而言，所述的多级风电机组2同样包括静叶栅导流器22、多叶片风力机23和 发电机对。所述的多级风电机组2位于导流风道21中，即所述静叶栅导流器22、多叶片风 力机23和发电机M均安装在导流风道21内。所述导流风道21是中空的，其具有进风口 211和出风口 212。所述进风口 211连接有集风道25，用于引导风从集风道25通过进风口 211而进入到导流风道21中。所述发电机M固定在导流风道21的内部且具有多个串联的 发电机转子M1，每个发电机转子241上固定有一个多叶片风力机23，而且每个多叶片风力 机23的前侧均布置有一个固定在导流风道21的内壁上的静叶栅导流器22，后级多叶片风 力机23的直径大于前级多叶片风力机23的直径，后级静叶栅导流器22的直径大于前级静 叶栅导流器22的直径。所述出风口 212为扩张形口。上述的多级风电机组2在应用中，后级风电机组(比如二级风电机组II)将前一 级风电机组(一级风电机组I)的出风作为本级(二级风电机组II)的风源，前一级风电机 组(一级风电机组I)的出风经过本级(一级风电机组I)的静叶栅导流器22导流后，垂直 吹向本级(一级风电机组I)的多叶片风力机23的叶片继续做功发电，多级风电机组2较 单级风电机组1更能充分利用风道内的风能。参见图3和图3A，其为本发明第三实施例中的多级风力机风电机组示意图。其中， 由一个静叶栅导流器32和一个多叶片风力机33组成一级风力机I，，在导流风道31内轴向 排列安装多级风力机(I、II、III)，每级静叶栅导流器32与导流风道31固定在一起，每级 多叶片风力机33和发电机34的一个转子341固定在一起，以此形成多级风力机风电机组3。具体而言，所述的多级风力机风电机组3包括静叶栅导流器32、多叶片风力机33 和发电机34。所述的多级风力机风电机组3位于导流风道31中，即所述静叶栅导流器32、 多叶片风力机33和发电机34均安装在导流风道31内。所述导流风道31是中空的，其具 有进风口 311和出风口 312。所述进风口 311连接有集风道35，用于引导风从集风道35通 过进风口 311而进入到导流风道31中。所述发电机34固定在导流风道31的内部且具有 一个发电机转子341，该发电机转子341上固定有多个多叶片风力机33，每个多叶片风力机 33的前侧均布置有一个固定在导流风道31的内壁上的静叶栅导流器32，后级多叶片风力 机33的直径大于前级多叶片风力机33的直径，后级静叶栅导流器32的直径大于前级静叶 栅导流器32的直径。所述出风口 312为扩张形口。上述的多级风力机风电机组3在应用中，后级风力机风电机组(比如二级风力机 风电机组)将前一级风力机风力机组(一级风力机风电机组)的出风作为本级(二级风 力机风电机组)的风源，前一级风力机风电机组(一级风力机风电机组)的出风经过本级 (一级风力机风电机组)的静叶栅导流器32导流后，垂直吹向本级(一级风力机风电机组 I)的多叶片风力机33的叶片继续做功发电。多级风力机风电机组3较单级风电机组1同 样更能充分利用风道内的风能。综上所述，本发明比现有的三浆长叶风力发电装置转速高，微风时亦可发电；单位 叶轮面积发电量大、效率高、造价低，是新一代风力发电的理想方式。唯上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故 举凡数值的变更或等效组件的置换，或依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，都 应仍属本发明专利涵盖的范畴。
权利要求
1.一种高效风力发电方法，其特征在于，将自然风或集聚自然风形成的增强风的空气 流，沿导流风道的轴向方向导入导流风道内，在静叶栅导流器的作用下改变流向，形成沿导 流风道周向回转运动的空气流，使所述空气流垂直吹向多叶片风力机的叶片，用以推动多 叶片风力机旋转，将空气流的动能转变为多叶片风力机的机械能，带动发电机发电。
2.根据权利要求1所述的高效风力发电方法，其特征在于，将所述发电机固定在导流 风道的内部，所述多叶片风力机固定在所述发电机的转子上，所述静叶栅导流器固定在导 流风道的内壁上，且所述静叶栅导流器位于多叶片风力机的前侧。
3.根据权利要求2所述的高效风力发电方法，其特征在于，所述发电机具有多个串联 的发电机转子，每个发电机转子上固定有一个多叶片风力机，且每个多叶片风力机的前侧 均布置有一个静叶栅导流器，后级多叶片风力机的直径大于前级多叶片风力机的直径，后 级静叶栅导流器的直径大于前级静叶栅导流器的直径。
4.根据权利要求2所述的高效风力发电方法，其特征在于，所述发电机具有一个发电 机转子，该发电机转子上固定有多个多叶片风力机，且每个多叶片风力机的前侧均布置有 一个静叶栅导流器，后级多叶片风力机的直径大于前级多叶片风力机的直径，后级静叶栅 导流器的直径大于前级静叶栅导流器的直径。
5.根据权利要求1所述的高效风力发电方法，其特征在于，所述导流风道具有进风口 和出风口，所述进风口连接有集风道，所述出风口为扩张形口。
6.一种用于实施权利要求1所述高效风力发电方法的装置，其特征在于，所述装置包 括有静叶栅导流器、多叶片风力机和发电机，所述发电机固定在导流风道的内部，所述多叶 片风力机固定在所述发电机的转子上，所述静叶栅导流器固定在导流风道的内壁上，所述 静叶栅导流器位于多叶片风力机的前侧。
7.根据权利要求6所述的高效风力发电装置，其特征在于，所述发电机具有多个串联 的发电机转子，每个发电机转子上固定有一个多叶片风力机，且每个多叶片风力机的前侧 均布置有一个静叶栅导流器，后级多叶片风力机的直径大于前级多叶片风力机的直径，后 级静叶栅导流器的直径大于前级静叶栅导流器的直径。
8.根据权利要求6所述的高效风力发电装置，其特征在于，所述发电机具有一个发电 机转子，该发电机转子上固定有多个多叶片风力机，且每个多叶片风力机的前侧均布置有 一个静叶栅导流器，后级多叶片风力机的直径大于前级多叶片风力机的直径，后级静叶栅 导流器的直径大于前级静叶栅导流器的直径。
9.根据权利要求6所述的高效风力发电装置，其特征在于，所述导流风道具有进风口， 所述进风口连接有集风道。
10.根据权利要求6所述的高效风力发电装置，其特征在于，所述导流风道具有出风 口，所述出风口为扩张形口。
全文摘要
本发明提供了一种高效风力发电方法及装置，该方法采用在导流风道内布置静叶栅导流器、多叶片风力机和发电机，在静叶栅导流器的作用下改变空气流流向，形成沿导流风道周向回转运动的空气流，垂直吹向多叶片风力机的叶片，将空气流的动能最大限度的转变为多叶片风力机的机械能，用以推动多叶片风力机旋转，带动发电机发电；也可串联布置多级由静叶栅导流器、多叶片风力机、发电机组成的风电机组；也可由一个静叶栅导流器一个多叶片风力机组成一级风力机，在导流风道内轴向排列安装多级风力机，形成多级风力机组。本发明较现行的三桨长叶风力发电装置转速高，微风时亦可发电；单位叶轮面积发电量大、效率高、造价低。是新一代风力发电的理想方式。
文档编号F03D1/00GK102080622SQ201010168419
公开日2011年6月1日 申请日期2010年5月11日 优先权日2010年5月11日
发明者周堃 申请人:周堃