专利名称：带有导流结构的垂直轴微风级风力机的制作方法
技术领域：
本发明涉及微风级别风能利用领域，是一种通过垂直轴单向旋转机构，将风能转变为机械能的装置。
背景技术：
在风力发电等领域，5m/s以上的风速可以被人们很好的利用，如何利用3-4m/s以下的微风级别的风能一直被人们关注，目前尚无相关的专利
发明内容
本项发明不但启动风速低，而且很好的解决了高效利微风级别风速的风能发电的难题，适合我国城乡地区、边防哨所以及公路照明设施等的供电。本项发明采用了下述技术方案。为了使气流以合适的角度推动动叶旋转，最大限度地将风能转化为机械能，在动叶的前面设置外部导流结构，调整全部或大部分气流流动方向和速度，使之以合适的角度冲击动叶以获得最大转动动能。气流穿过迎风部分的动叶后，以一定速度继续运动，如果继续按照这个速度流动，将会在背风部分动叶处产生明显的阻碍力矩，这会抵消掉大部分转动力矩。为了减小阻力矩,使这部分气流再次推动动叶旋转做功，在动叶的旋转区域所包围的圆形区域内设置内部导流结构，调整其流动方向和速度，使这部分气流以合适的角度冲击背风部分的动叶，减小了阻力功，进一步提高风能利用率，尽可能在整个圆周范围内都能产生推力。外部导流装置通过顶部和底部的一定厚度的圆盘固定成为一个整体，内部导流装置通过顶部和底部的一定厚度的圆盘固定成为一个整体，动叶通过中部的一定厚度的圆盘固定成为一个整体。外部导流装置和内部导流装置受到的绕转轴的总的力矩设计值为0，可以在迎风面方向固定。在导流装置顶部上面一定距离处设置一定长度的风向控制板，其目的是随时调整风向和导流装置的方向，保证其正对来流方向。上述说明是本发明方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的附图详细说明如后。下面详细给出本发明的具体实施方式
及其附图。
图I是本发明的中间横截面平面示意2是本发明的外部导流结构3是本发明的动叶示意4是本发明的内部导流结构5是本发明的外部导流结构的上下平板及导流方向控制板轮廓6是本发明的外观轮廓的左视图
图7是本发明的外观轮廓及支架结构示意8是本发明的旋转轴示意中1、动叶；2、外部导流结构；3、内部导流结构；4、导流方向控制板；5、旋转轴；6、金属圆柱；7、空心圆管与动叶中部圆盘的联合体；8、动叶中部圆盘；9、内外部导流结构上端的圆盘；10、内外部导流结构下端的圆盘。
具体实施方式
下面结合附图实施例对本发明具体实施方式
、结构、特征及其功效进行详细描述本发明中，图I中的曲线为来流流体的流线，大圆外部为外部导流区域，大圆和小圆中间的区域为动叶旋转区域，小圆内部为内部导流区域，在小圆的中间有旋转轴(5)。外部导流结构⑵与内部导流结构(3)、导流方向控制板⑷固定在一起，以旋转轴(5)为转动轴旋转，外部导流结构(2)、内部导流结构(3)、导流方向控制板(4)构成的整体可以根据来流方向，缓慢调整到正对来流的方向。流体通过外部导流结构(2)后，其方向和速度大小经过调整，推动动叶(I)绕轴(5)旋转。流体穿过迎风部分的动叶后，以一定速度继续运动。为了使这部分流体再次推动动叶旋转做功，在动叶的旋转区域所包围的圆形区域内设置内部导流结构(3)，调整其流动方向和速度，使这部分流体以合适的角度冲击背风部分的动叶，减小阻力功，进一步提闻风能利用率，。在动叶的中间和内外部导流结构的上下两端设置有平板，主要起固定作用，需要说明的是，内部导流结构要从中间分开成为上、下完全相同两部分，以便于动叶中间的平板与旋转轴的连接，上面的内部导流结构连接固定到外部导流结构和内部导流结构上端的平板上，下面的内部导流结构连接固定到外部导流结构和内部导流结构下端的平板上。内外部导流结构的上端平板的上方与导流方向控制板(4)固定在一起，且上端平板的中心均通过轴承固定在旋转轴(5)上。如图8所示，旋转轴(5)的下半段为双层轴承结构，其中中间为固定不动的金属圆柱￠)，金属圆柱外边通过上下两个轴承，将空心圆管固定在金属圆柱上可进行相对于金属圆柱旋转，空心圆管的上端为金属圆柱的中部，与动叶中间的平板固定，空心圆管的下端直接与发电机相连或者通过皮带或齿轮结构与发电机相连，将机械能转化为电能。内外部导流结构的下端通过轴承固定在空心圆管上可做相对于空心圆管的相对转动。轴(5)的金属圆柱(6)下端直接与支架结构相连。
权利要求
1.一种通过垂直轴单向旋转机构，将风能转变为机械能的装置，其特征在于它由垂直旋转的动叶、外部导流结构和内部导流结构构成，使气流经过外部导流结构后推动动叶旋转，又经过内部导流结构再次推动动叶旋转，其原理是采用带有多种扰流结构的风力机结构，对动叶的内、外两侧流体的方向和速度进行合理的调节，使动叶旋转区域两侧的流体同时推动动叶单向旋转，在大部分圆周范围内都能够利用气体的动能推动动叶做功。
2.一种方向调节装置，其特征在于导流方向控制板与外部导流结构、内部导流结构固定在一起同轴转动，始终保证导流方向控制板与来流方向一致。
3.一种旋转支撑装置，其特征在于双层旋转轴，中间为圆柱，通过轴承与中空的管状旋转轴相连，中空的管状旋转轴外通过轴承与其他旋转结构相连。
4.一种固定方式，其特征在于使用平板对外部导流结构、内部导流结构顶部和底部固定，以保证其强度和最大变形量在不影响动叶正常旋转的限度内。
5.一种固定方式，其特征在于旋转的动叶固定于同一个平板，通过平板连接轴心传递功率。
全文摘要
本发明为带有导流结构的垂直轴微风级风力机。一种通过垂直轴单向旋转机构，将风能转变为机械能的装置。它主要由一组垂直旋转的动叶、外部导流结构、内部导流结构、导流方向控制板以及发电机支架构成。其中，动叶与内外部导流结构以垂直轴为旋转轴。在迎风部分动叶的前面设置外部导流结构，调整大部分流体流动方向和速度，使之以合适的角度冲击动叶旋转。气流穿过迎风部分的动叶后，以一定速度继续运动，再通过内部导流结构，调整其流动方向和速度，使其以合适的角度冲击背风部分的动叶，减小了阻力功，进一步提高风能向机械能的转化，从而实现微风级别风能的高效利用。本发明成本低，运行稳定，启动风速低，可高效利用3.5m/s及以上的风能发电，适合我国广大城乡家庭供电和公路照明等。
文档编号F03D3/06GK102817774SQ20111016225
公开日2012年12月12日 申请日期2011年6月7日 优先权日2011年6月7日
发明者韩万金, 郭云飞, 韩万龙, 颜培刚, 王洪鹏, 黄洪雁, 顾忠华 申请人:韩万金, 郭云飞, 韩万龙