风力发电装置及风力发电系统的制作方法

本发明涉及风力发电技术领域，尤其是涉及一种风力发电装置及风力发电系统。

背景技术

随着风力发电技术的不断成熟和发电成本的不断降低，风力发电已经成为人类消耗电能中的重要来源之一。风力发电主要依靠风力发电装置在风的作用下工作产生电能。

目前，风力发电装置通常包括风机和发电机，风机的叶片转动从而带动发电机发电。现有风力发电技术，通常利用自然风对叶片的斜切力，推动叶片向一个方向旋转，再将转动的轴经过变速以后带动发电机轴高速旋转以发电。风力作用于叶片的斜切力，只相当于原有风力的4％左右，约96％的风力都白白浪费。此外，现有风力发电的叶片直径很大，在风流发生喘流、湾流、逆流等作用下很容易损坏，正常使用寿命只有几年，损坏以后维修费用昂贵。一个风力发电场通常存在较多风机的叶片不转的或者转速慢的损坏风力发电装置。

综上，现有技术中的风力发电装置存在风力转化效率较低，风能利用率较低，故障率高，维修成本高，缺乏政府补贴的情况下商业利用价值不高等的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种风力发电装置，以解决现有技术中存在的风力发电装置的风力转化效率较低，风能利用率较低的技术问题。

本发明提供的风力发电装置，包括：喇叭口、风轮、传动机构和发电机，所述喇叭口设置于所述风轮一侧，所述喇叭口的小开口一侧朝向所述风轮的其中一半区域，所述喇叭口的大开口面对风向，所述风轮由轴和固定在所述风轮的轴上的若干叶片组成，所述喇叭口的小开口为矩形口，所述风轮的长轴与所述喇叭口的小开口的长边平行，所述风轮的轴通过传动机构与所述发电机连接。

在上述技术方案中，进一步地，所述风轮上的各所述叶片均为长条形结构，所述叶片的长边与所述风轮的轴相连。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述传动机构包括传动齿轮和齿轮皮带，所述轴和所述发电机上分别安装有所述传动齿轮，所述齿轮皮带分别与所述轴上设置的传动齿轮以及所述发电机上设置的传动齿轮啮合。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述风轮的轴的两端分别通过固定轴承固定于支架或者建筑构件上。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述喇叭口与所述支架或者所述建筑构件连接。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述风轮的轴水平设置时，所述喇叭口的出风口的下缘与所述风轮的轴位于同一水平线。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述喇叭口包括相互倾斜设置的两个导风板，两个所述导风板之间距离较大的一侧形成进风口，两个所述导风板之间距离较小的一侧形成出风口，两个导风板的侧边连接有侧挡板。

在上述任一技术方案中，进一步地，两个所述导风板的侧边的部分区域与所述设置有所述侧挡板，且所述侧挡板位于所述喇叭口的出风口的一侧。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述导风板之间的夹角范围为90°-120°。

相对于现有技术，本发明所述的风力发电装置具有以下优势：

(1)本发明提供的风力发电装置中，风在经由喇叭口的压缩与导向后，垂直作用于上半部分叶片，从而使得风轮顺时针转动，风力利用率比过去的约4％获得极大提升；

(2)风力先经过定向压缩，避免了喘流、湾流，受力叶片半径很小，不容易发生损坏，大大降低了故障率，大大降低了维修成本，大大提高了商业利用价值，使风力发电在不需要政府政策补贴的情况下也能获得巨大商业利润。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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一；

图2为本发明实施例提供的风力发电装置的结构示意图二；

图3为本发明实施例提供的风力发电装置的结构示意图三；

图4为本发明实施例提供的风力发电装置中风轮的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的风力发电装置中喇叭口的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的风力发电装置中风轮与支架之间的连接示意图一；

图7为本发明实施例提供的风力发电装置种风轮与支架之间的连接示意图二。

图中：

1-喇叭口；11-导风板；12-侧挡板；

13-进风口；14-出风口；2-风轮；

21-轴；22-叶片；3-传动机构；

4-发电机；5-安装板；6-支架；

7-固定轴承。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-图7所示，本发明实施例提供的风力发电装置，包括：喇叭口1、风轮2、传动机构3和发电机4，喇叭口1设置于风轮2一侧，喇叭口1的小开口一侧朝向风轮2的其中一半区域，喇叭口1的大开口一侧朝向背离风轮2的方向，具体为面向风向，风轮2由轴21和固定设置在轴21上的若干叶片22，喇叭口1的小开口为矩形口，风轮2的长轴与喇叭口1的小开口的其中一个长边平行，风轮2通过传动机构3与发电机4连接。

相对于现有技术，本发明实施例提供的风力发电装置具有以下优势：

本发明实施例提供的风力发电装置包括喇叭口1，喇叭口1的小开口一侧朝向风轮2的其中一半区域，喇叭口1的大开口一侧朝向背离风轮2的方向。本发明实施例提供的风力发电装置通过喇叭口1的大开口将风力收集、定向、压缩，然后从喇叭口1的小开口一侧对准风轮2的一半叶片22吹出，垂直推动叶片22绕中心轴线滚动，并通过传动机构3带动发单机的轴旋转并发电。具体地，喇叭口1的大开口为进风口13，喇叭口1的小开口为出风口14。

本发明实施例提供的风力发电装置中，风在经由喇叭口1的压缩与导向后，垂直作用于部分叶片22，从而使得整个风轮2转动，一方面，风力垂直作用于叶片22，另一方面，喇叭口1的设置遮挡了部分叶片22，使得风力作用在叶片22上的均为驱动力，而不存在阻力，从而使得风力利用率极大提升。

本发明实施例提供的风力发电装置在应用过程中，将喇叭口1的大开口方向面对风向，使得风直接吹送进入喇叭口1。在部分地区，在某个季度中，风向基本不会改变，因此，无需改变喇叭口1的朝向即可使得喇叭口1的集风效果好；在一些地区，在季节更替后，风向发生变化，此时，可以通过改变风力发电装置的安装方位，或者仅改变风力发电装置中喇叭口1的朝向等多种方式来解决，以使得喇叭口1的大开口方向始终面对风向。

在本实施例的一种具体实施方式中，风轮2上的叶片22为长条形结构，叶片22的长边与轴21相连。也就是说，叶片22为矩形板状结构。如此设置，叶片22的迎风面较大。

在具体实施过程中，风轮2的轴21可以垂直设置，也可以水平设置。

当风轮2的轴21水平设置时，喇叭口1的出风口14的底部边缘与轴21位于同一水平线。

举例来说，在图3所示方向上，喇叭口1设置于风轮2的左侧，喇叭口1的大开口位于喇叭口1的左侧区域，喇叭口1的小开口位于喇叭口1的右侧区域，喇叭口1的小开口的下缘与风轮2的轴21位于同一水平面。如此设置，风经由喇叭口1的大开口进入，在喇叭口1的导向及压缩作用后，经由喇叭口1的小开口吹向风轮2的上半部分叶片22，从而推动风轮2的轴21上处于上半部分的叶片22顺时针转动，而风轮2上的下部分叶片22在喇叭口1的位于下方的导风板11的遮挡下不受风力推动，从而不会对风轮2的顺时针转动形成阻力。

当然，叶片22还可以为其他板状结构，如梯形板状结构。

在本实施例的一种优选实施方式中，传动机构3包括传动齿轮和齿轮皮带，轴21和发电机4上分别安装有传动齿轮，齿轮皮带分别与轴21上设置的传动齿轮以及发电机4上设置的传动齿轮啮合。

具体实施时，发电机4的输出轴上设置的传动齿轮与风轮2的轴21上设置的传动齿轮的尺寸可相同可不同。为便于描述，将与发动机的输出轴连接的传动齿轮称为第一传动齿轮，将与风轮2的轴21上的传动齿轮称为第二传动齿轮，可通过改变第一传动齿轮与第二传动齿轮的尺寸来改变传动比。

在上述任一技术方案中，进一步地，风轮2的轴21的两端分别通过固定轴承7固定于支架6或者建筑构件上。

也就是说，风轮2的轴21可以通过支架6支撑于地面上，或者通过支架6设置于建筑物上，或者直接安装在建筑物外侧的构件上。

举例来说，风机发电机4装置还包括支架6，风轮2的轴21的两端分别通过固定轴承7与支架6的顶部连接，支架6的底部连接有支撑座，支架6通过支撑座支撑于地面。进一步地，可以将支撑座的部分区域埋入地下，从而使得支撑更为稳固。

或者，支架6的另一端可以安装于建筑物的侧壁或者顶部，从而将风力发电装置安装于建筑物上。

同样地，喇叭口1的固定方式与风轮2的固定方式类似，可以与支架6或者建筑构件连接，从而通过支架6或者建筑构件进行固定。

喇叭口1和风轮2可以单独固定，也可以固定于一个支架6上。如图1所示，喇叭口1靠近风轮2的一端，通过连接件固定于支架6上，风轮2的轴21的两端分别通过固定轴承7固定于该支架6上。也就是说，喇叭口1和风轮2都通过该支架6进行固定。

进一步地，发电机4固定于安装板5上，安装板5固定于支架6上，如图1所示，安装板5连接于支架6上，且位于风轮2的下方区域。

如图1所示，在本实施例的一种具体实施方式中，喇叭口1包括相互倾斜设置的两个导风板11，两个导风板11之间距离较大的一侧形成进风口13(即大开口)，两个导风板11之间距离较小的一侧形成出风口14(即小开口)，两个导风板11的侧边连接有侧挡板12。也就是说，喇叭口1的大开口一侧为进风口13，小开口一侧为出风口14。由于设置有侧挡板12，使得风经由喇叭口1的大开口处进入后，在侧挡板12与导风板11围起来的区域压缩效果更好，使得风力更大。

在上述任一技术方案中，进一步地，两个导风板11的侧边的部分区域与设置有侧挡板12，且侧挡板12位于喇叭口1的出风口14的一侧。如图1所示，侧挡板12为三角形，一端位于喇叭口1的小开口一侧，另一端位于导风板11的侧边的中部区域。为了便于看清喇叭口1的小开口，以及便于从小开口处看到叶轮，因此在图1中仅示出其中一个侧挡板12，另一个侧挡板12未示出。

在本实施例的一种具体实施方式中，叶片22长50厘米，宽5厘米，两个导风板11之间的夹角范围为90°-120°，导风板11的侧边长为70厘米，喇叭口1的出风口14宽5厘米。

值得说明的是，上述风力发电装置可以将风力发电装置与储能装置连接，将电能储存于储能装置中，以使用风力发电装置为储能装置充电，将电能先存储在储能装置中，将储能装置作为备用电源以待使用。

实施例二

本发明实施例二提供一种风力发电系统，以解决现有技术中存在的风力发电装置的风力转化效率较低，风能利用率较低的技术问题。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

一种风力发电系统，包括上述实施例一提供的风力发电装置。

在一种可选实施方式中，风力发电系统还包括储能装置，风力发电装置与储能装置连接，风力发电装置中的发电机产生的电能存储到储能装置中。

或者，风力发电系统还可包括电力分配设备，将风力发电装置产生的电能输送到不同区域或者不同设备中。

由于本实施例二提供的风力发电系统中包括上述实施例一提供的风力发电装置，因此风力发电系统与上述风力发电装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。