长筒叶轮式风力发电机的设计方法与流程

长筒叶轮式风力发电机的设计方法，它所涉及的是风力发电机的设计方法。

(二)、

背景技术：

现有风力发电机的特点是：高、大、笨、重、难、低能效、高成本来表示。

(1).其低能效及高成本的原因1是：

现有风力发电机没有更多地利用质能发电，其质能发电量虽然很多，但是与其叶轮的总质量是极不相匹配的即其比功率极其小，原因就是风机的转速极慢。

(2).其低能效原因2是：

现有风力发电机的设计者没有想让风压加大、风速提高、没有想改变风的方向、没有让风旋转、没有想让风能提高效率、没有想让风力，作用在人想要的，着力点处。其实就是一句话，是其设计者的原因。他们没有想到，让风听人类的话、让风任人类的摆布、让风顺从人类的智慧行动造成的。

(3).现有风力发电机的设计理念是把叶轮设计的：越来越长、越来越大、越来越笨、越来越重、越来越“高能效”、越来越高成本。这完全是单一的惯性逻辑思维方式，没有一点创新想法。

(4).长筒叶轮式动力装置，其性能虽然非常优越。但是，其虽然发表了四年多时间。却一直不被业内有关人员高度重视。其原因，就是不知其工作原理及其设计方法造成的。

(三)、发明的目的：

(1).利用惯性能、质能发电：就是利用质量即重量高速度旋转，所产生的动能发电，其发电量是极其巨大的。

(2).就是能让风压加大、使风速流动加快、就是能让风旋转、就是能让风改变方向、就是能让风能为我多出力、就是能让风力作用在叶片的叶尖处、就是能让风听人类的话，不能是直进风、不能是平均作用在叶片上，要有重点。

(3).利用虹吸现象、利用风的扩散现象、利用风的伏壁现象，产生风洞效应。使风速流动加快。

(4).利用大风罩，使风压加大。大风罩使进风量加大后，风在长筒叶轮c10内，就会产生了大的风压力。

(5).利用风的伏壁现象及反向固定叶轮结构，让风旋转，从而产生龙卷风的威力。

(6)利用直流串激电机40，①是来起动风机运转，②是直流串激电机40，利用长筒叶轮c10在高速旋转时，产生的惯性能来借力给力，从而达到提高风力发电能力，同时也能使中级风发电。

总之，长筒叶轮式风力发电机的设计理念。是一场大革命、是现有风力发电机的设计理念，所无法比拟的神奇、所无法比拟的优越。

只有让风听人类的话、只有让风任人类的摆布、只有让风顺从人类的智慧行动。只有让长筒叶轮利用其质能发电、只有让长筒叶轮提高转速、只有让长筒叶轮的叶片有革命性的变化、只有让长筒叶轮式风力发电机结构简单，才能产出高能效的发电机、才能造出：矮、小、轻、高能效、低成本的风力发电机。

(四)、附图说明：

图1：长筒叶轮式风力发电机

(五)、发明的内容：

图1：长筒叶轮式风力发电机的主要零件：大风罩1、反向及导向固定叶轮2、应急风罩、长筒叶轮c10、活动支架11、低压导向风筒16、直流串激电机40。要想了解详情，请看其发明专利号：zl2014100089689。

(1).大风罩1：

①.大风罩1的结构：就是个大喇叭口。

②.大风罩1的作用：就是使长筒叶轮c10的进风面积加大了3.19倍，从而使长筒叶轮c10的进风量增加极多，使风在长筒叶轮c10内，产生加大风压力的效果。

(2).低压导向风筒16：

①.低压导向风筒16其特征在于：低压导向风筒16是个大长圆筒，在圆筒前端有个子口筒箍，在圆筒后部也有个筒箍焊接在筒里面；在大长圆筒内有两组细长管，管上端分别焊接在两个子口筒箍内，细长管管下端分别焊接在大长圆筒中心位置的短粗管及细长管上；在这中心位置的细长管前端是个短粗管，在短粗管前端是个固接的圆螺母；

②.低压导向风筒16的作用：

为了提高长筒叶轮c10转速，加装了低压导向风筒16；低压导向风筒16有三个作用：

1是使低压导向风筒16内的风形成低压，起到虹吸现象，而大直径的长导向风筒16，同时也起到风的扩散现象，而低压导向风筒16的长度，又产生风洞效应；从而使风速有明显加快作用。

2是风速加快，也使长筒叶轮c10转速加快了。

3是没有低压导向风筒16就产生不了，长筒叶轮c10前后的压力差。

(3).反向及导向固定叶轮2：

在长筒叶轮c10内部前端、后端及大风罩内，都加装一体的反向及导向固定叶轮2。反向及导向固定叶轮2，固接在活动支架11上。

①.反向及导向固定叶轮2的特征是：导向叶片固接在活动支架11上，其形状似中空的尖圆锥形，反向叶片固接在尖圆锥形的外圆锥面上，反向叶片的前部突出在尖圆锥形的前方。

②.反向叶片的作用：固定的反向叶片会把水平风改变为旋转风，这种旋转风力又会对正在旋转的、正向叶片(长筒叶轮c10)起到反作用的旋转推力；固定的反向叶片，使直进风改变方向为旋转风，形成似水漩涡那样，风都集中在长筒叶轮c10内壁处，从而使风在长筒叶轮c10内，形成中部空洞；使风在长筒叶轮c10内部，发挥出龙卷风的威力；这是一种综合风力表现，它产生于风的旋转、风速的加快、风压加大、风的能效增多。这些就是来自：风的伏壁现象、风的虹吸现象、风的扩散现象以及风洞效应所起到的综合力量。

③.导向叶片使直进风改变方向，并且使绝大多数风是向上的、是伏壁的，使大部分进风吹向叶尖，使风力大大增加，从而改变了，直进风的平均分配现象，使风力绝大部分，应用到叶尖处既加大了风的推力、又极大地增加了风的能效；从而又极大地提高了，长筒叶轮c10的旋转速度。

(4).应急风罩机构的作用：

为了必免在特大风速时，长筒叶轮c10转速极快，产生飞车现象或共振发生，加装应急风罩机构。当长筒叶轮c10转速极快，从电流表上看达到临界值时，电脑程序或机械装置会自动起动步进电机打开应急风罩2上的两块铁板遮住进风口，减少风的流量，使长筒叶轮c10转速降下来。当风速小后，应急风罩会自动关闭，使长筒叶轮c10转速总能保持最佳状态。

(5).长筒叶轮c10：

①.长筒叶轮c10其特征在于：

长筒叶轮c10是由大厚长筒转筒和叶片及转子壳体组成；其外形是个大厚长筒转轮其形状是大厚长筒转轮前端是内锥形，大厚长筒转轮其后部分与锥尾连成厚直筒，其剖面呈长方形；其叶片形状是叶片前部分上方呈三角形，三角形后是长方形，其叶片摆成螺旋桨状，在叶片顶端与大厚转筒固接，转筒中心部位是转子壳体，转子壳体其前端是大口径，其后端是小口径，转子壳体也与叶片底端固接，长方形叶片底边缺一角，长筒叶轮的后端也有个子口台阶。

②.长筒叶轮c10的作用：

长筒叶轮c10的内径有限制风的流动方向作用，同时也能使风伏壁流动，这样风的着力点所处的面就大即多。从而极大地提高了风能的效应。使风伏壁流动是产生龙卷风的必要条件。

提高风能的效应，把风的着力点，所处的面，放在叶片的叶尖处。对于长筒叶轮c10的设计者来说，是首先思考的重要问题，也是设计者的设计原则问题。

现举例证其重要性：i.风的着力点，所处的面，在叶片的叶尖处；a.风的压力是2，b.风的着力点数量(面积)是10，c.风的着力点的轮轴杠杆比是5。那么，风能的效应指数是：2×10×5＝100。同理，ii.风的着力点，所处的面，在叶片的叶底处；a.风的压力是2，b.风的着力点数量(面积)是5.c.风的着力点的轮轴杠杆比是1.5。那么，风能的效应指数是：2×5×1.5＝15。同理，iii.风的着力点，所处的面，在叶片的叶中处，a.风的压力是2，b.风的着力点数量(面积)7.5，c.风的着力点的轮轴杠杆比是2.5。那么，风能的效应指数是：2×7.5×2.5＝37.5。从上述3个数据看，风能的效应与风的着力点，是有多么重要啊？！叶尖和叶底，其风能所产生的效应，相差得是极为悬殊。

③.长筒叶轮c10的叶片都固接在厚厚的长圆筒内。利用长筒叶轮c10极大的重量，在长筒叶轮c10高速旋转时，1会产生极其巨大的动能作功，2会产生极其巨大的惯性能量，3会使长筒叶轮c10的内壁、反向及导向叶片的作用，还会使风产生伏壁现象，从而形成龙卷风的威力。这些都会使矮、小、轻、高能效、低成本的，长筒叶轮式风力发电机产生出极其巨大的发电量。

④.利用惯性能来借力给力：

长筒叶轮c10在高速度旋转时，会产生惯性能，惯性能通过直流串激电机40来借力给力，从而达到提高风力发电能力。同时也能使中级风发电。

长筒叶轮c10在高速度旋转时，会产生惯性能。而惯性能又具有，在两个相反方向上同时作功的本能即输入方及输出方。惯性能对输入方作功，其重力能因失重使其是负功；惯性能对输出方作功，其质能是正功(虽然质能与重力能的绝对值是相等的，但是，质能是正功，所以其值极大，而重力能是负功，所以，其值极小)尤于重力能是负功，所以，重力能的绝对值越大，就使输入方的原动力值越小即惯性轮转速越高，原动力越省力。(这是因惯性轮失去的重力，所产生的负重力能功造成的。)由于重力能是负功，就使惯性轮具有了，一种本能即借力给力。这就极像武术界的那句术语借力给力所形容的那样：借力给力说地是两人对打，其中一人身体失去平衡即失重，对方顺势推其一下或拉其一下，就能将对方打倒。顺势就是借力的另一种说法，还有一种说法是四两拨千斤。其实都说明一种社会现象，平衡可以省力。而失重可以用很小的力，得到很大的收获。这种现象很合哲理：即不平衡的拐点，其实就是质变的起点，量变到一定程度就会发生质变。把这种社会现象，用到重型的长筒叶轮c10上，是再合适不过了。那就是直流串激电机40，利用重型风力发电机发出的电能，再推动一下长筒叶轮c10的转动；这时长筒叶轮c10，1是借助风力，2是借助长筒叶轮c10的特大负重力能即惯性能，使直流串激电机40驱动长筒叶轮c10转动，其实没用多大力，就能使长筒叶轮c10转速加快。长筒叶轮c10转速加快，产生的惯性能量就越大，长筒叶轮c10失重也越多。这时风力能、长筒叶轮c10的失重、轮轴的杠杆原理作功、借力给力机构的巧用力，就是顺势给力。这四种因素，就能使长筒叶轮c10越转越快，从而产生出人们意想不到的结果即四两真的能够拨动千斤。实际上是将长筒叶轮c10质量所产生的动能即质能发挥到最大，将风力能用到极致。

另外，直流串激电机40，还有起动重型风力发电机，开始运转的作用。它也是借用了惯性能及顺势给力功能。使中级风也能使长筒叶轮式发电机运转。

⑤.长筒叶轮c10是彻底改变了，叶片形状的，叶片是上大下小，即叶尖大，叶底小。使风作用在叶尖处多，风作用在叶底少。从而提高风的利用能力。

⑥.长筒叶轮c10增加了叶片数量。增加叶片数量既能提高风的利用能量，又能提高长筒叶轮c10的旋转速度，从而极大地提高风机的发电能力。

⑦.采用多级并联长筒叶轮c10结构，其相互间的叶轮叶片是错有一定角度的，就象燃气机的叶片那样，错有一定角度的。从而增加了风的利用能量。

⑧.采用立式串联多个长筒叶轮c10结构，使风机的发电能力以成倍的数量增多。

⑨.为了在中级风时，使风也能够吹动非常重的长筒叶轮c10旋转，就需加装带有超越离合器的直流串激电机40。这样在中级风时，风力发电机也能旋转发电，这是直流串激电机40，利用了巨大的惯性能的结果；惯性能产生的多余能量及借力给力机能，使长筒叶轮c10在高速度旋转时身轻如燕，虽是中级风也能快速旋转发电。超越离合器的作用是：当发电机的转速达到设定速度之前，超越离合器就能自动脱开，并使直流串激电机40停转。由于长筒叶轮c10产生的惯性能量极大，就使直流串激电机40的实际利用功率极小，从而也从另外一个方面，提高了风力发电机的发电能力。

⑩.现用数学纺真模型来证实，只有实实在在的数据才能让人信服。长筒叶轮c10，其长圆筒厚度为6cm，长圆筒的质心直径为1m，长圆筒的长度为1m，长圆筒的转速为16.667r/s，长圆筒的质心速度是：v速度的平方＝(1m×3.14×16.667r/s)×(1m×3.14×16.667r/s)≈2738.867m/s，长圆筒的质心质量是：0.06m×1m×1m×3.14×7.8t≈1.4695t。求长圆筒的质能kw数？质能kw数：e＝1/2m×(v×v)＝734.7kg×2738.867m/s÷102≈19727.9kw。在这里只计算了，长圆筒的质心重量，并没有计算叶片的重量及发电机的转子、传动轴的重量所产生的质能。而风能是否全部转化为质能，还有待于深入研究。我是持怀疑态度，就是因惯性能的作用，而产生质疑？尤其是在大风时，风能是不可能全部转化为质能的。

如果安装立式串联5个长筒叶轮式风力发电机。按5个长筒叶轮式风力发电机计算：19727.9kw×5≈98639.5kw。其总高度不会超过70m高，其总质量也不会超出110t重：(1.4695t×5个长圆筒的质心质量×15倍的辅助重量)≈110t重。(＜70m的高度、98639.5kw、110t重)上述3个数据，足可以说明，长筒叶轮式风力发电机是：矮、小、轻、高能效、低成本的风力发电机。

值得一提的是：立式串联5个长筒叶轮式风力发电机，使风所产生的风洞效应会更强大、龙卷风的威力会更巨大、长筒叶轮的转速会更快、其质量所产生的动能会更多。因此会产生额外的、更大能效，而绝不是简单的乘法所得98639.5kw。

(六).发明的特点：

(1).长筒叶轮式风力发电机是人类历史上，第一个让风听人类的话、让风任人类的摆布、让风顺从人类的智慧行动。

(2).长筒叶轮式风力发电机真正地开创了，惯性能、质能发电的先河。

(3).长筒叶轮式风力发电机是高能效、低成本的，矮、小、轻、风力发电机。

(七).具体实施方式：

大风罩1、反向及导向固定叶轮2、长筒叶轮c10、低压导向风筒16顺序安装在活动支架11上。大风罩1、反向及导向固定叶轮2、低压导向风筒16都固接在活动支架11上，只有长筒叶轮c10是能够旋转的。

风从大风罩1内进入反向及导向固定叶轮2及长筒叶轮c10内，并使风通过低压导向风筒16。在大风罩1、反向及导向固定叶轮2、长筒叶轮c10、低压导向风筒16的作用下。1是使风量大增、2是使风压加大、3是改变风向、4是使风旋转、5是使风伏壁、6是要让风的着力点即面积多在叶尖处、7是使风产生龙卷风的威力、8是极大地提高了，风能的利用效率、9是极大地加快了，风的流速，从而使重量极大的长筒叶轮c10高速度旋转，产生出巨大的动能发电。