用于发电装置的风机及发电装置的制作方法

本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种用于发电装置的风机及发电装置。

背景技术：

风力发电是一种将风的动能转化为电能的发电方式。风力发电通常采用风机，利用风机的旋转来带动输出轴转动，从而实现发电。风机通常在风机的输出轴上固定若干叶片，当有风时，风力驱动叶片运动，叶片带动风机的输出轴转动，输出轴转动时带动发电机构进行发电。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种用于发电装置的风机及发电装置。该用于发电装置的风机转动效率高；该发电装置采用前述的用于发电装置的风机，发电效率更高。

其技术方案如下：

一方面，提供了一种用于发电装置的风机，包括支撑架；第一转动组件和第二转动组件，第一转动组件和第二转动组件呈间距设置，第一转动组件和第二转动组件均转动设于支撑架，第一转动组件上设有输出轴；及叶片，叶片设有多个，叶片设有相对的第一端和第二端，第一端设于第一转动组件，第二端设于第二转动组件，相邻的叶片之间形成第一间隙。

上述用于发电装置的风机，第一转动组件和第二转动组件均转动设于支撑架上，叶片的第一端和第二端分别设于第一转动组件和第二转动组件，当有风吹过时，叶片受到风力的作用转动，从而带动第一转动组件和第二转动组件转动，从而使第一转动组件上的输出轴转动，以使被输出轴带动的发电机构进行发电，由于叶片的第一端和第二端分别与活动连接的第一转动组件和第二转动组件连接，相比传统的一端固定的结构，叶片的第一端和第二端分别连接在第一转动组件和第二转动组件上，可以避免叶片自由端在空气中划动而产生的噪音，实现低噪音运行，叶片稳定性及安全性更高，且能够满足一个以上风机同时带动一个发电机构进行转动的需求。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，支撑架包括第一固定环和第二固定环，第一转动组件包括第一转动环，第一转动环转动设于第一固定环，输出轴设于第一转动环，第二转动组件包括第二转动环，第二转动环转动设于第二固定环，第一端设于第一转动环，第二端设于第二转动环。

在其中一个实施例中，第一转动环转动设于第一固定环的内环，第一转动环和输出轴之间还设有连接架；第二转动环转动设于第二固定环的内环。

在其中一个实施例中，第一固定环的直径大于第二固定环的直径。

在其中一个实施例中，叶片的宽度由第一端向第二端呈逐渐收缩设置；相邻叶片之间的第一间隙由第一端向第二端呈逐渐增大设置。

在其中一个实施例中，叶片的板面呈弧面设置。

在其中一个实施例中，叶片设有相对的第一侧边和第二侧边，第一侧边设有受力部，一个叶片的第一侧边与另一个叶片的第二侧边之间形成第一间隙。

在其中一个实施例中，叶片的第一侧边翘曲、以形成受力部，翘曲的方向朝向叶片的第二侧边。

在其中一个实施例中，叶片沿输出轴的轴线呈中心对称设置。

另一方面，还提供了一种发电装置，包括如上述任一个技术方案所述的用于发电装置的风机；及发电机构，发电机构的输入轴与风机的输出轴对应设置，输出轴和输出轴之间还设有传动组件。

上述发电装置，采用前述的用于发电装置的风机，发电效率更高。

附图说明

图1为实施例中用于发电装置的风机的整体结构简图；

图2为图1实施例中用于发电装置的风机工作原理图；

图3为图1实施例中叶片安装布局的结构放大示意图；

图4为图1实施例中用于发电装置的风机侧视结构图；

图5为图1实施例中用于发电装置的风机的叶片结构图；

图6为实施例中发电装置的结构示意图。

附图标注说明：

110、第一固定环，120、第二固定环，200、叶片，201、第一间隙，211、第一端，212、第二端，221、第一侧边，222、第二侧边，223、受力部，10、风机，20、发电机构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：

需要说明的是，文中所称元件与另一个元件“固定”时，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是与另一个元件“连接”时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参照图1至图5，一种用于发电装置的风机10，包括支撑架；第一转动组件和第二转动组件，第一转动组件和第二转动组件呈间距设置，第一转动组件和第二转动组件均转动设于支撑架，第一转动组件上设有输出轴；及叶片200，叶片200设有多个，叶片200设有相对的第一端211和第二端212，第一端211设于第一转动组件，第二端212设于第二转动组件，相邻的叶片200之间形成第一间隙201。

该用于发电装置的风机10，第一转动组件和第二转动组件均转动设于支撑架上，叶片200的第一端211和第二端212分别设于第一转动组件和第二转动组件，当有风吹过时，风通过第一间隙201穿过，叶片200受到风力的作用转动，从而带动第一转动组件和第二转动组件转动，从而使第一转动组件上的输出轴转动，以使被输出轴带动的发电机构20进行发电，由于叶片200的第一端211和第二端212分别与活动连接的第一转动组件和第二转动组件连接，相比传统的一端固定的结构，叶片200的第一端211和第二端212可以分别固定在第一转动组件和第二转动组件上，从而避免叶片200自由端在空气中划动而产生的噪音，实现低噪音运行，叶片200的稳定性及安全性更高，且能够满足一个以上风机10同时带动一个发电机构20进行转动的需求。

传统的风机10，叶片200的一端固定，另一端为自由端，风吹动时，叶片200转动，从而带动固定的轴转动，从而进行发电，这种安装方式会由于叶片200的一端固定，从而降低风力的作用效果；同时，也无法实现多个风机10带动同一个发电机构20进行发电的功能。

本实施例提供的用于发电装置的风机10，叶片200的第一端211与第一转动组件连接，叶片200的第二端212与第二转动组件连接，第一端211和第二端212为叶片200上相对设置的两端，因此，叶片200转动时，第一端211和第二端212可以顺畅转动，如叶片200的第一端211和第二端212可以分别固定在第一转动组件和第二转动组件上，避免了叶片200自由端在空气中划动而产生的噪音，实现低噪音运行，叶片200的稳定性及安全性更高；转动后，带动第一转动组件上的输出轴同步转动，从而用于驱动发电机构20进行发电；同时，由于输出轴伸出，还可以采用两个或多个风机10的输出轴通过传动组件与发电机构20的输入轴之间进行联动，从而实现更为高效的发电。

支撑架用于安装第一转动组件和第二转动组件，第一转动组件和第二转动组件均能够转动，以在叶片200的旋转带动作用下进行旋转，转动后，第一转动组件的输出轴输出转动运动。

安装时，输出轴的所在轴线与第一转动组件的转轴所在轴线同轴设置。

叶片200设有多个，在满足要求的情况下，也可以设置为两个，只要能够在风力的作用下能够实现转动，本领域技术人员可根据设计及安装需要进行具体安装和设置，这里不再赘述。

请参照图1和图6，支撑架包括第一固定环110和第二固定环120，第一转动组件包括第一转动环(图中未示出)，第一转动环转动设于第一固定环110，输出轴设于第一转动环，第二转动组件包括第二转动环(图中未示出)，第二转动环转动设于第二固定环120，第一端211设于第一转动环，第二端212设于第二转动环。

第一固定环110和第二固定环120均固定设置，第一固定环110起到支撑并安装第一转动环的作用，第二固定环120起到支撑并安装第二转动环的作用；当叶片200转动时，带动第一固定环110和第二固定环120同时转动，第一固定环110又带动输出轴转动。

另外，第一固定环110和第二固定环120还可以通过设置安装位置、以使安装后的多个叶片200恰好位于迎风方向，便于提升对风能的利用率。

在一个实施例中，第一转动环转动设于第一固定环110的内环，第一转动环和输出轴之间还设有连接架。输出轴通过连接架固定支撑于第一转动环，连接架是能够将输出轴固定在第一转动环上、并能够使输出轴的轴线与第一转动环的轴线重合的现有结构。

另外，第二转动环转动设于第二固定环120的内环。

需要说明的是，为了输出轴的输出需要，第一固定环110内还可以根据需要配套设置齿轮、轴承等结构，以配合输出轴与发电机构20的输入轴之间的传动，还可以在第一固定环110上增设限速器、刹车器等，不再赘述。

请参照图1和图4，第一固定环110的直径大于第二固定环120的直径。

第一固定环110的直径大于第二固定环120的直径，使叶片200在安装之后，形成锥形结构，风力在吹动时，叶片200更易旋转，提升转动效率。

请参照图1至图3、图5，叶片200的宽度由第一端211向第二端212呈逐渐收缩设置。

如图5所示，叶片200的宽度由第一端211向第二端212呈逐渐收窄设置，也即第一端211的宽度较大，在朝第二端212延伸的过程中宽度逐渐变小，形成扇形结构。

请参照图3，相邻叶片200之间的第一间隙201由第一端211向第二端212呈逐渐增大设置。

如图3所示，相邻叶片200之间的第一间隙201，由第一端211朝第二端212逐渐变大，具体设计安装时，需要考虑叶片200扇形结构与第一间隙201之间的关系，以合理设计具体尺寸。

请参照图1至图3、图5，叶片200的板面呈弧面设置。叶片200呈弧面结构设计，便于通过流线型的弧面与风力发生作用，起到更好的受力效果，以使叶片200的旋转效率更高。

请参照图5，叶片200设有相对的第一侧边221和第二侧边222，第一侧边221设有受力部223，一个叶片200的第一侧边221与另一个叶片200的第二侧边222之间形成第一间隙201。

图5中，第一侧边221和第二侧边222分别为叶片200的两个相对侧边，其中，第一侧边221设有受力部223，受力部223相当于阻力部，起到使风被阻挡的作用，在阻挡的过程中，风力由于收到阻挡推动叶片200移动，进而转换为叶片200的转动，多个叶片200同时配合即可实现整体的旋转，旋转后，带动第一转动环和第二转动环转动，进一步使第一转动环上的输出轴转动，从而带动发电机构20进行发电。

请参照图5，叶片200的第一侧边221翘曲、以形成受力部223，翘曲的方向朝向叶片200的第二侧边222。

图5中，靠近第二端212的第一侧边221设有翘曲结构，且翘曲的幅度由第二端212朝第一端211逐渐变小。翘曲的结构可以实现对风力的阻挡，从而将风力转换为叶片200的转动作用力，不再赘述。

在一个实施例中，叶片200沿输出轴的轴线呈中心对称设置。叶片200呈中心对称布置，使叶片200受到风力作用时，各叶片200受力均衡。

叶片200的数量和布置可以根据风机10的直径、风速等进行调整，由于叶片200安装于第一转动环和第二转动环，更换调整更加方便。

需要说明的是，风机10的叶片200转动方向可以是顺时针，也可以是逆时针，通过更换相邻叶片200的前后叠放顺序及其上的翘曲部分即可，实现顺时针和逆时针的转换。

本实施例提供的风机10，叶片200的转动及能量转换原理如下：

请参照图2，风或空气进入风机10后，因叶片200靠近第一端211的第一缝隙较小，而靠近第二端212的第一缝隙较大，气体将沿着叶片200由第一端211的弧形前边缘向第二端212的弧形后边缘滑动，叶片200在受到空气的反推动作用下发生旋转。图2中的上方小圆球可以看成为一个空气分子，其上连接的线可以看成为该空气分子的流动轨迹，该空气分子进入后由第一缝隙中逃脱；图2中叶片200外围的四个箭头代表叶片200的旋转方向，即此时为顺时针旋转。

请参照图1和图2，从第一固定环110所在侧进入风机10的空气质量与从叶片200之间的第一间隙201及第一固定环110和第二固定环120的环内流出的空气质量是相等的。某瞬间进入风机10的空气质量可按以下公式计算：

g1＝ρ1*v1*a1

其中：ρ1为空气进入风机10时的密度，v1为空气进入风机10时的风速，a1为第一固定环110的截面面积。

从不同部位流出风机10的空气密度及风速是不相同的，取其平均密度及平均风速，则，同一瞬间从风机10第二固定环120所在侧流出的空气质量按以下公式计算：

g2＝ρ2*v2*a2

其中：ρ2为空气流出风机10时的平均密度，v2为空气流出风机10时的平均风速，a2为空气流出时的截面面积。

使g1＝g2，由于a1远大于a2，因此，ρ1*v1远小于ρ2*v2，即空气进入风机10后将受到压缩而密度加大，同时速度将加快。

密度加大且速度加快后的空气流出风机10后，将向空气密度较低的空间快速扩散，造成虹吸现象，从而进一步促进了风机10内气流的加速。该风机10内气流加速的过程又均通过反作用力使风机10的叶片200加速转动，将大部分风能转化为叶片200的动能。这种空气进入风机10后加速运动并带动叶片200加速旋转的现象称之为“内聚效应”，因此，本实施例提供的风机10又称为内聚式风力机。

请参照图6，一种发电装置，包括如上述任一个实施例所述的用于发电装置的风机10；及发电机构20，发电机构20的输入轴与风机10的输出轴对应设置，输出轴和输出轴之间还设有传动组件。

该发电装置，采用前述的用于发电装置的风机10，发电效率更高。

传动组件可以是传送带，也可以是传动链，本领域技术人员可具体设置，以实现将输出轴的转动传送至输入轴，并实现使输入轴转动以带动发电机构20进行发电的目的。

发电机构20可以是现有的能够在外力的转动带动作用下实现发电的机构，这里不再赘述。

请参照图6，用于发电装置的风机10设有两个，两个风机10的输入轴均通过对应的传动组件与发电机构20的输入轴传动连接，以实现两个风机10同时带动一个发电机构20进行发电的技术效果，提高发电效率。

需要说明的是，两个或两个以上的风机10时，风机10的设置距离较为靠近，如可以是2m-2.5m的间距，因此，两个风机10或多个风机10接触到的风速、风力等均相当，风机10的叶片200转速几乎没有差异，不会存在不同风机10之间风速不相同的情况，即使存在，也可通过设置差速器或通过后台进行监控风速并进行自适应调节等现有技术手段进行解决，这里不再赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。