一种可产生旋转风的风力发电装置的制作方法

本发明涉及一种风力发电装置，尤其是一种可产生旋转风的风力发电装置。

背景技术：

目前，风力发电根据结构一般分为水平轴发电机组和垂直轴发电机组。

1、对于水平轴发电机组：

①优点：结构紧凑，技术比较成熟，安全可靠。

②缺点：水平轴需要通过对风调向（也称偏航和偏桨），调整风轮旋转的方向，使结构比较复杂，传动和发电机组安装在位于塔顶的工作机仓内，大型零件无法更换维修不便，水平轴机组的桨叶、轴承与齿轮箱造价很高，如果碰上大的故障与台风则整个机组就基本损毁报废，造成重大经济损失，水平轴机组对安装地基要求极高，风电机组工作时扇叶切风有较大噪声。

现有技术中自然风能的利用率较低，一般只限于水平风向的风力发电（没有将各种方向来风的风能统一利用），只能在一个平面利用，没有将风力合成，转换成象龙卷风一样不断增强旋转扭矩力的涡旋风方向发展，以求进一步获得更大的能量，推动风轮旋转，最大限度地提高发电效率；发电机系统设施方面也存在不足之处，没有利用廉价的风力发电供电方式来实现无线物联网自动化远程视频监控系统，全天候24小时视频自动监控的方式方法来管理各座风力发电机的运行状况，同时解决管辖区域的防雷、防盗、防火等问题，以求进一步提高安全防护、降低运行成本。

2、对于垂直轴风电机组：

①垂直轴风电机组的优点在于，能接受任意方向的来风，不需要设置风轮的偏航装置，机械传动和发电机组可以安装在地面，维护方便。

②缺点：目前市场上的垂直轴风力发电机组，风能利用系数不高，由于体积较小，靠近地面，可利用的风能有限，体积稍大一点就由于自重而难以自行启动。对于大型垂直轴风电机组，需要解决重力摩擦、主驱动结构转动时的动平衡等复杂问题，以目前的技术水平无法将垂直轴发电机组大型化。

另外，在风力发电领域，风力发电机组为横水平轴式主动对风型，这种风力发电机组叶片长度较长，以经济型能最好的3mw机组为例，其单个叶片的长度已经超过40米。而增大单台风力发动机组容量的方法主要是增加叶片的长度，继续增加叶片的长度，不仅受到叶片强度的限制，而且会增加发动机的制造成本。如何在不增加发动电机尺寸的前提下获得更大的功率，是风力发动机领域的研究方向之一。

cn201120318357.6号发明专利公开了一种聚风型风机，这种聚风型风机是在涡轮叶片的外围套一个渐扩式圆锥形聚风短筒，虽然这种聚风短筒的前后口径之比只有1.3倍，但采用这种风机可使发电量提高三倍。借助聚风短筒使叶片获得更多的能量。由于涡轮叶片长度较长，聚风短筒又需套在涡轮叶片的外围，使得聚风短筒的体积巨大，重量较重。因此，这种风力发动机只能设置在较低的地面上，无法设置在高山上或高层建筑上。适用范围受到限制。又由于在长度长、重量重的涡轮叶片外围再套一个聚风短筒，整体重量更重，使得涡轮及聚风短筒无法随风旋转，只能利用单一方向的风能，风能的利用率不高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种结构简单紧凑、方便高效的可产生旋转风的风力发电装置，将各种方向来风的风能统一利用，转换成象龙卷风一样不断增强旋转扭矩力的涡旋风以水平方向推动风轮旋转，最大限度地提高发电效率；发电效率高、安全可靠、成本低廉；为了克服现有技术的不足，提供新的解决方案。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

这种可产生旋转风的风力发电装置，外形呈圆锥状的所述可产生旋转风的风力发电装置包括：三个结构相同的呈半圆锥状的围板装置互相固定连接构成的主体，所述的三个围板装置下端均设有旋转风输出口，三个旋转风输出口共同与集风管固定连通，集风管产生的强风力用于驱动风轮带动发电机发电。

所述的围板装置包括：进风板、进风口、旋流板和扰流板，进风板、旋流板、扰流板互相固定连接成一体。

旋流板上设有导流凸槽5。

扰流板上分别设有大叶活动板、震动进风口、扰流进风口、小叶活动板。

进风板沿着旋流板的顶端与旋流板固定连接，旋流板展开的形状呈不等腰的扇形状，旋流板的中部凸起，凸起的部分是呈条形状的多根导流凸槽；旋流板的一边与另一个围板装置的旋流板2固定连接，旋流板的另一边与扰流板的一边固定连接。

扰流板的上部、下部分别固定安装有震动进风口、扰流进风口，震动进风口的垂直方向设有两个大叶活动板，大叶活动板的一端固定安装在扰流板上，大叶活动板的另一端与扰流板分离，大叶活动板向着围板装置内斜向设置；扰流进风口内设有小叶活动板，小叶活动板的顶端与扰流板固定连接；扰流板的另一边与另一个围板装置的旋流板固定连接。

所述的进风板呈等腰的扇形状；所述的旋流板上设有的导流凸槽凸起高度是4-6厘米，宽度是3-4厘米。

所述的旋流板顶端的弧线长度是0.9-1米，旋流板底端的弧线长度是0.11-0.14米；旋流板的左边腰长度是1.2-1.5米，旋流板的右边腰长度是1.1-1.3米。

所述的进风板顶端的弧线长度是0.9-1米，进风板1底端的弧线长度是0.7-0.75米；进风板左右腰的长度均是0.34-0.36米。

所述的进风口是进风板、旋流板和扰流板互相固定连接形成的开口，外界的东南西北中方向的自然风通过进风板折射进入进风口，通过进风口进入围板装置。

所述的扰流板上设有的调节式震动进风口、扰流进风口用于各种方向的自然风进入围板装置。

所述的可产生旋转风的风力发电装置由金属、塑料、碳纤维复合材料、混凝土或者钢筋混凝土材料构成。

所述的围板装置进入的自然风通过旋流板设有的导流凸槽与调节式震动进风口、扰流进风口上分别设有的大叶活动板、小叶活动板互相交汇，最终产生极强的旋转风。

所述的自然风的速度以4.8米/秒进入本可产生旋转风的风力发电装置，经过转换在集风管得到3.6-3.9米/秒的固定水平轴方向旋转的风力。

所述的进风板的外边与旋流板的夹角为120-140度；进风板外边与旋流板外边长度比例是：0.9-1.1：4.8-5.2。

本发明的有益效果：本发明主要是综合吸收了水平轴和垂直轴发电机组的优点。

本发明是一种结构简单、方便高效的可产生旋转风的风力发电装置，将各个方向来风的风能统一利用，转换成象龙卷风一样不断增强旋转扭矩力的涡旋风推动风轮旋转，最大限度地提高发电效率；发电效率高、安全可靠、成本低廉。

利用垂直轴发电机组可接收各个风向的特性，本装置引导后通过特殊通道输出为固定水平风向的风能。利用这种定向的风力采用水平轴转动的方式驱动新型叶轮，而输出机械能带动发电机组，不再需要配置偏航偏桨装置，提高了设备的工作效率，另外机械传动及发电机组可以安置在地面，安装及维护极为方便。

本发明解决了水平轴发电机组工作效率低、高空中设备维护难、安装基础要求高和垂直轴发电机组功率小、风能利用率低的缺点，通过实验实测，不论任何风向，当风速以4.8米/秒进入本装置，经过转换可以得到3.8米/秒的固定方向的风力，如在一个常年平均风力达到15米/秒以上的风力场建设本装置，将会有很好的社会价值与经济价值。

本发明的优点综合了垂直轴发电机组和水平轴发电机组的优点，利用了垂直轴机组不受风向的限制，利用水平轴风电机组成熟的机械传动结构而达到充分利用风力及设备的效率，解决了水平轴安装时对地基的要求以及运输吊装的困难。在正常生产时形成封闭的区域管理及发电生产维护管理。屏蔽了水平轴及垂直轴发电机组的缺点，本发明装置不需要偏航和偏桨装置，可以将水平轴发电机组的工作仓放在地面，安装维修方便，运输条件降低，可以建设功率很大的发电机组。本发明必对现有的风力发电市场产生极大影响，从生产管理、生产效率及经济效益等方面都对现有的市场产生新的变革。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的旋流板组合结构示意图。

图2为本发明的旋流板俯视结构示意图。

图3为本发明的旋流板立体结构示意图。

图4为本发明的旋流板主视结构示意图。

图5为本发明的旋流板的导流凸槽结构示意图。

图6为本发明的旋流板展开结构示意图。

图7为本发明的进风板、旋流板、扰流板、集风管组合结构示意图。

图8为本发明的剖面结构示意图。

图9为本发明的俯视结构示意图。

图10为本发明的主视结构示意图。

图11为本发明的仰视结构示意图。

图12为本发明的左视结构示意图。

图13为本发明的右视结构示意图。

具体实施方式

根据图1-13所示，本发明包括：进风板1、旋流板2、大叶活动板3、旋转风输出口4、导流凸槽5、震动进风口6、进风口7、扰流板8、扰流进风口9、围板装置10、小叶活动板11、集风管12、夹角a、进风板外边c、旋流板外边d。

实施例1：这种可产生旋转风的风力发电装置，外形呈圆锥状的所述可产生旋转风的风力发电装置包括：三个结构相同的呈半圆锥状的围板装置10互相固定连接构成的主体，所述的三个围板装置10下端均设有旋转风输出口4，三个旋转风输出口4共同与集风管12固定连通，集风管12产生的强风力用于驱动风轮带动发电机发电。

所述的围板装置10包括：进风板1、进风口7、旋流板2和扰流板8，进风板1、旋流板2、扰流板8互相固定连接成一体。

旋流板2上设有导流凸槽5。

扰流板8上分别设有大叶活动板3、震动进风口6、扰流进风口9、小叶活动板11。

进风板1沿着旋流板2的顶端与旋流板2固定连接，旋流板2展开的形状呈不等腰的扇形状，旋流板2的中部凸起，凸起的部分是呈条形状的多根导流凸槽5；旋流板2的一边与另一个围板装置10的旋流板2固定连接，旋流板2的另一边与扰流板8的一边固定连接。

扰流板8的上部、下部分别固定安装有震动进风口6、扰流进风口9，震动进风口6的垂直方向设有两个大叶活动板3，大叶活动板3的一端固定安装在扰流板8上，大叶活动板3的另一端与扰流板8分离，大叶活动板3向着围板装置10内斜向设置；扰流进风口9内设有小叶活动板11，小叶活动板11的顶端与扰流板8固定连接；扰流板8的另一边与另一个围板装置10的旋流板2固定连接；

所述的进风板1呈等腰的扇形状；所述的旋流板2上设有的导流凸槽5凸起高度是4厘米，宽度是3厘米。

所述的旋流板2顶端的弧线长度是0.9米，旋流板2底端的弧线长度是0.11米；旋流板2的左边腰长度是1.2米，旋流板2的右边腰长度是1.1米。

所述的进风板1顶端的弧线长度是0.9米，进风板1底端的弧线长度是0.7米；进风板1左右腰的长度均是0.34米。

所述的进风口7是进风板1、旋流板2和扰流板8互相固定连接形成的开口，外界的东南西北中方向的自然风通过进风板1折射进入进风口7，通过进风口7进入围板装置10。

所述的扰流板8上设有的调节式震动进风口6、扰流进风口9用于各种方向的自然风进入围板装置10。

所述的可产生旋转风的风力发电装置由金属、塑料、碳纤维复合材料、混凝土或者钢筋混凝土材料构成。

所述的围板装置10进入的自然风通过旋流板2设有的导流凸槽5与调节式震动进风口6、扰流进风口9上分别设有的大叶活动板3、小叶活动板11互相交汇，最终产生极强的旋转风。

所述的自然风的速度以4.8米/秒进入本可产生旋转风的风力发电装置，经过转换在集风管12得到3.6米/秒的固定水平轴方向旋转的风力。

所述的进风板1的外边与旋流板2的夹角a为120度；进风板外边c与旋流板外边d长度比例是：0.9：4.8。

实施例2：这种可产生旋转风的风力发电装置，外形呈圆锥状的所述可产生旋转风的风力发电装置包括：三个结构相同的呈半圆锥状的围板装置10互相固定连接构成的主体，所述的三个围板装置10下端均设有旋转风输出口4，三个旋转风输出口4共同与集风管12固定连通，集风管12产生的强风力用于驱动风轮带动发电机发电。

所述的围板装置10包括：进风板1、进风口7、旋流板2和扰流板8，进风板1、旋流板2、扰流板8互相固定连接成一体。

旋流板2上设有导流凸槽5。

扰流板8上分别设有大叶活动板3、震动进风口6、扰流进风口9、小叶活动板11。

进风板1沿着旋流板2的顶端与旋流板2固定连接，旋流板2展开的形状呈不等腰的扇形状，旋流板2的中部凸起，凸起的部分是呈条形状的多根导流凸槽5；旋流板2的一边与另一个围板装置10的旋流板2固定连接，旋流板2的另一边与扰流板8的一边固定连接。

扰流板8的上部、下部分别固定安装有震动进风口6、扰流进风口9，震动进风口6的垂直方向设有两个大叶活动板3，大叶活动板3的一端固定安装在扰流板8上，大叶活动板3的另一端与扰流板8分离，大叶活动板3向着围板装置10内斜向设置；扰流进风口9内设有小叶活动板11，小叶活动板11的顶端与扰流板8固定连接；扰流板8的另一边与另一个围板装置10的旋流板2固定连接；

所述的进风板1呈等腰的扇形状；所述的旋流板2上设有的导流凸槽5凸起高度是6厘米，宽度是4厘米。

所述的旋流板2顶端的弧线长度是1米，旋流板2底端的弧线长度是0.14米；旋流板2的左边腰长度是1.5米，旋流板2的右边腰长度是1.3米。

所述的进风板1顶端的弧线长度是1米，进风板1底端的弧线长度是0.75米；进风板1左右腰的长度均是0.36米。

所述的进风口7是进风板1、旋流板2和扰流板8互相固定连接形成的开口，外界的东南西北中方向的自然风通过进风板1折射进入进风口7，通过进风口7进入围板装置10。

所述的扰流板8上设有的调节式震动进风口6、扰流进风口9用于各种方向的自然风进入围板装置10。

所述的可产生旋转风的风力发电装置由金属、塑料、碳纤维复合材料、混凝土或者钢筋混凝土材料构成。

所述的围板装置10进入的自然风通过旋流板2设有的导流凸槽5与调节式震动进风口6、扰流进风口9上分别设有的大叶活动板3、小叶活动板11互相交汇，最终产生极强的旋转风。

所述的自然风的速度以4.8米/秒进入本可产生旋转风的风力发电装置，经过转换在集风管12得到3.9米/秒的固定水平轴方向旋转的风力。

所述的进风板1的外边与旋流板2的夹角a为140度；进风板外边c与旋流板外边d长度比例是：1.1：5.2。

工作原理：

本发明技术结构为建设一个可接受四面来风的弧形基础装置（可以使用多种复合材料和混凝土）；

对各个方向来风进行引导，①进风板1为主接受风力板、②旋流板2包括：弧形主体曲线副肋板、流线型导流条（槽）③扰流板8为辅助扰流板④旋转风输出口4、集风管12为旋转风输出口等设施，本发明装置可将单方向来风调节为带有旋转动力的旋风，通过特殊通弧形道转成为稳定的水平风力输出，①主接受风力板的进风板1与②弧形主体的旋流板2基础夹角为130度（可调整），主接受风力板与弧形主体长度比例为1:5。

本发明装置是利用一个由主体为三页结构的全方位立式导风集风装置以接近垂直的方式收集引导风力，其页面由特定设计曲面把自然风尽可能导入装置提高风力利用率。自然风从①主受风板的进风板1进入本装置，占整体流量五分之四，剩余五分之一流量从③扰流板8的扰流口进入与主进风产生风力差形成旋转涡流。再通过内部向下弧形导流条（槽）引导旋转风力至④旋转风输出口4、集风管12出口。②为弧形主体的旋流板2曲线副肋板，因为自然风力具有来向的不确定性，需要通过导流条及扰流板进行风力调整。

扰流板8、导流槽原理及比例：在每片曲面的迎风面上布置利于加强导风集风的特殊设计的曲线副肋条，达到顺势导风和最大可能收集风量。曲线副肋导流条与整体曲线副肋板比例约为1:15。通过上述结构调节，使自然风进入集风装置后上下风产生风力差，从而引起风力旋转，相互叠加增强，形成固定轴流方向的旋风引导到转换风叶设备，通过实验实测，不论任何风向，当风速以4.8米/秒进入本装置，经过转换可以得到3.8米/秒的固定水平轴方向的风力，再驱动本发明特殊设计的风轮产生机械能带动大型发电机组完成发电。本发明装置设计正常工作风速区间为3米/秒-28米/秒。本发明还考虑到由于各地风力场的情况不同，主接风板与扰流板都可调整入风角，主接风板与主体可调夹角约为15°，扰流板可调节为21°，保证了主进风口入风与扰流板风量的配合后的固定流量输出，并在主弧形背板设计了系列可调节卸风口，避免了在超强台风来临对本装置的影响

生产流程：主板风力收集→扰流板配合整理→合并形成旋风→通道输出→特殊风轮→发电机组→输出电流并网

生产条件：中国有漫长的海岸线，本装置可在沿海无人滩涂上建设，不占用优良土地，不受台风影响。

实现本发明实际生产方案：我国有漫长的海岸线，都是极好的风力场。本发明可以在中国沿海无人区域或滩涂等（不需占用优良土地）地基稳定的地方建设本旋风风力发电站，只要资金允许可以建设2-3兆瓦{即2000千瓦-3000千瓦}级别的风力发电厂，并可无限制复制本发明的风力发电厂。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。