图；
[0029] 图3为本发明提供的机动车用风力发电机组的工作原理图；
[0030] 其中，1为叶轮，2为导流圈，3为集流器，4为叶轮的联接盘，5为发电机，6为导流前 弧面，7为导流后弧面，8为集流前弧面，9为集流后弧面，10为筋板，11为集流器的联接盘，12 为转子，13为定子。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细、完整地说明。
[0032] -种机动车用风力发电机组，如图1所示，包括同轴固定连接的叶轮组件和发电机 5,其中发电机包括转子12和定子13;叶轮组件包括叶轮1、导流圈2和呈圆环状的集流器3， 导流圈同轴固定套接于叶轮外且和叶轮同步运动，；集流器套接于导流圈外，但集流器与导 流圈之间存在均匀的间隙，换言之导流圈能与集流器产生相对旋转运动。
[0033] 如图2所示，叶轮包括叶轮的联接盘4和=个向屯、连接的叶片，叶轮的联接盘位于 叶轮圆屯、位置，叶片一端连接叶轮联接盘的外缘，一端连接导流圈的内表面，具体的，叶片 的叶尖连接导流圈的内表面，相邻叶轮之间的夹角呈120度。由于导流圈对叶片进行了固 定，叶轮组件运行时，叶尖的端流强度降低且叶片的振动幅度变小，从而极大地降低气动噪 声并提高了叶轮的风能转换效率。作为一种较佳地实施方式，为了进一步加强降噪效果，可 将导流圈和叶轮作为一个整体通过一体成型的技术加工而成。此时，叶轮组件成型时变形 量小、质量分布均匀且叶片运转时振动小，从而达到进一步降噪的效果。
[0034]为了进一步降低发电机组运行时的气流流经发电机组过程中的气动噪声，发明人 创造性地将导流圈的内外表面的母线设计为参数相同的圆弧形、阿基米德螺旋线及对数螺 旋线。为了对比本发明相对于现有技术中风力发电机组的整流降噪效果，发明人设计了对 比实验一得出如下结果：
[0036] 值得一提的是，为了更好的实现导流圈的降噪效果，发明人将叶轮连接在导流圈 内表面曲率最大位置及其附近区域，换言之，导流圈内表面的母线沿进风方向W叶轮为界 曲率先增大后减小，此时，W叶轮为界，导流圈的内表面沿进风方向依次分为导流前弧面6， 导流后弧面7，导流前弧面对进入叶轮之前的气流进行整流降噪处理，导流后弧面对流出叶 轮之后的气流进行整流降噪处理。值得一提的是，为了使流进和流出叶轮组件的气流均经 过导流圈的整流降噪，叶轮的轴向长度小于导流圈的轴向长度，导流圈沿轴向方向的前后 两侧外边缘分别超出叶轮沿轴向方向的前后两侧外边缘。
[0037] 为了增加风力发电机的进风量，发明人在导流圈外设置还一与导流圈同轴套接的 集流器，集流器的半径比导流圈大，集流器与导流圈之间保持间隙W确保导流圈能够产生 相对于集流器的旋转运动。此时，由于集流器的进风面积大于导流圈的进风面积，因而通过 该集流器，单位时间内更多气流被集中送入叶轮中进行转换，叶轮的能量转换效率更高。
[0038] 值得一提地是，提高进入叶轮的气流速度并降低叶轮组件的振动与气动噪声，发 明人将集流器的内外表面设计为回转曲面，此时，集流器内表面呈凸起状可实现对流进叶 轮组件的气流进行整流，集流器的外表面呈凹陷状可实现对流经叶轮组件表面的气流进行 整流，从而降低叶轮组件在工作过程中的振动与气动噪声。
[0039] 集流器的轴向长度大于导流圈的轴向长度，集流器沿轴向方向的前后两侧外边缘 分别超出导流圈沿轴向方向的前后两侧外边缘。此时，进入叶轮组件的风先经集流器前侧 流进叶轮组件，再流经导流圈和叶轮，接着经集流器后侧流出。
[0040] 为了获取更佳的降噪效果，发明人将集流器的内表面的母线均设为参数相同的圆 弧线。为了对比本发明加设集流器和不加设集流器的整流降噪效果，发明人设计了对比实 验二得出如下结果：
[0041]
[0042] 此时，集流器沿进风方向W半径最小位置为界依次分为集流前弧面8,集流后弧面 9,集流前弧面在气流流进导流圈之前对气流进行整流降振与降噪，集流后弧面在气流六尺 导流圈后对气流进行整流降振与降噪。
[0043] 为了确保导流圈能够顺杨地与集流器保持相对旋转运动，导流圈的外表面上的任 意一点到集流器的内表面的距离相等。换言之，导流圈的内表面母线与集流器的外表面母 线的曲率匹配。此时，导流圈的外表面对应集流器的内表面的集流前弧面和集流后弧面的 交接位置。由于集流器的内表面的母线的曲率先是递增的，集流器沿进风方向半径先递减， 换言之，气流流进叶轮之前先流经集流器的集流前弧面，流经该部分时气流的横截面积逐 渐被收紧，在气流量不变的情况下，气流速度逐渐加快，此时传递给叶轮的动能更多，转换 的电能也相应增加。
[0044] 此外，为了方便安装发电机，集流器上也设有一联接盘，集流器与联接盘之间设有 =个两两之间呈120度夹角的筋板10,其中筋板的一端向屯、连接在集流器的联接盘11上，另 一端连接在集流器上，具体地，筋板与集流器的连接处靠近集流器的出风口。为了进一步降 低叶轮组件运行时的气动噪声，集流器通过一体成型的技术加工而成。
[0045] 如图1所示，发电机固定于叶轮的联接盘和集流器的联接盘之间，发电机的转子与 叶轮的联接盘通过螺栓螺母固定连接，发电机的定子与集流器的联接盘通过螺栓螺母固定 连接。
[0046] 本发明提供的机动车用风力发电机组运行时，如图3所示，进入风力发电机组的气 流先经集流器的集中风量，随之流经集流器的集流前弧面，由于集流前弧面的横截面积沿 着进风方向逐渐收紧，因而气流速度也随之加快，与此同时，在集流前弧面的整流作用下， 气流的端流强度与气动噪声也逐渐降低;气流继续流经导流前弧面，气流的端流强度与气 动噪声进一步降低;经两次降噪处理的气流最终流进叶轮并驱动叶片旋转，旋转地叶片将 机械能传递给发电机转子，再由转子将机械能传递给发电机的定子，由定子将机械能转换 为电能。与此同时，流出叶轮的气流接着流经导流后弧面、集流后弧面，历经两次整流降振 与降噪后，最终通过集流器流出发电机组。
【主权项】
1. 一种机动车用风力发电机叶轮组件，其特征在于:包括一叶轮和一固定且同轴套接 于叶轮外边缘的呈环状的导流圈，导流圈的内表面为一母线为圆弧线、阿基米德线或对数 螺旋线的旋转曲面。2. 根据权利要求1所述的叶轮组件，其特征在于：导流圈的外表面为母线为圆弧线、阿 基米德线或对数螺旋线的旋转曲面。3. 根据权利要求2所述的叶轮组件，其特征在于:叶轮的各叶片的叶尖连接导流圈的内 表面。4. 根据权利要求3所述的叶轮组件，其特征在于:叶尖连接在导流圈内表面母线曲率最 大位置。5. 根据权利要求1所述的叶轮组件，其特征在于:叶轮组件通过一体加工成型。6. 根据权利要求1所述的叶轮组件，其特征在于：导流圈外同轴套接一呈环状的集流 器，集流器进风一侧的边缘超出导流圈进风一侧的边缘，导流圈与集流器不贴合。7. 根据权利要求6所述的叶轮组件，其特征在于：集流器的内表面的母线可设成圆弧 线。8. -种机动车用风力发电机组，其特征在于:包括权利要求1~7任一所述的叶轮组件 和与之固定连接的发电机。9. 根据权利要求8所述的叶轮组件，其特征在于:发电机包括转子和定子。10. 根据权利要求9所述的叶轮组件，其特征在于：发电机的转子与叶轮的联接盘固定 连接，发电机的定子与集流器的联接盘固定连接。
【专利摘要】本发明提供的机动车用风力发电机叶轮组件，包括一叶轮和一固定且同轴套接于叶轮外边缘的呈环状的导流圈，导流圈的内表面为一母线为圆弧线、阿基米德线或对数螺旋线的旋转曲面。与现有技术相比，本发明通过增设导流圈、集流器等结构，并充分利用圆弧线、阿基米德螺旋线或对数螺旋线的整流效果，极大提高了风能转换效率，降低了机动车用风力发电机组运行时产生的振动与气动噪声，进而极大的提高了风力发电机动车的用户体验。
【IPC分类】F03D1/04, F03D9/25, F03D1/06, F03D9/32
【公开号】CN105604782
【申请号】CN201610059357
【发明人】艾奇, 胡健
【申请人】湖南三人能源科技股份有限公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年1月28日