专利名称：自动后进后置收口风叶风洞型风力发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于风力发电机的技术领域，特别是风力发电机的进风管道领域。
背景技术：
风力发电机是将风能转换为机械功再发电的动力机械，又称风车。广义地说，它是一种以大气为动力，以大气为工作介质的风能利用发动机。许多世纪以来，风力发电机同水力机械一样，作为动力源替代人力、畜力，对生产力的发展发挥过重要作用。近代机电动力的广泛应用以及二十世纪50年代中东油田的发现，使风力发电机的发展缓慢下来。 70年代初期，由于“石油危机”，出现了能源紧张的问题，人们认识到常规矿物能源供应的不稳定性和有限性，于是寻求清洁的可再生能源遂成为现代世界的一个重要课题。风能作为可再生持续的、无污染的自然能源又重新引起了人们重视。2007年，全球风力发电的累计装机容量已达9. 41万兆瓦，比上一年的7. 42万兆瓦增加27%。2007年，中国风电装机为605万千瓦，提前3年实现2010年的规划目标；2001年到2007年的6年间，中国风电装机增长了 14倍；仅2007年一年，中国风电装机就增加344. 9万千瓦，比中国风电有史以来的累积总量还多。随着风电产业的高速发展，风电设备供不应求。2006年，中国共有风电机组6469台，其中兆瓦级机组占21. 2%，2007年，这个比例跃升为38. 1%，提高了 16. 9个百分点。近年来，低碳环境保护问题的提出，新兴市场的风电发展迅速。在国家政策支持和能源供应紧张的背景下，中国的风电特别是风电设备制造业也迅速崛起，已经成为全球风电最为活跃的场所。2006年全球风电资金中9%投向了中国，总额达16. 2亿欧元(约162. 7亿元人民币)。2007年，中国风电装机容量已排名世界第五。中国巨大的风电市场以及廉价的劳动力成本，吸引了大量国外风电巨头纷纷在中国设厂，或采取与国内企业合资的方式，生产的产品都被贴上了中国制造的标签。中国制造的风电设备产品占据越来越大的市场份额，风机产品正在经历一个由全球制造向中国制造的转变。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度，便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染，是环保和可再生持久的。风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统风力发电机加充电器加数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13 25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。目前的风力发电机只是给电瓶充电，而由电瓶把电能贮存起来，人们最终使用电功率的大小与电瓶大小有更密切的关系。功率的大小更主要取决于风量的大小，而不仅是机头功率的大小。在内地，小的风力发电机会比大的更合适。因为它更容易被小风量带动而发电，持续不断的小风，会比一时狂风更能供给较大的能量。当无风时人们还可以正常使用风力带来的电能，也就是说一台200W风力发电机也可以通过大电瓶与逆变器的配合使用，获得500W甚至1000W乃至更大的功率输出。使用风力发电机，就是源源不断地把风能变成我们家庭使用的标准市电，其节约的程度是明显的，一个家庭一年的用电只需20元电瓶液的代价。而现在的风力发电机比几年前的性能有很大改进，以前只是在少数边远地区使用，风力发电机接一个15W的灯泡直接用电，一明一暗并会经常损坏灯泡。而现在由于技术进步，采用先进的充电器、逆变器，风力发电成为有一定科技含量的小系统，并能在一定条件下代替正常的市电。山区可以借此系统做一个常年不花钱的路灯；高速公路可用它做夜晚的路标灯；山区的孩子可以在日光灯下晚自习；城市小高层楼顶也可用风力电机，这不但节约而且是真正绿色电源。家庭用风力发电机，不但可以防止停电，而且还能增加生活情趣。在旅游景区、边防、学校、部队乃至落后的山区，风力发电机正在成为人们的采购热点。无线电爱好者可用自己的技术在风力发电方面为山区人民服务，使人们看电视及照明用电与城市同步，也能使自己劳动致富。目前风力发电机存在的问题I、目前风力发电机多为三桨叶、四桨叶片前置型风力发电机，不能有效利用接风切面能源，能源利用率仅仅为接风切面的10%左右，如象在大河流中安置的前置叶片水力发电机一样，能源利用率极底。2、目前风力发电机不能自动调整风桨叶片随时正面接受来风，要用尾翼或外力确定调整方位使叶片对着来风的方向从而获得最大的风能。3、目前风力发电机还没有设置收口风洞，微小风不能收积加速，低于一定的风速不能发电，由于风速小致风力弱不能带动更多的叶片，限制了增加桨叶片。4、目前风力发电机竖立高度有限，接风切面受限，而接风切面能源利用低下极大限制了风力发电机的利用和发展。
实用新型内容本实用新型主要是对风力发电机的风力利用、接风切面、自动接收来风、风力加速加强带动风车叶片旋转部份进行改进。 一种自动后进后置收口风叶风洞型风力发电机，包含发电机定子(I )，发电机转子(2)，定轴(3)，转子轴承(4)，固定支柱(5)，转动支柱(6)，收口管道(7)，十字支架(8)，风叶(9)，其特征在于收口管道(7)由十字支架(8)固定在转动支柱定轴(3)上，发电机定子
(1)，发电机转子(2)通过转子轴承(4)、固定支柱(5)、转动支柱(6)置于收口管道(7)、十字支架(8)、风叶(9)之前正对来风的方向上。(如图7、图8)收口管道(7)的管壁和定轴(3)中心线有一定的夹角，可根据需要调整为15-75度，优选的为30-60度，更优选的45度；管道的长度可按进风口大小和要提高的风速的一定比例和需要予以调整；收口管道(7)在风叶(9)的外部，风叶(9)在收口管道(7)的尾部。本实用新型的特点I、自动后进后置将风力发电机置于竖立支柱之前，收口风叶风洞置于竖立支柱之后，如有任何方向的来风，将自动调整风力发电机正对来风方向，收风口将正面接收来风(如气象风向标或风袋原理)。(如图7、8)2、收口风洞收口可将来风面收小，形成管道效应，可按收口比例提高来风风速。(如图7、8)3、由于可将风速提高加强，风力得到提高和现有技术的风力发电机比较可增加桨叶，或改进为全面涡轮式，极大接触来风(可达90%以上)，可将风力发电机桨叶改进为如管道式水力发电机组一样，最大利用来风口的能源。4、由于风力发电机竖立高度有限，这样利用提高接风切面风源利用率，达到最大利用有限高度的接风切面能源。5、通过提闻风速,增加奖叶,提闻风车叶片旋转动能,使微小风能收积加速，提闻可利用风力范围如微小风和发电能力。本实用新型与现有技术方案比较，在同等大小接风切面条件下，可比现有风力发电机接风切面能源利用率提高到70%以上，风力利用数倍于现有风力发电机，可提高发电能力数倍。
图I本实用新型正面效果示意图图2本实用新型后面效果示意图图3本实用新型侧面效果示意图图4本实用新型效果示意图图5原有风力发电机正面剖面结构示意图图6原有风力发电机侧面剖面结构示意图图7本实用新型正面剖面结构示意图图8本实用新型侧面剖面结构示意图图中I为发电机定子，2为发电机转子，3为定轴，4为转子轴承，5为固定支柱，6为转动支柱，7为收口管道,8为十字支架,9为风叶。
具体实施方式
图1-4为本实用新型正面后面及侧面效果示意图，图7-8为本实用新型正面及侧面剖面结构示意图。以目前常用的三桨叶片(以单一叶片长为4000mm中宽约500mm面积约I平方米、接风截面面积约为50平方米、三桨叶片间隔约120度为例)前置型风力发电机为例对本实用新型技术方案进行描述。首先，对水平轴或新型垂直轴部份加长或后移。增加收口管道、十字支架、风叶，调整倒置发电机与风叶相对于来风面与支柱的位置，对利用风力带动风车叶片旋转部份进行改进。I为发电机定子(与原型一致)，2为发电机转子(与原型一致)，3为定轴Φ 300mm长950mm (原型为Φ 300mm长800_)，4为转子轴承Φ IOOmm长2450mm (原型为Φ IOOmm长1300mm)，5为固定支柱(与原型一致上口 Φ 300mm，下口 Φ 500mm，高约7000mm)，6为转动支柱Φ IOOmm (与原型一致)，7为收口管道(外壳大头Φ 8000mm，小头Φ 6000mm，长1000mm)，8为十字支架Φ 8000mm，9为风叶长约3000mm中宽约400mm面积约O. 6平方米6桨叶片间隔约60度(原型长约4000mm中宽约500mm面积约I. O平方米3桨叶 片间隔约120度)。I、在原风力发电机桨叶位置制作收口管道，收口管道长I米，收口管道的敞口大小可以根据风力发电机叶片的大小不等进行调整，一般为大口半径不变4-10米，收口半径3-8米，用薄铁皮、工程塑料等具有一定刚性的轻薄型材料制作，用十字支架固定于水平转动支柱外固定轴上。(如图7)2、为了更好地安装收口管道可以将原风力发电机水平定轴加长150 mm以上，使用整个收口管道不影响与支柱的转动。(如图8)3、为了更好的利用风能可以适当增加叶片，桨叶片数增加为6桨叶片，6桨叶片间隔约60度，桨叶片后置，置于收口管道末端。(如图7)4、将原风力发电机倒置，将风力发电机置于竖立支柱之前，收口管道置于竖立支柱之后，并调整竖立支柱支点约达平衡。如有任何方向的来风，将自动调整风力发电机正对来风方向，收口管道将正面接收来风。(如图8 )本实用新型的积极效果本实用新型较现有技术方案虽然增加了收口管道、轴加长或风叶后移及增加为6桨叶片的生产成本。但由收口风洞带来的管道效应为将原有接风切面面积约为50平方米减小到约28平方米，风速可提高约I倍，也即所能收集的风能较现有技术方案提高，增加为6桨叶片的效应为比原有风叶面积3平方米多O. 6平方米(达3. 6平方米)；两项增加效应综合提高接风切面风能利用率，原有利用率为3/50=6%，本实用新型提高到3. 6/28=13%，力口上风速已提高I倍，即可达4倍于原有风力发电机，如再增加桨叶片，还可提高利用率，可更好更充分得利用大自然给与我们可循环利用的能源，社会和经济效益是十分可观的。
权利要求1.一种自动后进后置收口风叶风洞型风力发电机，包含发电机定子(1)，发电机转子(2)，定轴(3)，转子轴承(4)，固定支柱(5)，转动支柱￠)，收口管道(7)，十字支架(8)，风叶(9)，其特征在于收口管道(7)由十字支架(8)固定在转动支柱定轴(3)上，发电机定子(I)，发电机转子(2)通过转子轴承(4)、固定支柱(5)、转动支柱(6)置于收口管道(7)、十字支架(8)、风叶(9)之正对来风的方向上。
2.如权利要求I的风力发电机，其特征在于收口管道(7)的管壁和定轴(3)的中心线的夹角为15-75度。
3.如权利要求2的风力发电机，其特征在于收口管道(7)的管壁和定轴(3)的中心线的夹角为30-60度。
4.如权利要求3的风力发电机，其特征在于收口管道(7)的管壁和定轴(3)的中心线的夹角为45度。
5.如权利要求I的风力发电机，其特征在于收口管道(7)在风叶(9)的外部，风叶(9)在收口管道(7)的尾部。
专利摘要本实用新型公开了一种自动后进后置收口风叶风洞型风力发电机，包含发电机定子，发电机转子，定轴，转子轴承，固定支柱，转动支柱，收口管道，十字支架，风叶，其特征在于收口管道由十字支架固定在转动支柱定轴上，发电机定子，发电机转子通过转子轴承、固定支柱、转动支柱置于收口管道、十字支架、风叶之正对来风的方向上；本实用新型可将风速提高加强，可增加桨叶，或改进为全面涡轮式，极大接触来风(可达90％以上)，可将风力发电机桨叶改进为如管道式水力发电机组一样，最大利用来风口的能源。
文档编号F03D9/00GK202596983SQ20122001750
公开日2012年12月12日 申请日期2012年1月16日 优先权日2012年1月16日
发明者徐丕 申请人:徐丕