锥管式风电塔的制作方法

本发明涉及风力发电，特别是一种新型的风力发电装置。该装置以“狭管效应”为设计理论，通过采用锥管状风筒放大自然风速，并结合挡风门的动态调节机制，将不稳定的自然风速和风向转化为稳定可控的工作风速，从而实现持续高效的电能输出。相较于现有的风电机，本发明的锥管式风电塔具有结构简单、风能利用率高、输出稳定、并网安全等优势，同时对材料要求较低，建造、安装、维护费用也更为经济。此外，本发明无需考虑风载、制动、偏航、变桨、塔架等传统风电机存在的问题。

背景技术：

0、技术背景

1、目前，现有的风力发电装置主要以螺旋桨式风机为主，其核心工作原理是依靠自然风速带动桨叶转动以产生电能。然而，这种风力发电方式存在诸多问题和局限性，主要体现在以下几个方面：

2、受风面小：螺旋桨式风机主要依赖自然风速进行工作，其桨叶受风面积有限。由于自然风速是主动的，而风电机桨叶的转动是被动的，因此自然风速的变化主要影响桨叶遮挡的部分，对于未遮挡部分的空气流动没有影响。此外，桨叶实体的受风面积相对较小，这限制了风能的捕获效率。

3、经济效益低：现有风电机存在装机容量大但发电量低的问题。风小不发电，风大又并不了网。

4、造价高，故障多：为了增加风能捕获量，现有风电机往往采用高塔架和大风轮设计。然而，这种设计不仅增加了制造成本，还容易导致叶片、变速箱、轴承和控制系统等部件出现问题。此外，高塔架也增加了气象灾害的风险，使得建造、安装和维护费用高昂。

技术实现思路

1、

2、本发明的目的在于克服现有风力发电装置的局限性，通过利用狭管效应及流体力学理论，提供一种高效稳定的清洁能源发电装置。该装置不仅是对现有“三叶一杆”风电机技术的替代，更有望为解决人类能源供给问题提供新的解决方案。

3、本发明通过设计独特的环形阵列锥管状风筒和挡风门，实现了对自然风速的主动调节，从而确保风轮在最佳的工作风速下稳定转动，输出更为稳定的电能，有效保证并网的安全性。

4、相较于传统风力发电装置，本发明具有低投入、高产出、低风险、高收益的特点，同时建造安装、维护费用低，气象灾害的发生率低。此外，本发明还具备广泛的适应性，能够在多种地理环境中稳定运营。

5、本发明的另一重要优势在于其对环境的影响较小，不仅不会伤害鸟类，而且风轮、发电机等布局都安装在建筑物内部，雨雹冰雪等恶劣天气对其的影响较小，能够抵抗各种恶劣气候的考验。

6、本发明的实施是通过以下方式实现的：

7、结合附图和具体实施方式，本发明主要由底板1、挡风墙2、挡风门3、风轮4、风筒进风口5、风筒出风口6、挡风门门轴7、上盖8等部件组成。锥管状风筒的设计是通过挡风墙2、底板1和上盖8合围而成的一头大一头小的筒体，经环形阵列后，能够放大自然风速并引导风向。这种设计以模拟“狭管效应”为理论基础，实现对自然风速的放大。环形阵列的锥管状风筒可以适应任意自然风向，确保以相同的角度作用于风轮4上，推动风轮4旋转。

8、锥管式风筒的制造材料可选用普通建筑材料，如钢筋混凝土、砖混、钢混结构等，降低了制造成本。挡风门3的设计则能够根据自然风速的实时变化情况，进行启闭操作，以调节风筒进风口和出风口截面积的比例，从而获得稳定的工作风速，确保电能的稳定输出。挡风门3可采用电动门、气动门、卷帘门或百叶窗等多种形式实现。

9、此外，本发明不仅适用于陆地和水面，还可方便地安装在车船和房顶上，进一步拓宽了其应用范围。

技术特征：

1.一种锥管式风电塔，其特征在于，包括风筒、挡风门、风轮和发电机；其中，风筒具有锥管状结构，用于通过狭管效应原理放大自然风速；挡风门设置于风筒的进风口处，用于根据自然风速的大小调节风筒进风口的截面积，以稳定工作风速；风轮设置于风筒的出风口处，用于在稳定的工作风速作用下旋转发电。

2.根据权利要求1所述的锥管式风电塔，其特征在于，该风电塔能够主动调节和控制自然风速，将其转化或引导为稳定可用的工作风速，突破了传统风电机被动利用自然风速的局限。

3.根据权利要求1或2所述的锥管式风电塔，其特征在于，风筒的截面积从进风口到出风口逐渐减小，利用伯努利方程原理实现风速的放大；挡风门根据流体连续性方程适时调节开启角度，以维持工作风速的稳定性。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的锥管式风电塔，其特征在于，通过环形阵列多个风筒，能够全方位地引导和调节自然风，确保任意风向的风都能以相同的角度作用于风轮，推动风轮旋转。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的锥管式风电塔，其特征在于，挡风门的形式可根据实际需要进行设计，其关键在于能够改变风筒的截面积，从而调节风筒进出口的压缩比，以适应不同风速条件。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的锥管式风电塔，其特征在于，挡风门的开度可根据自然风速的变化进行调节，确保工作风速始终保持在稳定的范围内，提高风电机组的运行可靠性，实现安全并网。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的锥管式风电塔，其特征在于，该风电塔既适用于单层或小型化应用场景，满足特定地点的发电需求；也可通过多层叠加或大型化设计，提高整体发电能力和经济效益。

技术总结
本发明公开了一种创新的风力发电装置——锥管式风电塔。该装置通过改造自然风，利用狭管效应及流体力学理论，设计出锥管状风筒和挡风门。通过调节挡风门的开度，进而调节风筒进风口的截面积，将不稳定的自然风速转化为稳定的工作风速，从而确保持续、稳定的电能输出。相较于现有风电机，锥管式风电塔具有显著优势。其结构简单，风能利用率高，电能输出稳定，并网安全可靠。此外，该装置对材料要求低，使得建造、安装、维护费用均得到有效降低。更重要的是，锥管式风电塔无需考虑风向、制动、偏航、变桨、塔架等传统风电机所面临的问题，运行更为简便高效。值得一提的是，锥管式风电塔不仅适用于陆地和水面，还可安装在车船和房顶上，具有广泛的适用性和灵活性。这一创新设计将风力发电技术推向了新的高度，为风能利用领域带来了革命性的突破。综上所述，本发明提供了一种高效、稳定、低成本的风力发电装置，具有广阔的应用前景和巨大的市场潜力。

技术研发人员：孙照云
受保护的技术使用者：孙照云
技术研发日：
技术公布日：2024/5/29