一種風洞式雙輪垂直軸風力發電機制造技術

本發明專利技術涉及風力發電機，具體涉及一種風洞式雙輪垂直軸風力發電機，該發電機的主要結構包括風洞式進風口(1)、左葉輪(2)、右葉輪(2ˊ)、齒輪組、發電機(4)，所述的風洞式進風口(1)的出風區域作用于左葉輪(2)和右葉輪(2ˊ)上，所述的左葉輪(2)和右葉輪(2ˊ)通過齒輪組連接發電機(4)；風洞式進風口(1)將風引導壓縮至左葉輪(2)和右葉輪(2ˊ)上，并驅動左葉輪(2)和右葉輪(2ˊ)旋轉，帶動齒輪組轉動，從而驅動發電機(4)發電。與現有技術相比，本發明專利技術具有啟動風速低、發電效率高、噪音小、工作位置靈活多變、安裝方便的特點，可應用于建筑物、汽車等特殊場合，大大增加了風力發電的應用范圍。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種風洞式風力發電機，具體涉及一種啟動風速低、發電效率高、噪音小、迎風朝向靈活調整的風洞式雙輪垂直軸風力發電機。
技術介紹
風能是發展潛力巨大的清潔能源，全世界對風能利用的研究也日益加深。目前風力發電是目前風能利用的主要技術，被廣泛用于邊遠山區、邊防海島、草原牧場等風力資源條件好的地區，取得良好的效果。現行的風力發電裝置大多包括架體、葉片組、發電機組件，葉片連接中心轉子且通過中心轉子設于架體上，風力帶動葉片轉動促使發電組件運轉發電。該風力發電裝置體積較大，且只有迎風吹來的風力可施加在葉片上，導致風能的利用率很低。同時，由于中心轉子處會打散風場，使風能減少并產生風切聲的噪音，以及風力過大時，風力發電機內的軸承承受葉片的轉動而導致損壞。針對上述問題，目前關于風洞式風力發電機的研究越來越熱門。如專利CN103835883A提供了一種風洞型風力發電機，該發電機通過風力吹動葉片，帶動轉動模塊，使線圈切割磁感線，達到發電的效果，且扇葉中央形成一條風道，可提供飛禽通過。但該專利屬于水平軸風力發電設備，風力作用在葉片上，僅部分力轉化為有效推力，降低了風力的有效利用率，且啟動風速高。專利CN101539105A提供了一種螺旋風洞式風力發電機，該專利技術通過在喇叭口和導流罩內設相同方向但凹凸相反的弧狀導風棱，使風的速率增加，從而產生更多的電量。但該專利技術的裝置也是水平軸風力發電設備，同樣存在上述問題，且其風洞進風部分雖將風能壓縮，卻不能全部有效作用在葉輪上，發電效率同樣不高。因此，一種風能利用效率高、啟動風速低、噪音小、迎風朝向及時更改的風力發電機亟待開發。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種啟動風速低、發電效率高、噪音小、迎風朝向靈活調整的風洞式雙輪垂直軸風力發電機。本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現:一種風洞式雙輪垂直軸風力發電機，其主要結構包括風洞式進風口、左葉輪、右葉輪、齒輪組、發電機，所述的風洞式進風口的出風區域作用于左葉輪和右葉輪上，所述的左葉輪和右葉輪通過齒輪組連接發電機；風洞式進風口將風引導壓縮至左葉輪和右葉輪上，并驅動左葉輪和右葉輪旋轉，帶動齒輪組轉動，從而驅動發電機發電。所述的風洞式進風口包括進風口和出風口，所述進風口的面積大于出風口的面積，這樣使得風能在聚集能量的同時，還能提高風速，既使得對整個裝置迎風面的風能進行利用成為可能，又可大大降低該風力發電裝置的啟動風速。進風口作為迎風面將風引入，并壓縮后通過出風口排出并作用于左葉輪和右葉輪上。優選地，所述的風洞式進風口為漸縮式弧形進風口，即其內側壁向內凸起，相比于直線型側壁和外凸型側壁而言，內側壁向內凸起更有利于風的引流，因為直線型側壁會使部分風發生反彈，而外凸型側壁更會形成渦流或反彈損失風能，因此，內部向內凸起的漸縮式弧形進風口的效果最好。風洞式進風口的長度及弧度可根據需要設置。所述的左葉輪、右葉輪為一對垂直軸旋轉葉輪，兩者相互對稱，旋轉方向相反，各葉輪上均設有平直型的葉片，采用平直型葉片，避免葉片進入風力作用區域時，會先有一個反向推力的問題，從而保證作用在葉片上的風力始終為正向有效推力。葉輪的旋轉方向相反，使得他們對基座的作用力有所抵消，從而可以減少基座對支撐物的作用力。所述的風洞式進風口的出風區域作用于左葉輪和右葉輪的中間區域，這樣左葉輪和右葉輪都只有中間部分葉片受到風力作用，而其余葉片不受力，從而形成有效旋轉推力，使每個葉輪旋轉。左葉輪的左半部與右葉輪的右半部都有上部外殼進行遮擋，即上部外殼起到了擋流板的作用，這樣使得風力僅作用于每個葉輪的一部分葉片上，且在這部分葉片上產生的都是有效推力，這就克服了傳統垂直軸旋轉葉輪依靠兩邊葉片上的壓力差旋轉，發電效率不高的問題。所述的齒輪組包括兩個主動齒輪、兩個從動齒輪，其中兩個主動齒輪分別連接左葉輪和右葉輪，兩個從動齒輪相互嚙合，并分別于兩個主動齒輪嚙合，其中一個從動齒輪連接發電機的驅動軸，該齒輪稱為發電齒輪，另一從動齒輪稱為傳動齒輪。所述的兩個主動齒輪直徑一致，兩個從動齒輪直徑一致，且主動齒輪的直徑大于從動齒輪的直徑，從而降低了啟動風速。所述的左葉輪、右葉輪和齒輪組置于一上部外殼內，所述的發電機置于基座內，所述的上部外殼可轉動地安裝在基座上。所述的上部外殼呈方形狀，其一個側面作為風洞式進風口的進風口面，與該進風口面相對的側面呈網罩狀，其余側面作為擋流板，所述的上部外殼可繞基座轉動，使風洞式進風口的進風口面與風向相對。由于整個裝置都有外殼，這樣既提高了裝置的防護等級，同時也可降低工作時的噪音。由于垂直軸葉輪的噪音本身就低于水平軸，加上外殼的隔音效果，將大大減少對周圍環境的噪音影響。所述的風洞式雙輪垂直軸風力發電機安裝在建筑物上或汽車內，也可用于其他需要風力發電的場合，并通過調整裝置的外形及尺寸等手段，將該原理裝置在這些領域成功應用，從而大大增加風力發電的應用范圍。與現有技術相比，本專利技術具有以下優點:1.風洞式進風口能將整個迎風面的風能逐漸引導壓縮至狹窄出風口區域，在聚集能量的同時，還能提高風速，既使得對整個裝置迎風面的風能進行利用成為可能，又可大大降低該風力發電裝置的啟動風速。同時根據需要適當調整風洞區域的長度及弧度，還可減少陣風的影響。2.風洞式進風口的出風區域作用于一對葉輪的中間區域，即左葉輪的右半部與右葉輪的左半部，而左葉輪的左半部與右葉輪的右半部都有風洞的外殼進行遮擋，即風洞的外殼起到了擋流板的作用，這樣使得風力僅作用于每個葉輪的一部分葉片上，且在這部分葉片上產生的都是有效推力，這就克服了傳統垂直軸旋轉葉輪發電效率不高的問題。3.葉輪的葉片采用平直的，而不是弧形的，這可以避免葉片進入風力作用區域時，會先有一個反向推力的問題，從而保證作用在葉片上的風力始終為正向有效推力。4.對稱設置的一對葉輪向相反方向旋轉，使得他們對基座的作用力有所抵消，從而可以減少基座對支撐物的作用力。5.通過四個齒輪的巧妙組合，使得兩個葉輪的旋轉推力共同作用于發電機的旋轉軸，且兩個推力作用于發電機的旋轉軸時方向一致，形成合力，這可以大大降低發電機工作的啟動風速。兩個動力齒輪直徑一致，傳動齒輪與發電齒輪直徑一致，且前者的直徑大于后者，這同樣能夠降低啟動風速。6.動力部分置于上部外殼內，發電機部分置于基座內，基座固定不動，上部裝置可根據風向的變化調整迎風面朝向，從而保證整個裝置處于最佳工作方位。7.由于整個裝置都有外殼，這樣既提高了裝置的防護等級，同時也可降低工作時的噪音。由于垂直軸葉輪的噪音本身就低于水平軸，加上外殼的隔音效果，將大大減少對周圍環境的噪音影響。8.相對于目前常見的水平軸風力發電裝置，由于該裝置的外形方便安裝、啟動風速低，發電效率高等優勢，可應用于建筑物、汽車等特殊場合，可通過調整裝置的外形及尺寸等手段，將該原理裝置在這些領域成功應用，從而大大增加風力發電的應用范圍。【附圖說明】圖1為本發當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種風洞式雙輪垂直軸風力發電機，其特征在于，包括風洞式進風口(1)、左葉輪(2)、右葉輪(2ˊ)、齒輪組、發電機(4)，所述的風洞式進風口(1)的出風區域作用于左葉輪(2)和右葉輪(2ˊ)上，所述的左葉輪(2)和右葉輪(2ˊ)通過齒輪組連接發電機(4)；風洞式進風口(1)將風引導壓縮至左葉輪(2)和右葉輪(2ˊ)上，并驅動左葉輪(2)和右葉輪(2ˊ)旋轉，帶動齒輪組轉動，從而驅動發電機(4)發電。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李士龍，
申請(專利權)人：李士龍，
類型：發明
國別省市：上海;31