一種風(fēng)洞式雙輪垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風(fēng)洞式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，具體涉及一種啟動(dòng)風(fēng)速低、發(fā)電效率高、噪音小、迎風(fēng)朝向靈活調(diào)整的風(fēng)洞式雙輪垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)能是發(fā)展?jié)摿薮蟮那鍧嵞茉?，全世界?duì)風(fēng)能利用的研究也日益加深。目前風(fēng)力發(fā)電是目前風(fēng)能利用的主要技術(shù)，被廣泛用于邊遠(yuǎn)山區(qū)、邊防海島、草原牧場等風(fēng)力資源條件好的地區(qū)，取得良好的效果?，F(xiàn)行的風(fēng)力發(fā)電裝置大多包括架體、葉片組、發(fā)電機(jī)組件，葉片連接中心轉(zhuǎn)子且通過中心轉(zhuǎn)子設(shè)于架體上，風(fēng)力帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)促使發(fā)電組件運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電。該風(fēng)力發(fā)電裝置體積較大，且只有迎風(fēng)吹來的風(fēng)力可施加在葉片上，導(dǎo)致風(fēng)能的利用率很低。同時(shí)，由于中心轉(zhuǎn)子處會(huì)打散風(fēng)場，使風(fēng)能減少并產(chǎn)生風(fēng)切聲的噪音，以及風(fēng)力過大時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)的軸承承受葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)而導(dǎo)致?lián)p壞。
[0003]針對(duì)上述問題，目前關(guān)于風(fēng)洞式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究越來越熱門。如專利CN103835883A提供了一種風(fēng)洞型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)通過風(fēng)力吹動(dòng)葉片，帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)模塊，使線圈切割磁感線，達(dá)到發(fā)電的效果，且扇葉中央形成一條風(fēng)道，可提供飛禽通過。但該專利屬于水平軸風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，風(fēng)力作用在葉片上，僅部分力轉(zhuǎn)化為有效推力，降低了風(fēng)力的有效利用率，且啟動(dòng)風(fēng)速高。專利CN101539105A提供了一種螺旋風(fēng)洞式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，該發(fā)明通過在喇叭口和導(dǎo)流罩內(nèi)設(shè)相同方向但凹凸相反的弧狀導(dǎo)風(fēng)棱，使風(fēng)的速率增加，從而產(chǎn)生更多的電量。但該發(fā)明的裝置也是水平軸風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，同樣存在上述問題，且其風(fēng)洞進(jìn)風(fēng)部分雖將風(fēng)能壓縮，卻不能全部有效作用在葉輪上，發(fā)電效率同樣不高。因此，一種風(fēng)能利用效率高、啟動(dòng)風(fēng)速低、噪音小、迎風(fēng)朝向及時(shí)更改的風(fēng)力發(fā)電機(jī)亟待開發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種啟動(dòng)風(fēng)速低、發(fā)電效率高、噪音小、迎風(fēng)朝向靈活調(diào)整的風(fēng)洞式雙輪垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種風(fēng)洞式雙輪垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其主要結(jié)構(gòu)包括風(fēng)洞式進(jìn)風(fēng)口、左葉輪、右葉輪、齒輪組、發(fā)電機(jī)，所述的風(fēng)洞式進(jìn)風(fēng)口的出風(fēng)區(qū)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(fā)電機(jī)；
[0006]風(fēng)洞式進(jìn)風(fēng)口將風(fēng)引導(dǎo)壓縮至左葉輪和右葉輪上，并驅(qū)動(dòng)左葉輪和右葉輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)齒輪組轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
[0007]所述的風(fēng)洞式進(jìn)風(fēng)口包括進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，所述進(jìn)風(fēng)口的面積大于出風(fēng)口的面積，這樣使得風(fēng)能在聚集能量的同時(shí)，還能提高風(fēng)速，既使得對(duì)整個(gè)裝置迎風(fēng)面的風(fēng)能進(jìn)行利用成為可能，又可大大降低該風(fēng)力發(fā)電裝置的啟動(dòng)風(fēng)速。進(jìn)風(fēng)口作為迎風(fēng)面將風(fēng)引入，并壓縮后通過出風(fēng)口排出并作用于左葉輪和右葉輪上。
[0008]優(yōu)選地，所述的風(fēng)洞式進(jìn)風(fēng)口為漸縮式弧形進(jìn)風(fēng)口，即其內(nèi)側(cè)壁向內(nèi)凸起，相比于直線型側(cè)壁和外凸型側(cè)壁而言，內(nèi)側(cè)壁向內(nèi)凸起更有利于風(fēng)的引流，因?yàn)橹本€型側(cè)壁會(huì)使部分風(fēng)發(fā)生反彈，而外凸型側(cè)壁更會(huì)形成渦流或反彈損失風(fēng)能，因此，內(nèi)部向內(nèi)凸起的漸縮式弧形進(jìn)風(fēng)口的效果最好。風(fēng)洞式進(jìn)風(fēng)口的長度及弧度可根據(jù)需要設(shè)置。
[0009]所述的左葉輪、右葉輪為一對(duì)垂直軸旋轉(zhuǎn)葉輪，兩者相互對(duì)稱，旋轉(zhuǎn)方向相反，各葉輪上均設(shè)有平直型的葉片，采用平直型葉片，避免葉片進(jìn)入風(fēng)力作用區(qū)域時(shí)，會(huì)先有一個(gè)反向推力的問題，從而保證作用在葉片上的風(fēng)力始終為正向有效推力。
[0010]葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相反，使得他們對(duì)基座的作用力有所抵消，從而可以減少基座對(duì)支撐物的作用力。
[0011]所述的風(fēng)洞式進(jìn)風(fēng)口的出風(fēng)區(qū)域作用于左葉輪和右葉輪的中間區(qū)域，這樣左葉輪和右葉輪都只有中間部分葉片受到風(fēng)力作用，而其余葉片不受力，從而形成有效旋轉(zhuǎn)推力，使每個(gè)葉輪旋轉(zhuǎn)。左葉輪的左半部與右葉輪的右半部都有上部外殼進(jìn)行遮擋，即上部外殼起到了擋流板的作用，這樣使得風(fēng)力僅作用于每個(gè)葉輪的一部分葉片上，且在這部分葉片上產(chǎn)生的都是有效推力，這就克服了傳統(tǒng)垂直軸旋轉(zhuǎn)葉輪依靠兩邊葉片上的壓力差旋轉(zhuǎn)，發(fā)電效率不高的問題。
[0012]所述的齒輪組包括兩個(gè)主動(dòng)齒輪、兩個(gè)從動(dòng)齒輪，其中兩個(gè)主動(dòng)齒輪分別連接左葉輪和右葉輪，兩個(gè)從動(dòng)齒輪相互嚙合，并分別于兩個(gè)主動(dòng)齒輪嚙合，其中一個(gè)從動(dòng)齒輪連接發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸，該齒輪稱為發(fā)電齒輪，另一從動(dòng)齒輪稱為傳動(dòng)齒輪。
[0013]所述的兩個(gè)主動(dòng)齒輪直徑一致，兩個(gè)從動(dòng)齒輪直徑一致，且主動(dòng)齒輪的直徑大于從動(dòng)齒輪的直徑，從而降低了啟動(dòng)風(fēng)速。
[0014]所述的左葉輪、右葉輪和齒輪組置于一上部外殼內(nèi)，所述的發(fā)電機(jī)置于基座內(nèi)，所述的上部外殼可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在基座上。
[0015]所述的上部外殼呈方形狀，其一個(gè)側(cè)面作為風(fēng)洞式進(jìn)風(fēng)口的進(jìn)風(fēng)口面，與該進(jìn)風(fēng)口面相對(duì)的側(cè)面呈網(wǎng)罩狀，其余側(cè)面作為擋流板，所述的上部外殼可繞基座轉(zhuǎn)動(dòng)，使風(fēng)洞式進(jìn)風(fēng)口的進(jìn)風(fēng)口面與風(fēng)向相對(duì)。
[0016]由于整個(gè)裝置都有外殼，這樣既提高了裝置的防護(hù)等級(jí)，同時(shí)也可降低工作時(shí)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(duì)周圍環(huán)境的噪音影響。
[0017]所述的風(fēng)洞式雙輪垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝在建筑物上或汽車內(nèi)，也可用于其他需要風(fēng)力發(fā)電的場合，并通過調(diào)整裝置的外形及尺寸等手段，將該原理裝置在這些領(lǐng)域成功應(yīng)用，從而大大增加風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用范圍。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0019]1.風(fēng)洞式進(jìn)風(fēng)口能將整個(gè)迎風(fēng)面的風(fēng)能逐漸引導(dǎo)壓縮至狹窄出風(fēng)口區(qū)域，在聚集能量的同時(shí)，還能提高風(fēng)速，既使得對(duì)整個(gè)裝置迎風(fēng)面的風(fēng)能進(jìn)行利用成為可能，又可大大降低該風(fēng)力發(fā)電裝置的啟動(dòng)風(fēng)速。同時(shí)根據(jù)需要適當(dāng)調(diào)整風(fēng)洞區(qū)域的長度及弧度，還可減少陣風(fēng)的影響。
[0020]2.風(fēng)洞式進(jìn)風(fēng)口的出風(fēng)區(qū)域作用于一對(duì)葉輪的中間區(qū)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(fēng)洞的外殼進(jìn)行遮擋，即風(fēng)洞的外殼起到了擋流板的作用，這樣使得風(fēng)力僅作用于每個(gè)葉輪的一部分葉片上，且在這部分葉片上產(chǎn)生的都是有效推力，這就克服了傳統(tǒng)垂直軸旋轉(zhuǎn)葉輪發(fā)電效率不高的問題。
[0021]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(jìn)入風(fēng)力作用區(qū)域時(shí)，會(huì)先有一個(gè)反向推力的問題，從而保證作用在葉片上的風(fēng)力始終為正向有效推力。
[0022]4.對(duì)稱設(shè)置的一對(duì)葉輪向相反方向旋轉(zhuǎn)，使得他們對(duì)基座的作用力有所抵消，從而可以減少基座對(duì)支撐物的作用力。
[0023]5.通過四個(gè)齒輪的巧妙組合，使得兩個(gè)葉輪的旋轉(zhuǎn)推力共同作用于發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸，且兩個(gè)推力作用于發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸時(shí)方向一致，形成合力，這可以大大降低發(fā)電機(jī)工作的啟動(dòng)風(fēng)速。兩個(gè)動(dòng)力齒輪直徑一致，傳動(dòng)齒輪與發(fā)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(dòng)風(fēng)速。
[0024]6.動(dòng)力部分置于上部外殼內(nèi)，發(fā)電機(jī)部分置于基座內(nèi)，基座固定不動(dòng)，上部裝置可根據(jù)風(fēng)向的變化調(diào)整迎風(fēng)面朝向，從而保證整個(gè)裝置處于最佳工作方位。
[0025]7.由于整個(gè)裝置都有外殼，這樣既提高了裝置的防護(hù)等級(jí)，同時(shí)也可降低工作時(shí)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(duì)周圍環(huán)境的噪音影響。
[0026]8.相對(duì)于目前常見的水平軸風(fēng)力發(fā)電裝置，由于該裝置的外形方便安裝、啟動(dòng)風(fēng)速低，發(fā)電效率高等優(yōu)勢(shì)，可應(yīng)用于建筑物、汽車等特殊場合，可通過調(diào)整裝置的外形及尺寸等手段，將該原理裝置在這些領(lǐng)域成功應(yīng)用，從而大大增加風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用范圍。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)