[实用新型]一种新型的风力发电机

说明书

技术领域

本实用新型属于再生能源领域，涉及一种风力发电机，特别是垂直轴风力发电机。 

背景技术

风力发电机多种多样，但归纳起来可分为两类：①水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；②垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。水平轴风力发电机科分为升力型和阻力型两类。升力型风力发电机旋转速度快，阻力型旋转速度慢。对于风力发电，多采用升力型水平轴风力发电机。大多数水平轴风力发电机具有对风装置，能随风向改变而转动。对于小型风力发电机，这种对风装置采用尾舵，而对于大型的风力发电机，则利用风向传感元件以及伺服电机组成的传动机构。风力机的风轮在塔架前面的称为上风向风力机，风轮在塔架后面的则成为下风向风机。水平轴风力发电机的式样很多，有的具有反转叶片的风轮，有的再一个塔架上安装多个风轮，以便在输出功率一定的条件下减少塔架的成本，还有的水平轴风力发电机在风轮周围产生漩涡，集中气流，增加气流速度。垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风，在这点上相对于水平轴风力发电机是一大优势，它不仅使结构设计简化，而且也减少了风轮对风时的陀螺力。 

利用阻力旋转的垂直轴风力发电机有几种类型，其中有利用平板和被子做成的风轮，这是一种纯阻力装置；S型风车，具有部分升力，但主要还是阻力装置。这些装置有较大的启动力矩，但尖速比低，在风轮尺寸、重量和成本一定的情况下，提供的功率输出低。 

此外，还有一些其他的变种，比如达里厄式风轮。达里厄式风轮是一种升力装置，弯曲叶片的剖面是翼型，它的启动力矩低，但尖速比可以很高，对于给定的风轮重量和成本，有较高的功率输出。现在有多种达里厄式风力发电机，如Φ型，Δ型，Y型和H型等。这些风轮可以设计成单叶片，双叶片，三叶片或者多叶片。其他形式的垂直轴风力发电机有马格努斯效应风轮，它由自旋的圆柱体组成，当它在气流中工作时，产生的移动力是由于马格努斯效应引起的，其大小与风速成正比。有的垂直轴风轮使用管道或者漩涡发生器塔，通过套管或者扩压器使水平气流变成垂直气流，以增加速度，偶写还利用太阳能或者燃烧某种燃料，使得水平气流变成垂直方向的气流。 

 这些发电机的风轮都是直接暴露在风雨中，容易遭受雨淋，需要使用特别的材料，寿命也受到影响。此外，风轮都是被动接受风能，并不能够调节和控制接受风能的大小。此外发电机所能接受的风能是受到叶片大小和形状限制的，不能充分接受风能。另外现有的风力发电机只能在风力足够大的时候才能发电。现有的风力发电机只能利用风的正面压力，而不能利用风的负压。 

发明内容

本实用新型针对现有风轮发电机的以上缺陷，设计一种将风轮置于外壳内的风力发电机，通过对外壳进风口的大小可以调节。传统风力发电机的风轮长度上很长，叶片不宽、不密集，本实用新型中由于依靠外壳集中风能，这样无需将叶片做得很大即可接受外壳集中的风能发电，可以在风力比较微小的时候就积蓄足够的风能发电，即使叶片宽度大，比较密集，也无需很大的面积。垂直轴风力发电机往往需要有对风装置，根据风向调整装置的方向，这样会存在较多的成本。本实用新型中风轮的朝向是固定的，无需旋转，无需专门的连接装置，这可以延长其寿命，减少特殊材料的要求。传统风力发电机的叶轮（风轮）是放在开放的空间中，这并不利于充分利用风能，比如当风能偏离了风轮的方向，将无法被利用，本实用新型将叶轮放在一个封闭的管道中，风能经过一个风轮没有被完全转换，也可在管道的下一个风轮中推动风轮发电，可以提高风能的利用率。本实用新型的关键在于：将风轮及其附属发电机置于一个外壳之中，这个外壳分为许多扇，面向各个方向都是可以敞开的，但是，在外壳的这些扇均有一个类似阀门的单向装置，在迎着风的时候，是敞开的，背风的时候，会自动关闭，这样只要有风，无论风从哪个方向来，都只能从外壳进入发电装置内部，推动一组安装在轴承上的风轮发电，而不能从装置的进风口出去。当风从某个方向来的时候，只有风面对方向的那些或者那个扇是开启的，其他的只要压力方向相反，就会自动关闭。外壳的每一扇都是呈扇形，每一个扇形区域上下都是封闭的，风从外界进来的外面那一端较大，而风进入发电机进风口的单向阀门的断面积较小，在进入内部后随着断面的减小，风速会增加。然后风进入一个密封的垂直管道中，推动叶轮（风轮）组旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。为了能够充分利用风的负压，加大风速，可以在风的出口端设置相反的单向装置，形成空气负压，即迎风面关闭，背风面开启，这样风会被吸出。 

该风力发电机包括：外壳、进风口、管道、轴承、风轮、单向阀门、出风口，入口形成正压，出口形成负压，造成风在垂直管道内推动转轮发电。