一种势能转化型自寻风水平滚轮式风力发电机，它涉及一种风力发电机。本发明专利技术解决了现有的风力发电机忽略了风中的势能，导致风力发电机输出功率低的问题。风轮组件水平设置在聚风箱一端的出风口处，风轮组件的轮轴通过增速机构与发电机主体的输入轴传动连接，聚风箱通过轴承安装在立柱上，聚风箱可以绕着立柱旋转，聚风箱的另一端为入风口，聚风箱的入风口与聚风箱的出风口之间设有高度差，风轮组件的最高点低于或等于聚风箱的入风口的最高点，风轮组件的上半部被聚风箱遮挡，聚风箱的出风口与风轮组件的下半部正对设置，聚风箱的入风口与聚风箱的出风口的风口面积比为1：2～5。本发明专利技术的势能转化型自寻风水平滚轮式风力发电机用于风力发电。
【技术实现步骤摘要】
一种势能转化型自寻风水平滚轮式风力发电机
本专利技术涉及一种风力发电机，具体涉及一种势能转化型自寻风水平滚轮式风力发电机。
技术介绍
目前风力发电机主要是水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机两种，受到贝茨极限的限制，风轮处的风能转化效率理论上最高为59.3％，实际转化效率受到各方面的限制仅为20％左右，垂直轴风力发电机仅一半迎风面积内的风能被利用，风能转化效率更低，另外，这两种风力发电机的输出功率都与风速的3次方成正比，绝大多数风力发电机的额定风速在10m/s左右，我国大部分地区的年平均风速在3m/s左右，实际输出功率比额定输出功率小了三十多倍，这也是我国风力资源丰富却难以大面积利用的原因。因此提高风力发电机的能量转换效率一直是风电的主要研究方向。传统的风力发电机只考虑利用风中的动能，没有考虑利用风中的势能，主要是因为空气密度只有1.29kg/m3,风中的势能被习惯性地忽略了，而事实上只要落差达到米级，在常见风速下，风中的势能与动能相比数值上相当甚至更大，风中的势能不能忽略，我们完全可以象水力发电一样利用风中的势能发电。综上，现有的风力发电机忽略了风中的势能，导致风力发电机输出功率低。
技术实现思路
本专利技术为解决现有的风力发电机忽略了风中的势能，导致风力发电机输出功率低的问题，进而提供一种势能转化型自寻风水平滚轮式风力发电机。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：本专利技术的势能转化型自寻风水平滚轮式风力发电机包括聚风箱1、风轮组件2、发电机主体3和立柱5，风轮组件2水平设置在聚风箱1一端的出风口处，风轮组件2的轮轴通过增速机构与发电机主体3的输入轴传动连接，聚风箱1通过轴承安装在立柱5上，聚风箱1可以绕着立柱5旋转，聚风箱1的另一端为入风口，聚风箱1的入风口与聚风箱1的出风口之间设有高度差，风轮组件2的最高点低于或等于聚风箱1的入风口的最高点，风轮组件2的上半部被聚风箱1遮挡，聚风箱1的出风口与风轮组件2的下半部正对设置，聚风箱1的入风口与聚风箱1的出风口的风口面积比为1：2～5，自然风经聚风箱1汇聚，自然风通过势能转化和导流后全部经出风口吹向风轮组件2，驱动风轮组件2转动，从而带动发电机主体3发电。在一个实施方案中，聚风箱1的轮廓呈楔形，入风口与出风口的轮廓均为矩形。在一个实施方案中，聚风箱1的宽度与风轮组件2的叶片的总长度相等设置。在一个实施方案中，风轮组件2上设置有多个薄板形叶片，多个薄板形叶片沿风轮组件2的圆周方向均布设置，薄板形叶片的数量为3～7片。在一个实施方案中，薄板形叶片为矩形直板叶片。在一个实施方案中，薄板形叶片的横截面呈圆弧状或渐开线状，薄板形叶片的凹面为迎风面。在一个实施方案中，薄板形叶片为螺旋形叶片，薄板形叶片的螺旋凹面为迎风面。在一个实施方案中，风轮组件2由多个风轮单体串联而成，风轮组件2的两端安装在两个风轮支撑上，相邻两个风轮单体之间设置有中间支撑，相邻两个风轮单体的叶片之间错开一定的角度。在一个实施方案中，聚风箱1为小型时，聚风箱1通过轴承安装在立柱5的上部，立柱5位于聚风箱1的对称面上且靠近聚风箱1的入风口处。在一个实施方案中，聚风箱1为中、大型时，聚风箱1通过轴承安装在立柱5上，立柱5位于聚风箱1的对称面上且靠近聚风箱1的入风口处，聚风箱1及风轮组件2的下端通过多个万向支撑轮4支撑在地面上。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：本专利技术的势能转化型自寻风水平滚轮式风力发电机的聚风箱为楔形结构，聚风箱顶部为斜板，底部为水平面板，入风口和出风口之间设置有高度差，从而二者之间存在一定的落差，工作时，自然风从聚风箱入风口流入，然后从出风口流出，聚风箱起到汇聚风能和势能转化的作用，自然风入风口处的动能、势能和压力能转化为出口处的动能和压力能；这一势能被风轮组件吸收转化，而在常用风速下，在落差达到米级时，风中的势能与动能相比在数值上相当甚至更大，本专利技术利用了自然风中动能的同时，又制造落差转化了自然风中的势能，将自然风浓缩、加速，从而减小风轮组件的尺寸，同时提高能量转化效率，从而成倍地提高捕捉风能的能力；本专利技术的势能转化型自寻风水平滚轮式风力发电机，聚风箱还具有导流的作用，自然风通过聚风箱后全部吹向风轮组件下半部，因而没有垂直轴风力发电机叶片产生的力矩相互抵消的情况，因此大大提高了能量转换效率；本专利技术的势能转化型自寻风水平滚轮式风力发电机的叶片为薄板形叶片，通过简单的变形加工就可以提高气动性能，将薄板形叶片截面加工成渐开线或螺旋线，叶片的加工成本低，叶片沿水平滚轮半径方向布置并倾向于迎风侧，有利于减小旋转阻力矩，也有利于接受气流的冲击，将薄板叶片加工成截面为弧形或螺旋线形，可以进一步降低阻力转矩和噪声；本专利技术的势能转化型自寻风水平滚轮式风力发电机的聚风箱连同主体部分通过轴承安装在立柱上，整个风力发电机可以绕着立柱转动实现360度角自动迎风，避免了水平轴风力发电机安装尾翼的麻烦；本专利技术的势能转化型自寻风水平滚轮式风力发电机的滚轮组件的尺寸可以根据实际情况调整，即使是兆瓦级的大型风力发电机，风轮直径也可以做成只有几米，而且风机主体部分通过增加辅助支撑即可安装地面，大大降低了制造成本和安装调试的难度，同时提高了设备的安全性和可靠性；本专利技术的势能转化型自寻风水平滚轮式风力发电机的输出功率是相同截面尺寸的垂直轴风力发电机的2～4倍，具有叶片形式简单、启动风速低、自动寻风、安装维护方便、叶片刚度强度好、可靠性高、适用功率范围宽等优点，3m/s左右低风速下也可以有效收集风能，可用于建造高速公路两侧的风能路灯或广场处的风能景观灯，可用于在屋顶、村旁、山坡、旷野等处建造中小型民用发电机，也可以用于在海上、峡谷等风力较大的场所建造兆瓦级大型风力发电机，应用范围广；同时大幅度缩小了风力发电机的风轮尺寸，尤其对于兆瓦级的风力发电机来说发电效果尤为明显，输出功率提高30％以上。附图说明图1是本专利技术的势能转化型自寻风水平滚轮式风力发电机的整体结构示意图；图2是本专利技术的具体实施方式十的整体结构主视图；图3是本专利技术的具体实施方式十的主剖视图；图4是本专利技术的具体实施方式十的左视图；图5是本专利技术的具体实施方式十的立体图；图6是具体实施方式一中风轮组件2的轮轴与发电机主体3的输入轴连接示意图；图7是本专利技术的具体实施方式十中风轮组件2的主视图；图8是本专利技术的具体实施方式十中风轮组件2的轴测图；图9是本专利技术的具体实施方式五中薄板形叶片的结构示意图；图10是本专利技术的具体实施方式七中薄板形叶片的结构示意图。具体实施方式具体实施方式一：如图1、图2、图5和图6所示，本实施方式的势能转化型自寻风水平滚轮式风力发电机包括聚风箱1、风轮组件2、发电机主体3和立柱5，风轮组件2水平设置在聚风箱1一端的出风口处，风轮组件2的轮轴通过增速机构与发电机主体3的输入轴传动连接，聚风箱1通过轴承本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种势能转化型自寻风水平滚轮式风力发电机，所述势能转化型自寻风水平滚轮式风力发电机包括聚风箱(1)、风轮组件(2)、发电机主体(3)和立柱(5)，其特征在于：风轮组件(2)水平设置在聚风箱(1)一端的出风口处，风轮组件(2)的轮轴通过增速机构与发电机主体(3)的输入轴传动连接，聚风箱(1)通过轴承安装在立柱(5)上，聚风箱(1)可以绕着立柱(5)旋转，聚风箱(1)的另一端为入风口，聚风箱(1)的入风口与聚风箱(1)的出风口之间设有高度差，风轮组件(2)的最高点低于或等于聚风箱(1)的入风口的最高点，风轮组件(2)的上半部被聚风箱(1)遮挡，聚风箱(1)的出风口与风轮组件(2)的下半部正对设置，聚风箱(1)的入风口与聚风箱(1)的出风口的风口面积比为1：2～5，自然风经聚风箱(1)汇聚，自然风通过势能转化和导流后全部经出风口吹向风轮组件(2)，驱动风轮组件(2)转动，从而带动发电机主体(3)发电。/n
【技术特征摘要】
1.一种势能转化型自寻风水平滚轮式风力发电机，所述势能转化型自寻风水平滚轮式风力发电机包括聚风箱(1)、风轮组件(2)、发电机主体(3)和立柱(5)，其特征在于：风轮组件(2)水平设置在聚风箱(1)一端的出风口处，风轮组件(2)的轮轴通过增速机构与发电机主体(3)的输入轴传动连接，聚风箱(1)通过轴承安装在立柱(5)上，聚风箱(1)可以绕着立柱(5)旋转，聚风箱(1)的另一端为入风口，聚风箱(1)的入风口与聚风箱(1)的出风口之间设有高度差，风轮组件(2)的最高点低于或等于聚风箱(1)的入风口的最高点，风轮组件(2)的上半部被聚风箱(1)遮挡，聚风箱(1)的出风口与风轮组件(2)的下半部正对设置，聚风箱(1)的入风口与聚风箱(1)的出风口的风口面积比为1：2～5，自然风经聚风箱(1)汇聚，自然风通过势能转化和导流后全部经出风口吹向风轮组件(2)，驱动风轮组件(2)转动，从而带动发电机主体(3)发电。
2.根据权利要求1所述的一种势能转化型自寻风水平滚轮式风力发电机，其特征在于：聚风箱(1)的轮廓呈楔形，入风口与出风口的轮廓均为矩形。
3.根据权利要求1或2所述的一种势能转化型自寻风水平滚轮式风力发电机，其特征在于：聚风箱(1)的宽度与风轮组件(2)的叶片的总长度相等设置。
4.根据权利要求3所述的一种势能转化型自寻风水平滚轮式风力发电机，其特征在于：风轮组件(2)上设置有多个薄板形叶片，多个薄板形叶片沿风轮组件(2)的圆周...
【专利技术属性】
技术研发人员：张海兵，曹立文，刘国华，盛遵冰，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23
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