【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风力发电领域，尤其是涉及一种叶轮式水平轴发电设备。
技术介绍
1、在当前的风力发电领域，水平轴风力发电机仍然是主流的解决方案，而当前的水平轴风力发电机使用的叶片一般是垂直与风向方向设置的。由于其固有的特点，对风速要求较高，要么用于优质风电场，要么用于边远地区，如高山、沙漠、海岛等风力较大的环境中，而这些应用场合都远离城市中心区域，要将其运往城市，还需要大量的运电成本；在能源日趋短缺，电力需求却日益增加的今日，传统的水平轴风力发电机已越来越难以满足人们的需求，一种新型的，对风速要求小，从而能够靠近城市甚至直接利用城市内空置土地以大大降低度电、并网成本的风力发电装置将拥有广阔的应用前景。
2、例如，在中国专利文献上公开的“一种水平轴风力发电机”，其申请号为cn200910192725.4，包括塔柱、储气罐、叶轮动力机、发电机组，所述发电机组包括发电机、叶轮、转轴，所述发电机为内转子发电机；所述叶轮动力机设在发电机的前方或后方，所述叶轮动力机包括涡轮、风罩，所述涡轮带动发电机转子旋转，所述风罩与发电机定子连接；所述储气罐与叶轮动力机之间设有进风管，所述叶轮动力机上设有进风口和出风口，进风管与进风口连接。在低风速时，叶轮动力机可作为发电机的辅助启动装置；正常状态下，可通过叶轮动力机加快发电机的转动，使发电机达到满发功率状态；在超大风速时，叶轮动力机可作为发电机的刹车装置；叶轮动力机可作为发电机的散热装置。该专利的不足之处在于，在低风速下，发电效率很低，还需要消耗叶轮发电机的动力来驱动，不适合应用在城市等风力较小
技术实现思路
1、本专利技术是为了克服现有技术中，风力发电机一般不适用于风速较慢的环境中，往往只能设置在边远地区，导致电力运送成本较高的问题，提供一种叶轮式水平轴发电设备，即使在风速较慢的情况下也能具有较好的发电效果，更适用于在城市中心区域使用，从而降低了运电成本，还可以利用城市空置土地。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术，一种叶轮式水平轴发电设备，包括叶轮组件，所述叶轮组件包括主传动轴和若干个绕主传动轴周向设置的叶片，所述的若干个叶片的内侧形成风力加速腔，所述风力加速腔的一侧设有进风口，相邻的两个叶片之间的间隙形成周向出风口。
4、常规的风力发电机的叶片一般正对着风向平铺设置，在这种结构中，部分风力会直接从相邻两个叶片之间穿过，无法起到驱动风力发电机的作用，当风速较慢时，风力甚至无法驱动叶片。而在本申请中，经过叶轮组件的空气全部进入风力加速腔，进入风力加速腔的空气先撞击叶片产生第一次驱动，由于周向出风口的存在，经过撞击的空气会发生变向并沿着风力加速腔的内壁周向转动，而周向转动的空气由于离心力的作用会持续对叶片进行驱动，直到空气从周向出风口离开，也就是说，空气与叶片的接触面积增加，接触并驱动叶片的时间也大大增加，对风速的利用率更高，在占用相同空间的情况下，可以大大提高所转化的能量，在城市环境等风速较小的环境中，也具备很好的发电效果，并且，由于本申请中叶片效率更高，因此其占用的空间相对传统风力发电机的叶片更小，相比于传统风力发电机具有更快的转速，相比传统水平轴风力发电机，传动力矩大大减小，使得传动装置的加工成本及难度大大降低，同时，由于其更高的转速还可避免由低转速产生的次声波等危害。
5、作为优选，所述风力加速腔内与进风口正对的另一侧设有挡风结构。所述挡风结构可以避免进入风力加速腔的空气直接从叶轮组件的轴向方向离开，确保空气被导向从周向出风口离开，使得更多的空气可以通过离心力加速叶片转动。
6、作为优选，相邻的两个叶片在靠近进风口处设有前端贴合部，相邻的两个叶片在靠近挡风结构处设有后端贴合部，所述周向出风口位于前端贴合部与后端贴合部之间。所述前端贴合部和后端贴合部在存在挡风结构的情况下，可以将风力加速腔中除了进风口和周向出风口以外的部分都封闭，当空气撞击在风力加速腔内转动并逐渐移动到叶片上时，不会直接离开风力加速腔，而是先在后端贴合部处持续转动，持续对叶片施加离心力，从而进一步提高了空气与叶片接触并发生动能交换的时间。
7、作为优选，所述风力加速腔在进风口到挡风结构的方向上，内径先变大再变小，风力加速腔在叶片的外沿处内径最大。进风口处口径小于风力加速腔的最大内径，主要是起到缩口作用，可以避免空气直接接触到叶片外沿，从而无法对叶片产生驱动，在本申请中，进入风力加速腔的空气由于聚集在风力加速腔的中心处，必然要经过一段离心转动再离开风力加速腔。而风力加速腔后段内径逐渐变小，主要是起到聚风作用，使得空气流速更快，从而在转动时可以提供更大的离心力。
8、作为优选，所述叶片的前端与外沿之间的部分为叶片的前受风部，叶片的外沿与后端之间的部分为叶片的后受风部，所述前受风部在朝向风力加速腔外的一侧形成第一受风面，所述后受风部在朝向风力加速腔内的一侧形成第二受风面。所述空气进入风力加速腔后，撞击在所述后受风部上对叶轮组件进行加速，同时，经过叶片前受风部的空气虽然没有进入风力加速腔，但也能通过第一受风面对叶轮组件进行加速。
9、作为优选，所述进风口与挡风结构之间设置有固定圈，所述叶片固定连接在固定圈上。通过所述固定圈可以确定叶片的安装位置，提高叶轮组件结构强度，避免其在转动时出现不稳定的情况。
10、作为优选，本专利技术还包括风向仪，所述风向仪上设有指示灯。通过风向仪可以依据当前的风向来调整叶轮组件的朝向，通过所述指示灯可以指示极端天气下，风速过大的情况，当风速过大时，可以通过将叶轮组件调整到侧向来停止发电，保护设备。
11、作为优选，本专利技术还包括圆形轨道，所述主传动轴与发电机连接，所述传动轴和发电机均安装在圆形轨道上。
12、作为优选，所述圆形轨道上安装有第一安装台和第二安装台，所述第一安装台和第二安装台下方均设有若干个适配安装在圆形轨道上的脚轮，所述第一安装台通过轴承座与传动轴连接，所述发电机安装在第二安装台上。
13、作为优选，本专利技术还包括旋转座，旋转座上连接有第一支撑杆和第二支撑杆，所述第一支撑杆的一端与所述叶轮组件连接，所述第二支撑杆的一端与所述第二安装台连接。通过该结构使得旋转座可以带动设备整体进行转动，从而对叶轮组件进行转向，由于旋转座通过第一支撑杆和第二支撑杆分别与叶轮组件和第二安装台连接，对两处重量较大的位置同时进行支撑，可以使得转动过程中，稳定性、可靠性更好。
14、因此，本专利技术具有如下有益效果：（1）本专利技术通过空气在风力加速腔内的旋转提高风速，进而提高从风能到电能的能量转化的效率，在外部风速较慢的情况下也能具有较好的发电效果，更适用于在城市中心区域使用，从而降低了运电成本，还可以利用城市空置土地；（2）本专利技术通过对风向的测量和调整叶轮组件的方向，可以利用所有对向来风，相比传统水平轴风力发电机其风能利用效率能得到极大的提高；（3）本专利技术通过其支撑结构分担了很大一部分风轮及传动轴本身的负荷，降低了叶轮高速转动时带本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种叶轮式水平轴发电设备，包括叶轮组件，所述叶轮组件包括主传动轴和若干个绕主传动轴周向设置的叶片，其特征是，所述的若干个叶片的内侧形成风力加速腔，所述风力加速腔的一侧设有进风口，相邻的两个叶片之间的间隙形成周向出风口。
2.根据权利要求1所述的一种叶轮式水平轴发电设备，其特征是，所述风力加速腔内与进风口正对的另一侧设有挡风结构。
3.根据权利要求2所述的一种叶轮式水平轴发电设备，其特征是，相邻的两个叶片在靠近进风口处设有前端贴合部，相邻的两个叶片在靠近挡风结构处设有后端贴合部，所述周向出风口位于前端贴合部与后端贴合部之间。
4.根据权利要求2所述的一种叶轮式水平轴发电设备，其特征是，所述风力加速腔在进风口到挡风结构的方向上，内径先变大再变小，风力加速腔在叶片的外沿处内径最大。
5.根据权利要求4所述的一种叶轮式水平轴发电设备，其特征是，所述叶片的前端与外沿之间的部分为叶片的前受风部，叶片的外沿与后端之间的部分为叶片的后受风部，所述前受风部在朝向风力加速腔外的一侧形成第一受风面，所述后受风部在朝向风力加速腔内的一侧形成第二受风面。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种叶轮式水平轴发电设备，其特征是，所述叶轮组件还包括固定圈，所述叶片固定连接在固定圈上。
7.根据权利要求1所述的一种叶轮式水平轴发电设备，其特征是，还包括风向仪，所述风向仪上设有指示灯。
8.根据权利要求1所述的一种叶轮式水平轴发电设备，其特征是，还包括圆形轨道，所述主传动轴与发电机连接，所述传动轴和发电机均安装在圆形轨道上。
9.根据权利要求8所述的一种叶轮式水平轴发电设备，其特征是，所述圆形轨道上安装有第一安装台和第二安装台，所述第一安装台和第二安装台下方均设有若干个适配安装在圆形轨道上的脚轮，所述第一安装台通过轴承座与传动轴连接，所述发电机安装在第二安装台上。
10.根据权利要求9所述的一种叶轮式水平轴发电设备，其特征是，还包括旋转座，旋转座上连接有第一支撑杆和第二支撑杆，所述第一支撑杆的一端与所述叶轮组件连接，所述第二支撑杆的一端与所述第二安装台连接。
...【技术特征摘要】
1.一种叶轮式水平轴发电设备，包括叶轮组件，所述叶轮组件包括主传动轴和若干个绕主传动轴周向设置的叶片，其特征是，所述的若干个叶片的内侧形成风力加速腔，所述风力加速腔的一侧设有进风口，相邻的两个叶片之间的间隙形成周向出风口。
2.根据权利要求1所述的一种叶轮式水平轴发电设备，其特征是，所述风力加速腔内与进风口正对的另一侧设有挡风结构。
3.根据权利要求2所述的一种叶轮式水平轴发电设备，其特征是，相邻的两个叶片在靠近进风口处设有前端贴合部，相邻的两个叶片在靠近挡风结构处设有后端贴合部，所述周向出风口位于前端贴合部与后端贴合部之间。
4.根据权利要求2所述的一种叶轮式水平轴发电设备，其特征是，所述风力加速腔在进风口到挡风结构的方向上，内径先变大再变小，风力加速腔在叶片的外沿处内径最大。
5.根据权利要求4所述的一种叶轮式水平轴发电设备，其特征是，所述叶片的前端与外沿之间的部分为叶片的前受风部，叶片的外沿与后端之间的部分为叶片的后受风部，所述前受风部在朝向风力加速腔外的一侧形成第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：李家辉，
申请(专利权)人：浙江宝泰控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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