基于文丘里效应的马格努斯型直驱式风力发电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于文丘里效应的马格努斯型直驱式风力发电机，包括在机舱的进气端安装有文丘里管，文丘里管的喉道处设置有驱动风轮，驱动风轮与在机舱内设置的水平的内轴的前端同轴连接，内轴的后端伸出机舱通过差速机构与旋转圆柱型桨叶同轴连接，旋转圆柱型桨叶呈放射状配设，差速机构外端头安装有轮毂；内轴上套装有外轴，外轴与发电机的电机转子同轴连接，电机转子与设置在机舱内部的电机定子相对应。本实用新型专利技术装置能够在２米／秒以下微风情况下高效自驱动实现风力发电。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于风力发电设备
，涉及一种基于文丘里效应的马格努斯型直驱式风力发电机。
技术介绍
现有的风力发电机在微风2米/秒情况下，要想获得较大的驱动力，势必增加驱动风轮径向尺寸，而根据空气动力学理论，前端大尺寸的驱动风轮会大大影响风力发电机主叶轮的空气动力性能。马格努斯型风力发电机已经众所周知例：参考专利文献1，2，其运行原理是圆柱型桨叶绕自身轴线的旋转与风力相互作用，产生马格努斯升力、驱动发电机进行发电。文献1为美国专利第4366386号说明书，所述的马格努斯型风力发电机，需要使用附加电机驱动圆柱型桨叶旋转产生马格努斯升力，若要使发电机发电需先消耗一定的电能，而且若要提高发电量必将消耗更多的电能。文献2为俄罗斯联邦专利第2189494C2号说明书，所述的马格努斯型风力发电机采用了Savonius桨叶来产生旋转圆柱型桨叶的自驱动，而不需要额外的能量来驱动圆柱型桨叶的旋转。但由于Savonius桨叶不会超过风速进行旋转，不能提高圆柱型桨叶的旋转速度，所以不能产生较大的马格努斯升力，风能利用率较低。文献3为中国专利第18446056A号说明书，所述的马格努斯型风力发电机，需要在圆柱型桨叶外周表面设置螺旋状突条，用于产生空气流动，实现圆柱型桨叶的自驱动。但是形状复杂、工艺性较差，难以保证其具有较佳的空气动力学性能。因此在微风条件下，现有的马格努斯型风力发电机均不理想，有必要进一步进行创新改进，来满足微风情况下的启动及高效运行。
技术实现思路
本技术的目的是，提供一种基于文丘里效应的马格努斯型直驱式风力发电机，不需要消耗额外的电能、工艺性较好，特别能够保证微风情况下的启动及高效运行。本技术所采用的技术方案是，一种基于文丘里效应的马格努斯型直驱式风力发电机，包括在机舱的进气端安装有文丘里管，文丘里管的喉道处设置有驱动风轮，驱动风轮与在机舱内设置的水平的内轴的前端同轴连接，内轴的后端伸出机舱通过差速机构与旋转圆柱型桨叶同轴连接，旋转圆柱型桨叶呈放射状配设，差速机构外端头安装有轮毂；内轴上套装有外轴，外轴与发电机的电机转子同轴连接，电机转子与设置在机舱内部的电机定子相对应。本技术的风力发电机，其特征还在于：所述文丘里管通过筋板固定在机舱前端。本技术的有益效果是，结构简单，布置合理，制作成本低；采用驱动风轮驱动圆柱型桨叶旋转，并采用文丘里管加快空气流动速度，从而提高所述风力发电机的风能利-->用率，从而实现在微风情况下的启动及高效运行。附图说明图1为本技术装置的结构示意图；图2为马格努斯升力的原理示意图；图3为文丘里效应的原理示意图。图中，1.驱动风轮，2.文丘里管，3.内轴，4.外轴，5.电机转子，6.电机定子，7.机舱，8.差速器，9.圆柱型桨叶，10.轮毂。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。如图1，本技术的基于文丘里效应的马格努斯型直驱式风力发电机，包括在机舱7的进气端通过筋板固定安装有文丘里管2，文丘里管2的喉道处设置有驱动风轮1，驱动风轮1与在机舱7内设置的水平的内轴3的前端同轴连接，内轴3的后端伸出机舱7通过差速机构8与旋转圆柱型桨叶9同轴连接，旋转圆柱型桨叶9呈放射状配设，差速机构8外端头安装有轮毂10；内轴3上套装有外轴4，外轴4与发电机的电机转子5同轴连接，电机转子5与设置在机舱7内部的电机定子6相对应，用于驱动发电机；所述文丘里管2在形状结构上包括入口处、收缩段、喉道、扩散段、出口处等部分，参照图3。本技术的风力发电机运转时，2米/秒以下的自然风产生的气流通过文丘里管2的收缩段时进行加速，到达喉道处速度达到最大，使驱动风轮1以远高于自然风速下的转速旋转，驱动风轮1通过内轴3及差速机构8向圆柱型桨叶9传递旋转力矩，使圆柱型桨叶9高速旋转，根据马格努斯效应原理，其高速旋转与风力相互作用将产生更大的马格努斯升力，从而通过外轴4驱动发电机转子5运行发电。参照图2、图3，根据著名的Kutta-JouKowsky公式，给定圆柱体的半径R和长度b，在来流速度                                               及密度一定时，升力L和圆柱的旋转转速成正比。本技术使用驱动风轮驱动圆柱型桨叶的旋转，为了使小尺寸的驱动风轮获得较大的驱动力并将其对主叶轮的空气动力性能的影响减到最低，本技术根据流力学中的文丘里效应增设文丘里管，并利用筋板将其固定在机舱前端。-->本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于文丘里效应的马格努斯型直驱式风力发电机，其特征在于：包括在机舱（７）的进气端安装有文丘里管（２），文丘里管（２）的喉道处设置有驱动风轮（１），驱动风轮（１）与设置在机舱（７）内的水平的内轴（３）的前端同轴连接，内轴（３）的后端伸出机舱（７）通过差速机构（８）与旋转圆柱型桨叶（９）同轴连接，旋转圆柱型桨叶（９）呈放射状配设，差速机构（８）外端头安装有轮毂（１０）；内轴（３）上套装有外轴（４），外轴（４）与发电机的电机转子（５）同轴连接，电机转子（５）与设置在机舱（７）内部的电机定子（６）相对应。

【技术特征摘要】
1.一种基于文丘里效应的马格努斯型直驱式风力发电机，其特征在于：包括在机舱（7）的进气端安装有文丘里管（2），文丘里管（2）的喉道处设置有驱动风轮（1），驱动风轮（1）与设置在机舱（7）内的水平的内轴（3）的前端同轴连接，内轴（3）的后端伸出机舱（7）通过差速机构（8）与旋转圆柱型桨叶（9）同轴连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆安乐，孙海强，刘宏昭，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]