本發(fā)明涉及發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種具有環(huán)式電機(jī)的環(huán)罩風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)，如圖1所示，由于管罩長(zhǎng)、尺寸大、較笨重，影響了整個(gè)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。如何減小大擴(kuò)散角管罩的長(zhǎng)度已成為提高罩式風(fēng)力發(fā)電機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵問(wèn)題。通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)制造成本及經(jīng)濟(jì)性分析，我們計(jì)算得出B≤0.33D2，是比較經(jīng)濟(jì)的。這就意味著，應(yīng)當(dāng)把管長(zhǎng)縮短67％。然而，管長(zhǎng)縮短，“管罩”就成了“環(huán)罩”，出現(xiàn)了附面層分離問(wèn)題。如圖2所示，附面流在環(huán)罩的中后部發(fā)生急劇的分離，這種脫離的現(xiàn)象影響了環(huán)罩的增速效應(yīng)。

在空氣動(dòng)力工程“氣流分離動(dòng)力學(xué)”的經(jīng)典著作中，提出的解決辦法是“環(huán)罩中部吹氣法”。采取這種辦法可以做到B≤0.33D2，其機(jī)理是：在吹氣的空隙附近附面層出現(xiàn)局部分離，產(chǎn)生小渦。隨后又“再附”于環(huán)罩內(nèi)面。從而保住了附面層，保持了環(huán)罩的增速效應(yīng)，如圖3所示。但是，這種辦法需要附加吹氣設(shè)備，并需消耗功率。在實(shí)際應(yīng)用中往往是不適用的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種具有環(huán)式電機(jī)的環(huán)罩風(fēng)力發(fā)電機(jī)，具有平穩(wěn)的對(duì)風(fēng)性能、高效的發(fā)電性能、靈敏的起動(dòng)性能和疾風(fēng)失速的性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

具有環(huán)式電機(jī)的環(huán)罩風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括環(huán)形稀土永磁發(fā)電機(jī)、多葉片無(wú)軸風(fēng)輪、環(huán)形轉(zhuǎn)子及其環(huán)形支撐、翼型斷面罩體、機(jī)頭的支撐結(jié)構(gòu)及塔架；多葉片無(wú)軸風(fēng)輪位于環(huán)形轉(zhuǎn)子內(nèi)部并由翼型斷面罩體內(nèi)環(huán)形支撐來(lái)限位和支持；環(huán)形轉(zhuǎn)子位于多葉片無(wú)軸風(fēng)輪的外緣，由若干硅鋼片疊制而成，內(nèi)部鑲有多對(duì)釹鐵硼磁鋼，作為風(fēng)輪的環(huán)形支撐，環(huán)形稀土永磁發(fā)電機(jī)的定子鑲在翼型斷面罩體的喉部?jī)?nèi)，由若干硅鋼片疊制而成，沒(méi)有電刷，線圈的引出線布置在翼型斷面罩體內(nèi)；翼型斷面罩體通過(guò)機(jī)頭的支撐結(jié)構(gòu)與塔架相連；所述翼型斷面罩體包括前罩和后罩，前罩?jǐn)嗝鏋榱骶€翼型，后罩為薄殼翅型；前罩與后罩之間設(shè)有縫隙，并使罩型曲線保持一致性。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1)平穩(wěn)的對(duì)風(fēng)性能：大于等于0.3m/s即可平穩(wěn)對(duì)風(fēng)；

2)高效的發(fā)電性能：由于環(huán)罩的負(fù)壓抽吸作用，可使風(fēng)速增達(dá)一倍風(fēng)功率增加8倍，發(fā)電效果明顯；

3)靈敏的起動(dòng)性能：由于風(fēng)輪直徑小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不大，可捕捉陣風(fēng)的能量；

4)疾風(fēng)失速的性能：當(dāng)風(fēng)速超過(guò)7級(jí)(疾風(fēng))時(shí)，失速效應(yīng)展現(xiàn)出來(lái)，無(wú)需調(diào)節(jié)槳距，既能起到功率限制作用。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的長(zhǎng)罩管風(fēng)力發(fā)電機(jī)的示意圖。

圖2為將管長(zhǎng)縮短67％的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理示意圖。

圖3為采用環(huán)罩中部吹氣法的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例具有環(huán)式電機(jī)的環(huán)罩風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種具有環(huán)式電機(jī)的環(huán)罩風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括環(huán)形稀土永磁發(fā)電機(jī)、多葉片無(wú)軸風(fēng)輪、環(huán)形轉(zhuǎn)子及其環(huán)形支撐、翼型斷面罩體、機(jī)頭的支撐結(jié)構(gòu)及塔架；多葉片無(wú)軸風(fēng)輪位于環(huán)形轉(zhuǎn)子內(nèi)部并由翼型斷面罩體內(nèi)環(huán)形支撐來(lái)限位和支持；環(huán)形轉(zhuǎn)子位于多葉片無(wú)軸風(fēng)輪的外緣，由若干硅鋼片疊制而成，內(nèi)部鑲有多對(duì)釹鐵硼磁鋼，作為風(fēng)輪的環(huán)形支撐，環(huán)形稀土永磁發(fā)電機(jī)的定子鑲在翼型斷面罩體的喉部?jī)?nèi)，由若干硅鋼片疊制而成，沒(méi)有電刷，線圈的引出線布置在翼型斷面罩體內(nèi)；翼型斷面罩體通過(guò)機(jī)頭的支撐結(jié)構(gòu)與塔架相連；所述翼型斷面罩體包括前罩和后罩，前罩?jǐn)嗝鏋榱骶€翼型，后罩為薄殼翅型；前罩與后罩之間設(shè)有縫隙，并使罩型曲線保持一致性，這樣可以充分利用自然風(fēng)，無(wú)需外加吹風(fēng)裝置，祥見(jiàn)圖5。當(dāng)自然風(fēng)沿前罩外表面平順流動(dòng)時(shí)，能夠均勻有力地向后罩內(nèi)壁吹氣，給附面流補(bǔ)充能量，使附面流平穩(wěn)地往后罩內(nèi)面流動(dòng)，從而避免了附面層的分離。我們知道精確的開(kāi)縫設(shè)計(jì)，可以達(dá)到這個(gè)效果。

本具體實(shí)施可以使罩長(zhǎng)減少67％，同時(shí)，也使環(huán)罩材料減少2/3；風(fēng)機(jī)造價(jià)降低一半。采用這種裝置需要處理好前罩與后罩的聯(lián)接問(wèn)題。我們通過(guò)制作4個(gè)環(huán)罩模具、三只增強(qiáng)肋板和一只風(fēng)機(jī)支架解決了聯(lián)接問(wèn)題，并通過(guò)原型實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了這種裝置的可靠性和有效性該機(jī)組在呼和浩特打拉土牧村運(yùn)行了一年，后移至大青山腳下，又運(yùn)行了一年，性能很好，2002年1月運(yùn)至八達(dá)嶺風(fēng)力發(fā)電試驗(yàn)站，開(kāi)始進(jìn)行進(jìn)行全面測(cè)試，待通過(guò)專(zhuān)家鑒定后進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)，并投放市場(chǎng)。此機(jī)型在一級(jí)風(fēng)時(shí)即可以平穩(wěn)對(duì)風(fēng)，二級(jí)風(fēng)時(shí)即開(kāi)始發(fā)電，八級(jí)風(fēng)時(shí)仍能安全運(yùn)行。與常規(guī)的FDJ-300W及FD-600W風(fēng)機(jī)相比發(fā)電連續(xù)性好，每年可以多運(yùn)行1000小時(shí)。全年多發(fā)電24％左右。其制造成本只比常規(guī)機(jī)型高15％，性能價(jià)格比高7.8％，具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力?？梢宰鳛槌Ｒ?guī)機(jī)型的更新?lián)Q代產(chǎn)品。

應(yīng)用這種風(fēng)機(jī)，在內(nèi)蒙古草原、大西北邊疆、東南沿海島嶼和高速公路兩邊，每年能運(yùn)行、發(fā)電6000小時(shí)到8000小時(shí)，前景廣闊。

本具體實(shí)施風(fēng)輪效率高：符合空氣動(dòng)力學(xué)的要求，在風(fēng)輪的前后通道上沒(méi)有影響空氣流動(dòng)的任何物體；葉輪外環(huán)的設(shè)計(jì)可防止葉片的微顫和抖動(dòng)，有效地減少風(fēng)力發(fā)電機(jī)的振動(dòng)；風(fēng)輪轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速大小而變，全風(fēng)速段的高速比均接近最優(yōu)值；電機(jī)效率高：最大限度的提高磁極旋轉(zhuǎn)的線速度，環(huán)形電機(jī)直徑大，獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使定子和轉(zhuǎn)子的散熱效果均好，定子線圈的布置方式，可以保證環(huán)形電機(jī)能夠采取高電壓方式，從而提高電機(jī)效率；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)性能好，機(jī)型適用范圍廣。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。