風力發(fā)電塔的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及風力發(fā)電塔，更具體地，是設及內(nèi)部設置有風力滿輪機的風力發(fā)電塔 的技術。
【背景技術】
[0002] 一般地，風力發(fā)電系統(tǒng)設及通過利用將風力轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)力而進行發(fā)電的技術，是 將風能轉(zhuǎn)換為機械能并驅(qū)動發(fā)電機W發(fā)電的系統(tǒng)。
[0003] 運種風力發(fā)電系統(tǒng)通常分為水平軸風力發(fā)電系統(tǒng)和垂直軸風力發(fā)電系統(tǒng)。水平軸 風力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率高，但是存在問題的是受風向影響較大，垂直軸風力發(fā)電系統(tǒng)雖 然不會受到較大的風向影響，但是存在的問題是與水平軸風力發(fā)電系統(tǒng)相比效率低。由此， 大部分的與風力發(fā)電相關的主要企業(yè)關注水平軸風力發(fā)電，對于垂直軸風力發(fā)電，針對提 高效率的方法進行大量的研究。但是，目前還未找出用于提高垂直軸風力發(fā)電的效率的合 理方法。另外，本發(fā)明是有關垂直軸風力發(fā)電的技術，基于運一點，W下，將W垂直軸風力發(fā) 電為中屯、進行說明。
[0004] 垂直軸風力發(fā)電具有的技術優(yōu)點是能夠利用從前方吹來的風，但是存在的問題是 對于一般在大氣中吹動的風，由于風向和風力不恒定，而難W有效地實現(xiàn)風力發(fā)電。因此， 為了解決如上所述的問題嘗試過多種方法。例如，提出的方案有在垂直軸風力滿輪機的周 圍附加地設置具有導向壁的集風管結構，從而能夠使風沿預定方向流動，同時還能夠增加 風速。
[000引韓國專利公開第2009-0035884號(加速型風力發(fā)電機）中公開了如下技術，即在加 速型風力發(fā)電機的內(nèi)部設置阻力型風力滿輪機，并在阻力型風力滿輪機的周圍設置集風管 結構，W使得風向恒定，同時能夠增加風速，由此能夠提高垂直軸風力滿輪機的效率。
[0006] 另外，日本專利公開第2010-531594號（具有垂直軸的風力滿輪機）中公開了如下 技術，即，在風力發(fā)電塔的內(nèi)部設置有阻力型垂直軸風力滿輪機，所述阻力型垂直軸風力滿 輪機的周圍設置有集風管結構，W使得風向恒定，同時能夠增加風速。
[0007] 但是，上述專利中所公開的集風管設計成使得引導至集風管內(nèi)的風與阻力型風力 葉片直接接觸而帶動所述風力葉片的旋轉(zhuǎn)，在運種結構下，根據(jù)風的變化使得所述阻力型 葉片的運動也隨之同樣地發(fā)生變化，由此具有的問題是難W保持持續(xù)性地風力發(fā)電。另外， 使經(jīng)過所述導向壁的風直接與阻力型葉片接觸，從而能夠產(chǎn)生大的阻力，運種結構具有的 優(yōu)點是有利于阻力型葉片的初期啟動，但在風速較快的情況下反而會起到阻礙作用，難W 實現(xiàn)有效的風力發(fā)電。
[0008] 由此，本發(fā)明的申請人為了解決如上所述的技術問題而研究出設置有垂直軸風力 滿輪機的風力發(fā)電塔。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 技術問題
[0010]本發(fā)明的實施方式提供一種有關風力發(fā)電塔的技術，該風力發(fā)電塔形成為在低速 情況下也能夠?qū)崿F(xiàn)風力發(fā)電，并且使風力發(fā)電效率最大化。
[00川技術方法
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的風力發(fā)電塔形成有多層用于風流入的風流入口，并 且所述風力發(fā)電塔包括能夠?qū)⑺隽魅氲娘L經(jīng)過風力發(fā)電塔的內(nèi)部而排出至外部的集風 部和能量轉(zhuǎn)換部，其中，所述集風部包括通過多個風導向壁形成的多個風流入口和多個風 流出口，多個風導向壁W相同角度傾斜并沿著所述風力發(fā)電塔的中屯、布置成放射狀，W能 夠使通過所述風流入口流入的風經(jīng)過風流出口而朝向所述能量轉(zhuǎn)換部的一側半徑方向流 動;所述能量轉(zhuǎn)換部中，所述風力發(fā)電塔的各個層的中屯、所形成的空間內(nèi)設置有具有垂直 軸葉片的垂直軸風力滿輪機，并且在所述風導向壁與所述垂直軸葉片之間的空間內(nèi)形成有 具有至少Im間距的風流道;通過所述集風部的風流入口和所述風流出口流入的風沿著形成 于所述能量轉(zhuǎn)換部的一側半徑方向上的所述風流道流動，并排出至所述風力發(fā)電塔的外 部。
[0013] 另外，所述集風部的風流入口與風流出口的截面積比可W形成為至少2.5:1。
[0014] 另外，所述垂直軸風力滿輪機形成為具有升力葉片，所述垂直軸風力滿輪機可W 形成為垂直軸升力型風力滿輪機。另外，所述風流道的間距可W形成為1.5m。
[001引發(fā)明效果
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的風力發(fā)電塔在低速風的情況下也能夠?qū)︼L速進行 加速而實現(xiàn)風力發(fā)電，同時提高用于旋轉(zhuǎn)葉片的風的利用效率，從而能夠提高整體的發(fā)電 效率。
[0017] 另外，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的風力發(fā)電塔利用文丘里效應增強風力，同時 利用在圓柱形的風力發(fā)電塔的背面產(chǎn)生的滿流，使得穿過風力發(fā)電塔的風的壓降更大，由 此能夠更快地提高設置在風力發(fā)電塔內(nèi)部的葉片的旋轉(zhuǎn)。
【附圖說明】
[0018] 圖1為示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的風力發(fā)電塔的圖；
[0019] 圖2為示出圖1中所示的風力發(fā)電塔的截面圖；
[0020] 圖3為示出圖2中所示的風流入口和風流出口的截面積比所對應的發(fā)電輸出功率 的圖；
[0021] 圖4為示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的設置在風力發(fā)電塔內(nèi)部的Gyromill型風 力滿輪機的一個實施方式；
[0022] 圖5為示出圖2中所示的集風部和能量轉(zhuǎn)換部的放大圖；
[0023] 圖6a至圖6d示出在根據(jù)本發(fā)明的風力發(fā)電塔中，根據(jù)風流道的間距變化，從風流 出口排出的風的速度變化的結果。
【具體實施方式】
[0024] W下，參照附圖對，將對根據(jù)本發(fā)明的風力發(fā)電塔進行更詳細的說明。
[0025] 本發(fā)明的申請人提供一種風力發(fā)電塔，作為用于能夠更有效地集中大氣中的風的 方向并進一步增強風力的方法，該風力發(fā)電塔形成有多層集風部W能夠控制風向并增強風 力。對此，圖I中有圖示，如圖中所示地，根據(jù)本發(fā)明的風力發(fā)電塔100制造成形成有多層集 風部110,該集風部110包括使風流入的多個風流入口 111。另外，吹向所述風力發(fā)電塔100的 風會經(jīng)過所述風力發(fā)電塔100的風流入口 111，或者如所述圖1中所示地沿著風力發(fā)電塔100 的兩側面和上部而流動。在此情況下，會在所述風力發(fā)電塔100的背面產(chǎn)生滿流。在所述風 力發(fā)電塔100的背面產(chǎn)生的滿流與所述風力發(fā)電塔100的形狀無關，只要具有預定高度和體 積就能夠產(chǎn)生，在所述風力發(fā)電塔100的截面大致形成為圓形時，會在與風流向所述風力發(fā) 電塔的的一側相反的側面上產(chǎn)生滿流。由此，根據(jù)本發(fā)明的風力發(fā)電塔100可W形成為圓柱 形。
[0026]圖2中示出根據(jù)本發(fā)明的風力發(fā)電塔100的一個層的截面，參照圖2,根據(jù)本發(fā)明的 風力發(fā)電塔100可W形成有集風部110和能量轉(zhuǎn)換部150。如上所述，集風部110可W通過如 下方式形成，即，將多個風導向壁120W所述風力發(fā)電塔100的中屯、為基準布置成放射狀，W 使得風流入口 111和風流出口 112之間的截面積存在大于預定程度的差，從而能夠控制從外 部流向風流入口 111的風向并增強風力。在此，所述風流入口 111和風流出口 112之間的截面 積之差形成為在5m/s W下的低風速下能夠因文丘里效應而增加風速。
[0027 ] 圖3中示出所述集風部110的風流入口 111和和風流出口 112的截面積比所對應的 發(fā)電輸出功率。圖3中示出了本發(fā)明的申請人通過設置在濟州島上的實驗塔得出的實驗結 果，其中，將額定輸出功率為6Kw的風力發(fā)電機作為對象進行了實驗，并且在所述風流入口 111和風流出口 112的截面積比變?yōu)?:1 W上的情況下，通過測出從設置在實驗塔上的風力 發(fā)電機測定出的輸出功率，從而找出能夠帶來文丘里效應的截面積比。觀察所述實驗結果， 在所述風力發(fā)電機中，公認的常用電力的范圍為大約5KW，基于運一點，能夠確認的是在所 述風流入口 111和風流出口 112的截面積比約為2.5:1時會產(chǎn)生公認為額定功率的5Kw W上 的輸出功率。因此，通過將根據(jù)本發(fā)明的風力發(fā)電塔100上所設置的集風部110的風流入口 111和風流出口 112的截面積比形成為至少約2.5:1，就能夠在所述風力發(fā)電塔100的集風部 110上獲得風速增加的效果。
[0028] 所述風導向壁120優(yōu)選設計成具有適當數(shù)量的風流入口 111，從而將流入所述風力 發(fā)電塔100的風有效地排出至外部。由此，在根據(jù)本發(fā)明的風力發(fā)電塔100中，通過設置至少 五至九個風導向壁110,能夠?qū)⒘魅胨鲲L力發(fā)電塔100內(nèi)部的風有效地排出至外部。
[0029] 在所述風力發(fā)電塔100的各個層的中屯、空間所形成的能量轉(zhuǎn)換部150上設置垂直 軸風力滿輪機。根據(jù)本發(fā)明的風力發(fā)電塔100上設置的垂直軸風力滿輪機可W設置阻力型 風力滿輪機或升力型風力滿輪機等。另外，在本發(fā)明的一個實施方式中，作為所述垂直軸風 力滿輪機可W設置升力型風力滿輪機，并且W設置有Gyromi 11型風力滿輪機130 (坤叫適替荀晉詞詞邁)的實施方式作為基礎進行說明。圖4中示出了Gyromill型風力滿 輪機130的一個實施方式，所述Gyromill型風力滿輪機可W包括中屯、軸131、形成為流線型 并通過升力旋轉(zhuǎn)的Gyromi 11型風力葉片133 W及連接所述中屯、軸131和所述Gyromi 11型風 力葉片133的支撐軸132。
[0030] 經(jīng)過所述集風部110的風在流經(jīng)能量轉(zhuǎn)換部150的過程中，所述能量轉(zhuǎn)換部150作 為將風能轉(zhuǎn)化為機械能的空間，所述能量轉(zhuǎn)換部150 W所述Gyromi 11型風力滿輪機130的 Gyromill型風力葉片133為基準，可W包括風流道151和內(nèi)部流道152,其中，風流道151定義 為所述Gyromill型風力葉片133與所述風導向壁120的末端部之間的空間，內(nèi)部流道152定 義為所述Gyromill型風力滿輪機130的中屯、軸131與所述Gyromill型風力葉片133之間的空 間。
[0031] Gyromill型風力滿輪機130與達里厄型風力滿輪機相比，二者都通過升力驅(qū)動，基 于運一點可見二者在技術上相似，但是Gyromi 11型風力滿輪機130的Gyromi 11型風力葉片 133形成為流線型并具有有限長度，由于運一點，與里厄型風力滿輪機相比，Gyromill型風 力滿輪機130形成為密實度(solidity)大，且葉尖速比（TSR，Tip Speed Ratio)小。在此，密 實度是指在葉片的任意半徑位置上，葉片的弦長相對于葉片的旋轉(zhuǎn)半徑所占的比，TSR是指 風速與葉片端部的速度之比。即，當風速與葉片端部的速度相同時，TSR為1。
[0032] 另外，與達里厄型風力滿輪機的密實度不同地，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的 Gyromill型風力滿輪機130由于密實度非常大，因此具有的問題是隨著TSR的增大，