螺旋渦風(fēng)力發(fā)電機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及風(fēng)力發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域，特別是一種發(fā)電效率高的螺旋渦風(fēng)力發(fā)電機以及該螺旋渦風(fēng)力發(fā)電機的螺旋渦風(fēng)葉。
【背景技術(shù)】
[0002]預(yù)計到2020年，世界風(fēng)力發(fā)電能力占總電力將可能達(dá)到12%。我國有較長的海岸線與廣袤的沿海地區(qū)、風(fēng)力資源豐富地區(qū)，得天獨厚的地域風(fēng)能資源優(yōu)勢，我國風(fēng)能資源豐富，儲量為32億千瓦，可開發(fā)的裝機容量為2.5億千瓦，居世界首位，但目前我國風(fēng)電所占比例遠(yuǎn)低于歐洲，風(fēng)力發(fā)電潛力巨大。
[0003]傳統(tǒng)風(fēng)力機是采用旋翼式風(fēng)葉，風(fēng)葉實度低于8%，適用于貝茲理論推導(dǎo)，貝茲理論是研究風(fēng)力發(fā)電學(xué)科中相關(guān)風(fēng)能利用效率最基本的理論，該理論是德國的物理學(xué)家Albert Betz于1926年提出的，該理論公開了平面升阻旋翼式風(fēng)力機的風(fēng)能理想利用系數(shù)極值為16/27(約為0.593)，因此，傳統(tǒng)的風(fēng)力機永遠(yuǎn)難以突破極限風(fēng)能利用系數(shù)0.593。在實踐中，用于風(fēng)力發(fā)電的風(fēng)葉裝置的風(fēng)能利用效率Cp值均低于0.5，專利號為201120294088.4的水平軸漸開線螺旋面葉片公開的葉片，風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率Cp值為0.46?
0.48，該葉片用于風(fēng)力機后，風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率仍然比較低。因此，只有對貝茲理論進行突破，另辟蹊徑，改變風(fēng)葉結(jié)構(gòu)，才能使風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率大幅度提升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的第一個發(fā)明目的在于針對【背景技術(shù)】中所述的現(xiàn)有技術(shù)中的風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率低的問題，提供一種能夠解決前述問題的螺旋渦風(fēng)葉。
[0005]具體方案如下:
[0006]本實用新型的發(fā)明目的在于針對【背景技術(shù)】中所述的現(xiàn)有技術(shù)中的風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率低的問題，提供一種能夠解決前述問題的螺旋渦風(fēng)力發(fā)電機。
[0007]具體方案如下:
[0008]—種螺旋渦風(fēng)力發(fā)電機，其包括風(fēng)葉、發(fā)電機艙、風(fēng)機轉(zhuǎn)軸、調(diào)向舵板和固定件，風(fēng)葉包括若干片葉片，各個葉片的葉面均為自內(nèi)部向外部錐度逐漸增大的錐面，各個葉片的正視圖曲線均為螺旋漩渦狀，葉片為金屬、塑料或纖維復(fù)合材料制成的葉片，葉片呈圓周式陣列分布，葉片以其中心部與風(fēng)機轉(zhuǎn)軸固定連接，風(fēng)機轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機艙一側(cè)的動力輸入端連接，所述的調(diào)向舵板固定在發(fā)電機艙上，調(diào)向舵板的板面沿著風(fēng)機轉(zhuǎn)軸的反方向設(shè)置，固定件與發(fā)電機艙連接。
[0009]上述方案中，所述的發(fā)電機艙是將機械能轉(zhuǎn)化成電能輸出的裝置，發(fā)電機艙為外轉(zhuǎn)子式或內(nèi)轉(zhuǎn)子式的發(fā)電機。發(fā)電機艙可直接或間接與風(fēng)機轉(zhuǎn)軸相連。
[0010]上述方案中，所述的風(fēng)機轉(zhuǎn)軸通過傳動機構(gòu)將動力傳遞至發(fā)電機艙的轉(zhuǎn)子。風(fēng)機轉(zhuǎn)軸可通過法蘭直連、齒輪傳遞、帶傳遞等機構(gòu)與發(fā)電機艙的轉(zhuǎn)子實現(xiàn)動力傳遞，所述的發(fā)電機艙可以安裝在風(fēng)葉的前方、后方、上方、下方等各處。
[0011]上述方案中，所述的風(fēng)機轉(zhuǎn)軸為直線度精度較高、圓跳動小的棒材或管材，其材質(zhì)為金屬或復(fù)合材料。風(fēng)機轉(zhuǎn)軸須具有足夠的剛度與疲勞強度，根據(jù)需要，風(fēng)機轉(zhuǎn)軸也可是其它截面形狀的型材。
[0012]上述方案中，為了達(dá)到阻風(fēng)小，質(zhì)量輕，轉(zhuǎn)向好，平衡性好，抗風(fēng)強的目的，所述的固定件為金屬材料或纖維復(fù)合材料制成的，固定件上設(shè)有風(fēng)機轉(zhuǎn)軸支架，風(fēng)機轉(zhuǎn)軸支架的上端部設(shè)有連接帽，連接帽沿著風(fēng)機轉(zhuǎn)軸的軸向設(shè)置，連接帽套在風(fēng)機轉(zhuǎn)軸的端部并與風(fēng)機轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動配合。固定件以單點、兩點或多點固定風(fēng)葉，實現(xiàn)整體系統(tǒng)的可靠性，增加抗風(fēng)能力。通過設(shè)置風(fēng)機轉(zhuǎn)軸支架能夠在風(fēng)機轉(zhuǎn)軸的前端部對風(fēng)機轉(zhuǎn)軸提供支撐，增強抗風(fēng)能力。
[0013]上述方案中，所述的葉片側(cè)視圖輪廓為棱形、三角形、圓錐狀、圓形、橢圓或多邊形。
[0014]本實用新型的螺旋渦風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)葉與傳統(tǒng)的旋翼式風(fēng)葉相比，改變了風(fēng)葉的形狀，本實用新型的螺旋渦風(fēng)葉是將阿基米德螺旋線經(jīng)三維變形成螺旋渦狀線，再將螺旋渦狀線與其中心軸線通過三維造型軟件掃描變成一實體曲面，便完成一個葉片的造型，同軸陣列分布若干個個實體曲面即可形成完整的風(fēng)葉，風(fēng)葉可以不斷地將風(fēng)螺旋卷入風(fēng)葉內(nèi)并壓縮推到風(fēng)葉的底部再釋放。風(fēng)葉不是旋翼式葉形，不適用于貝茲理論的推導(dǎo)，本實用新型的螺旋渦式風(fēng)葉可以將風(fēng)壓縮推進卷入風(fēng)葉使風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能，再通過發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換為電能輸出。本實用新型的風(fēng)葉實度為75%左右，風(fēng)葉重疊率高，風(fēng)葉內(nèi)部空間大，風(fēng)葉的軸向長度尺寸大于風(fēng)葉的旋轉(zhuǎn)直徑，而且風(fēng)葉的螺旋渦風(fēng)葉對來流風(fēng)進行壓縮推進，以不影響后面的來流風(fēng)做功，從而獲得很高的風(fēng)能利用系數(shù)。在同樣的掃風(fēng)面積下可獲得更多的風(fēng)能，通過風(fēng)洞測試，風(fēng)葉的風(fēng)能利用效率Cp值可高達(dá)0.7以上，而且還具有進一步提高的空間，風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率大幅度提升。本實用新型的螺旋渦風(fēng)力發(fā)電機是一種低轉(zhuǎn)速，低噪音，高效率的新型螺旋渦式風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)，尤其適合民用發(fā)電儲能，真正為人們的生活帶來實惠。此實用新型產(chǎn)品以更小的體積，獲取更多的風(fēng)電輸出，推廣應(yīng)用于路燈、高層建筑、船舶、海島、山區(qū)、景區(qū)等民用領(lǐng)域，定會以高的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率推動中小型風(fēng)電行業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)生極高的社會經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的螺旋渦風(fēng)力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為的圖1中X向視圖；
[0017]圖3為圖2中A-A向剖視圖；
[0018]圖4為三角形輪廓的風(fēng)葉的示意圖；
[0019]圖5為橢圓形的風(fēng)葉的示意圖；
[0020]圖6為為具有風(fēng)機轉(zhuǎn)軸支架的風(fēng)力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖中，I為葉片，2為風(fēng)機轉(zhuǎn)軸，3為發(fā)電機艙，4為調(diào)向舵板，5為固定件，6為風(fēng)機轉(zhuǎn)軸支架，7為連接帽。
【具體實施方式】
[0022]如圖1至圖6所示的一種螺旋渦風(fēng)力發(fā)電機，其包括風(fēng)葉、發(fā)電機艙3、風(fēng)機轉(zhuǎn)軸2、調(diào)向舵板4和固定件5，風(fēng)葉包括若干片葉片I，各個葉片I的葉面均為自內(nèi)部向外部錐度逐漸增大的錐面，各個葉片I的正視圖曲線均為螺旋漩渦狀，葉片I為金屬、塑料或纖維復(fù)合材料制成的葉片I，葉片I呈圓周式陣列分布，葉片I以其中心部與風(fēng)機轉(zhuǎn)軸2固定連接，風(fēng)機轉(zhuǎn)軸2與發(fā)電機艙3—側(cè)的動力輸入端連接，所述的調(diào)向舵板4固定在發(fā)電機艙3上，調(diào)向舵板4的板面沿著風(fēng)機轉(zhuǎn)軸2的反方向設(shè)置，固定件5與發(fā)電機艙3連接。所述的調(diào)向舵板4是參考魚類的尾鰭設(shè)計，對整機系統(tǒng)啟到對風(fēng)調(diào)向的作用，調(diào)向?qū)︼L(fēng)速度快。外形也可為任意幾何形狀，可安裝于系統(tǒng)的簡單部位，以達(dá)到調(diào)向旋轉(zhuǎn)使風(fēng)輪對風(fēng)的目的，舵板可做圖案LO