风动机
阅读：407发布：2022-08-14
专利汇可以提供风动机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 风 动机，包括有 叶轮 (1)和底座(3)，其技术特点在于，它还包括有一起定向作用的筒形具有喇叭口的风罩(2)，风罩(2)罩于叶轮(1)上。叶轮(1)周边均匀设置与地面垂直的风帆式矩形 叶片 ，使叶轮(1)形成中空的鼠笼状。风罩(2)与底座(3)之间设有 轴承 (5)，风罩(2)下沿与底座(3)之间设有 滑轮 (6)。底座(3)上设有与叶轮(1)传动连接的传动轮(4)。使用时风源经风罩2聚集导向后吹向叶轮1使之旋转，带动外设发 电机 发电，单机功率可达数十MW，且叶片不振颤，安全可靠，效率提高40％。，下面是风动机专利的具体信息内容。
技术领域
本发明涉及一种利用风能实现单机大功率、低成本、规模化发电场的基础 设备即风动机。
背景技术
现有风力发电机一般为桨叶式风力发电机，其桨叶、变速机构与发电机装 置在立柱顶部，由于桨叶需面风绕立柱作360°旋转，故对立柱柱体本身难以 施展措施加固。因此，如若在此种结构的基面上建造单机功率MW以上的大型低 成本规模化风力发电场时，存在如下风险：
1、叶片在强风中高速旋转时产生的振动可能引发立柱与叶片共振导致立柱 倒塌、叶片折断；
2、桨叶径向范围内，叶片面积一般仅为桨叶总体所占平面面积的5-25％， 其漏风率高达80-98％。因此风能利用率十分低下；
3、材料与配件昂贵、生产工艺要求高以及运输困难导致建造成本居高不下， 且单机功率越大技术含量越高，造价/KW越高，建造越难，致使经济效益低下。
4、维护保养既困难又危险，使用寿命短。
1、叶片在强风中高速旋转时产生的振动可能引发立柱与叶片共振导致立柱 倒塌、叶片折断；
2、桨叶径向范围内，叶片面积一般仅为桨叶总体所占平面面积的5-25％， 其漏风率高达80-98％。因此风能利用率十分低下；
3、材料与配件昂贵、生产工艺要求高以及运输困难导致建造成本居高不下， 且单机功率越大技术含量越高，造价/KW越高，建造越难，致使经济效益低下。
4、维护保养既困难又危险，使用寿命短。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种单机功率达数十MW的，可用于低 成本、规模化建造风力发电机的基础设备-风动机。
本发明的解决方案是，所述风动机，参见图1，包括有叶轮1和底座3，叶 轮1同轴线套接在底座3的主轴上，其技术特点在于，本发明的风动机还包括 有一起定向作用的筒形具有喇叭口的风罩2，所述风罩2同轴线罩于叶轮1之 上。所述叶轮1周边与叶轮直径呈锐角夹角辐射状均匀层叠设置与地面垂直的 叶片，从而使叶轮1形成中空的鼠笼状。所述风罩2与底座3的主轴之间径向 设有轴承5，风罩2下沿与底座3的座面之间设有滑轮6。所述底座3的主轴上 还同轴线套接有与风罩2下的叶轮1传动连接的传动轮4。
由此构成的本发明的风动机使用时，其具有定向功能的风罩2在风向跟踪 伺服机构或尾舵的带动下，机体上部由风罩2和叶轮1之间形成的钢构架经轴 承6与叶轮1中轴相连支撑；机体下部经滑轮5于底座3上支撑风罩2绕叶轮 1旋转直到对准来风方向。动力风源经风罩2聚集导向后吹向叶轮1，叶轮1 在底座3的上述叶轮支撑构架的牢固支撑下，以分布在叶轮1周边的风帆式多 叶片之较大的受风面积(如下注)，在叶轮1顶端，正面迎受风力，叶轮1在风 动力源推动下旋转，带动位于叶轮1内之上述支撑构架下安装的外设发电机旋 转发电。按照牛顿力学定律，依据本发明的结构，风动机中轴额定输出功率按 额定风级，额定输出功率与所需叶轮规格的计算公式是：
叶轮中轴额定输出功率W＝(额定风压Kg/m2×叶轮受风面积-叶轮自重力 损kg)×9.8×额定风速米/秒
注：
1、额定风速米/秒和额定风压Kg/m2值，取额定风级风能坐标图相应 值；
2、叶轮受风面积
3、叶轮自重力损kg
本发明的有益效果是：
1、由底座3于地面支撑叶轮1和风罩2力度大结构牢固，叶轮1周边 的叶片紧密层叠连接，使叶片振颤现象不复存在，更使得立柱倒塌、叶片折断的 现象不复存在，经检测，单机最大功率可达数十MW。
2、呈喇叭形状的定向风罩2将迎风面内的风能全部导问叶轮1，具有 很好的聚风效果。叶轮1以顶部形成正面受风面，使风能无泄漏地作用于叶轮 顶部受风面积上。从而使得风能利用率达到100％，能效比升高，效率提高40％ 以上，从而使得经济效益亦同步提高，大大有利于风能应用的广泛推广。
3、取材普通，维护方便，建造与运输均无难度，无危险。且造型越大 造价越低，使用年限越长。
4、由于外形宽阔坚实，如建造在沙漠、草原等荒漠之地，可遏制沙尘 暴，防止土地沙化，既有较高的经济效益，又可取得显著的环境效益。
5、利用风动力源产生动力的力学原理而设计的结构方式，依据牛顿力 学定律按风动机结构得出的额定输出功率与叶轮规格的公式将改变落后的风能 利用现状。为风能的利用提供了科学的、低成本的、以及规模化的风力发电机 结构和实用准确的计算公式。
附图说明
图1是本发明风动机一个具体实施例的结构示意图。
图2是图1所示风动机的俯视图。
以上图1～2中标示为：
1-叶轮，
2-风罩，
3-底座，
4-传动轮，
5-滑轮，
6-轴承。
本发明的解决方案是，所述风动机，参见图1，包括有叶轮1和底座3，叶 轮1同轴线套接在底座3的主轴上，其技术特点在于，本发明的风动机还包括 有一起定向作用的筒形具有喇叭口的风罩2，所述风罩2同轴线罩于叶轮1之 上。所述叶轮1周边与叶轮直径呈锐角夹角辐射状均匀层叠设置与地面垂直的 叶片，从而使叶轮1形成中空的鼠笼状。所述风罩2与底座3的主轴之间径向 设有轴承5，风罩2下沿与底座3的座面之间设有滑轮6。所述底座3的主轴上 还同轴线套接有与风罩2下的叶轮1传动连接的传动轮4。
由此构成的本发明的风动机使用时，其具有定向功能的风罩2在风向跟踪 伺服机构或尾舵的带动下，机体上部由风罩2和叶轮1之间形成的钢构架经轴 承6与叶轮1中轴相连支撑；机体下部经滑轮5于底座3上支撑风罩2绕叶轮 1旋转直到对准来风方向。动力风源经风罩2聚集导向后吹向叶轮1，叶轮1 在底座3的上述叶轮支撑构架的牢固支撑下，以分布在叶轮1周边的风帆式多 叶片之较大的受风面积(如下注)，在叶轮1顶端，正面迎受风力，叶轮1在风 动力源推动下旋转，带动位于叶轮1内之上述支撑构架下安装的外设发电机旋 转发电。按照牛顿力学定律，依据本发明的结构，风动机中轴额定输出功率按 额定风级，额定输出功率与所需叶轮规格的计算公式是：
叶轮中轴额定输出功率W＝(额定风压Kg/m2×叶轮受风面积-叶轮自重力 损kg)×9.8×额定风速米/秒
注：
1、额定风速米/秒和额定风压Kg/m2值，取额定风级风能坐标图相应 值；
2、叶轮受风面积
3、叶轮自重力损kg
本发明的有益效果是：
1、由底座3于地面支撑叶轮1和风罩2力度大结构牢固，叶轮1周边 的叶片紧密层叠连接，使叶片振颤现象不复存在，更使得立柱倒塌、叶片折断的 现象不复存在，经检测，单机最大功率可达数十MW。
2、呈喇叭形状的定向风罩2将迎风面内的风能全部导问叶轮1，具有 很好的聚风效果。叶轮1以顶部形成正面受风面，使风能无泄漏地作用于叶轮 顶部受风面积上。从而使得风能利用率达到100％，能效比升高，效率提高40％ 以上，从而使得经济效益亦同步提高，大大有利于风能应用的广泛推广。
3、取材普通，维护方便，建造与运输均无难度，无危险。且造型越大 造价越低，使用年限越长。
4、由于外形宽阔坚实，如建造在沙漠、草原等荒漠之地，可遏制沙尘 暴，防止土地沙化，既有较高的经济效益，又可取得显著的环境效益。
5、利用风动力源产生动力的力学原理而设计的结构方式，依据牛顿力 学定律按风动机结构得出的额定输出功率与叶轮规格的公式将改变落后的风能 利用现状。为风能的利用提供了科学的、低成本的、以及规模化的风力发电机 结构和实用准确的计算公式。
附图说明
图1是本发明风动机一个具体实施例的结构示意图。
图2是图1所示风动机的俯视图。
以上图1～2中标示为：
1-叶轮，
2-风罩，
3-底座，
4-传动轮，
5-滑轮，
6-轴承。
具体实施方式
参见附图1～2，本发明风动机的该实施例取材截面为30mm×30mm的角钢 型材制作底座3，使之构成落地式丁字形架体立于地面，主轴位于中央，形成 对叶轮的牢固支撑。底座3位于鼠笼形叶轮1下方，其内可装变速机构与发电 机的叶轮支撑构架，并和定向风罩运行轨道连成一体，组成风动机宽阔牢固的 底座。叶轮1的支撑构架上部经轴承将叶轮中轴1/2以上部位固定。叶轮1的 下部经轴承将叶轮中轴下部固定，从而形成对叶轮1的非常牢固的支撑，并给 起定向作用的风罩2提供可绕叶轮作360°定向旋转的圆形运行轨道。
叶轮1取材钢管型材制作，直径φ1.6米高0.6米，同轴线套接在底座3 的主轴上，从而可绕轴旋转。叶轮1周边与叶轮直径呈锐角夹角辐射状均匀层 叠设置与地面垂直的风帆式叶片，使之构成中空的鼠笼形状，当风力推动其叶 片旋转时即产生风能传递给中轴下部，使装于底座叶轮支撑构架下方的外设变 速机构带动发电机发电。
风罩2取材不锈钢板型材制作，板厚0.4mm。其内腔大小与叶轮1大小匹 配，罩体呈筒形具有喇叭口。风罩2同轴线罩于叶轮1之上，可将迎风面范围 内的风全部引向在其后部的叶轮。轴承5设于风罩2与底座3的主轴之间，滑 轮6设风罩2下沿与底座3的座面之间。与风罩2下的叶轮1传动连接的传动 轮4同轴线套接在底座3的主轴上。风罩2内设置垂直于地面的导风板，使风 按设定方向吹向叶轮1，推动叶轮1按风罩2设定的方向旋转。风罩2上部用 钢管构架与叶轮`1中轴经轴承6相连，多组滑轮5装置于风罩2下方的运行轨 道上，由自动风向跟踪调节系统，或尾舵绕叶轮作360°风向调整。
本发明的风动机经试制试用被证明效果显著，完全达到设计要求。一期试 制品即可为功率MW以上发电机提供风力动能。机身坐地如山，测试结果表明抗 12级以上风暴。试用者普遍反映没有操作危险，且方便保养维护。
叶轮1取材钢管型材制作，直径φ1.6米高0.6米，同轴线套接在底座3 的主轴上，从而可绕轴旋转。叶轮1周边与叶轮直径呈锐角夹角辐射状均匀层 叠设置与地面垂直的风帆式叶片，使之构成中空的鼠笼形状，当风力推动其叶 片旋转时即产生风能传递给中轴下部，使装于底座叶轮支撑构架下方的外设变 速机构带动发电机发电。
风罩2取材不锈钢板型材制作，板厚0.4mm。其内腔大小与叶轮1大小匹 配，罩体呈筒形具有喇叭口。风罩2同轴线罩于叶轮1之上，可将迎风面范围 内的风全部引向在其后部的叶轮。轴承5设于风罩2与底座3的主轴之间，滑 轮6设风罩2下沿与底座3的座面之间。与风罩2下的叶轮1传动连接的传动 轮4同轴线套接在底座3的主轴上。风罩2内设置垂直于地面的导风板，使风 按设定方向吹向叶轮1，推动叶轮1按风罩2设定的方向旋转。风罩2上部用 钢管构架与叶轮`1中轴经轴承6相连，多组滑轮5装置于风罩2下方的运行轨 道上，由自动风向跟踪调节系统，或尾舵绕叶轮作360°风向调整。
本发明的风动机经试制试用被证明效果显著，完全达到设计要求。一期试 制品即可为功率MW以上发电机提供风力动能。机身坐地如山，测试结果表明抗 12级以上风暴。试用者普遍反映没有操作危险，且方便保养维护。
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