專利名稱：聚能增速自動開合的活葉式風(fēng)力機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力機(jī)，特別是一種適合任意風(fēng)向的聚能增速自動開合活葉式風(fēng)力機(jī)。
背景技術(shù)：
風(fēng)能是可再生能源中發(fā)展最快的清潔能源，也是最具有大規(guī)模開發(fā)和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式。1993年到2003年的10年間，世界風(fēng)力發(fā)電的年增長率達(dá)到29.7％。到2003年末，全球風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到4,030萬千瓦，風(fēng)力發(fā)電量占到世界總電量的0.5％。其中歐洲總裝機(jī)容量為2,871萬千瓦，占世界風(fēng)電裝機(jī)容量的73％。2003年德國風(fēng)力發(fā)電累計裝機(jī)容量達(dá)到1,461萬千瓦，占全世界的1/3以上。2003年印度累計風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量也已達(dá)到213萬千瓦，排世界第5位，居發(fā)展中國家的首位。歐洲風(fēng)能協(xié)會在近期的一份報告中，用詳實的數(shù)據(jù)和精辟的分析描述了未來世界風(fēng)力發(fā)電的情景，并預(yù)計到2020年風(fēng)力發(fā)電將占世界電力總量的12％。風(fēng)能作為未來能源供應(yīng)重要組成部分的戰(zhàn)略地位受到世界各國的普遍重視。
我國風(fēng)能資源儲量豐富，據(jù)初步估算，我國陸上離地面10米高度層的風(fēng)能資源可開發(fā)量為2.53億千瓦；近海區(qū)域離海面10米高度層的風(fēng)能儲量約為7.5億千瓦。從宏觀上看，我國具備大規(guī)模發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的資源條件。到2004年底，我國風(fēng)力發(fā)電累計裝機(jī)容量達(dá)到76.4萬千瓦，國家發(fā)改委規(guī)劃2005年并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)將達(dá)到100萬千瓦，2010年達(dá)到300萬千瓦，2020年達(dá)到3,000萬千瓦。
S型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)是阻力型風(fēng)力機(jī)，對于這類風(fēng)輪，當(dāng)風(fēng)向與葉片轉(zhuǎn)動方向一致時，稱為順風(fēng)段，風(fēng)對風(fēng)輪做正功；當(dāng)風(fēng)向與葉片轉(zhuǎn)動方向相反時，稱為逆風(fēng)段，風(fēng)對風(fēng)輪做負(fù)功。減小逆風(fēng)段阻力，提高風(fēng)能利用率是人們追求的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種聚能增速自動開合活葉式風(fēng)力機(jī)，減小阻力，風(fēng)能利用率高。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種聚能增速自動開合活葉式風(fēng)力機(jī)，由S型立軸風(fēng)輪及周圍的聚能導(dǎo)流板組成，其特征在于所述的聚能導(dǎo)流板以軸對稱安裝構(gòu)成進(jìn)氣的氣流收縮氣流通道，不論風(fēng)向如何，風(fēng)輪的順風(fēng)側(cè)始終位于該收縮氣流通道下游處的氣流高動壓區(qū)，而風(fēng)輪的逆風(fēng)側(cè)始終位于聚能導(dǎo)流板下游處氣流低動壓區(qū)；所述的風(fēng)輪上有活動小葉，運行在順風(fēng)段時自動閉合，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，運行在逆風(fēng)段時自動打開，以減小阻力。
活動小葉固定垂直轉(zhuǎn)軸上，該轉(zhuǎn)軸應(yīng)放在活動小葉重心O’點略偏內(nèi)一點的位置，即轉(zhuǎn)軸應(yīng)放在活動小葉重心O’點略偏內(nèi)側(cè)一點的位置，即轉(zhuǎn)軸到旋轉(zhuǎn)中心O的距離較活動小葉重心O’點到旋轉(zhuǎn)中心O的距離略近；安裝轉(zhuǎn)軸的葉框的上下側(cè)分別各有臺階，運行在順風(fēng)段時，風(fēng)作用于活動小葉上，由于活動小葉的轉(zhuǎn)軸略偏離其重心O’，使得活動小葉自動閉合，并與粘貼在臺階的密封減震帶緊密接觸；運行在逆風(fēng)段時，風(fēng)作用于活動小葉上，由于活動小葉的轉(zhuǎn)軸略偏離其重心O’，使得活動小葉自動打開，減小風(fēng)輪阻力；或者，活動小葉有水平轉(zhuǎn)軸上，此時轉(zhuǎn)軸應(yīng)放在活動小葉重心O’略偏上一點的位置，葉框的上下有相應(yīng)的臺階，運行在順風(fēng)段時，重力及風(fēng)力作用下使活動小葉閉合，運行在逆風(fēng)段時，活動小葉打開以減小阻力。
聚能導(dǎo)流板為弧形板，處在靠近風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)外圓的外側(cè)，每個聚能導(dǎo)流板的切線與該處風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)外圓的切線的夾角α為5°～85°，且該切線方向與旋轉(zhuǎn)方向反向；每個聚能導(dǎo)流板的外側(cè)的切線方向與聚能導(dǎo)流板構(gòu)成的進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流裝置的外圓的法向相同。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的實質(zhì)性突出特點和顯著的優(yōu)點本發(fā)明提供的風(fēng)力機(jī)，適用于任意來流風(fēng)向，風(fēng)輪的順風(fēng)段始終位于聚能導(dǎo)流板構(gòu)成的收縮氣流通道下游處的氣流高動壓區(qū)，且風(fēng)輪上的小葉緊密閉合；風(fēng)輪的逆風(fēng)段始終位于導(dǎo)流板下游處的氣流低動壓區(qū)，且小葉較大幅度地打開，減小阻力，風(fēng)能利用率高。


圖1是本發(fā)明的聚能增速自動開合活葉式風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的俯視圖。
圖3是活動小葉的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是活動小葉與葉框的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是活動小葉內(nèi)側(cè)葉框的臺階結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是活動小葉外側(cè)葉框的臺階結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例是參見圖1、圖2、圖3、圖4和圖5，本聚能增速自動開合的活葉式風(fēng)力機(jī)，由S型立軸風(fēng)輪2及氣導(dǎo)流裝置組成，進(jìn)氣導(dǎo)流裝置由若干軸對稱的聚能導(dǎo)流板4組成，構(gòu)成進(jìn)氣的收縮氣流通道。風(fēng)輪2上有活動小葉3繞其立軸9可以旋轉(zhuǎn)，立軸9與O’的距離為d。d的值很小，即轉(zhuǎn)軸9到旋轉(zhuǎn)中心O的距離較O’點到旋轉(zhuǎn)中心O的距離略近。活動小葉的葉框的上有臺階，內(nèi)、外側(cè)的上下臺階12、13朝向如圖4與圖5。運行在順風(fēng)段時，作用在O’外側(cè)的風(fēng)力比內(nèi)側(cè)的風(fēng)力略大，迫使活動小葉3閉合，并與粘貼在臺階12、13上的密封減震減噪帶緊密接觸；運行在逆風(fēng)段時，作用在O’外側(cè)的風(fēng)力比內(nèi)側(cè)的風(fēng)力也略大，而此時圖4與圖5的臺階12與13無法阻止小葉轉(zhuǎn)動，活動小葉3將在風(fēng)輪2旋轉(zhuǎn)過程中繞其自己的轉(zhuǎn)軸9打開，由于活動小葉3的中心O’與活動小葉的旋轉(zhuǎn)中心9近，離心力很小，所以，可以打開到一個較大的程度，對風(fēng)輪2的阻力很小。聚能導(dǎo)流板4為弧形板，每個聚能導(dǎo)流板4內(nèi)側(cè)的切線與風(fēng)輪2轉(zhuǎn)子的外圓6切線13的夾角α為5°～85°，且該切線13方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向14反向。每個聚能導(dǎo)流板4的外側(cè)的切線方向與進(jìn)氣導(dǎo)流裝置外圓5的法向13相同。風(fēng)輪3轉(zhuǎn)子的半徑為0.001m-1000m，立軸風(fēng)輪3垂直高度為0.001m-1000m。聚能導(dǎo)流板或墻1的個數(shù)為3～24個，繞轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心對稱分布，進(jìn)氣導(dǎo)流裝置11的外徑為立軸風(fēng)輪3直徑的1.1-10000倍。立軸風(fēng)輪3具有2-30個中心對稱安置具有小活葉的S型葉片。本裝置有固定三腳架，三腳架上是一塊圓型底板7，聚能導(dǎo)流裝置下面焊接在底板上，上面由鋼圈5及6將聚能導(dǎo)流裝板的兩個上端點焊住。風(fēng)輪2安裝在底板7上。風(fēng)輪2上端的軸用一個固定于鋼圈5上的軸承座定位。風(fēng)輪2的轉(zhuǎn)軸下端聯(lián)接一個發(fā)電機(jī)8，構(gòu)成風(fēng)力發(fā)電裝置。
權(quán)利要求
1.一種聚能增速自動開合活葉式風(fēng)力機(jī)，由S型立軸風(fēng)輪(2)及周圍的聚能導(dǎo)流板(4)組成，其特征在于所述的聚能導(dǎo)流板(4)以軸對稱安裝構(gòu)成進(jìn)氣的收縮氣流通道，不論風(fēng)向如何，風(fēng)輪(2)的順風(fēng)側(cè)始終位于該收縮氣流通道下游處的氣流高動壓區(qū)，而風(fēng)輪(2)的逆風(fēng)側(cè)始終位于聚能導(dǎo)流板(4)下游處的氣流低動壓區(qū)；所述的風(fēng)輪(2)上有活動小葉(3)，運行在順風(fēng)段時自動閉合，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，運行在逆風(fēng)段時自動打開，以減小阻力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚能增速自動開合活葉式風(fēng)力機(jī)，其特征在于活動小葉(3)有垂直轉(zhuǎn)軸(9)，該轉(zhuǎn)軸(9)應(yīng)放在活動小葉(3)重心O’點略偏內(nèi)側(cè)一點的位置，即轉(zhuǎn)軸(9)到旋轉(zhuǎn)中心O的距離較活動小葉(3)重心O’點到旋轉(zhuǎn)中心O的距離略近；安裝轉(zhuǎn)軸(9)的葉框(10)的左右側(cè)分別各有臺階(12、13)，運行在順風(fēng)段時，風(fēng)作用于活動小葉(3)上，由于活動小葉(3)的轉(zhuǎn)軸(9)略偏離其重心O’，使得活動小葉(3)自動閉合，并與粘貼在臺階(12、13)上的密封減震帶緊密接觸；運行在逆風(fēng)段時，風(fēng)作用于活動小葉(3)上，由于活動小葉(3)的轉(zhuǎn)軸(9)略偏離其重心O’，使得活動小葉(3)自動打開，減小風(fēng)輪(2)阻力；或者，活動小葉(3)有水平轉(zhuǎn)軸上，此時轉(zhuǎn)軸(9)應(yīng)放在活動小葉(3)重心O’略偏上一點的位置，葉框(10)的上下有相應(yīng)的臺階，運行在順風(fēng)段時，重力及風(fēng)力作用下使活動小葉(3)閉合，運行在逆風(fēng)段時，活動小葉(3)打開以減小阻力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚能增速自動開合活葉式風(fēng)力機(jī)，其特征在于聚能導(dǎo)流板(4)為弧形板，處在靠近風(fēng)輪(2)旋轉(zhuǎn)外圓(6)的外側(cè)，每個聚能導(dǎo)流板(4)的切線與該處風(fēng)輪(2)旋轉(zhuǎn)外圓(6)的切線(13)的夾角α為5°～85°，且該切線(13)方向與旋轉(zhuǎn)方向(14)反向；每個聚能導(dǎo)流板(4)的外側(cè)的切線方向與聚能導(dǎo)流板(4)構(gòu)成的進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流裝置的外圓(5)的法向相同。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚能增速自動開合活葉式風(fēng)力機(jī)。它由S型立軸風(fēng)輪及周團(tuán)的聚能導(dǎo)流板組成，聚能導(dǎo)流板以軸對稱安裝構(gòu)成進(jìn)氣的收縮氣流通道，不論風(fēng)向如何，風(fēng)輪的順風(fēng)側(cè)始終位于該收縮氣流通道下游處的氣流高動壓區(qū)，而風(fēng)輪的逆向側(cè)始終位于聚能導(dǎo)流板下游處的氣流低動壓區(qū)；風(fēng)輪上有活動小葉，運行在順風(fēng)段自動閉合，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，運行在逆風(fēng)段時自動打開，以減小阻力。本風(fēng)力機(jī)能減小阻力，風(fēng)能利用率高。
文檔編號F03D3/04GK101074648SQ20071004273
公開日2007年11月21日 申請日期2007年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月26日
發(fā)明者黃典貴 申請人:上海大學(xué)