[发明专利]小型风力发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电设备，尤其涉及一种小型风力发电装置。

背景技术

传统的小型风力发电装置一般由发电机、叶轮、舵杆组成（见图6），发电机裸露在外面，其轴端连接叶轮的轮毂并且采用一个导流罩防止灰尘进入，发电机的另一端一方面与舵杆连接另一方面与立柱连接。叶轮的叶片相对轮毂轴向是垂直的。这种小型风力发电机的不足有以下几方面：

一、导流罩仅起防护作用。叶轮安装时是叶片与轮毂安装做好平衡之后，再装上导流罩的。轮毂材料一般为金属碳钢或铝合金，轮毂直径不能做太大，否则转动惯量增大，一般外径不超过发电机外径。而导流罩只能装在轮毂上，考虑二次安装和转动惯量的二重因素，迫使导流罩只能做得很小，很薄，很轻，甚至不做。为了不加大风轮的转动惯量和二次安装的平衡精度要求，迫使风机的轮毂、叶片制造、安装精度要求提高，增加了风机的制造难度和成本，同时对风机的综合技术参数产生了不利因素如下：

1、导流罩基本不起导流作用。造成叶轮根部涡流阻力增大，降低了风轮的转换效率;

2、由于二次安装的累积误差，影响到风轮的平衡精度，增加了启动阻力、发电效率和启动风速。同时导流罩的固定位和紧固件抗腐蚀强度不够，安装后1-2年由断、落之危险。

二、发电机裸露在外，1、当阳光曝晒高温和发电机温升的双重作用，轴承润滑脂就会熔化造成流油现象，降低了润滑效果。2、下雨时，水易进入轴承和永磁发电机内部，造成轴承、永磁体锈蚀，极易造成发电机之损坏。从理论上讲，这样的布局结构为以后的正常发电埋下了极大的隐患，更谈不上全天候、无故障运行之理念。

三、采用尾舵调风系统，由于尾舵的惯行作用，风机需几次调整才能到位。特别是风向改变频次高，使风轮对准最大迎风面时间减少，从而降低了风机的发电效益。

三、风能密度。

自然界中，风是时有时无，时大时小的一种自然现象，我们导入一个风场强度概念，即风速在1-12米/秒的特定值时，扫风面积越大，外部作用的能量越大。但是，叶片强度也随之减弱，叶片重量和转动惯量也随之增大。大风时，叶片有吹断的危险，系统的动静平衡也随之增大。同时，自然界是一般风速大都在四级左右。按贝兹理论和传统经验抄袭的叶片数据做的风力发电机其额定风速都在12米/秒左右。这样的风力机全年发电时间是非常有限的。

由于前面一、二、三项的缺陷，就贝兹理论和传统的叶片数据链做成的风机。使其发电机发出的额定功率时所需额定风速为12米/秒。在自然界中，适合人类居住的地方，其年平均风速在3-8米/秒之间，而12米/粆的风速，全年累积也只有多约5-20小时左右（台风和特大风时，风机处于刹车状态）。传统风力发电机安装在适合人类居住的地方，年发出额定时间也就那么几天。过高的额定风速要求，迫使风力发电机绝大部分时间是发不出电的，发出的电能不能克服系统的内阻进行作功，基本没有实用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发电效率高，具有实用价值的小型风力发电装置。

本发明提供的这种小型风力发电装置，包括发电机、叶轮、立柱，叶轮由轮毂和叶片组成，本发明还包括一个导流罩，所述发电机安装在导流罩中，导流罩上设有回转件，导流罩通过该回转件与立柱可转动连接，所述叶片的叶尖向后弯曲。

所述轮毂上设有用于安装叶片之根部的轮辐槽和/或轮辐孔。

所述轮辐孔位于轮毂的中央台，轮辐槽在轮辐孔的外围，一个轮辐槽对应连通一个轮辐孔，每个轮辐槽上固定有一个箍环，用于稳固安装叶片之根部，在中央台对应每个轮辐孔都设置有径向紧固孔，用于紧固叶片之根部，所述轮辐槽为圆弧槽，轮辐孔为圆孔。所述轮毂采用高分子轻型复合材料制成，所述箍环由铝制成。

所述叶片具有芯杆和外壳，芯杆的一端为叶根，上面有安装孔，用于与轮毂连接，另一端作为叶脉固定在外壳中。

所述外壳靠近叶尖端的部分向顺风方向往后弯曲，形成离心作用，芯杆从叶根到叶尖由大径的圆管形到小径的圆管形再过渡到扁平状，芯杆包括一根主杆和一根加强杆，加强杆套在主杆靠近叶根的一端并与之紧配合为一体。所述芯杆由铝制成，外壳由高分子轻型复合材料制成。

所述导流罩包括罩体，罩体内有用于安装发电机的安装脚，罩体的外形是将风导向叶轮各叶片的流线型曲面。

所述罩体材料采用高分子轻型复合材料。