[发明专利]采用集风器的直击式风力发电设备机组

说明书

技术领域

本发明涉及一种新能源产业中的风力发电机组，尤其是涉及一种采用集风器的直击式风力发电设备机组。

背景技术

风能是一种无污染的可再生能源。它取之不尽，用之不竭，而且分布广泛，风能可以无偿地无限量任意获取。可是在现实中，风能在进行风力发电时，它的发电成本比用石油、煤炭等化工能源进行发电的成本还高。

目前社会上广泛使用的风力发电设备绝大多数采用水平轴螺旋桨升力型发电设备，但是在实际使用中，风力发电设备的风力利用效率和发电效率太低，导致发电成本太高。虽然风力发电与使用石油、煤炭等矿产资产发电相比，风力发电无污染，非常环保，但是发电成本太高，严重限制了使用风力发电的积极性和严重影响了经济效益。

由于真正能够感受风力作用而产生旋转力矩的风叶片的投影面积实在太小，仅占风叶轮总的扫掠面积的5%左右，其余的约占风叶轮总扫掠面积的95%左右的风力是白白浪费掉的，没有给与充分利用，所以说目前的风力发电设备的风力利用效率是很低很低的。

当风力作用于风叶旋转平面有一定角度（桨矩角）的螺旋桨叶片时，风力被分解为径向分力（升力）和轴向分力（阻力），而真正能够产生旋转力矩的径向分力只是风力中总的一部分分力，因此它把风力转换成旋转力矩的机械能的效率是有限的。真正能够产生旋转力矩的径向分力还要受到轴向分力的阻碍作用，所以说目前社会上广泛使用的水平轴螺旋桨升力型风力发电设备把风力的直线运动力转换成旋转力矩的机械能的效率是很低的。

大自然中的风力大小和风力方向随时都会发生变化，虽然水平轴螺旋桨升力型风力发电设备也有偏航式及尾舵等及时调准风向机构和变桨矩等调速机构，但在实际使用中它的调准风向和调整风轮转速的效果并不佳，而且机构复杂，制造及维修都很麻烦。

水平轴螺旋桨升力型风力发电设备在遇到特大的狂风时，螺旋桨叶片会扭曲变形，不但出现旋转不稳定，严重影响发电，而且还会产生严重的噪音污染。

水平轴螺旋桨升力型发电设备，安装在塔架上由于风轮的直径大，它的旋转扫掠面积也很大。例如一台风轮直径为60米的中型风力发电机组，它的规模远远超过一幢20层高的大楼。当风向改变时，风轮也随着风向改变而回转，故而它的占地面积更大。由于其单机容量低，输出功率小，如需大规模发电，必须要几十台，甚至几百台，同时运行发电，这样它的占地面积更大，严重浪费土地资源。

发明内容

本发明是提供一种采用集风器的直击式风力发电设备机组，其主要是解决现有技术所存在的风力发电设备的风力利用效率和发电效率太低，导致发电成本太高等的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明的采用集风器的直击式风力发电设备机组，包括塔架，所述的塔架的后部固定有双联式的喇叭型集风器，塔架位于两个喇叭型集风器之间的缝隙处的正前方，喇叭型集风器的后部的中间设有出风口，出风口的周围设有泄风口，喇叭型集风器的后端连接有风叶轮箱以及机舱，风叶轮箱的后部设有排风口。

当大自然的自然风通过喇叭型集风器逐渐缩小的体积，使风速加快，风力加强。风叶轮是设置在塔架后面，即属于下风式（顺风式）。下风式风叶轮机在运行时，会产生一种风筝效应，它会顺着风向的改变而自动跟随风向而转变，始终自动对准风向，不需要任何调整风向设施，故而结构简单，而又对准风向，效果可靠。

本发明采用平列的双联式喇叭型集风器，采用两个半球型风叶轮机风力发电机组，塔架位于双喇叭型集风器中间的空隙的正前方，这样气流经过塔架而造成的紊流是在双喇叭型集风器中间的空隙处穿过的，不会造成对风叶轮机的能量转换效率产生影响。

本发明的双喇叭型集风器的集聚自然风的面积要比水平轴螺旋桨升力型风力发电机捕获风力的螺旋桨投影面积要大很多。

如一台直径为100m的大型风水平轴螺旋桨型风力发电机的总扫掠面积为50×50×3.14≈7850m²。但是螺旋桨投影面积仅占总扫掠面积的5%左右，即7850m²×5%=392.5m²。

由于本发明的喇叭型集风器结构的特殊性，一般不可能建造超过直径40米的大型喇叭型集风器（一般直径30-40米的为大型，直径20-30米的为中心，直径10-20米的为小型，直径10米以下的为微型），现以直径25米的中型喇叭型集风器为例，即其捕获风能面积为980m²，是大水平轴螺旋桨升力型风力发电机的螺旋桨投影面积392.5m²的2.5倍。