[发明专利]一种分布式流能发电机的转轮叶片

说明书

技术领域

本发明涉及发电机的叶轮部件领域，尤指一种用水和空气等流体能量发电的分布式流能发电机的转轮叶片。

背景技术

流能提取，若其涉及水，则指江河湖海的流动的水所具有的能量，通过水力发电机吸收水流的动能；若涉及空气，通过风力发电机把风场中的风能吸收并变成风轮叶片转动的动能，最终均通过连接在叶片周围的齿轮把该动能传到发电机，并由发电机将动能转变成电能。流能一般是低流速、微动力，只要有流动的水、流动的风就能提取能量，水力发电不再需要为了发电而截流建坝。

根据力矩公式M=F×L，及力和力臂的乘积叫做力对转动轴的力矩，M是力F对转动轴O的力矩，不难看出，力矩的大小取决于作用力F的大小，以及该作用力到转轴的垂直距离L的大小。拿风力发电机叶片来说，在同样的风速条件下，叶片越长，即L越大，相应的M就越大，也就是发电机功率越大；同样的叶片长度下，即L一定，叶片末端拦风面积越大，相应的F就越大，最终M越大，也就是发电机功率越大。按此理论，风力发电机叶片的末端应该越大，风机的出力就越大，然而，事实却是风力发电机叶片末端越来越小，这是取决于材料特性，越长的叶片对叶片根部的作用力就越大，就更容易折断叶片。但这种末端越来越小的结构，对于风力发电能量的收集效率低的缺陷是显而易见的。而水轮机叶片就更符合该力矩公式：叶片末端更发散，更大，吸收的水动能就更大，但为此，水轮机叶片的根部要非常非常厚，就是为了避免被剪断的风险。这样的结构也给加工带来了极大的难题，同时，大体积大重量的叶片根部也是产生裂缝等缺陷的主要诱因。另外现有的流能发电机，一般由叶片所获得的能量给叶片的转速较低，要驱动电机，必须经过多级增速，而增速恰恰要消耗更多的能量。

随着科学技术的发展，传统能源开发方式逐步由粗放式、大容量开发向精细化、微型化发展。分布式能源将成为世界能源的主流能源，由此，更多、更先进的分布能源开发设备将应运而生。本发明正是迎合了能源开发对低流速和微动力开发的叶片需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种用于低流速和微动力电力设备的分布式流能发电机的转轮叶片。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案是：一种分布式流能发电机的转轮叶片，包括叶片座环，所述的叶片座环的外圆周表面设有锯齿纹，所述的叶片座环中心设有中心导流体，所述的叶片座环内绕中心导流体均布有若干个流能叶片，所述的流能叶片顶部宽根部窄，所述的流能叶片根部与中心导流体连接，所述的流能叶片顶部与叶片座环内圆周内壁连接，所述的叶片座环的外圆周表面相切连接有固接在发电机输出轴上的齿轮，所述的齿轮与锯齿纹相啮合，所述的齿轮直径小于或等于叶片座环直径的二分之一。把齿轮装在发电机的输出轴上，把流能叶片与叶片座环设计为一整体大直径齿轮，通过大齿圈直接将动力传给发电机，驱动小齿轮带动发电机发电，从而使叶片座环与相啮合的齿轮构成一个大变比的增速机构，中间不经过其他传动机构，省去了沉长的传动链系统，起到节能作用，可以更好地利用水轮机的水能，成倍提高水能的利用率。

优选地，所述的流能叶片至少具有两个。

优选地，所述的齿轮可以为1道或者多道。

优选地，所述的叶片座环是直齿轮。

优选地，所述的齿轮是斜齿轮。

优选地，所述的流能叶片根据当前流体的流速调整与叶片座环的角度，使流能叶片呈最佳迎水角度于叶片座环内均匀分布，在流速和叶片角度对应关系表中查询与当前风速对应的流能叶片的最优角度，将流能叶片角度调节至查询到的最优角度。

优选地，所述的流能叶片背流体一侧设置导能角，流能叶片根部窄小，顶部宽大的梯形设计，使流能叶片顶部更有利于受力；使在相同条件下，此种流能叶片提供转矩更大，更有利于水轮转动，水轮转动速度也会平稳提高；在此基础上，导能角使流能叶片更加合理，更加符合流体动力学，流能叶片所需水流量小，运转平稳。

本发明的有益效果在于：本发明完全改变了传统叶片与电机之间的传动理念，传统的动能均是由叶片中间的旋转轴带动传动机构，把动能传给发电机，本发明把叶片受力最大的部分与发动齿轮连成一个整体，叶片整体受力均匀，大大提高了叶片的获能水平，提高了效率，减小了振动，增加了转轮机械强度，减小了转轮叶片动应力，使转轮叶片出现裂纹几率大大降低，叶轮的运行稳定性得以提高。最为有利的是大直径的齿轮带动发电机输出轴上的小齿轮，本身就是一个大变比的增速机构，这不仅能有效减小了电机的尺寸，也节省了增速机构的机械能耗，必定给分布式电能的开发带来新的发展思路和机遇。