[发明专利]一种聚集水能、风能的水平轴旋转体、装置、系统和方法

说明书

本发明公开了一种聚集水能、风能的水平轴旋转体、装置、系统和方法。水平轴旋转体包括旋转单元；旋转单元包括筒体、转轴(1)和设置在筒体内壁外壁的多片叶片(3)；转轴位于筒体的轴心处，筒体的外形为圆台形，筒体前端的外直径大于筒体后端的外直径。该聚集水能、风能的水平轴旋转体、装置、系统和方法，采用三维结构的水平轴旋转体，使水平轴始终平行于流体(风能水能)传递方向，筒体内外壁上的多叶片以三维纵深的结构最大化地聚集流体能量。本发明能高效聚集风能或水能，且结构简单，易于实施。

技术领域

本发明涉及一种聚集水能、风能的水平轴旋转体、装置、系统和方法。

背景技术

风力发电设备是将风能转换为机械能、机械能再带动发电机转子旋转最终输出交流电或直流电的电力设备；风力发电机一般包括风轮(叶轮)、发电机、调向器、塔架、限速安全机构和储能装置等构件。

目前，风能(水能)发电装置，其原理都是将作直线运动的风能(水能)转变为转轴上叶片作圆周运动带动中心轴旋转而发电，

现有风电场中的三浆叶式风机，三片浆叶几乎处在同一空间平面上(也可称为X.Y轴结构)，这种二维结构的浅纵深形式的风力发电装置，存在着风能(水能)利用率极低，以及制造与维护成本高等诸多问题。

风能计算公式：

E＝(P.t.S.V³)/2；

P为空气密度，单位为千克/立方米；

t为时间，单位为秒；

S为截面面积，单位为平方米；

V为风速，单位为m/s；

上式中，在P,t,V为一定范围的小波动值时，为聚集更多流体能量，当面积S增大时，风机旋转叶片受到的流体正压力增大。因此，大型风电场中的风机至多只能有三片桨叶

故此，本发明提供一种三维结构(也可称为X.Y.Z轴结构)的大纵深结构聚集水能、风能的水平轴旋转体、装置、系统和方法。

发明内容：

根据能量公式：E＝mv²/2

当流体流速v为定值时，随着m值的增大，E值成正比而增大。而m值与流体的比重和体积正相关。

本发明所要解决的技术问题是提供一种聚集水能、风能的水平轴旋转体、装置、系统和方法，该聚集水能、风能的水平轴旋转体、装置、系统和方法采用独特的三维聚集结构，这种三维结构的能源{风能水能}聚集装置在单位时间内可以最大化地聚集到流体的动能(与mv²对应),能显著提高流体能源{风能水能}的聚集效率。

发明的技术解决方案如下：

一种聚集水能、风能的水平轴旋转体，包括旋转单元；

旋转单元包括筒体、转轴(1)和设置在筒体内壁、外壁上的多片叶片(3)；转轴位于旋转筒体的轴心处；

筒体为前端尺寸大于后端尺寸的筒体(4)，筒体前端的外直径大于筒体后端的外直径；筒体的前端与后端内部相连通；转轴通过多个连接件(2)与筒体的内壁连接。

外叶片是斜平板或曲面形外叶片，参见图1-4，以及图11；

连接件为内叶片，内叶片为直板、斜板或曲面内叶片。具体的，内叶片的一端固接于转轴，另一端与筒体内壁固接。

筒体前端的外直径与筒体后端的外直径的比例范围为1.3～2:1。比例也可以更大，如2～10:1。

外叶片轴向后段的径向平均高度大于叶片前段的平均高度，外叶片为弧形叶片。