[发明专利]风力发电机

说明书

本发明涉及动力工程，其表现为一风力装置，即一种用于将风力转换为工农业等上使用的电力或其他能源的装置。

利用空气流动能的风力装置在很久以前就公开在现有技术(参考资料1)中了，这种风力装置由作用在风力转轮或透平的叶片上的直流风力作用。

为了增加各公知装置的效率，风力轮前的输入气流的压力可用导流气体的扩散和各种几何形状的其他结构来改变。

将直接作用在风力转轮，带里埃(Darrier)转子和其他部件上的空气动能进行转换的装置具有一个主要的缺点：即叶片受不规则的空气流的影响，这样就形成了可变的动力学负荷，从而导致产生的电流参数不稳定。

大量的能量损失是因为使用放大器来增加该发电机(1)的转速产生的。

建议利用加速气流和输出通道侧的稀薄气流对透平的联合作用来提高该风力发电机装置(2)的效率。

在专利(2)中描述的电站包括一台透平，一台发电机，一个将空气流导流到该透平并制成为一混流器的装置，和一个用于从连接到降低的压力区的透平的后面去除空气流的装置。

该电站的空气进气部分形成各个通道，这些通道的中部变窄，并制造得用于从两侧输入外部的空气流。一个分流器使流入该通道的空气流分流流入两个进口和出口通道。流过进口的空气流被导流作270度的转弯流到一个安装有发电机，放大器和透平的储存腔。透平的排气管位于空气排出腔中。在通道中加速的第二股空气流在该通道的变窄部分形成稀薄气流，并通过一个带有几个弯头而弯入排气孔的各空气管的系统从该排出腔提供输出气流。

这种电站因气流需要拐几个弯而使流到该储存腔中的气流的能量和通过排气口流到该透平的气流的能量产生损失，这就会在该储存腔中形成不规则的速度场，压力场和温度场。此外，在该透平的进口管路中设置一笨重的放大器将会增加透平输入管的周边的气流的不规则性。该放大器还会产生额外的机械损失。

排出腔中的气流的不规则性和透平排气管中的气流产生270度的转弯而转到排出口处防碍了空气流能量的高效转换。由于实际应用中电站不可能使自己的方向适用风向的变化，因此这种装置在固定在基座的固定发电机实施例中的应用中受到严格的限制。

一个在参考文献2所述专利中描述的电站的实施例安装在一个塔上，它也不能根据风向进行自定向。

这种设计没有提供使用空气流流线形装置的能量的可能性。此外，将空气流供给各腔的输入和输出通道都是横向设置的或设置在该装置的中部，而不是设置在整个通道的周边。这就会防止流体内能和压力能的使用。

更完善的风力发电装置(参考资料3所述现有技术原型)包括一外壳体，一个安装在该装置的对称轴上的中心体，其中设置一发电机。该发电机轴支承一透平，该透平前是混流器。该中心体和罩之间的环形间隙，外壳体的内表面和该罩的外表面之间的环形间隙，及该外壳体的内表面和该中心体的外表面之间的环形间隙可使该通道最小截面处的空气流流速增加，并且可通过降低其内能和压力能来增加其动能。该装置实质上包括在通道最小截面处的压力下降时使流动速度增加的两级。在最小截面处气流的增压作用是在该装置的基座切口中的稀薄气流能量和流到空气流喷嘴(第一级)的能量的作用下，及在空气透平的排气管的输出截面中稀薄气流和流到该透平(第二级)的输入喷嘴处的空气流的能量的作用下获得的。

然而该装置的稳定运行只有在非常大的空气流速时才能获得。