一种空间复合水平轴风轮的风力发电装置的制作方法

本技术涉及风力发电，具体是涉及一种空间复合水平轴风轮的风力发电装置。

背景技术：

1、目前风力发电领域存在水平轴风机和垂直轴风机两种主要的技术路径，这两种路径技术成熟，市场化程度高。而水平轴风力发电机的发电效率要明显大于垂直轴风机。而水平轴风机又以多个风浆(3个风浆为主)延水平轴环形平面阵列。旋转后呈圆形平面形态。同时为了增加发电功率不断增加扇叶长度，来增加受风面积。

2、按照现有的塔筒加传统风轮的方式，如果想增加发电功率，只能增加扇叶长度提升受风面积。但依然存在一些缺陷：

3、1.传统风轮的湍流较长，为保证后排风力发电机的发电效率，延主风向阵列的风力发电机间距一般为8d-15d，d为叶轮直径。极大地浪费了土地资源。

4、2.传统风力发电机由于叶尖部位垂直于来风方向，容易产生震动而诱发噪音，对正常工作生活产生干扰。无法与城市，乡镇相互融入。

5、3.国家推动分散式风力发电机，初衷是希望发电侧与用电侧紧密结合，避免损耗的同时节约输电资源，但是现有的传统圆盘型风力发电机体型巨大，对土地资源要求高(大小，限高等)，周边建筑影响大，无法与建筑相结合。而小型的风力发电机，功率较低，经济型很差。

6、4.城市中有很多风资源有待挖掘，存在很多风口(窄管效应)，每一栋建筑都是风力加速装置，这些风资源没有合适的设备有效利用。

技术实现思路

1、本实用新型以解决背景技术中提出的问题为目的，提供了一种空间复合水平轴风轮的风力发电装置。

2、具体技术方案如下：

3、一种空间复合水平轴风轮的风力发电装置，包括：

4、塔筒，竖直设置；

5、发电机仓，固定安装在所述塔筒的顶端，且所述发电机仓的内部固定安装有发电机；

6、连接轴，水平且转动地安装在所述发电机仓的一端，所述连接轴的一端与所述发电机的输入端传动连接；

7、主桨叶，设有至少两个，至少两个所述主桨叶均为曲线造型桨叶，并沿着水平轴方向环形阵列，受风旋转后呈现半球形形态，形成后置半球形空间复合风轮结构，至少两个所述主桨叶形成的后置半球形空间复合风轮结构固定安装在所述连接轴远离所述发电机的一端，且至少两个所述主桨叶形成的后置半球形空间复合风轮结构位于来风方向发电机仓的后侧。

8、作为本实用新型的一种优选方案，还包括至少两个支撑桨叶，至少两个所述支撑桨叶沿着水平轴方向环形阵列形成连接结构，且至少两个所述支撑桨叶形成的连接结构固定安装在所述连接轴远离所述发电机的一端，至少两个所述主桨叶形成的后置半球形空间复合风轮结构固定安装在所述连接结构上，且至少两个所述主桨叶对应至少两个所述支撑桨叶设置，其中：

9、所述连接结构与所述后置半球形空间复合风轮结构共同形成前置半球形空间复合风轮结构，所述前置半球形空间复合风轮结构位于来风方向发电机仓的前侧。

10、作为本实用新型的一种优选方案，所述前置半球形空间复合风轮结构设置有两组，两组所述前置半球形空间复合风轮结构共同形成双半球反向风轮结构，且两组所述前置半球形空间复合风轮结构分别位于在所述来风方向发电机仓的前侧和后侧。

11、作为本实用新型的一种优选方案，所述连接轴与所述发电机之间通过增速机传动连接，所述增速机固定安装在所述发电机仓内，所述增速机的输入轴与所述连接轴位于所述发电机仓内的一端固定连接，所述增速机的输出轴与所述发电机的转子直接固定连接。

12、作为本实用新型的一种优选方案，所述连接轴通过风电轴承与所述发电机仓转动连接，所述连接轴与所述风电轴承的内圈固定连接，所述发电机仓与所述风电轴承的外圈固定连接。

13、本实用新型具有以下有益效果：

14、1，本实用新型为提高风力发电效率创造了另一个途径，而不是一味增加浆叶长度。在直径相同的情况下，球体表面积公式为s＝4πr2，球体表面积是相同半径圆面积的4倍，单侧半球表面积为2倍。在使用场地和空间条件受限时，在风速相同的情况下，提高发电效率。

15、2，由于本实用新型为空间复合风轮，较平面布置的风轮具有更大的桨叶空间，在同样实度的条件下，本实用新型可以获得更大的桨叶面积，从而获得更大的能量转化效率。(实度是风轮的重要参数，是桨叶面积和风轮面积的比值。实度比越大穿过风轮的风越少。吸收的能量也越少)同时可以达到微风启动的效果。

16、3，本实用新型为球形空间风轮，受风旋转后内部会形成一个负压空间，根据伯努利原理，周边风压较大的风会被吸到内部，使桨叶获得更大的风力转化能量。

17、4，本实用新型突破了传统圆形平面的水平轴风轮，在风轮前较远位置处风速会降低，体积增大，同时在风轮后部会形成长长的湍流区域，影响后面风力发电机的效率，间接影响土地利用率，同样面积的风场，由于风力发电机密度低，总装机容量会受到很大限制的局限。

18、5，本实用新型采用球体表面可以与来风流体形成紧密结合。在来风的高速段就与桨叶结合，形成高效率的能量吸收，同时风在经过球体风轮表面时会形成加速，加速区域在桨叶叶尖区域。也是风轮力距最大处。积大提高桨叶效率。同时后部的湍流长度大大缩短。可以极大提高提地利用率，提高经济效益。

19、6，本实用新型为球形空间复合风轮，可以吸收前方180°范围内各方向来风，减少风力发电机对风和偏航装置的成本。

技术特征：

1.一种空间复合水平轴风轮的风力发电装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的空间复合水平轴风轮的风力发电装置，其特征在于，还包括至少两个支撑桨叶(401)，至少两个所述支撑桨叶(401)沿着水平轴方向环形阵列形成连接结构，且至少两个所述支撑桨叶(401)形成的连接结构固定安装在所述连接轴(3)远离所述发电机的一端，至少两个所述主桨叶(4)形成的后置半球形空间复合风轮结构固定安装在所述连接结构上，且至少两个所述主桨叶(4)对应至少两个所述支撑桨叶(401)设置。

3.根据权利要求2所述的空间复合水平轴风轮的风力发电装置，其特征在于，所述连接结构与所述后置半球形空间复合风轮结构共同形成前置半球形空间复合风轮结构，所述前置半球形空间复合风轮结构位于来风方向发电机仓(2)的前侧。

4.根据权利要求3所述的空间复合水平轴风轮的风力发电装置，其特征在于，所述前置半球形空间复合风轮结构设置有两组，两组所述前置半球形空间复合风轮结构共同形成双半球反向风轮结构，且两组所述前置半球形空间复合风轮结构分别位于在所述来风方向发电机仓(2)的前侧和后侧。

5.根据权利要求2所述的空间复合水平轴风轮的风力发电装置，其特征在于，所述连接轴(3)与所述发电机之间通过增速机传动连接，所述增速机固定安装在所述发电机仓(2)内，所述增速机的输入轴与所述连接轴(3)位于所述发电机仓(2)内的一端固定连接，所述增速机的输出轴与所述发电机的转子直接固定连接。

6.根据权利要求5所述的空间复合水平轴风轮的风力发电装置，其特征在于，所述连接轴(3)通过风电轴承与所述发电机仓(2)转动连接，所述连接轴(3)与所述风电轴承的内圈固定连接，所述发电机仓(2)与所述风电轴承的外圈固定连接。

技术总结本技术提供了一种空间复合水平轴风轮的风力发电装置，包括：塔筒、发电机仓、连接轴以及主桨叶，塔筒竖直设置；发电机仓固定安装在塔筒的顶端，且发电机仓的内部固定安装有发电机；连接轴水平且转动地安装在发电机仓的一端，连接轴的一端与发电机的输入端传动连接；主桨叶设有至少两个，至少两个主桨叶均为曲线造型桨叶。本技术提供的空间复合水平轴风轮的风力发电装置的单机发电效率可以比传统平面型水平轴风轮提升2‑3倍。考虑湍流长度缩短，在相同规模风场条件下，可安装点位增加1.5‑2倍。带来极大的经济效益。也可以和集风装置相结合，在建筑群落中形成既美观又安静的发电装置，实现发电侧和用电侧的贴近，降低电网压力，为风力发电领域带来新思路。技术研发人员：张杰受保护的技术使用者：张杰技术研发日：20231025技术公布日：2024/6/11