一种带聚风壳的球形风力发电机

本发明属于风力发电领域，具体涉及一种带聚风壳的球形风力发电机。

背景技术：

1、风能是一种清洁无害的可再生能源，在全球倡导节能降耗的前提下，风力发电日益受到世界各国的重视。根据数据统计，2023年年末全国发电装机容量291965万千瓦，比上年末增长13.9%，其中并网风电装机容量44134万千瓦，增长20.7%。

2、风力发电机多种多样，但归纳起来可分为两类：①水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；②垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流的方向。水平轴风力发电机其启动性较好，但是发电机的叶片在旋转过程中，受惯性力和重力的综合作用，惯性力的方向是随时发生变化的，而重力的方向始终不变，这样叶片所受的交变载荷，对叶片的疲劳强度是非常不利的。并且，水平轴分离发电机的电机设置于几十米的高空中，这给电机的安装和维护检修都带来一些不便。而相对于传统的水平轴风力发电机，垂直轴风力发电机具有设计方法先进、风能利用率高、启动风速低、无噪音等众多优点，具有更加广阔的市场应用前景。

3、目前大多数垂直轴风力发电机的叶片，比如最常见的h型或者达利厄斯型，它们的叶片距旋转主轴轴线有一定距离，旋转时会产生较大的离心力，会增加振动，降低转动主轴的稳定性，降低其使用寿命。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种带聚风壳的球形风力发电机，该种球形发电机的叶片直接安装于转动主轴之上，大大降低了转动过程中的离心力，延长发电机的使用寿命，且能将任意方向的来风对正叶片，提高发电效率。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种带聚风壳的球形风力发电机，包括底座，底座内设置有发电机，底座上设置有固定主轴，所述固定主轴内套装有转动主轴，所述转动主轴通过联轴器与发电机连接；所述固定主轴上部设置有聚风壳，所述聚风壳包括底板、顶板以及连接底板和顶板的弧形侧板，且在聚风壳的底板和顶板上均设置有进风口；所述聚风壳的上部设置有出风壳，所述出风壳为半球形结构，且在出风壳上设置有若干出风孔，所述聚风壳的顶板处与出风壳的底边连接；所述聚风壳的下部设置有环形结构的聚风板，所述聚风板为多道水平设置的板材，且在聚风板上设置有若干竖直方向的固定肋板，所述固定肋板将多道聚风板连接在一起，所述最顶层聚风板上设置的固定肋板上端连接聚风壳的底板，所述最底层的聚风板下部设置有向下延伸固定套，所述固定套与固定主轴连接；所述转动主轴自聚风壳底部的进风口处伸出，且转动主轴的顶部设置有旋转叶片。

3、优选的，所述固定主轴上设置有加强筋。

4、优选的，所述每道聚风板上设置有4道条固定肋板。

5、优选的，所述固定肋板的侧边为弧形结构，且固定肋板侧边距固定主轴的距离自下而上逐渐减小。

6、优选的，所述多道聚风板距固定主轴的距离自上而下逐渐减小。

7、优选的，所述环形结构的聚风板其内环的直径均小于等于聚风壳底部进风口的直径。

8、优选的，所述旋转叶片与水平方向倾斜设置。

9、优选的，所述出风壳上设置的若干出风孔，其直径自中心向外依次减小。

10、优选的，所述出风壳上设置的若干出风孔，其为锥形结构，且出风孔越靠近出风壳表面处直径越大。

11、本发明的作用原理为：风自聚风板进入到发电机中，并向上运动自聚风壳底部中心的进风口处进入到聚风壳内腔之中。竖直向上的来风在旋转叶片不断旋转的带动下，形成旋流，不断推动旋转叶片旋转，进而将风能转变为旋转叶片的转动机械能，旋转叶片与转动主轴连接，转动主轴通过联轴器与发电机连接，进而实现机械能向电能的转变，最终风自出风壳上的出风口处排出，无污染，更环保。

12、本发明的有益效果在于：

13、1、将各向来风通过水平设置的聚风板聚合在一起，并将其均转变为竖直向上的正对风向。聚风板上设置有多个固定肋板，一方面将多道聚风板连接在一起，使其成为更稳固的整体；另一方面，也可以引导来风自中部向上运动，引导风向。聚风板自下而上直径逐渐增大，其外轮廓围成半球形结构，可以更大效率的利用风能，且更美观。

14、2、将旋转叶片直接设置在旋转主轴上，各旋转叶片与旋转主轴的距离一致，大大降低离心力对旋转主轴的影响，提高设备的使用寿命。

15、3、出风壳表面设置有若干尖锥形的出风孔，且位于中心处出风孔的直径大于位于外侧出风孔的直径，能够降低风对出风壳内壁的压力，提高其稳定性。

16、4、旋转叶片倾斜设置，即旋转叶片的底边与顶边并非在同一垂线上，而是与竖直方向的来风之间具有一定倾角，这样的设计可以提高旋转叶片的受风旋转效率。

17、5、发电机位于底座之内，一方面，高度较低，便于检修；另一方面，也可以更好地保护发电机，避免其遭受外界的各种侵袭。

技术特征：

1.一种带聚风壳的球形风力发电机，包括底座，底座内设置有发电机，其特征在于：底座上设置有固定主轴，所述固定主轴内套装有转动主轴，所述转动主轴通过联轴器与发电机连接；

2.根据权利要求1所述的一种带聚风壳的球形风力发电机，其特征在于：所述固定主轴上设置有加强筋。

3.根据权利要求2所述的一种带聚风壳的球形风力发电机，其特征在于：所述每道聚风板上设置有4道条固定肋板。

4.根据权利要求1或3所述的一种带聚风壳的球形风力发电机，其特征在于：所述固定肋板的侧边为弧形结构，且固定肋板侧边距固定主轴的距离自下而上逐渐减小。

5.根据权利要求4所述的一种带聚风壳的球形风力发电机，其特征在于：所述多道聚风板距固定主轴的距离自上而下逐渐减小。

6.根据权利要求4所述的一种带聚风壳的球形风力发电机，其特征在于：所述环形结构的聚风板其内环的直径均小于等于聚风壳底部进风口的直径。

7.根据权利要求5或6所述的一种带聚风壳的球形风力发电机，其特征在于：所述旋转叶片倾斜设置。

8.根据权利要求7所述的一种带聚风壳的球形风力发电机，其特征在于：所述出风壳上设置的若干出风孔，且自出风壳中心向外排布的出风壳直径逐渐减小。

9.根据权利要求8所述的一种带聚风壳的球形风力发电机，其特征在于：所述出风壳上设置的若干出风孔，其为锥形结构，且出风孔越靠近出风壳表面处直径越大。

技术总结本发明属于风力发电领域，具体涉及一种带聚风壳的球形风力发电机，包括底座，底座内设置有发电机，底座上设置有固定主轴，固定主轴内套装有转动主轴，所述转动主轴通过联轴器与发电机连接；所述固定主轴上部设置有聚风壳，聚风壳包括底板、顶板以及连接底板和顶板的弧形侧板，且在聚风壳的底板和顶板上均设置有进风口；聚风壳的上部设置有出风壳，出风壳为半球形结构，且在出风壳上设置有若干出风孔，转动主轴自聚风壳底部的进风口处伸出，且转动主轴的顶部设置有旋转叶片。该种球形发电机的叶片直接安装于转动主轴之上，大大降低了转动过程中的离心力，延长发电机的使用寿命，且能将任意方向的来风对正叶片，提高发电效率。技术研发人员：孙宏斌,薛屹洵,王梓康,马国祯,李泽宁,常馨月,苏珈受保护的技术使用者：太原理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/4