專利名稱：增能風力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種風力發(fā)電系統(tǒng)，尤其是涉及一種高效能風力發(fā)電系統(tǒng)，其 中該種風力發(fā)電系統(tǒng)能全方位最大范圍地吸收風能，并最有效地把所吸收的風 能轉化為電能，也不危害環(huán)境。
背景技術：
獲取電能最傳統(tǒng)的方法是燃燒礦物燃料。然而礦物燃料在燃燒的過程中會 釋放溫室氣體，嚴重影響了全球氣候的變化，.也污染了環(huán)境。通過風力(一種 可再生能源)發(fā)電不但可避免上述問題，而且可節(jié)省不可再生資源。此外，同 核能發(fā)電，水力發(fā)電，和熱能發(fā)電系統(tǒng)相比，風力發(fā)電系統(tǒng)在工程造價，占地 面積方面都是最經濟的。全球風能儲量非常巨大，理論上利用1%的風能就能滿足人類能源的需要。 可是從國內外現有的風力發(fā)電系統(tǒng)來看，這些風力發(fā)電機都沒有創(chuàng)新的全方位 增能器等裝置，用于全方位最大范圍地捕捉風能。也就說，現有風力發(fā)電機的 發(fā)電效率都相當低。一般風力發(fā)電機為同步發(fā)電機，設于立軸上。當風葉在風能的推動下旋轉時，電能開始產生。然而，當風吹打傳統(tǒng)的風葉時，葉片能吸收的風能少于30%。 其中70%以上的風能還沒作功就從發(fā)電機的葉片間溜走了。更為嚴重的是，留下 所剩無幾的風能由于氣流紊亂，不平穩(wěn)地作用在轉動的風葉上，所以風力的相 互抵消又損耗了很大的一部分能量。因此，效率低、且不能低風速發(fā)電就成為 傳統(tǒng)風力發(fā)電系統(tǒng)的一個致命的弱點。為了克服上述缺陷，人們對傳統(tǒng)的風力發(fā)電系統(tǒng)做了大量的改進。有些人 采用了增加塔桿高度、增加葉片長度、增加發(fā)電機功率的方法。但是，這些方 法卻使風力發(fā)電系統(tǒng)的體積龐大，成本更高。理論上，當風速達到14m/s時，這是利用風能發(fā)電的最佳時機。但是，高 速度的風力更容易摧毀風力發(fā)電機。為了避免葉毀機亡，許多風葉都被人為地 進行了巻繞、側巻、變漿，用來大量縮小葉片上的受風面積，其結果大大減少 了發(fā)電量。更嚴重的是，為了保護野鳥等，避免風力發(fā)電機的葉片對鳥類的傷 害， 一些國家或地區(qū)幾乎禁止在某些特定的季節(jié)使用傳統(tǒng)風機。因此，為了實現可再生資源利用的可持續(xù)發(fā)展，就必須開發(fā)一種高效率、 增能、最有效地把所吸收的風能轉化為電能，同時又不傷害野鳥的新型風力發(fā) 電系統(tǒng)。發(fā)明內容本發(fā)明的主要目的是提供一種風力發(fā)電系統(tǒng)，該種風力發(fā)電系統(tǒng)能全方位 最大范圍地吸收風能，并最有效地把所吸收的風能轉化為電能，也不危害環(huán)境。本發(fā)明的另一目的是提供一種風力發(fā)電系統(tǒng)，該種風力發(fā)電系統(tǒng)具有牢固 的結構，不僅能經受強風的吹打，也能高效率地把風能轉化為電能。本發(fā)明的另一 目的是提供一種風力發(fā)電系統(tǒng)，該種風力發(fā)電系統(tǒng)包括全方 位增能器，用于最優(yōu)化地捕捉來自各個方向的風能，同時該增能器還能把捕捉 到的風能導入葉片，減少氣流在風葉上的紊亂。也就是說，不管風從哪個方向 吹來，本發(fā)明的捕風裝置都能有效地吸收風能，并把風能轉化為電能。本發(fā)明的另一 目的是提供一種風力發(fā)電系統(tǒng)，該種風力發(fā)電系統(tǒng)具有傳統(tǒng) 風力發(fā)電機的所有優(yōu)點，但取消了一些不需要的附加裝置，比如巻繞、側巻和 變漿。本發(fā)明的另一目的是提供一種風力發(fā)電系統(tǒng)，該種風力發(fā)電系統(tǒng)裝有防鳥 罩，能保護野生鳥類不受傷害，維護生態(tài)平衡，因此該種防鳥罩使風力發(fā)電機 能正常運行，不用停止使用。本發(fā)明的另一目的是提供一種風力發(fā)電系統(tǒng)，其中該種風力發(fā)電系統(tǒng)串聯 地連接在一起，節(jié)省了空間，也不需要復雜的安裝程序。.本發(fā)明的另一目的是提供一種風力發(fā)電系統(tǒng)，其中該風力發(fā)電系統(tǒng)不需要 復雜的裝置，零件或昂貴的勞動力就能達到以上目的。因此，為了實現上述目的，本發(fā)明提供的一種增能發(fā)電系統(tǒng)，包括-一立軸；一風力發(fā)電機，所述發(fā)電機的機體中的風葉可旋轉地安裝在所述的立軸上，多片發(fā)電機風葉放射狀地從所述機體延伸出；及一安裝在所述立軸上的捕風裝置，其中所述捕風裝置包括一全方位增能器，所述的增能器包括多個覆蓋四個方位且肩并肩排列的吸風通道，其中每一吸風 通道都具有一入風口， 一出風口，和一個連接所述入風口和出風口且逐漸由大變小的風腔，其中所述入風口用于捕捉外界風，所述出風口與所述風葉相通， 每一所述風腔產生的高壓把每一所述吸風通道吸收的風能壓到所述的風葉，用 于驅動所述風葉旋轉，從而產生電能。每一所述的吸風通道都為偏心喇叭通道，每一所述出風口分別與所述風葉 單邊相鄰，每一所述入風口和出風口都為偏心喇叭口，其中所述入風口從所述出風口放射狀地向外延伸出。所述的風力發(fā)電系統(tǒng)還包括一個用于防止鳥類吸入所述捕風裝置的防鳥罩。此外，多個所述的風力發(fā)電系統(tǒng)可垂直或水平地組合成發(fā)電網，這樣就節(jié) 省了額外的占地空間，也簡化了安裝程序。本發(fā)明的有益效果是，該風力發(fā)電系統(tǒng)包括一增能器，該增能器包括多個 覆蓋四個方位且肩并肩排列的吸風通道，其中每一吸風通道都為偏心喇叭狀通 道，所以不管風從東、南、西、北的哪個方向吹來，該發(fā)電機都能最大范圍吸 收風能，吸收的風能通過偏心通道后，速度和密度都變大，且能作用在風葉的 單邊的特定部位，有效保證發(fā)電機風葉只能朝逆時針或順時針旋轉，最有效地 把所吸收的風能轉化為電能。此外，該發(fā)電系統(tǒng)還包括一個用于防止鳥類吸入 發(fā)電機風葉的防鳥罩，不會傷害鳥類。另外，該風力發(fā)電系統(tǒng)還能通過組合螺 栓，以垂直或水平的組合方式進行連接，便于節(jié)省占地空間，也簡化了安裝程 序。下面，為了更清楚的了解本發(fā)明的目的，結構、特征及其功能，茲列舉具 體實施例并結合附圖詳細說明如下。


圖K為本發(fā)明增能風力發(fā)電系統(tǒng)一種實施例的示意圖。圖2、為是本發(fā)明所示實施例的風力發(fā)電機的示意圖。 圖3、為圖2所示風力發(fā)電機的3-3剖視圖。圖4、為本發(fā)明所示實施例的前視圖，可看到一捕風裝置安裝在所示的風力 發(fā)電機四周。圖5、為本發(fā)明所示實施例的頂視圖，從圖中可看到，不管風從哪個方位吸 收，所示的捕風裝置都能最有效地把風能轉化為電能。圖6、為本發(fā)明風力發(fā)電系統(tǒng)垂直組合在樓頂或平地上的示意圖。 圖7、為本發(fā)明風力發(fā)電系統(tǒng)水平組合在樓與樓之間的示意圖。
具體實施方式
參見圖l、圖2，根據所示實施例，本發(fā)明提供了一種增能風力發(fā)電系統(tǒng)， 包括一立軸10、 一風力發(fā)電機20，發(fā)電機20的機體21中的風葉22可旋轉地 安裝在立軸10上，多片發(fā)電機風葉22放射狀地從機體21延伸出。跟傳統(tǒng)的風力發(fā)電機一樣，不管氣流什么時候作用在風葉22上，發(fā)電機20 的風葉22都會相對立軸10做旋轉運動，從而把吸收的風能轉化為電能。參見圖l、圖3，本發(fā)明的風力發(fā)電系統(tǒng)還包括一捕風裝置3，安裝在所述 風力發(fā)電機20的四周，其中捕風裝置3包括一全方位增能器31，增能器31包 括四個分別覆蓋四個方位且肩并肩排列的吸風通道32，其中每一吸風通道32都 具有一入風口321，一出風口 322，和一個連接入風口 321和出風口 322且逐漸 由大變小的風腔323，其中入風口 321用于捕捉外界風，出風口 322與風葉22 相通，每一風腔323產生的高壓把每一吸風通道32吸收的風能通過出風口 322 壓到風葉22，用于驅動風葉22旋轉，從而把吸收的風能最有效地轉換成電能。根據本發(fā)明的較優(yōu)實施例，捕風裝置3用于最大范圍地從各個方位捕捉風 能。捕風裝置3包括四個分別覆蓋四個方位的吸風通道32，即，東、南、西、 北，其中每一吸風通道32都為偏心喇叭通道，使每一出風口 322分別與風葉22 單邊相鄰，每一入風口 321和出風口 322都為偏心喇叭口，其中入風口 321從 出風口 322放射狀地向外延伸。結果，當風能吹過由大變小的吸風通道32時， 在偏心導向結構的作用下，到達出風口 322的風能，其速度和密度都變大，從 而使風能成為高氣壓風力且只作用在風葉22單邊的特定部位上。換句話說，偏 心導向結構， 一方面使風力成為高氣壓風力，另一方面使高壓風力只作用在風 葉22的特定部分，有效地保證發(fā)電機20的風葉22只能朝逆時針或順時針方向 強有力的旋轉，從而最有效地把吸收的風能轉化成電能。因此，不管風能從東、南、西、北，或者360度內的任何方向吹來，比如 風從東或南方吹來，則東或南面至少有一個吸風通道32會一定程度地捕捉到風 能。當捕捉的風能流過偏心且逐漸減小的吸風通道32后，從出風口 322吹出的 風能就變成了高壓且強有力的風，其中高壓風能的能量為入風口 321處風能的 兩倍。本發(fā)明的捕風裝置不僅增加了風速V，也增加了受風面積A和空氣密度P 。根據下面的方程式 W=l/2 p V3 A可清楚看到風能的大小與氣流通過的面積、空氣的密度和氣流速度的立 方成正比，其中風速增加一倍，可使風力發(fā)電機的輸出功率增加八倍。也就是 說，只要風速能成為入風口 321的兩倍，風力發(fā)電機的功率就會變?yōu)樵瓉淼陌?倍。如圖1、 2所示，所示的風力發(fā)電系統(tǒng)還包括一組與發(fā)電機20電連接的蓄 電池40,用于儲蓄電能。因此，當每個吸風通道32從不同的方向捕捉到風能后， 風能會被壓入偏心且逐漸減小的風腔323，之后從出風口 322壓到風葉22的特 定部位，從而驅動風力發(fā)電機的風葉22相對立軸10做旋轉運動，把捕捉的風 能有效地轉化成電能，并把產生的電能儲存在蓄電池40內。參見圖1、 4，根據所示實施例，本發(fā)明的捕風裝置還包括一個安裝在增能 器31四周的捕風罩33，用于增加輸出功率，增加發(fā)電量。使用捕風罩33后，可以在不增加發(fā)電機功率的情況下，依靠增加受風面積來增加輸出功率，其中捕風罩33的尺寸大小與所要求的發(fā)電功率相匹配，可制作成圓形或方形。參見圖1，根據所示實施例，本發(fā)明增能風力發(fā)電系統(tǒng)還包括一塊用于收集 太陽能的光控太陽能板50，和一機架60。光控太陽能板50用來吸收太陽能， 把所吸收的太陽能轉換成電能儲存在蓄電池40內，而機架60對風力發(fā)電系統(tǒng) 進行牢固定位。機架60由鋼、鋁合金或不銹鋼制成。而增能器31最好采用玻 璃鋼、不銹鋼，或工程塑料制成。如圖1和5所示，捕風裝置3被均勻地分成四個部分，用于從東、南、西、 北各個方向捕捉風能。換句話說，捕風裝置3由四個喇叭狀的通道32構成，其 中每一喇叭狀吸風通道32具有一大喇叭狀的入風口 321,用于捕捉外界風，一 個小喇nA狀的出風口 322與風葉22相通，用于把捕捉的風壓入到風葉22上。 因此，喇叭狀吸風通道32的偏心導向結構可以增加風能的功率。如圖l、 3、 4所示，本發(fā)明還包括一組節(jié)能燈70， 一個控制器80,和一個 防鳥罩90，其中防鳥罩90用不銹鋼絲或網制成，通過多個鉚釘固定在出風口 322上，將出風口 322罩住，只能進風，不能進鳥，有效地避免傷害野生鳥。值得注意的是，捕風罩33可用增強尼龍、玻璃鋼等組成，并通過多個螺絲 300固定在增能器31的四周。此外，風力發(fā)電機20依照額定功率制作，并具有 一發(fā)電機尾211。此外，用鋼或鋁合金制成的上固定板213和下固定板215把風力發(fā)電機20 定位在立軸10上，還有多個鉚釘孔214設于風力發(fā)電機20的外殼上，用于安 裝鉚釘。固定螺絲210插入發(fā)電機尾211后，把風力發(fā)電機20固定在機架60 上，其中固定螺絲210采用鋼或鋁合金制成。風力發(fā)電機20的風葉22采用塑 料、鋁合金、不銹鋼或輕質碳纖維制成。此外，風力發(fā)電機20還通過連接構件 220進一步固定在機架60的中心。此外，本發(fā)明風力發(fā)電系統(tǒng)還包括多個用高強度鋼制成的組合螺栓26，用 于把多個風力發(fā)電系統(tǒng)垂直或水平地組合成發(fā)電網，省了額外的占地空間，也 簡化了安裝程序。由于吸風通道32的偏心導向結構，捕捉到的風能可作用在風葉22的特定 部位上，即風葉22的單邊的特定部位。換句話說，風葉22的單邊的特定部位 將成為高氣壓風力動力源。另一方面，風葉22的其它部位可以免受風力。因此， 風葉22上不會存在相互抵消的作用風力，這就有效地保證了發(fā)電機20的風葉 22只能朝逆時針或順時針方向強有力地旋轉。例如，風從方向A吹來，經過入 風口321后，風能從吸風通道32壓入到風力發(fā)電機20的風葉22，與此同時， 風力發(fā)電機20的風葉22開始做旋轉運動，把所吸收到的風能轉化成電能。如 果風從D、 C之間45°方向吹來，那么作功后的風能從A面和B面的吸風通道32釋放出去。此時，D面和C面的出風口 322處的空氣密度和風速大大增加。例如，自然風的風速是3.5m/s，如果沒有安裝全方位增能器31，出風口 322 處的風速也是3.5m/s,而密度僅為50W/m2.如果安裝了全方位增能器31,自然 風被入風口 321吸收后，沿喇叭狀的風腔323壓到出風口 322，最后到達風葉 22。在偏心導向結構的作用下，出風口 322處的風速變成了原來的2倍，而風 能密度提高到400W/m2。因此，風力發(fā)電機20的輸出功率變成了原來的8倍。圖l和4所示的網紋線是防鳥罩90，防鳥罩90采用網格小于小鳥的不銹鋼 絲或網制成。鉚釘93插入到鉚釘孔214內，把防鳥罩90固定在風力發(fā)電機20 上，將偏心小喇叭出風口 322罩住，這樣鳥類就飛不進出風口 322內。參見圖6和7，可看到，本發(fā)明增能風力發(fā)電機不僅能單個發(fā)電，還能用組 合螺栓26，將多個風力發(fā)電系統(tǒng)垂直或水平地連接在一起，構成發(fā)電網。如圖 6所示，多個風力發(fā)電系統(tǒng)通過組合螺栓26垂直組合在樓頂或平地上。如圖7 所示，多個風力發(fā)電系統(tǒng)通過組合螺栓26水平組合在樓與樓之間，或橋上。如圖1所示，闡述了一體化風光互補系統(tǒng)，其中在機架60的頂面設置有一 塊光控太陽能板50、 一組蓄電池40、 一個控制器80，而在機架60的底部則設 有一組節(jié)能燈70，用于光控作用。天暗時，節(jié)能燈70會自動開啟，天亮時，節(jié) 能燈70會自動關閉，這時光控太陽能板50開始接收太陽能，產生直流電并將 電流儲存在蓄電池40中。但當陰雨天持續(xù)時間長時，電量就會入不敷出，節(jié)能 燈70就無法再使用。本發(fā)明提供了一種特殊的風光互補系統(tǒng)，其中光控太陽能 板50把太陽能轉化成電能，而風力發(fā)電機20把風能轉化成電能。因此，本發(fā) 明中的光控太陽能板50和風力發(fā)電機20組成了一體化風光互補系統(tǒng)。本發(fā)明 白天可以發(fā)電，晚上可以發(fā)電，而且越是風雨交加的時候更容易發(fā)電。風光互 補系統(tǒng)是依靠以下結構進行工作的第一，風力發(fā)電機20的每一風葉22分別 與全方位增能器31的四個偏心喇叭出風口 322緊密相連；第二，風葉22通過 壓緊螺絲217，和壓緊板218牢牢地固定在風力發(fā)電機的主軸216上。因此，當 風葉22被強風驅動后，會以發(fā)電機20的主軸216為中心，進行高速旋轉，在 旋轉過程中有力地切割磁力線，從而產生強大的電流，通過控制器80對蓄電池 40進行充電。對于熟識所該項技術的人會明白，本發(fā)明圖中所示的具體實施例屬例子說 明而不會產生限制。本發(fā)明的目的將完全及有效地達至。上述所示的實施例用來說明本發(fā)明的 功能及結構原理，以及不偏離本發(fā)明的原理下可有所變更。故此，本發(fā)明包括 的所有權利要求書中的精神及范圍均依其為根據來變化。
權利要求
1、一種增能風力發(fā)電系統(tǒng)，包括一立軸；一風力發(fā)電機，所述發(fā)電機的機體中的風葉可旋轉地安裝在所述的立軸上，多片發(fā)電機風葉放射狀地從所述機體延伸出；及一安裝在所述立軸上的捕風裝置，其中所述捕風裝置包括一全方位增能器，所述增能器包括多個覆蓋四個方位且肩并肩排列的吸風通道，其中每一吸風通道都具有一入風口，一出風口，和一個連接所述入風口和出風口且逐漸由大變小的風腔，其中所述入風口用于捕捉外界風，所述出風口與所述風葉相通，每一所述風腔產生的高壓把每一所述吸風通道吸收的風能壓到所述的風葉，用于驅動所述風葉旋轉，從而產生電能。
2、 根據權利要求1所述的增能風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述風力發(fā)電 系統(tǒng)還包括一組與所述發(fā)電機電連接的蓄電池，用于儲蓄電能。
3、 根據權利要求l所述的增能風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，每一所述吸風 通道都為偏心喇叭通道，每一所述出風口分別與所述風葉單邊相鄰，每一所述 入風口和出風口都為偏心喇叭口，其中所述入風口從所述出風口放射狀地向外 延伸出。
4、 根據權利要求2所述的增能風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，每一所述吸風 通道都為偏心喇叭通道，每一所述出風口分別與所述風葉單邊相鄰，每一所述 入風口和出風口都為偏心喇叭口 ，其中所述入風口從所述出風口放射狀地向外 延伸出。
5、 根據權利要求3所述的增能風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，每一所述的出 風口都對應所述風葉的單邊的特定部位，其中每一所述的吸風通道把所吸收的 風全部作用在所述風葉的單邊的特定部位，使所述風葉的其它部分免受風力， 有效地驅動發(fā)電機旋轉。
6、 根據權利要求4所述的增能風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，每一所述的出風口都對應所述風葉的單邊的特定部位，其中每一所述的吸風通道把所吸收的 風全部作用在所述風葉的單邊的特定部位，使所述風葉的其它部分免受風力， 有效地驅動發(fā)電機旋轉。
7、 根據權利要求1所述的增能風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的風力發(fā) 電系統(tǒng)還包括一塊用于收集太陽能的光控太陽能板。
8、 根據權利要求4所述的增能風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的風力發(fā) 電系統(tǒng)還包括一塊用于收集太陽能的光控太陽能板。
9、 根據權利要求6所述的增能風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的風力發(fā) 電系統(tǒng)還包括一塊用于收集太陽能的光控太陽能板。
10、 根據權利要求1所述的增能風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的風力 發(fā)電系統(tǒng)還包括一個用于防止鳥類吸入所述捕風裝置的防鳥罩。
11、 根據權利要求5所述的增能風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的風力 發(fā)電系統(tǒng)還包括一個用于防止鳥類吸入所述捕風裝置的防鳥罩。
12、 根據權利要求9所述的增能風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的風力 發(fā)電系統(tǒng)還包括一個用于防止鳥類吸入所述捕風裝置的防鳥罩。
13、 根據權利要求1所述的增能風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的捕風 裝置還包括一捕風罩，其中所述捕風罩安裝在所述增能器的四周。
14、 根據權利要求12所述的增能風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的捕風 裝置還包括一捕風罩，其中所述捕風罩安裝在所述增能器的四周。
15、 根據權利要求1所述的增能風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，多個所述的 風力發(fā)電系統(tǒng)以水平組合的方式連接在一起。
16、 根據權利要求14所述的增能風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，多個所述的 風力發(fā)電系統(tǒng)以水平組合的方式連接在一起。
17、 根據權利要求1所述的增能風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，多個所述的 風力發(fā)電系統(tǒng)以垂直組合的方式連接在一起。
18、 根據權利要求14所述的增能風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，多個所述的 風力發(fā)電系統(tǒng)以垂直組合的方式連接在一起。
全文摘要
一種增能風力發(fā)電系統(tǒng)包括一立軸，一風力發(fā)電機，所述發(fā)電機的機體中的風葉可旋轉地安裝在所述的立軸上，多片發(fā)電機風葉呈放射狀地從所述機體延伸出，及一安裝在所述立軸上的捕風裝置。所述捕風裝置包括一全方位增能器，所述增能器至少包括四個分別設于四個方位且肩并肩排列的吸風通道，其中每一吸風通道都具有一入風口，一出風口，和一個連接所述入風口和出風口且逐漸由大變小的風腔，其中所述入風口用于捕捉外界風，所述出風口與所述風葉相通，每一所述風腔產生的高壓把每一所述吸風通道吸收的風能壓到所述的風葉，用于驅動所述風葉旋轉，從而產生電能。
文檔編號H02J7/14GK101307748SQ200710040799
公開日2008年11月19日 申請日期2007年5月18日 優(yōu)先權日2007年5月18日
發(fā)明者堅 沈, 沈渭清 申請人:沈渭清;沈 堅