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专利号: 2017114316658
申请人: 南京慧风新能源技术有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 液力机械或液力发动机;风力、弹力或重力发动机;其他类目中不包括的产生机械动力或反推力的发动机
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种双涵道垂直轴风力发电机,其特征在于,包括:

内涵道(206)嵌套于外涵道外壳(102)内,内涵道外壳(205)通过外涵道隔板(106)与所述外涵道外壳(102)连接,外涵道(101)和所述内涵道(206)同时获取风能;在气流从所述外涵道(101)流出然后进入所述内涵道(206)的流动轨迹上安装能量转换装置叶轮舱(404)将风能转换为机械能;在气流从所述外涵道(101)流出然后进入所述内涵道(206)的流动轨迹上安装气流流量控制装置压力舱(505),来控制从所述外涵道(101)流出然后进入所述内涵道(206)的气流流量;在气流从所述外涵道(101)流出然后进入所述内涵道(206)的流动轨迹上安装气流控制装置蝶阀舱(304),来连通或阻断从所述外涵道(101)流出然后进入所述内涵道(206)的气流;发电机舱(608)位于所述外涵道(101)和所述压力舱(505)下方,且所述发电机舱(608)与地平面(619)连接;内涵道上底面(203)安装有内涵道导流板(703),所述内涵道导流板(703)与内涵道外壳(205)连接;所述外涵道外壳(102)与外涵道导流板(801)连接;在气流从所述外涵道(101)流出然后进入所述内涵道(206)的流动轨迹上安装能量转换装置获取风能的方法;在气流从所述外涵道(101)流出然后进入所述内涵道(206)的流动轨迹上安装气流流量控制装置来控制风能转化率的方法;在气流从所述外涵道(101)流出然后进入所述内涵道(206)的流动轨迹上安装气流控制装置来开始或结束风能转换为其他形式能量的方法。

2.如权利要求1所述的一种双涵道垂直轴风力发电机,其特征在于:

所述外涵道(101)外形为上底面和下底面为多边形,侧棱为直线与曲线的组合线条的类棱台,或是上底面和下底面为圆形,母线为直线与曲线的组合线条的类圆台;若干所述外涵道隔板(106)将所述外涵道外壳(102)、所述内涵道外壳(205)、蝶阀舱外壳(306)、叶轮舱外壳(405)连接在一起形成若干外涵道子涵道(105);所述外涵道子涵道(105)的集合形成所述外涵道(101),外涵道上底面(103)和外涵道下底面(107)平行于地平面(619),且所述外涵道下底面(107)的面积小于所述外涵道上底面(103)的面积;所述外涵道(101)还包括:外涵道子涵道压力传感器(109),所述外涵道子涵道压力传感器(109)安装在所述外涵道下底面(107),且每个所述外涵道子涵道(105)安装有一个所述外涵道子涵道压力传感器(109),用来检测每个所述外涵道子涵道(105)底部的气流压力,并将数据传递给PLC控制系统(611),所述PLC控制系统(611)通过对比分析每个所述外涵道子涵道压力传感器(109)的数据,来确定每个外涵道子涵道(105)处于迎风面还是处于背风面;通过检测全部所述外涵道子涵道压力传感器109的压力数据,获取每个所述外涵道子涵道(105)处于迎风面或背风面的方法。

3.如权利要求1所述的一种双涵道垂直轴风力发电机,其特征在于:

所述内涵道(206)外形为上底面和下底面为多边形,侧棱为直线与曲线的组合线条的类棱台,或是上底面和下底面为圆形,母线为直线与曲线的组合线条的类圆台;若干内涵道隔板(202)将所述内涵道(206)分割为若干内涵道子涵道(201)以提升风能利用率,所述内涵道子涵道(201)的集合为所述内涵道(206);所述内涵道上底面(203)和内涵道下底面(204)平行于所述地平面(619),且所述内涵道下底面(204)的面积小于所述内涵道上底面(203)的面积;所述内涵道(206)嵌套于所述外涵道外壳(102)内部;所述内涵道上底面(203)为内涵道气流出口(208),所述内涵道下底面(204)为内涵道气流进口(207);所述内涵道(206)还包括:风速仪风向标(209),所述风速仪风向标(209)安装在内涵道上底面(203)中心处的内涵道隔板(202)上,用来检测当前风速和风向,并将数据传递给PLC控制系统(611);所述内涵道(206)还包括:避雷针(210),所述避雷针(210)安装在所述内涵道上底面(203)中心处的所述内涵道隔板(202)上;通过检测所述风速仪风向标(209)的数据来确定所述外涵道子涵道(105)处于背风面还是迎风面的方法;将所述内涵道(206)分割为若干内涵道子涵道(201),来提升风能利用率的方法。

4.如权利要求1所述的一种双涵道垂直轴风力发电机,其特征在于:

所述蝶阀舱(304)为中空柱体结构,所述蝶阀舱(304)安装在所述内涵道(206)下方,蝶阀舱上底面(301)与所述内涵道下底面(204)连接,蝶阀舱外壳(306)与所述外涵道隔板(106)连接;所述蝶阀舱(304)还包括:蝶阀(302),所述蝶阀(302)安装在蝶阀舱(304)中部,所述蝶阀(302)的开合可连通和阻断叶轮舱(404)内的气流进入内涵道(206)。

5.如权利要求1所述的一种双涵道垂直轴风力发电机,其特征在于:

所述叶轮舱(404)为中空柱体结构,叶轮舱上底面(402)与蝶阀舱下底面(305)连接,所述叶轮舱外壳(405)与所述外涵道隔板(106)相连,所述叶轮舱(404)中心安装有叶轮(407),所述叶轮(407)由叶轮轴(408)和多层叶片(409)组成;所述叶轮轴(408)为中空圆柱体结构,且垂直于地平面(619);所述叶轮舱上底面(402)安装有叶轮支架(401),用来安装并定位所述叶轮(407);所述叶轮舱(404)还包含:上端面叶轮轴承(403),安装在叶轮支架(401)中心,且叶轮轴(408)套接在上端面叶轮轴承(403)内,使所述叶轮(407)可以正常旋转。

6.如权利要求1所述的一种双涵道垂直轴风力发电机,其特征在于:

所述压力舱(505)为中空柱体结构,压力舱上底面(501)与所述叶轮舱下底面(406)连接,所述压力舱上底面(501),安装有导叶支架(502)用来定位安装导叶(503),所述导叶(503)安装在所述压力舱(505)侧面外涵道气流出口(108),且每个所述外涵道子涵道(105)对应一个所述导叶(503),用来控制从所述外涵道(101)进入所述压力舱(505)的空气流量,所述压力舱(505)安装在所述叶轮舱(404)下方;所述压力舱(505)还包括:压力舱压力传感器(506),安装在所述压力舱下底面(504),用来检测压力舱(505)内部的空气压力,并将压力数据送至PLC控制系统(611)。

7.如权利要求1所述的一种双涵道垂直轴风力发电机,其特征在于:

所述发电机舱(608)位于所述一种双涵道垂直轴风力发电机的底部;发电机舱下底面(618)与所述地平面(619)连接,发电机舱上底面(601)为涵道底平台(602),所述发电机舱上底面(601)与所述外涵道(101)、所述压力舱(505)相连;所述涵道底平台(602)上开有人孔(617),所述人孔(617)只有在检修过程中才能打开,其他时间所述发电机舱(608)与外涵道(101)、压力舱(505)之间不连通且气流无法通过;所述发电机舱(608)安装有所述发电机舱门(606);所述发电机舱上底面(601)和所述发电机舱下底面(618)为多边形或圆形;所述发电机舱(608)还包括:发电机(609),所述发电机(609)安装在所述发电机舱(608)内部,通过联轴器(604)与所述叶轮轴(408)相连,或通过齿轮箱(624)与所述联轴器(604)相连,所述联轴器(604)与所述叶轮轴(408)相连;所述发电机舱(608)还包括:所述联轴器(604),安装在发电机轴(622)与所述叶轮轴(408)之间,或安装在齿轮箱(624)与所述叶轮轴(408)之间;所述发电机舱(608)还包括:所述齿轮箱(624),当所述发电机(609)为直驱发电机,则所述齿轮箱(624)可去除,当所述发电机(609)为非直驱发电机,则需要将所述齿轮箱(624)安装在所述联轴器(604)与所述发电机(609)之间,所述联轴器(604)与所述叶轮轴(408)相连;所述发电机舱(608)还包括:叶轮转速传感器(625),安装在所述涵道底平台(602);所述发电机舱(608)还包括:导叶油缸(612),安装在所述涵道底平台(602),所述导叶油缸(612)与导叶力臂(620)连接;所述发电机舱(608)还包括:所述导叶力臂(620),所述导叶力臂(620)一端与所述导叶油缸(612)连接,一端与所述导叶(503)连接;所述发电机舱(608)还包括:PLC控制系统(611),安装在所述发电机舱(608)内,可以检测本发明一实施例提供的一种双涵道垂直轴风力发电机所有传感器信号,并控制本发明一实施例提供的一种双涵道垂直轴风力发电机正常运行;所述发电机舱(608)还包括:液压站(607),安装在所述发电机舱(608)内部,由PLC控制系统(611)控制;所述发电机舱(608)还包括:电控柜(610),安装在所述发电机舱(608)内部,由PLC控制系统(611)控制;所述发电机舱(608)还包括:发电机转速传感器(605),安装在发电机(609)上;所述发电机舱(608)还包括:发电机舱散热器(621),所述发电机舱散热器(621)冷端安装在所述发电机舱(608)内,所述发电机舱散热器(621)热端安装在所述发电机舱(608)外;所述发电机舱(608)还包括:所述下端面叶轮轴承(603),安装在所述发电机舱上底面(601)所述涵道底平台(602)中心;所述发电机舱(608)还包括:所述叶轮锁定装置(623),安装在所述发电机舱(608)内叶轮轴(408)上。

8.如权利要求1所述的一种双涵道垂直轴风力发电机,其特征在于:

所述一种双涵道垂直轴风力发电机的启动方法:所述PLC控制系统(611)通过采集每个外涵道子涵道压力传感器(109)的数据以及风速仪风向标(209)的数据,来确定每个外涵道子涵道(105)处于背风面还是处于迎风面,通常情况下所述迎风面外涵道子涵道(105)内部的压力要大于所述背风面外涵道子涵道(105)内部的压力,启动时会打开所述迎风面导叶(503),关闭所述背风面导叶(503),当所述叶轮(407)转速达到并网转速,由所述PLC控制系统(611)控制所述电控柜(610)进行并网;所述一种双涵道垂直轴风力发电机的运行方法:当所述发电机(609)的实际功率大于所述发电机(609)的额定功率,所述PLC控制系统(611)会打开背风面所述导叶(503),降低通过所述压力舱(505)内部的气流流量来降低所述叶轮(407)的输出功率,如所述发电机(609)功率无法降低,所述PLC控制系统(611)会调小迎风面所述导叶(503)的打开幅度,降低从迎风面所述外涵道子涵道(105)进入所述压力舱(505)的气流流量;所述一种双涵道垂直轴风力发电机的停机方法:所述PLC控制系统(611)将关闭所有所述导叶(503),所述外涵道(101)中的气流无法进入所述压力舱(505),所述叶轮(407)和所述发电机(609)停止旋转,检修或长时间停机时所述PLC控制系统(611)会关闭所述蝶阀(302)。