CN102146876A

CN102146876A - 一种帆式风能动力自动转换方法及装置

Info

Publication number: CN102146876A
Application number: CN2011100535455A
Authority: CN
Inventors: 李建民
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-03-07
Filing date: 2011-03-07
Publication date: 2011-08-10

Abstract

本发明涉及一种帆式风能动力自动转换方法及装置，属于风能转换技术领域。技术方案是：采用多个风帆轮流承接风能动力并共同转动，带动与之连接的风力发电机转动，输出动力，实现风能自动转换；所说的风帆包括至少一片活动帆叶和与之匹配的帆叶轴，活动帆叶设置在帆叶轴上，活动帆叶的转动范围限制在90度以内。本发明可以在低转速下产生巨大能量，实度比很大；低风速（一级风）可以启动，高风速可以自动改变风帆的做功角度，在强风中也可以正常运行，保证稳定的转速；本发明可以依靠风能自动调控、自动运转、自动转换，结构合理，成本低，风能转换效率高。

Description

一种帆式风能动力自动转换方法及装置

技术领域：

本发明涉及一种帆式风能动力自动转换方法及装置，属于风能转换技术领域。

背景技术：

风能是取之不尽、用之不完的清洁能源，风能转换是利用风能的重要方式，例如：风力发电，具有节能、环保的特点，受到世界各国的广泛重视。普通的风能转换设备，一般都是浆式，是沿用飞行器空气动力学的基础上发展而来的，为提高发电能量，越来越大型化，桨叶的直径越来越大，存在问题是：桨叶直径越大，转速越慢，因为每一个桨叶是一个整体，在同一叶片轴上，桨叶自身的阻力将自身产生的动力大部分抵消了，直径越大，桨叶叶尖走的路程越长，但是叶尖走得再快，也不会达到风的速度，因此：桨叶直径越大，转速越慢；浆式风动机要求是高转速，转速越大输出功率越大，而且启动风速要求也比较高，转速低就不会产生出大的能量；飞机发动机可以使螺旋桨达到很高的转速，但是，用风能推动风动机螺旋桨达到很高的转速是不可能的，造成风能转换效率低。

发明内容：

本发明目的是提供一种帆式风能动力自动转换方法及装置，结构合理，降低成本，提高风能转换效率，解决背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：

一种帆式风能动力自动转换方法，采用多个风帆轮流承接风能动力并共同转动，带动与之连接的风力发电机转动，输出动力，实现风能自动转换；所说的风帆包括至少一片活动帆叶和与之匹配的帆叶轴，活动帆叶设置在帆叶轴上，活动帆叶的转动范围限制在90度以内，帆叶轴在活动帆叶上偏心设置，将活动帆叶分为面积大小不等的两部分，面积较大部分的重量大于等于面积较小部分的重量；风帆共同转动的圆周，被风力方向分割成做功区和非做功区，风力吹到位于做功区的风帆上，活动帆叶垂下，承受风力并带动风帆转动做功，风力吹到位于非做功区的风帆上，活动帆叶与风平行，减少阻力，不承受风力，随风帆一起转动，转动至做功区活动帆叶垂下做功，如此往复完成风力转换。

所说的帆叶轴在活动帆叶上偏心设置，将活动帆叶分为面积大小不等的两部分，两部分面积相差越悬殊，做功的效果越好，但是，面积较大部分的重量应该是等于或稍微大于面积较小部分的重量，既保证了在做功区活动帆叶垂下，又保证在非做功区活动帆叶与风平行，因为活动帆叶与风平行主要是依靠面积较小部分的重量来平衡面积较大部分的重量。

为了增加活动帆叶面积较小部分的重量，可以在面积较小部分设置配重，平衡面积较大部分的重量；或者增加面积较小部分的厚度，增加重量；还可以采用不同比重材质制作活动帆叶面积大小不等的两部分。

所说的活动帆叶的转动范围限制在90度以内，可以通过限位机构实现，例如：在活动帆叶的转动路径上设置限位杆，限位杆的位置是可调节的，保证活动帆叶的转动范围限制在90度以内；所说的限位杆位置调节方式，可以通过单片机控制自动调节，根据风速大小调解，风速大则活动帆叶转动的角度大，更接近于与风力方向平行。

在一个风帆上设置多个活动帆叶，多个活动帆叶的排列布置方式是任意的。

多个风帆可以直接带动风力发电机旋转，可以通过支撑架将多个风帆设置在较高的位置，便于风力发电。也可以通过转盘、平台、支撑架等间接带动风力发电机旋转，便于设置在海面、平地等风力较大地区。

一种帆式风能动力自动转换装置，包含垂直布置的多个风帆和与之连接的风力发电机，所说的风帆包括至少一片活动帆叶和与之匹配的帆叶轴，活动帆叶设置在帆叶轴上，活动帆叶的转动范围限制在90度以内，帆叶轴在活动帆叶上偏心设置，将活动帆叶分为面积大小不等的两部分，面积较大部分的重量大于等于面积较小部分的重量；风帆共同转动的圆周，被风力方向分割成做功区和非做功区，风力吹到位于做功区的风帆上，活动帆叶垂下，承受风力并带动风帆转动做功，风力吹到位于非做功区的风帆上，活动帆叶与风平行，减少阻力，不承受风力，随风帆一起转动，转动至做功区活动帆叶垂下做功，如此往复完成风力转换。

多个风帆可以直接设置在风力发电机的旋转轴上，带动风力发电机旋转。也可以设置在转盘上，转盘轴连接风力发电机，间接带动风力发电机旋转；为便于转盘旋转，转盘可以采用磁悬浮的方式设置。

本发明的有益效果是：

①本发明可以在低转速下产生巨大能量，因为风力与风帆是正面推动作用，风帆本身的面积可以很大；而且风帆的切入、切出也都在做功，做功的风帆迎风，不做功的风帆自动转换与风平行，实度比很大，可以产生巨大能量。

②低风速（一级风）可以启动，高风速可以自动改变做功的活动帆叶角度，在强风中也可以正常运行，保证稳定的转速。

③本发明可以取代背景技术中的浆式风力发电装置，依靠风能自动调控、自动运转，结构合理，成本低，风能转换效率高。

附图说明：

图1为本发明实施例一结构示意图；

图2为本发明实施例二结构示意图；

图3为本发明实施例活动帆叶限位机构示意图；

图4为本发明实施例活动帆叶示意图；

图中：风力发电机1、旋转轴2、风帆3、活动帆叶4、帆叶轴5、帆叶轴支架6、限位杆7、面积较大部分8、面积较小部分9、配重10、转盘11、磁悬浮12。

具体实施方式：

以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。

实施例一，参照附图1。

在实施例中，三个风帆3设置在风力发电机1的旋转轴2上，每个风帆上设有两个活动帆叶4和与之匹配的帆叶轴5，在风帆上设有帆叶轴支架6，帆叶轴设置在帆叶轴支架上，活动帆叶设置在帆叶轴上，活动帆叶的转动范围限制在90度以内，帆叶轴在活动帆叶上偏心设置，将活动帆叶分为面积大小不等的两部分，面积较大部分8的重量大于等于面积较小部分9的重量；风帆共同转动的圆周，被风力方向分割成做功区和非做功区，风力吹到位于做功区的风帆上，活动帆叶垂下，承受风力并带动风帆转动做功，风力吹到位于非做功区的风帆上，活动帆叶与风平行，减少阻力，不承受风力，随风帆一起转动，转动至做功区活动帆叶垂下做功，如此往复完成风力转换。

实施例二，参照附图2，

三个风帆3设置在转盘11上，转盘轴连接风力发电机1，间接带动风力发电机旋转；为便于转盘旋转，转盘采用磁悬浮12的方式设置。工作过程与实施例一相同。

参照附图3，为了将活动帆叶4的转动范围限制在90度以内，在活动帆叶的转动路径上设置限位杆7，限位杆的位置是可调节的，保证活动帆叶的转动范围限制在90度以内；所说的限位杆位置调节方式，通过单片机控制自动调节，根据风速大小调解，风速大则活动帆叶转动的角度大，更接近于与风力方向平行。

参照附图4，帆叶轴5在活动帆叶4上偏心设置，将活动帆叶分为面积大小不等的两部分，两部分面积相差越悬殊，做功的效果越好，但是，面积较大部分8的重量应该是等于或稍微大于面积较小部分9的重量，既保证了在做功区活动帆叶垂下，又保证在非做功区活动帆叶与风平行，因为活动帆叶与风平行主要是依靠面积较小部分的重量来平衡面积较大部分的重量。为了增加活动帆叶面积较小部分9的重量，可以在面积较小部分9设置配重10，平衡面积较大部分的重量。

Claims

1.一种帆式风能动力自动转换方法，其特征在于采用多个风帆轮流承接风能动力并共同转动，带动与之连接的风力发电机转动，输出动力，实现风能自动转换；所说的风帆包括至少一片活动帆叶和与之匹配的帆叶轴，活动帆叶设置在帆叶轴上，活动帆叶的转动范围限制在90度以内，帆叶轴在活动帆叶上偏心设置，将活动帆叶分为面积大小不等的两部分，面积较大部分的重量大于等于面积较小部分的重量；风帆共同转动的圆周，被风力方向分割成做功区和非做功区，风力吹到位于做功区的风帆上，活动帆叶垂下，承受风力并带动风帆转动做功，风力吹到位于非做功区的风帆上，活动帆叶与风平行，减少阻力，不承受风力，随风帆一起转动，转动至做功区活动帆叶垂下做功，如此往复完成风力转换。

2.根据权利要求1所述之帆式风能动力自动转换方法，其特征在于为了增加活动帆叶面积较小部分的重量，可以在面积较小部分设置配重，平衡面积较大部分的重量；或者增加面积较小部分的厚度，增加重量；还可以采用不同比重材质制作活动帆叶面积大小不等的两部分。

3.根据权利要求1或2所述之帆式风能动力自动转换方法，其特征在于在活动帆叶的转动路径上设置限位杆，限位杆的位置是可调节的，保证活动帆叶的转动范围限制在90度以内；所说的限位杆位置调节方式，通过单片机控制自动调节，根据风速大小调解，风速大则活动帆叶转动的角度大，更接近于与风力方向平行。

4.根据权利要求1或2所述之帆式风能动力自动转换方法，其特征在于在一个风帆上设置多个活动帆叶，多个活动帆叶的排列布置方式是任意的；多个风帆可以直接带动风力发电机旋转，也可以通过转盘、平台、支撑架等间接带动风力发电机旋转。

5.一种帆式风能动力自动转换装置，其特征在于包含垂直布置的多个风帆和与之连接的风力发电机，所说的风帆包括至少一片活动帆叶和与之匹配的帆叶轴，活动帆叶设置在帆叶轴上，活动帆叶的转动范围限制在90度以内，帆叶轴在活动帆叶上偏心设置，将活动帆叶分为面积大小不等的两部分，面积较大部分的重量大于等于面积较小部分的重量；风帆共同转动的圆周，被风力方向分割成做功区和非做功区，风力吹到位于做功区的风帆上，活动帆叶垂下，承受风力并带动风帆转动做功，风力吹到位于非做功区的风帆上，活动帆叶与风平行，减少阻力，不承受风力，随风帆一起转动，转动至做功区活动帆叶垂下做功，如此往复完成风力转换。

6.根据权利要求5所述之帆式风能动力自动转换装置，其特征在于为了增加活动帆叶面积较小部分的重量，可以在面积较小部分设置配重，平衡面积较大部分的重量；或者增加面积较小部分的厚度，增加重量；还可以采用不同比重材质制作活动帆叶面积大小不等的两部分。

7.根据权利要求5或6所述之帆式风能动力自动转换装置，其特征在于在活动帆叶的转动路径上设置限位杆，限位杆的位置是可调节的，保证活动帆叶的转动范围限制在90度以内；所说的限位杆位置调节方式，通过单片机控制自动调节，根据风速大小调解，风速大则活动帆叶转动的角度大，更接近于与风力方向平行。

8.根据权利要求5或6所述之帆式风能动力自动转换装置，其特征在于在一个风帆上设置多个活动帆叶，多个活动帆叶的排列布置方式是任意的。

9.根据权利要求5或6所述之帆式风能动力自动转换装置，其特征在于多个风帆可以直接设置在风力发电机的旋转轴上，带动风力发电机旋转；也可以设置在转盘上，转盘轴连接风力发电机，间接带动风力发电机旋转。

10.根据权利要求9所述之帆式风能动力自动转换装置，其特征在于为便于转盘旋转，转盘可以采用磁悬浮的方式设置。