CN105896874B - 基于卡门涡街原理的风力发电装置 - Google Patents

基于卡门涡街原理的风力发电装置 Download PDF

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Abstract

基于卡门涡街原理的风力发电装置，属于风力发电领域，本发明为解决叶片传统风力发电机噪声大，且旋转的叶片会对鸟类造成伤害的问题。本发明包括振动采集单元、振动杆、发电单元和固定底座；振动采集单元包括迎风筒身和带孔盖板；带孔盖板固定在迎风筒身的下端口；振动杆和上端与带孔盖板的中心孔配合固定连接，振动杆的下端从发电单元中间穿过，并固定在固定底座上；发电单元包括两组永磁单元、两组线圈感应单元、多个交叉碳棒和多个连接碳棒；永磁单元和线圈感应单元都具有中心孔；振动采集单元采集风能，并由振动杆将振动传递出去，振动杆带动两组线圈感应单元往复动动，使线圈感应单元与永磁单元产生相对位移，产生电能。

Description

基于卡门涡街原理的风力发电装置
技术领域
本发明属于风力发电领域。
背景技术
进入21世纪以来化石能源日益匮乏，尤其是我国还是煤消费大国，所以对于煤的需求非常大，所以急需一种取代热力发电的发电方式，风力发电应运而生。
风电作为一种环保洁净的绿色能源，有着优化能源结构，改善生态环境，促进社会和经济可持续和谐发展等方面的优势，是未来电力能源发展的一个趋势。在今后的30年内，风电在能源结构中的比重会不断扩大，成为未来满足电力需求的一个重要能源。
由于燃煤热力发电能源消耗大，而且会造成环境污染的缺点，并且随着低碳环保概念的不断深入人心，风能作为清洁能源受到了越来越广泛的关注，人们已成功将风能应用到很多地方，例如有叶片传统风力发电机。但传统风力发电机噪声大，而且由于叶片的快速旋转会对鸟类造成伤害。
发明内容
本发明目的是为了解决叶片传统风力发电机噪声大，且旋转的叶片会对鸟类造成伤害的问题，提供了基于卡门涡街原理的风力发电装置。
本发明所述基于卡门涡街原理的风力发电装置，它包括振动采集单元、振动杆、发电单元和固定底座；
振动采集单元包括迎风筒身和带孔盖板；带孔盖板固定在迎风筒身的下端口；
振动杆上端与带孔盖板的中心孔配合固定连接，振动杆的下端从发电单元中间穿过，并固定在固定底座上；
发电单元包括两组永磁单元、两组线圈感应单元、多个交叉碳棒和多个连接碳棒；永磁单元和线圈感应单元都具有中心孔；
两组永磁单元上下平行设置，且二者之间通过多个交叉碳棒连接，下方的永磁单元通过其下表面圆周方向设置的多个连接碳棒固定在固定底座上；永磁单元的中心孔与振动杆之间存在工作间隙；
一组线圈感应单元悬空设置在两组永磁单元之间，另一组线圈感应单元悬空设置在两组永磁单元的下方，线圈感应单元通过其中心孔固定在振动杆上；
振动采集单元采集风能，并由振动杆将振动传递出去，振动杆带动两组线圈感应单元往复运动，使线圈感应单元与永磁单元产生相对位移，产生电能。
本发明的优点：本发明舍弃原来靠叶片迎风发电的方式，利用卡门涡街原理进行发电，同时可减小噪声污染和对鸟类的威胁。相比于传统风力发电装置，无叶片风力发电装置由于内部没有机械齿轮结构，更易于维修。由于传统风力发电装置外形巨大，所以不能用于家用发电，但是我们这次的装置可以做得小型化，用于民用发电。
附图说明
图1是本发明所述基于卡门涡街原理的风力发电装置的结构示意图；
图2是振动采集单元的结构示意图；
图3是发电单元的结构示意图，此图不包括线圈感应单元；
图4是永磁单元的结构示意图；
图5是线圈感应单元的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述基于卡门涡街原理的风力发电装置，它包括振动采集单元1、振动杆2、发电单元3和固定底座4；
振动采集单元1包括迎风筒身1-1和带孔盖板1-2；带孔盖板1-2固定在迎风筒身1-1的下端口；
振动杆2上端与带孔盖板1-2的中心孔配合固定连接，振动杆2的下端从发电单元3中间穿过，并固定在固定底座4上；
发电单元3包括两组永磁单元3-1、两组线圈感应单元3-2、多个交叉碳棒3-3和多个连接碳棒3-4；永磁单元3-1和线圈感应单元3-2都具有中心孔；
两组永磁单元3-1上下平行设置，且二者之间通过多个交叉碳棒3-3连接，下方的永磁单元3-1通过其下表面圆周方向设置的多个连接碳棒3-4固定在固定底座4上；永磁单元3-1的中心孔与振动杆2之间存在工作间隙；
一组线圈感应单元3-2悬空设置在两组永磁单元3-1之间，另一组线圈感应单元3-2悬空设置在两组永磁单元3-1的下方，线圈感应单元3-2通过其中心孔固定在振动杆2上；
振动采集单元1采集风能，并由振动杆2将振动传递出去，振动杆2带动两组线圈感应单元3-2往复运动，使线圈感应单元3-2与永磁单元3-1产生相对位移，产生电能。
永磁单元3-1包括开口向上的圆形塑料盒体3-1-1、盖板3-1-2和P块一号永磁体3-1-4，塑料盒体3-1-1的底板上表面沿圆周方向均布P个一号圆形凹槽3-1-3，每个一号圆形凹槽3-1-3中嵌入一块一号永磁体3-1-4，盖板3-1-2与圆形塑料盒体3-1-1的开口端扣合在一起，且二者扣合后具有用于穿过振动杆2的一号中心孔3-1-5；
两组永磁单元3-1的一号永磁体3-1-4位置分别一一同心相对。
线圈感应单元3-2包括塑料托板3-2-1、P块二号永磁体3-2-2、P个圆柱铁芯3-2-3和P套绕组3-2-4；塑料托板3-2-1的上表面沿圆周方向均布P个二号圆形凹槽，每个二号圆形凹槽中嵌入一块二号永磁体3-2-2，每块二号永磁体3-2-2的上表面固定一个圆柱铁芯3-2-3，每个圆柱铁芯3-2-3上缠绕一套绕组3-2-4，多套绕组3-2-4首尾相连；
塑料托板3-2-1具有二号中心孔3-2-5，与振动杆2固定；
静止时，P块二号永磁体3-2-2与永磁单元3-1的P块一号永磁体3-1-4位置分别一一同心相对。
迎风筒身1-1的外壁采用玻璃纤维材质覆盖，具有一定的刚度，使其在风力作用下不发生变形。振动采集单元1采用圆筒状结构，可以充分利用来自不同方向的风力。带孔盖板1-2为透明的。带孔盖板1-2与迎风筒身1-1下端口相连接，起固定和传递作用；
振动杆2采用具有韧性和一定强度的碳纤维材料制作。上与带孔盖板1-2相连，下与固定底座4相连，中间与发电单元3相连，起到传递振动与固定作用。
发电单元3：一、三层设置的永磁单元3-1上下对称放置，由盖板3-1-2密封。一、三层永磁单元3-1的一号永磁体3-1-4一一对应。二、四层安放由振动杆2固定的线圈感应单元3-2。二号永磁体3-2-2同样按环状分布在硬质塑料盒上，与永磁单元3-1上的一号永磁体3-1-4一一同心，将圆柱铁芯3-2-3同心固定在二号永磁体3-2-2上，并将绕组绕至其上。绕组之间首尾相连，使其产生的电动势能叠加。一、三层之间靠交叉碳棒3-3进行固定，一、三层整体靠连接碳棒3-4棒固定于固定底座4上。
固定底座4分别与连接碳棒3-4和振动杆2相连。其上还可根据实际情况另设螺栓孔。该装置主要起固定作用，能保证整个装置整体没有对地位移。
当上层迎风筒身1-1产生振动时，振动杆2接受该振动，并将其传递给固定在其上的线圈感应单元3-2，使其开始做往复运动。
发电单元3静止时，一号永磁体3-1-4与绕组3-2-4上下同心，绕组3-2-4内的圆柱铁芯3-2-3能起到收束磁感线的作用，静止时，绕组3-2-4中磁通量达到最大。当有振动时，绕组3-2-4将会与一号永磁体3-1-4产生相对位移，致使其内磁通量减小，进而产生感应电流。绕组3-2-4与绕组3-2-4之间首尾相连，使其产生的电动势能叠加。

Claims (5)

1.基于卡门涡街原理的风力发电装置，其特征在于，它包括振动采集单元（1）、振动杆（2）、发电单元（3）和固定底座（4）；
振动采集单元（1）包括迎风筒身（1-1）和带孔盖板（1-2）；带孔盖板（1-2）固定在迎风筒身（1-1）的下端口；
振动杆（2）上端与带孔盖板（1-2）的中心孔配合固定连接，振动杆（2）的下端从发电单元（3）中间穿过，并固定在固定底座（4）上；
发电单元（3）包括两组永磁单元（3-1）、两组线圈感应单元（3-2）、多个交叉碳棒（3-3）和多个连接碳棒（3-4）；永磁单元（3-1）和线圈感应单元（3-2）都具有中心孔；
两组永磁单元（3-1）上下平行设置，且二者之间通过多个交叉碳棒（3-3）连接，下方的永磁单元（3-1）通过其下表面圆周方向设置的多个连接碳棒（3-4）固定在固定底座（4）上；永磁单元（3-1）的中心孔与振动杆（2）之间存在工作间隙；
一组线圈感应单元（3-2）悬空设置在两组永磁单元（3-1）之间，另一组线圈感应单元（3-2）悬空设置在两组永磁单元（3-1）的下方，线圈感应单元（3-2）通过其中心孔固定在振动杆（2）上；
振动采集单元（1）采集风能，并由振动杆（2）将振动传递出去，振动杆（2）带动两组线圈感应单元（3-2）往复运动，使线圈感应单元（3-2）与永磁单元（3-1）产生相对位移，产生电能。
2.根据权利要求1所述基于卡门涡街原理的风力发电装置，其特征在于，永磁单元（3-1）包括开口向上的圆形塑料盒体（3-1-1）、盖板（3-1-2）和P块一号永磁体（3-1-4），塑料盒体（3-1-1）的底板上表面沿圆周方向均布P个一号圆形凹槽（3-1-3），每个一号圆形凹槽（3-1-3）中嵌入一块一号永磁体（3-1-4），盖板（3-1-2）与圆形塑料盒体（3-1-1）的开口端扣合在一起，且二者扣合后具有用于穿过振动杆（2）的一号中心孔（3-1-5）；
两组永磁单元（3-1）的一号永磁体（3-1-4）位置分别一一同心相对。
3.根据权利要求2所述基于卡门涡街原理的风力发电装置，其特征在于，线圈感应单元（3-2）包括塑料托板（3-2-1）、P块二号永磁体（3-2-2）、P个圆柱铁芯（3-2-3）和P套绕组（3-2-4）；塑料托板（3-2-1）的上表面沿圆周方向均布P个二号圆形凹槽，每个二号圆形凹槽中嵌入一块二号永磁体（3-2-2），每块二号永磁体（3-2-2）的上表面固定一个圆柱铁芯（3-2-3），每个圆柱铁芯（3-2-3）上缠绕一套绕组（3-2-4），多套绕组（3-2-4）首尾相连；
塑料托板（3-2-1）具有二号中心孔（3-2-5），与振动杆（2）固定；
静止时，P块二号永磁体（3-2-2）与永磁单元（3-1）的P块一号永磁体（3-1-4）位置分别一一同心相对。
4.根据权利要求1所述基于卡门涡街原理的风力发电装置，其特征在于，迎风筒身（1-1）的外壁采用玻璃纤维材质覆盖。
5.根据权利要求1所述基于卡门涡街原理的风力发电装置，其特征在于，振动杆（2）采用碳纤维材料制作。
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