CN108180107B - 一种竖琴形状的风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种竖琴形状的风力发电机，包括垂直轴和至少一个半圆形的叶片；所述垂直轴的下端与底座旋转连接；所述叶片可绕所述垂直轴的轴线旋转，所述叶片包括多个套接在绳索上的组块，所述绳索的两端分别与位于所述垂直轴的两端的连接口连接，相邻所述组块之间通过弹性变形模块连接，所述竖琴形状的风力发电机还包括多组弹性弦组，所述弹性弦组包括与所述垂直轴的轴线平行的第一弹性弦和第二弹性弦，所述第一弹性弦和所述第二弹性弦的两端分别与所对应的所述组块连接。本发明结构简单、易于制造，各个部件可组合或弯曲、风能利用率高、使用场景广阔，用于大型风力发电站或小型便携式风力发电机均可。

Description

一种竖琴形状的风力发电机
技术领域
本发明专利属于风能利用技术领域，尤其是涉及一种竖琴形状的风力发电机。
背景技术
风能是丰富、近乎无尽、广泛分布、干净并可以缓和温室效应的。在全球能源日趋紧张、环境日益恶化的今天，风能利用的重要性日益凸显。风机是利用风能获取电能的一种装置，具有经济、清洁无污染和节约能源的优点，很早就被人们开发和利用。
但在现有的风机中，切入风速通常要求较大，风力较弱时不能发电造成风力发电的不平稳性；对抗台风的能力较弱，在强台风吹过时容易损毁；目前市面上出现的风力发电机也存在成本高昂、适用范围窄等缺陷。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种竖琴形状的风力发电机。本发明采用的技术手段如下：
一种竖琴形状的风力发电机，包括垂直轴和至少一个半圆形的叶片；
所述垂直轴的下端与底座旋转连接；
所述叶片可绕所述垂直轴的轴线旋转，所述叶片包括多个套接在绳索上的组块，所述绳索的两端分别与位于所述垂直轴的两端的连接口连接，相邻所述组块之间通过弹性变形模块连接，
所述组块为中空结构，所述组块内设有第一隔板、第二隔板、第三隔板和第四隔板，所述第一隔板、所述第二隔板、所述第三隔板和所述第四隔板互相平行且两端分别与所述组块的厚度方向上的内壁连接，所述第一隔板和所述第二隔板之间设有第一连接柱，所述第三隔板和所述第四隔板之间设有第二连接柱，所述第一连接柱的两侧分别与所述第一隔板和所述第二隔板通过振动发电机连接，所述第二连接柱的两侧分别与所述第三隔板和所述第四隔板通过振动发电机连接，所述叶片内还设有与所述振动发电机的输电端连接的导线，所述导线穿过所述垂直轴与储能装置连接，所述导线可以把所述振动发电机发出的电导出。
所述竖琴形状的风力发电机还包括多组弹性弦组，所述弹性弦组包括与所述垂直轴的轴线平行的第一弹性弦和第二弹性弦，所述第一弹性弦和所述第二弹性弦的两端分别与所对应的所述组块连接，在所述第一弹性弦和所述第二弹性弦的拉伸下可以改变所述组块的迎风角度。
所述组块的横截面呈翼型。
所述第一连接柱的两侧分别与所述第一隔板和所述第二隔板之间还设有弹簧；所述第二连接柱的两侧分别与所述第三隔板和所述第四隔板之间还设有弹簧。
所述垂直轴的上端设有三根与地面连接的固定拉索，起到固定所述竖琴形状的风力发电机的作用，所述固定拉索的材质为碳纤维。
所述组块由轻质高强材料制成；所述第一弹性弦和所述第二弹性弦均由高弹性、高强度材料制成
所述底座为注水盘，所述注水盘上设有进出水孔。
所述第一弹性弦和所述第二弹性弦的两端分别通过插孔与所对应的所述组块连接。
所述底座与所述垂直轴之间还设有制动装置。
所述垂直轴为伸缩杆结构。
本发明专利可以作为中大型发电机安装于建筑物顶部等居住区或风速较小的地区，也可以作为小型便携式为牧区用户等特殊生活方式提供电力，相比单一振动型发电机和垂直轴风力发电机具有更广泛的适应性，发电时间长、风力利用率高等特点。
所述第一弹性弦和所述第二弹性弦的振动幅度随风速不断变化，在低风速只有振动发电，保持最佳的风力透镜结构，在高风速时使叶片具有更好的风动特性和振动特性，使风能利用率最高。
本发明具有以下优点：
1.本风机综合了振动式风力发电机和垂直轴风力发电机的优点，在一部风机上实现两种风机的优点，风能利用率及经济性相比两种风机均得到提高。
2.切入风速低，第一弹性弦和第二弹性弦在很小的风力下即可震动发电。
3.切出风速高，在第一弹性弦和第二弹性弦的拉伸下可以改变组块迎风角度。
4.风能利用率高，微风下和强风下均可发电。
5.采用垂直轴结构，抗台风能力强。
6.使用领域广阔，叶片、弹性弦组数目均可改变，整体尺寸可以根据需要调节。
7.绳索抽出后叶片可以拆卸储存，携带方便。
8.第一弹性弦和第二弹性弦在不同风速下振动幅度不断变化，影响叶片形状，可以做到对风速的实时反馈，提高风能利用率。
9.本发明结构简单、易于制造，各个部件可组合或弯曲、风能利用率高、使用场景广阔，用于大型风力发电站或小型便携式风力发电机均可。
基于上述理由本发明可在风能利用技术等领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的具体实施方式中竖琴形状的风力发电机的结构示意图。
图2是本发明的具体实施方式中垂直轴(收缩状态)的局部示意图。
图3是本发明的具体实施方式中叶片的示意图。
图4是本发明的具体实施方式中组合的剖视图。
图5是本发明的具体实施方式中振动发电机的发电原理图。
图6是本发明的具体实施方式中注水盘的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图6所示，一种竖琴形状的风力发电机，包括垂直轴1和两个半圆形的叶片2；
所述垂直轴1的下端与底座3旋转连接；
所述叶片2可绕所述垂直轴1的轴线旋转，所述叶片2包括多个套接在绳索上的组块4，所述绳索的两端分别与位于所述垂直轴1的两端的连接口24连接，相邻所述组块4之间通过弹性变形模块5连接，
所述组块4为中空结构，所述组块4内设有第一隔板6、第二隔板7、第三隔板8和第四隔板9，所述第一隔板6、所述第二隔板7、所述第三隔板8和所述第四隔板9互相平行且两端分别与所述组块4的厚度方向上的内壁连接，所述第一隔板6和所述第二隔板7之间设有第一连接柱10，所述第三隔板8和所述第四隔板9之间设有第二连接柱11，所述第一连接柱10的两侧分别与所述第一隔板6和所述第二隔板7通过振动发电机12连接，所述第二连接柱11的两侧分别与所述第三隔板8和所述第四隔板9通过振动发电机12连接，所述叶片2内还设有与所述振动发电机12的输电端连接的导线13，所述导线13穿过所述垂直轴1与储能装置14连接；
所述竖琴形状的风力发电机还包括多组弹性弦组，所述弹性弦组包括与所述垂直轴1的轴线平行的第一弹性弦15和第二弹性弦16，所述第一弹性弦15和所述第二弹性弦16的两端分别与所对应的所述组块4连接。
所述组块4的横截面呈翼型。
所述第一连接柱10的两侧分别与所述第一隔板6和所述第二隔板7之间还设有弹簧17；所述第二连接柱11的两侧分别与所述第三隔板8和所述第四隔板9之间还设有弹簧17。
所述垂直轴1的上端设有三根与地面连接的固定拉索18，所述固定拉索18的材质为碳纤维。
所述组块4由轻质高强材料制成；所述第一弹性弦15和所述第二弹性弦16均由高弹性、高强度材料制成
所述底座3为注水盘，所述注水盘上设有进出水孔19。
所述第一弹性弦15和所述第二弹性弦16的两端分别通过插孔20与所对应的所述组块4连接。
所述底座3与所述垂直轴1之间还设有制动装置。
所述垂直轴1为伸缩杆结构。
在风速较小(<2m/s)时，所述第一弹性弦15和所述第二弹性弦16在风力作用下带动振动发电机12内部含有磁铁21的圆筒22振动，使圆筒22上的线圈23切割磁感线产生电流，利用低风速发电拓展了工作时间；达到切入风速(>2m/s)时，所述叶片2旋转发电，所述叶片2在风力作用下绕所述垂直轴1旋转外还可以形成风力透镜结构，加速叶片2形成的通道内的风速，所述第一弹性弦15和所述第二弹性弦16的振动加强，发电效率高于风速较小(<2m/s)时；在风速较大(台风天气)时由于采用所述垂直轴1结构，本发明适用于高风速工况。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种竖琴形状的风力发电机，其特征在于，包括垂直轴和至少一个半圆形的叶片；
所述垂直轴的下端与底座旋转连接；
所述叶片可绕所述垂直轴的轴线旋转，所述叶片包括多个套接在绳索上的组块，所述绳索的两端分别与位于所述垂直轴的两端的连接口连接，相邻所述组块之间通过弹性变形模块连接，
所述组块为中空结构，所述组块内设有第一隔板、第二隔板、第三隔板和第四隔板，所述第一隔板、所述第二隔板、所述第三隔板和所述第四隔板互相平行且两端分别与所述组块的厚度方向上的内壁连接，所述第一隔板和所述第二隔板之间设有第一连接柱，所述第三隔板和所述第四隔板之间设有第二连接柱，所述第一连接柱的两侧分别与所述第一隔板和所述第二隔板通过振动发电机连接，所述第二连接柱的两侧分别与所述第三隔板和所述第四隔板通过振动发电机连接，所述叶片内还设有与所述振动发电机的输电端连接的导线，所述导线穿过所述垂直轴与储能装置连接；
所述竖琴形状的风力发电机还包括多组弹性弦组，所述弹性弦组包括与所述垂直轴的轴线平行的第一弹性弦和第二弹性弦，所述第一弹性弦和所述第二弹性弦的两端分别与所对应的所述组块连接。
2.根据权利要求1所述的竖琴形状的风力发电机，其特征在于：所述组块的横截面呈翼型。
3.根据权利要求1所述的竖琴形状的风力发电机，其特征在于：所述第一连接柱的两侧分别与所述第一隔板和所述第二隔板之间还设有弹簧；所述第二连接柱的两侧分别与所述第三隔板和所述第四隔板之间还设有弹簧。
4.根据权利要求1所述的竖琴形状的风力发电机，其特征在于：所述垂直轴的上端设有三根与地面连接的固定拉索，所述固定拉索的材质为碳纤维。
5.根据权利要求1所述的竖琴形状的风力发电机，其特征在于：所述组块由轻质高强材料制成；所述第一弹性弦和所述第二弹性弦均由高弹性、高强度材料制成。
6.根据权利要求1所述的竖琴形状的风力发电机，其特征在于：所述底座为注水盘，所述注水盘上设有进出水孔。
7.根据权利要求1所述的竖琴形状的风力发电机，其特征在于：所述第一弹性弦和所述第二弹性弦的两端分别通过插孔与所对应的所述组块连接。
8.根据权利要求1所述的竖琴形状的风力发电机，其特征在于：所述底座与所述垂直轴之间还设有制动装置。
9.根据权利要求1所述的竖琴形状的风力发电机，其特征在于：所述垂直轴为伸缩杆结构。
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