CN108374750A - 一种多段复合式风力发电塔 - Google Patents

一种多段复合式风力发电塔 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多段复合式风力发电塔，属于新能源设备技术领域，解决了现有技术中的风力发电塔只能利用顶部的风力，导致能源利用效率较低的问题，本发明包括顶部的风筒，所述风筒内安装有第一发电机，所述第一发电机连接有第一叶轮，风筒的侧面连接有顶部尾翼，风筒下方连接有上转动盘，上转动盘下方连接有中部塔身，中部塔身内安装有第二发电机，第二发电机的前后两侧分别连接有第二叶轮和中部尾翼，所述中部塔身下方连接有下转动盘，下转动盘下方连接有下部塔身，所述下部塔身内安装有第三发电机，第三发电机连接有第三叶轮，下部塔身侧面还连接有进风口。本发明可利用顶部以下的风能进行三段复合式发电，能源利用率高。

Description

一种多段复合式风力发电塔
技术领域
本发明属于新能源设备技术领域，具体涉及一种多段复合式风力发电塔。
背景技术
风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备，其工作原理是：风轮在风力的作用下旋转，把风的动能转变为风轮轴的机械能，发电机在风轮轴的带动下旋转发电。广义地说，风能也是太阳能，所以也可以说风力发电机，是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发电机。
一个小型的风力发电系统通常有：风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。
风力发电塔是风力发电设备的一种，常见的风力发电塔为在塔架顶部设置发电机(包括装置)，在塔体内部设置储能装置等构件，此结构简单、占地少，但是却存在着没有充分利用风能的问题，在顶部设置的风力发电机的叶轮和叶片，只能接收到经过风力发电塔顶部的风力，而塔顶部以下的位置的风力未得到任何利用，因此现有技术中的风力发电塔对设备周围的能源利用效率较低。
发明内容
本发明的目的在于：
为解决现有技术中的风力发电塔只能利用顶部的风力，导致能源利用效率较低的问题，而提供一种多段复合式风力发电塔。
本发明采用的技术方案如下：
一种多段复合式风力发电塔，包括顶部的风筒，所述风筒内安装有第一发电机，所述第一发电机连接有第一叶轮，风筒的侧面连接有顶部尾翼，其特征在于，所述风筒下方连接有上转动盘，所述上转动盘下方连接有中部塔身，所述中部塔身内安装有第二发电机，所述第二发电机的前后两侧分别连接有第二叶轮和中部尾翼，所述中部塔身下方连接有下转动盘，所述下转动盘下方连接有下部塔身，所述下部塔身内安装有第三发电机，所述第三发电机连接有第三叶轮，下部塔身侧面还连接有进风口。
进一步地，所述上转动盘和下转动盘均由上层的圆环和下层的实心圆盘组成，所述圆环和实心圆盘之间连接有滚动轴承，所述滚动轴承的外圈与圆环的内侧贴合，滚动轴承的内圈与实心圆盘贴合。
进一步地，所述下部塔身侧面还连接有位于所述进风口两旁的聚风板，所述聚风板呈“V”型布置，聚风板的“V”型开口与进风口的开口方向一致。
进一步地，所述中部塔身分为上下两部分，上下两部分之间由支撑杆连接形成中间架空结构，所述第二发电机放置于架空结构的空间中。
进一步地，所述进风口为喇叭形状，进风口的入口处设置有固定滤网，所述固定滤网直径与进风口入口的内径相同，固定滤网安装在进风口的内壁上。
进一步地，所述第三叶轮连接有位于进风口出口端内的转动滤网，所述转动滤网与进风口内壁间留有间隙。
进一步地，所述进风口和第三叶轮对称布置于送风发电箱两侧，两侧的第三叶轮通过一根中心轴相连接。
进一步地，所述第三发电机下方连接有减振底座，所述减振底座内安装有减振弹簧。
进一步地，所述风筒的内部设置有锥形口。
本发明的工作过程如下：
本发明在工作时，风筒、中部塔身和下部塔身可分别独立发电：风筒侧面的尾翼可使风筒在受到与沿尾翼方向不同的风力的作用下旋转至迎风的的方向，使第一叶轮始终能接受迎风方向的最大风力，同理，由于上转动盘和下转动盘的连接，中部塔身也可独立转动，中部塔身的中部架空结构使得风能穿过其中，中部尾翼能接收更大的风力，使得风速较低的中部塔身位置能转动更加灵敏，保证第二叶轮能保持迎风状态，提高第二发电机的发电效率，下部塔身所处位置最低，因此风速和风力最小，聚风板和喇叭口形状的进风口可聚集周围的风进入下部塔身辅助发电，充分利用下部塔身位置处的风力。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明的发电塔设置有上中下三部分塔身，每部分塔身内均设置有风力发电机，且根据不同高度处的风力和风速设置有不同的迎风、聚风等结构以加强叶轮处的风力和风速，除利用顶部风能外，还充分利用了中低处的风能进行发电，与现有技术的风力发电塔相比，大大提高了能源的利用效率，同时，由于不同高度处的风的风向不同，因此风筒和中部塔身的功能互相独立且均可旋转的设计，可使本发明的风力发电塔自动适应不同环境下复杂的风向情况，在提高了发电机的发电效率的同时，显著提升了设备的适用性。
2.本发明的上转动盘和下转动盘内均设置有滚动轴承，在连接各部分塔身的同时可保证转动盘的上下结构间的转动互相不受影响，实现了风力发电塔各功能单元均能保证最大效率工作的效果，提高了能源的转化率。
3.本发明的聚风板呈“V”字型布置，聚风板的敞口方向与进风口一致，由于下部塔身所处位置最低，因此风速和风力最小，聚风板的布置方式可聚集周围的风进入下部塔身辅助发电，充分利用下部塔身位置处的风力，显著提高了发电机的工作效率。
4.本发明的中部塔身的中部架空结构使得风能穿过其中作用于中部尾翼上，使得中部尾翼能接收更大的风力，因此即使风速较低的中部塔身位置也能转动更加灵敏，以此保证了第二叶轮能始终保持迎风状态，提高第二叶轮的转速，从而提高第二发电机的发电效率。
5.本发明设置有固定滤网和转动滤网，经过两层过滤可避免有杂质、异物进入发电塔，固定滤网可阻挡树叶、沙石等被风带起的杂质，转动滤网可进一步过滤固定滤网遗漏的飞虫、灰尘等杂质，延长了设备的使用寿命，降低了设备的维护成本。
6.本发明在送风发电箱两侧均设置了进风口和叶轮，叶轮通过同一根轴与发电机连接，此结构可使两侧来的风均能使叶轮轴转动，增强了设备的环境适用性，提高了设备的工作效率。
7.本发明的第三发电机下方连接有减振底座，可减少风力和叶轮轴转动带来的扰动，防止设备振动频率过大造成损坏，提高风能的转化率。
8.本发明的风筒内部设计有锥形口，风在直径逐渐变小的锥形口内速度会逐渐提高，使叶轮转动更快，显著提高了发电效率。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明下部塔身的俯视图。
附图标记说明：
1-第一发电机，2-风筒，3-锥形口，4-第一叶轮，5-上转动盘，6-中部塔身，7-第二叶轮，8-第二发电机，9-聚风板，10-进风口，11-转动滤网，12-第三叶轮，13-第三发电机，14-减振底座，15-固定滤网，16-下部塔身，17-下转动盘，18-中部尾翼，19-顶部尾翼。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合图1、图2对本发明作详细说明。
实施例1
作为一个基础的实施例：
一种多段复合式风力发电塔，包括顶部的风筒2，所述风筒2内安装有第一发电机1，所述第一发电机1连接有第一叶轮4，风筒2的侧面连接有顶部尾翼19，其特征在于，所述风筒2下方连接有上转动盘5，所述上转动盘5下方连接有中部塔身6，所述中部塔身6内安装有第二发电机8，所述第二发电机8的前后两侧分别连接有第二叶轮7和中部尾翼18，所述中部塔身6下方连接有下转动盘17，所述下转动盘17下方连接有下部塔身16，所述下部塔身16内安装有第三发电机13，所述第三发电机13连接有第三叶轮12，下部塔身16侧面还连接有进风口10。
本发明的发电塔设置有上中下三部分塔身，每部分塔身内均设置有风力发电机，且根据不同高度处的风力和风速设置有不同的迎风、聚风等结构以加强叶轮处的风力和风速，除利用顶部风能外，还充分利用了中低处的风能进行发电，与现有技术的风力发电塔相比，大大提高了能源的利用效率，同时，由于不同高度处的风的风向不同，因此风筒2和中部塔身6的功能互相独立且均可旋转的设计，可使本发明的风力发电塔自动适应不同环境下复杂的风向情况，在提高了发电机的发电效率的同时，显著提升了设备的适用性。
实施例2
本实施例重点阐述与上述实施例相比的改进之处，相同之处不再赘述，在本实施例中，所述上转动盘5和下转动盘17均由上层的圆环和下层的实心圆盘组成，所述圆环和实心圆盘之间连接有滚动轴承，所述滚动轴承的外圈与圆环的内侧贴合，滚动轴承的内圈与实心圆盘贴合。
本发明的上转动盘5和下转动盘17内均设置有滚动轴承，在连接各部分塔身的同时可保证转动盘的上下结构间的转动互相不受影响，实现了风力发电塔各功能单元均能保证最大效率工作的效果，提高了能源的转化率。
实施例3
本实施例重点阐述与上述实施例相比的改进之处，相同之处不再赘述，在本实施例中，所述下部塔身16侧面还连接有位于所述进风口10两旁的聚风板9，所述聚风板9呈“V”型布置，聚风板9的“V”型开口与进风口10的开口方向一致。由于下部塔身16所处位置最低，因此风速和风力最小，聚风板9的布置方式可聚集周围的风进入下部塔身16辅助发电，充分利用下部塔身16位置处的风力，显著提高了发电机的工作效率。
实施例4
本实施例重点阐述与上述实施例相比的改进之处，相同之处不再赘述，在本实施例中，所述中部塔身6分为上下两部分，上下两部分之间由支撑杆连接形成中间架空结构，所述第二发电机8放置于架空结构的空间中。本实施例的中部塔身6的中部架空结构使得风能穿过其中作用于中部尾翼18上，使得中部尾翼18能接收更大的风力，因此即使风速较低的中部塔身6位置也能转动更加灵敏，以此保证了第二叶轮7能始终保持迎风状态，提高第二叶轮7的转速，从而提高第二发电机8的发电效率。
实施例5
本实施例重点阐述与上述实施例相比的改进之处，相同之处不再赘述，在本实施例中，所述进风口10为喇叭形状，进风口10的入口处设置有固定滤网15，所述固定滤网15直径与进风口10入口的内径相同，固定滤网15安装在进风口10的内壁上，所述第三叶轮12连接有位于进风口10出口端内的转动滤网11，所述转动滤网11与进风口10内壁间留有间隙。
固定滤网15和转动滤网11的两层过滤可避免有杂质、异物进入发电塔，固定滤网15可阻挡树叶、沙石等被风带起的杂质，转动滤网11可进一步过滤固定滤网15遗漏的飞虫、灰尘等杂质，延长了设备的使用寿命，降低了设备的维护成本。
实施例6
本实施例重点阐述与上述实施例相比的改进之处，相同之处不再赘述，在本实施例中，所述进风口10和第三叶轮12对称布置于送风发电箱两侧，两侧的第三叶轮12通过一根中心轴相连接。本实施例在送风发电箱两侧均设置了进风口10和叶轮，叶轮通过同一根轴与发电机连接，此结构可使两侧来的风均能使叶轮轴转动，增强了设备的环境适用性，提高了设备的工作效率。
实施例7
本实施例重点阐述与上述实施例相比的改进之处，相同之处不再赘述，在本实施例中，所述第三发电机13下方连接有减振底座14，所述减振底座14内安装有减振弹簧，可减少风力和叶轮轴转动带来的扰动，防止设备振动频率过大造成损坏，提高风能的转化率。
实施例8
本实施例重点阐述与上述实施例相比的改进之处，相同之处不再赘述，在本实施例中，所述风筒2的内部设置有锥形口3，风在直径逐渐变小的锥形口3内速度会逐渐提高，使叶轮转动更快，显著提高了发电效率。

Claims (9)

1.一种多段复合式风力发电塔，包括顶部的风筒(2)，所述风筒(2)内安装有第一发电机(1)，所述第一发电机(1)连接有第一叶轮(4)，风筒(2)的侧面连接有顶部尾翼(19)，其特征在于，所述风筒(2)下方连接有上转动盘(5)，所述上转动盘(5)下方连接有中部塔身(6)，所述中部塔身(6)内安装有第二发电机(8)，所述第二发电机(8)的前后两侧分别连接有第二叶轮(7)和中部尾翼(18)，所述中部塔身(6)下方连接有下转动盘(17)，所述下转动盘(17)下方连接有下部塔身(16)，所述下部塔身(16)内安装有第三发电机(13)，所述第三发电机(13)连接有第三叶轮(12)，下部塔身(16)侧面还连接有进风口(10)。
2.根据权利要求1所述的一种多段复合式风力发电塔，其特征在于，所述上转动盘(5)和下转动盘(17)均由上层的圆环和下层的实心圆盘组成，所述圆环和实心圆盘之间连接有滚动轴承，所述滚动轴承的外圈与圆环的内侧贴合，滚动轴承的内圈与实心圆盘贴合。
3.根据权利要求1所述的一种多段复合式风力发电塔，其特征在于，所述下部塔身(16)侧面还连接有位于所述进风口(10)两旁的聚风板(9)，所述聚风板(9)呈“V”型布置，聚风板(9)的“V”型开口与进风口(10)的开口方向一致。
4.根据权利要求1所述的一种多段复合式风力发电塔，其特征在于，所述中部塔身(6)分为上下两部分，上下两部分之间由支撑杆连接形成中间架空结构，所述第二发电机(8)放置于架空结构的空间中。
5.根据权利要求1所述的一种多段复合式风力发电塔，其特征在于，所述进风口(10)为喇叭形状，进风口(10)的入口处设置有固定滤网(15)，所述固定滤网(15)直径与进风口(10)入口的内径相同，固定滤网(15)安装在进风口(10)的内壁上。
6.根据权利要求1所述的一种多段复合式风力发电塔，其特征在于，所述第三叶轮(12)连接有位于进风口(10)出口端内的转动滤网(11)，所述转动滤网(11)与进风口(10)内壁间留有间隙。
7.根据权利要求1所述的一种多段复合式风力发电塔，其特征在于，所述进风口(10)和第三叶轮(12)对称布置于送风发电箱两侧，两侧的第三叶轮(12)通过一根中心轴相连接。
8.根据权利要求1所述的一种多段复合式风力发电塔，其特征在于，所述第三发电机(13)下方连接有减振底座(14)，所述减振底座(14)内安装有减振弹簧。
9.根据权利要求1所述的一种多段复合式风力发电塔，其特征在于，所述风筒(2)的内部设置有锥形口(3)。
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