CN108374760B - 一种微风发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种微风发电系统，本发电系统包括若干发电装置，发电装置包括支撑杆、支撑盘和导流块，导流块的上端具有锥柱状的导流帽一，导流块的下端具有与导流帽一对称分布的导流帽二，导流帽一的上方具有一导流罩一，导流帽二的下方具有导流罩二，由聚风端至出风端，聚流孔一和聚流孔二的孔径均逐渐缩小；支撑盘与导流罩二之间通过若干连杆相连，支撑杆与支撑盘的下端面相连；导流块内设置有两个发电机，两个发电机的叶轮分别位于出风管一和出风管二内；至少一个发电装置的导流块内埋设有蓄电池组，发电机的壳体均埋设在导流块内；各发电机与蓄电池组相连。本发明具有风能利用率高等优点。

Description

一种微风发电系统
技术领域
本发明属于空气能技术领域，涉及一种微风发电系统。
背景技术
风力发电是指把风的动能转为电能。风是一种没有公害的能源，利用风力发电非常环保，且能够产生的电能非常巨大，因此越来越多的国家更加重视风力发电。风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。
在我国中部地区，特别是丘陵、盆地和部分山区，由于地理环境的限制，风能的利用率较低，而现在的风力发电设备价格相对昂贵，在风能利用较低的情况下，大规模架设风力发电装置性价比较低。
丘陵等地带，风能利用率较低的原因一方面在于区域环境不允许大面积架设风力发电，不能够进行集中管理，另一方面在于目前的风力发电装置要求的最低启动风力较大，在丘陵地带大部分时间不符合设备的发电要求，进而风能的回报率较低。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种微风发电系统，本发明所要解决的技术问题是如何降低风力发电对风力强度的要求。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种微风发电系统，其特征在于，本发电系统包括若干发电装置，所述发电装置包括支撑杆、支撑盘和导流块，所述导流块的上端具有锥柱状的导流帽一，所述导流块的下端具有与导流帽一对称分布的导流帽二，所述导流帽一的上方具有一导流罩一，所述导流帽二的下方具有导流罩二，所述导流罩一与导流帽一之间、导流罩二与导流帽二之间均通过若干辐板相连，所述导流罩一与导流帽一之间的间隙被辐板分隔为若干聚流孔一，所述导流罩二与导流帽二之间的间隙被辐板分隔为若干聚流孔二；所述导流罩一的上端具有与聚流孔一相通的出风管一，所述导流罩二的下端具有与聚流孔二相通的出风管二；由聚风端至出风端，所述聚流孔一和聚流孔二的孔径均逐渐缩小；所述支撑盘与导流罩二之间通过若干连杆相连，所述支撑杆与支撑盘的下端面相连；所述导流块内设置有两个发电机，两个发电机的叶轮分别位于出风管一和出风管二内；至少一个发电装置的导流块内埋设有蓄电池组，所述发电机的壳体均埋设在导流块内；各发电机与蓄电池组相连。
本风力发电装置具有一个固定在地面上的支撑杆，支撑杆上方固定支撑盘，支撑盘上方固定有导流块、导流罩一和导流罩二，改变传统结构，采用固定式聚流结构，气流在任意角度均能够通过对应方位的聚流孔一和聚流孔二进行进气，聚流孔一和聚流孔二为逐渐缩小的收缩结构，在出风管一和出风管二处突然增大，能够利用文丘里效应，增强气流压力，使叶轮旋转，进而发电；
通过本发电装置可以解决如下两个问题：通过聚流，可以增强气流压力，使微风下也能够带动叶轮旋转；通过出风管一和出风管二孔径的突然变大，使气流迅速离开，可以促使叶轮瞬间的扭矩增大，从而克服叶轮惯性力，使叶轮启动的最小风力要求降低，以适用丘陵等风力较弱的区域使用本装置。
对发电机和蓄电池组设置在导流块内，能够对其进行保护，延长使用寿命，而且散热效果也较好。
在上述的一种微风发电系统中，位于出风管一内的叶轮与聚流孔一的出风端口之间、位于出风管二内的叶轮与聚流孔二的出风端口之间分别设置有一个风阻调节结构。
风阻是驱使叶轮旋转的反作用力，风阻太大，会造成气流量的减小，使风力利用率较低，风阻太小，会导致叶轮难于启动，进而需要对风阻进行调节，以便更好的利用风力并降低叶轮旋转的风力要求。
在上述的一种微风发电系统中，所述风阻调节结构包括发电机内的转轴和与叶轮相连的传动轴，所述转轴上开设有一贯穿转轴外端面的台阶孔，所述台阶孔包括靠近台阶孔底部的大径段和靠近台阶孔开口的小径段，所述传动轴的端部固定设置有一个滑动连接在大径段内壁上的滑块，所述传动轴上具有外花键，所述小径段的内壁上具有与外花键配合的内花键，所述滑块的端面与台阶孔的底面之间连接有一处于压缩状态下的复位弹簧。
叶轮的叶片离聚流孔一和聚流孔二的出风端的位置越近，相同进风量和进风风速下，叶轮所受到的风力扭矩越大，叶轮越容易被启动，但是，因其出风孔径被部分遮挡，影响气流的快速通过，在风力较大的情况下，影响风力的利用；
于是，本装置采用可伸缩式结构，使叶轮在受到较小风力作用时，靠近聚流孔一和聚流孔二的出风端，在叶轮受到较大风力作用时，远离聚流孔一和聚流孔二的出风端，对应的工作状态为：叶轮启动时，叶轮靠近聚流孔一和聚流孔二的出风端，叶轮被启动后，随风力的增大，叶轮离聚流孔一和聚流孔二的出风端越远，以提高风能的利用率。
在上述的一种微风发电系统中，所述导流罩一、导流罩二的外缘直径与导流块外缘直径的比值为0.3～0.7。
导流罩一和导流罩二的外缘直径相对导流块的外缘外径较小，从而使聚流孔一和聚流孔二的聚风端孔径较大，以增大进风量，减小进风风阻。
在上述的一种微风发电系统中，所述辐板有6个，所述叶轮的叶片有六个，各叶轮的叶片与辐板一一对应。
在上述的一种微风发电系统中，所述导流罩一的内壁上设置有与叶轮的各叶片一一对应的磁块一，所述叶轮的叶片的外端设置有与磁块一配合的衔铁块一；所述导流罩二的内壁上设置有与叶轮的各叶片一一对应的磁块二，所述叶轮的叶片的外端设置有与磁块二配合的衔铁块二。
为了使叶轮能够在更小的风力下就可以启动，在叶轮与导流罩一、导流罩二之间设置有一定位组件，即通过磁块一和衔铁块一的吸附、磁块二与衔铁块二的吸附，在无风或风力尚不能启动叶轮的情况下，叶轮的各叶片能够尽可能的遮闭聚流孔一和聚流孔二的出风端口径，使聚流孔一和聚流孔二的出风气流强度更大，降低叶轮旋转的最小要求。
附图说明
图1是本微风发电装置的立体结构示意图。
图2是本微风发电装置的截面图。
图3是图2中局部A的放大图。
图中，11、支撑杆；12、支撑盘；2、导流块；21、导流帽一；22、导流帽二；31、导流罩一；32、导流罩二；41、辐板；42、连杆；51、聚流孔一；52、聚流孔二；61、出风管一；62、出风管二；71、发电机；72、蓄电池组；81、转轴；82、传动轴；83、滑块；84、复位弹簧；9、台阶孔；91、大径段；92、小径段。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1和图2所示，本发电系统包括若干发电装置，发电装置包括支撑杆11、支撑盘12和导流块2，导流块2的上端具有锥柱状的导流帽一21，导流块2的下端具有与导流帽一21对称分布的导流帽二22，导流帽一21的上方具有一导流罩一31，导流帽二22的下方具有导流罩二32，导流罩一31与导流帽一21之间、导流罩二32与导流帽二22之间均通过若干辐板41相连，导流罩一31与导流帽一21之间的间隙被辐板41分隔为若干聚流孔一51，导流罩二32与导流帽二22之间的间隙被辐板41分隔为若干聚流孔二52；导流罩一31的上端具有与聚流孔一51相通的出风管一61，导流罩二32的下端具有与聚流孔二52相通的出风管二62；由聚风端至出风端，聚流孔一51和聚流孔二52的孔径均逐渐缩小；支撑盘12与导流罩二32之间通过若干连杆42相连，支撑杆11与支撑盘12的下端面相连；导流块2内设置有两个发电机71，两个发电机71的叶轮分别位于出风管一61和出风管二62内；至少一个发电装置的导流块2内埋设有蓄电池组72，发电机71的壳体均埋设在导流块2内；各发电机71与蓄电池组72相连。
本风力发电装置具有一个固定在地面上的支撑杆11，支撑杆11上方固定支撑盘12，支撑盘12上方固定有导流块2、导流罩一31和导流罩二32，改变传统结构，采用固定式聚流结构，气流在任意角度均能够通过对应方位的聚流孔一51和聚流孔二52进行进气，聚流孔一51和聚流孔二52为逐渐缩小的收缩结构，在出风管一61和出风管二62处突然增大，能够利用文丘里效应，增强气流压力，使叶轮旋转，进而发电；
通过本发电装置可以解决如下两个问题：通过聚流，可以增强气流压力，使微风下也能够带动叶轮旋转；通过出风管一61和出风管二62孔径的突然变大，使气流迅速离开，可以促使叶轮瞬间的扭矩增大，从而克服叶轮惯性力，使叶轮启动的最小风力要求降低，以适用丘陵等风力较弱的区域使用本装置。
对发电机71和蓄电池组72设置在导流块2内，能够对其进行保护，延长使用寿命，而且散热效果也较好。
如图2和图3所示，位于出风管一61内的叶轮与聚流孔一51的出风端口之间、位于出风管二62内的叶轮与聚流孔二52的出风端口之间分别设置有一个风阻调节结构。
风阻是驱使叶轮旋转的反作用力，风阻太大，会造成气流量的减小，使风力利用率较低，风阻太小，会导致叶轮难于启动，进而需要对风阻进行调节，以便更好的利用风力并降低叶轮旋转的风力要求。
风阻调节结构包括发电机71内的转轴81和与叶轮相连的传动轴82，转轴81上开设有一贯穿转轴81外端面的台阶孔9，台阶孔9包括靠近台阶孔9底部的大径段91和靠近台阶孔9开口的小径段92，传动轴82的端部固定设置有一个滑动连接在大径段91内壁上的滑块83，传动轴82上具有外花键，小径段92的内壁上具有与外花键配合的内花键，滑块83的端面与台阶孔9的底面之间连接有一处于压缩状态下的复位弹簧84。
叶轮的叶片离聚流孔一51和聚流孔二52的出风端的位置越近，相同进风量和进风风速下，叶轮所受到的风力扭矩越大，叶轮越容易被启动，但是，因其出风孔径被部分遮挡，影响气流的快速通过，在风力较大的情况下，影响风力的利用；
于是，本装置采用可伸缩式结构，使叶轮在受到较小风力作用时，靠近聚流孔一51和聚流孔二52的出风端，在叶轮受到较大风力作用时，远离聚流孔一51和聚流孔二52的出风端，对应的工作状态为：叶轮启动时，叶轮靠近聚流孔一51和聚流孔二52的出风端，叶轮被启动后，随风力的增大，叶轮离聚流孔一51和聚流孔二52的出风端越远，以提高风能的利用率。
导流罩一31、导流罩二32的外缘直径与导流块2外缘直径的比值为0.3～0.7；导流罩一31和导流罩二32的外缘直径相对导流块2的外缘外径较小，从而使聚流孔一51和聚流孔二52的聚风端孔径较大，以增大进风量，减小进风风阻。
辐板41有6个，叶轮的叶片有六个，各叶轮的叶片与辐板41一一对应。
导流罩一31的内壁上设置有与叶轮的各叶片一一对应的磁块一，叶轮的叶片的外端设置有与磁块一配合的衔铁块一；导流罩二32的内壁上设置有与叶轮的各叶片一一对应的磁块二，叶轮的叶片的外端设置有与磁块二配合的衔铁块二；为了使叶轮能够在更小的风力下就可以启动，在叶轮与导流罩一31、导流罩二32之间设置有一定位组件，即通过磁块一和衔铁块一的吸附、磁块二与衔铁块二的吸附，在无风或风力尚不能启动叶轮的情况下，叶轮的各叶片能够尽可能的遮闭聚流孔一51和聚流孔二52的出风端口径，使聚流孔一51和聚流孔二52的出风气流强度更大，降低叶轮旋转的最小要求。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种微风发电系统，其特征在于，本发电系统包括若干发电装置，所述发电装置包括支撑杆(11)、支撑盘(12)和导流块(2)，所述导流块(2)的上端具有锥柱状的导流帽一(21)，所述导流块(2)的下端具有与导流帽一(21)对称分布的导流帽二(22)，所述导流帽一(21)的上方具有一导流罩一(31)，所述导流帽二(22)的下方具有导流罩二(32)，所述导流罩一(31)与导流帽一(21)之间、导流罩二(32)与导流帽二(22)之间均通过若干辐板(41)相连，所述导流罩一(31)与导流帽一(21)之间的间隙被辐板(41)分隔为若干聚流孔一(51)，所述导流罩二(32)与导流帽二(22)之间的间隙被辐板(41)分隔为若干聚流孔二(52)；所述导流罩一(31)的上端具有与聚流孔一(51)相通的出风管一(61)，所述导流罩二(32)的下端具有与聚流孔二(52)相通的出风管二(62)；由聚风端至出风端，所述聚流孔一(51)和聚流孔二(52)的孔径均逐渐缩小；所述支撑盘(12)与导流罩二(32)之间通过若干连杆(42)相连，所述支撑杆(11)与支撑盘(12)的下端面相连；所述导流块(2)内设置有两个发电机(71)，两个发电机(71)的叶轮分别位于出风管一(61)和出风管二(62)内；至少一个发电装置的导流块(2)内埋设有蓄电池组(72)，所述发电机(71)的壳体均埋设在导流块(2)内；各发电机(71)与蓄电池组(72)相连；
所述导流罩一(31)的内壁上设置有与叶轮的各叶片一一对应的磁块一，所述叶轮的叶片的外端设置有与磁块一配合的衔铁块一；所述导流罩二(32)的内壁上设置有与叶轮的各叶片一一对应的磁块二，所述叶轮的叶片的外端设置有与磁块二配合的衔铁块二。
2.根据权利要求1所述一种微风发电系统，其特征在于，位于出风管一(61)内的叶轮与聚流孔一(51)的出风端口之间、位于出风管二(62)内的叶轮与聚流孔二(52)的出风端口之间分别设置有一个风阻调节结构。
3.根据权利要求2所述一种微风发电系统，其特征在于，所述风阻调节结构包括发电机(71)内的转轴(81)和与叶轮相连的传动轴(82)，所述转轴(81)上开设有一贯穿转轴(81)外端面的台阶孔(9)，所述台阶孔(9)包括靠近台阶孔(9)底部的大径段(91)和靠近台阶孔(9)开口的小径段(92)，所述传动轴(82)的端部固定设置有一个滑动连接在大径段(91)内壁上的滑块(83)，所述传动轴(82)上具有外花键，所述小径段(92)的内壁上具有与外花键配合的内花键，所述滑块(83)的端面与台阶孔(9)的底面之间连接有一处于压缩状态下的复位弹簧(84)。
4.根据权利要求1或2或3所述一种微风发电系统，其特征在于，所述导流罩一(31)、导流罩二(32)的外缘直径与导流块(2)外缘直径的比值为0.3～0.7。
5.根据权利要求1或2或3所述一种微风发电系统，其特征在于，所述辐板(41)有6个，所述叶轮的叶片有六个，各叶轮的叶片与辐板(41)一一对应。
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