CN110873026B - 一种风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风力发电装置，风力发电装置包括基座，基座上设有风力发电机以及与风力发电机传动相连的风轮，所述风轮的迎风侧前方设有风门，基座上设有用于驱动风门动作以调整风门开度大小的驱动机构。具体使用时，当风速过小时，风门关闭，避免迎风侧受风进而驱动风力发电机转动；当风速过大时，风门关闭，避免风力过大导致风轮以及风力发电机损坏。根据需要调整风门的开度大小，将风力发电机的发电功率保持在一定的范围之内。

Description

一种风力发电装置

技术领域

本发明涉及一种风力发电装置。

背景技术

环卫车是针对路面垃圾清扫的专用车辆，其工作原理是：环卫车的扫盘将路面垃圾扫至中间，离心风机产生的负压和气流将垃圾吸入垃圾箱内，垃圾在垃圾箱中沉积，滤后气流由离心风机的出口排出。现有技术中，气流由离心风机的出口排出后未经利用直接排至大气中，浪费了大量的风能。与此对应的，动力驱动的新能源环卫车的续航能力成为了业内需要解决的问题。

申请公布号为CN102518063A的一篇中国发明专利申请公开了一种气流能量回收利用装置和扫路车，该气流能量回收利用装置安装在扫路车的离心风机出口处，该气流能量回收利用装置包括涡轮壳、动力输出轴以及涡轮，其中，涡轮壳设有气流进口和气流出口，气流进口与离心风机出口对应。动力输出轴转动安装在涡轮壳上，涡轮止转装配在动力输出轴上。当离心风机出口处的气流流经涡轮时可以带动动力输出轴转动。为了实现能量回收的再次利用，可以在动力输出轴上连接相应的结构，比如，可以将动力输出轴与扫路车扫盘连接，驱动扫路车扫盘进行转动；或者可以将动力输出轴与发电机相连，驱动发电机发电进而给车用电池进行充电。

现有技术中，通过在离心风机出口处设置气流能量回收利用装置能够驱动发电机发电，对于新能源汽车而言，能够提高新能源汽车的续航能力。

但是，由于道路环境的复杂性和多变性，环卫车在清扫作业过程中，有时清扫作业间隔进行，清扫机构并非一直在运行，而是间隔运行，或者清扫机构的运行功率大小在变化，导致离心风机的出风口的风力（即风量或者风速）不是恒定的，而是在很大范围内来回浮动。风力发电机的发电功率与风力呈正比关系，当风力发生大幅度变化时，风力发电机的发电功率也发生很大的变化，比如：当风力很小时，风力发电机的发电功率也很小。但是，不管什么样的发电机，其发电功率均需要稳定在一定范围内，也就是说，风力发电机的发电功率需要稳定在一定范围内：当风力发电机的发电功率过小时，不但发出的电能没有利用价值，而且对风力发电机本身也会造成一定的损害。当风力过大时，虽然能够发电，但风力发电机的发电功率过大，对风力发电机也会造成较大的损害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风力发电装置，以解决风力过小或过大时风力发电机易损坏的技术问题。

风力发电装置的技术方案是：一种风力发电装置，包括基座，基座上设有风力发电机以及与风力发电机传动相连的风轮，所述风轮的迎风侧前方设有风门，基座上设有用于驱动风门动作以调整风门开度大小的驱动机构。

本发明的有益效果是：本发明提供的风力发电装置包括基座，基座上转动安装有风轮和风力发电机，风轮和风力发电机传动相连，在风轮的迎风侧的前方布置有风门，在基座上设置有能够驱动风门动作以调整风门开度的驱动机构。具体使用时，当供风风速过小时，风门关闭，避免迎风侧受风进而驱动风力发电机转动；当供风风速过大时，风门关闭，避免风力过大而导致风轮以及风力发电机损坏。根据需要调整风门的开度大小，将风力发电机的发电功率保持在一定的范围之内。

进一步地，所述风轮为轴流叶轮，所述风门由沿周向均布的至少两个风门分瓣对拼而成，各风门分瓣均活动装配在基座上且均与所述驱动机构传动相连。

采用轴流叶轮后形成了气流直吹的方式带动风力发电机发电，通过设置多个活动装配在基座上的风门分瓣来形成风门的进风口，通过风门分瓣的相对运动来改变进风口的大小，便于对风门开度的调整。

进一步地，所述风门为罩设于所述风轮外部的罩体，所述罩体的前端外周面为引流弧面。

在罩体罩住风轮时，引流弧面能够将吹向风轮的气流向后引导，避免对风力发电装置产生较大的气流冲击。

进一步地，所述罩体由多个所述风门分瓣对拼而成，各风门分瓣均可转动地装配于所述基座上。

将风门分瓣转动安装在基座上，相比移动装配而言，开合时所占用的空间较小。

进一步地，所述驱动机构包括至少两个用于驱动对应风门分瓣转动调整的驱动件，所述驱动件为一端铰接于基座上、另一端与风门分瓣相连的伸缩式驱动件。

通过伸缩式驱动件来驱动风门分瓣，相比直接驱动风门分瓣的转轴进行转动而言，结构更加简单。

进一步地，所述罩体由两个所述风门分瓣转动对拼而成，两风门分瓣的转动轴轴线分设在所述风轮转动轴线的两侧，各风门分瓣上位于两转动轴轴线之间的部分设有用于避免两风门分瓣相对转动时相互干涉的避让缺口。

根据风门分瓣的转动路径，设置避让缺口，防止相邻的两个风门分瓣在相对转动时后端发生干涉，进而影响风门分瓣的正常开合。

进一步地，所述基座包括套装于风轮和风门外部的前后开口的套筒，所述套筒的前端为扩口的集流罩结构，套筒内支撑布置有安装支架，所述风力发电机及风轮均转动布置在安装支架上，所述风门活动装配在安装支架上。

风力发电机、风门和风轮均通过安装支架布置在套筒内，实现了紧凑化的设计。

进一步地，所述套筒的后端端部为锯齿状。

将套筒的后端设计为锯齿状，在潮湿空气中进行风力发电时，快速的气流流入套筒内后，气流与潮湿的空气容易在套筒的内壁上形成水珠，最终汇集到锯齿的齿尖处，容易掉落；另外，设计锯齿状的套筒后端也有利于减重。

进一步地，所述驱动机构为电动驱动机构，电动驱动机构通过供电电路与电源供电相连，风力发电装置还包括用于控制供电电路通断的控制结构，所述控制结构包括用于测试供风风速的空气流速计，还包括用于采样空气流速计测试信号并判断是否导通供电电路的控制器。

通过设置空气流速计和控制器的方式，能够对电动驱动机构进行实时控制，使得风门的开度大小更加准确。

附图说明

图1为使用本发明风力发电装置的电动环卫车的示意图；

图2为图1中离心风机处的示意图；

图3为本发明风力发电装置实施例的示意图；

图4为图3中A-A截面的示意图；

图5为本发明风力发电装置实施例中去掉套筒后的示意图；

图6为本发明风力发电装置实施例中去掉套筒、支撑座以及其中一个罩体分瓣后的示意图；

图7为本发明风力发电装置实施例的前端视图（其中两罩体分瓣打开）；

图8为本发明风力发电装置实施例的后端视图（其中两罩体分瓣打开）。

附图中，100-车体；200-离心风机；300-风力发电装置；31-套筒；32-固定底座；33-风力发电机；34-动力输入轴；35-风轮；351-风轮盘；352-风轮叶片；36-罩体；361-罩体分瓣；37-固定支架；38-罩体固定转轴；39-电动推杆；310-锯齿后端。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的风力发电装置的具体实施例，如图1至图8所示，本实施例以将风力发电装置应用在电动环卫车上为例进行阐述。

由图1和图2可以看出，电动环卫车包括车体100，车体100包括离心风机200，离心风机200用来将地面上的垃圾抽至车体的垃圾箱内，并将过滤后的空气引流至外部。由图1能够看出，离心风机200的出风口朝后设置，且出风口沿左右方向延伸布置。

为了实现对离心风机出风口处气流进行回收利用，本实施例中，在离心风机200的出风口处设置有三个沿左右方向间隔布置的风力发电装置300，对气流的动能进行回收利用，并与环卫车的动力电池相连，向环卫车进行供电。

其中，风力发电装置300的结构如图3至图8所示，风力发电装置300包括固定安装在车体100上的基座，基座包括前后延伸且两端开口的套筒31，套筒31通过两侧的固定底座32固定安装在车体100上。套筒31的前端开口为扩口的集流罩结构，起到集流的作用。由图3可以看出，套筒31的后端为锯齿后端310，一方面，在潮湿空气中进行风力发电时，在快速的气流流入套筒31内后，气流与潮湿的空气容易在套筒31的内壁上形成水珠，最终汇集到锯齿的齿尖处，容易掉落；另一方面，设计锯齿后端也有利于减重。

由图4可以看出，在套筒31内沿前后方向布置有两个固定支架37，固定支架37的上下两端固定在套筒31内壁上，固定支架37上设有前后延伸的穿孔，装配时，将动力输入轴34和风力发电机33转动安装在固定支架37上，对风轮35、动力输入轴34和风力发电机33进行支撑。

其中，风轮35包括固定在动力输入轴34上的风轮盘351，在风轮盘351上沿周向均匀间隔布置有多个风轮叶片352，由图6能够看出，风轮叶片352包括两个分片，两个分片均沿周向同一侧倾斜布置，在气流沿轴向吹向风轮35时，能够带动风轮35进行转动。

具体使用时，风力发电机的发电功率需要稳定在一定范围内，当发电功率过小时，风力发电机发出的电能没有利用价值，而且对风力发电机本身也会造成一定的损害。发电功率与吹向风轮的风速成正比，风速越大，发电功率也越大，但是当风速达到一定数值后，会对风轮及风力发电机造成损伤。基于各种考虑，需要控制吹向风轮的气流多少以及风速。因此，在风轮35的前方设置有一个罩体36，罩体36能够将风轮35完全罩设在内，罩体36的前端外周面为弧形面，起到引流的作用。本实施例中，罩体36包括对拼而成的两个罩体分瓣361，罩体分瓣361的前端面为渐开线圆弧面而形成引流弧面。由图6能够看出，在套筒31内沿上下方向固定有罩体固定转轴38，罩体固定转轴38上下贯穿罩体分瓣361，罩体分瓣361能够绕罩体固定转轴38进行转动。在转动的过程中能够实现两个罩体分瓣361的相对转动开合，调节两个罩体分瓣361之间所合围成的开口大小，两个罩体分瓣361能够完全封闭风轮35。

为驱动各罩体分瓣361进行转动，在固定支架37的左右两端分别设置有一个耳板，各耳板上分别铰接有电动推杆39，电动推杆39的一端铰接在耳板上，另一端与对应的罩体分瓣361相连接。具体地，在罩体分瓣361的内侧沿上下方向固定有连杆，电动推杆39的一端与连杆固定相连，或者在其他实施例中，电动推杆39的一端可以与罩体分瓣361相互铰接。当然，本实施例中，电动推杆39所起的作用为驱动罩体分瓣361往复摆动以调整两个罩体分瓣361所形成的开口大小，本领域的技术人员应该得知，为了实现驱动罩体分瓣361摆动的目的，可以采用油缸或气缸或电磁推杆的方式。再或者，可以将罩体固定转轴38设计为可绕自身轴线转动的驱动轴，将罩体分瓣固定安装在驱动轴上，通过带动驱动轴转动实现驱动罩体分瓣转动的目的。

由图5和图6能够看出，两个罩体分瓣361对应的罩体固定转轴38的轴线分设在风轮35转动轴线的两侧，在两个罩体分瓣361的后端的位于两个罩体固定转轴38之间的部分上设置有避让缺口，避让缺口能够在两个罩体分瓣361同时转动开启或转动关闭时。防止两个罩体分瓣361的后端发生干涉而影响正常转动。

本发明的驱动机构为电动驱动机构，具体为电动推杆39，电动推杆39通过供电电路与电源相连，本发明的风力发电装置还包括控制结构，控制结构包括用来对离心风机200出风口处的气流速度进行测试的空气流速计，还包括采样空气流速计测试数值的控制器，控制器用来控制供电电路的通断，控制器能够对空气流速计测试的空气流速信号进行处理，根据空气流速的大小控制罩体分瓣是否转动以及转动的角度大小。

本发明的使用过程如下：具体使用时，空气流速计对离心风机200出风口的气流速度进行测试，当空气流速达到第一设定值且小于风力发电机额定发电风速时控制电动推杆39动作，使两个罩体分瓣361相背转动，开启一定的角度供气流通过并吹向风轮35，并且根据空气流速大小控制罩体分瓣361的开度，空气流速越大，开度越大，避免罩体开口对空气进行压缩；空气流速越小，开度越小，对穿过罩体开口的空气进行压缩，提高吹向风轮的空气流速。当空气流速达到控制器中设定的第二设定值，控制器通过电动推杆39带动两个罩体分瓣361相向转动，罩体内的风口完全封闭，防止风轮受损。

本发明中的罩体即为风门，罩体分瓣构成风门分瓣，其他实施例中，风门可以包括多个沿径向平移的风门分瓣。电动推杆构成了伸缩式驱动件，多个驱动件共同组成驱动机构。

本发明中，风门包括多个风门分瓣，通过多个风门分瓣的相对运动能够调节风门的开度，其他实施例中，风门可以包括固定部分和可活动的部分，驱动机构能够驱动可活动的部分相对于固定部分活动，以此来调节风门的开度。

本实施例中，固定支架构成了装置支架。

本实施例中，风轮为轴流叶轮，风轮的前侧构成了迎风侧，其他实施例中，当风轮的径向外侧为迎风侧时，风门同样设置在流向迎风侧的供风路径上。

Claims (4)

1.一种风力发电装置，其特征在于：包括基座，基座上设有风力发电机以及与风力发电机传动相连的风轮，所述风轮的迎风侧前方设有风门，所述基座包括套装于风轮和风门外部的前后开口的套筒，所述套筒的前端为扩口的集流罩结构，套筒内支撑布置有安装支架，所述风力发电机及风轮均转动布置在安装支架上，所述风门活动装配在安装支架上，基座上设有用于驱动风门动作以调整风门开度大小的驱动机构，所述风轮为轴流叶轮，所述风门由沿周向均布的至少两个风门分瓣对拼而成，各风门分瓣均活动装配在基座上且均与所述驱动机构传动相连，所述风门为罩设于所述风轮外部的罩体，所述罩体的前端外周面为引流弧面，所述罩体由多个所述风门分瓣对拼而成，各风门分瓣均可转动地装配于所述基座上，所述罩体由两个所述风门分瓣转动对拼而成，两风门分瓣的转动轴轴线分设在所述风轮转动轴线的两侧，各风门分瓣上位于两转动轴轴线之间的部分设有用于避免两风门分瓣相对转动时相互干涉的避让缺口。

2.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于：所述驱动机构包括至少两个用于驱动对应风门分瓣转动调整的驱动件，所述驱动件为一端铰接于基座上、另一端与风门分瓣相连的伸缩式驱动件。

3.根据权利要求1或2所述的风力发电装置，其特征在于：所述套筒的后端端部为锯齿状。

4.根据权利要求1或2所述的风力发电装置，其特征在于：所述驱动机构为电动驱动机构，电动驱动机构通过供电电路与电源供电相连，风力发电装置还包括用于控制供电电路通断的控制结构，所述控制结构包括用于测试供风风速的空气流速计，还包括用于采样空气流速计测试信号并判断是否导通供电电路的控制器。

Images