CN111075644A - 一种基于脉动风的振动式发电系统 - Google Patents

一种基于脉动风的振动式发电系统 Download PDF

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CN111075644A CN202010050030.9A CN202010050030A CN111075644A CN 111075644 A CN111075644 A CN 111075644A CN 202010050030 A CN202010050030 A CN 202010050030A CN 111075644 A CN111075644 A CN 111075644A
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钟旺男
朱建勇
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Shenyang Aerospace University
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Shenyang Aerospace University
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

一种基于脉动风的振动式发电系统,脉动风能转振动能组件包括刚性框架、弹性薄膜及拉索,刚性框架采用正方形结构,刚性框架的六个面上均固设有一张弹性薄膜,每张弹性薄膜的中心均固连有一根拉索,拉索位于刚性框架内部;振动能转电能组件包括壳体、线圈、永磁铁芯及复位弹簧,壳体采用空间直角坐标系结构,壳体通过附加支杆与刚性框架固定连接,在壳体的每一条坐标臂内均设有一个圆柱形内腔,每个圆柱形内腔的内表面均安装有一组线圈,每一组线圈内部均设有一块永磁铁芯,永磁铁芯可沿圆柱形内腔的轴向自由滑动,在每个圆柱形内腔的底部均固连有一根复位弹簧,复位弹簧与永磁铁芯内端相固连,拉索延伸至圆柱形内腔中与永磁铁芯外端相固连。

Description

一种基于脉动风的振动式发电系统
技术领域
本发明属于风力发电技术领域,特别是涉及一种基于脉动风的振动式发电系统。
背景技术
随着化石能源与环境问题的日益紧张,风能作为清洁可再生能源,其占可再生能源的比重越来越大。城市是能源需求量最大的场合,如果能够有效利用城市风场进行风力发电,就可以有效的减少因电力长距离输送而产生的电能损耗。
目前,小型风力机因其具有尺寸小、结构简单等优势,是最为适合在城市风场环境下进行分布式发电。
但是,由于城市风场环境存在低风速、高湍流度及强非定常性的气动特点,小型风力机在面对城市风场环境时,绝大多数情况下受到的都是脉动风作用,根据研究表明,脉动风会导致风力机叶轮的气动载荷的均匀性变差,进而导致传统小型风力机发电效率低下,现阶段并没有很好的解决办法。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供一种基于脉动风的振动式发电系统,可以替代传统的小型风力机实施风能发电,能够充分利用城市风场的脉动风实现持续发电,相比于传统的小型风力机具有更高的发电效率。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种基于脉动风的振动式发电系统,包括脉动风能转振动能组件及振动能转电能组件;所述脉动风能转振动能组件包括刚性框架、弹性薄膜及拉索,所述刚性框架采用正方形结构,刚性框架的六个面上均固设有一张弹性薄膜,每张弹性薄膜的中心均固连有一根拉索,拉索位于刚性框架内部;所述振动能转电能组件包括壳体、线圈、永磁铁芯及复位弹簧,所述壳体采用空间直角坐标系结构,壳体通过附加支杆与刚性框架固定连接,在壳体的每一条坐标臂内均设有一个圆柱形内腔,每个圆柱形内腔的内表面均安装有一组线圈,每一组线圈内部均设有一块永磁铁芯,永磁铁芯可沿圆柱形内腔的轴向自由滑动,在每个圆柱形内腔的底部均固连有一根复位弹簧,复位弹簧与永磁铁芯内端相固连,所述拉索延伸至圆柱形内腔中与永磁铁芯外端相固连。
所述壳体内的六个圆柱形内腔中的总计六组线圈并联接入整流控制器,整流控制器外接储能电池或电驱负载。
本发明的有益效果:
本发明的基于脉动风的振动式发电系统,可以替代传统的小型风力机实施风能发电,能够充分利用城市风场的脉动风实现持续发电,相比于传统的小型风力机具有更高的发电效率。
附图说明
图1为本发明的一种基于脉动风的振动式发电系统的结构示意图;
图2为本发明的振动能转电能组件的结构示意图;
图中,1—刚性框架,2—弹性薄膜,3—拉索,4—壳体,5—线圈,6—永磁铁芯,7—复位弹簧。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1、2所示,一种基于脉动风的振动式发电系统,包括脉动风能转振动能组件及振动能转电能组件;所述脉动风能转振动能组件包括刚性框架1、弹性薄膜2及拉索3,所述刚性框架1采用正方形结构,刚性框架1的六个面上均固设有一张弹性薄膜2,每张弹性薄膜2的中心均固连有一根拉索3,拉索3位于刚性框架1内部;所述振动能转电能组件包括壳体4、线圈5、永磁铁芯6及复位弹簧7,所述壳体4采用空间直角坐标系结构,壳体4通过附加支杆与刚性框架1固定连接,在壳体4的每一条坐标臂内均设有一个圆柱形内腔,每个圆柱形内腔的内表面均安装有一组线圈5,每一组线圈5内部均设有一块永磁铁芯6,永磁铁芯6可沿圆柱形内腔的轴向自由滑动,在每个圆柱形内腔的底部均固连有一根复位弹簧7,复位弹簧7与永磁铁芯6内端相固连,所述拉索3延伸至圆柱形内腔中与永磁铁芯6外端相固连。
所述壳体4内的六个圆柱形内腔中的总计六组线圈5并联接入整流控制器,整流控制器外接储能电池或电驱负载。
下面结合附图说明本发明的一次使用过程:
使用前,需要将本发明架设到风场,架设高度根据风场环境可自行设定,架设过程中要确保刚性框架1上的六个面不能被遮挡,以保证每个面上的弹性薄膜2均可以与其对应方向的来流充分作用。
当某一方向的来流作用到与之对应的弹性薄膜2上时,弹性薄膜2会随着脉动风往复振动,在弹性薄膜2往复振动过程中,拉索3和复位弹簧7会交替拉动永磁铁芯6在圆柱形内腔中沿轴向进行往复式滑动,同时线圈5则会往复切割永磁铁芯6的磁力线,最终将振动能转换为电能。
在城市风场的非定常性作用下,六个面上的弹性薄膜2会随机的受到来流作用,即无论是哪个方向来流,都至少会有一张弹性薄膜2参与发电,有效保证了发电的连续性,进而也保证了发电系统的发电效率。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围,凡未脱离本发明所为的等效实施或变更,均包含于本案的专利范围中。

Claims (2)

1.一种基于脉动风的振动式发电系统,其特征在于:包括脉动风能转振动能组件及振动能转电能组件;所述脉动风能转振动能组件包括刚性框架、弹性薄膜及拉索,所述刚性框架采用正方形结构,刚性框架的六个面上均固设有一张弹性薄膜,每张弹性薄膜的中心均固连有一根拉索,拉索位于刚性框架内部;所述振动能转电能组件包括壳体、线圈、永磁铁芯及复位弹簧,所述壳体采用空间直角坐标系结构,壳体通过附加支杆与刚性框架固定连接,在壳体的每一条坐标臂内均设有一个圆柱形内腔,每个圆柱形内腔的内表面均安装有一组线圈,每一组线圈内部均设有一块永磁铁芯,永磁铁芯可沿圆柱形内腔的轴向自由滑动,在每个圆柱形内腔的底部均固连有一根复位弹簧,复位弹簧与永磁铁芯内端相固连,所述拉索延伸至圆柱形内腔中与永磁铁芯外端相固连。
2.根据权利要求1所述的一种基于脉动风的振动式发电系统,其特征在于:所述壳体内的六个圆柱形内腔中的总计六组线圈并联接入整流控制器,整流控制器外接储能电池或电驱负载。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112796947A (zh) * 2020-12-30 2021-05-14 吉林大学 一种风力发电装置

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CN112796947A (zh) * 2020-12-30 2021-05-14 吉林大学 一种风力发电装置
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