CN111447693B - 一种利用风力发电技术的5g基站 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基站通信技术领域的一种利用风力发电技术的5G基站，包括信号塔、风帆模块、与风帆模块配合的发电模块、电源转换模块、电源储蓄箱、5G基站模块、天线模块、电源转换模块和电源储蓄箱。发电模块包括转轴、上壳体、下壳体、主动齿轮、发电机和从动齿轮，风帆模块包括支撑托板、支撑杆、风帆、上十字横杆、下十字横杆、椭圆轨道、固定上柱、固定下柱和滑动圆块。滑动圆块设有与椭圆轨道配合的卡爪，风帆上下两端的中央位置设有转杆，转杆分别与固定上柱和固定下柱配合安装。风帆模块与发电模块架设于高耸的信号塔上，内置的增速齿轮结构提升了转化效率，椭圆轨道可以调节风帆的迎风角度，提升转化效率。

Description

一种利用风力发电技术的5G基站
技术领域
本发明涉及基站通信技术领域，具体的说是一种利用风力发电技术的5G基站。
背景技术
目前在移动通信网络中，基站是耗电大户，大约80％的能耗来自广泛分布的基站。越加密集的基站意味着更高的能耗，这是5G网络面临的一大成本挑战。5G基站的能耗是4G(2G/3G)基站的三至五倍。5G基站的高耗能将增加基站建设成本，5G基站的高耗能将给各大运营商带来运行成本的大幅度提高。
在一些远离人口聚集地但仍需基站建设的地区，因为市电无法接入，需要额外建设专用的输电线路，增加了建设成本；部分基站采用太阳能供电，但目前的太阳能转化效率低，为了提升功率，则需要大面积的太阳能电池板，成本也会随之增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供了转化效率高的一种利用风力发电技术的5G基站，利用风力发电机组所发的电能提供给通信基站使用，减少了基础建设的投入和能源消耗，符合国家的可持续发展战略。
为了实现上述目的，本发明公开了一种利用风力发电技术的5G基站，包括信号塔、风帆模块、与风帆模块配合安装的发电模块、电源转换模块、电源储蓄箱、5G基站模块和与5G基站模块配合的天线模块，所述信号塔自上而下依次是为发电模块、5G基站模块和天线模块提供安装位置的安装平台、塔身以及安置电源转换模块和电源储蓄箱的基座；其特征在于：所述发电模块包括转轴、支撑加固转轴的轴套、上壳体、与上壳体配合并固定在安装平台顶部的下壳体、固定在转轴上的主动齿轮、固定在下壳体内部的发电机以及与发电机转轴固定并与主动齿轮啮合的从动齿轮；所述主动齿轮的直径大于从动齿轮的直径,下壳体底部设有安装台，安转台与转轴以轴承配合连接，轴套穿过转轴底部并与安装台相固定；所述上壳体与转轴配合处向外凸起形成凸台，凸台设有与转轴配合的通孔，凸台内侧固定有与转轴配合的轴承；所述风帆模块包括支撑托板、一端连接支撑托板另一端连接安装平台的支撑杆、固定在转轴顶端的避雷针、风帆、与转轴配合安装的上十字横杆、与上十字横杆配合并安装在转轴上的下十字横杆、固定在支撑托板上并与下十字横杆配合的椭圆轨道、固定于上十字横杆十字端部的固定上柱、固定于下十字横杆十字端部的固定下柱、活动安装在固定下柱底部的活动轴、滑动圆块、固定在滑动圆块下方的并与椭圆轨道配合的卡爪以及连接滑动圆块与活动轴的连接板；所述风帆上下两端的中央位置设有凸出的转杆，转杆分别与固定上柱和固定下柱配合安装，椭圆轨道、上十字横杆、下十字横杆和转轴的中心点共线；风帆模块与发电模块架设于高耸的信号塔上，完全满足风力发电的需要，内置的增速齿轮结构提升了转化效率，椭圆轨道可以调节风帆的迎风角度，即便面对强风天气时仍能保证设备的正常运行。
进一步的，所述主动齿轮的直径为从动齿轮直径的3-6倍；合适直径比的主、从动齿轮会提升转化效率，主齿轮过大会加重转轴的负担，降低转化效率。
进一步的，所述发电模块设有以行星齿轮组为主体结构的升速器；相比现在的升速结构，行星齿轮组速比更大，转化效率更高。
进一步的，所述转轴为阶梯轴，主动齿轮径向的固定方式为平键，转轴设有匹配的固定套，转轴的阶梯台和与固定套的配合对主动齿轮进行轴向固定，固定套设有相配合的固定螺栓；阶梯式的转轴可以合理装配搭载各种部件，减少螺栓等固定结构的使用。
进一步的，所述支撑托板与椭圆轨道配合处的内侧为镂空处理，上壳体凸台的通孔沿内壁设有一圈硅胶层，硅胶层内壁的直径略小于配合处转轴的直径；积聚的雨水会从镂空处流下，避免积水影响影响风帆模块的正常运转，硅胶层不易开裂，可以保护发电模块，避免雨水的浸入。
进一步的，所述电源转换模块包括与发电模块输出端相连的电路保护装置、与电路保护装置相连的整流器、与电源储蓄箱相连的逆变器、与逆变器相连的变压器以及系统控制中心模块，系统控制中心模块以线缆连接电路保护装置、整流器、电源储蓄箱、逆变器、变压器和负载设备，变压器与负载设备的主线路之间设有熔断器，电源储蓄箱内部设有蓄电池组；电源转换模块将发电机输出的电流进行稳压和变压处理，以保证稳定的额定输出功率，系统控制中心模块可以监测和调整各项参数，确保设备的正常运行，电路保护装置和熔断器保护了电路的安全。
进一步的，所示系统控制中心模块设有连接云端网络的无线数据处理模块；将设备的运行状态实时反馈到云端，监测设备的运行状态借以对故障处进行提前预警。
进一步的，所述固定上柱内部设有与转杆配合的轴承，固定下柱内置驱动电机，转杆和驱动电机的转轴以螺栓与风帆连接固定；通过驱动电机以控制风帆的转动角度，提高风能的利用率。
进一步的，所述风帆模块设有与转轴配合安装在上十字横杆顶部的风向标、固定在支撑托板上的处理模块和与处理模块相连的风力测速仪，风向标内置传感器，传感器以线缆与处理模块相连，处理模块分别与驱动电机和系统控制中心模块相连；处理模块通过对风力测速仪和风向标的参数进行运算处理，利用驱动电机的旋转，使风帆与风向形成最佳的受风角度，进而提升风能的转化效率。
本发明具有的有益效果是：高耸的通信塔体可以满足风力发电机组和通信设备支撑的双重功能，利用风力发电机组所发的电能提供给通信基站使用，减少了能源的消耗和基础建设的投入；相比传统的扇形风力发电机组，该设备体积小但受风面积大，使得转化效率远高于高出同体积的传统的扇形风力发电机组。
附图说明
从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明。其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
图1是本发明一实施例提供的利用风力发电技术的5G基站的结构示意图。
图2是本发明一实施例提供的风帆模块的结构示意图。
图3是本发明一实施例提供的风帆模块的俯视图。
图4是本发明一实施例提供的风帆与上下十字横杆的结构示意图。
图5是本发明一实施例提供的发电机模块的纵向剖视图。
图6是本发明一实施例提供的发电机模块的结构示意图。
图7是本发明一实施例提供的电源供给框架图。
附图标号说明：
1、风帆模块，11、避雷针，12、上十字横杆，121、固定上柱、13、风帆、131、转杆，14、固定下柱，15、风向标，16、下十字横杆，17、处理模块，171、风力测速仪，18、支撑托板，181、椭圆轨道，182、支撑杆，19、滑动圆块，191、连接板，192、卡爪，193、活动轴；
2、发电模块，21、转轴，211、阶梯台，22、从动齿轮，23、上壳体，231、凸台，232、通孔，24、发电机，25、下壳体，251、安装台，26、轴承，27、轴套，28、固定套，281、固定螺栓，29、主动齿轮；
3、安装平台；4、塔身，41、基座；
5、电源转换模块，51、电路保护装置，52、整流器，53、系统控制中心模块，54、逆变器，55、变压器，56，熔断器；
6、电源储蓄箱，61、蓄电池组；7、5G基站模块；8、天线模块。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
参照附图，本实施例包括信号塔、风帆模块1、与风帆模块1配合安装的发电模块2、电源转换模块5、电源储蓄箱6、5G基站模块7和与5G基站模块7配合的天线模块8，信号塔自上而下依次是为发电模块2、5G基站模块7和天线模块8提供安装位置的安装平台3、塔身4以及安置电源转换模块5和电源储蓄箱6的基座41。
发电模块2包括转轴21、支撑加固转轴21的轴套27、上壳体23、与上壳体23配合并固定在安装平台3顶部的下壳体25、固定在转轴21上的主动齿轮29、固定在下壳体25内部的发电机24以及与发电机24转轴固定并与主动齿轮29啮合的从动齿轮22。为使主、从动齿轮的转化效率得到提升，主动齿轮29的直径要大于从动齿轮22的直径,但主动齿轮29过大会加重转轴21的负担，降低转化效率，所以主动齿轮29的直径是从动齿轮22直径的3-6倍为宜。优选的，发电模块2设有以行星齿轮组为主体结构的升速器代替现有的齿轮组合，相比现在的升速结构，行星齿轮组速比更大，转化效率更高。
发电模块2的下壳体25底部设有安装台251，安装台251与转轴21以轴承26配合连接，轴套27穿过转轴21底部并与安装台251相固定。上壳体23与转轴21配合处向外凸起形成凸台231，凸台231设有与转轴21配合的通孔232，凸台231内侧固定有与转轴21配合的轴承26。上壳体23凸台231的通孔232沿内壁设有一圈硅胶层，硅胶层内壁的直径略小于配合处转轴21的直径，硅胶层不易开裂，可以保护发电模块2，避免雨水的浸入。
发电模块2的转轴21为阶梯轴，主动齿轮29径向的固定方式为平键，转轴21设有匹配的固定套28，转轴21的阶梯台和与固定套28的配合对主动齿轮29进行轴向固定，固定套28设有相配合的固定螺栓281；阶梯式的转轴21可以合理装配搭载各种部件，减少螺栓等固定结构的使用。
风帆模块1包括支撑托板18、一端连接支撑托板18另一端连接安装平台3的支撑杆182、固定在转轴21顶端的避雷针11、风帆13、与转轴21配合安装的上十字横杆12、与上十字横杆12配合并安装在转轴21上的下十字横杆16、固定在支撑托板18上并与下十字横杆16配合的椭圆轨道181、固定于上十字横杆12十字端部的固定上柱121、固定于下十字横杆16十字端部的固定下柱14、活动安装在固定下柱14底部的活动轴193、滑动圆块19、固定在滑动圆块19下方的并与椭圆轨道181配合的卡爪192以及连接滑动圆块19与活动轴193的连接板191。支撑托板18与椭圆轨道181配合处的内侧为镂空处理积聚的雨水会从镂空处流下，避免积水影响影响风帆模块1的正常运转。
风帆13上下两端的中央位置设有凸出的转杆131，转杆131分别与固定上柱121和固定下柱14配合安装，椭圆轨道181、上十字横杆12、下十字横杆16和转轴21的中心点共线，以保证转化效率。优选的，固定上柱121内部设有与转杆131配合的轴承，固定下柱14内置驱动电机，转杆131和驱动电机的转轴以螺栓与风帆13连接固定。风帆模块1设有与转轴21配合安装在上十字横杆12顶部的风向标15、固定在支撑托板18上的处理模块17和与处理模块17相连的风力测速仪171，风向标15内置传感器，传感器以线缆与处理模块17相连，处理模块17分别与驱动电机和系统控制中心模块53相连；处理模块17通过对风力测速仪171和风向标15的参数进行运算处理，通过驱动电机的旋转，使风帆13与风向形成最佳的受风角度，进而提升风能的转化效率。
电源转换模块5包括与发电模块2输出端相连的电路保护装置51、与电路保护装置51相连的整流器52、与电源储蓄箱6相连的逆变器54、与逆变器54相连的变压器55以及系统控制中心模块53，系统控制中心模块53以线缆连接电路保护装置51、整流器52、电源储蓄箱6、逆变器54、变压器55和负载设备，变压器55与负载设备的主线路之间设有熔断器56，电源储蓄箱6内部设有蓄电池组61。
电源转换模块5中的整流器52将发电机24输出的交流电变成直流电送入至蓄电池组61，再接入逆变器54将直流电输出为电压稳定的交流电，通过变压器55进行升压或降压处理，以供负载设备使用。
系统控制中心模块53可以监测和调整各项参数，确保设备的正常运行，电路保护装置51和熔断器56保护了电路的安全，以防电压过高而击穿设备的芯片。系统控制中心模块53设有连接云端网络的无线数据处理模块，将设备的运行状态实时反馈到云端，监测设备的运行状态借以对故障处进行提前预警。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在不改变本实用新型的创造内容下进行简单的置换均视为相同的创造。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种利用风力发电技术的5G基站，包括信号塔、风帆模块(1)、与风帆模块(1)配合安装的发电模块(2)、电源转换模块(5)、电源储蓄箱(6)、5G基站模块(7)和与5G基站模块(7)配合的天线模块(8)，所述信号塔自上而下依次是为发电模块(2)、5G基站模块(7)和天线模块(8)提供安装位置的安装平台(3)、塔身(4)以及安置电源转换模块(5)和电源储蓄箱(6)的基座(41)；其特征在于：所述发电模块(2)包括转轴(21)、支撑加固转轴(21)的轴套(27)、上壳体(23)、与上壳体(23)配合并固定在安装平台(3)顶部的下壳体(25)、固定在转轴(21)上的主动齿轮(29)、固定在下壳体(25)内部的发电机(24)以及与发电机(24)转轴固定并与主动齿轮(29)啮合的从动齿轮(22)；所述主动齿轮(29)的直径大于从动齿轮(22)的直径,下壳体(25)底部设有安装台(251)，安装台(251)与转轴(21)以轴承(26)配合连接，轴套(27)穿过转轴(21)底部并与安装台(251)相固定；所述上壳体(23)与转轴(21)配合处向外凸起形成凸台(231)，凸台(231)设有与转轴(21)配合的通孔(232)，凸台(231)内侧固定有与转轴(21)配合的轴承(26)；所述风帆模块(1)包括支撑托板(18)、一端连接支撑托板(18)另一端连接安装平台(3)的支撑杆(182)、固定在转轴(21)顶端的避雷针(11)、风帆(13)、与转轴(21)配合安装的上十字横杆(12)、与上十字横杆(12)配合并安装在转轴(21)上的下十字横杆(16)、固定在支撑托板(18)上并与下十字横杆(16)配合的椭圆轨道(181)、固定于上十字横杆(12)十字端部的固定上柱(121)、固定于下十字横杆(16)十字端部的固定下柱(14)、活动安装在固定下柱(14)底部的活动轴(193)、滑动圆块(19)、固定在滑动圆块(19)下方的并与椭圆轨道(181)配合的卡爪(192)以及连接滑动圆块(19)与活动轴(193)的连接板(191)；所述风帆(13)上下两端的中央位置设有凸出的转杆(131)，转杆(131)分别与固定上柱(121)和固定下柱(14)配合安装，椭圆轨道(181)、上十字横杆(12)、下十字横杆(16)和转轴(21)的中心点共线。
2.根据权利要求1所述的一种利用风力发电技术的5G基站，其特征在于：所述主动齿轮(29)的直径为从动齿轮(22)直径的3-6倍。
3.根据权利要求1所述的一种利用风力发电技术的5G基站，其特征在于：所述发电模块(2)设有以行星齿轮组为主体结构的升速器。
4.根据权利要求1所述的一种利用风力发电技术的5G基站，其特征在于：所述转轴(21)为阶梯轴，主动齿轮(29)径向的固定方式为平键，转轴(21)设有匹配的固定套(28)，转轴(21)的阶梯台(211)和与固定套(28)的配合对主动齿轮(29)进行轴向固定，固定套(28)设有相配合的固定螺栓(281)。
5.根据权利要求1所述的一种利用风力发电技术的5G基站，其特征在于：所述支撑托板(18)与椭圆轨道(181)配合处的内侧为镂空处理，上壳体(23)凸台(231)的通孔(232)沿内壁设有一圈硅胶层，硅胶层内壁的直径略小于配合处转轴(21)的直径。
6.根据权利要求1所述的一种利用风力发电技术的5G基站，其特征在于：所述电源转换模块(5)包括与发电模块(2)输出端相连的电路保护装置(51)、与电路保护装置(51)相连的整流器(52)、与电源储蓄箱(6)相连的逆变器(54)、与逆变器(54)相连的变压器(55)以及系统控制中心模块(53)，系统控制中心模块(53)以线缆连接电路保护装置(51)、整流器(52)、电源储蓄箱(6)、逆变器(54)、变压器(55)和负载设备，变压器(55)与负载设备的主线路之间设有熔断器(56)，电源储蓄箱(6)内部设有蓄电池组(61)。
7.根据权利要求6所述的一种利用风力发电技术的5G基站，其特征在于：所示系统控制中心模块(53)设有连接云端网络的无线数据处理模块。
8.根据权利要求1所述的一种利用风力发电技术的5G基站，其特征在于：所述固定上柱(121)内部设有与转杆(131)配合的轴承，固定下柱(14)内置驱动电机，转杆(131)和驱动电机的转轴以螺栓与风帆(13)连接固定。
9.根据权利要求1或8所述的一种利用风力发电技术的5G基站，其特征在于：所述风帆模块(1)设有与转轴(21)配合安装在上十字横杆(12)顶部的风向标(15)、固定在支撑托板(18)上的处理模块(17)和与处理模块(17)相连的风力测速仪(171)，风向标(15)内置传感器，传感器以线缆与处理模块(17)相连，处理模块(17)分别与驱动电机和系统控制中心模块(53)相连。
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