CN111637014B - 一种机械式自动调向风力发电装置 - Google Patents

一种机械式自动调向风力发电装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种机械式自动调向风力发电装置，包括风扇、可根据风向转动的导向器、悬浮器、底座本体以及电线结构，悬浮器上端开凿有弧形槽，导向器安装在弧形槽内，风扇安装在悬浮器前端，底座包括位于悬浮器内部下侧的延伸套柱以及与延伸套柱下端一体连接的底座本体，风扇与电线结构之间连接有发电组，电线结构包括上电线结构与下电线结构，悬浮器内部安装有磁吸结构，悬浮器与底座本体之间设有用于减少悬浮器与底座本体接触摩擦的磁悬浮结构，本发明能够根据风力的大小以及风向自动调整导向器的位置进行相应的泄压和导向，提高了风扇的使用寿命。

Description

一种机械式自动调向风力发电装置
技术领域
本发明属于风力发电设备领域，具体涉及一种机械式自动调向风力发电装置。
背景技术
风能作为一种可再生的清洁能源，越来越受到世界各国的重视，而随着社会的发展及科学技术的进步，风力发电技术越来越成熟，风力发电原理也普遍运用于人们的生活，现在许许多多的地方均在使用风力发电组来进行发电工作，使得风能源能够为人们的生活带来更多的便利，提升社会发展的进程。
现有的风力发电装置在使用过程中，大多都是通过人为控制来调节扇叶方向，难以根据风向进行机械式自动调节扇叶方向，当风力过大时也难以降低风力对扇叶的压力，因此，需要一种可以自动调节风向，降低扇叶所受压力的风力发电装备。
发明内容
1．要解决的技术问题
本发明的目的是为了提供一种用于机械式自动调向风力发电装置，可根据风向进行机械式自动调向以及降低风扇扇叶所受压力。
2．技术方案
为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种机械式自动调向风力发电装置，包括风扇、可根据风向转动的导向器、悬浮器、底座本体和电线结构，所述悬浮器上端开凿有弧形槽，所述导向器安装在弧形槽内，所述风扇安装在悬浮器一侧，所述底座本体包括位于悬浮器内部下侧的延伸套柱以及与延伸套柱下端一体连接的底座，所述风扇与电线结构之间连接有发电组，所述电线结构包括上电线结构与下电线结构，上电线结构上端与发电组固定连接，所述悬浮器内部安装有用于使上电线结构和下电线结构接触通电并不影响上电线结构相对于下电线结构转动的磁吸结构，所述悬浮器与底座本体之间设有用于减少悬浮器与底座本体接触摩擦的磁悬浮结构。
进一步的，所述磁悬浮结构包括固定连接在底座上端的下端磁铁和固定连接在悬浮器壳体下端的上端磁铁，所述下端磁铁和上端磁铁的极性相同，所述磁悬浮结构主要用于降低悬浮器与底座之间的摩擦。
进一步的，所述磁悬浮结构可用多个钢珠结构替换。
进一步的，所述磁吸结构包括固定连接在悬浮器内下端的伸缩波纹管、固定连接在伸缩波纹管下端的绝缘内筒、卡接在绝缘内筒内侧面的上端接触底环、开凿在绝缘内筒下端的第一安装槽、卡接在第一安装槽内的上端可磁吸物、开凿在延伸套柱上端有第二安装槽、卡接在第二安装槽内部的下端可磁吸物以及卡接在延伸套柱内侧端的下端接触底环，所述磁吸结构主要用于使上电线结构和下电线结构接触通电且不影响上电线结构相对于下电线结构转动。
进一步的，所述上端接触底环与下端接触底环均包括一对导电环与一对绝缘环，且导电环与绝缘环内外交替分布，内外交替分布可以起到绝缘保护的作用。
进一步的，上电线结构与下电线结构均包括地线、火线以及零线，所述地线和零线均与导电环固定连接，所述火线与绝缘环内端固定连接，能保证有效通电的同时还能起到绝缘保护作用。
进一步的，所述导向器包括一对弧形导向板本体、弧形受力板本体和弧形连接柱，所述弧形连接柱固定安装在弧形槽内，所述弧形受力板本体固定连接在弧形连接柱上端，所述一对弧形导向板本体固定安装在弧形受力板本体两侧。
进一步的，所述弧形受力板本体包括固定连接在弧形连接柱上端的弧形受力板以及开凿在弧形受力板上的多个受力泄压孔，且多个受力泄压孔均匀分布在弧形受力板上。
进一步的，所述弧形导向板本体包括固定连接在弧形受力板侧端的弧形导向板、开凿在弧形导向板上的多个导风孔以及开凿在弧形导向板上并位于导风孔上下两侧的导向泄压孔，所述导风孔包括开凿在弧形导向板上靠近弧形受力板本体的多个第一导风孔和开凿在弧形导向板上远离弧形受力板本体的多个第二导风孔，所述第一导风孔和第二导风孔均倾斜设置，且第一导风孔与第二导风孔倾斜方向相反，所述第一导风孔和第二导风孔呈“八”字形结构。
进一步的，悬浮器下部外壁上开凿有第三安装槽，第三安装槽内卡接有紧固件，所述紧固件包括卡接在第三凹槽内部并套接在底座外侧通过螺栓连接的两个紧固环，所述底座外端一体连接有防脱卡环，所述防脱卡环位于悬浮器下侧并处于悬浮器、紧固件以及底座所形成的环形空间内，且防脱卡环在此环形空间内可活动，紧固环与防脱卡环不接触，与底座本体之间保有间隙，不易影响悬浮器与底座本体发生相对转动。
3．有益效果
现有技术相比，采用了上述技术方案的一种机械式自动调向风力发电装置，具有如下有益效果：导风孔特殊的倾斜设计结构使弧形导向板本体能够根据风向自动转向，弧形导向板本体转向同时使其内部弧形受力板本体转动，从而带动悬浮器和风扇转动，导向泄压孔和受力泄压孔的设计使减少风力对扇叶的压力，通过对磁吸结构的设计，使得上电线结构与下电线结构能够接触通电的同时还可保证上电线结构与下电线结构能进行相对转动，通过对上端接触底环和下端接触底环结构设计，线路采用分流接触方式，使其可保持有效触接的同时，能够无限转动，可避免线路过度缠绕。上端接触底环上方安装有伸缩波纹管，可以很好地缓冲磁悬浮带来的浮动幅度，而且可以吸收一些不必要的动能，保证磁吸配合的稳定性，通过对磁悬浮结构设计，利用磁性相斥原理，使其悬浮器和底座之间的摩擦减少。
附图说明
图1为本发明所述风力发电装置的结构示意图；
图2为本发明实施例1所述的风力发电装置的结构剖视图；
图3为图2中A处的结构示意图；
图4为图2中A处的结构示意图；
图5为图2中B处的结构示意图；
图6为本发明实施例1的悬浮器结构立体图；
图7为本发明实施例1磁吸结构处结构示意图；
图8为本发明实施例1导向器的结构立体图；
图9为本发明实施例1导向板处俯视结构剖视图；
图10为风倾斜吹向导向器背面时的结构示意图；
图11为风垂直吹向导向器背面时的结构示意图；
图12为风垂直吹向导向器正面时的结构示意图；
图13为风倾斜吹向导向器正面时的结构示意图；
图14为本发明实施例2的磁悬浮结构处结构示意图。
图中标号说明：
1、风扇；
2、导向器；21、弧形导向板本体；211、弧形导向板；23、弧形连接柱；212、导风孔；2121、第一导风孔；2122、第二导风孔；213、导向泄压孔；22、弧形受力板本体；221、弧形受力板；222、受力泄压孔；
3、悬浮器；
4、底座本体；41、底座；42、延伸套柱；43、防脱卡环；
5、电线结构；51、上电线结构；52、下电线结构；511、地线；512、火线；513、零线；
6、磁吸结构；61、伸缩波纹管；62、绝缘内筒；63、上端接触底环；64、第一安装槽；65、上端可磁吸物；66、第二安装槽；67、下端可磁吸物；68、下端接触底环；631、导电环；632、绝缘环；
7、磁悬浮结构；71、下端磁铁；72、上端磁铁；
8、弧形槽；
9、第三安装槽；
10、紧固件；101、紧固环；
11、钢珠结构；
12、发电组。
具体实施方式
实施例1：
下面结合附图对本发明作进一步说明：请参阅图1-13，一种机械式自动调向风力发电装置，包括风扇1、可根据风向转动的导向器2、悬浮器3、底座本体4以及电线结构5，悬浮器3上端开凿有弧形槽8，导向器2安装在弧形槽8内，风扇1安装在悬浮器3前端，底座本体4包括位于悬浮器3内部下侧的延伸套柱42以及与延伸套柱42下端一体连接的底座41，风扇1与电线结构5之间连接有发电组12，发电组12用于将风力转化为电力，再将电力传输给电线结构5，发电组12为现有技术，电线结构5包括上电线结构51与下电线结构52，上电线结构51上端与发电组12固定连接，下电线结构52的下端与外部电源连接，悬浮器3内部安装有用于使上电线结构51和下电线结构52接触通电并不影响上电线结构51相对于下电线结构52转动的磁吸结构6，悬浮器3与底座41之间设有用于减少悬浮器3与底座41接触摩擦的磁悬浮结构7。
磁悬浮结构7包括固定连接在底座41上端的下端磁铁71和固定连接在悬浮器3下端的上端磁铁72，下端磁铁71和上端磁铁72的极性相同。
磁吸结构6包括固定连接在悬浮器3内下端的伸缩波纹管61、固定连接在伸缩波纹管61下端的绝缘内筒62、卡接在绝缘内筒62内侧面的上端接触底环63、开凿在绝缘内筒62下端的第一安装槽64、卡接在第一安装槽64内的上端可磁吸物65、开凿在延伸套柱42上端有第二安装槽66、卡接在延伸套柱42内侧端的下端接触底环68以及卡接在第二安装槽66内部的下端可磁吸物67，且下端可磁吸物67与上端可磁吸物65极性相反。
上端接触底环63与下端接触底环68均包括一对导电环631与一对绝缘环632，且导电环631与绝缘环632内外交替分布，内外交替分布起到绝缘保护作用。
上电线结构51与下电线结构52均包括地线511、火线512以及零线513，将电线结构分为上下两部分，避免悬浮器转动过程中出现电路过度缠绕问题。
地线511和零线513均与导电环631固定连接，火线512与绝缘环632内端固定连接。
导向器2包括一对弧形导向板本体21、弧形受力板本体22和弧形连接柱23，弧形连接柱23固定安装在弧形槽8内，弧形受力板本体22固定连接在弧形连接柱23上端，一对弧形导向板本体21固定安装在弧形受力板本体22两侧，导向器2外形设计成弧形，使得风可沿导向器2进行相应的卸风。
弧形受力板本体22包括固定连接在弧形连接柱23上端的弧形受力板221以及开凿在弧形受力板221上的多个受力泄压孔222，且多个受力泄压孔222均匀分布在弧形受力板221上，受力泄压孔222的截面形状为梯形结构，请参阅图8，受力泄压孔222的前侧宽度大于后侧宽度。
弧形导向板本体21包括固定连接在弧形受力板221侧端的弧形导向板211、开凿在弧形导向板211上的多个导风孔212、开凿在弧形导向板211上并位于导风孔212上下两侧的导向泄压孔213，导风孔212包括开凿在弧形导向板211上靠近弧形受力板本体22的多个第一导风孔2121和开凿在弧形导向板211上远离弧形受力板本体22的多个第二导向孔2122，第一导风孔2121与第二导风孔2122均倾斜设置，且第一导风孔2121与第二导风孔2122倾斜方向相反，使得第一导风孔2121和第二导风孔2122相互呈“八”字形结构（如图9），导风孔212的特殊的倾斜设置结构使弧形导向板本体21能够根据风向自动转向，弧形导向板本体21转动的同时带动弧形受力板本体22转动，从而带动悬浮器3和风扇1转动，使得弧形受力板本体22转动到背面正对风向，此时导向泄压孔213和受力泄压孔222能够对风力进行泄压。
悬浮器3下部外壁上开凿有第三安装槽9，第三安装槽9内卡接有紧固件10，紧固件10包括卡接在第三凹槽9内部并套接在底座41外侧通过螺栓连接的两个紧固环101，底座41外端一体连接有防脱卡环43，防脱卡环43位于悬浮器3下侧并处于悬浮器3、紧固件10以及底座41所形成的环形空间内，且防脱卡环43在此环形空间内可活动，紧固环101与防脱卡环43不接触，与底座本体4之间保有间隙，既不易影响悬浮器3与底座本体4发生相对转动，又能够保证悬浮器3与底座本体4连接的稳固性。
工作原理为：当风吹向导向器2时，风垂直吹向弧形受力板本体22背面时（如图11所示），风分别顺着弧形受力板本体22两侧的弧形导向板211向外吹开，进入第一导风孔2121的风向两侧吹开，进入第二导风孔2122的风向内靠近，使得上下两侧弧形导向板本体21受到的压力相同，导向器2不易发生转动，同时风通过导向泄压孔213与受力泄压孔222进行泄压，使导向器2不易因风力过大而折断；
当风倾斜吹向弧形受力板本体22背面时（如图10所示），当风倾斜吹向导向器2背面时，弧形导向板本体21凸出的一侧承受风力21，弧形导向板本体21凹进的一侧承受风阻，由于多个导向孔21的倾斜设置，使得风吹向导向器2时，对导向孔21产生较大的压力，又由于导向器2为弧形结构，使得风可沿着弧形受力板本体22和弧形导向板本体21向下进行卸风，使得整个导向器2受到的风力大于风阻，从而使得弧形导向板本体21进行转动，带动导向器2进行转动，直至弧形受力板本体22转动到背面正对风向（如图11所示）；
当风垂直吹向弧形受力板本体22正面时（如图12所示），风分别顺着弧形受力板本体22两侧的弧形导向板211向外吹开，进入第一导风孔2121的风向两侧吹开，进入第二导风孔2122的风向内靠近，使得上下两侧弧形导向板本体21受到的压力相同，导向器2不易发生转动，同时风通过导向泄压孔213与受力泄压孔222进行泄压，使导向器2不易因风力过大而折断；
当风倾斜吹向弧形受力板本体22正面时（如图13所示），对上侧的弧形导向板本体21来说，弧形导向板本体21凹进的一侧承受风力，弧形导向板本体21凸出的一侧承受风阻，由于多个导向孔21的倾斜设置，使得风吹向导向器2时，对导向孔21产生较大的压力，又由于导向器2为弧形结构，使得风可沿着弧形受力板本体22和弧形导向板本体21向两侧进行卸风，使得整个导向器2受到的风力大于风阻，从而使得弧形导向板本体21进行转动，带动导向器2进行转动，直至弧形受力板本体22转动到正面正对风向（如图12所示）；
经过在悬浮器3和风扇1转动过程中，上端可磁吸物65在下端可磁吸物67表面转动，同时上端可磁吸物65与下端可磁吸物67因极性相反，利用异性相吸原理使得上端接触底环63与下端接触底环68接触，从而使上电线结构51与下电线结构52接触通电，并且在悬浮器3和风扇1转动过程中，上端磁铁72与下端磁铁71因极性相同，利用磁悬浮原理使得悬浮器3发生转动过程中降低悬浮器3与底座本体4的摩擦力。
实施例2：
如图14所示的一种机械式自动调向风力发电装置，采用固定连接在底座41上端的钢珠结构11，当导向器2随着风向转动而带动悬浮器3转动时，悬浮器3在底座本体4的表面转动，因钢珠结构11的作用，悬浮器3与底座41之间的直接接触摩擦变为滚动摩擦，也可用于降低悬浮器3与底座41之间的摩擦。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种机械式自动调向风力发电装置，包括风扇（1）、可根据风向转动的导向器（2）、悬浮器（3）、底座本体（4）以及电线结构（5），其特征在于：所述悬浮器（3）上端开凿有弧形槽（8），所述导向器（2）安装在弧形槽（8）内，所述风扇（1）安装在悬浮器（3）前端，所述底座本体（4）包括位于悬浮器（3）内部下侧的延伸套柱（42）以及与延伸套柱（42）下端一体连接的底座（41），所述风扇（1）与电线结构（5）之间连接有发电组（12），所述电线结构（5）包括上电线结构（51）与下电线结构（52），上电线结构（51）上端与发电组（12）固定连接，所述悬浮器（3）内部安装有用于使上电线结构（51）和下电线结构（52）接触通电并不影响上电线结构（51）相对于下电线结构（52）转动的磁吸结构（6），所述悬浮器（3）与底座（41）之间设有用于减少悬浮器（3）与底座（41）接触摩擦的磁悬浮结构（7）；
所述导向器（2）包括一对弧形导向板本体（21）、弧形受力板本体（22）和弧形连接柱（23），所述弧形连接柱（23）固定安装在弧形槽（8）内，所述弧形受力板本体（22）固定连接在弧形连接柱（23）上端，所述一对弧形导向板本体（21）固定安装在弧形受力板本体（22）两侧。
2.根据权利要求1所述的一种机械式自动调向风力发电装置，其特征在于：所述磁悬浮结构（7）包括固定连接在底座（41）上端的下端磁铁（71）和固定连接在悬浮器（3）下端的上端磁铁（72），下端磁铁（71）和上端磁铁（72）的极性相同。
3.根据权利要求1所述的一种机械式自动调向风力发电装置，其特征在于：所述磁悬浮结构（7）可用多个钢珠结构（11）替换。
4.根据权利要求1所述的一种机械式自动调向风力发电装置，其特征在于：所述磁吸结构（6）包括固定连接在悬浮器（3）内下端的伸缩波纹管（61）、固定连接在伸缩波纹管（61）下端的绝缘内筒（62）、卡接在绝缘内筒（62）内侧面的上端接触底环（63）、开凿在绝缘内筒（62）下端的第一安装槽（64）、卡接在第一安装槽（64）内的上端可磁吸物（65）、开凿在延伸套柱（42）上端的第二安装槽（66）、卡接在延伸套柱（42）内侧端的下端接触底环（68）以及卡接在第二安装槽（66）内部的下端可磁吸物（67），且下端可磁吸物（67）与上端可磁吸物（65）极性相反。
5.根据权利要求4所述的一种机械式自动调向风力发电装置，其特征在于：所述上端接触底环（63）与下端接触底环（68）均包括一对导电环（631）与一对绝缘环（632），且导电环（631）与绝缘环（632）内外交替分布。
6.根据权利要求5所述的一种机械式自动调向风力发电装置，其特征在于：所述上电线结构（51）与下电线结构（52）均包括地线（511）、火线（512）以及零线（513），所述地线（511）和零线（513）均与导电环（631）固定连接，火线（512）与绝缘环（632）内端固定连接。
7.根据权利要求1所述的一种机械式自动调向风力发电装置，其特征在于：所述弧形受力板本体（22）包括固定连接在弧形连接柱（23）上端的弧形受力板（221）以及开凿在弧形受力板（221）上的多个受力泄压孔（222），且多个受力泄压孔（222）均匀分布在弧形受力板（221）上。
8.根据权利要求1所述的一种机械式自动调向风力发电装置，其特征在于：所述弧形导向板本体（21）包括固定连接在弧形受力板（221）侧端的弧形导向板（211）、开凿在弧形导向板（211）上的多个导风孔（212）以及开凿在弧形导向板（211）上并位于导风孔（212）上下两侧的导向泄压孔（213），所述导风孔（212）包括开凿在弧形导向板（211）上靠近弧形受力板本体（22）的多个第一导风孔（2121）和开凿在弧形导向板（211）上远离弧形受力板本体（22）的多个第二导风孔（2122），所述第一导风孔（2121）和第二导风孔（2122）均倾斜设置，且倾斜方向相反，所述第一导风孔（2121）和第二导风孔（2122）呈“八”字形结构。
9.根据权利要求1所述的一种机械式自动调向风力发电装置，其特征在于：所述悬浮器（3）下部外壁上开凿有第三安装槽（9），第三安装槽（9）内卡接有紧固件（10），所述紧固件（10）包括卡接在第三安装槽（9）内部并套接在底座（41）外侧通过螺栓连接的两个紧固环（101），所述底座（41）外端一体连接有防脱卡环（43），所述防脱卡环（43）位于悬浮器（3）下侧并处于悬浮器（3）、紧固件（10）以及底座（41）所形成的环形空间内，且防脱卡环（43）在此环形空间内可活动。
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