CN111980859A - 电力装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施方式的一种电力装置包括支架、导风结构和发电机。所述导风结构设置在所述支架上，所述导风结构形成有进风口、风道和出风口，所述风道连通所述进风口和所述出风口，所述风道为直线形风道，沿所述进风口向所述出风口的方向，所述风道的横截面积先减小后增大。所述发电机设置在所述支架上，所述发电机与所述出风口相对设置。本申请实施方式的电力装置中，风道为直线形风道，沿所述进风口向所述出风口的方向，所述风道的横截面积先减小后增大，可以实现风能的收集、压缩和放大的效果，使得放大的风能可以驱动发电机转动发电，效率较高。

Description

电力装置

技术领域

本申请涉及于电气设备领域，更具体而言，涉及一种电力装置。

背景技术

如今，电能已经成为人们日常生活中常用的能源。电能主要包括水电、火电、核电、风电等。而全世界风力资源丰富，分布广泛，清洁而可再生的能源，风力发电将成为最重要的替代能源之一。风力发电无温室气体排放，是二氧化碳减排的有效技术，几乎适用于世界各地。风力发电的全球需求巨大，并持续增长。

在全世界迫切需要解决能源危机和环境污染问题的形势下，大范围快速实现节能环保已成为当今的主题。其中，风电主要依靠风力驱动发电机工作，使得发电机产生电能。然而，风电的发电设备的效率较低，无法合理地利用风能。

发明内容

本申请实施方式提供了一种电力装置。

本申请实施方式的一种电力装置包括支架、导风结构和发电机。所述导风结构设置在所述支架上，所述导风结构形成有进风口、风道和出风口，所述风道连通所述进风口和所述出风口，所述风道为直线形风道，沿所述进风口向所述出风口的方向，所述风道的横截面积先减小后增大。所述发电机设置在所述支架上，所述发电机与所述出风口相对设置。

本申请实施方式的电力装置中，风道为直线形风道，沿所述进风口向所述出风口的方向，所述风道的横截面积先减小后增大，可以实现风能的收集、压缩和放大的效果，使得放大的风能可以驱动发电机转动发电，效率较高。

在某些实施方式中，所述风道包括依次连接的进风段、聚风段和出风段，沿所述进风口向所述出风口的方向，所述进风段和所述聚风段的横截面积均减小，所述出风段的横截面积增大。

在某些实施方式中，所述导风结构包括第一导风部件和套设在所述第一导风部件中的第二导风部件，所述第一导风部件形成有第一子风口、第一子进风段、所述聚风段和所述出风段，所述第一子风口与所述风道连通，所述第二导风部件凸出于所述第一子风口，所述第二导风部件形成有第二子风口和第二子进风段，所述进风口包括第一子风口和第二子风口，所述进风段包括所述第一子进风段和所述第二子进风段。

在某些实施方式中，所述支架包括固定部和转动部，所述转动部转动地安装在所述固定部上，所述导风结构和所述发电机均设置在所述固定部上。

在某些实施方式中，所述电力装置包括设置在所述转动部的风向追随结构，所述风向追随结构包括固定在所述转动部上的固定架和安装在所述固定架上的风向追随片，所述风向追随片用于使所述转动部转动以将所述进风口正对风向。

在某些实施方式中，所述电力装置包括固定在所述支架上的避雷针，所述避雷针远离所述支架的一端处于所述电力装置的最高点。

在某些实施方式中，所述电力装置包括连接所述支架的储能模块，所述储能模块包括外壳和设置在所述外壳内的电池，所述电池与所述发电机电连接。

在某些实施方式中，所述电池的数量为多个，每个所述电池能够拆卸地安装在所述外壳内。

在某些实施方式中，所述储能模块还包括与所述电池连接的超级电容，所述发电机通过所述超级电容向所述电池充电。

在某些实施方式中，所述储能模块还包括铺设在所述外壳的外表面的发电薄膜。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施方式的发电装置的结构示意图；

图2是本申请实施方式的发电装置的爆炸示意图；

图3是本申请实施方式的发电装置的又一结构示意图。

主要元件符号说明：

电力装置100；

支架200、固定部210、转动部220、轴承装置221、导风结构300、进风口310、风道320、进风段321、聚风段322、出风段323、出风口330、第一导风部件340、第一子风口341、第一子进风段342、第二导风部件350、第二子风口351、第二子进风段352、发电机400、风向追随结构500、固定架510、风向追随片520、避雷针600、储能模块700、外壳710、发电薄膜711、电池720、超级电容730、电柜740。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设定进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设定之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1、图2和图3，本申请实施方式提供了一种电力装置100包括支架200、导风结构300和发电机400。导风结构300设置在支架200上。导风结构300形成有进风口310、风道320和出风口330。

风道320连通进风口310和出风口330。风道320为直线形风道。沿进风口310向出风口330的方向，风道320的横截面积先减小后增大。发电机400设置在支架200上。发电机400与出风口330相对设置。

本申请实施方式的电力装置100中，风道320为直线形风道，沿进风口310向出风口330的方向，风道320的横截面积先减小后增大，可以实现风能的收集、压缩和放大的效果，使得放大的风能可以驱动发电机400转动发电，效率较高。

本申请实施方式的电力装置100可以包括不同的功率型号，以适用于多种不同应用场景，满足不同用户的要求。例如，在城市中电力装置100可以设置在城市中楼顶上，在农村中电力装置100可以设置在农田或屋顶上。在某些实施方式中，本申请的电力装置100还可以应用于例如海岛、海上养殖场、高山哨所和远洋船舶等较为极端环境中。

具体地，支架200用于支撑整个电力装置100。支架200可以由金属材料通过金属加工的工艺制成或者采用复合材料形成，也可由塑料注塑工艺制成，满足不同环境下的使用需求。在一个例子中，支架200使用铝合金作为主体材料的复合材料，一方面可以减轻电力装置100的重量，另一方面合金材料耐腐蚀性好，可以在户外使用。

导风结构300用于将风能引导至发电机400，导风结构300形状可以呈长喇叭状。进风口310呈喇叭口形设计可以将风聚集，使得风能压缩后进入风道320。风道320为直线形风道，减少因气流碰撞导致的气流流速降低，风能的损失。风道320的横截面积先减小后增大，使得进入风道320的风能速度增加，气流从出风口330导向发电机400。

同样地，导风结构300也可以由金属通过冲压和焊接工艺制成。导风结构300和支架200之间可以通过焊接方式及金属密封胶连接。可以理解，在其它实施方式中，导风结构300和支架200的材料还可为其它材料，满足需求即可，在此不作具体限定。

发电机400用于将风能转化为电能。示例性地，发电机400可以是永磁发电机，也可以是其他类型的发电机400，叶片的轮毂固定在发电机400轴上，气流转动使得叶片转动，叶片的转动驱动了发电机400轴的旋转，带动永磁发电机发出交流电。另外，在本申请实施方式中，对发电机400的种类和型号不做限定，以满足不同的需求。

在某些实施方式中，发电机400的叶片可以是内藏于发电机400内部，如图2所示，叶片的轮毂固定在转轴上，且与转轴垂直方向有一定倾角。出风口330正对转轴和叶片，气流从出风口330流向叶片，由于叶片有倾角，使得叶片带动转轴转动，从而带动发电机400轴转动，发电机400发电。在另一些实施方式中，发电机400的叶片的轮毂也可以是与发电机400外转子设计为一体化结构，如图3所示，叶片与外转子外壳固定，且叶片具有一定的弯曲度。出风口330侧对外转子外壳和叶片，与外转子轴向垂直，气流从出风口330流向叶片正面，由于叶片有弯曲度，使得叶片带动外转子转动，从而带动发电机400轴转动，发电机400发电。本申请实施方式中的叶片可以与发电机400外转子或转轴设计为一体化，并采用碳纤维材料，减轻了重量且提高了叶片的强度。

请参阅图1和图2，在某些实施方式中，风道320包括依次连接的进风段321、聚风段322和出风段323。沿进风口310向出风口330的方向，进风段321和聚风段322的横截面积均减小。出风段323的横截面积增大。

如此，可以聚集加速风能并推送至发电机400。

具体地，进风口310呈喇叭状可以依靠较大的横截面积聚集风能，本申请实施方式中，进风口310可以实现360度聚风的效果。进风口310连接进风段321横截面积逐渐减小，风能逐渐压缩。聚风段322连接进风段321和出风段323，聚风段322横截面积最小，出风段323横截面积逐渐加大，气流通过出风段323释放流向出风口330。进风口310横截面积大于出风口330的横截面积，气流在通过风道320后流速增加，实现风能放大。

请参阅图1和图2，在某些实施方式中，导风结构320包括第一导风部件340和套设在第一导风部件340中的第二导风部件350。第一导风部件340形成有第一子风口341、第一子进风段342、聚风段322和出风段323。第一子风口341与风道320连通。

第二导风部件350凸出于第一子风口341。第二导风部件350形成有第二子风口351和第二子进风段352。进风口310包括第一子风口341和第二子风口351。进风段321包括第一子进风段342和第二子进风段352。

如此，使得进风口310有更大的横截面积，气流聚集更容易。

具体地，第一子风口341和第二子风口351配合，形成双层喇叭口结构，进而增大进风口310的与风能聚集的横截面积，使得聚集压缩更多气流。气流再通过第一子进风段342和第二子进风段352进入聚风段322。

在某些实施方式中，第一导风部件340和第二导风部件350可以通过焊接方式及金属密封胶连接。可以理解的是，第一导风部件340和第二导风部件350之间留有使得气流通过的开口，即第一子进风段342和第二子进风段352连通。

请参阅图1和图2，在某些实施方式中，支架200包括固定部210和转动部220。转动部220转动地安装在固定部210上，导风结构300和发电机400均设置在转动部220上。

如此，可以实现导风结构300和发电机400的转向。

具体地，转动部220相对于固定部210转动，转动部220可以包括一个可以承受垂直压力的轴承装置221，轴承装置221连接转动部220和固定部210。转动部220设置有导风结构300和发电机400，导风结构300和发电机400设置于转动部220的两端，使得转动部220重心与固定部210保持重合，进而保证转动部220更好转向，并且避免了重心偏离导致的电力装置100的倾倒。

固定部210可以是竖直放置的圆柱形塔状结构，塔状结构内部可以中空的，从而便于铺设电路导线以连通发电机400与储能模块700。可以理解的是，离地面越高风速越大，因而固定部210起到支撑转动部220，并将转动部220抬高，使得导风结构300和发电机400可以获得更多的风能。

另外，在本申请实施方式中，固定部210和转动部220形状结构不做限定，满足需求即可。并且，固定部210可以是不同的长度型号，以满足不同用户需求。

请参阅图1和图2，在某些实施方式中，电力装置100包括设置在转动部220的风向追随结构500，风向追随结构500包括固定在转动部220上的固定架510和安装在固定架510上的风向追随片520，风向追随片520用于使转动部220转动以将进风口310正对风向。

如此，风向追随结构500可以实现导风结构300和发电机400的转向，使得导风结构300和发电机400正对风向。

具体地，风向追随结构500位于转动部220后部，用于调节转动部220使得进风口310正对风向。示例性地，风向追随片520可以是两枚三角形片状结构对称设置在固定架510上。风向追随片520可以使用碳纤维材料，具有高强度、质量轻、耐高温等特点，使得风向追随片520与进风口310垂直设置。固定架510安装在转动部220偏后的部位，与固定部210轴线偏离，使得转动部220相对于固定部210更容易转动。

当风向与风向追随片520存在夹角时，风向追随片520会受到一个切向力，推着固定架510带动转动部220绕着固定部210旋转，直到与风向没有夹角。此时，进风口310正对风向，可以最大限度聚集风能。

请参阅图1和图2，在某些实施方式中，电力装置100包括固定在支架200上的避雷针600，避雷针600远离支架200的一端处于电力装置100的最高点。

如此，避雷针600可以避免户外闪电击中电力装置100，保护电力装置100正常运行。

具体地，避雷针600安装在支架200上，避雷针600顶部是整个电力装置100的最高点，并且导线接地。在本申请实施方式中，避雷针600可以使用铜、镀锡铜、铝、铝合金、热浸镀锌钢、不锈钢、外表面镀铜的钢等各种材料制成，只要满足其最小截面和厚度的符合国家标准要求即可。或者说，只要不是那么容易锈蚀，不会因风吹雨打而轻易损坏，大多数常见的金属材料都可以用来制作避雷针600。避雷针600通过导线接地，导线穿过支架200的中空结构连接避雷针600与大地，将雷击产生的电荷传递到大地上，避免对支架200和其他元件产生影响。

请参阅图3，在某些实施方式中，电力装置100包括连接支架200的储能模块700，储能模块700包括外壳710和设置在外壳710内的电池720，超级电容730+电池720与发电机400电连接。

如此，可以实现不需要连接电网，独立储存使用电能。

具体地，储能模块700用于调节控制电能的储存。储能模块700设置在电力装置100底部，使得电力装置100重心可以降低。外壳710用于保护储能模块700，避免储能模块700受到外界碰撞、挤压。外壳710可由塑料吸塑工艺制成或金属材料通过冲压或者焊接工艺制成，满足不同环境下的使用需求。在本申请的实施方式中，外壳710整体呈圆柱形，外壳710顶部设置为圆形，在圆形屋顶下沿圆周均匀发布圆孔，即防雨又可换气。可以理解，在其它实施方式中，外壳710的外形还可以是其它形状，在此不作具体限定。

超级电容730+电池720用于将发电机400发出的电能储存起来。在某些实施方式中，电池720可以是多块，提高电池720储存的容量。电池720可以从外壳710中取出，为其他用电器供电。

在本申请实施方式中，对电池720的尺寸、形状和数量不作限定，电池720的型号也可以为多种，以满足不同的需求。

请参阅图3，在某些实施方式中，电池720的数量为多个，每个电池720能够拆卸地安装在外壳710内。如此，可以使得电力装置100的电能在多种环境中使用。

示例性地，电池720可以是多个锂离子电池串并联组成电池组，气流通过进风口310推动发电机400发电，风能转化为电能储存在电池组中。在用户需要时，从外壳710中取出其中一个电池720使用。此时，电力装置100还可以为其他电池720充电。电池720的形状可以为多种，以满足不同的使用要求。电池720可以为规则的几何形状，也可以为不规则的几何形状，例如可以为方形、圆形、多边形、扁平形状，也可以是任意的形状，如异形电池。

另外，在某些实施方式中，电力装置100还可以设计为可拆装结构，储能模块700、避雷针600等结构可与支架200分离，电池720可从外壳710中取出。使得电力装置100便于携带，并且电力装置100模块化方便安装，满足在多种的环境中的应用。在一个例子中，本申请的电力装置100可以应用在船只上，如轮船、游艇等，与船只电力系统连网，为船上提供动力及各类仪表、日常生活供电。

在另一个例子中，本申请的电力装置100可以应用在汽车上，如乘用车、房车、卡车等，在需要时将快速充好电后的电池720可以从外壳710中取出，快速更换到车上。

本装置可为人们的生产、生活、办公提供供电，做为清洁、可再生能源长久为人类服务。

请参阅图3，在某些实施方式中，储能模块700还包括超级电容730、电池720连接，发电机400通过超级电容730向电池720充电。

如此，超级电容730可以起到稳压调节向电池720充电的过程。

具体地，多个超级电容730可以串并联组成电容组，发电机400与超级电容组连接通过电容组为电池720充电。本申请实施方式的超级电容730电荷容量大，在充电过程中，发电机400先对超级电容730充电，充电完成后，超级电容730再对电池720充电。储能模块700还包括电柜740，电柜740用于监控风力发电机400状态，调节充电电压和电流的大小，并且还可以调节储能模块700内部的温度和湿度。可以理解的是，大自然中气流是没有规则的，风速的不断变化、忽大忽小，使得发电机400发出的电流和电压也随着变化，发出的电经过超级电容730的整流，并向电池720进行充电。

请参阅图3，在某些实施方式中，储能模块700还包括铺设在外壳710的外表面的发电薄膜711。

如此，可以不依靠电池720的电能，独立为储能模块700的运行供电。

具体地，发电薄膜711可以弯曲，因而可以铺设在外壳710的圆形外表面上。储能模块700还包括风扇、加热器和湿度调节器等设备，发电薄膜711用于为储能模块700的这些设备单独供电，以保证在电池720没电时，电力装置100还可以正常运行。在本申请实施方式中，对发电薄膜711的材料不做限定，发电薄膜711的材料可以是碲化镉、铜铟镓硒、非晶体硅、砷化镓等材料，满足需求即可。

综上，本申请实施方式的电力装置100具有以下优点：

1、本申请实施方式的电力装置100利用导风结构300聚风、压缩、加速的功能，可以驱动发电机400转动，从而实现微风发电的效果。例如，在风力为1--9级的情况下，电力装置100可以发电。

2、本申请实施方式的电力装置100的叶片扫风比更大，或者说叶片的总面积所占风道扫过面积比更大，风向追随结构500自动追随风向，使得进风口310始终同步风的方向，从而提高了风能转化率。

3、本申请实施方式的电力装置100各个结构模块化集成，具有容易安装和低维护成本的特点，并且本电力装置100结构紧凑简化、重量轻，使得用户可以在不同地区环境使用本电力装置100，实现了广泛分布使用。例如，可以在楼顶、空旷的野外或者海上使用本电力装置100，并且本电力装置100多处采用复合材料，结构部分采用了碳纤维材料，电器部分采用模块化封装，使得电力装置100具有耐候性强的特点，可以在大海、荒野、高原、雪原等恶劣条件下使用。

4、本申请实施方式的电力装置100实现了发电、存储和供电一体化的功能，实现了成本低、便于加工制造的优势。用户可以利用本电力装置100独立供电或者自组电网供电，具有良好的实用性。

5、本申请实施方式的电力装置100设计有避雷针600和外壳710，可以使得用户可以在较为极端环境中使用本电力装置100。外壳710外表面铺设有发电薄膜711，为外壳710内部的风扇、加热器和湿度调节器等设备供电，提高了本电力装置100的稳定性。

在本发明的实施方式的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的实施方式的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电力装置，其特征在于，包括：

支架；

设置在所述支架上的导风结构，所述导风结构形成有进风口、风道和出风口，所述风道连通所述进风口和所述出风口，所述风道为直线形风道，沿所述进风口向所述出风口的方向，所述风道的横截面积先减小后增大；和

设置在所述支架上的发电机，所述发电机与所述出风口相对设置。

2.根据权利要求1所述的电力装置，其特征在于，所述风道包括依次连接的进风段、聚风段和出风段，沿所述进风口向所述出风口的方向，所述进风段和所述聚风段的横截面积均减小，所述出风段的横截面积增大。

3.根据权利要求2所述的电力装置，其特征在于，所述导风结构包括第一导风部件和套设在所述第一导风部件中的第二导风部件，所述第一导风部件形成有第一子风口、第一子进风段、所述聚风段和所述出风段，所述第一子风口与所述风道连通，所述第二导风部件凸出于所述第一子风口，所述第二导风部件形成有第二子风口和第二子进风段，所述进风口包括第一子风口和第二子风口，所述进风段包括所述第一子进风段和所述第二子进风段。

4.根据权利要求1所述的电力装置，其特征在于，所述支架包括固定部和转动部，所述转动部转动地安装在所述固定部上，所述导风结构和所述发电机均设置在所述固定部上。

5.根据权利要求4所述的电力装置，其特征在于，所述电力装置包括设置在所述转动部的风向追随结构，所述风向追随结构包括固定在所述转动部上的固定架和安装在所述固定架上的风向追随片，所述风向追随片用于使所述转动部转动以将所述进风口正对风向。

6.根据权利要求1所述的电力装置，其特征在于，所述电力装置包括固定在所述支架上的避雷针，所述避雷针远离所述支架的一端处于所述电力装置的最高点。

7.根据权利要求1所述的电力装置，其特征在于，所述电力装置包括连接所述支架的储能模块，所述储能模块包括外壳和设置在所述外壳内的电池，所述电池与所述发电机电连接。

8.根据权利要求7所述的电力装置，其特征在于，所述电池的数量为多个，每个所述电池能够拆卸地安装在所述外壳内。

9.根据权利要求7所述的电力装置，其特征在于，所述储能模块还包括与所述电池连接的超级电容，所述发电机通过所述超级电容向所述电池充电。

10.据权利要求7所述的电力装置，其特征在于，所述储能模块还包括铺设在所述外壳的外表面的发电薄膜。

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