CN112031999A - 一种适用于风力不均衡地区的风力发电装置 - Google Patents

一种适用于风力不均衡地区的风力发电装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于风力不均衡地区的风力发电装置，包括：外壳；支柱，所述支柱用于支撑所述外壳；发电机，所述发电机固定配置于所述外壳内部；风轮，所述风轮转动配置于所述外壳一端；蓄能组件，所述蓄能组件配置于所述外壳内部，且处于发电机与风轮之间；其中，所述蓄能组件包括卷线轮和连接绳以及配重块，所述卷线轮转动配置于所述外壳内，且与发电机输入轴以及风轮同轴设置，所述连接绳卷绕于所述卷线轮上，所述配重块固定配置于所述连接绳的自由端上。本发明将不稳定的风力做功产生的能量，先转化为配重块的重力势能，在没有风力作用时，再将配重块的重力势稳定输入发电机，使得发电机能够稳定输出电能。

Description

一种适用于风力不均衡地区的风力发电装置
技术领域
本发明属于风力发电技术领域，尤其涉及一种适用于风力不均衡地区的风力发电装置。
背景技术
电是现在社会促进科学进步人类发展的重要因素，现在社会中使用的电力通常是使用煤炭或者石油等一次性能源生产出来，随着人类社会的快速发展，耗电量的不多增加，能源危机日趋明显，寻找清洁的可持续使用能源，迫在眉睫。风力发电机是可以利用风力来发电的设备，风力发电机是将自然界中无处不在的风能转化为人们可以方便使用电能。风力发电机绿色环保，风能取之不尽用之不竭，有力于人类的持续发展。
由于自然界风力不均衡性，风力发电机发出的电能变化波动非常剧烈，这样人们在对风力发出的初始电能进行处理时，使用的设备要求更高，这样使得风力发电的成本大幅提高，而且为了使得风力发电机发出的电能符合输出要求，对于较大瞬时风能的转化常采用逸散的方式使得风能大部分被消耗掉，从而造成风能与电能之间的转化率较低。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种适用于风力不均衡地区的风力发电装置。
本发明提出的一种适用于风力不均衡地区的风力发电装置，
包括：
外壳；
支柱，所述支柱用于支撑所述外壳；
发电机，所述发电机固定配置于所述外壳内部；
风轮，所述风轮转动配置于所述外壳一端；
蓄能组件，所述蓄能组件配置于所述外壳内部，且处于发电机与风轮之间；
其中，所述蓄能组件包括卷线轮和连接绳以及配重块，所述卷线轮转动配置于所述外壳内，且与发电机输入轴以及风轮同轴设置，所述连接绳卷绕于所述卷线轮上，所述配重块固定配置于所述连接绳的自由端上；
所述风轮靠近外壳的一侧固定配置有转动轴，所述转动轴转动穿入外壳内，且与卷线轮固定连接；
所述卷线轮靠近发电机的一侧开设有安装槽，所述安装槽内安装有荆轮机构，所述卷线轮通过荆轮机构与发电机的输入轴连接，通过荆轮机构限制，所述卷线轮可相对于发电机输入轴的转动方向与风轮转动方向相同。
优选地，所述支柱为中空结构且与外壳连通，所述配重块垂直滑动配置于支柱内。
优选地，所述支柱底部安装有缓冲机构，所述缓冲机构包括缓冲块和弹簧，所述弹簧下端与支柱底部固定连接，所述缓冲块固定配置于弹簧上端。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、将不稳定的风力做功产生的能量，先转化为配重块的重力势能，在没有风力作用时，再将配重块的重力势稳定输入发电机，使得发电机能够稳定输出电能，解决了发电机由于风力不稳定而出现的电能输出波动大的问题，进而降低了后续的电能处理难度以及处理成本；
2、配重块质量越大以及连接绳长度越长，则一次能够存储的能量越多，同时配重块的质量越大，发电机的最大发电效率也越大，使用者可控制配重块质量以及连接绳长度，来控制蓄能组件的蓄能最大值，以及发电机的电能输出效率的最终稳定值。
附图说明
图1为本发明提出的一种适用于风力不均衡地区的风力发电装置的结构示意图；
图2为本发明提出的一种适用于风力不均衡地区的风力发电装置的蓄能组件的侧视结构示意图；
图3为本发明提出的一种适用于风力不均衡地区的风力发电装置的蓄能组件的正视结构示意图。
图中：1外壳、2支柱、3卷线轮、4发电机、5风轮、6连接绳、7配重块、8安装槽、9荆轮、10荆爪、11弹簧、12缓冲块、13输入轴。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等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发明和简化描述，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发明的限制。
此外，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该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1-3，一种适用于风力不均衡地区的风力发电装置，包括：
外壳1；
支柱2，支柱2用于支撑外壳1，具体的，支柱2下端与地面连接，上端与外壳1连接，使得外壳1处于一定高度；
发电机4，发电机4固定配置于外壳1内部；
风轮5，风轮5转动配置于外壳1一端，风轮5靠近外壳1的一侧固定配置有转动轴，转动轴转动穿入外壳1内，且与卷线轮3固定连接；
蓄能组件，蓄能组件配置于外壳1内部，且处于发电机4与风轮5之间；
其中，蓄能组件包括卷线轮3和连接绳6以及配重块7，卷线轮3转动配置于外壳1内，且与发电机4输入轴13以及风轮5同轴设置，连接绳6卷绕于卷线轮3上，配重块7固定配置于连接绳6的自由端上；
风轮5靠近外壳1的一侧固定配置有转动轴，转动轴转动穿入外壳1内，且与卷线轮3固定连接；
卷线轮3靠近发电机4的一侧开设有安装槽8，安装槽8内安装有荆轮机构，卷线轮3通过荆轮机构与发电机4的输入轴13连接，具体的，荆轮机构包括荆轮9和荆爪10，荆轮9固定套设在发电机的输出轴上，荆爪10设置在安装槽8侧壁上，通过荆轮机构限制，卷线轮3可相对于发电机4输入轴13的转动方向与风轮5转动方向相同。
应用上时技术方案的实施例中，当自然界有风力产生时，风力带动风轮5转动，风轮5则带动卷线轮3转动，而卷线轮3可相对于发电机4的输入轴13做该方向的转动，故卷线轮3转动时不会带动发电机4输入轴13转动，此时发电机4处于不发电状态；卷线轮3转动时实现绕线效果，连接绳6被卷绕过程中带动配重块7向上移动，所以此时风力带动风轮5转动，是在克服配重块7的重力做功，进而将风力转化为配重块7的重力势能被存储；当风力消失时，配重块7在自身重力作用下向下移动，进而带动卷线轮3做与之前反向的转动，由于荆轮机构的设置，卷线轮3绕该方向转动时会带动发电机4的输入轴13转动，将部分重力势能转化为电能；该过程中的开始阶段，卷线轮3做加速转动，进而发电机4输入轴13转速不断增加，同时输入轴13的转动阻力越来越大，克服阻力做的功便转化为电能，当该阻力平衡配重块7的重力时，配重块7匀速下降，使得发电机4的输入轴13转速稳定，进而发电机4的发电效率达到稳定，所以该发电过程中，只有初始阶段发电效率逐渐增大，达到一定值后保持稳定，解决了发电机4由于风力不稳定而出现的电能输出波动大的问题，进而降低了后续的电能处理难度以及处理成本；其中，配重块7质量越大以及连接绳6长度越长，则一次能够存储的能量越多，同时配重块7的质量越大，发电机4的最大发电效率也越大；本技术方案中，通过将不稳定的风力做功产生的能量，先转化为配重块7的重力势能，在没有风力作用时，再将配重块7的重力势稳定输入发电机4，使得发电机4能够稳定输出电能。
本实施例中优选的技术方案，支柱2为中空结构且与外壳1连通，配重块7垂直滑动配置于支柱2内，通过设计使得配重块7的上下移动更加稳定，相比于设置在支柱2外部，配重块7在升降过程中不受水平风力影响；进一步优选的技术方案，支柱2底部安装有缓冲机构，缓冲机构包括缓冲块12和弹簧11，弹簧11下端与支柱2底部固定连接，缓冲块12固定配置于弹簧11上端，当配重块7下落至支柱2底部时可通过缓冲机构减速，避免连接绳6产生过大的张力。
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发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种适用于风力不均衡地区的风力发电装置，其特征在于，包括：
外壳(1)；
支柱(2)，所述支柱(2)用于支撑所述外壳(1)；
发电机(4)，所述发电机(4)固定配置于所述外壳(1)内部；
风轮(5)，所述风轮(5)转动配置于所述外壳(1)一端；
蓄能组件，所述蓄能组件配置于所述外壳(1)内部，且处于发电机(4)与风轮(5)之间；
其中，所述蓄能组件包括卷线轮(3)和连接绳(6)以及配重块(7)，所述卷线轮(3)转动配置于所述外壳(1)内，且与发电机(4)输入轴(13)以及风轮(5)同轴设置，所述连接绳(6)卷绕于所述卷线轮(3)上，所述配重块(7)固定配置于所述连接绳(6)的自由端上；
所述风轮(5)靠近外壳(1)的一侧固定配置有转动轴，所述转动轴转动穿入外壳(1)内，且与卷线轮(3)固定连接；
所述卷线轮(3)靠近发电机(4)的一侧开设有安装槽(8)，所述安装槽(8)内安装有荆轮机构，所述卷线轮(3)通过荆轮机构与发电机(4)的输入轴(13)连接，通过荆轮机构限制，所述卷线轮(3)可相对于发电机(4)输入轴(13)的转动方向与风轮(5)转动方向相同。
2.根据权利要求1所述的一种适用于风力不均衡地区的风力发电装置，其特征在于，所述支柱(2)为中空结构且与外壳(1)连通，所述配重块(7)垂直滑动配置于支柱(2)内。
3.根据权利要求1所述的一种适用于风力不均衡地区的风力发电装置，其特征在于，所述支柱(2)底部安装有缓冲机构，所述缓冲机构包括缓冲块(12)和弹簧(11)，所述弹簧(11)下端与支柱(2)底部固定连接，所述缓冲块(12)固定配置于弹簧(11)上端。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115306642A (zh) * 2022-08-31 2022-11-08 华能威宁风力发电有限公司 一种风电机组用单机风电储能装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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