CN112253399A - 一种防冲击式海上风力发电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防冲击式海上风力发电设备，包括支撑柱，所述支撑柱上安装有风力发电组件，所述支撑柱外套设有浮筒，所述浮筒的内壁上固定连接有多个第一永磁铁，所述支撑柱的侧壁上固定连接有多个与第一永磁铁相对应的第二永磁铁，且所述第一永磁铁与第二永磁铁的同名磁极相对，所述浮筒的内壁上固定连接有多个与第二永磁铁相对应的金属环，所述支撑柱的侧壁开设有驱动槽，所述驱动槽内转动连接有风轮。本发明通过设置浮筒、第一永磁铁及第二永磁铁等部件，可使涌起的海浪不断拍击在浮筒上，同时第一永磁铁与第二永磁铁之间的磁斥力可翻转浮筒撞击支撑柱，从而防止海浪拍击支撑柱而引起振动，提升风向感应设备的精确度，提高风能转化效率。

Description

一种防冲击式海上风力发电设备
技术领域
本发明涉及风力发电设备技术领域，尤其涉及一种防冲击式海上风力发电设备。
背景技术
在新能源应用领域中，风能是十分洁净的可再生能源，特别是风浪频繁的海上，蕴藏的风能巨大。由于风向时刻变化，现有技术中，为追求较高的能量转化效率，一般在风力发电机上安装风向标或其它感应设备来感应风向，再通过控制设备控制发电机扇叶的朝向，以使风能够正向吹动扇叶而获得较高的能量转化效率，然而风力发电机在海上使用时，风吹起的海浪会不断的拍击风力发电机的支撑柱，易引起风力发电机整体振动，最终影响风向感应设备的判断，导致发电机扇叶朝向出现偏差。据此，本申请文件提出一种防冲击式海上风力发电设备。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种防冲击式海上风力发电设备。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种防冲击式海上风力发电设备，包括支撑柱，所述支撑柱上安装有风力发电组件，所述支撑柱外套设有浮筒，所述浮筒的内壁上固定连接有多个第一永磁铁，所述支撑柱的侧壁上固定连接有多个与第一永磁铁相对应的第二永磁铁，且所述第一永磁铁与第二永磁铁的同名磁极相对，所述浮筒的内壁上固定连接有多个与第二永磁铁相对应的金属环，所述支撑柱的侧壁开设有驱动槽，所述驱动槽内转动连接有风轮，且所述驱动槽内安装有发电机，所述风轮的转轴通过加速齿轮组与发电机的转子传动连接，所述支撑柱上安装有驱动风轮转动的驱动装置。
优选地，所述驱动装置包括固定连接在支撑柱的侧壁上的限位块，所述限位块的上固定连接有伸缩气囊，且所述伸缩气囊的上端固定连接在浮筒的内底部，所述伸缩气囊上设有与其内部相通的单向进气管与单向出气管，且所述单向出气管的出气端延伸至驱动槽内并正对风轮的叶片。
优选地，所述驱动槽内嵌设有隔板，所述驱动槽内底部固定连接有气囊，所述单向出气管与气囊内部连通，所述气隔板上贯穿设有与气囊内部相通的排气管，且所述排气管内安装有泄压阀，所述排气管的出气端正对风轮的叶片。
本发明具有以下有益效果：
1、通过设置浮筒、第一永磁铁及第二永磁铁等部件，可使涌起的海浪不断拍击在浮筒上，同时第一永磁铁与第二永磁铁之间的磁斥力可翻转浮筒撞击支撑柱，从而防止海浪拍击支撑柱而引起振动，提升风向感应设备的精确度，提高风能转化效率；
2、通过设置金属环，在浮筒向支撑柱方向移动时，可产生与其运动方向相反的洛伦兹力，进一步防止浮筒撞击支撑柱，提高本装置的防冲击性能；
3、通过设置伸缩气囊、单向进气管及单向出气管等部件，可在海浪的起伏过程中，不断产生空气流动并吹动风轮转动，从而使发电机运转而产生电能，提高风力发电机的发电效率；
4、通过设置气囊、排气管及泄压阀等部件，可使排出的气流速度更大、更稳定，以产生较大较稳定的电流，可以直接输出使用，减少电能转化过程中的能量损失。
附图说明
图1为本发明提出的实施例一中的结构示意图；
图2为图1中的A处结构放大示意图；
图3为本发明提出的实施例二中的结构示意图；
图4为图3中的B处结构放大示意图；
图中：1支撑柱、101驱动槽、2排气管、21泄压阀、3浮筒、4限位块、5第一永磁铁、6第二永磁铁、7伸缩气囊、71单向进气管、72单向出气管、8风轮、9金属环、10隔板、11气囊。
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“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。
实施例一：
参照图1-2，一种防冲击式海上风力发电设备，包括支撑柱1，支撑柱1上安装有风力发电组件，风力发电组件为现有的风力发电设备内的发电组件，与本方案无关，故不作细述。支撑柱1外套设有浮筒3，需要说明的是，浮筒3的高度较高，可有效防止海浪越过浮筒3拍击在支撑柱1的侧壁上。浮筒3的内壁上固定连接有多个第一永磁铁5，支撑柱1的侧壁上固定连接有多个与第一永磁铁5相对应的第二永磁铁6，且第一永磁铁5与第二永磁铁6的同名磁极相对，浮筒3的内壁上固定连接有多个与第二永磁铁6相对应的金属环9，支撑柱1的侧壁开设有驱动槽101，驱动槽101内转动连接有风轮8，且驱动槽101内安装有发电机，风轮8的转轴通过加速齿轮组与发电机的转子传动连接，需要说明的是，加速齿轮组、发电机均为现有的成熟的发电设备，它们各自的安装方式以及与风轮8之间的连接方式也是现有的成熟技术，故未作详细描述。支撑柱1上安装有驱动风轮8转动的驱动装置。
驱动装置包括固定连接在支撑柱1的侧壁上的限位块4，限位块4的上固定连接有伸缩气囊7，且伸缩气囊7的上端固定连接在浮筒3的内底部，伸缩气囊7上设有与其内部相通的单向进气管71与单向出气管72，单向进气管71只允许空气从单向进气管71流向伸缩气囊7内，且单向进气管71的进气端设置在较高位置处，防止海水溅入，单向出气管72只允许空气从伸缩气囊7流向单向出气管72内，具体可在管内安装单向阀实现单向进、出气效果。且单向出气管72的出气端延伸至驱动槽101内并正对风轮8的叶片。
本装置在使用过程中，由于浮筒3较高，涌起的海浪无法直接拍击在支撑柱1上，将会作用在浮筒3上，并迫使浮筒3向支撑柱1移动，而当浮筒3靠近支撑柱1时，第一永磁铁5则向第二永磁铁6贴近，由于第一永磁铁5与第二永磁铁6的同名磁极相对，会产生磁斥力，且二者之间距离越近，磁斥力越大，可防止浮筒3撞击支撑柱1而产生振动，避免因海浪而影响风向判断。此外，当浮筒3向支撑柱1移动过程中，浮筒3内壁上的金属环9也靠近第二永磁铁6，并逐渐罩住第二永磁铁6，金属环9可不断切割第二永磁铁6的磁感线并产生感应电流，而根据楞次定律，感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，因此将产生一个反向的洛伦兹力阻止浮筒3向支撑柱1方向移动，可进一步避免浮筒3撞击支撑柱1。
与此同时，在海浪的翻涌起伏过程中，浮筒3也随之不断起伏并带动伸缩气囊7不断伸缩，伸缩气囊7伸张时其内部容积增大，可产生负压将空气由单向进气管71抽入其内，而当伸缩气囊7缩小时其内部容积减小，可将内部空气由单向出气管72喷出并推动风轮8转动，如此可在加速齿轮组的作用下驱动发电机的转子转动而产生电能，从而可将海浪起伏的动能转变为电能，提高风力发电设备的能量转化效率。
实施例二：
参照图3-4，与实施例一不同的是，驱动槽101内嵌设有隔板10，驱动槽101内底部固定连接有气囊11，单向出气管72与气囊11内部连通，气隔板10上贯穿设有与气囊11内部相通的排气管2，且排气管2内安装有泄压阀21，排气管2的出气端正对风轮8的叶片。需要说明的是，在本实施例中，由于泄压阀21的存在，排气管2是每隔一段时间进行排气而吹动风轮8转动，导致风轮8存在一定的停止时间，因此可通过在多组风力发电设备内设置不同体积的气囊11，当某个风力发电设备内的气囊11内的空气排完、泄压阀21关闭后，立刻有另一个风力发电设备内的泄压阀21打开并进行排气，如此可保证多组风力发电设备能够产生连续、完整、稳定的电流输出。
在实施例中，由单向出气管72不断排出的空气将进入气囊11内被储存起来，当气囊11内的气压上升至泄压阀21的阀值时，泄压阀21打开，气囊11内的空气将从排气管2高速排出并吹动风轮8转动，最终使发电机运转并产生电能。相比较实施一中直接吹动风轮8转动发电的方式，本实施中可将空气在气囊11内储存一定量后再排出，一方面，气囊11内的气压较高，空气排出速度快，风轮8转速也快，可产生较大的电流；另一方面，由于实施例一相当于直接将海浪的动能转化为电能，而由于海浪起伏变化差异较大，空气由单向出气管72不断喷出的速度较大，因此风轮8的转速也是不断变化，导致产生的电流大小变化差异较大，往往无法直接使用，需要储存在蓄电池内再导出使用，在电能的储存与放出过程中，难免会造成较高的能量损失，而在本实施例中，由于泄压阀21的作用下，排气管2排出的空气速度始终相同，因此风轮8的转速相同，可产生稳定的电流，并配合风力发电设备的输出电流直接供向供电电路使用，减少能量转化过程中的能量损失。
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)

1.一种防冲击式海上风力发电设备，包括支撑柱(1)，所述支撑柱(1)上安装有风力发电组件，其特征在于，所述支撑柱(1)外套设有浮筒(3)，所述浮筒(3)的内壁上固定连接有多个第一永磁铁(5)，所述支撑柱(1)的侧壁上固定连接有多个与第一永磁铁(5)相对应的第二永磁铁(6)，且所述第一永磁铁(5)与第二永磁铁(6)的同名磁极相对，所述浮筒(3)的内壁上固定连接有多个与第二永磁铁(6)相对应的金属环(9)，所述支撑柱(1)的侧壁开设有驱动槽(101)，所述驱动槽(101)内转动连接有风轮(8)，且所述驱动槽(101)内安装有发电机，所述风轮(8)的转轴通过加速齿轮组与发电机的转子传动连接，所述支撑柱(1)上安装有驱动风轮(8)转动的驱动装置。
2.根据权利要求1所述的一种防冲击式海上风力发电设备，其特征在于，所述驱动装置包括固定连接在支撑柱(1)的侧壁上的限位块(4)，所述限位块(4)的上固定连接有伸缩气囊(7)，且所述伸缩气囊(7)的上端固定连接在浮筒(3)的内底部，所述伸缩气囊(7)上设有与其内部相通的单向进气管(71)与单向出气管(72)，且所述单向出气管(72)的出气端延伸至驱动槽(101)内并正对风轮(8)的叶片。
3.根据权利要求1或2所述的一种防冲击式海上风力发电设备，其特征在于，所述驱动槽(101)内嵌设有隔板(10)，所述驱动槽(101)内底部固定连接有气囊(11)，所述单向出气管(72)与气囊(11)内部连通，所述气隔板(10)上贯穿设有与气囊(11)内部相通的排气管(2)，且所述排气管(2)内安装有泄压阀(21)，所述排气管(2)的出气端正对风轮(8)的叶片。
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