CN112610405B - 一种u形扰流板风能采集系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种U形扰流板风能采集系统，包括扰流板、支撑架、箱体、发电单元、两个复位弹簧和两个长条板，扰流板呈U形，位于箱体内的发电单元包括通过相对转动实现发电的定子和转子，两个板状的长条板平行间隔的设在箱体上，长条板的一端位于箱体内、另一端伸出箱体，长条板的位于箱体内的一端通过复位弹簧连接在箱体上，且其一个侧面上设有至少一个齿条，定子位于两个长条板之间，长条板通过齿条和定子啮合并带动定子转动，支撑架位于两个长条板之间，支撑架的一端连接发电单元、另一端伸出箱体后连接扰流板。本发明U型扰流板的尺寸设计使其在风力作用下左右摇晃特别快，提高了机电转换效率；结构新颖简单、设计合理。

Description

一种U形扰流板风能采集系统
技术领域
本发明涉及风能发电技术领域，具体为一种U形扰流板风能采集系统。
背景技术
风力发电是指把风的动能转换为电能，目前常见的风力发电机一般都包括风轮，或者说，通过风轮采集风能。一般的风轮体形较大，制造、运输和安装成本较高，适用于规模较大的风力发电项目，目前适用于小形用电设备且使用方便灵活的风力发电装置不多。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种U形扰流板风能采集系统，U型扰流板的尺寸设计使其在风力作用下左右摇晃特别快，提高了机电转换效率；结构新颖简单、设计合理，通过风能的直接作用，使采集系统内部机械传动结构运动，提高了采集系统的敏感性；能对周围小型用电设备提供电能输出。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种U形扰流板风能采集系统，包括扰流板、支撑架、箱体、发电单元、两个复位弹簧和两个长条板，扰流板呈U形，位于箱体内的发电单元包括通过相对转动实现发电的定子和转子，两个板状的长条板平行间隔的设在箱体上，长条板的一端位于箱体内、另一端伸出箱体，长条板的位于箱体内的一端通过复位弹簧连接在箱体上，且其一个侧面上设有至少一个齿条，两个长条板的设有齿条的两个侧面相向布置，所述定子位于两个长条板之间，长条板通过齿条和转子 啮合并带动转子 转动，支撑架位于两个长条板之间，支撑架的一端连接发电单元、另一端伸出箱体后连接扰流板，风吹动扰流板和支撑架摆动，支撑架推动长条板下移带动转子 转动同时压缩复位弹簧。
作为上述技术方案的进一步改进：
支撑架包括连接成“十”字形的固定杆和推杆，固定杆的一端连接发电单元、另一端连接扰流板，推杆的中部连接固定杆的中部、两端分别衔接两个长条板。
固定杆具有弹性，固定杆和发电单元固定连接。
固定杆不具有弹性，固定杆的一端通过套筒套接在发电单元外，所述套筒相对发电单元可转动。
扰流板的横截面呈U形，扰流板的长度方向和推杆的长度方向垂直，推杆的长度方向的两端分别衔接两个长条板。
长条板的顶面为倾斜面，两个长条板的两个倾斜面相向布置。
箱体的顶面设有两个导向孔，两个长条板分别穿过两个导向孔。
所述定子包括电磁盘和多组感应线圈，电磁盘通过轴固定安装在箱体上，电磁盘的两个相对的端面上各设有多个线圈槽，每个线圈槽内放置有感应线圈，所述转子上设有多个永磁体。
转子设有两个，两个转子分别位于电磁盘的两侧，电磁盘的两个设有感应线圈的端面分别和两个转子相向布置。
所述转子包括棘轮、齿轮盘和棘齿板，齿轮盘的圆周面上设有多个轮齿，齿轮盘的一个端面上设有棘齿板，棘齿板上设有棘齿，棘轮的两个相对的端面上分别设有棘轮槽和永磁体槽，永磁体槽设有多个，每个永磁体槽内放置永磁体，棘轮槽的侧面上个设有多个棘齿槽，棘齿板位于棘轮槽内，棘齿位于一个槽棘齿内。
本发明的有益效果是：风能能量采集的效率高，U型扰流板的尺寸设计使其在风力作用下左右摇晃特别快，提高了机电转换效率；结构新颖简单、设计合理，通过风能的直接作用，使采集系统内部机械传动结构运动，提高了采集系统的敏感性；能对周围小型用电设备提供电能输出。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构示意图；
图2为本发明一个实施例的另一视角的结构示意图；
图3为本发明一个实施例的去掉箱体的结构示意图；
图4为图3的去掉一个长条板的结构示意图；
图5为本发明一个实施例的发电单元的爆炸结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
一种U形扰流板风能采集系统，如图1～5所示，包括扰流板1、支撑架、箱体5、发电单元8、两个复位弹簧7和两个长条板4。
箱体5具有内部容腔，发电单元8位于箱体5内，箱体5的顶面设有两个平行间隔的导向孔。
两个板状的长条板4平行间隔的设在箱体5上，长条板4的一端位于箱体5内、另一端穿过导向孔后伸出箱体5。长条板4的位于箱体5内的一端通过复位弹簧7连接在箱体5上，具体的，长条板4的底部连接固定板6，固定板6的底部设有复位弹簧7，复位弹簧7 的两端分别连接固定板6和箱体5。长条板4的位于箱体5外的一端的顶部为倾斜面，或说长条板4的顶面为倾斜面，两个长条板4的两个倾斜面相向布置。长条板4的位于箱体5 内的一端的一个侧面上设有至少一个齿条，较佳的，设有两个平行间隔布置的齿条，齿条的长度方向和长条板4的长度方向平行，两个长条板4的设有齿条的两个侧面相向布置。
发电单元8位于箱体5内的两个长条板4之间，具体的，发电单元8包括通过相对转动实现发电的定子和转子。所述定子包括电磁盘81和多组感应线圈82，电磁盘81通过轴 83固定安装在箱体5上，具体的，电磁盘81固定安装在轴83的中部，轴83的两端分别固定在箱体5上。电磁盘81的两个相对的端面上各设有多个线圈槽，每个线圈槽内放置有感应线圈82。设有线圈槽的电磁盘81的端面和轴83垂直，电磁盘81的两个端面上的线圈槽不连通。较佳的，电磁盘81的每个端面上设有八个线圈槽，八个线圈槽以所在端面与轴83 的连接处为中心环形阵列布置。每个端面上的八个感应线圈82串联。
所述转子设有两个，两个转子分别位于电磁盘81的两侧，两个转子相对于电磁盘81 对称布置。所述转子包括棘轮89、齿轮盘84和棘齿板87。
齿轮盘84的圆周面上设有多个连续布置的轮齿，较佳的，轮齿无需沿着齿轮盘84的圆周面设置一周，可设置四分之一至四分之三个圆周，以降低加工难度和成本。齿轮盘84的一个端面上设有棘齿板87，棘齿板87上设有棘齿88。齿轮盘84的轮齿和长条板4的齿条啮合，两个转子的两个齿轮盘84分别和两个长条板4啮合，具体的，可设为一个长条板 4仅和一个齿轮盘84啮合，或说，一个齿轮盘84仅和一个长条板4啮合。还可设为每个齿轮盘84和两个长条板4啮合。本实施例中，每个齿轮盘84上设有二分之一圆周的轮齿，且在垂直于轴83的投影面上，两个齿轮盘84上的轮齿不重叠且正好连接成一个圆周。
棘轮89通过轴承86可转动地安装在轴83上，棘轮89的两个相对的端面上分别设有棘轮槽和永磁体槽，设有棘轮槽和永磁体槽的两个端面和轴83垂直。永磁体槽设有多个，每个永磁体槽内放置永磁体85，较佳的，永磁体槽设有八个，八个永磁体槽以所在端面与轴83的连接处为中心环形阵列布置，相邻两个永磁体槽中的永磁体的同一端的极性相反。永磁体所在端面和线圈槽所在端面相向间隔布置。
棘轮槽的侧面上个设有多个棘齿槽，棘齿板87位于棘轮槽内，棘齿88位于一个槽棘齿88内，使齿轮盘84通过棘齿板87和棘轮89实现共转动。
支撑架位于两个长条板4之间，支撑架包括连接成“十”字形的固定杆2和推杆3，固定杆2的一端连接发电单元8、另一端连接扰流板1，推杆3的中部连接固定杆2的中部、两端分别衔接两个长条板4。具体的，扰流板1的横截面呈U形，扰流板1的长度方向和推杆3的长度方向垂直，推杆3的长度方向的两端分别衔接两个长条板4的倾斜面，具体的，所述采集系统不受外界作用力时，推杆3的两端分别接触两个长条板4的倾斜面。较佳的，扰流板1的横截面为弧形，所述弧形的弦长和弧长的比例为7:9。本实施例中，所述弧形的弦长为35mm，弧长为45mm。
固定杆2可具有弹性，也可不具有弹性。当固定杆2具有弹性时，固定杆2和发电单元8固定连接。固定杆2不具有弹性时，固定杆2的一端通过套筒套接在发电单元8外，所述套筒相对发电单元8可转动。
本发明的工作过程为：当所述采集系统不受外界作用力时，推杆3的两端分别接触两个长条板4的倾斜面，当扰流板1受到风力时，在风力所用下，扰流板1会带动推杆3和固定杆2在推杆3所在平面内摆动，推杆3的一端会接触并朝长条板4的倾斜面施压，将长条板4往下推，长条板4沿着导向孔下移至压缩复位弹簧7，同时长条板4上的齿条带动与其啮合的齿轮盘84转动，齿轮盘84通过棘齿板87带动棘轮89转动，棘轮89上的永磁体85相对电磁盘81上的感应线圈82转动，产生电能。当风力带动扰流板1朝另一侧摆动时，被压缩的复位弹簧7使长条板4上升复位，扰流板1摆动使推杆3的另一端接触并朝另一个长条板4的倾斜面施压。
最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种U形扰流板风能采集系统，其特征在于：包括扰流板(1)、支撑架、箱体(5)、发电单元(8)、两个复位弹簧(7)和两个长条板(4)，扰流板(1)呈U形，位于箱体(5)内的发电单元(8)包括通过相对转动实现发电的定子和转子，两个板状的长条板(4)平行间隔的设在箱体(5)上，长条板(4)的一端位于箱体(5)内、另一端伸出箱体(5)，长条板(4)的位于箱体(5)内的一端通过复位弹簧(7)连接在箱体(5)上，且其一个侧面上设有至少一个齿条，两个长条板(4)的设有齿条的两个侧面相向布置，所述定子位于两个长条板(4)之间，长条板(4)通过齿条和转子 啮合并带动转子 转动，支撑架位于两个长条板(4)之间，支撑架的一端连接发电单元(8)、另一端伸出箱体(5)后连接扰流板(1)，风吹动扰流板(1)和支撑架摆动，支撑架推动长条板(4)下移带动转子 转动同时压缩复位弹簧(7)；
支撑架包括连接成“十”字形的固定杆(2)和推杆(3)，固定杆(2)的一端连接发电单元(8)、另一端连接扰流板(1)，推杆(3)的中部连接固定杆(2)的中部、两端分别衔接两个长条板(4)；固定杆(2)不具有弹性，固定杆(2)的一端通过套筒套接在发电单元(8)外，所述套筒相对发电单元(8)可转动；
扰流板(1)的横截面呈U形，扰流板(1)的长度方向和推杆(3)的长度方向垂直，推杆(3)的长度方向的两端分别衔接两个长条板(4)；长条板(4)的顶面为倾斜面，两个长条板(4)的两个倾斜面相向布置。
2.根据权利要求1所述的风能采集系统，其特征在于：箱体(5)的顶面设有两个导向孔，两个长条板(4)分别穿过两个导向孔。
3.根据权利要求1所述的风能采集系统，其特征在于：所述定子包括电磁盘(81)和多组感应线圈(82)，电磁盘(81)通过轴(83)固定安装在箱体(5)上，电磁盘(81)的两个相对的端面上各设有多个线圈槽，每个线圈槽内放置有感应线圈(82)，所述转子上设有多个永磁体(85)。
4.根据权利要求3所述的风能采集系统，其特征在于：转子设有两个，两个转子分别位于电磁盘(81)的两侧，电磁盘(81)的两个设有感应线圈(82)的端面分别和两个转子相向布置。
5.根据权利要求3所述的风能采集系统，其特征在于：所述转子包括棘轮(89)、齿轮盘(84)和棘齿板(87)，齿轮盘(84)的圆周面上设有多个轮齿，齿轮盘(84)的一个端面上设有棘齿板(87)，棘齿板(87)上设有棘齿(88)，棘轮(89)的两个相对的端面上分别设有棘轮槽和永磁体槽，永磁体槽设有多个，每个永磁体槽内放置永磁体(85)，棘轮槽的侧面上个设有多个棘齿槽，棘齿板(87)位于棘轮槽内，棘齿(88)位于一个棘齿槽内。
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