CN114412698A - 一种风轮结构及具有该风轮结构的风电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种风轮结构及具有该风轮结构的风电设备，涉及风电设备技术领域，以解决现有的风电设备体积较庞大、仅能用于空地并且风力资源好的风场，而且对于需要的最小风速过高，导致使用场景受限，低纬度或者风力资源欠佳的地区无法使用的技术问题。该装置包括聚风主体，聚风主体上开设有多个风轮容置结构，每个风轮容置结构内均设置有风轮。本发明风轮结构用于在微风的环境条件下发电，不受使用场景的限制，风轮结构配合转向机构及风力感应装置，使风电设备可以在微风状况下选择最优的方向并自动调整方向，发电效率高，适用性好。

Description

一种风轮结构及具有该风轮结构的风电设备
技术领域
本发明涉及风电设备技术领域，尤其是涉及一种风轮结构及具有该风轮结构的风电设备。
背景技术
风能、太阳能等可再生清洁能源对于改善能源结构、保护生态环境、应对气候变化、实现经济社会可持续发展具有重要意义，风电设备是利用风能发电的设备，风电产业的重要组成部分，也是风电产业发展的基础和保障。
本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：
现有的风电设备体积较庞大、仅能用于空地并且风力资源好的风场，而且对于需要的最小风速过高，导致使用场景受限，低纬度或者风力资源欠佳的地区无法使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风轮结构及具有该风轮结构的风电设备，以解决现有的风电设备体积较庞大、仅能用于空地并且风力资源好的风场，而且对于需要的最小风速过高，导致使用场景受限，低纬度或者风力资源欠佳的地区无法使用的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种风轮结构，包括聚风主体，所述聚风主体上开设有多个风轮容置结构，每个所述风轮容置结构内均设置有风轮。
优选地，所述聚风主体采用罩式结构，其中：
所述聚风主体包括环形的第一风口，所述第一风口沿周向呈渐扩式延伸形成所述罩式结构，所述罩式结构的另一端为第二风口。
优选地，多个所述风轮容置结构在所述聚风主体上呈阵列排布。
优选地，所述风轮包括多个叶片组件和与所述叶片组件连接的无刷发电机，其中：
每个所述叶片组件均包括轴以及设置于所述轴上的多个叶片结构；
所述无刷发电机与所述轴连接。
优选地，所述叶片结构采用仿生浆叶，多个所述仿生浆叶依次排列且均匀分布。
一种风电设备，包括上述的风轮结构，还包括转向机构，所述转向机构用于带动所述风轮结构调整方向。
优选地，所述转向机构包括动力装置、减速器以及传动结构，其中：
所述减速器与所述动力装置连接，所述传动结构与所述减速器传动连接，用于所述动力装置带动所述减速器驱动所述传动结构转动；
所述聚风主体与所述传动结构固定连接，用于所述传动结构带动所述风轮结构调整方向。
优选地，所述转向机构还包括风力感应装置，其中：
所述风力感应装置连接于所述传动结构上，位于所述聚风主体的顶部；
所述风力感应装置与所述动力装置电连接。
优选地，还包括底座，所述动力装置与所述减速器均设置于所述底座内。
优选地，所述动力装置采用三相混合式步进电机，所述减速器采用行星齿轮减速器，所述传动结构采用传动轴。
本发明提供的一种风轮结构及具有该风轮结构的风电设备，通过设置聚风主体以及设置于聚风主体上的风轮，当风经过聚风主体时，通过风力带动风轮的叶片结构转动，即使风速较小甚至在微风的环境条件下，通过聚风主体以及风轮的配合也可带动风轮转动，进而进行发电，发电效率较高，且使用场景不受限制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明风轮结构一实施例的结构示意图；
图2是本发明风轮结构中聚风主体的结构示意图；
图3是本发明风轮结构中风轮的结构示意图；
图4是本发明风轮结构中风轮的主视结构示意图
图5是本发明风电设备一实施例的结构示意图；
图6是本发明风电设备又一实施例的结构示意图。
图中：1、聚风主体；2、风轮；3、转向机构；4、底座；11、第一风口；12、第二风口；13、风轮容置结构；21、叶片组件；22、无刷发电机；31、动力装置；32、减速器；33、传动结构；34、风力感应装置；211、轴；212、叶片结构。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“侧向”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”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设备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。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供了一种风轮结构，图1是本实施例的结构示意图，如图1所示，包括聚风主体1以及设置于聚风主体1上的风轮2。
图2是本实施例聚风主体的结构示意图，如图2所示，本实施例中，聚风主体1采用罩式结构，用于在罩式结构的内部、以及罩式结构的周侧聚风，通过风力的作用带动风轮2转动，进而通过位于风轮2上的发电机发电。
其中，聚风主体1上开设有多个风轮容置结构13，每个风轮容置结构13内均设置有风轮2。
风轮2安装时，风轮2的轴211位于聚风主体1的周向上，使风轮2的叶片结构212部分位于聚风主体1的内侧，部分位于聚风主体1的外侧，当风经过聚风主体1时，通过风力带动风轮2的叶片结构212转动。即使风速较小甚至在微风的环境条件下，通过聚风主体1以及风轮2的配合也可带动风轮2转动，进而进行发电，此风轮结构，适用于小型的风电设备，发电效率较高，且使用场景不受限制。
本实施例中，风轮容置结构13为均匀分布于聚风主体1侧壁上的矩形孔结构，风轮2安装于矩形孔结构内，位于聚风主体1的侧壁上，配合聚风主体1具有聚风的效果，可更有效地带动位于聚风主体1侧壁上的风轮2转动。
当然，在实际的生产和使用时，风轮容置结构13也可以采用其他规则或者不规则形状，满足能够容置风轮2即可。本实施例中，选用矩形孔结构，更加便于加工，且能够有效地节省加工成本。
具体地，风轮容置结构13可根据实际的使用需要、以及聚风主体1的结构进行布置。聚风主体1的尺寸也可根据实际的应用环境设置，即使在较小的空间环境下也可以使用，避免现有的设备过大，使用受限的问题，满足小型风电设备使用，大大提高发电效率。
此风轮结构，通过设置聚风主体1以及设置于聚风主体1上的风轮2，当风经过聚风主体1时，通过风力带动风轮2的叶片结构212转动，即使风速较小甚至在微风的环境条件下，通过聚风主体1以及风轮2的配合也可带动风轮2转动，进而进行发电，适用于小型的风电设备，发电效率较高，且使用场景不受限制。
作为可选的实施方式，聚风主体1采用罩式结构。聚风主体1包括环形的第一风口11，第一风口11沿周向呈渐扩式延伸形成罩式结构，罩式结构的另一端为第二风口12。
其中，第一风口11为进风口，第二风口12为出风口，风力经过罩式结构的聚风主体1，起到一定的风力加强作用，使风轮2的转动效率更高。
此风轮结构，通过聚风主体1与风轮2的配合，解决了现有的小型风电设备对风速及环境条件要求高的问题，同时，避免了现有的风电设备体积、质量过大，在一些环境下无法安装的问题。
作为可选的实施方式，多个风轮容置结构13在聚风主体1上呈阵列排布，每个风轮容置结构13内均设置风轮2，可确保在微风环境下的发电效率。
本实施例中，设置风轮容置结构13在聚风主体1上，沿聚风主体1呈阵列式排布，并且设置风轮2的轴的转动方向与风向相同，更加有效地提高了聚风主体1的利用率。
采用此风轮结构，即采用小型矩阵式风轮2进行发电，代替大型的风轮叶片，即使在微风条件下也可进行发电使用，并且极大的增加了使用时的发电效率，具有使用、安装不受环境条件限制，适用性更强的优势，而且结构中的部件均为较为简单的机械结构，便于维护。
作为可选的实施方式，图3是本实施例中风轮的结构示意图，如图3所示，风轮2包括多个叶片组件21和与叶片组件21连接的无刷发电机22。
其中，每个叶片组件21均包括轴211以及连接于轴211上的多个叶片结构212，无刷发电机22与轴连接。
具体地，图4是本实施例中风轮的主视结构示意图，如图4所示，叶片结构212采用仿生浆叶，多个仿生浆叶依次排列且均匀分布。
使用时，通过风力的作用，使风轮2快速转动，进而带动其轴上的无刷发电机22进行发电。
一种风电设备，图5是本实施例的结构示意图，如图5所示，包括上述的风轮结构，还包括转向机构3，转向机构3用于带动风轮结构调整方向，使用时，通过转向机构3带动风轮结构转向最佳风向，使用时，以最佳风向的风力带动风轮结构的风轮2转动，以提高使用时的发电效率。
作为可选的实施方式，转向机构3包括动力装置31、减速器32以及传动结构33。
其中，减速器32与动力装置31连接，传动结构33与减速器32传动连接，用于动力装置31带动减速器32驱动传动结构33转动，本实施例中，动力装置31采用三相混合式步进电机，减速器32采用行星齿轮减速器，传动结构33采用传动轴，传动轴采用304不锈钢材质，内部布置传输电线。
具体地，聚风主体1与传动结构33固定连接，用于传动结构33带动风轮结构调整方向。
本实施例中，采用三相混合式步进电机为转向机构3的动力源，定位精度高，使用稳定性好，是此风电设备动力装置31的优选结构。减速器32采用行星齿轮减速器，行星齿轮减速器具有体积小，传动效率高、精度高等优势，是风电设备减速器32优选采用行星齿轮减速器。
作为可选的实施方式，转向机构还包括风力感应装置34，风力感应装置34采用风力传感器，用以感应各个方向的风力变化，风力感应装置34与动力装置31电连接，通过风力感应装置将数据传输至底座内部，使动力装置31工作。
其中，风力感应装置34连接于传动结构33上，位于聚风主体1的顶部，使用时，通过风力感应装置34确定最优风向，将数据传输至底座内部，使动力装置31带动减速器32驱动传动结构33进行转动，以使聚风主体1对准最优风力方向，进行发电。
作为可选的实施方式，图6是本实施例的结构示意图，如图6所示，还包括底座4，本实施例中，底座4采用不锈钢材质，动力装置31与减速器32均设置于底座4内。
本实施例的工作原理为：
发电过程：此风电设备的聚风主体1对准最优风力方向时，其罩式结构的聚风设计可以让其内部固定的风轮2快速转动，带动位于风轮2的轴211上的小型无刷发电机22发电，将电路通过顶部线路汇总传输到底座4。
调节转向过程：当该风向并非最佳风向时，由顶部的风力感应装置34确定最优风向后，由动力装置31带动减速器32驱动传动结构33进行转动，传动结构33带动聚风主体1面向最优迎风发电角度，进行发电。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种风轮结构，其特征在于：包括聚风主体，所述聚风主体上开设有多个风轮容置结构，每个所述风轮容置结构内均设置有风轮。
2.根据权利要求1所述的一种风轮结构，其特征在于：所述聚风主体采用罩式结构，其中：
所述聚风主体包括环形的第一风口，所述第一风口沿周向呈渐扩式延伸形成所述罩式结构，所述罩式结构的另一端为第二风口。
3.根据权利要求1或2所述的一种风轮结构，其特征在于：多个所述风轮容置结构在所述聚风主体上呈阵列排布。
4.根据权利要求1或2所述的一种风轮结构，其特征在于：所述风轮包括多个叶片组件和与所述叶片组件连接的无刷发电机，其中：
每个所述叶片组件均包括轴以及设置于所述轴上的多个叶片结构；
所述无刷发电机与所述轴连接。
5.根据权利要求4所述的一种风轮结构，其特征在于：所述叶片结构采用仿生浆叶，多个所述仿生浆叶依次排列且均匀分布。
6.一种风电设备，其特征在于：包括权利要求1-5任一所述的风轮结构，还包括转向机构，所述转向机构用于带动所述风轮结构调整方向。
7.根据权利要求6所述的一种风电设备，其特征在于：所述转向机构包括动力装置、减速器以及传动结构，其中：
所述减速器与所述动力装置连接，所述传动结构与所述减速器传动连接，用于所述动力装置带动所述减速器驱动所述传动结构转动；
所述聚风主体与所述传动结构固定连接，用于所述传动结构带动所述风轮结构调整方向。
8.根据权利要求7所述的一种风电设备，其特征在于：所述转向机构还包括风力感应装置，其中：
所述风力感应装置连接于所述传动结构上，位于所述聚风主体的顶部；
所述风力感应装置与所述动力装置电连接。
9.根据权利要求7或8所述的一种风电设备，其特征在于：还包括底座，所述动力装置与所述减速器均设置于所述底座内。
10.根据权利要求7或8所述的一种风电设备，其特征在于：所述动力装置采用三相混合式步进电机，所述减速器采用行星齿轮减速器，所述传动结构采用传动轴。
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