CN115324835B - 一种便携式风力发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种便携式风力发电装置，包括有悬浮传动模块和安装在悬浮传动模块上的风力采集模块，以及固定悬浮传动模块的外壳；还包括有外部支架，外部支架与外壳之间还铰接有若干角度调节机构；风力采集模块包括有安装在外壳内的磁悬浮下盘、悬浮上盘、与磁悬浮上盘连接的主传动轴、与主传动轴连接的主动磁传动盘和从动磁传动盘，从动磁传动盘上固定有传动输出轴；磁悬浮上盘、磁悬浮下盘、主动磁传动盘和从动磁传动盘上还设置有若干磁体。本发明的若干角度调节机构可以在阵风或者风向改变时，风力发电机主体部分改变迎风角度，保证发电装置的发电效率。

Description

一种便携式风力发电装置
技术领域
本发明涉及风力发电领域，尤其涉及一种便携式风力发电装置。
背景技术
风力发电机作为一种能量装置，能够从自然界中汲取风能这一可再生能源。水平轴风力发电机的风能转化效率较高，适用于大型风场和并网发电系统，但其尺寸大，启动力矩较大，辅助装置多，且启动噪声大。而近年来垂直轴风力发电以其使用便捷，维护部件少，移动性能好等优点而在中小功率发电场合得到重视。风力发电技术也越来越成熟，逐渐可以应用到我们的日常生活中，但现有的风力发电机无法人力携带移动，大大限制了风力发电的日常使用。
目前的风力发电机一般固定在灯杆或塔架上，但在发生自然灾害或野外露营时，风力发电机不够便携，若只能通过架设灯杆或塔架来安装风力发电机，那么风力发电机的实用性将大大降低，再者频繁的自然灾害对固定在灯杆或塔架上的风力发电机影响较大，导致风力发电机不能够在前述环境下进行稳定的发电工作。而且现有的风力发电机在都采用固定方式进行风力的采集，当遇到阵风或者风向频繁改变时，风力发电机不能迎风发生角度改变，使其具有较大的风阻力，进而造成风力发电机的风力转化效率较低，针对前述问题，有必要提出一种可以根据风向和风力大小自行调节迎风角度的便携式风力发电装置。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种可以根据风向和风力大小自行调节迎风角度的便携式风力发电装置。
为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：包括有悬浮传动模块和安装在悬浮传动模块上的风力采集模块，以及固定悬浮传动模块的外壳；还包括有外部支架，外部支架与外壳之间还铰接有若干角度调节机构；悬浮传动模块包括有安装在外壳内的磁悬浮下盘，磁悬浮下盘与外壳螺纹连接，磁悬浮下盘的上方设置有安装风力采集模块的磁悬浮上盘，磁悬浮上盘连接有主传动轴，主传动轴的上端与磁悬浮上盘连接，主传动轴的下端贯穿磁悬浮下盘连接有主动磁传动盘，主动磁传动盘的下方设置有从动磁传动盘，从动磁传动盘上固定有传动输出轴，传动输出轴贯穿伸出至外壳的底部；磁悬浮上盘、磁悬浮下盘、主动磁传动盘和从动磁传动盘上还设置有若干磁体。
进一步地，角度调节机构包括有活塞筒、活塞杆和活塞，活塞的上、下侧分别设置有上调节弹簧和下调节弹簧，活塞筒内填充有阻力液，活塞在轴向还设置有若干阻力液通孔；外部支架为正四面体状，外部支架的底部棱角处与外壳之间设置有三处角度调节机构。
进一步地，风力采集模块包括有叶轮轴、叶轮固定底座、叶轮固定顶盖，叶轮固定顶盖和叶轮固定底座分别固定在叶轮轴的上、下侧，叶轮轴上设置有若干内叶片，叶轮固定底座与叶轮固定顶盖之间固定有若干外叶片；外叶片为条状弧形叶片；内叶片与叶轮轴固定连接，内叶片的径向截面呈C字形，内叶片的下侧设置有平滑的缺口，内叶片的上、下侧与叶轮固定顶盖和叶轮固定底座连接。
进一步地，磁悬浮上盘上设置有若干上悬浮磁体，磁悬浮下盘上设置有与上悬浮磁体配合的下悬浮磁体，上悬浮磁体与下悬浮磁体相互排斥；主动磁传动盘上设置有若干主传动磁体，从动磁传动盘上设置有与主传动磁体配合的从传动磁体。
进一步地，主传动轴与磁悬浮上盘之间设置有销钉，主传动轴与磁悬浮上盘上设置有销钉孔，销钉孔均匀分隔设置在主传动轴和磁悬浮上盘上。
进一步地，主传动轴与磁悬浮下盘之间设置有第一轴承，传动输出轴与外壳之间设置有第二轴承。
进一步地，磁悬浮上盘呈圆台状，若干上悬浮磁体安装在磁悬浮上盘的圆台面上，磁悬浮上盘上还设置有安装上悬浮磁体的悬浮磁体上安装孔，上悬浮磁体粘接固定在悬浮磁体上安装孔内；磁悬浮下盘上设置有与磁悬浮上盘配合的凹槽，凹槽呈圆台面状，若干下悬浮磁体安装在凹槽的圆台面上，磁悬浮下盘上还设置有安装下悬浮磁体的悬浮磁体下安装孔，下悬浮磁体粘接固定在悬浮磁体下安装孔内。
进一步地，主动磁传动盘和从动磁传动盘呈圆盘状，主动磁传动盘上设置有安装主传动磁体的主传动磁体安装孔，从动磁传动盘上设置有安装从传动磁体的从传动磁体安装孔；主传动磁体粘接固定在主传动磁体安装孔内，从传动磁体粘接固定在从传动磁体安装孔。
进一步地，上悬浮磁体的数量小于下悬浮磁体的数量，主传动磁体的数量为大于从传动磁体数量的一倍。
进一步地，叶轮固定顶盖呈圆锥状，叶轮固定顶盖的上部设置有若干减重开口，减重开口呈矩形状；叶轮固定底座呈十字状，外叶片固定在叶轮固定底座的边缘，叶轮固定底座与叶轮轴固定连接，叶轮固定底座的每一处分支支架上设置有定位槽，磁悬浮上盘上设置有与定位槽配合的定位部；主传动轴与叶轮轴连接的末端设置有安装凸起，叶轮固定底座上设置有与安装凸起配合的安装孔。
进一步地，外壳的顶部设置有若干支撑肋板，若干支撑肋板均布在外壳的边侧位置，支撑肋板与外壳一体成型设计；外壳上设置有若干散热孔，散热孔呈水滴状。
本发明的有益效果：
1.本发明的悬浮传动模块包括有磁悬浮上盘、磁悬浮下盘，以及设置在磁悬浮上盘、磁悬浮下盘上的磁体，利用磁体使磁悬浮上盘悬浮在磁悬浮下盘上方，从而减小磁悬浮上盘转动过程中的摩擦力；风力采集模块将风力采集转化成机械能后，通过分别设置在磁悬浮上盘、磁悬浮下盘上的磁体，将磁悬浮上盘的转动传递给磁悬浮下盘，磁悬浮下盘通过分别设置在主动磁传动盘、从动磁传动盘上的磁体，将磁悬浮下盘的转动增速传递给从动磁传动盘，最后经过传动输出轴输出，从而实现风能的采集、转换、输出，使得风力便于收集转化。
2.本发明的若干角度调节机构可以在阵风或者风向改变频繁时，可以利用风力发电机受到的风阻，通过外壳带动角度调节机构伸出或者压缩，使位于外壳上的风力发电机主体部分改变迎风角度，从而保证风力发电机整体缓慢平稳运动，避免风力发电机在阵风或者风向改变频繁时出现剧烈摇晃，保证发电效率的同时，避免风力发电机的损坏。
3.本发明的风力采集模块将采集的风能转化成机械能，并传递给悬浮传动模块，悬浮传动模块将转化的机械能经过增速输出，便于后续发电机的电能采集。本发明的悬浮传动模块具有磁传动具有非接触，无摩擦，无振动，无噪声，免润滑，免维护，环保及过载保护等优异特点，具有较好的应用前景。
4.本发明的可以用于地震或野外露营的环境下，不用架设灯杆或塔架，也能够让风力发电机的安全、持续的发电，保证风力发电机发电效率。
附图说明
图1为本发明的整体外形示意图；
图2为角度调节机构的外形示意图
图3为本发明部分外形示意图；
图4为风力采集模块的外形示意图；
图5为风力采集模块另一个方向的外形示意图；
图6为悬浮传动模块的外形示意图；
图7为悬浮传动模块另一个方向的外形示意图；
图8为悬浮传动模块的正视图；
图9为图8中的A-A剖视图。
图中主要部件符号说明如下：
1、悬浮传动模块；2、风力采集模块；3、外壳；4、外部支架；
11、主传动轴；12、磁悬浮上盘；13、磁悬浮下盘；14、主动磁传动盘；15、从动磁传动盘；16、传动输出轴；17、第一轴承；18、第二轴承；19、销钉孔；
21、叶轮轴；22、叶轮固定底座；23、叶轮固定顶盖；24、内叶片；25、外叶片；
5、角度调节机构；51、活塞筒；52、活塞杆；53、活塞；54、上调节弹簧；55、下调节弹簧；56、阻力液。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1、2和3所示，便携式风力发电装置包括有悬浮传动模块1和安装在悬浮传动模块1上的风力采集模块2，以及固定悬浮传动模块1的外壳3。还包括有外部支架4，外部支架4与外壳3之间还铰接有若干角度调节机构5。
如图2所示，角度调节机构5包括有活塞筒51、活塞杆52和活塞53，活塞53的上、下侧分别设置有上调节弹簧54和下调节弹簧55，活塞筒51内填充有阻力液56，活塞53在轴向还设置有若干阻力液通孔。外部支架4为正四面体状，外部支架4的底部棱角处与外壳3之间设置有三处角度调节机构5。外部支架4有六根金属管构成，六根金属管的连接处，采用接头卡接固定而成，每个接头上设置有三个插接盲孔，相邻两个插接盲孔的角度为60度。
如图4和5所示，风力采集模块2包括有叶轮轴21、叶轮固定底座22、叶轮固定顶盖23，叶轮固定顶盖23和叶轮固定底座22分别固定在叶轮轴21的上、下侧，叶轮轴21上设置有若干内叶片24，叶轮固定底座22与叶轮固定顶盖23之间固定有若干外叶片25；外叶片25为条状弧形叶片；内叶片24与叶轮轴21固定连接，内叶片24的径向截面呈C字形，内叶片24的下侧设置有平滑的缺口，内叶片24的上、下侧与叶轮固定顶盖23和叶轮固定底座22连接，内叶片24下侧的缺口，便于空气引流到内叶片24与叶轮轴21之间的风道内，从而将风能转化成悬浮传动模块1的动能；缺口的角度与外叶片25的升角相同。
如图6、7、8和9所示，悬浮传动模块1包括有安装在外壳3内的磁悬浮下盘13，磁悬浮下盘13与外壳3螺纹连接，磁悬浮下盘13的上方设置有安装风力采集模块2的磁悬浮上盘12，磁悬浮上盘12连接有主传动轴11，主传动轴11为中空轴，主传动轴11的上端与磁悬浮上盘12连接，主传动轴11的下端贯穿磁悬浮下盘13连接有主动磁传动盘14，主动磁传动盘14的下方设置有从动磁传动盘15，从动磁传动盘15上固定有传动输出轴16，传动输出轴16贯穿伸出至外壳3的底部；磁悬浮上盘12、磁悬浮下盘13、主动磁传动盘14和从动磁传动盘15上还设置有若干磁体。
如图9所示，其中磁悬浮上盘12上设置有若干上悬浮磁体，磁悬浮下盘13上设置有与上悬浮磁体配合的下悬浮磁体，上悬浮磁体与下悬浮磁体相互排斥；主动磁传动盘14上设置有若干主传动磁体，从动磁传动盘15上设置有与主传动磁体配合的从传动磁体。其中上悬浮磁体的数量小于下悬浮磁体的数量，在本实施例中，上悬浮磁体的数量优选为8处，下悬浮磁体的数量优选为9处；主传动磁体的数量为大于从传动磁体数量的一倍，在本实施例中，主传动磁体的数量优选为8处，从传动磁体的数量优选为4处。本发明主传动磁体的数量优选为8处，从传动磁体的数量优选为4处，主动磁传动盘14和从动磁传动盘15之间啮合力大，能传递大功率。
在主传动轴11与磁悬浮上盘12之间还设置有销钉，主传动轴11与磁悬浮上盘12上设置有销钉孔19，销钉孔19均匀分隔设置在主传动轴11和磁悬浮上盘12上。销钉用于固定连接主传动轴11和磁悬浮上盘12，使得磁悬浮上盘12的转动能有效传递给主传动轴11。
在主传动轴11与磁悬浮下盘13之间设置有第一轴承17，传动输出轴16与外壳3之间设置有第二轴承18。其中第一轴承17和第二轴承18为滚动轴承或者推力轴承，优选为推力轴承。
磁悬浮上盘12呈圆台状，若干上悬浮磁体安装在磁悬浮上盘12的圆台面上，磁悬浮上盘12上还设置有安装上悬浮磁体的悬浮磁体上安装孔，上悬浮磁体粘接固定在悬浮磁体上安装孔内；磁悬浮下盘13上设置有与磁悬浮上盘12配合的凹槽，凹槽呈圆台面状，若干下悬浮磁体安装在凹槽的圆台面上，磁悬浮下盘13上还设置有安装下悬浮磁体的悬浮磁体下安装孔，下悬浮磁体粘接固定在悬浮磁体下安装孔内。磁悬浮上盘12与磁悬浮下盘13之间采用圆台面配合，磁悬浮上盘12和磁悬浮下盘13上的磁体具有径向的磁推力，可以有效减小主传动轴11与磁悬浮下盘13之间的摩擦力。
主动磁传动盘14和从动磁传动盘15呈圆盘状，主动磁传动盘14上设置有安装主传动磁体的主传动磁体安装孔，从动磁传动盘15上设置有安装从传动磁体的从传动磁体安装孔；主传动磁体粘接固定在主传动磁体安装孔内，从传动磁体粘接固定在从传动磁体安装孔。
叶轮固定顶盖23呈圆锥状，叶轮固定顶盖23的上部设置有若干减重开口，减重开口呈矩形状；叶轮固定底座22呈十字状，外叶片25固定在叶轮固定底座22的边缘，叶轮固定底座22与叶轮轴21固定连接，叶轮固定底座22的每一处分支支架上设置有定位槽，磁悬浮上盘12上设置有与定位槽配合的定位部；主传动轴11与叶轮轴21连接的末端设置有安装凸起，叶轮固定底座22上设置有与安装凸起配合的安装孔。
外壳3的顶部设置有若干支撑肋板，若干支撑肋板均布在外壳3的边侧位置，支撑肋板与外壳3一体成型设计；支撑肋板能方便将磁悬浮下盘13安装在外壳3上。外壳上设置有若干散热孔，散热孔呈水滴状。
角度调节机构5的工作原理：常态时，活塞53位于活塞筒51的中部，此时活塞53在上调节弹簧54和下调节弹簧55的作用下处于平衡位置；当出现阵风或者风向频繁改变时，风力采集模块2会受到较大的阻力，风力采集模块2受到的阻力会依次传递给主传动轴11、外壳3、角度调节机构5，若干角度调节机构5在外壳的作用下会出现收缩或者拉伸，作用在若干角度调节机构5上的作用力一般大小也不相同，当外壳3带动活塞杆52、活塞53移动时，被活塞53挤压一侧的阻力液56会通过阻力液通孔流动到活塞53的另一侧，利用活塞53和阻力液56的作用，使活塞杆52实现缓慢伸缩改变，而上调节弹簧54和下调节弹簧55能协助活塞53回到常态位置，为下一次的迎风调节提供复位准备。

Claims (9)

1.一种便携式风力发电装置，其特征在于，包括有悬浮传动模块(1)和安装在所述悬浮传动模块(1)上的风力采集模块(2)，以及固定所述悬浮传动模块(1)的外壳(3)；还包括有外部支架(4)，所述外部支架(4)与所述外壳(3)之间还铰接有若干角度调节机构(5)；
所述悬浮传动模块(1)包括有安装在所述外壳(3)内的磁悬浮下盘(13)，所述磁悬浮下盘(13)与所述外壳(3)螺纹连接，所述磁悬浮下盘(13)的上方设置有安装所述风力采集模块(2)的磁悬浮上盘(12)，所述磁悬浮上盘(12)连接有主传动轴(11)，所述主传动轴(11)的上端与所述磁悬浮上盘(12)连接，所述主传动轴(11)的下端贯穿所述磁悬浮下盘(13)连接有主动磁传动盘(14)，所述主动磁传动盘(14)的下方设置有从动磁传动盘(15)，所述从动磁传动盘(15)上固定有传动输出轴(16)，所述传动输出轴(16)贯穿伸出至外壳(3)的底部；所述磁悬浮上盘(12)磁悬浮下盘(13)、主动磁传动盘(14)和从动磁传动盘(15)上还设置有若干磁体；
所述角度调节机构(5)包括有活塞筒(51)、活塞杆(52)和活塞(53)，所述活塞(53)的上、下侧分别设置有上调节弹簧(54)和下调节弹簧(55)，所述活塞筒(51)内填充有阻力液(56)，所述活塞(53)在轴向还设置有若干阻力液通孔；所述外部支架为正四面体状，所述外部支架的底部棱角处与所述外壳之间设置有三处角度调节机构。
2.根据权利要求1所述的便携式风力发电装置，其特征在于，所述风力采集模块(2)包括有叶轮轴(21)、叶轮固定底座(22)、叶轮固定顶盖(23)，所述叶轮固定顶盖(23)和叶轮固定底座(22)分别固定在所述叶轮轴(21)的上、下侧，所述叶轮轴(21)上设置有若干内叶片(24)，所述叶轮固定底座(22)与所述叶轮固定顶盖(23)之间固定有若干外叶片(25)；所述外叶片(25)为条状弧形叶片；所述内叶片(24)与所述叶轮轴(21)固定连接，所述内叶片(24)的径向截面呈C字形，所述内叶片(24)的下侧设置有平滑的缺口，所述内叶片(24)的上、下侧与所述叶轮固定顶盖(23)和所述叶轮固定底座(22)连接。
3.根据权利要求1所述的便携式风力发电装置，其特征在于，所述磁悬浮上盘(12)上设置有若干上悬浮磁体，所述磁悬浮下盘(13)上设置有与所述上悬浮磁体配合的下悬浮磁体，所述上悬浮磁体与所述下悬浮磁体相互排斥；所述主动磁传动盘(14)上设置有若干主传动磁体，所述从动磁传动盘(15)上设置有与所述主传动磁体配合的从传动磁体。
4.根据权利要求1所述的便携式风力发电装置，其特征在于，所述主传动轴(11)与所述磁悬浮上盘(12)之间设置有销钉，所述主传动轴(11)与所述磁悬浮上盘(12)上设置有销钉孔(19)，所述销钉孔(19)均匀分隔设置在所述主传动轴(11)和所述磁悬浮上盘(12)上。
5.根据权利要求1所述的便携式风力发电装置，其特征在于，所述主传动轴(11)与所述磁悬浮下盘(13)之间设置有第一轴承(17)，所述传动输出轴(16)与所述外壳(3)之间设置有第二轴承(18)。
6.根据权利要求3所述的便携式风力发电装置，其特征在于，所述磁悬浮上盘(12)呈圆台状，若干所述上悬浮磁体安装在所述磁悬浮上盘(12)的圆台面上，所述磁悬浮上盘(12)上还设置有安装所述上悬浮磁体的悬浮磁体上安装孔，所述上悬浮磁体粘接固定在所述悬浮磁体上安装孔内；所述磁悬浮下盘(13)上设置有与所述磁悬浮上盘(12)配合的凹槽，所述凹槽呈圆台面状，若干所述下悬浮磁体安装在所述凹槽的圆台面上，所述磁悬浮下盘(13)上还设置有安装所述下悬浮磁体的悬浮磁体下安装孔，所述下悬浮磁体粘接固定在所述悬浮磁体下安装孔内。
7.根据权利要求3所述的便携式风力发电装置，其特征在于，所述主动磁传动盘(14)和所述从动磁传动盘(15)呈圆盘状，所述主动磁传动盘(14)上设置有安装所述主传动磁体的主传动磁体安装孔，所述从动磁传动盘(15)上设置有安装所述从传动磁体的从传动磁体安装孔；所述主传动磁体粘接固定在所述主传动磁体安装孔内，所述从传动磁体粘接固定在所述从传动磁体安装孔。
8.根据权利要求3所述的便携式风力发电装置，其特征在于，所述上悬浮磁体的数量小于所述下悬浮磁体的数量，所述主传动磁体的数量为大于所述从传动磁体数量的一倍。
9.根据权利要求2所述的便携式风力发电装置，其特征在于，所述叶轮固定顶盖(23)呈圆锥状，所述叶轮固定顶盖(23)的上部设置有若干减重开口，所述减重开口呈矩形状；所述叶轮固定底座(22)呈十字状，所述外叶片(25)固定在所述叶轮固定底座(22)的边缘，所述叶轮固定底座(22)与所述叶轮轴(21)固定连接，所述叶轮固定底座(22)的每一处分支支架上设置有定位槽，所述磁悬浮上盘(12)上设置有与所述定位槽配合的定位部；所述主传动轴(11)与所述叶轮轴(21)连接的末端设置有安装凸起，所述叶轮固定底座(22)上设置有与所述安装凸起配合的安装孔。
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