CN116123034A - 风力发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及风力发电技术领域并公开一种风力发电装置，该风力发电装置包括机架、动力组件和第一发电组件，动力组件包括转动轴风叶，转动轴可转动地设在机架上，风叶设在转动轴上，风叶沿转动轴的轴向延伸，第一发电组件包括环形壳、伸缩架和压电纤维片，环形壳设在机架上，环形壳套在转动轴上，环形壳的内周面与转动轴间隔开，环形壳的内周面与转动轴之间的间距包括在环形壳的周向上间隔布置的第一间距和第二间距，第一间距和第二间距不同，伸缩架的一端与转动轴相连，伸缩架在转动轴的径向上可伸缩。本发明的风力发电装置，风叶带动转动轴，从而转动轴带动压电纤维片做伸缩运动，让压电纤维片产生电能。

Description

风力发电装置
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，具体地，公开一种风力发电装置。
背景技术
为了实施碳达峰行动，加快规划和建设新型能源布局，积极参与应对气候全球变化和全球治理。随着能源结构的改革，对于风、光等清洁可再生能源的开发是近些年能源开发研究的热点。风能资源丰富的风场，往往太阳能资源也相对丰富，同样的太阳能发电场的风能资源一般也比较丰富。
在相关技术中，如何风能是亟待解决的技术问题。。
发明内容
本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
本发明的风力发电装置1000，风叶120带动转动轴110，从而转动轴110带动压电纤维片230做伸缩运动，让压电纤维片230产生电能。
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种风力发电装置，风叶带动转动轴，从而转动轴带动压电纤维片做伸缩运动，让压电纤维片产生电能。
本发明的风力发电装置包括机架、动力组件和第一发电组件；
所述动力组件包括：
转动轴，所述转动轴可转动地设在所述机架上；
风叶，所述风叶设在所述转动轴上，所述风叶沿所述转动轴的轴向延伸；
所述第一发电组件包括：
环形壳，所述环形壳设在所述机架上，所述环形壳套在所述转动轴上，所述环形壳的内周面与所述转动轴间隔开，所述环形壳的内周面与所述转动轴之间的间距包括在所述环形壳的周向上间隔布置的第一间距和第二间距，所述第一间距和所述第二间距不同；
伸缩架，所述伸缩架的一端与所述转动轴相连，所述伸缩架在所述转动轴的径向上可伸缩，以使所述伸缩架的远离所述转动轴的一端与所述环形壳的内周面相抵接；
压电纤维片，所述压电纤维片沿所述转动轴的径向延伸，所述压电纤维片的一端与所述伸缩架的一端相连，所述压电纤维片的远离所述转动轴的一端与所述伸缩架的远离所述转动轴的一端相连。
可选地，所述第一发电组件还包括弹性件，所述弹性件的一端与所述伸缩架的一端相连，所述弹性件的远离所述转动轴的一端与所述压电纤维片的远离所述转动轴的一端相连。
可选地，所述第一发电组件还包括：
第一压电夹，所述第一压电夹设在所述伸缩架上且邻近所述转动轴，所述第一压电夹可夹住所述压电纤维片；
第二压电夹，所述第二压电夹设在所述伸缩架上且远离所述转动轴，所述第二压电夹可夹住所述压电纤维片。
可选地，所述环形壳体的内表面上设有环形轨道，所述环形轨道环绕所述转动轴，所述环形轨道与所述转动轴之间的间距包括在所述环形壳的周向上间隔布置的第三间距和第四间距，所述第一发电组件还包括滑轮，所述滑轮设在所述伸缩架上，所述滑轮与所述环形轨道配合。
可选地，所述环形轨道的拐角处为平滑的弧形过渡。
可选地，所述压电纤维片和所述伸缩架设有多个，所述压电纤维片与所述伸缩架一一对应，所述压电纤维片在所述伸缩架的周向上间隔布置。
可选地，所述风叶的迎风面凹陷形成弧形迎风面；和/或
所述风叶的背风面凸起形成弧形背风面。
可选地，所述风叶螺旋设在所述转动轴上，所述风叶的螺旋轴线平行于所述转动轴的轴线。
可选地，所述风叶设有多个，多个所述风叶在所述转动轴的周向上间隔布置。
可选地，还包括第二发电组件，所述第二发电组件包括：
多个线圈组，多个所述线圈组在所述转动轴的周向上间隔布设在所述机架上；
多个转子，多个所述转子在所述转动轴的周向上间隔布设在所述转动轴上，所述转子位于所述线圈组和所述转动轴之间。
附图说明
图1是本发明实施例的风力发电装置的正视图。
图2是图1的A-A的截面图。
图3是图1的C-C的截面图。
图4是图1的B-B的截面图。
附图标记：1000-风力发电装置、100-动力组件、110-转动轴、120-风叶、121-迎风面、122-背风面、200-第一发电组件、210-环形壳、211-环形轨道、220-伸缩架、230-压电纤维片、240-第一压电夹、250-第二压电夹、260-滑轮、270-弹性件、300-第二发电组件、310-线圈组、320-转子、400-机架,a-第一拐角处、b-第二拐角处、c-第三拐角处。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的风力发电装置1000。如图1-图4所示，本发明实施例的风力发电装置1000包括机架400、动力组件100和第一发电组件200。
动力组件100包括转动轴110和风叶120，转动轴110可转动地设在机架400上，风叶120设在转动轴110上，风叶120沿转动轴110的轴向延伸。
第一发电组件200包括环形壳210、伸缩架220和压电纤维片230，环形壳210设在机架400上，环形壳210套在转动轴110上，环形壳210的内周面与转动轴110间隔开，环形壳210的内周面与转动轴110之间的间距包括在环形壳210的周向上间隔布置的第一间距和第二间距，第一间距和第二间距不同。伸缩架220的一端与转动轴110相连，伸缩架220在转动轴110的径向上可伸缩，以使伸缩架220的远离转动轴110的一端与环形壳210的内周面相抵接。压电纤维片230沿转动轴110的径向延伸，压电纤维片230的一端与伸缩架400的一端相连，压电纤维片230的远离转动轴110的一端与伸缩架220的远离转动轴110的一端相连。
本发明的风力发电装置1000，风叶120带动转动轴110，从而转动轴110带动压电纤维片230做伸缩运动，让压电纤维片230产生电能。
下面描述本发明的一些具体实施例。为了便于描述，图1的上下方向为转动轴110的延伸方向。
在一些具体实施例中，如图1和图2所示，动力组件100包括转动轴110和风叶120，转动轴110可转动地设在机架400上，转动轴110上安装有风叶120，风叶120可以带动转动轴110旋转。需要说明的是，风叶120安装在转动轴110的侧面，风叶120可以为板状体，板状体的的长度与转动轴110的长度一致。
在一些具体实施例中，如图2所示，风叶120的迎风面121凹陷形成弧形迎风面121，弧形迎风面121可以增大风叶120对风的阻力，即，可以提高风作用在风叶120的效果，进而提高风能的利用率。
在一些具体实施例中，如图2所示，风叶120的背风面122凸起形成弧形背风面122，弧形背风面122与风相互作用，可以在风叶120的背风面122上形成升力，提高风能的利用率。
在一些具体实施例中，如图1所示，风叶120螺旋设在转动轴110上，风叶120的螺旋轴线平行于转动轴110的轴线，螺旋状的风叶120可以保证风叶120持续受到风的作用力，确保转动轴110可以持续的转动。
在一些具体实施例中，如图1和图2所示，风叶120设置有多个(n个)，叶片根部布置在转动轴110上的位置参考线选用螺旋线布置，螺距为叶片布置高度，圈数为最小1/n圈，螺旋状的风叶120保证风叶在运行过程中受到持续的、均匀的作用力，减少力的突变，确保转动轴110可以持续的平稳转动。
在一些具体实施例中，如图1和图3所示，第一发电组件200包括环形壳210、伸缩架220和压电纤维片230，环形壳210设在机架400上，环形壳210套在转动轴110上，环形壳210的内周面与转动轴110间隔开，环形壳210的内周面与转动轴110之间的间距，该间距是指环形壳210的内周面与转动轴110在转动轴110的径向上之间的间距，该间距包括在环形壳210的周向上间隔布置的第一间距和第二间距，第一间距和第二间距不同。需要说明的是，第一间距和第二间距在同一个平面内，并且该平面正交于转动轴110的轴向。
伸缩架220的一端与转动轴110相连，伸缩架220在转动轴110的径向上可伸缩，以使伸缩架220的远离转动轴110的一端与环形壳210的内周面相抵接。转动轴110转动可以伸缩架220转动，在转动的过程中，伸缩架220与环形壳210的内周面相抵接，使得伸缩架220可以做伸缩运动。
压电纤维片230沿转动轴110的径向延伸，压电纤维片230的一端与伸缩架400的一端相连，压电纤维片230的远离转动轴110的一端与伸缩架220的远离转动轴110的一端相连。在伸缩架220做伸缩运动的情况下，伸缩架220可以驱动压电纤维片230伸缩运动，从而使得压电纤维片230产生电能。
在一些具体实施例中，如图1和图3所示，环形壳体210的内表面上设有环形轨道211，环形轨道211环绕转动轴110，环形轨道211与转动轴110之间的间距包括在环形壳210的周向上间隔布置的第三间距和第四间距。需要说明的是，第三间距和第四间距的解释说明可以参考上述的第一间距和第二间距。
在一些具体实施例中，如图1和图3所示，第一发电组件200还包括滑轮260，滑轮260设在伸缩架220上，滑轮260与环形轨道211配合，可以减小伸缩架220的阻力，从而减小了风能的损耗，进而提高了风能的利用率。
在一些具体实施例中，如图1和图3所示，环形轨道211的拐角处为平滑的弧形过渡。具体地，第一拐角处a、第一拐角处b和第一拐角处c之间相对相对平滑(更加顺滑)，当滑轮260依次经过第一拐角处a、第一拐角处b和第一拐角处c时，可以减小滑轮260与环形轨道211之间的阻力，从而减小了风能的损耗，进而提高了风能的利用率。
在一些具体实施例中，如图1所示，第一发电组件200还包括弹性件270，弹性件270的一端与伸缩架220的一端相连，弹性件270的远离转动轴110的一端与压电纤维片230的远离转动轴110的一端相连。弹性件270可以确保伸缩架220始终抵接在环形壳体210的内表面上，保证伸缩架220可以完成伸缩运动。
可选地，弹性件270为弹簧。
在一些具体实施例中，如图1和图3所示，第一发电组件200还包括第一压电夹240和第二压电夹250，第一压电夹240设在伸缩架220上且邻近转动轴110，第一压电夹240可夹住压电纤维片230，第二压电夹250设在伸缩架220上且远离转动轴110，第二压电夹250可夹住压电纤维片230。第一压电夹240和第二压电夹250可以将压电纤维片230更稳定地固定在伸缩架220，保证压电纤维片230跟随伸缩架220做伸缩运动。
在一些具体实施例中，如图1和图3所示，压电纤维片230和伸缩架220设有多个，压电纤维片230与伸缩架220一一对应，压电纤维片230在伸缩架220的周向上间隔布置，可以提高压电纤维片230的发电效率。
在一些具体实施例中，如图1和图4所示，风力发电装置1000还包括第二发电组件300，第二发电组件300包括多个线圈组310和多个转子320，多个线圈组310在转动轴110的周向上间隔布设在机架400上，多个转子320在转动轴110的周向上间隔布设在转动轴110上，转子320位于线圈组310和转动轴110之间。线圈组310和转子320之间可以产生电磁感应，使得第二发电组件300进行发电。
可选地，多个转子320上安装的永磁体采用海尔贝克阵列，提高发电效率。
本发明的风力发电装置1000，可以安装在光伏电厂的空处，在狭道效应的作用下，会出现类似穿堂风的情况，风力足够大，风作用在风叶120的作用力更大。在风力的作用下，风叶120带动转动轴110进行转动，第二发电组件300中的线圈组310和转子320之间产生感电效应，从而产生电能。
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”、“轴向”、“径向”、“周向”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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，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，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种风力发电装置，其特征在于，包括机架、动力组件和第一发电组件；
所述动力组件包括：
转动轴，所述转动轴可转动地设在所述机架上；
风叶，所述风叶设在所述转动轴上，所述风叶沿所述转动轴的轴向延伸；
所述第一发电组件包括：
环形壳，所述环形壳设在所述机架上，所述环形壳套在所述转动轴上，所述环形壳的内周面与所述转动轴间隔开，所述环形壳的内周面与所述转动轴之间的间距包括在所述环形壳的周向上间隔布置的第一间距和第二间距，所述第一间距和所述第二间距不同；
伸缩架，所述伸缩架的一端与所述转动轴相连，所述伸缩架在所述转动轴的径向上可伸缩，以使所述伸缩架的远离所述转动轴的一端与所述环形壳的内周面相抵接；
压电纤维片，所述压电纤维片沿所述转动轴的径向延伸，所述压电纤维片的一端与所述伸缩架的一端相连，所述压电纤维片的远离所述转动轴的一端与所述伸缩架的远离所述转动轴的一端相连。
2.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述第一发电组件还包括弹性件，所述弹性件的一端与所述伸缩架的一端相连，所述弹性件的远离所述转动轴的一端与所述压电纤维片的远离所述转动轴的一端相连。
3.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述第一发电组件还包括：
第一压电夹，所述第一压电夹设在所述伸缩架上且邻近所述转动轴，所述第一压电夹可夹住所述压电纤维片；
第二压电夹，所述第二压电夹设在所述伸缩架上且远离所述转动轴，所述第二压电夹可夹住所述压电纤维片。
4.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述环形壳体的内表面上设有环形轨道，所述环形轨道环绕所述转动轴，所述环形轨道与所述转动轴之间的间距包括在所述环形壳的周向上间隔布置的第三间距和第四间距，所述第一发电组件还包括滑轮，所述滑轮设在所述伸缩架上，所述滑轮与所述环形轨道配合。
5.根据权利要求4所述的风力发电装置，其特征在于，所述环形轨道的拐角处为平滑的弧形过渡。
6.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述压电纤维片和所述伸缩架设有多个，所述压电纤维片与所述伸缩架一一对应，所述压电纤维片在所述伸缩架的周向上间隔布置。
7.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，
所述风叶的迎风面凹陷形成弧形迎风面；和/或
所述风叶的背风面凸起形成弧形背风面。
8.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述风叶螺旋设在所述转动轴上，所述风叶的螺旋轴线平行于所述转动轴的轴线。
9.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述风叶设有多个，多个所述风叶在所述转动轴的周向上间隔布置。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的风力发电装置，其特征在于，还包括第二发电组件，所述第二发电组件包括：
多个线圈组，多个所述线圈组在所述转动轴的周向上间隔布设在所述机架上；
多个转子，多个所述转子在所述转动轴的周向上间隔布设在所述转动轴上，所述转子位于所述线圈组和所述转动轴之间。
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