CN118008700B - 一种高空风能捕获装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于风力发电技术领域，尤其是一种高空风能捕获装置，现提出以下方案，包括立柱，所述立柱的顶端固定有发电机主体，所述发电机主体的顶端中心位置设置有转轴；所述转轴的外壁固定有固定套，固定套外壁与叶板对应的位置固定有水平设置的固定杆，固定杆远离固定套的一端固定有竖直设置的固定轴，所述叶板靠近固定轴的一侧固定有两个固定架，所述固定轴圆周外壁的顶端和底端与对应位置的固定架之间通过扭簧转动连接。本发明通过叶板随着风力大小变化而偏移摆动，使该风力发电机能够在不同风力大小状态下均能对风能进行有效地捕获，并且有效避免在风力不断变化过程中对叶板地冲撞损坏，而有效保证叶板长时间使用的有效性。

Description

一种高空风能捕获装置

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种高空风能捕获装置。

背景技术

风力发电是把风的动能转为电能，风力发电是对风能捕获利用常见的设备，现有技术中一般在区域内通过分布的立杆设置有多个风力发电装置，并通过与风力发电装置连接的扇叶对高空风能进行捕获。

专利公告号为CN102011706B的中国发明专利，公开了一种风力发电装置，它包括安装在旋转轴上可旋转的发电机、所述旋转轴上安装有连接盘、一端安装在所述连接盘上的连结杆和安装在所述连结杆的另一端的叶片，所述叶片的机翼形状的叶片本体的底面的下方突出设置有旋转速度抑制；但是上述专利在风力小的情况下，往往叶片在旋转方向与风力撞击强度小，而无法充分进行风能捕获。

发明内容

基于背景技术的技术问题，本发明提出了一种高空风能捕获装置。

本发明提出的一种高空风能捕获装置，包括立柱，所述立柱的顶端固定有发电机主体，发电机主体的外围设置有环形阵列分布的叶板，所述叶板远离发电机主体的一侧外壁设置成曲面结构，叶板的曲面结构在水平方向弯曲，所述发电机主体设置为内转子风力发电机，所述发电机主体的顶端中心位置设置有转轴；所述转轴的外壁固定有固定套，固定套外壁与叶板对应的位置固定有水平设置的固定杆，固定杆远离固定套的一端固定有竖直设置的固定轴，所述叶板靠近固定轴的一侧固定有两个固定架，所述固定轴圆周外壁的顶端和底端与对应位置的固定架之间通过扭簧转动连接；自然放置状态下的所述叶板与发电机主体对应的圆周切线交叉设置，且叶板朝着远离发电机主体的一端延伸设置。

优选的，所述叶板的顶端朝着远离发电机主体的方向倾斜，所述叶板远离发电机主体的一侧外壁开设有多个间隔交错分布的风槽，所述风槽设置由相连通的水平槽和竖直槽，竖直槽的顶端和水平槽靠近叶板延伸方向的一端连通。

优选的，所述叶板的一侧顶部位置开设有多个风孔，风孔间隔分布于风槽内和相邻两个风槽之间的位置，所述叶板靠近发电机主体的一侧位置开设有多个气流槽，气流槽分布于风孔的下方，气流槽在水平方向延伸设置。

优选的，所述叶板靠近发电机主体的一侧底部固定有水平延伸的导向架，导向架内限位滑动连接有球状结构的滑块，所述滑块远离导向架的一端固定有连接管一，连接管一的内壁滑动连接有伸缩杆一，伸缩杆一的一端与连接管一的内壁之间连接有弹簧一，所述伸缩杆一远离连接管一的一端固定有安装环，安装环的内壁限位滚动连接有滚球；所述立柱外壁位于发电机主体的下方固定有承载架，承载架的顶部开设有环状结构的滚槽，滚槽截面呈弧形结构设置，所述滚球与滚槽内壁滚动接触。

优选的，所述固定杆外壁靠近固定套的一端固定有安装架，安装架朝向叶板的一端固定有两个水平放置的连接管二，两个连接管二分别位于固定轴的两侧，所述连接管二的内壁滑动连接有伸缩杆二，伸缩杆二的一端与连接管二内壁之间连接有弹簧二，所述伸缩杆二靠近叶板的一端固定有接触块，相邻两个所述连接管二之间靠近安装架的一端连通有连通管。

优选的，所述发电机主体的顶部外壁固定有多个定位轴，定位轴设置有水平轴和竖直轴，竖直轴的底端与发电机主体的壳体顶部固定，水平轴与竖直轴的顶端一体成型，所述水平轴的外壁转动连接有转动套，转动套的外壁固定有三个延伸杆一，所述延伸杆一远离发电机主体的一侧固定有叶片，所述延伸杆一远离转动套的一端与连接管二的外壁接触。

优选的，所述发电机主体外壁的底部固定有多个水平放置的轴套，所述轴套的内壁通过扭簧转动连接有水平放置的轴杆，轴杆远离发电机主体的一端固定有竖直延伸的延伸杆二，所述延伸杆二的底端与连接管一接触。

优选的，所述轴套与定位轴呈间隔交错设置，所述延伸杆二的顶端固定有磁块，延伸杆一远离转动套的一端采用磁吸材料制作。

优选的，所述延伸杆二靠近发电机主体的一端外壁以及远离发电机主体的一端外壁均开设有多个豁口，所述延伸杆二的侧面开设有贯穿设置的通孔。

优选的，所述承载架的底部两侧均开设有安装槽，安装槽的内壁固定有电磁铁，所述滚球采用磁吸材料制作。

本发明中的有益效果为：

本发明实施例中，通过叶板随着风力大小变化而偏移摆动，使该风力发电机能够在不同风力大小状态下均能对风能进行有效地捕获，并且有效避免在风力不断变化过程中对叶板地冲撞损坏，而有效保证叶板长时间使用的有效性。

本发明实施例中，利用风槽的水平槽而使部分风力向上撞击在水平槽的顶部，以利用风力向上承托叶板，以降低叶板在长时间使用时过多地将重力完全负载在固定杆上，降低固定杆的负载而保证设备长久使用的有效性；通过风孔间隔分布于风槽内和相邻两个风槽之间的位置，而使从顶部风孔进入的气流交错，而提高发电机主体顶部外围区域的空气流动效果，以避免发电机主体长时间工作时热量在壳体周围聚集而无法有效分散。

本发明实施例中，环形分布的固定杆外侧的连接管二或伸缩杆二会与交替与上方位置的延伸杆一碰撞，使延伸杆一带着叶片绕着转动套的轴心转动，以辅助对发电机主体的外围进行散热，且在叶板内侧向外引导气流而进行稳定叶板；延伸杆二的底端与转动的连接管一或伸缩杆一接触碰撞，而使延伸杆二往复偏转，从而使延伸杆一在转动过程中转动幅度存在变化，而进一步提高引导气流的分散效果，以提高发电机主体外围的散热降温效果。

附图说明

图1为本发明提出的一种高空风能捕获装置的整体结构示意图；

图2为本发明提出的一种高空风能捕获装置的叶板在小风力状态的结构示意图；

图3为本发明提出的一种高空风能捕获装置的叶板在大风力状态的结构示意图；

图4为本发明提出的一种高空风能捕获装置的叶板分布结构示意图；

图5为本发明提出的一种高空风能捕获装置的固定架和导向架结构示意图；

图6为本发明提出的一种高空风能捕获装置的风槽分布结构示意图；

图7为本发明提出的一种高空风能捕获装置的发电机主体外围结构示意图；

图8为本发明提出的一种高空风能捕获装置的延伸杆二结构示意图；

图9为本发明提出的一种高空风能捕获装置的承载架结构示意图。

图中：1立柱、2发电机主体、201转轴、3固定套、4固定杆、5固定轴、6叶板、7固定架、8承载架、9导向架、10滑块、11连接管一、12伸缩杆一、13安装环、14滚球、15风槽、16风孔、17气流槽、18安装架、19连接管二、20伸缩杆二、21接触块、22定位轴、23转动套、24延伸杆一、25叶片、26轴套、27轴杆、28延伸杆二、281通孔、282豁口、29磁块、30电磁铁、31连通管。

具体实施方式

实施例1：参照图1-图5，一种高空风能捕获装置，包括立柱1，立柱1的顶端固定有发电机主体2，发电机主体2的外围设置有环形阵列分布的叶板6，叶板6远离发电机主体2的一侧外壁设置成曲面结构，叶板6的曲面结构在水平方向弯曲，发电机主体2设置为内转子风力发电机，发电机主体2的顶端中心位置设置有转轴201；转轴201的外壁固定有固定套3，固定套3外壁与叶板6对应的位置固定有水平设置的固定杆4，固定杆4远离固定套3的一端固定有竖直设置的固定轴5，叶板6靠近固定轴5的一侧固定有两个固定架7，固定轴5圆周外壁的顶端和底端与对应位置的固定架7之间通过扭簧转动连接；自然放置状态下的叶板6与发电机主体2对应的圆周切线交叉设置，且叶板6朝着远离发电机主体2的一端延伸设置，即固定轴5设置于叶板6中心朝向发电机主体2的一端位置，在使用时，通过立柱1将发电机主体2和其外围的分布的叶板6竖立在高处，使风与叶板6的曲面外壁撞击而带着固定套3和转轴201转动，且通过曲面使叶板6由外侧曲面朝着内侧方向移动，以通过发电机主体2进行发电作业，并通过立柱1内设置的导线将电力传导储存；

当遇到大风力天气时，如图3所示，由于固定轴5位于叶板6中心的一端位置，使得叶板6位于固定轴5两端位置受到风力区域大小存在差异，而使叶板6延伸方向的一端朝着靠近发电机主体2的内侧偏转，叶板6随着风力增大而逐渐与发电机主体2外围圆周的切线方向平行，此时让叶板6沿着圆周方向稳定转动，而避免大风力过多地在切线方向与叶板6撞击而造成叶板6的松动损坏；

当遇到小风力天气时，如图2所示，此时风力小而不足以克服过多固定轴5位置连接的扭簧的阻力，而使叶板6的斜面和发电机主体2的径向趋于平行，从而增加风力在圆周的切线方向与叶板6斜面的撞击效果，以保证叶板6在小风力状态下能够有效带着转轴201进行转动，从而提高在小风力状态下对风能的捕获效果；

并通过叶板6随着风力大小变化而偏移摆动，使该风力发电机能够在不同风力大小状态下均能对风能进行有效地捕获，并且有效避免在风力不断变化过程中对叶板6地冲撞损坏，而有效保证叶板6长时间使用的有效性。

本发明中，参照图1-图5，叶板6的顶端朝着远离发电机主体2的方向倾斜，叶板6远离发电机主体2的一侧外壁开设有多个间隔交错分布的风槽15，风槽15设置由相连通的水平槽和竖直槽，竖直槽的顶端和水平槽靠近叶板6延伸方向的一端连通，在使用时，通过多个间隔交错分布的风槽15以提高风力撞击叶板6的曲面而带着固定套3和转轴201转动的效果，且在风力增强时利用风槽15的竖直槽来提高叶板6有效偏转的作业效果；此外在使用过程中，利用风槽15的水平槽而使部分风力向上撞击在水平槽的顶部，以利用风力向上承托叶板6，以降低叶板6在长时间使用时过多地将重力完全负载在固定杆4上，降低固定杆4的负载而保证设备长久使用的有效性。

本发明中，参照图1-图6，叶板6的一侧顶部位置开设有多个风孔16，风孔16间隔分布于风槽15内和相邻两个风槽15之间的位置，叶板6靠近发电机主体2的一侧位置开设有多个气流槽17，气流槽17分布于风孔16的下方，气流槽17在水平方向延伸设置，在使用时，部分叶板6外侧气流从风孔16穿过进入内侧的顶部区域，且通过风孔16间隔分布于风槽15内和相邻两个风槽15之间的位置，而使从顶部风孔16进入的气流交错，而提高发电机主体2顶部外围区域的空气流动效果，以避免发电机主体2长时间工作时热量在壳体周围聚集而无法有效分散；并且在叶板6沿着固定套3轴心转动以及叶板6随着风力大小变化而偏转时，使叶板6内侧在气流槽17位置产生气流引导而分散，以进一步提高对发电机主体2的壳体周围热量的引导分散效果。

本发明中，参照图1-图6，叶板6靠近发电机主体2的一侧底部固定有水平延伸的导向架9，导向架9内限位滑动连接有球状结构的滑块10，滑块10球状结构的设置使滑块10在导向架9内可移动的同时也可进行转动，滑块10远离导向架9的一端固定有连接管一11，连接管一11的内壁滑动连接有伸缩杆一12，伸缩杆一12的一端与连接管一11的内壁之间连接有弹簧一，伸缩杆一12远离连接管一11的一端固定有安装环13，安装环13的内壁限位滚动连接有滚球14；立柱1外壁位于发电机主体2的下方固定有承载架8，承载架8的顶部开设有环状结构的滚槽，滚槽截面呈弧形结构设置，滚球14与滚槽内壁滚动接触，从而利用滑块10、连接管一11、伸缩杆一12、安装环13和滚球14使叶板6底部与承载架8之间连接，以对叶板6进行辅助支撑而保证叶板6转动过程中的稳定性，且通过连接管一11和伸缩杆一12之间的滑动连接、以及球状结构的滑块10与导向架9之间的滑动接触，以及滚球14与滚槽的滚动连接，使叶板6能够稳定有效地偏转；并且仅通过滚球14下方的承载架8进行支撑限位而不对滚球14上方进行限位，提高叶板6在受到向上风力时的辅助承托效果。

本发明中，参照图1-图6，固定杆4外壁靠近固定套3的一端固定有安装架18，安装架18朝向叶板6的一端固定有两个水平放置的连接管二19，两个连接管二19分别位于固定轴5的两侧，连接管二19的内壁滑动连接有伸缩杆二20，伸缩杆二20的一端与连接管二19内壁之间连接有弹簧二，伸缩杆二20靠近叶板6的一端固定有接触块21，相邻两个连接管二19之间靠近安装架18的一端连通有连通管31，在使用时通过固定轴5两侧位置弹簧连接的伸缩杆二20和接触块21对叶板6的摆动进行限位以及缓冲，配合固定轴5位置的扭簧连接，而使叶板6在转动进行风力发电的过程中稳定偏转，而避免在强风作用下多度弯折导致受损，从而进一步提高长久使用的有效性。

实施例2：包括实施例1的所有结构和方法，参照图1-图7，一种高空风能捕获装置，还包括有，发电机主体2的顶部外壁固定有多个定位轴22，定位轴22设置有水平轴和竖直轴，竖直轴的底端与发电机主体2的壳体顶部固定，水平轴与竖直轴的顶端一体成型，水平轴的外壁转动连接有转动套23，转动套23的外壁固定有三个延伸杆一24，延伸杆一24远离发电机主体2的一侧固定有叶片25，延伸杆一24远离转动套23的一端与连接管二19的外壁接触，从而在叶板6受到风力作用时带着固定套3和转轴201转动，环形分布的固定杆4外侧的连接管二19或伸缩杆二20会与交替与上方位置的延伸杆一24碰撞，而使多个延伸杆一24带着转动套23转动，直至上方的延伸杆一24向下转动至远离连接管二19，以使延伸杆一24带着叶片25绕着转动套23的轴心转动，以辅助对发电机主体2的外围进行散热，且在叶板6内侧向外引导气流而进行稳定叶板6，使叶板6稳定转动而避免在强风时过度弯折而造成损坏，从而进一步提高长时间进行高空风能捕获的有效性。

本发明中，参照图1-图8，发电机主体2外壁的底部固定有多个水平放置的轴套26，轴套26的内壁通过扭簧转动连接有水平放置的轴杆27，轴杆27远离发电机主体2的一端固定有竖直延伸的延伸杆二28，延伸杆二28的底端与连接管一11接触，轴套26与定位轴22呈间隔交错设置，延伸杆二28的顶端固定有磁块29，延伸杆一24远离转动套23的一端采用磁吸材料制作，通过位于相邻定位轴22之间位置设置的延伸杆二28以及位于延伸杆二28顶端的磁块29，使得被连接管二19推动向下转动的延伸杆一24端部朝着延伸杆二28顶端方向移动靠近，从而能够保证在连接管二19远离后转动套23的顶部始终有竖立的延伸杆一24与后续到达的连接管二19接触，以此保证延伸杆一24带着叶片25转动的连续性；并且延伸杆二28的底端与转动的连接管一11或伸缩杆一12接触碰撞，而使延伸杆二28往复偏转，从而使延伸杆一24在转动过程中转动幅度存在变化，而进一步提高引导气流的分散效果，以提高发电机主体2外围的散热降温效果。

本发明中，参照图1-图8，延伸杆二28靠近发电机主体2的一端外壁以及远离发电机主体2的一端外壁均开设有多个豁口282，延伸杆二28的侧面开设有贯穿设置的通孔281，通孔281的轴线与发电机主体2外围的切线方向平行设置，从而利用延伸杆二28上设置的通孔281和豁口282随着延伸杆而28往复摆动，以进一步引导发电机主体2外围气流的分散运动，而进一步避免发电机主体2外围气流聚集。

实施例3：在实施例1或实施例2的基础上，参照图1-图9，一种高空风能捕获装置，还包括有，承载架8的底部两侧均开设有安装槽，安装槽的内壁固定有电磁铁30，滚球14采用磁吸材料制作，可根据实际风力大小情况或发电情况，启动使用电磁铁30以及调节电磁铁30的磁力大小，从而调整滚球14随着叶板6转动的阻力，从而调整叶板6的转速来稳定叶板6，以保证设备长久使用的有效性和稳定性。

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 (4)

1.一种高空风能捕获装置，包括立柱（1），所述立柱（1）的顶端固定有发电机主体（2），发电机主体（2）的外围设置有环形阵列分布的叶板（6），所述叶板（6）远离发电机主体（2）的一侧外壁设置成曲面结构，叶板（6）的曲面结构在水平方向弯曲，其特征在于，所述发电机主体（2）设置为内转子风力发电机，所述发电机主体（2）的顶端中心位置设置有转轴（201）；

所述转轴（201）的外壁固定有固定套（3），固定套（3）外壁与叶板（6）对应的位置固定有水平设置的固定杆（4），固定杆（4）远离固定套（3）的一端固定有竖直设置的固定轴（5），所述叶板（6）靠近固定轴（5）的一侧固定有两个固定架（7），所述固定轴（5）圆周外壁的顶端和底端与对应位置的固定架（7）之间通过扭簧转动连接；

自然放置状态下的所述叶板（6）与发电机主体（2）对应的圆周切线交叉设置，且叶板（6）朝着远离发电机主体（2）的一端延伸设置，所述叶板（6）的顶端朝着远离发电机主体（2）的方向倾斜，所述叶板（6）远离发电机主体（2）的一侧外壁开设有多个间隔交错分布的风槽（15），所述风槽（15）设置由相连通的水平槽和竖直槽，竖直槽的顶端和水平槽靠近叶板（6）延伸方向的一端连通,所述发电机主体（2）的顶部外壁固定有多个定位轴（22），定位轴（22）设置有水平轴和竖直轴，竖直轴的底端与发电机主体（2）的壳体顶部固定，水平轴与竖直轴的顶端一体成型，所述水平轴的外壁转动连接有转动套（23），转动套（23）的外壁固定有三个延伸杆一（24），所述延伸杆一（24）远离发电机主体（2）的一侧固定有叶片（25）,所述发电机主体（2）外壁的底部固定有多个水平放置的轴套（26），所述轴套（26）的内壁通过扭簧转动连接有水平放置的轴杆（27），轴杆（27）远离发电机主体（2）的一端固定有竖直延伸的延伸杆二（28）,所述轴套（26）与定位轴（22）呈间隔交错设置，所述延伸杆二（28）的顶端固定有磁块（29），延伸杆一（24）远离转动套（23）的一端采用磁吸材料制作；

所述叶板（6）靠近发电机主体（2）的一侧底部固定有水平延伸的导向架（9），导向架（9）内限位滑动连接有球状结构的滑块（10），所述滑块（10）远离导向架（9）的一端固定有连接管一（11），连接管一（11）的内壁滑动连接有伸缩杆一（12），伸缩杆一（12）的一端与连接管一（11）的内壁之间连接有弹簧一，所述伸缩杆一（12）远离连接管一（11）的一端固定有安装环（13），安装环（13）的内壁限位滚动连接有滚球（14）；所述立柱（1）外壁位于发电机主体（2）的下方固定有承载架（8），承载架（8）的顶部开设有环状结构的滚槽，滚槽截面呈弧形结构设置，所述滚球（14）与滚槽内壁滚动接触，所述延伸杆二（28）的底端与连接管一（11）接触，所述固定杆（4）外壁靠近固定套（3）的一端固定有安装架（18），安装架（18）朝向叶板（6）的一端固定有两个水平放置的连接管二（19），两个连接管二（19）分别位于固定轴（5）的两侧，所述连接管二（19）的内壁滑动连接有伸缩杆二（20），伸缩杆二（20）的一端与连接管二（19）内壁之间连接有弹簧二，所述伸缩杆二（20）靠近叶板（6）的一端固定有接触块（21），相邻两个所述连接管二（19）之间靠近安装架（18）的一端连通有连通管（31），所述延伸杆一（24）远离转动套（23）的一端与连接管二（19）的外壁接触。

2.根据权利要求1所述的一种高空风能捕获装置，其特征在于，所述叶板（6）的一侧顶部位置开设有多个风孔（16），风孔（16）间隔分布于风槽（15）内和相邻两个风槽（15）之间的位置，所述叶板（6）靠近发电机主体（2）的一侧位置开设有多个气流槽（17），气流槽（17）分布于风孔（16）的下方，气流槽（17）在水平方向延伸设置。

3.根据权利要求1至2中任意一项所述的一种高空风能捕获装置，其特征在于，所述延伸杆二（28）靠近发电机主体（2）的一端外壁以及远离发电机主体（2）的一端外壁均开设有多个豁口（282），所述延伸杆二（28）的侧面开设有贯穿设置的通孔（281）。

4.根据权利要求1至2中任意一项所述的一种高空风能捕获装置，其特征在于，所述承载架（8）的底部两侧均开设有安装槽，安装槽的内壁固定有电磁铁（30），所述滚球（14）采用磁吸材料制作。