CN201221444Y - 利用高速公路汽车回流风的发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用高速公路汽车回流风的发电装置，它包括安装在高速公路的隔离带区的垂直轴风力发电机组，所述的垂直轴风力发电机组包括风轮和永磁发电机，风轮和永磁发电机直接耦联。采用上述技术方案的本实用新型，适用于高速公路上汽车疾驰后带动的回流风力发电的装置。在高速公路的隔离带区安装一个垂直型可双向驱动的风轮，无论左侧或右侧的高速汽车经过，均能带动风轮旋转，驱动与其直联的发电机发电，再将发电机输出的电力应用于高速公路上所需要的用电负荷。改进型萨沃纽斯风轮，具有以下优点：运行平稳、低噪音；风轮直径小、离心力小，旋转时零部件不易被甩脱；具有动态制动机构，防止大风时风轮的超速运转；环境友好。

Description

利用高速公路汽车回流风的发电装置

技术领域

本实用新型属于小型风力发电技术，具体地说是涉及一种利用高速公路上汽车回流风发电的装置。

背景技术

以往的技术主要包括以下三种形式：

1、在高速公路两侧的专用塔杆上设有小型风力机组发电；

2、利用太阳能的电池板的光伏电池发电

3、风力机和光伏电池组合的风光互补系统发电。

上述这些技术的优点是利用可再生的清洁能源，既环保又节电。不用市电，不需要设置开关、变压器等输变电设备，不用铺设电线电缆，无二氧化碳及其它污染物排放。但缺点是风电需要达到一定风力的自然风来确保，无风发不了电，且利用太阳能需要充足的阳光，而这些自然因素是不随人们意志为转移的。再者，目前太阳能电池板造价高昂，转换效率低，约10％～17％，极大地制约了它们在高速公路上的应用。因此，利用高速公路上不停疾驰的各类汽车所推动的回流风发电，不失为一种能源利用形式。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种利用高速公路汽车回流风的发电装置。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型包括安装在高速公路的隔离带区的垂直轴风力发电机组，上述的垂直轴风力发电机组包括风轮和永磁发电机，风轮和永磁发电机直接耦联。

上述的永磁发电机的转子外圈开有十二个梯形极槽，极槽中设有磁钢；内圈开有六个孔。

上述的梯形磁钢为稀土永磁材料制作而成的。

上述的稀土永磁材料为钕铁硼。

风轮为改进型萨沃纽斯风轮，上述的改进型萨沃纽斯风轮包括萨沃纽斯风轮总成，且其三个叶片呈杯形风轮，并沿高度方向连续翘曲、轴向延伸。

上述的叶片采用玻璃纤维。

采用上述技术方案的本实用新型，专门适用于高速公路上汽车疾驰后带动的回流风力发电的装置。在高速公路的隔离带区安装一个垂直型可双向驱动的风轮，无论左侧或右侧的高速汽车经过，均能带动风轮旋转，驱动与其直联的发电机发电，再将发电机输出的电力应用于高速公路上所需要的用电负荷。它能够在微风启动，低风速开始发电。因此，采用了阻力极微的电磁轴承和改进型竖轴风轮以及高效率、低转速的稀土永磁发电机。照明负荷选用低电压低功耗的LED灯。既满足汽车回流风力发电的基本条件，又解决了高速公路上照明、监视、显示等主要用电的要求。

此外，改进型萨沃纽斯Savonius风轮，具有以下优点：1)运行平稳、低噪音；2)风轮直径小、结构紧凑、离心力小，旋转时零部件不易被甩脱；3)具有动态制动机构，防止大风时风轮的超速运转，安全性高；4)环境友好，无污染排放，无碳足迹。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为不同风速下转速与噪声级的关系曲线图；

图3为本实用新型中永磁发电机的转子结构示意图。

具体实施方式

在研制本实用新型之前，我们选取在连霍高速公路上不同路段，522、528、539…等6段公路进行了现场测试。借助AVM-07风速仪测量不同汽车类型疾驰过后的回流风速，其中，小型汽车的平均回流风速为4m/s，中型汽车为6m/s，载货卡车等大型汽车的平均回流风速甚至高达9m/s。如图2所示，得出了在不同风速下的机组转速和噪声级的关系曲线图，在图中，直线A代表转速，曲线B代表噪声级。

为此，本实用新型解决了在微风1.5m/s下起动，低风速4m/s下开始发电的技术问题。

如图1所示，本实用新型在高速公路的隔离带区，安装设置垂直轴风力发电机组，垂直轴风力发电机组包括风轮1和永磁发电机2，风轮1和永磁发电机2直接耦连连接。无论左侧或右侧的高速汽车经过，均能带动风轮1旋转，驱动与其直联的永磁发电机2发电，再将发电机输出的电力应用于高速公路上所需的用电负荷。

上述的风轮1为改进型萨沃纽斯Savonius风轮，由三个独特设计翼型的叶片压铸一体的杯形风轮，并沿高度方向连续翘曲、轴向延伸，以实现扫掠更多风力，输出更大的功率。叶片的材质采用轻质、高强度的玻璃纤维GFRP。不仅能实现微风起动，低速风发电，而且垂直轴风轮无需对风装置，可有效利用高速公路两侧的汽车回流风发电。

风轮1和永磁发电机2均通过轴承相连接。为将轴承的阻力减到最小，采用了电磁轴承7。

如图3所示，联轴直驱的永磁发电机2为多磁极12/16、强永磁钕铁硼NdFeB特殊设计的发电机，不需要增速传动机构，成本低、噪音小，传动效率和运行效率均能得到提高。它包括转子5和定子6。永磁发电机2的转子5外圈开有十二个梯形极槽3，极槽3中设有磁钢，磁钢应严格按图3所示的极性位置布置。上述的磁钢为稀土永磁材料钕铁硼。采用梯形极槽3的目的是为确保磁钢装入后不受离心力的影响。

内圈开有六个孔4，孔4的尺寸由角度α、β和直径Φ1、Φ2确定。孔4的外径在同一个圆周I上，圆周I的直径为Φ1；孔4的内径在同一个圆周II上，圆周II的直径为Φ2。孔4的设计旨在减轻转子5的重量，以及增大内圈磁阻，减少至轴向的漏磁，从而提高功率。

本实用新型还可以适用在汽车行驶的隧道、公路等的隔离带或两侧上。

Claims (6)

1、一种利用高速公路汽车回流风的发电装置，其特征在于：它包括安装在高速公路的隔离带区的垂直轴风力发电机组，所述的垂直轴风力发电机组包括风轮(1)和永磁发电机(2)，风轮(1)和永磁发电机(2)直接耦联。

2、根据权利要求1所述的利用高速公路汽车回流风的发电装置，其特征在于：所述的永磁发电机(2)的转子(5)外圈开有十二个梯形极槽(3)，极槽(3)中设有磁钢；内圈开有六个孔(4)。

3、根据权利要求2所述的利用高速公路汽车回流风的发电装置，其特征在于：所述的梯形磁钢为稀土永磁材料制作而成的。

4、根据权利要求3所述的利用高速公路汽车回流风的发电装置，其特征在于：所述的稀土永磁材料为钕铁硼。

5、根据权利要求1所述的利用高速公路汽车回流风的发电装置，其特征在于：风轮(1)为改进型萨沃纽斯风轮，所述的改进型萨沃纽斯风轮包括萨沃纽斯风轮总成，且其三个叶片呈杯形风轮，并沿高度方向连续翘曲、轴向延伸。

6、根据权利要求5所述的利用高速公路汽车回流风的发电装置，其特征在于：所述的叶片采用玻璃纤维。

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