CN201982251U - 一种帆式垂直轴高效率风能转换设备 - Google Patents

一种帆式垂直轴高效率风能转换设备 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种帆式垂直轴高效率风能转换设备,属于风能转换技术领域。技术方案是:包含垂直布置多个风帆(1)、转动轴(4)、风帆架(3)、帆叶轴(2)、限位机构(5、6),风帆通过帆叶轴设置在风帆架上,风帆、帆叶轴、转动轴均为垂直设置,帆叶轴两侧的风帆架上分别设有限位机构,分别限定风帆的正反两个方向的转动范围,风帆与风帆架之间留有夹角。本实用新型由于风帆与风帆架之间始终留有夹角,风力可以提前切入,延时切出,做功的区明显扩大,做功区可以占转动周期的80%以上,大大提高了风能的转化效率;本实用新型可以取代背景技术中的浆式风力发电装置,自动运转,结构合理,成本低,风能转换效率高。

Description

一种帆式垂直轴高效率风能转换设备
技术领域:
本实用新型涉及一种帆式垂直轴高效率风能转换设备,属于风能转换技术领域。
背景技术:
风能是取之不尽、用之不完的清洁能源,风能转换是利用风能的重要方式,例如:风力发电,具有节能、环保的特点,受到世界各国的广泛重视。普通的风能转换设备,一般都是浆式,是沿用飞行器空气动力学的基础上发展而来的,为提高发电能量,越来越大型化,桨叶的直径越来越大,存在问题是:桨叶直径越大,转速越慢,因为每一个桨叶是一个整体,在同一叶片轴上,桨叶自身的阻力将自身产生的动力大部分抵消了,直径越大,桨叶叶尖走的路程越长,但是叶尖走得再快,也应该是风力推动叶尖旋转,因此:桨叶直径越大,转速越慢;浆式风动机要求是高转速,转速越大输出功率越大,而且启动风速要求也比较高,转速低就不会产生出大的能量;飞机发动机可以使螺旋桨达到很高的转速,但是,用风能推动风动机螺旋桨达到很高的转速是不可能的,造成风能转换效率低。
实用新型内容:
本实用新型目的是提供一种帆式垂直轴高效率风能转换设备,结构合理,降低成本,提高风能转换效率,解决背景技术中存在的上述问题。
本实用新型的技术方案是:一种帆式垂直轴高效率风能转换设备,包含垂直布置多个风帆、转动轴、风帆架、帆叶轴、限位机构,风帆通过帆叶轴设置在风帆架上,风帆、帆叶轴、转动轴均为垂直设置,多个风帆架共同连接转动轴,帆叶轴将风帆分为大、小两部分,较小部分的面积与较大部分的面积之比小于三分之一;帆叶轴两侧的风帆架上分别设有限位机构,分别限定风帆的正反两个方向的转动范围,使得风帆与风帆架之间始终留有夹角,也就是风帆与风帆架之间不平行。
所说的风帆与风帆架之间始终留有的最小夹角数值为:5-60度,并设有角度自动调节机构。例如:通过电脑进行自动调节控制。
为便于风帆转动做功,风帆可以是平面的,也可以是曲面的。
转动轴与风力发电机的旋转轴连接,输出风能转换的电力。
所说的多个风帆、风帆架可以设置在支撑架顶部,支撑架支撑连接转动轴;也可以设置在转动平台上,转动平台分为上下两层,相互之间通过磁悬浮方式设置,上层平台随转动轴一起转动,输出动能。
本实用新型风力提前切入,延时切出,做功的区明显扩大,风力吹到风帆面上,由于帆叶轴将风帆分为大、小两部分,较小部分开始迎风朝向,风帆做功;随着风帆架的转动,风帆迎风的角度也发生变化,当转动到风帆的较小部分非迎风朝向时,风帆自动翻转,风帆的较小部分又开始迎风朝向;由于帆叶轴两侧的风帆架上分别设有限位机构,分别限定风帆的正反两个方向的转动范围,强迫风帆在最大的范围内不能与风向平行,风帆与风向有夹角,风帆可以长时间做功。
帆叶轴将风帆分为大、小两部分,较小部分的面积与较大部分的面积之比小于三分之一,两部分面积相差越悬殊,做功的效果越好。
风帆共同转动的圆周分为做功区和非做功区,普通的风帆转动是被风力方向分割成做功区和非做功区,各占50%转动周期。而本实用新型由于风帆与风帆架之间始终留有夹角,风力可以提前切入,延时切出,做功的区明显扩大,做功区可以占转动周期的80%以上,大大提高了风能的转化效率。
所说的风帆架数量是任意的,根据需要设置;每个风帆架上的风帆数量也是任意的,根据需要设置。
多个风帆垂直布置,带动风力发电机旋转,可以通过支撑架将多个风帆设置在较高的位置,便于风力发电,多个风帆也可以通过转盘、平台、支撑架等间接带动风力发电机旋转,便于设置在海面、平地、山顶等风力较大地区。
本实用新型的有益效果是:本实用新型可以在低转速下产生巨大能量,由于风帆与风帆架之间始终留有夹角,风力可以提前切入,延时切出,做功的区明显扩大,做功区可以占转动周期的80%以上,大大提高了风能的转化效率;低风速(一级风)可以启动,高风速可以自动改变角度,在强风中也可以正常运行,保证稳定的转速。本实用新型可以取代背景技术中的浆式风力发电装置,依靠风能自动调控、自动运转,结构合理,成本低,风能转换效率高。
附图说明:
图1为本实用新型实施例一结构示意图;
图2为本实用新型实施例一风帆做功示意图;
图3为本实用新型实施例二结构示意图;
图中:风帆1, 帆叶轴2,风帆架3,转动轴4,限位机构5、6,支撑架7,转动平台8。
具体实施方式:
以下结合附图,通过实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例一,参照附图1。
一种帆式高效率风能转换设备,包含垂直布置多个风帆1、转动轴4、风帆架3、帆叶轴2、限位机构5和6,风帆通过帆叶轴设置在风帆架上,风帆、帆叶轴、转动轴均为垂直设置,多个风帆架共同连接转动轴,帆叶轴将风帆分为大、小两部分,较小部分的面积与较大部分的面积之比小于三分之一;帆叶轴两侧的风帆架上分别设有限位机构,分别限定风帆的正反两个方向的转动范围,使得风帆与风帆架之间始终留有夹角,也就是风帆与风帆架之间不平行。所说的风帆与风帆架之间留夹角,通过帆叶轴两侧的风帆架上分别设置的限位机构来进行调解,通过电脑进行自动调节控制。转动轴与风力发电机的旋转轴连接,输出风能转换的电力。所说的多个风帆、风帆架可以设置在支撑架顶部,支撑架支撑连接转动轴。
参照附图2,风力吹到风帆1面上,由于帆叶轴2将风帆分为大、小两部分,较小部分开始迎风朝向,风帆做功;随着风帆架3的转动,风帆迎风的角度也发生变化,当转动到风帆的较小部分非迎风朝向时,风帆自动翻转,风帆的较大部分开始迎风朝向;由于帆叶轴两侧的风帆架上分别设有限位机构5、6,分别限定风帆的正反两个方向的转动范围,强迫风帆在最大的范围内不能与风向平行,风帆与风向有夹角,风帆可以长时间做功。风帆共同转动的圆周分为做功区和非做功区,普通的风帆转动是被风力方向分割成做功区和非做功区,各占50%转动周期。而本实用新型由于风帆与风帆架之间始终留有夹角,风力可以提前切入,延时切出,做功的区明显扩大,做功区可以占转动周期的80%以上,大大提高了风能的转化效率。
实施例二,参照附图3。
多个风帆1、风帆架3设置在转动平台8上,转动平台分为上下两层,相互之间通过磁悬浮方式设置,上层平台随转动轴一起转动,输出动能。所说的风帆架数量是任意的,根据需要设置;每个风帆架上的风帆数量也是任意的,根据需要设置。

Claims (4)

1.一种帆式垂直轴高效率风能转换设备,其特征在于包含垂直布置多个风帆(1)、转动轴(4)、风帆架(3)、帆叶轴(2)、限位机构(5、6),风帆通过帆叶轴设置在风帆架上,风帆、帆叶轴、转动轴均为垂直设置,多个风帆架共同连接转动轴,帆叶轴将风帆分为大、小两部分,较小部分的面积与较大部分的面积之比小于三分之一;帆叶轴两侧的风帆架上分别设有限位机构,分别限定风帆的正反两个方向的转动范围,风帆与风帆架之间留有夹角。
2.根据权利要求1所述之帆式垂直轴高效率风能转换设备,其特征在于转动轴与风力发电机的旋转轴连接,输出风能转换的电力;所说的多个风帆、风帆架设置在支撑架顶部,支撑架支撑连接转动轴。
3.根据权利要求1所述之帆式高效率风能转换设备,其特征在于多个风帆、风帆架设置在转动平台上,转动平台分为上下两层,相互之间通过磁悬浮方式设置。
4.根据权利要求1或2、3所述之帆式垂直轴高效率风能转换设备,其特征在于所说的风帆与风帆架之间的最小夹角数值为:5-60度,并设有角度自动调节机构。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105332857A (zh) * 2014-08-12 2016-02-17 吴德礼 一种全风向帆式风力发电装置
CN106351791A (zh) * 2016-11-16 2017-01-25 马立志 一种垂直风轮机及风力发电机
CN109083799A (zh) * 2018-06-28 2018-12-25 上海拾浪银机电科技有限公司 一种翻板、翻板拾能单元及翻板式垂直轴海流发电机
CN111980860A (zh) * 2019-05-22 2020-11-24 陆剑峰 新能源动力陆风帆风力发电装置及激流水力发电装置

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