CN203627084U - 一种风帆滚筒式风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种风帆滚筒式风力发电装置，其中，包括一浮动运转系统、风帆滚筒式叶片组、环形盖及立柱，所述环形盖通过立柱设置在所述风帆滚筒式叶片组顶部或侧边，所述浮动运转系统设置在所述风帆滚筒式叶片组的下方，用于支撑所述风帆滚筒式叶片组转动，所述风帆滚筒式叶片组上设置有环形分布的多个风帆滚筒式叶片，所述风帆滚筒式叶片上安装有发电机装置的定子，所述环形盖上相应的安装有发电机装置的转子，通过定子与转子的切割磁感线作用产生电能。

Description

一种风帆滚筒式风力发电装置

技术领域

本实用新型涉及清洁能源领域，尤其涉及一种风帆滚筒式风力发电装置。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×10⁹MW，其中，可利用的风能为2×10⁷MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍，风能很早就被人们利用，主要是通过风车来抽水、磨面等，而现在，人们更关心的是如何利用风能来发电。

风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染，现有的风力发电装置虽然都能够不同程度地实现将风能转化电能，但现有的风力发电装置普通存在风能转化效率低、发电效率低、寿命低等问题。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种风帆滚筒式风力发电装置，旨在解决现有的风力发电装置风能转换效率、发电效率低的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种风帆滚筒式风力发电装置，其中，包括一浮动运转系统、风帆滚筒式叶片组、环形盖及立柱，所述环形盖通过立柱设置在所述风帆滚筒式叶片组顶部或侧边，所述浮动运转系统设置在所述风帆滚筒式叶片组的下方，用于支撑所述风帆滚筒式叶片组转动，所述风帆滚筒式叶片组上设置有环形分布的多个风帆滚筒式叶片，所述风帆滚筒式叶片上安装有发电机装置的定子，所述环形盖上相应的安装有发电机装置的转子，通过定子与转子的切割磁感线作用产生电能。

所述的风帆滚筒式风力发电装置，其中，所述浮动运转系统设置为包含有环形水槽的水槽式系统，所述风帆滚筒式叶片在浮力作用下浮在环形水槽中，所述环形水槽的内测安装有用于减小风帆滚筒式叶片转动时产生的摩擦力的定位轮。

所述的风帆滚筒式风力发电装置，其中，所述浮动运转系统设置为包含有环形磁悬浮槽的磁悬浮式系统，所述风帆滚筒式叶片在磁场排斥力的作用下浮在环形磁悬浮槽中，并在风力作用下自转。

所述的风帆滚筒式风力发电装置，其中，所述浮动运转系统设置为包含有滑轮组的滑轮式系统，所述风帆滚筒式叶片通过滑轮组在风力作用下转动。

所述的风帆滚筒式风力发电装置，其中，所述环形盖设置为单层结构，且环形盖安装在所述风帆滚筒式叶片组顶部，所述定子相应的安装在风帆滚筒式叶片的顶部。

所述的风帆滚筒式风力发电装置，其中，所述环形盖设置有多层结构，且竖向间隔安装在所述风帆滚筒式叶片组的侧边，所述风帆滚筒式叶片侧边相应的安装有多排竖向间隔设置的定子。

所述的风帆滚筒式风力发电装置，其中，还包括一天气探测器及与所述天气探测器连接的叶片控制器，当天气探测器探测到极端天气时，叶片控制器控制风帆滚筒式叶片向内或向外折叠。

所述的风帆滚筒式风力发电装置，其中，所述风帆滚筒式叶片采用NACA标准翼型结构。

所述的风帆滚筒式风力发电装置，其中，所述风帆滚筒式叶片开设有用于增加捕风面积的气孔。

所述的风帆滚筒式风力发电装置，其中，还包括用于探测风力和风向的传感器，叶片控制器根据传感器探测的风力和风向调整风帆滚筒式叶片角度。

有益效果：本实用新型通过设置一个支撑风帆滚筒式叶片组转动的浮动运转系统，在风帆滚筒式叶片上安装发电机装置的定子，在环形盖上安装转子，当风帆滚筒式叶片组转动时，通过定子与转子的切割磁感线作用产生电能，本实用新型结构设计巧妙、风能转换效率高、发电效率高，可进行大规模市场应用。

附图说明

图1为本实用新型风帆滚筒式风力发电装置第一实施例的结构示意图。

图2为本实用新型第一实施例中第一视角侧面剖视图。

图3为本实用新型第一实施例中第二视角侧面剖视图。

图4为本实用新型风帆滚筒式风力发电装置第二实施例的结构示意图。

图5为本实用新型第二实施例的侧面剖视图。

图6为本实用新型中风帆滚筒式叶片的结构示意图。

图7为图6所示结构中气孔的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种风帆滚筒式风力发电装置，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供的风帆滚筒式风力发电装置，如图1所示，其主要包括以下各个部分：浮动运转系统100、风帆滚筒式叶片组（由风帆滚筒式叶片200组成）、环形盖300、及立柱400。其中的浮动运转系统100设置在风帆滚筒式叶片组下方，其作为整个风力发电装置转动和支撑的基础，用来支撑所述风帆滚筒式叶片组在风力的驱动下进行高效、平稳的自转；环形盖300则通过立柱设置在风帆滚筒式叶片组的顶部或侧边。本实用新型中的风帆滚筒式叶片组包括多个风帆滚筒式叶片200，并且风帆滚筒式叶片200以环形阵列的方式进行分布，以提高捕风面积，从而提高风帆转速。结合图2和图3所示，本实用新型中将风能转化为电能的原理是：在风帆滚筒式叶片200上安装有发电机装置的定子210，同时在环形盖300上相应的安装有发电机装置的转子310，这样，由于风帆滚筒式叶片200的转动，使定子210与转子310之间产生切割磁感线作用，从而将风能转化为电能。

在本实用新型中，浮动运转系统100可根据环境及其他具体需求设计成多种形式，例如水槽式系统、磁悬浮式系统、滑轮式系统，各个系统的原理及结构不尽相同，下面分别介绍各个系统。

对于水槽式系统，如图2和图3所示，其设置有一环形水槽，风帆滚筒式叶片200可在浮力作用下悬浮在环形水槽中，并在风力作用下自转。同时，所述环形水槽的内测安装有用于减小风帆滚筒式叶片200转动时产生的摩擦力的定位轮，从而减少了能量损耗，同时还可避免风帆滚筒式叶片200转动时出现水平漂移和轴向的倾倒等现象。

在环形水槽中充满了可以使整个风力发电装置浮起到正常工作位置的液体700，通过使整个风力发电装置悬浮起来，可减少机械设备接触面的摩擦，从而提高发电效率，同时也延长了风力发电装置的寿命。

在环形水槽中填充的液体700并没有特殊的要求，例如在南方地区可以采用普通的生活用水，在北方地区则应注意防冻，例如采用无公害、粘度较低、抗冻的液体。

在本实用新型中的环形水槽中，设置有用于进水的进水阀门、用于排水的排水阀门以及制动装置，该制动装置可控制进水阀门及排水阀门的开关；同时在环形水槽中设置有水位传感器，当风力发电装置正常运转时，通过水位传感器及制动装置来自动调控环形水槽中的水位高低，从而使整个环形水槽中的水位能够保持在最佳水位下工作。

另外，在本实用新型中的风力发电装置中，还设置有一中心轴承定位系统600，其用于当风帆滚筒式叶片转动时固定住整个转动系统，具体可设置一中心定向轴，将风帆滚筒式叶片200与中心定向轴连接起来，使整个风帆滚筒式叶片200在运行过程中保持稳定，防止水平方向的漂移。同时中心定向轴的底端与整个环形水槽固定连接，防止中心定向轴水平倾斜。该浮动运转系统100上还设置有浮动基座500，用来支撑风帆滚筒式叶片200。

对于磁悬浮系统，其设置有一环形磁悬浮槽，风帆滚筒式叶片可在磁场排斥力的作用下悬浮在环形磁悬浮槽中，并在风力作用下自转，这样同样能够减少机械设备接触面的摩擦，提高发电效率，同时延长风力发电装置的使用寿命。在此系统中，环形磁悬浮槽的内测同样可安装有用于减小风帆滚筒式叶片转动时产生的摩擦力的定位轮，从而减少了能量损耗，同时还可避免风帆滚筒式叶片转动时出现水平漂移和轴向的倾倒等现象。

最后，对于滑轮式系统，其设置有一滑轮组，所述风帆滚筒式叶片通过滑轮组在风力作用下转动，由于滚动摩擦的摩擦力较小，所以这种方式也能减小风帆滚筒式叶片转动时产生的摩擦力，提高发电效率，另外也前述方式类似，在此系统中，同样可安装有用于减小风帆滚筒式叶片转动时产生的摩擦力的定位轮，从而减少了能量损耗，同时还可避免风帆滚筒式叶片转动时出现水平漂移和轴向的倾倒等现象。

在本实用新型中，由于风帆滚筒式叶片的高度可根据具体情况而定，所以不同场合其高度可能变化较大，本实用新型提供两种较佳实施例来针对不同高度的风帆滚筒式叶片。

对于高度较低的风帆滚筒式叶片，例如高度小于3米时，如图1所示，本实用新型将环形盖300设置为单层结构，并且该环形盖300安装在所述风帆滚筒式叶片组顶部，其中的定子210相应的安装在风帆滚筒式叶片200的顶部，以使定子210与转子310相互靠近。

对于高度较高的风帆滚筒式叶片，例如高度大于3米时，结合图4和图5所示，本实用新型将所述环形盖300设置有多层结构，且竖向间隔（间隔距离优选为等距）安装在所述风帆滚筒式叶片组的侧边，所述风帆滚筒式叶片200侧边相应的安装有多排竖向间隔设置的定子210，这样做的好处是，当风帆滚筒式叶片200开始转动时，将带动多层发电机装置的定子210，快速的切割环形盖内的转子310，这样相对之前的单层环形盖的结构，风能的转换效率大大的提高。同样，可将浮动运转系统根据具体情况设计为上述各种结构。

本实用新型的另一改进之处在于，风帆滚筒式叶片采用了NACA标准翼型结构，其是根据空气动力学设计，具体如下：1、四位数翼型：NACA 4412；2、四位数翼型：NACA0018；3、五位数翼型：如NACA63215。

结合图6和图7所示，对于本实用新型中的风帆滚筒式叶片200，更进一步的，在其上开设有气孔210，这样，能够增加叶片的捕风面积，以提高叶片转速。气孔的结构可以按照如图6和图7所示的结构设计，即设置多列气孔210，每列气210孔竖向间隔设置有多个，气孔210贯通设置。

另外，在本实用新型的风帆滚筒式风力发电装置中还包括一天气探测器及与所述天气探测器连接的叶片控制器，当天气探测器探测到极端天气时，例如遇到台风或者海啸等极端天气时，叶片控制器控制风帆滚筒式叶片向内或向外折叠，以避免由于极端天气对风帆滚筒式风力发电装置可能造成的破坏。

进一步，在本实用新型的风帆滚筒式风力发电装置中，还设置有用于探测风力和风向的传感器，叶片控制器根据传感器探测的风力和风向调整风帆滚筒式叶片角度，从而最大程度的捕捉风能，推送风帆滚筒式叶片自转。

本实用新型中的风帆滚筒式叶片可用采用轻质高强度高韧性的水泥基复合材料压制成型，以提高使用寿命及捕风效果。

综上所述，本实用新型设置一可供风帆滚筒式叶片组转动的浮动运转系统，并在环形盖中安装有发电机装置中的转子，在风帆滚筒式叶片上安装有发电机装置的定子，当风帆滚筒式叶片组转动时，通过定子与转子的切割磁感线作用产生电能，同时，本实用新型可根据风帆滚筒式叶片组的设计高度，安装多层环形盖，并在每层环形盖上分别安装有独立的发电机装置中的转子，对应地，风帆滚筒式叶片上也安装有多层的发电机装置中的定子，当风帆滚筒式叶片组转动时，通过定子与转子的切割磁感线作用产生电能，从而大大地提高了发电功率。本实用新型的风帆滚筒式叶片根据空气动力学设计的三种NACA标准翼型结构，同时开设气孔，可极大的增加捕风面积就提高转速。另外，本实用新型中还根据天气情况、风力及风向情况，控制叶片折叠收起或展开，从而既保护了发电装置的安全，又提高了发电效率。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种风帆滚筒式风力发电装置，其特征在于，包括一浮动运转系统、风帆滚筒式叶片组、环形盖及立柱，所述环形盖通过立柱设置在所述风帆滚筒式叶片组顶部或侧边，所述浮动运转系统设置在所述风帆滚筒式叶片组的下方，用于支撑所述风帆滚筒式叶片组转动，所述风帆滚筒式叶片组上设置有环形分布的多个风帆滚筒式叶片，所述风帆滚筒式叶片上安装有发电机装置的定子，所述环形盖上相应的安装有发电机装置的转子，通过定子与转子的切割磁感线作用产生电能。

2.根据权利要求1所述的风帆滚筒式风力发电装置，其特征在于，所述浮动运转系统设置为包含有环形水槽的水槽式系统，所述风帆滚筒式叶片在浮力作用下浮在环形水槽中，所述环形水槽的内测安装有用于减小风帆滚筒式叶片转动时产生的摩擦力的定位轮。

3.根据权利要求1所述的风帆滚筒式风力发电装置，其特征在于，所述浮动运转系统设置为包含有环形磁悬浮槽的磁悬浮式系统，所述风帆滚筒式叶片在磁场排斥力的作用下浮在环形磁悬浮槽中，并在风力作用下自转。

4.根据权利要求1所述的风帆滚筒式风力发电装置，其特征在于，所述浮动运转系统设置为包含有滑轮组的滑轮式系统，所述风帆滚筒式叶片通过滑轮组在风力作用下转动。

5.根据权利要求1所述的风帆滚筒式风力发电装置，其特征在于，所述环形盖设置为单层结构，且环形盖安装在所述风帆滚筒式叶片组顶部，所述定子相应的安装在风帆滚筒式叶片的顶部。

6.根据权利要求1所述的风帆滚筒式风力发电装置，其特征在于，所述环形盖设置有多层结构，且竖向间隔安装在所述风帆滚筒式叶片组的侧边，所述风帆滚筒式叶片侧边相应的安装有多排竖向间隔设置的定子。

7.根据权利要求1所述的风帆滚筒式风力发电装置，其特征在于，还包括一天气探测器及与所述天气探测器连接的叶片控制器，当天气探测器探测到极端天气时，叶片控制器控制风帆滚筒式叶片向内或向外折叠。

8.根据权利要求1所述的风帆滚筒式风力发电装置，其特征在于，所述风帆滚筒式叶片采用NACA标准翼型结构。

9.根据权利要求1所述的风帆滚筒式风力发电装置，其特征在于，所述风帆滚筒式叶片开设有用于增加捕风面积的气孔。

10.根据权利要求7所述的风帆滚筒式风力发电装置，其特征在于，还包括用于探测风力和风向的传感器，叶片控制器根据传感器探测的风力和风向调整风帆滚筒式叶片角度。

Images