CN205064187U - 一种具有挡风机构的风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种具有挡风机构的风力发电装置，包括支架体、风力发电部件、挡风机构、至少一个风向调整部件以及回转轴承，所述风力发电部件包括发电机以及通过连接件与所述发电机的主轴连接的至少两片叶片。整体结构精简；通过风向调整装置的设计，便于调整风力发电部件的方位，从而使得其朝向最大风力风向，从而提高发电效率；挡风机构的设计，可起到收集风力且向两侧叶片分流风力，达到增强发电风力的强度，提高发电效率。

Description

一种具有挡风机构的风力发电装置

技术领域

本实用新型涉及风力发电领域，具体涉及一种具有挡风机构的风力发电装置。

背景技术

风因无公害、取之不尽、用之不竭成为一种潜力很大的新能源。我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿kW，其中，陆地上风能储量约2.53亿kW(陆地上离地10m高度资料计算)，海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW，共计10亿kW。

现有技术中将风用来发电已是比较常见，现有的风力发电装置如下：

申请号为200720133226.4的专利申请公开了一种风力发电机，具体是一种可将风力集中的风力发电机，包括活性风罩、方向舵、柔性导管、集风筒、发电机、风叶，有多个活动集风风罩，每个集风风罩内装有方向舵并将多个风罩通过柔性导管连接到一个集风筒中，该实用新型解决了风力不足和风向不稳定所造成的发电机转速不稳的情况。

申请号为200910011227.5的专利申请公开了一种风力发电机，其结构如下：它由罩顶和六片罩体构成，其中两片罩体为一对，每对罩体安装在一个连接支架上，连接支架与连接轴杆连接，每个连接支架通过一个装配支架与轮毂连接。由于采用上述结构的整流罩，使罩体设计为可开启式，方便罩体的安装和对轮毂及其零件的维护，操作方便，节约风力发电的安装及维修成本。

申请号为201210275910.1的专利申请公开了一种新型风力发电装置，由渐收渐扩型风道、风道框架、风力发电机和运行轨道组成，风道中部设有活动分流导流窗口。

申请号为201410769746.9的专利申请公开了一种半转叶片风力发电装置，包括平台、支柱、左转叶器、右转叶器、左发电机、右发电机和方向舵。平台包括三角板和平台转轴。方向舵位于三角板的正后方经尾杆与三角板固连。左转叶器和右转叶器结构和工作原理相同，对称安装在平台的左右两侧。左发电机和右发电机的输入轴分别与左转叶器和右转叶器相连。右转叶器包括主轴、中心齿轮和均匀分布的三个、四个或五个转叶。中心齿轮与叶齿轮的传动比为2∶1。右转叶器的任一臂轴处于主轴正右方横向位置时该转叶的叶片与臂轴共面。

除此之外，还有一些类似以上风力发电装置专利，现有技术都只着重解决某一具体问题，功能比较单一，无法完全满足现实复杂条件的需求，因此，行业内急需一种适用性强且风的利用效率高的风力发电装置。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种结构精简、适用性强且发电效率高的风力发电装置，具体技术方案如下：

一种具有挡风机构的风力发电装置，包括安装于地面或其他建筑物上的支架体、风力发电部件、挡风机构、根据风向来调整风力发电部件方位的至少一个风向调整部件以及水平设置且能做360度旋转的回转轴承；

所述风力发电部件包括位于保护外壳内的发电机以及通过连接件与所述发电机的主轴连接的至少两片叶片；

所述发电机设置在所述支架体上；所述回转轴承设置在所述保护外壳的上表面上；所述连接件与所述回转轴承相连且位于其正上方；所述挡风机构设置在所述连接件上且位于其迎风一侧；所述风向调整部件设置在所述连接件上且位于风力发电部件的侧面和/或上方；

或者是，所述挡风机构设置在所述支架体上；所述回转轴承以及所述发电机均设置在所述挡风机构上，所述风向调整部件设置在所述回转轴承上。

以上技术方案中优选的，所述连接件包括柱状连接杆以及旋转轴，所述柱状连接杆的一端连接叶片，另一端固定在所述旋转轴上，所述旋转轴与所述发电机的主轴连接；

或者是，所述连接件包括具有竖直设置的两根支撑杆的框架、分别与两根所述支撑杆相匹配且围绕所述支撑杆旋转方向相反的两个套筒以及连接两个套筒的下端和所述发电机的主轴的同步传动部件，所述叶片的一端设置在所述套筒上；

所述同步传动部件包括分别位于两个所述套筒下端的第一齿轮以及包含两个相啮合且分别与所述第一齿轮连接的齿轮单件的齿轮组，所述发电机的主轴贯穿所述回转轴承与一个所述齿轮单件相连接。

以上技术方案中优选的，所述挡风机构包括具有开口朝上的碗状结构且设置在所述支架体上的挡风本体以及设置在所述挡风本体开口处的盖板，所述盖板上设有用于叶片进出的两个第一开口以及连通两个所述第一开口且与所述连接件相匹配的第二开口；

所述发电机设置在所述盖板的上表面上；

所述回转轴承设置在所述盖板与所述挡风本体的连接处；

所述风向调整部件设置在所述回转轴承上。

以上技术方案中优选的，所述挡风机构包括前窄后宽且包含两个沿竖直方向设置的斜面的台形结构，所述挡风机构设置在所述连接件的迎风一侧且其后端面紧靠所述框架中迎风一侧设置，两根所述支撑杆关于所述台形结构对称设置。

以上技术方案中优选的，两个所述斜面的前端相交于一条竖直设置的线段，且两个所述斜面关于所述线段对称设置。

以上技术方案中优选的，所述风向调整部件的数量为三个，其中一个设置在所述风力发电部件的上方，另外两个对称设置在所述风力发电部件的两侧。

以上技术方案中优选的，所述风向调整部件包括位于前端的板状结构以及设置在所述板状结构末端的开口朝向末端的v形结构或者尖部朝向前端的圆锥状结构，两个对称设置的所述风向调整部件的结构相同或者是三个所述风向调整部件的结构均相同；

或者是，所述风向调整部件的数量为2个，两个所述风向调整部件对称设置在所述风力发电部件的两侧且其端部均设置在所述回转轴承上。

为了达到更好的技术效果，还包括集风部件，所述集风部件包括两块竖直设置的集风板，两块集风板分别设置在所述连接件的两侧且其端部均设置在所述回转轴承上。

以上技术方案中优选的，所述叶片包括本体以及设置在所述本体上端和/或下端且垂直向外延伸的延伸部位；所述延伸部位朝向所述叶片迎风一侧。

应用本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：

(1)本实用新型的具有挡风机构的风力发电装置包括支架体、风力发电部件、挡风机构以及至少一个风向调整部件，所述风力发电部件包括发电机以及通过连接件与所述发电机的主轴连接的至少两片叶片，所述挡风机构设置在所述连接件上且位于其迎风或者被风一侧，所述风向调整部件设置在所述连接件上。整体结构精简；通过风向调整装置的设计，便于调整风力发电部件的方位，从而使得其朝向最大风力风向，从而提高发电效率；挡风机构的设计，可起到收集风力且向两侧叶片分流风力，达到增强发电风力的强度，提高发电效率。

(2)本实用新型中所述连接件的设计可以多样化，满足不同的需求，具体是：可以采用常规的柱状连接杆，部件容易获得，且能很好地进行发电，提高发电效率；也可以采用具有同步传动部件的结构，实现单侧具有风力或者两侧风力不均的情况下通过同步传动部件的作用实现两侧叶片同速动作，实现高效率发电。

(3)本实用新型中所述挡风机构包括具有开口朝上的碗状结构且设置在所述支架体上的挡风本体以及设置在所述挡风本体开口处的盖板，所述盖板上设有两个第一开口以及第二开口，所述发电机设置在所述盖板的上表面上，所述回转轴承设置在所述盖板上表面的边沿处；所述风向调整部件设置在所述回转轴承上。所述挡风机构固定不动，叶片等部件在风的作用下通过回转轴承在水平面内做360度旋转，即不论风向如何改变，叶片在潜入碗状内时都可以避开迎风的阻力，即迎风的阻力被有效遮挡，提高发电效率。

(4)本实用新型中挡风机构还可以采用另外一种结构，具体是包括前窄后宽且包含两个沿竖直方向设置的斜面的台形结构，所述挡风机构设置在所述连接件的迎风一侧且其后端面紧靠所述框架中迎风一侧设置，两根所述支撑杆关于所述台形结构对称设置，挡风机构在实现阻挡强力风力(避免风力发电部件被损坏)的同时还具有风向导向的作用，即挡风机构将其正对的风力一分为二均匀地分流给两侧的叶片，提高发电效率；两个所述斜面的前端相交于一条竖直设置的线段，能够合理利用风力并最大程度对风力进行分流导向，进一步提高发电效率。

(5)本实用新型中所述风向调整部件的数量为三个，其中一个设置在所述风力发电部件的上方，另外两个对称设置在所述风力发电部件的两侧，采用三个风向调整部件，风向调整精确度高；所述风向调整部件包括位于前端的板状结构以及设置在所述板状结构末端的开口朝向末端的v形结构或者尖部朝向前端的圆锥状结构，两个对称设置的所述风向调整部件的结构相同或者是三个所述风向调整部件的结构均相同，风向调整部件的结构选择便于制造，两个或者三个的结构均相同，使得风力发电装置整体稳定性好。

(6)本实用新型中还包括集风部件，集风部件的设计便于增强风力，提高发电效率；集风部件的结构及其安装位置的选择，能够最大程度集结风力，进一步提高发电效率。

(7)本实用新型中所述叶片包括本体以及设置在所述本体上端和/或下端且垂直向外延伸的延伸部位，叶片上设有的延伸部位也一定程度上能起到集风作用，提高发电效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例1的风力发电装置的结构示意图；

图2是图1中叶片的局部结构示意图；

图3是本实用新型优选实施例2的风力发电装置的结构示意图；

图4是图3中风向调整部件的结构示意图；

图5是图3中风向调整部件的另一种结构示意图；

其中，1、支架体，2、风力发电部件，21、发电机，211、主轴，22、叶片，221、本体，222、延伸部位，3、挡风机构，31、挡风本体，32、盖板，321、第一开口，322、第二开口，33、斜面，4、风向调整部件，5、连接件，51、框架，511、支撑杆，52、套筒，53、同步传动部件，531、第一齿轮，532、齿轮组，54、柱状连接杆，55、旋转轴，6、集风部件，61、集风板，7、保护外壳，8、回转轴承。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

参见图1，一种具有挡风机构的风力发电装置，包括安装于地面或其他建筑物上的支架体1、设置在所述支架体1上的风力发电部件2、挡风机构3、根据风向来调整风力发电部件2方位的三个风向调整部件4以及水平设置且能做360度旋转的回转轴承8。

所述风力发电部件2包括设置在支架体1上且位于保护外壳7内的发电机21以及通过连接件5与所述发电机21的主轴211连接的两片叶片22，上述叶片22包括本体221以及设置在所述本体221上端和/或下端且垂直向外延伸的延伸部位222，所述延伸部位222朝向所述叶片22迎风一侧(所述延伸部位222还可以设计成与所述本体221之间的夹角成15-60度设置，只要能起到一定的集风作用即可)，详见图2。

所述发电机21设置在所述支架体1上，具体是所述保护外壳7设置在支架体1上。

所述回转轴承8设置在所述保护外壳7的上表面上。

所述连接件5与所述回转轴承8相连且位于其正上方。

所述挡风机构3设置在所述连接件5上且位于其迎风一侧。

所述风向调整部件4设置在所述连接件5上且位于风力发电部件2的侧面和/或上方。

上述连接件5包括具有竖直设置的两根支撑杆511的框架51、分别与两根所述支撑杆511相匹配且围绕所述支撑杆511旋转方向相反的两个套筒52(两个套筒52分别通过轴承与两根支撑杆511连接)以及连接两个套筒52的下端和所述发电机21的主轴211的同步传动部件53，所述叶片22的一端通过叶片支撑杆设置在所述套筒52上。所述同步传动部件53包括分别位于两个所述套筒52下端的第一齿轮531以及包含两个相啮合且分别与所述第一齿轮531连接的齿轮单件的齿轮组532。具体工作方式为：叶片在风力作用下带动套筒转动，套筒带动设置其上的第一齿轮531转动(第一齿轮531可以采用能实现同步传动的齿轮轴进行替代)，两个第一齿轮531分别带动与其通过链条或者其他部件连接的齿轮组532中的齿轮单件转动，因两个齿轮单件相互啮合，因此，在两侧叶片受力不均或者只有单侧受力的情况下，都能实现套筒同步转动(可提高发电装置的整体稳定性，避免部件被损坏，延长装置使用寿命)。回转轴承8的设计，可以满足在风力作用下风叶22、连接件5、挡风机构3以及风向调整部件4等一同做360度转动，实现最大化利用风力，提高发电效率。

上述挡风机构3包括前窄后宽且包含两个沿竖直方向设置的斜面33的台形结构，所述挡风机构3设置在所述连接件5的迎风一侧且其后端面紧靠所述框架51中迎风一侧设置，两根所述支撑杆511关于所述台形结构对称设置。两个所述斜面33的前端相交于一条竖直设置的线段，且两个所述斜面33关于所述线段对称设置；两个所述斜面33之间的最大水平距离比两个所述套筒52之间的最小水平距离可以设计成小0.2-10厘米，也可以设计成：两个所述斜面31之间的最大水平距离大于两个所述套筒52之间的最小水平距离，使得挡风机构完全遮挡两个套筒和叶片支撑杆，从挡风机构正面方向看，挡风机构两侧只露出叶片，这样有利于挡风机构将该机构所迎的风全部分流到两侧的叶片上，最大限度提高风的利用效率(使得叶片所受的风力为原来的至少1.5倍)，提高发电效率。

三个所述风向调整部件4中一个设置在所述风力发电部件2的上方，另外两个对称设置在所述风力发电部件2的两侧。两个对称设置的所述风向调整部件4的结构相同或者是三个所述风向调整部件4的结构均相同。

实施例2：

一种具有挡风机构的风力发电装置，详见图3，包括安装于地面或其他建筑物上的支架体1、风力发电部件、挡风机构3、根据风向来调整风力发电部件方位的一个风向调整部件4、集风部件6以及回转轴承8，所述风向调整部件4设置在所述风力发电部件的两侧。

所述风力发电部件包括位于保护外壳7内的发电机21以及通过连接件5与所述发电机的主轴连接的两片叶片22。

所述挡风机构3设置在所述支架体1上。

所述回转轴承8以及所述发电机21均设置在所述挡风机构3上。

所述风向调整部件4设置在所述回转轴承8上。

上述挡风机构3包括具有开口朝上的碗状结构且设置在所述支架体1上的挡风本体31以及设置在所述挡风本体31开口处的盖板32，所述盖板32上设有用于叶片22进出的两个第一开口321以及连通两个所述第一开口321且与所述连接件5相匹配的第二开口322；所述发电机21设置在所述盖板32的上表面上；所述回转轴承8设置在所述盖板32与所述挡风本体31的连接处。风向改变时，回转轴承在风向调整部件的作用下同时带动叶片、连接件、盖板、发电机、集风部件等同时转动，从而达到风力的最大化利用，提高发电效率。

上述连接件5包括柱状连接杆54以及旋转轴55，所述柱状连接杆的一端连接叶片22，另一端固定在所述旋转轴上，所述旋转轴与所述发电机21的主轴连接，叶片转动带动旋转轴转动从而带动发电机的主轴转动来实现发电。

上述风向调整部件4的数量为两个，且两个所述风向调整部件4的结构相同，具体是：包括位于前端的板状结构以及设置在所述板状结构末端的尖部朝向前端的圆锥状结构，详见图4，此处的风向调整部件4还可以设计成另一种结构，具体是：包括位于前端的板状结构以及设置在所述板状结构末端的开口朝向末端的v形结构，详见图5；所述风向调整部件4的数量为2个，两个所述风向调整部件4对称设置在所述风力发电部件的两侧且其端部均设置在所述回转轴承8上。

上述集风部件6包括两块竖直设置且结构相同的集风板61，两块集风板61分别设置在所述连接件5的两侧，最好是两块所述集风板61排列成类似于八字形结构，即两块集风板61靠近所述连接件5一端之间的水平距离为两块集风板61远离所述连接件5一端之间的水平距离的0.2-0.5倍，提高集风效果。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有挡风机构的风力发电装置，其特征在于，包括安装于地面或其他建筑物上的支架体(1)、风力发电部件(2)、挡风机构(3)、根据风向来调整风力发电部件(2)方位的至少一个风向调整部件(4)以及水平设置且能做360度旋转的回转轴承(8)；

所述风力发电部件(2)包括位于保护外壳(7)内的发电机(21)以及通过连接件(5)与所述发电机(21)的主轴连接的至少两片叶片(22)；

所述发电机(21)设置在所述支架体(1)上；所述回转轴承(8)设置在所述保护外壳(7)的上表面上；所述连接件(5)与所述回转轴承(8)相连且位于其正上方；所述挡风机构(3)设置在所述连接件(5)上且位于其迎风一侧；所述风向调整部件(4)设置在所述连接件(5)上且位于风力发电部件(2)的侧面和/或上方；

或者是，所述挡风机构(3)设置在所述支架体(1)上；所述回转轴承(8)以及所述发电机(21)均设置在所述挡风机构(3)上，所述风向调整部件(4)设置在所述回转轴承(8)上。

2.根据权利要求1所述的具有挡风机构的风力发电装置，其特征在于，所述连接件(5)包括柱状连接杆以及旋转轴，所述柱状连接杆的一端连接叶片(22)，另一端固定在所述旋转轴上，所述旋转轴与所述发电机(21)的主轴连接；

或者是，所述连接件(5)包括具有竖直设置的两根支撑杆(511)的框架(51)、分别与两根所述支撑杆(511)相匹配且围绕所述支撑杆(511)旋转方向相反的两个套筒(52)以及连接两个套筒(52)的下端和所述发电机(21)的主轴的同步传动部件(53)，所述叶片(22)的一端设置在所述套筒(52)上；

所述同步传动部件(53)包括分别位于两个所述套筒(52)下端的第一齿轮(531)以及包含两个相啮合且分别与所述第一齿轮(531)连接的齿轮单件的齿轮组(532)，所述发电机(21)的主轴贯穿所述回转轴承(8)与一个所述齿轮单件相连接。

3.根据权利要求2所述的具有挡风机构的风力发电装置，其特征在于，所述挡风机构(3)包括具有开口朝上的碗状结构且设置在所述支架体(1)上的挡风本体(31)以及设置在所述挡风本体(31)开口处的盖板(32)，所述盖板(32)上设有用于叶片(22)进出的两个第一开口(321)以及连通两个所述第一开口(321)且与所述柱状连接杆相匹配的第二开口(322)；

所述发电机(21)设置在所述盖板(32)的上表面上；

所述回转轴承(8)设置在所述盖板(32)与所述挡风本体(31)的连接处；

所述风向调整部件(4)设置在所述回转轴承(8)上。

4.根据权利要求2所述的具有挡风机构的风力发电装置，其特征在于，所述挡风机构(3)包括前窄后宽且包含两个沿竖直方向设置的斜面(33)的台形结构，所述挡风机构(3)设置在所述连接件(5)的迎风一侧且其后端面紧靠所述框架(51)中迎风一侧设置，两根所述支撑杆(511)关于所述台形结构对称设置。

5.根据权利要求4所述的具有挡风机构的风力发电装置，其特征在于，两个所述斜面(33)的前端相交于一条竖直设置的线段，且两个所述斜面(33)关于所述线段对称设置。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的具有挡风机构的风力发电装置，其特征在于，所述风向调整部件(4)的数量为三个，其中一个设置在所述风力发电部件(2)的上方，另外两个对称设置在所述风力发电部件(2)的两侧；

或者是，所述风向调整部件(4)的数量为2个，两个所述风向调整部件(4)对称设置在所述风力发电部件(2)的两侧且其端部均设置在所述回转轴承(8)上。

7.根据权利要求6所述的具有挡风机构的风力发电装置，其特征在于，所述风向调整部件(4)包括位于前端的板状结构以及设置在所述板状结构末端的开口朝向末端的v形结构或者尖部朝向前端的圆锥状结构，两个对称设置的所述风向调整部件(4)的结构相同或者是三个所述风向调整部件(4)的结构均相同。

8.根据权利要求6所述的具有挡风机构的风力发电装置，其特征在于，还包括集风部件(6)，所述集风部件(6)包括两块竖直设置的集风板(61)，两块集风板(61)分别设置在所述连接件(5)的两侧且其端部均设置在所述回转轴承(8)上。

9.根据权利要求8所述的具有挡风机构的风力发电装置，其特征在于，所述叶片(22)包括本体(221)以及设置在所述本体(221)上端和/或下端且垂直向外延伸的延伸部位(222)；所述延伸部位(222)朝向所述叶片(22)迎风一侧。