CN207093285U - 一种多元化清洁能源智能发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多元化清洁能源智能发电装置，包括第一发电机、第二发电机、转轴、蓄电池、自动控制器，以及由至少四根支柱和多根横杆构成的多边形立体框架；第一发电机安装在框架中心的上部，第二发电机安装在框架中心的下部；转轴上端与第一发电机的输入轴相连，转轴下端与第二发电机的输入轴相连，转轴上固定安装有至少两块弧形板、一个叶轮和一个飞轮，飞轮外面装有壳体，壳体外周连接有风管，风管的出风口对准叶轮；构成框架的所有支柱和横杆上均安装有一块向外倾斜的挡板，使框架的每一面都形成一个喇叭口，挡板上贴有光伏板；飞轮的端面上安装有多块永磁铁，壳体内设有至少两块电磁铁，电磁铁和永磁铁的位置相对应。

Description

一种多元化清洁能源智能发电装置

技术领域

本发明涉及一种能利用光能、风能、水能、机械能、空气能、悬浮磁能、沼气能等多种可再生能源聚合进行发电的装置。

背景技术

我国人口众多，资源相对不足，能源供应不能充分满足国民经济发展的需要。随着经济的快速发展和全面小康建设的推进，必将对能源供应提出新的要求。同时，我国又是一个农业大国，50%的人口生活在农村，每年要消耗6亿多吨标准煤的能量，其中一半的能源是靠作物秸秆和砍伐树林获得，这使得生态环境变坏，荒漠化加剧。因地制宜地开发利用太阳能、风能和生物质能等可再生能源，大力提高光、风电等清洁、高效的优质能源的比重，减少煤炭终端消费的数量，优化电源结构，促进能源和经济、环境的可持续发展。既可满足这些地区人民基本生活用能的需要，又有利于生态环境的改善。所以，客观上的迫切需求为可再生能源提供了巨大的市场。

国际上普遍认为，在长期的能源战略中，太阳能光伏发电在太阳能热发电、风力发电、海洋发电、生物质能发电等许多可再生能源中具有更重要的地位。这是因为光伏发电有无可比拟的优点：(1)充分的清洁性；(2)绝对的安全性；(3)相对的广泛性；(4)长寿命和免维护性，(5)实用性；(6)资源的充足性及潜在的经济性等。

因此，无论从安全性、环保性、普遍性等方面，太阳能作为取之不尽、用之不竭的可再生绿色能源，以其独具的优势受到各国尤其是发达国家的极大重视。太阳能发电还可以维持长远的可持续发展，丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽，用之不竭的无污染、廉价、人类能够自由利用的绿色能源。故此太阳能的研发利用也被列为新能源发展的重点。发达国家纷纷制定了光伏发展的战略规划，并采取了强制性措施和政策性补贴给予推广。到目前为止，太阳能光伏产业是世界上增长速度最快，最稳定的产业之一，随着太阳能利用技术的快速进步，发电成本将逐步降低，太阳能光伏发电产业将以更快的速度发展。

但是由于很多地方的平均日照时间较短，而且又存在昼夜之别，朝进晚退形成巨大浪涌电流很不利于电网的平稳安全运行,有时还会严重干扰影响电网的微机控制继电保护系统，使其造成误动跳闸。因此难以利用太阳能光伏进行连贯地、稳定地发电。针对这一问题，有人提出了将风能等其它能源与太阳能光伏结合起来进行发电，但是由于我国大部分地方常年风量风速相对短缺弱小，因此实际所产生的效果必然有限。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多元化清洁能源智能发电装置，该发电装置通过综合智能控制利用光能、风能、机械能、空气能、悬浮磁能等多种能源实现连贯地、稳定地发电。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种多元化清洁能源智能发电装置，包括第一发电机、第二发电机、转轴、蓄电池、自动控制器，以及由至少四根支柱和多根横杆构成的多边形立体框架；第一发电机通过固定杆安装在所述框架中心的上部，第二发电机通过固定杆安装在所述框架中心的下部；所述转轴的上端与第一发电机的输入轴相连，所述转轴的下端与第二发电机的输入轴相连，所述转轴上固定安装有至少两块弧形板、一个叶轮和一个飞轮；所述飞轮的外面套装有一个壳体，所述壳体固定在所述框架上，所述壳体的中部与转轴间隙配合，所述壳体的外周部分设有一个出风口，所述出风口连接有一根风管，该风管的出口对准叶轮的外周；构成所述框架的所有支柱和横杆上均安装有一块向外倾斜的挡板，使所述框架的每一面都形成一个喇叭口，所述挡板上贴有光伏板；所述飞轮的端面或周面上安装有多块永磁铁，所述壳体内设有至少两块电磁铁，所述电磁铁和所述永磁铁的位置相对应，所述自动控制器能够根据转轴的不同转速对电磁铁的磁性和磁极进行控制，电磁铁得电后，电磁铁和永磁铁之间要么全部处于相斥状态，要么全部处于相吸状态。

上述技术方案的工作原理是：由于构成框架的所有支柱和横杆上均安装有一块向外倾斜的挡板，使所述框架的每一面都形成一个喇叭口，所述挡板上贴有光伏板，这样在太阳光较为充足的条件下，可以利用太阳能光伏进行发电；同时，由于框架的每一面都形成一个喇叭口，这样又能利用风力推动弧形板从而带动转轴进行旋转发电；转轴旋转起来之后，安装在转轴上的叶轮和飞轮也同时转动，由于飞轮具有较大转动惯量，当转轴的转速增高时，飞轮的动能增加，把能量贮蓄起来，当转轴的转速降低时，飞轮动能减少，把能量释放出来,反过来带动转轴继续旋转。由于飞轮的外面套装有一个壳体，壳体外周设有一个出风口，这样在飞轮旋转时，所形成的风力就会从风管喷出进而又作用到叶轮上，推动叶轮进行旋转。当自动控制器监测到转轴的转速降低到一定值的时候，自动控制器使壳体内的电磁铁得电，并使电磁铁与飞轮上的永磁铁处于同极相斥状态，这样电磁铁和永磁铁之间就会形成一股推力，从而推动飞轮旋转起来；当外界风力过大，导致转轴的旋转速度过快时，自动控制器能够使壳体内的电磁铁得电，并使电磁铁与飞轮上的永磁铁处于异极相吸状态，这样电磁铁和永磁铁之间就会形成一股拉力，从而使飞轮的旋转速度受到一定的限制。为了避免风力过大导致转轴的旋转速度过快，可以将每一块弧形板设置成百叶窗结构。

进一步地，所述飞轮朝下的端面上设有一圈永磁环，所述壳体采用不锈钢和铝合金材料制成，所述壳体的下方设有多个磁悬浮支座，所述磁悬浮支座的位置对应飞轮上的一圈永磁环，所述磁悬浮支座上设有电磁铁，电磁铁得电后能够对飞轮形成悬浮力。

在一个实施例中，所述转轴的上端与第一发电机的输入轴之间通过内外花键配合连接，所述转轴的下端与第二发电机的输入轴之间通过内外花键配合连接；所述转轴在第一发电机和第二发电机的输入轴之间能够轴向移动。

在一个实施例中，所述转轴的上端与第一发电机的输入轴之间通过等速万向节相连，所述转轴的下端与第二发电机的输入轴之间通过等速万向节相连；所述转轴在第一发电机和第二发电机的输入轴之间能够轴向移动。

在一个实施例中，所述转轴上固定安装有四块弧形板，每两块弧形板为一组，两组弧形板在转轴上的安装高度不相重叠。

在一个实施例中，同一组弧形板的上端和下端均设有一个圆盘，每一块弧形板均由多块挡板组成，其中至少有一块挡板为活动板，所述活动板的上下端通过转轴安装在上、下圆盘上，所述转轴上装有扭簧，当风力过大时，所述活动板在风力作用下可沿上、下圆盘进行限位旋转。

在一个实施例中，所述飞轮上设有多个叶片，所述永磁铁设置在所述叶片的端部；所述叶轮为闭式叶轮，所述飞轮位于叶轮的下方。

进一步地，所述支柱为空心结构，所述支柱的底部开设有进风口，所述支柱的中部开设有出风口并通过管道对准叶轮的外周，所述支柱的空腔中安装有加热装置或燃烧装置。这样通过加热或燃烧就能使支柱空腔内的空气上升，从而形成空气动能推动叶轮旋转。

进一步地，还包括一个鼓风机或气泵，该鼓风机或气泵通过管道与所述风管相连。

进一步地，还包括一个水轮机，所述水轮机的叶片上方设有蓄水箱，该水轮机的输出轴与所述飞轮之间通过可移动接触的齿轮传动连接。

本发明的有益效果在于：该发电装置通过综合利用光能、风能、机械能、空气能、悬浮磁能等能源进行互补，利用各种外力驱动转轴进行旋转，从而可以确保在各种天气条件下实现连贯地、稳定地发电。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的发电装置结构示意图；

图2为图1中的发电装置中的飞轮部分放大后的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中的转轴和弧形板的俯视结构示意图；

图4为图1中的支柱向下延长后的结构示意图；

图5为在图1的基础上增加了水轮机的结构示意图；

图6为本实用新型实施例中的弧形板由多块挡板构成的示意图；

图7为图6中的挡板处于打开状态的示意图。

附图标记为：

10——第一发电机 20——第二发电机 30——转轴 40——支柱 50——横杆60——弧形板

70——叶轮 80——飞轮 90——壳体

100——风管 110——挡板 120——磁悬浮支座

130——进风口 140——水轮机 150——蓄水箱

160——圆盘 A1——永磁铁 A2——永磁环 B——电磁铁。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解所述术语的具体含义。

如图1、3所示，本发明的优选实施例是：一种多元化清洁能源智能发电装置，包括、第一发电机10、第二发电机20、转轴30、蓄电池（图中未示出）、自动控制器（图中未示出），以及由至少四根支柱40和多根横杆50构成的多边形立体框架；第一发电机10通过固定杆安装在所述框架中心的上部，第二发电机20通过固定杆安装在所述框架中心的下部；所述转轴30的上端与第一发电机10的输入轴相连，所述转轴30的下端与第二发电机20的输入轴相连，所述转轴30上固定安装有四块弧形板60、一个叶轮70和一个飞轮80；所述飞轮80的外面套装有一个壳体90，所述壳体90固定在所述框架上，所述壳体90的中部与转轴30间隙配合，所述壳体90的外周部分设有一个出风口，所述出风口连接有一根风管100，该风管100的出口对准叶轮80的外周；构成所述框架的所有支柱40和横杆50上均安装有一块向外倾斜的挡板110，使所述框架的每一面都形成一个喇叭口，所述挡板110上贴有光伏板。

如图2所示，所述飞轮80的端面上安装有多块永磁铁A1，所述壳体90内设有至少两块电磁铁B，所述电磁铁B和所述永磁铁A1的位置相对应，所述自动控制器能够根据转轴30的不同转速对电磁铁B的磁性和磁极进行控制，电磁铁B得电后，电磁铁B和永磁铁A1之间要么全部处于相斥状态，要么全部处于相吸状态。为了增强飞轮旋转时的风力，可以在飞轮80上设有多个叶片，并将永磁铁A1设置在所述叶片的端部。所述飞轮80朝下的端面上设有一圈永磁环A2，所述壳体90采用不锈钢和铝合金材料制成，所述壳体90的下方设有多个磁悬浮支座120，所述磁悬浮支座120的位置对应飞轮80上的一圈永磁环A2，所述磁悬浮支座120上设有电磁铁B，电磁铁B得电后能够对飞轮80形成悬浮力。

作为一种优选方案，所述转轴30的上端与第一发电机10的输入轴之间通过内外花键配合连接（图中未示出），所述转轴30的下端与第二发电机20的输入轴之间通过内外花键配合连接（图中未示出）；所述转轴在第一发电机和第二发电机的输入轴之间能够轴向移动。

作为另一种优选方案，所述转轴30的上端与第一发电机10的输入轴之间通过等速万向节相连（图中未示出），所述转轴30的下端与第二发电机20的输入轴之间通过等速万向节相连（图中未示出）；所述转轴在第一发电机和第二发电机的输入轴之间能够轴向移动。

如图1所示，所述转轴30上的四块弧形板60分为两组，每两块弧形板60为一组，两组弧形板60在转轴30上的安装高度不相重叠；所述叶轮为闭式叶轮，所述飞轮位于叶轮的下方。

如图6、7所示，同一组弧形板60的上端和下端均设有一个圆盘160，每一块弧形板60均由多块挡板组成，其中至少有一块挡板为活动板，所述活动板的上下端通过转轴安装在上、下圆盘160上，所述转轴上装有扭簧，当风力过大时，所述活动板在风力作用下可沿上、下圆盘160进行限位旋转。

如图1、4所示，作为优选的方案，所述支柱40为空心结构，所述支柱40的底部开设有进风口130，所述支柱40的中部开设有出风口并通过管道对准叶轮70的外周，所述支柱40的空腔中安装有加热装置或燃烧装置，比如可以安装电热丝，或者将沼气池的沼气引入到燃烧装置中进行燃烧，这样通过加热或燃烧就能使支柱40空腔内的空气上升，从而形成空气动能推动叶轮70旋转。如图4所示，为了增强效果，可以将支柱40的长度向下延长。

如图5所示，在上述结构的基础上，还可以再增加一个水轮机140，用水轮机140来驱动飞轮80转动，具体可以在飞轮80的下端面安装一个环形的齿轮盘，水轮机140的输出轴通过齿轮与齿轮盘啮合，然后在水轮机140叶片的上方设置一个蓄水箱150，蓄水箱150设有进水口和出水口，出水口的阀门被打开后，蓄水箱150内的水正好倾泻到水轮机130的叶片上，在水力的冲击下水轮机130进行转动，进而带动飞轮80旋转。

为了增强空气动能，还可以安装一个鼓风机或气泵（图中未示出），将该鼓风机或气泵通过管道与所述风管100相连。

上述技术方案的工作原理是：由于构成框架的所有支柱40和横杆50上均安装有一块向外倾斜的挡板110，使所述框架的每一面都形成一个喇叭口，所述挡板110上贴有光伏板，这样在太阳光较为充足的条件下，可以利用太阳能光伏进行发电；同时，由于框架的每一面都形成一个喇叭口，这样又能利用风力推动弧形板60从而带动转轴30进行旋转发电；转轴30旋转起来之后，安装在转轴30上的叶轮70和飞轮80也同时转动，由于飞轮80具有较大转动惯量，当转轴30的转速增高时，飞轮80的动能增加，把能量贮蓄起来，当转轴30的转速降低时，飞轮80动能减少，把能量释放出来,反过来带动转轴30继续旋转。由于飞轮80的外面套装有一个壳体90，壳体90外周设有一个出风口，这样在飞轮80旋转时，所形成的风力就会从风管喷出进而又作用到叶轮70上，推动叶轮70进行旋转。当自动控制器监测到转轴30的转速降低到一定值的时候，自动控制器使壳体90内的电磁铁B得电，并使电磁铁B与飞轮80上的永磁铁A1处于同极相斥状态，这样电磁铁B和永磁铁A1之间就会形成一股推力，从而推动飞轮80旋转起来；当外界风力过大，导致转轴30的旋转速度过快时，自动控制器能够使壳体90内的电磁铁B得电，并使电磁铁B与飞轮80上的永磁铁A1处于异极相吸状态，这样电磁铁B和永磁铁A1之间就会形成一股拉力，从而使飞轮80的旋转速度受到一定的限制。

本发明的有益效果在于：该发电装置通过综合利用光能、风能、水能、机械能、空气能、悬浮磁能、沼气能等能源进行互补，从而可以确保在各种天气条件下实现连贯地、安全稳定地发电。

为了让本领域普通技术人员更方便地理解本发明相对于现有技术的改进之处，本发明的一些附图和描述已经被简化，并且为了清楚起见，本申请文件还省略了一些其它元素，本领域普通技术人员应该意识到这些省略的元素也可构成本发明的内容。

Claims (10)

1.一种多元化清洁能源智能发电装置，其特征在于：包括第一发电机（10）、第二发电机（20）、转轴（30）、蓄电池、自动控制器，以及由至少四根支柱（40）和多根横杆（50）构成的多边形立体框架；第一发电机（10）通过固定杆安装在所述框架中心的上部，第二发电机（20）通过固定杆安装在所述框架中心的下部；所述转轴（30）的上端与第一发电机（10）的输入轴相连，所述转轴（30）的下端与第二发电机（20）的输入轴相连，所述转轴（30）上固定安装有至少两块弧形板（60）、一个叶轮（70）和一个飞轮（80）；所述飞轮（80）的外面套装有一个壳体（90），所述壳体（90）固定在所述框架上，所述壳体（90）的中部与转轴（30）间隙配合，所述壳体（90）的外周部分设有一个出风口，所述出风口连接有一根风管（100），该风管（100）的出口对准叶轮（70）的外周；构成所述框架的所有支柱（40）和横杆（50）上均安装有一块向外倾斜的挡板（110），使所述框架的每一面都形成一个喇叭口，所述挡板（110）上贴有光伏板；所述飞轮（80）的端面或周面上安装有多块永磁铁（A1），所述壳体（90）内设有至少两块电磁铁（B），所述电磁铁（B）和所述永磁铁（A1）的位置相对应，所述自动控制器能够根据转轴（30）的不同转速对电磁铁（B）的磁性和磁极进行控制，电磁铁（B）得电后，电磁铁（B）和永磁铁（A1）之间要么全部处于相斥状态，要么全部处于相吸状态。

2.根据权利要求1所述的多元化清洁能源智能发电装置，其特征在于：所述飞轮（80）朝下的端面上设有一圈永磁环（A2），所述壳体（90）采用不锈钢和铝合金材料制成，所述壳体（90）的下方设有多个磁悬浮支座（120），所述磁悬浮支座（120）的位置对应飞轮（80）上的一圈永磁环（A2），所述磁悬浮支座（120）上设有电磁铁（B），电磁铁（B）得电后能够对飞轮（80）形成悬浮力。

3.根据权利要求1或2所述的多元化清洁能源智能发电装置，其特征在于：所述转轴（30）的上端与第一发电机（10）的输入轴之间通过内外花键配合连接，所述转轴（30）的下端与第二发电机（20）的输入轴之间通过内外花键配合连接；所述转轴（30）在第一发电机（10）和第二发电机（20）的输入轴之间能够轴向移动。

4.根据权利要求1或2所述的多元化清洁能源智能发电装置，其特征在于：所述转轴（30）的上端与第一发电机（10）的输入轴之间通过等速万向节相连，所述转轴（30）的下端与第二发电机（20）的输入轴之间通过等速万向节相连；所述转轴（30）在第一发电机（10）和第二发电机（20）的输入轴之间能够轴向移动。

5.根据权利要求1或2所述的多元化清洁能源智能发电装置，其特征在于：所述转轴（30）上固定安装有四块弧形板（60），每两块弧形板（60）为一组，两组弧形板（60）在转轴（30）上的安装高度不相重叠。

6.根据权利要求5所述的多元化清洁能源智能发电装置，其特征在于：同一组弧形板的上端和下端均设有一个圆盘，每一块弧形板均由多块挡板组成，其中至少有一块挡板为活动板，所述活动板的上下端通过转轴安装在上、下圆盘上，所述转轴上装有扭簧，当风力过大时，所述活动板在风力作用下可沿上、下圆盘进行限位旋转。

7.根据权利要求1或2所述的多元化清洁能源智能发电装置，其特征在于：所述飞轮（80）上设有多个叶片，所述永磁铁（A1）设置在所述叶片的端部；所述叶轮（70）为闭式叶轮，所述飞轮（80）位于叶轮（70）的下方。

8.根据权利要求1或2所述的多元化清洁能源智能发电装置，其特征在于：所述支柱（40）为空心结构，所述支柱（40）的底部开设有进风口（130），所述支柱（40）的中部开设有出风口并通过管道对准叶轮（70）的外周，所述支柱（40）的空腔中安装有加热装置或燃烧装置。

9.根据权利要求1或2所述的多元化清洁能源智能发电装置，其特征在于：还包括一个鼓风机或气泵，该鼓风机或气泵通过管道与所述风管（100）相连。

10.根据权利要求1或2所述的多元化清洁能源智能发电装置，其特征在于：还包括一个水轮机（140），所述水轮机（140）的叶片上方设有蓄水箱（150），该水轮机（140）的输出轴与所述飞轮（80）之间通过可移动接触的齿轮传动连接。