CN207935034U - 一种风力发电装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种风力发电装置，包括发电、输电、悬浮、和固定装置，悬浮装置包括机身，设于机身两侧的机翼，设于机翼上中空的气道，设于机身尾部的尾翼；发电装置包括设于机翼内的风叶以及与风叶相连的发电机；输电装置包括电力输出盘，电力输出盘由里向外包括连接轴、轴承、滑环和盘体，连接轴一端与机身相连，另一端通过钢丝绳与固定装置相连，每个滑环上设有滑动导电片，滑动导电片通过输电线与发电机相连。本实用新型中两组风叶的旋转方向相反，产生的扭力相抵消，能够维持整个装置的稳定；将机身与电力输出盘内的连接轴连接，有利于整个悬浮装置的转动，并在滑环上设置可以滑动的滑动导电片，能够防止导电线缠绕在一起。

Description

一种风力发电装置
技术领域
本实用新型属于发电装置技术领域，具体涉及一种风力发电装置。
背景技术
现在世界上很多地区都面临着能源问题，中国这个地大物博的地方也不例外，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。如果能充分利用，风力发电有望为全球提供超过12％的需用电量，相当于减少二氧化碳排放100亿t，或每年减排15亿t，对能源、环境问题就会有很大的帮助。
但现有风力发电设备受多种因素限制，塔架高度目前只能达到100m左右，使风能利用受到限制；采用尺寸庞大的螺旋桨风动机结构，其庞大复杂的机电设备使制造、安装和维修很困难，且造价之高一般家庭无法承受，难以普及到千家万户，现有风力发电用户主要以政府、大型企业为主。此外，在百米左右高度的低空风功率密度一般在100W/m2级别范围内，风力资源有限，并受地理环境、天气变化影响大，无法进入平常家庭。现有风力发电装置大致分为二类：一类小型化风力发电装置，发电功率小，受地理、环境因素影响大，只草原、高山、峡谷等地区；另一类大型风力发电装置，发电功率大，成本高，一般家庭难以承受，不宜大面积推广。
麻省理工学院下属的清洁能源公司Altaeros Energies研发的一款高空风力发电机BAT，能在300多米高空发电，虽然发电量是普通发电机的两倍，但是造价十分高昂(130万美元)，且体型庞大，只适用于工业，军事等大型发电，不适用于家庭使用。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种风力发电装置。
本实用新型提供了一种风力发电装置，包括悬浮装置、发电装置、输电装置和固定装置，所述悬浮装置为飞机外形，包括机身，设于机身两侧的机翼，设于机翼上中空的气道，设于机身尾部的尾翼；所述发电装置包括设于机翼内的风叶以及与风叶相连并设于机身下的发电机，机翼中放置风叶的部分下端是通风的，上端与气道相连通，两组风叶的旋转方向相反；所述输电装置包括圆形的电力输出盘，电力输出盘由里向外依次包括连接轴、轴承、滑环和盘体，连接轴一端与机身相连，另一端通过钢丝绳与固定装置相连，每个滑环上都设有滑动导电片，滑动导电片通过输电线与发电机相连。
优选的，机身和机翼的内部充满氦气。
优选的，所述风叶和发电机通过传送齿轮相连。
优选的，所述气道至少有两个。
优选的，所述滑环是金属铜材质的。
优选的，所述滑动导电片是金属材质的。
优选的，所述滑环有两个，每个滑环通过输电线穿过钢丝绳与储电设备相连。
优选的，所述输电线由外侧包覆有绝缘材料的导电线构成。
优选的，所述储电设备为蓄电池或逆变器。
本实用新型中机翼的上表面凸起，下表面水平，机翼上方的气流速度比下方大，因此机翼上表面的压强小于下表面的压强，产生向上的压强差，所以风向是从下往上的。风叶通过机翼下底板上的安装孔设置在机翼的内部空腔中，风从安装孔进入带动风叶旋转，并且从机翼的气道中出来，能够最大限度地利用风力并将风能转化为电能，因而提高风力的利用率。
本实用新型中的机翼除放置风叶的部分外，其他的部分都是密闭的。
本实用新型中机身和机翼的密闭部分的内部充满低密度气体氦气，保证整个发电装置能正常在100至300米的高空漂浮。
本实用新型中的尾翼为鱼尾形。
本实用新型中电力输出盘内部的连接轴与机身相连，最优的连接点在机身底部的中心点。
本实用新型中的滑环是由金属铜制作成的，为一个圆形或椭圆形的槽，滑动导电片是金属材质的，能够在滑环上自由滑动。
本实用新型中所述机翼上还设有副翼，根据风力的大小，副翼在控制装置的作用下，能向下或向上移动，使机身向上仰或向下俯，产生向前力，牢牢固定机身，确保设备高效、安全运行。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型中两个机翼上风叶的旋转方向是相反的，产生的扭力相互之间抵消，能够维持整个悬浮装置的稳定。
2、本实用新型的悬浮装置在转变方向的时候需要旋转，为了防止输电线绞在一起，将机身与电力输出盘内部的连接轴连接，有利于整个悬浮装置的转动，并在滑环上设置可以滑动的滑动导电片，能够防止输电线缠绕在一起。
3、本实用新型中风叶和发电机均设于悬浮装置下，可减小风的逃逸，风从机翼的下表面进入，从两个机翼上的气道中流出，能带动风叶旋转，形成风涡流，可最大限度的承载风力，从而最大限度地利用风力并将风能转化为电能，因而提高风力的利用率。
4、本实用新型中的尾翼设置为鱼尾形，使发电装置对准风向，从而使悬浮装置具有向风性。
5、本实用新型的装置简单，根据控制装置检测风力的大小，通过收放绳机调节整个装置在空中的高度，可有效地利用风力，安全可靠性高，占用空间小且适用范围广。
附图说明
图1为本实用新型的仰视示意图；
图2为本实用新型的正视示意图；
图3为本实用新型的侧视示意图；
图4为本实用新型电力输出盘的结构示意图；
图5为本实用新型电力输出盘的横截面图。
其中：1机身、2机翼、3气管、4尾翼、5风叶、6发电机、7电力输出盘、8钢丝绳、9 输电线、10传送齿轮、71连接轴、72轴承、73滑环、74盘体、75滑动导电片。
具体实施方式
如图1-5所示，本实用新型提供了一种风力发电装置，包括悬浮装置、发电装置、输电装置和固定装置，所述悬浮装置为飞机外形，包括机身1，设于机身1两侧的机翼2，设于机翼2上中空的气道3，设于机身1尾部的尾翼4；所述发电装置包括设于机翼2内的风叶5以及与风叶5相连并设于机身1下的发电机6，机翼2中放置风叶5的部分下端是通风的，上端与气道3相连通，两组风叶5的旋转方向相反；所述输电装置包括圆形的电力输出盘7，电力输出盘7由里向外依次包括连接轴71、轴承72、滑环73和盘体74，连接轴71一端与机身1相连，另一端通过钢丝绳8与固定装置相连，每个滑环73上都设有滑动导电片75，滑动导电片75通过输电线9与发电机6相连。
本实用新型中机翼2的上表面凸起，下表面水平，机翼2上方的气流速度比下方大，因此机翼2上表面的压强小于下表面的压强，产生向上的压强差，所以风向是从下往上的。风叶5通过机翼2下底板上的安装孔设置在机翼2的内部空腔中，风从安装孔进入带动风叶5旋转，并且从机翼2的气道中出来，能够最大限度地利用风力并将风能转化为电能，因而提高风力的利用率。
本实用新型中的风叶5还可以设置在气道3的缝隙中，气道3穿透机翼2，风从机翼2的下方穿过气道3内的风叶5，从机翼2的上方跑出。
本实用新型中的风叶5和发电机6通过传送齿轮10相连。
本实用新型中的风叶5和发电机6的连接方式是常规连接方式。
本实用新型中的气道3有多个，最佳的位置是与风叶5的位置相对应，便于机翼下方经过风叶5的风跑出去。
本实用新型中机身1和机翼2的密封部分的内部充满低密度气体氦气，保证悬浮装置能正常在100至300米的高空漂浮，并且使悬浮装置即使在没风的情况下也可以在空中自由悬浮。
本实用新型中的尾翼4为鱼尾形，用来使悬浮装置对准风向，使悬浮装置具有向风性。
本实用新型的钢丝绳8长为100-300m，钢丝绳8的上端通过连接件与电力输出盘7相连，下端与固定装置相连，固定装置设有收放绳机，由蜗轮减速电机驱动，在控制装置的作用下收绳或放绳，自动控制悬浮装置在空中的高度。上述连接件为弧形、圆形或椭圆形，钢丝绳 8能随风力大小上下移动，保证整个装置的稳定和安全。
本实用新型的电力输出盘7为圆形，由里向外依次包括连接轴71、轴承72、滑环73、盘体74，滑环73有两个，滑环73上设有滑动导电片75，滑环73是由铜制作成的，为一个圆形或椭圆形的槽，滑动导电片75是金属材质的，滑动导电片75能在滑环73的表面随意滑动，能够防止输电线9绞在一起，两个滑动导电片75通过输电线9与发电机2的输出端相连，将利用风力产生的电输送到滑环73上，滑环73再通过输电线9穿过钢丝绳8与蓄电池或逆变器相连，向地面输送电力；本实用新型中电力输出盘7内部的连接轴71与机身1相连，最优的连接点在机身1底部的重心点，有利于整个悬浮装置的转动。
控制装置中有传感器，负责检测发电功率的大小，以此确定风力大小，启动固定装置中的收放绳机收绳，降低悬浮装置的高度，保护设备在强风下的安全；当风力过小时，启动固定装置中的收放绳机放绳，提高悬浮装置的高度。
控制装置还可以控制副翼的动作，使机身1向上仰或向下俯，产生向前力，牢牢固定机身1，确保设备高效、安全运行。同时，还负责电压的稳定输出，为后续电力的贮存或并网发电作准备。
本实用新型的运行状态如下：
整个悬浮装置、发电装置和输电装置悬浮在空中，风吹向机翼，依据液体力学原理，机翼上表面压力小于机翼下表面压力，空气从两个机翼2下方的风叶安装孔进入，从两个机翼 2上的气道3中流出，能带动风叶5旋转，形成风涡流，两组风叶5的旋转方向相反，产生的扭力相互之间抵消，能够维持整个悬浮装置的稳定，不会左右摆动，风叶5产生的机械能通过发电机6转化为电能，发电机6通过输电线9将电能输送到滑动导电片75上，再经滑环73和输电线9将电能输送到地面的蓄电池或逆变器。控制装置与蓄电池或逆变器相连，检测发电功率的大小，以此确定风力大小，当风力过大时，启动收放绳机10收绳，降低悬浮装置的高度，保护设备在强风下的安全；当风力过小时，启动收放绳机10放绳，提高悬浮装置的高度。
以上所述仅为实用新型的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型范围之内。

Claims (9)

1.一种风力发电装置，其特征在于，包括悬浮装置、发电装置、输电装置和固定装置，所述悬浮装置为飞机外形，包括机身(1)，设于机身(1)两侧的机翼(2)，设于机翼(2)上中空的气道(3)，设于机身(1)尾部的尾翼(4)；所述发电装置包括设于机翼(2)内的风叶(5)以及与风叶(5)相连并设于机身(1)下的发电机(6)，机翼(2)中放置风叶(5)的部分下端是通风的，上端与气道(3)相连通，两组风叶(5)的旋转方向相反；所述输电装置包括圆形的电力输出盘(7)，电力输出盘(7)由里向外依次包括连接轴(71)、轴承(72)、滑环(73)和盘体(74)，连接轴(71)一端与机身(1)相连，另一端通过钢丝绳(8)与固定装置相连，每个滑环(73)上都设有滑动导电片(75)，滑动导电片(75)通过输电线(9)与发电机(6)相连。
2.如权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述机身(1)和机翼(2)的内部充满氦气。
3.如权利要求2所述的风力发电装置，其特征在于，所述风叶(5)和发电机(6)通过传送齿轮(10)相连。
4.如权利要求1-3任一项所述的风力发电装置，其特征在于，所述气道(3)至少有两个。
5.如权利要求1-3任一项所述的风力发电装置，其特征在于，所述滑环(73)是金属铜材质的。
6.如权利要求1-3任一项所述的风力发电装置，其特征在于，所述滑动导电片(75)是金属材质的。
7.如权利要求1-3任一项所述的风力发电装置，其特征在于，所述滑环(73)有两个，每个滑环(73)通过输电线(9)穿过钢丝绳(8)与储电设备相连。
8.如权利要求1-3任一项所述的风力发电装置，其特征在于，所述输电线(9)由外侧包覆有绝缘材料的导电线构成。
9.如权利要求7所述的风力发电装置，其特征在于，所述储电设备为蓄电池或逆变器。
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CN110107457A (zh) * 2019-05-06 2019-08-09 龚水明 一种气球悬浮式空气压缩装置及风力发电系统

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