CN211266722U - 倍速垂直轴风力发电系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种发电效率高的倍速垂直轴风力发电系统,包括立柱,所述立柱的顶部连接垂直轴风力发电机,所述垂直轴风力发电机包括固定垂直主轴、发电机定子线圈组件、发电机转子磁体组件、定子叶片、转子叶片,所述发电机定子线圈组件与所述定子叶片相固定连接,并与所述固定垂直主轴相转动连接,所述发电机转子磁体组件与所述转子叶片相固定连接,并与所述固定垂直主轴相转动连接,在受到风力时,所述定子叶片与所述转子叶片的转动方向相反,从而带动所述发电机定子线圈组件与所述发电机转子磁体组件做相反方向的相对转动,使得发电机的转速提高。本实用新型可广泛应用于风力发电领域。

Description

倍速垂直轴风力发电系统
技术领域
本实用新型涉及一种垂直轴风力发电系统。
背景技术
风力发电是清洁能源的一种,目前在风资源多的环境应用广泛。风力发电设备从结构上分为:风轮的旋转轴与风向平行的水平轴风力发电机,风轮的旋转轴垂直于地面或者气流的方向的垂直轴风力发电机。目前水平轴风力发电已经发展到15MW,其塔架高度超过200米,叶轮直径超过180米,这对于大型风力发电的设计、安装、维护和可靠性都提出了巨大的挑战。在陆上,由于叶片过长导致运输困难,使得陆上风机功率增加受限制;对于海上风机,在台风等极端天气情况下,会对高耸的风塔与叶片造成不可逆的破坏。
由于垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风,在这点上相对于水平轴风力发电机是一大优势,它不仅使结构设计简化,而且也减少了风轮对风时的陀螺力。垂直轴风力发电机分为阻力型与升力型,阻力型对风能的利用率低,而不能用于大型风力发电的设计,升力型叶片可利用空气的升力来驱动,风能利用率高。现有的垂直轴大功率风力发电机不如水平轴风机普及的原因之一是功率越大,叶片越大,叶片的重量使得悬臂梁结构难以大型化。因此现有的垂直轴风力发电机效率相对低。
传统的风力发电系统更有先天性的不足之处,就是发电系统的定子都是固定的,只有转子在旋转,这样,在旋转速度上就很难提高。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种发电效率高的倍速垂直轴风力发电系统。
本实用新型所采用的技术方案是:本实用新型包括立柱,所述立柱的顶部连接垂直轴风力发电机,所述垂直轴风力发电机包括固定垂直主轴、发电机定子线圈组件、发电机转子磁体组件、定子叶片、转子叶片,所述发电机定子线圈组件与所述定子叶片相固定连接,并与所述固定垂直主轴相转动连接,所述发电机转子磁体组件与所述转子叶片相固定连接,并与所述固定垂直主轴相转动连接,在受到风力时,所述定子叶片与所述转子叶片的转动方向相反,从而带动所述发电机定子线圈组件与所述发电机转子磁体组件做相反方向的相对转动,使得发电机的转速提高。
所述发电机定子线圈组件与定子轴套相固定连接,并通过所述定子轴套套接适配于所述固定垂直主轴上,所述发电机转子磁体组件与转子轴套相固定连接,并通过所述转子轴套套接适配于所述固定垂直主轴上,以实现转动连接。
所述定子叶片位于下方,呈莲花花瓣造型,所述转子叶片位于上方,呈莲花莲蓬造型,所述垂直轴风力发电机整体呈莲花状造型。
所述定子叶片、所述转子叶片的外表面敷设光伏发电组件。
所述定子叶片、所述转子叶片采用钢质骨架,所述光伏发电组件敷设于所述钢质骨架上。
所述光伏发电组件采用钙钛矿薄膜太阳能组件。
所述立柱的中部设有多功能箱,所述多功能箱是广告箱或电控箱。
所述立柱的下部开设有总控制器模块仓及储能电池仓,用于控制、存储所述垂直轴风力发电机产生的电能。
所述垂直轴风力发电机的顶部连接用于移动通信信号的传送和接收的通讯天线及避雷针。
所述垂直轴风力发电机与所述立柱的顶部通过顶部法兰组相连接固定。
所述立柱的底部设有用于与地面连接固定的立柱法兰。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:由于本实用新型包括立柱,所述立柱的顶部连接垂直轴风力发电机,所述垂直轴风力发电机包括固定垂直主轴、发电机定子线圈组件、发电机转子磁体组件、定子叶片、转子叶片,所述发电机定子线圈组件与所述定子叶片相固定连接,并与所述固定垂直主轴相转动连接,所述发电机转子磁体组件与所述转子叶片相固定连接,并与所述固定垂直主轴相转动连接,在受到风力时,所述定子叶片与所述转子叶片的转动方向相反,从而带动所述发电机定子线圈组件与所述发电机转子磁体组件做相反方向的相对转动,使得发电机的转速提高;本实用新型突破了本领域现有技术的固有思维,通过将风叶分组,使得所述发电机定子线圈组件在所述定子叶片的带动下也发生转动,且其转动方向与所述发电机转子磁体组件相反,改变了现有定子组件不能转动,通过转子组件转动转速较慢的弊端,使得发电机的转速提高,可以达到现有转速的翻倍,因此使得垂直轴风力发电机的发电效率大大提高,故本实用新型发电效率高,可称为“倍速垂直轴风力发电系统”。
由于所述定子叶片、所述转子叶片的外表面敷设光伏发电组件,使得本实用新型充分利用了空间,成为风、光一体的发电系统,达到了清洁能源的综合最大化利用,故本实用新型的发电效率进一步提高。
附图说明
图1是本实用新型实施例的整体结构示意图;
图2是本实用新型实施例的垂直轴风力发电机的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
如图1、图2所示,本实施例的倍速垂直轴风力发电系统包括立柱1,所述立柱1的顶部连接垂直轴风力发电机,所述垂直轴风力发电机与所述立柱1的顶部通过顶部法兰组11相连接固定,所述立柱1的底部设有用于与地面连接固定的立柱法兰10,所述垂直轴风力发电机的顶部连接用于移动通信信号的传送和接收的通讯天线6及避雷针7,所述通讯天线6可作为5G基站使用;所述垂直轴风力发电机包括固定垂直主轴2、发电机定子线圈组件21、发电机转子磁体组件22、定子叶片3、转子叶片4,所述发电机定子线圈组件21与所述定子叶片3相固定连接,并与所述固定垂直主轴2相转动连接,所述发电机定子线圈组件21与定子轴套23相固定连接,并通过所述定子轴套23套接适配于所述固定垂直主轴2上,以实现转动连接,所述发电机转子磁体组件22与所述转子叶片4相固定连接,并与所述固定垂直主轴2相转动连接,所述发电机转子磁体组件22与转子轴套24相固定连接,并通过所述转子轴套24套接适配于所述固定垂直主轴2上,以实现转动连接,在受到风力时,所述定子叶片3与所述转子叶片4的转动方向相反,从而带动所述发电机定子线圈组件21与所述发电机转子磁体组件22做相反方向的相对转动,使得发电机的转速提高,所述垂直轴风力发电机的发电功率为5~10W;所述定子叶片3位于下方,呈莲花花瓣造型,所述转子叶片4位于上方,呈莲花莲蓬造型,所述垂直轴风力发电机整体呈莲花状造型,使得本实施例的风力发电机在设计上与艺术相结合,设计新颖,造型美观、大方,与环境相容性好,不突兀,可用于城市道路等安装场地环境,与全球节能环保的大环境极为贴切;所述定子叶片3、所述转子叶片4的外表面敷设光伏发电组件,所述定子叶片3、所述转子叶片4采用钢质骨架,所述光伏发电组件敷设于所述钢质骨架上,所述光伏发电组件采用钙钛矿薄膜太阳能组件,所述太阳能组件的光伏发电功率与所述立柱1的高度和型号成正比,每平方米的表皮发电功率为40~80W,充分利用了空间,利用风、光两种发电单元作为能源来源,使得本实用新型成为风、光一体的发电系统,达到了清洁能源的综合最大化利用,发电效率进一步提高;所述立柱1的中部设有多功能箱5,所述多功能箱5是广告箱或电控箱,所述立柱1的下部开设有总控制器模块仓8及储能电池仓9,用于控制、存储所述垂直轴风力发电机、所述光伏发电组件产生的电能。
本实用新型可以满足在信息、速度、安全等各方面的需求且无需市政电网供电,全部自动化运行,是一个综合利用清洁能源且实现户外路面多种塔杆于一体的项目,使新能源路灯系统不再显得单调、无趣,不再需要市政电网的接入,节约人力物力和运行成本以及社会资源,不但可以产生清洁的电力,同时还可以在一定程度上点缀、亮化环境,当在规模化使用时,它会形成一条靓丽的风景线,使得生硬的新能源路灯系统产生生动的美感和乐趣,还可以利用它对人们进行科普教育和环境保护教育,是一个利国利民利子孙的新能源项目,本项目通过自主设计,试生产,项目现场实际试用,对试用效果进行抗风、抗倒伏、风、光发电能力及效率、电能质量等多方面试验,各方面性能都达到设计要求,效果十分显著,取得完美成功,本实用新型不但可以节约化石能源、净化空气、保护环境,还可以极大的节约运行费用、美化环境,而在对风光储一体自供能源系统的应用上,领域非常广泛,既节约能源,又节约各类资源。
本实用新型突破了本领域现有技术的固有思维,通过将风叶分组,使得所述发电机定子线圈组件21在所述定子叶片3的带动下也发生转动,且其转动方向与所述发电机转子磁体组件22相反,改变了现有定子组件不能转动,通过转子组件转动转速较慢的弊端,使得发电机的转速提高,可以达到现有转速的翻倍,因此使得垂直轴风力发电机的发电效率大大提高,故本实用新型发电效率高,可称为“倍速垂直轴风力发电系统”。本实用新型的风力发电系统可以单独使用一个垂直轴风力发电机,也可以组成阵列作为风力发电站使用,所产生的电力既可以自身使用,也可以并入电网,还可以利用它对人们进行科普教育和环境保护教育,是一个利国利民利子孙的新能源项目。大量投入使用后将为社会创造极大效益。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明,但是本专利并不限于上述实施方式,在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。
本实用新型可广泛应用于风力发电领域。

Claims (10)

1.一种倍速垂直轴风力发电系统,其特征在于:包括立柱(1),所述立柱(1)的顶部连接垂直轴风力发电机,所述垂直轴风力发电机包括固定垂直主轴(2)、发电机定子线圈组件(21)、发电机转子磁体组件(22)、定子叶片(3)、转子叶片(4),所述发电机定子线圈组件(21)与所述定子叶片(3)相固定连接,并与所述固定垂直主轴(2)相转动连接,所述发电机转子磁体组件(22)与所述转子叶片(4)相固定连接,并与所述固定垂直主轴(2)相转动连接,在受到风力时,所述定子叶片(3)与所述转子叶片(4)的转动方向相反,从而带动所述发电机定子线圈组件(21)与所述发电机转子磁体组件(22)做相反方向的相对转动,使得发电机的转速提高。
2.根据权利要求1所述的倍速垂直轴风力发电系统,其特征在于:所述发电机定子线圈组件(21)与定子轴套(23)相固定连接,并通过所述定子轴套(23)套接适配于所述固定垂直主轴(2)上,所述发电机转子磁体组件(22)与转子轴套(24)相固定连接,并通过所述转子轴套(24)套接适配于所述固定垂直主轴(2)上,以实现转动连接。
3.根据权利要求1所述的倍速垂直轴风力发电系统,其特征在于:所述定子叶片(3)位于下方,呈莲花花瓣状造型,所述转子叶片(4)位于上方,呈莲花莲蓬状造型,所述垂直轴风力发电机整体呈莲花状造型。
4.根据权利要求1所述的倍速垂直轴风力发电系统,其特征在于:所述定子叶片(3)、所述转子叶片(4)的外表面敷设光伏发电组件。
5.根据权利要求4所述的倍速垂直轴风力发电系统,其特征在于:所述定子叶片(3)、所述转子叶片(4)采用钢质骨架,所述光伏发电组件敷设于所述钢质骨架上。
6.根据权利要求4所述的倍速垂直轴风力发电系统,其特征在于:所述光伏发电组件采用钙钛矿薄膜太阳能组件。
7.根据权利要求1~6任意一项所述的倍速垂直轴风力发电系统,其特征在于:所述立柱(1)的中部设有多功能箱(5),所述多功能箱(5)是广告箱或电控箱。
8.根据权利要求1~6任意一项所述的倍速垂直轴风力发电系统,其特征在于:所述立柱(1)的下部开设有总控制器模块仓(8)及储能电池仓(9),用于控制、存储所述垂直轴风力发电机产生的电能。
9.根据权利要求1~6任意一项所述的倍速垂直轴风力发电系统,其特征在于:所述垂直轴风力发电机的顶部连接用于移动通信信号的传送和接收的通讯天线(6)及避雷针(7)。
10.根据权利要求1~6任意一项所述的倍速垂直轴风力发电系统,其特征在于:所述垂直轴风力发电机与所述立柱(1)的顶部通过顶部法兰组(11)相连接固定;所述立柱(1)的底部设有用于与地面连接固定的立柱法兰(10)。
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