CN211549896U - 一种基于城市风场非定常性的高层建筑屋顶风力发电系统 - Google Patents

一种基于城市风场非定常性的高层建筑屋顶风力发电系统 Download PDF

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Abstract

一种基于城市风场非定常性的高层建筑屋顶风力发电系统，叶片转轴通过轴承支座水平设在高层建筑屋顶，直板叶片固连在叶片转轴上并与之随动，阻尼弹簧机构位于直板叶片背风侧，阻尼弹簧机构一端与直板叶片固连，阻尼弹簧机构另一端与高层建筑屋顶固连；第一单向棘轮机构的动力输入端与叶片转轴一端固连，第一单向棘轮机构的动力输出端与第一变速箱的动力输入端固连，第一变速箱的动力输出端与第一发电机的电机轴相固连；第二单向棘轮机构的动力输入端与叶片转轴另一端相固连，第二单向棘轮机构的动力输出端与第二变速箱的动力输入端相固连，第二变速箱的动力输出端与第二发电机的电机轴相固连；第一单向棘轮机构和第二单向棘轮机构互为反向安装。

Description

一种基于城市风场非定常性的高层建筑屋顶风力发电系统
技术领域
本实用新型属于风力发电技术领域，特别是涉及一种基于城市风场非定常性的高层建筑屋顶风力发电系统。
背景技术
随着化石能源与环境问题的日益紧张，风能作为清洁可再生能源，其占可再生能源的比重越来越大。城市是能源需求量最大的场合，如果能够有效利用城市风场进行风力发电，就可以有效的减少因电力长距离输送而产生的电能损耗。
目前，小型风力机因其具有尺寸小、结构简单等优势，是最为适合在城市风场环境下进行分布式发电。
但是，由于城市风场环境存在低风速、高湍流度及强非定常性的气动特点，小型风力机通常需要安装在高层建筑的屋顶，用以获得较大的风速，然而受到建筑物的阻挡效应，在屋顶或墙角边缘的迎风方向上，来流方向流通常会与水平方向呈现约45度的倾斜角，根据研究表明，倾斜来流会导致风力机叶轮的气动载荷的均匀性变差，进而导致传统小型风力机发电效率低下，现阶段并没有很好的解决办法。
实用新型内容
针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种基于城市风场非定常性的高层建筑屋顶风力发电系统，可以替代传统的小型风力机实施风能发电，能够充分利用城市风场非定常性的特点，有效实现连续发电，相比于传统的小型风力机具有更高的发电效率。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种基于城市风场非定常性的高层建筑屋顶风力发电系统，包括直板叶片、叶片转轴、阻尼弹簧机构、第一轴承支座、第二轴承支座、第一单向棘轮机构、第一变速箱、第一发电机、第二单向棘轮机构、第二变速箱及第二发电机；所述叶片转轴水平设置在高层建筑屋顶，叶片转轴一端通过第一轴承支座与高层建筑屋顶相连，叶片转轴另一端通过第二轴承支座与高层建筑屋顶相连；所述直板叶片固连在叶片转轴上，直板叶片与叶片转轴随动，所述阻尼弹簧机构位于直板叶片的背风侧，阻尼弹簧机构一端固连在直板叶片上，阻尼弹簧机构另一端固连在高层建筑屋顶；所述第一单向棘轮机构的动力输入端与叶片转轴一端相固连，第一单向棘轮机构的动力输出端与第一变速箱的动力输入端相固连，第一变速箱的动力输出端与第一发电机的电机轴相固连；所述第二单向棘轮机构的动力输入端与叶片转轴另一端相固连，第二单向棘轮机构的动力输出端与第二变速箱的动力输入端相固连，第二变速箱的动力输出端与第二发电机的电机轴相固连；所述第一单向棘轮机构和第二单向棘轮机构互为反向安装。
所述第一发电机和第二发电机并联接入整流控制器，整流控制器外接储能电池或电驱负载。
本实用新型的有益效果：
本实用新型的基于城市风场非定常性的高层建筑屋顶风力发电系统，可以替代传统的小型风力机实施风能发电，能够充分利用城市风场非定常性的特点，有效实现连续发电，相比于传统的小型风力机具有更高的发电效率。
附图说明
图1为本实用新型的一种基于城市风场非定常性的高层建筑屋顶风力发电系统的结构示意图；
图2为图1中A-A剖视图；
图中，1—直板叶片，2—叶片转轴，3—阻尼弹簧机构，4—第一轴承支座，5—第二轴承支座，6—第一单向棘轮机构，7—第一变速箱，8—第一发电机，9—第二单向棘轮机构，10—第二变速箱，11—第二发电机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
如图1、2所示，一种基于城市风场非定常性的高层建筑屋顶风力发电系统，包括直板叶片1、叶片转轴2、阻尼弹簧机构3、第一轴承支座4、第二轴承支座5、第一单向棘轮机构6、第一变速箱7、第一发电机8、第二单向棘轮机构9、第二变速箱10及第二发电机11；所述叶片转轴2水平设置在高层建筑屋顶，叶片转轴2一端通过第一轴承支座4与高层建筑屋顶相连，叶片转轴2另一端通过第二轴承支座5与高层建筑屋顶相连；所述直板叶片1固连在叶片转轴2上，直板叶片1与叶片转轴2随动，所述阻尼弹簧机构3位于直板叶片1的背风侧，阻尼弹簧机构3一端固连在直板叶片1上，阻尼弹簧机构3另一端固连在高层建筑屋顶；所述第一单向棘轮机构6的动力输入端与叶片转轴2一端相固连，第一单向棘轮机构6的动力输出端与第一变速箱7的动力输入端相固连，第一变速箱7的动力输出端与第一发电机8的电机轴相固连；所述第二单向棘轮机构9的动力输入端与叶片转轴2另一端相固连，第二单向棘轮机构9的动力输出端与第二变速箱10的动力输入端相固连，第二变速箱10的动力输出端与第二发电机11的电机轴相固连；所述第一单向棘轮机构6和第二单向棘轮机构9互为反向安装。
所述第一发电机8和第二发电机11并联接入整流控制器，整流控制器外接储能电池或电驱负载。
下面结合附图说明本实用新型的一次使用过程：
当直板叶片1迎风侧的来流作用到直板叶片1后，如果风速较高时，此时直板叶片1受到来流的气动力将大于直板叶片1背风侧阻尼弹簧机构3的弹簧推力，则直板叶片1会向背风侧摆转，同时阻尼弹簧机构3被压缩，而在直板叶片1向背风侧摆转过程中，叶片转轴2的转动力矩将依次通过第一单向棘轮机构6和第一变速箱7传递至第一发电机8，进而驱动第一发电机8发电，而同一时刻下的第二单向棘轮机构9进行空转，叶片转轴2的转动力矩无法传递至第二发电机11。当风速降低后，直板叶片1受到来流的气动力将小于直板叶片1背风侧阻尼弹簧机构3的弹簧推力，此时阻尼弹簧机构3的弹簧推力会推动直板叶片1向迎风侧摆转，同时阻尼弹簧机构3恢复伸长状态，而在直板叶片1向迎风侧摆转过程中，叶片转轴2的转动力矩将依次通过第二单向棘轮机构9和第二变速箱10传递至第二发电机11，而同一时刻下的第一单向棘轮机构6进行空转，叶片转轴2的转动力矩无法传递至第一发电机8。
在城市风场的非定常性作用下，直板叶片1将不断的进行往复摆转，而且往复摆转过程中始终都有一个发电机参与发电，有效保证了发电的连续性，进而保证了发电系统的发电效率。
实施例中的方案并非用以限制本实用新型的专利保护范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (2)

1.一种基于城市风场非定常性的高层建筑屋顶风力发电系统，其特征在于：包括直板叶片、叶片转轴、阻尼弹簧机构、第一轴承支座、第二轴承支座、第一单向棘轮机构、第一变速箱、第一发电机、第二单向棘轮机构、第二变速箱及第二发电机；所述叶片转轴水平设置在高层建筑屋顶，叶片转轴一端通过第一轴承支座与高层建筑屋顶相连，叶片转轴另一端通过第二轴承支座与高层建筑屋顶相连；所述直板叶片固连在叶片转轴上，直板叶片与叶片转轴随动，所述阻尼弹簧机构位于直板叶片的背风侧，阻尼弹簧机构一端固连在直板叶片上，阻尼弹簧机构另一端固连在高层建筑屋顶；所述第一单向棘轮机构的动力输入端与叶片转轴一端相固连，第一单向棘轮机构的动力输出端与第一变速箱的动力输入端相固连，第一变速箱的动力输出端与第一发电机的电机轴相固连；所述第二单向棘轮机构的动力输入端与叶片转轴另一端相固连，第二单向棘轮机构的动力输出端与第二变速箱的动力输入端相固连，第二变速箱的动力输出端与第二发电机的电机轴相固连；所述第一单向棘轮机构和第二单向棘轮机构互为反向安装。
2.根据权利要求1所述的一种基于城市风场非定常性的高层建筑屋顶风力发电系统，其特征在于：所述第一发电机和第二发电机并联接入整流控制器，整流控制器外接储能电池或电驱负载。
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