CN211715253U - 一种多源风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多源风力发电装置，包括聚风底座、导流部件、旋转部件和发电机，所述聚风底座包括中心腔体和若干V形板，所述发电机设于中心腔体中；所述导流部件包括导流腔体，所述导流腔体包括柱状的大径段与小径段，大径段与小径段的连接处设有台阶，所述大径段与聚风底座顶端固定，所述小径段设有泄流孔和磁铁Ⅰ，所述磁铁Ⅰ环绕小径段中心轴设置且固定于小径段外表面，所述台阶固定有磁铁Ⅱ；所述旋转部件包括顶盖、转轴和圆环状的旋转腔体。本实用新型通过聚风降低风力发电的最低风速要求，实现提高风力发电装置利用率，避免发电装置对鸟类的伤害的目的。

Description

一种多源风力发电装置

技术领域

本实用新型涉及发电设备技术领域，具体而言，涉及一种多源风力发电装置。

背景技术

风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机一般有风轮、发电机、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。

风力发电机能利用风能发电，但是由于风力发电机有最低风速要求，在风力较弱时，扇叶无法转动，因而无法发电，而且风力发电的扇叶会对过往的飞鸟造成安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的包括提供一种多源风力发电装置，其能解决风力发电装置在风力较弱时无法发电、风力发电的扇叶对鸟类造成伤害的问题，通过聚风降低风力发电的最低风速要求，实现提高风力发电装置利用率，避免发电装置对鸟类的伤害的目的。

本实用新型的实施例通过以下技术方案实现：

一种多源风力发电装置，包括聚风底座、导流部件、旋转部件和发电机，

所述聚风底座包括中心腔体和若干V形板，所述中心腔体为中空的圆台状柱体，若干所述V形板与中心腔体外表面固定且均匀地环绕中心腔体，所述中心腔体和若干所述V形板构成多角星形结构，所述聚风底座设有用于封闭中心腔体和V形板底端的底板，所述发电机设于中心腔体中；

所述导流部件包括导流腔体，所述导流腔体包括柱状的大径段与小径段，大径段与小径段的连接处设有台阶，所述大径段与聚风底座顶端固定，所述小径段设有泄流孔和磁铁Ⅰ，所述磁铁Ⅰ环绕小径段中心轴设置且固定于小径段外表面，所述台阶固定有磁铁Ⅱ；

所述旋转部件包括顶盖、转轴和圆环状的旋转腔体，所述旋转腔体罩扣于小径段外部，所述旋转腔体一端被顶盖封堵，所述旋转腔体另一端设有与磁铁Ⅱ对应的磁铁Ⅳ，所述转轴一端与顶盖固定，所述转轴另一端穿过导流腔体与发电机连接，所述转轴与旋转腔体的中心轴重合，所述转轴设有扇叶，所述旋转腔体内壁设有与磁铁Ⅰ对应的磁铁Ⅲ。

在其中一个实施例中，所述导流腔体的大径段内部设有安装结构件和若干导流板，所述安装结构件包括若干V形结构件和圆形气流孔，所述安装结构件与星形结构的大小和形状相匹配，所述安装结构件与聚风底座顶部固定，相邻两个V形结构件之间铰接有若干所述导流板，相邻两个V形结构件之间的所述导流板封堵导流腔体的下端口，上升气流驱动导流板转动后，相邻两个V形结构件之间形成气流上升通道。

在其中一个实施例中，所述旋转腔体设有若干喷射孔，所述喷射孔贯通旋转腔体腔壁，所述喷射孔中心轴与旋转腔体直径垂直，所述喷射孔包括小口径端和大口径端，所述小口径端位于旋转腔体腔壁外侧，所述大口径端位于旋转腔体腔壁内侧。

在其中一个实施例中，所述V形板外表面设有能吸收太阳能的太阳能选择性涂层；

所述中心腔体内装有水，所述中心腔体设有若干循环孔，水通过循环孔流入V形板与中心腔体外表面形成的空腔中。

在其中一个实施例中，所述中心腔体内设有热源进气通道，所述热源进气通道为中空的圆台结构，所述热源进气通道底端与底板固定并贯通底板。

在其中一个实施例中，所述导流腔体的小径段设有若干泄流孔，若干所述泄流孔沿小径段周向等间隔分布，所述泄流孔贯穿导流腔体的腔壁。

在其中一个实施例中，所述扇叶沿转轴设有若干级，若干级所述扇叶构成压气机结构。

在其中一个实施例中，还包括伸缩部件，所述伸缩部件包括套筒和弹簧，所述套筒一端开口，所述套筒另一端为盲端，所述套筒盲端设有与发电机连接的法兰盘，所述套筒设有沿套筒长度方向并贯穿筒壁的滑槽，所述转轴插入套筒，所述转轴底端设有弹簧连接块Ⅰ，所述弹簧连接块Ⅰ穿过滑槽延伸至套筒外部，所述套筒外壁设有弹簧连接块Ⅱ，所述弹簧连接块Ⅱ位于滑槽底端，所述弹簧连接弹簧连接块Ⅰ与弹簧连接块Ⅱ。

本实用新型实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

本实用新型实施例中的扇叶可小型化设置，避免大质量、大尺寸桨叶产生的机械式疲劳，本实用新型利用多角星形的聚风结构实现聚风的作用，增强驱动扇叶的风速，利用磁浮原理大大降低了驱动扇叶转动的阻力，使得本技术方案能在比现有风力发电要求的最低风速更低的条件下使用，实现了降低风力发电的最低风速要求，提高风力发电装置利用率的目的。此外，本技术方案将扇叶内设在旋转腔体中，与现有技术中外设的大型桨叶相比，本技术方案能避免发电装置对鸟类的伤害。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中聚风底座的结构示意图；

图3为本实用新型实施例导流腔体的外观图；

图4为本实用新型实施例导流腔体大径段的仰视图；

图5为本实用新型实施例导流腔体大径段的剖视图；

图6为本实用新型实施例中旋转部件的结构示意图；

图7为本实用新型实施例中伸缩部件的结构示意图。

图标：

1-聚风底座，11-中心腔体，12-V形板，2-导流部件，21-导流腔体，211-泄流孔，212-磁铁Ⅰ，22-磁铁Ⅱ，24-导流板，25-V形结构件，26-圆形气流孔，3-旋转部件，31-旋转腔体，32-转轴，33-扇叶，34-磁铁Ⅲ，35-顶盖，36-喷射孔，41-套筒，42-弹簧连接块Ⅰ，43-弹簧，44-弹簧连接块Ⅱ。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

请参照图1至图7，一种多源风力发电装置，包括聚风底座1、导流部件2、旋转部件3和发电机，

所述聚风底座1包括中心腔体11和若干V形板12，所述中心腔体11为中空的圆台状柱体，若干所述V形板12与中心腔体11外表面固定且均匀地环绕中心腔体11，所述中心腔体11和若干所述V形板12构成多角星形结构，所述聚风底座1设有用于封闭中心腔体11和V形板12底端的底板，所述发电机设于中心腔体11中；

所述导流部件2包括导流腔体21，所述导流腔体21包括柱状的大径段与小径段，大径段与小径段的连接处设有台阶，所述大径段与聚风底座1顶端固定，所述小径段设有泄流孔211和磁铁Ⅰ212，所述磁铁Ⅰ212环绕小径段中心轴设置且固定于小径段外表面，所述台阶固定有磁铁Ⅱ22；

所述旋转部件3包括顶盖35、转轴32和圆环状的旋转腔体31，所述旋转腔体31罩扣于小径段外部，所述旋转腔体31一端被顶盖35封堵，所述旋转腔体31另一端设有与磁铁Ⅱ22对应的磁铁Ⅳ，所述转轴32一端与顶盖35固定，所述转轴32另一端穿过导流腔体21与发电机连接，所述转轴32与旋转腔体31的中心轴重合，所述转轴32设有扇叶33，所述旋转腔体31内壁设有与磁铁Ⅰ212对应的磁铁Ⅲ34。

为了降低风力发电的最低风速要求，实现提高风力发电装置利用率，避免发电装置对鸟类的伤害的目的，本技术方案在将风力发电装置的底座设置为多角星形结构的聚风底座1，多角星形结构是指三角星形、四角星形、五角星形、六角星形、七角星形等，在导流腔体21与旋转腔体31之间设置磁极相对的磁铁，旋转腔体31利用磁悬浮原理悬浮在导流腔体21上方若干毫米处，旋转腔体31与导流腔体21之间的磁浮间隙可根据设计要求做适应性调整，只要能保证旋转腔体31磁浮在导流腔体21上方即可。聚风底座1外形中相邻两个角之间构成V形槽，而且聚风底座1为从下至上横截面逐渐缩小的结构，在使用时，由于从任意角度吹向聚风底座1的风都汇聚到相应的V形槽中形成聚风效果，并沿V形槽向上加速流动，经过聚风加速后的气流经过导流腔体21后竖直向上冲击驱动扇叶33转动，扇叶33与转轴32固定，并且扇叶33位于导流腔体21的小径段内，转轴32与顶盖35、旋转腔体31连接为一整体结构，进而转轴32、旋转腔体31与扇叶33同步转动，转轴32转动进而驱动发电机转动发电，而旋转腔体31利用磁悬浮原理悬浮与导流腔体21上方，所以旋转腔体31与导流腔体21之间无摩擦阻力，也就是说，阻碍扇叶33转动的阻力只来自与发电机中转动部件的摩擦力、定子与转子的磁力等，现有技术利用大型桨叶的风力发电机，桨叶容易产生机械式疲劳，而且桨叶转动的阻力较大，与现有技术相比，本技术方案中的扇叶33可小型化设置，避免大质量、大尺寸桨叶产生的机械式疲劳，本技术方案利用多角星形的聚风结构实现聚风的作用，增强驱动扇叶33的风速，利用磁浮原理大大降低了驱动扇叶33转动的阻力，使得本技术方案能在比现有风力发电要求的最低风速更低的条件下使用，实现了降低风力发电的最低风速要求，提高风力发电装置利用率的目的。此外，本技术方案在的扇叶33内设在旋转腔体31中，与现有技术中外设的大型桨叶相比，本技术方案能避免发电装置对鸟类的伤害。

在其中一个实施例中，所述导流腔体21的大径段内部设有安装结构件和若干导流板24，所述安装结构件包括若干V形结构件25和圆形气流孔26，所述安装结构件与星形结构的大小和形状相匹配，所述安装结构件与聚风底座1顶部固定，相邻两个V形结构件25之间铰接有若干所述导流板24，相邻两个V形结构件25之间的所述导流板24封堵导流腔体21的下端口，上升气流驱动导流板24转动后，相邻两个V形结构件25之间形成气流上升通道。

为了防止沿聚风底座1外表面上升的气流从导流腔体21逸出，导致上升气流减弱，本技术方案设置安装结构件和单向导流阀，安装结构件用于将导流腔体21固定在聚风底座1的顶端，单向导流阀用于控制上升气流只能从导流腔体21底端流入而不能从导流腔体21底端流出。自然气流沿聚风底座1外壁形成上升气流时，上升气流冲击导流板24，由于导流板24铰接处摩擦力很小，而且铰接处靠近导流板24重量偏小的一端，或者铰接处位不在导流板24的中线处即可，而且相邻两个V形结构件25之间安装有多个导流板24，导流板24由于偏心式铰接会绕铰接处转动，通过设置使相邻两个V形结构件25之间的多个导流板24重叠在一起，形成封闭相邻两个V形结构件25之间通道的阀门。当上升气流冲击导流板24时，由于导流板24处于不平衡状态，导流板24转动进而打开上升气流流入导流腔体21的通道，当上升气流非常弱或者聚风底座1背风面负压过大时，导流板24恢复原位，封闭导流板24底端端口，进而起到防止沿聚风底座1外表面上升的气流从导流腔体21逸出的目的。

在其中一个实施例中，所述旋转腔体31设有若干喷射孔36，所述喷射孔36贯通旋转腔体31腔壁，所述喷射孔36中心轴与旋转腔体31直径垂直，所述喷射孔36包括小口径端和大口径端，所述小口径端位于旋转腔体31腔壁外侧，所述大口径端位于旋转腔体31腔壁内侧。

所有的喷射孔36均以相同的角度、相同的偏转方向设置在旋转腔体31上，旋转腔体31内的气流经喷射孔36喷出，对旋转腔体31产生顺时针或逆时针的推力，喷射孔36也可以是拉法尔喷管。

在使用时，上升气流驱动扇叶33旋转并聚集在旋转腔体31内，由于扇叶33的加压作用，加压后的气流从喷射孔36喷出，喷射孔36与旋转腔体31相切且所有喷射孔36的偏转方向都相同，进而推动旋转腔体顺时针或逆时针旋转。

在其中一个实施例中，所述V形板12外表面设有能吸收太阳能的太阳能选择性涂层；

所述中心腔体11内装有水，所述中心腔体11设有若干循环孔111，水通过循环孔111流入V形板12与中心腔体11外表面形成的空腔中。

现有技术中风力发电装置仅仅只能利用风能发电，当风速小于最低风速要求时或风速大于最高风速要求时，现有风力发电装置将停止运转发电，降低了设备的利用率。为了提高本实施例中风力发电装置的利用率，本技术方案在V形板12外表面涂覆一层太阳能选择性涂层，太阳能选择性涂层为现有技术，可以选用电镀的黑铬涂层、黑镍涂层、黑钴涂层及铝阳极氧化涂层，或者选用真空镀的Al－N/Al选择性吸收涂层等。在使用时，在中心腔体11内装入水，水通过中心腔体11上的循环孔111流入V形板12与中心腔体11外表面形成的空腔中，当风力小于本实施例中风力发电装置的最低风速要求时，若有阳光，可以利用太阳能选择性涂层吸收太阳能，并将聚风底座1内的水加热，利用水沸腾产生大量蒸汽驱动扇叶33转动，进而实现在无风或风速小于最低风速要求时发电装置仍能持续发电，进而提高了发电装置的利用率。本技术方案中的V形板12的材质满足耐高温、导热、耐腐蚀的要求。

此外，在风速满足最低风速要求的情况下，如有阳光，本技术方案中的风力发电装置除了利用风能驱动扇叶33转动而实现发电外，同时利用太阳能加热水，通过水蒸气驱动扇叶33转动，可提高本实施例中风力发电装置在单位时间内的发电量，提高发电效率。

此外，聚风底座1安装有进水管和出水管，聚风底座1内被加热的水还可以通过用户作为供暖用水。

本技术方案中的V形板12也可以是现有的太阳能吸热板。

在其中一个实施例中，所述中心腔体11内设有热源进气通道13，所述热源进气通道13为中空的圆台结构，所述热源进气通道13底端与底板固定并贯通底板。

当在夜间且无风或风速小于最低风速要求的情况下，或者在地热资源丰富的地区，为了提高本实施例中风力发电装置的利用率，拓宽本实施例中风力发电装置的适用范围，本技术方案在中心腔体11设置热源进气通道13，将聚风底座1底端部分埋入地下，使地热蒸汽能直接喷入热源进气通道13中，地热蒸汽通过导流腔体21直接驱动扇叶33转动，在夜间且无风或风速小于最低风速要求的情况下也能实现发电，提高了发电装置的利用率，也拓宽了本实施例中风力发电装置的适用范围，使本实施例中风力发电装置能利用风能、太阳能和地热能发电。

在其中一个实施例中，所述导流腔体21的小径段设有若干泄流孔211，若干所述泄流孔211沿小径段周向等间隔分布，所述泄流孔211贯穿导流腔体21的腔壁。

在风速超过最高风速要求5～10％时，进入旋转腔体31内的气流速度过高，旋转腔体31被气流向上顶，导致发电机机构受损，为了便于旋转腔体31内的气流及时流出，本技术方案在导流腔体21上设置泄流孔211，泄流口211只在气(汽)流超过设定值5％～10％才起作用，当气流超过设定值5％～10％时，气(汽)流抬升整个旋转腔体使泄流口211裸露在外从而大部分气)流喷射而出，使整个旋转腔体不受大气流的影响并保持工作状态。

在其中一个实施例中，所述扇叶33沿转轴32设有若干级，若干级所述扇叶33构成压气机结构。

本技术方案在压气机结构是现有技术，与喷气式发动机中的压气机结构相同，采用多级扇叶33对气流进行加压。

在其中一个实施例中，还包括伸缩部件，所述伸缩部件包括套筒41和弹簧43，所述套筒41一端开口，所述套筒41另一端为盲端，所述套筒41盲端设有与发电机连接的法兰盘，所述套筒41设有沿套筒41长度方向并贯穿筒壁的滑槽，所述转轴32插入套筒41，所述转轴32底端设有弹簧连接块Ⅰ42，所述弹簧连接块Ⅰ42穿过滑槽延伸至套筒41外部，所述套筒外壁设有弹簧连接块Ⅱ44，所述弹簧连接块Ⅱ44位于滑槽底端，所述弹簧43连接弹簧连接块Ⅰ42与弹簧连接块Ⅱ44。

以上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 (8)

1.一种多源风力发电装置，其特征在于：包括聚风底座(1)、导流部件(2)、旋转部件(3)和发电机，

所述聚风底座(1)包括中心腔体(11)和若干V形板(12)，所述中心腔体(11)为中空的圆台状柱体，若干所述V形板(12)与中心腔体(11)外表面固定且均匀地环绕中心腔体(11)，所述中心腔体(11)和若干所述V形板(12)构成多角星形结构，所述聚风底座(1)设有用于封闭中心腔体(11)和V形板(12)底端的底板，所述发电机设于中心腔体(11)中；

所述导流部件(2)包括导流腔体(21)，所述导流腔体(21)包括柱状的大径段与小径段，大径段与小径段的连接处设有台阶，所述大径段与聚风底座(1)顶端固定，所述小径段设有磁铁Ⅰ(212)，所述磁铁Ⅰ(212)环绕小径段中心轴设置且固定于小径段外表面，所述台阶固定有磁铁Ⅱ(22)；

所述旋转部件(3)包括顶盖(35)、转轴(32)和圆环状的旋转腔体(31)，所述旋转腔体(31)罩扣于小径段外部，所述旋转腔体(31)一端被顶盖(35)封堵，所述旋转腔体(31)另一端设有与磁铁Ⅱ(22)对应的磁铁Ⅳ，所述转轴(32)一端与顶盖(35)固定，所述转轴(32)另一端穿过导流腔体(21)与发电机连接，所述转轴(32)与旋转腔体(31)的中心轴重合，所述转轴(32)设有扇叶(33)，所述旋转腔体(31)内壁设有与磁铁Ⅰ(212)对应的磁铁Ⅲ(34)。

2.根据权利要求1所述的一种多源风力发电装置，其特征在于：所述导流腔体(21)的大径段内部设有安装结构件和若干导流板(24)，所述安装结构件包括若干V形结构件(25)和圆形气流孔(26)，所述安装结构件与星形结构的大小和形状相匹配，所述安装结构件与聚风底座(1)顶部固定，相邻两个V形结构件(25)之间铰接有若干所述导流板(24)，相邻两个V形结构件(25)之间的所述导流板(24)封堵导流腔体(21)的下端口，上升气流驱动导流板(24)转动后，相邻两个V形结构件(25)之间形成气流上升通道。

3.根据权利要求1所述的一种多源风力发电装置，其特征在于：所述旋转腔体(31)设有若干喷射孔(36)，所述喷射孔(36)贯通旋转腔体(31)腔壁，所述喷射孔(36)中心轴与旋转腔体(31)直径垂直，所述喷射孔(36)包括小口径端和大口径端，所述小口径端位于旋转腔体(31)腔壁外侧，所述大口径端位于旋转腔体(31)腔壁内侧。

4.根据权利要求1所述的一种多源风力发电装置，其特征在于：所述V形板(12)外表面设有能吸收太阳能的太阳能选择性涂层；

所述中心腔体(11)内装有水，所述中心腔体(11)设有若干循环孔(111)，水通过循环孔(111)流入V形板(12)与中心腔体(11)外表面形成的空腔中。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种多源风力发电装置，其特征在于：所述中心腔体(11)内设有热源进气通道(13)，所述热源进气通道(13)为中空的圆台结构，所述热源进气通道(13)底端与底板固定并贯通底板。

6.根据权利要求1～4任意一项所述的一种多源风力发电装置，其特征在于：所述导流腔体(21)的小径段设有若干泄流孔(211)，若干所述泄流孔(211)沿小径段周向等间隔分布，所述泄流孔(211)贯穿导流腔体(21)的腔壁。

7.根据权利要求1所述的一种多源风力发电装置，其特征在于：所述扇叶(33)沿转轴(32)设有若干级，若干级所述扇叶(33)构成压气机结构。

8.根据权利要求1所述的一种多源风力发电装置，其特征在于：还包括伸缩部件，所述伸缩部件包括套筒(41)和弹簧(43)，所述套筒(41)一端开口，所述套筒(41)另一端为盲端，所述套筒(41)盲端设有与发电机连接的法兰盘，所述套筒(41)设有沿套筒(41)长度方向并贯穿筒壁的滑槽，所述转轴(32)插入套筒(41)，所述转轴(32)底端设有弹簧连接块Ⅰ(42)，所述弹簧连接块Ⅰ(42)穿过滑槽延伸至套筒(41)外部，所述套筒外壁设有弹簧连接块Ⅱ(44)，所述弹簧连接块Ⅱ(44)位于滑槽底端，所述弹簧(43)连接弹簧连接块Ⅰ(42)与弹簧连接块Ⅱ(44)。

Images