CN211715258U - 一种可吸收脉动风能的风力机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可吸收脉动风能的风力机，包括底座、立轴、横梁、叶片和发电机，立轴底部固定安装在底座中，横梁转动连接在立轴上，且横梁与立轴垂直，横梁的另一端固定连接在发电机外侧壁上，叶片连接在发电机的输入轴上。该风力机在脉动风场中能更高效发电，横梁可根据风向改变带动叶片绕底轴旋转产生一定转速，同时由于叶片跟随横梁旋转至最佳对风方向，自身转速增加，故叶片总可利用风能增加，因而提高风能利用效率。

Description

一种可吸收脉动风能的风力机

技术领域

本实用新型涉及能源利用技术领域，具体涉及一种可吸收脉动风能的风力机。

背景技术

电力行业是关系国计民生的基础性支柱产业，与国民经济发展息息相关。当前我国经济持续稳定发展，工业化进程稳步推进，对电力的需求日益增长。我国的发电方式主要有火力发电、水力发电、风力发电、核能发电及太阳能发电。其中，风能发电占据不可缺少的地位。

目前，可再生能源发电正处在一个高速发展的时期，加大对风力机的应用研究对可再生能源发电的发展有着重要的意义。而在中小型风力机领域，垂直轴风力机以其结构简单、风向适应性强、安装维护方便、输出力矩大等优势，受到了更加广泛的重视，而且随着近年来对垂直轴风力机的研究越来越多，垂直轴风力机大有后来居上的势头。

在我国，尤其中东部和南方地区陆上风能资源开发加速，虽前景良好，但目前在普通风力机的使用上仍存在一些问题，如：风速不稳定，产生的能量大小不稳定，风能的利用受地理位置影响严重，面临转换效率低、风力机产生的噪声大、需要一定的风才能启动等问题。

目前，大型风力机都应用在风向稳定、湍流度低的风场中，而经过严格科学地宏观选址和微观选址才能确定具体的安装位置。然而风向和风速都在随时间随机性地波动，这使得现有风力机不能始终正对风向，也不能很好地利用既有风能，如脉动风能。

由于脉动风能的广泛存在，我国可建立大型风电场的地区寥寥无几，若不加以合理开发利用脉动风能，对于这种风能资源来说是一种极大的浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种在普通垂直轴风力机的基础上进行改进后，能够充分利用随机风能，以提高风能利用效率的可吸收脉动风能的风力机。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种可吸收脉动风能的风力机，包括底座、立轴、横梁、叶片和发电机，立轴底部固定安装在底座中，横梁转动连接在立轴上，且横梁与立轴垂直，横梁的另一端固定连接在发电机外侧壁上，叶片连接在发电机的输入轴上。

优选地，立轴顶端转动套设滚动轴承，横梁的一端固定连接在滚动轴承上。

横梁可以随着来风方向的变化而通过滚动轴承绕立轴自由转动，其转动所产生的速度可与叶片所产生速度矢量叠加，产生能量带动发电机进行发电。

进一步地，立轴、横梁为中空管件，导线从中空部位穿过。

优选地，立轴底部通过焊接方式固定在底座中。

优选地，横梁的两端分别通过焊接方式固定连接在滚动轴承和发电机外侧壁上。

当可吸收脉动风能的风力机置于脉动风能的风场中，某一方向来风，风速随机变化，带动叶片使之跟随风向旋转，增加叶片转动速度，带动发电机发电，此时风向变化，改换为其他方向来风，横梁将根据来风方向自由旋转，调整至最佳对风方向，在叶片自由旋转使发电机发电的同时，横梁绕立轴自由旋转可产生相应机械能，并通过发电机转化为电能。

在脉动风场中，横梁在随机风力作用下绕立轴旋转，使叶片绕着立轴转动，并具有一定转速；同时，叶片被远处来流风吹动，带动了发电机发电，将叶片绕立轴随机旋转产生的能量也加以收集利用。

由于风的湍流特性，风向随机性改变，使得水平轴风力机与风向之间始终存在一个偏航角，不能很好地利用脉动风的风能。因此，本申请设计的是没有将叶片与立轴直接相连，而是利用横梁将叶片与立轴分离，使叶片因脉动风而绕轴摆动，在转动过程中进入风力机的来流风有切向速度和主流风，切向速度使横梁自行旋转调整至叶片最佳对风角度，进入叶片的风速增大，而且还能够利用横梁转动带来的能量，进而充分利用风力机摆动产生的风能和来流风能，达到增大叶片功率的目的。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

该风力机在脉动风场中能更高效发电，横梁可根据风向改变带动叶片绕底轴旋转产生一定转速，同时由于叶片跟随横梁旋转至最佳对风方向，自身转速增加，故叶片总可利用风能增加，因而提高风能利用效率。

附图说明

图1是本实用新型的一种可吸收脉动风能的风力机的示意图

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

本实施例以阻力型垂直轴风力发电机为例，其他的可吸收脉动风能的风力机改进方式，与以阻力型垂直轴风力发电机为例的改进方案在本质上是相同的。

本实用新型包括底座1、立轴2、轴承3、横梁4、叶片5和发电机6，立轴2底部固定安装在底座1中，轴承转动套设在立轴2顶端，横梁的一端固定连接在轴承上，横梁与立轴垂直，横梁的另一端固定连接在发电机外侧壁上，叶片连接在发电机的输入轴上。

在脉动风场中，横梁4在随机风力作用下绕立轴3旋转，使叶片绕着立轴转动，并具有一定转速；同时，叶片被远处来流风吹动，带动了发电机6发电，将叶片5绕立轴2随机旋转产生的能量也加以收集利用。

假使所处风场为脉动风能风场，风向随机变化，风速随机波动。以该风力机处于此种风场为例，对可吸收脉动风能的风力机的运行方式进行说明。

将可吸收脉动风能的风力机置于脉动风能的风场中，某一方向来风，风速随机变化，带动叶片5进行自由旋转，并产生机械能带动发电机6发电，如果风向变化，改换为其他方向来风，在风力作用下横梁4将根据来风方向自由旋转，最终调整至最佳对风方向，在最佳风向下，叶片5被风力作用自由旋转使发电机发电。

本实用新型中涉及的未说明部份与现有技术相同或采用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种可吸收脉动风能的风力机，其特征是：包括底座、立轴、横梁、叶片和发电机，立轴底部固定安装在底座中，横梁转动连接在立轴上，且横梁与立轴垂直，横梁的另一端固定连接在发电机外侧壁上，叶片连接在发电机的输入轴上。

2.根据权利要求1所述的一种可吸收脉动风能的风力机，其特征是：立轴顶端转动套设滚动轴承，横梁的一端固定连接在滚动轴承上。

3.根据权利要求1所述的一种可吸收脉动风能的风力机，其特征是：立轴、横梁为中空管件，导线从中空部位穿过。

4.根据权利要求1所述的一种可吸收脉动风能的风力机，其特征是：立轴底部通过焊接方式固定在底座中。

5.根据权利要求2所述的一种可吸收脉动风能的风力机，其特征是：横梁的两端分别通过焊接方式固定连接在滚动轴承和发电机外侧壁上。

Images