CN216241077U - 垂直轴风力发电结构及使用其的多能互补组合发电结构 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及垂直轴风力发电结构及使用其的多能互补组合发电结构，垂直轴风力发电结构包括扇叶结构、中轴转盘及发电装置，所述扇叶结构具有至少四条扇叶，每条扇叶包括：与中轴转盘固定安装的扇叶杆、垂直安装在扇叶杆之间的限位杆和安装杆、垂直且活动安装在安装杆上的叶片，以及相邻的安装杆和限位杆与扇叶杆之间构成的叶片孔，且叶片孔的横向宽度不超过叶片的横向长度，所述叶片能在风力作用下转动至限位杆，受风面的叶片形成闭合扇面；扇叶转动中，闭合扇面对称面的叶片受转动离心力影响叶片向外延展，叶片孔形成通风口；多能互补组合发电结构由太阳能、风能、波浪能及水流能发电结构由任意两个或以上组合组成。

Description

垂直轴风力发电结构及使用其的多能互补组合发电结构
技术领域
本实用新型涉及一种利用再生能源的发电系统，具体涉及垂直轴风力发电结构及使用其的多能互补组合发电结构。
背景技术
风力发电作为绿色能源已经成为发展趋势，其发电功率越来越大，体积和高度也是数倍增长，其中叶片是最重要的部位，叶片性能的好坏将会直接影响到风力发电机的效率和使用寿命，叶片用于风力发电设备的最高处，在夜间低空飞行器与之发生碰撞的可能性也越来越高，目前有的采用在扇叶顶端加装灯泡，但是这样会加重叶片的负担，而且灯泡损坏后，不易更换；而且在云贵川，甘肃，陕西南部，河南、湖南西部，福建、广东、广西的山区，以及塔里木盆地等我国较小风能区，传统的风力发电不能满足供需要求，而且传统的风力发电的结构设计和应用场所条件苛刻，比如只能在风力集中的山头或者峡谷中安装，而且一旦风向变化，叶扇调整方向费时费力，并且对风力具有很高的要求，这样的局限性，限制了风力发电技术的应用和推广，特别是无法在各种地理环境下使用，也无法小型化。故行业里急需要有最大程度减小摩擦阻力获得动能，使得叶片依靠较小风力转化为电能，同时使风力发电站建设不受地理环境因素影响的新技术、新产品出现。
实用新型内容
针对上述现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种垂直轴风力发电结构及使用其的多能互补组合发电结构，以解决上述技术背景中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种垂直轴风力发电结构，包括扇叶结构和中轴转盘、与中轴转盘连接的发电装置，所述扇叶结构具有至少四条扇叶，每条扇叶包括：与中轴转盘固定安装的扇叶杆、垂直安装在扇叶杆之间的限位杆和安装杆、垂直且活动安装在安装杆上的叶片，以及相邻的安装杆和限位杆与扇叶杆之间构成的叶片孔，且叶片孔的横向宽度不超过叶片的横向长度，所述叶片能在风力作用下转动至限位杆，受风面的叶片形成闭合扇面；扇叶转动中，闭合扇面对称面的叶片受转动离心力影响叶片向外延展，叶片孔形成通风口。
进一步的，所述扇叶结构为6条扇叶，每条扇叶上设置有至少2组叶片孔，每根安装杆上安装有一片或多片叶片。
进一步的，所述限位杆采用橡胶棒材质制成，或在限位杆外围套一层橡胶套。
进一步的，所述中轴转盘呈圆柱体状，当相邻中轴转盘的叶片闭合后，其边缘与中轴转盘的表面之间具有小间隙或无间隙。
本实用新型还提供一种多能互补组合发电结构，包括一台或多台发电装置，使用了上述的垂直轴风力发电结构作为风力发电结构，且还包括有：浮台，安装在浮台上的太阳能发电结构和风力发电结构、安装在浮台侧面上的波浪能发电结构、安装在浮台底部并置于水下的水流能发电结构，上述各发电结构根据所需最少由任意两个或以上组合组成，每个发电结构均传动连接至发电装置。
进一步的，所述水流能发电结构与所述风力发电结构相同并竖立安装在浮台底部的水下区域，浮台的四角处上方和下方各自分别设有风力发电结构和水流能发电结构。
进一步的，所述太阳能发电结构通过一根立杆安装在浮台中央的正上方。
进一步的，所述水流能发电结构为多组，分别安装在浮台的四周并漂浮在水面上。
本实用新型的工作原理：本实用新型利用风能带动扇叶结构旋转，叶片在风力作用下转动至限位杆，受风面的叶片形成闭合扇面；扇叶转动中，闭合扇面对称面的叶片受转动离心力影响叶片向外延展，叶片孔形成通风口，从而减小摩擦阻力尽可能减少动能消耗，同时可以满足任何风向下都能保持一个方向旋转，旋转的中轴转盘通过传动机构将动能传动到发电装置进一步转化为电能。同理，本结构也可以运用于水下，利用水流的流动带动其转动。
本实用新型采用垂直轴风力发电扇叶，减轻了发电装置的叶片负担，同时垂直轴风力发电扇叶安装高度低，对安装环境不挑剔，大小尺寸随安装环境和需求可以进行适配性的调整，只要有微风即可快速、定向的转动。结构科学合理、损坏之后更易更换，可降低维护成本；叶片在风力作用下自动进行调整，在空气横向流过叶片表面时，摩擦阻力能获得较大程度地减小，使得叶片具有节能的效果；组合发电结构能够充分利用自然可再生能源，最大程度利用地理环境优势，因地制宜，用最低成本提供最大供电量。
本实用新型的有益效果：
(1)结构科学合理，整体构造精简不复杂，风车本体结构轻盈牢固，可安装在各种地理环境中；
(2)垂直方向分布的扇叶，能够消除扇叶在转动过程中克服自身重力做功的能量损失；
(3)中轴转盘成圆筒状，大大减少与扇叶之间的间隙，最大程度的利用风量产生旋转动力；
(4)垂直方向分布的扇叶，迎风面能够在转动过程中自动平衡动力和风阻，自动寻找一个平衡点，形成通风口，减少因风阻造成的做功浪费；而受风面始终为风力最集中的区域，实现任何方向来风都能保持定向旋转；
(5)能量损失少、对环境条件要求低，对体型体量可随机增减，适用于发电厂使用，也适用于个人家用，存在广大的市场需求。
附图说明
图1为一种垂直轴风力发电结构示意图；
图2为一种垂直轴风力发电结构运动状态示意图；
图3为一种垂直轴风力发电结构安装图；
图4为一种多能互补组合发电结构示意图。
图中：1～中轴转盘，2～发电装置，3～安装杆，4～扇叶杆，5～限位杆，6～扇叶结构，7～叶片，8～叶片孔，9～太阳能发电结构，10～风力发电结构，11～波浪能发电结构，12～浮台，13～水流能发电结构，14～闭合扇面，15～通风口。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
实施例1：一种垂直轴风力发电结构10，包括扇叶结构6和中轴转盘1、与中轴转盘1连接的发电装置2，所述扇叶结构6具有至少四条扇叶，每条扇叶包括：与中轴转盘1固定安装的扇叶杆4、垂直安装在扇叶杆4之间的限位杆5和安装杆3、垂直且活动安装在安装杆3上的叶片7，以及相邻的安装杆3和限位杆5与扇叶杆4之间构成的叶片孔8，且叶片孔8的横向宽度不超过叶片7的横向长度，所述叶片7在风力作用下转动至限位杆5，受风面的叶片7形成闭合扇面14；扇叶转动中，闭合扇面14对称面的叶片7受转动离心力影响叶片7向外延展，叶片孔8形成通风口15。
实施例2：扇叶杆4右侧嵌入式安装于中轴转盘1且可根据需要进行数量或长短增卸；所述增卸采用螺母连接。
实施例3：一种海上多能互补组合发电结构，包括多台发电装置2，所述的垂直轴风力发电结构10作为风力发电结构10，且还包括有：浮台12，安装在浮台12上的太阳能发电结构9和风力发电结构10、安装在浮台12侧面上的波浪能发电结构11、安装在浮台12底部并置于水下的水流能发电结构13，如图4所示太阳能发电结构9通过一根立杆安装在浮台12中央的正上方，浮台12的四角处上方和下方各自分别安装风力发电结构10和水流能发电结构13，波浪能发电结构11安装在浮台12的四周并漂浮在水面上。
实施例4：一种用于山区风光互补组合发电结构，太阳能发电结构9和风力发电结构10分别连接发电机，尽可能利用可再生能源进行发电。
实施例5：一种用于开阔河面的多能互补组合发电结构，包括太阳能发电结构9、风力发电结构10和水流能发电结构13与发电机连接。
应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (8)

1.垂直轴风力发电结构，包括扇叶结构(6)和中轴转盘(1)、与中轴转盘(1)连接的发电装置(2)，其特征在于，所述扇叶结构(6)具有至少四条扇叶，每条扇叶包括：与中轴转盘(1)固定安装的扇叶杆(4)、垂直安装在扇叶杆(4)之间的限位杆(5)和安装杆(3)、垂直且活动安装在安装杆(3)上的叶片(7)，以及相邻的安装杆(3)和限位杆(5)与扇叶杆(4)之间构成的叶片孔(8)，且叶片孔(8)的横向宽度不超过叶片(7)的横向长度，所述叶片(7)能在风力作用下转动至限位杆(5)，受风面的叶片(7)形成闭合扇面(14)；扇叶转动中，闭合扇面(14)对称面的叶片(7)受转动离心力影响叶片(7)向外延展，叶片孔(8)形成通风口(15)。
2.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电结构，其特征在于，所述扇叶结构(6)为6条扇叶，每条扇叶上设置有至少2组叶片孔(8)，每根安装杆(3)上安装有一片或多片叶片(7)。
3.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电结构，其特征在于，所述限位杆(5)采用橡胶棒材质制成，或在限位杆(5)外围套一层橡胶套。
4.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电结构，其特征在于，所述中轴转盘(1)呈圆柱体状，当相邻中轴转盘(1)的叶片(7)闭合后，其边缘与中轴转盘(1)的表面之间具有小间隙或无间隙。
5.多能互补组合发电结构，包括一台或多台发电装置(2)，其特征在于使用了如权利要求1～4任意一项所述的垂直轴风力发电结构作为风力发电结构(10)，且还包括有：浮台(12)，安装在浮台(12) 上的太阳能发电结构(9)和风力发电结构(10)、安装在浮台(12)侧面上的波浪能发电结构(11)、安装在浮台(12)底部并置于水下的水流能发电结构(13)，所述太阳能发电结构(9)、风力发电结构(10)、水流能发电结构(13)和波浪能发电结构(11)根据所需最少由任意两个或两个以上组合组成，每个发电结构均传动连接至发电装置(2)。
6.根据权利要求5所述的多能互补组合发电结构，其特征在于所述水流能发电结构(13)与所述风力发电结构(10)相同并竖立安装在浮台(12)底部的水下区域，浮台(12)的四角处上方和下方各自分别设有风力发电结构(10)和水流能发电结构(13)。
7.根据权利要求5所述的多能互补组合发电结构，其特征在于所述太阳能发电结构(9)通过一根立杆安装在浮台(12)中央的正上方。
8.根据权利要求5所述的多能互补组合发电结构，其特征在于所述波浪能发电结构(11)为多组，分别安装在浮台(12)的四周并漂浮在水面上。
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