CN217354593U - 一种垂直轴双轴风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种垂直轴双轴风力发电装置，属于风力发电领域，包括支架、两个风轮、发电机和导流板：支架包括支撑柱和分别固定在其上部和下部的顶板和底板；风轮包括垂直轴和叶片，垂直轴的两端分别与顶板和底板转动连接，叶片呈螺旋状安装在垂直轴上；导流板安装在顶板与底板之间，导流板位于两个风轮之间，在迎风方向上导流板同时遮蔽两个风轮的部分；发电机有两个且均固定安装在底板上，两个发电机的转轴分别与两个垂直轴机械连接。本实用新型结构简单且设计合理，不但便于布置使用，还能够有效提高垂直轴风力发电机的发电效率。

Description

一种垂直轴双轴风力发电装置

技术领域

本实用新型涉及风力发电领域，特别涉及一种垂直轴双轴风力发电装置。

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(包括装置)、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。

尽管风力发电机多种多样，但归纳起来可分为两类：①水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；②垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流的方向。

垂直轴风力发电机从分类来说，主要分为阻力型和升力型。阻力型垂直轴风力发电机主要是利用空气流过叶片产生的阻力作为驱动力的，而升力型则是利用空气流过叶片产生的升力作为驱动力的。由于叶片在旋转过程中，随着转速的增加阻力急剧减小，而升力反而会增大，所以升力型的垂直轴风力发电机的效率要比阻力型的高很多。

现有技术中，垂直轴风力发电机的叶片由于形状的原因，导致叶片转动一圈的过程中，其中半圈顺风从而产生推动发电机转动的动力，其中另外半圈逆风，因此产生的是发电机转动的阻力，这导致叶片的转速会受到影响，从而影响发电效率。

发明内容

针对现有技术存在的垂直轴风力发电机的叶片转动过程中存在逆风情况而影响发电效率的问题，本实用新型的目的在于提供一种垂直轴双轴风力发电装置。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种垂直轴双轴风力发电装置，包括：

支架，所述支架包括支撑柱、顶板和底板，所述支撑柱呈竖直状布置，所述顶板和所述底板均呈水平状布置，所述顶板和所述底板分别固定在所述支撑柱的上部和下部；

风轮，所述风轮有两个，所述风轮包括垂直轴和安装在所述垂直轴的侧壁上的叶片，所述垂直轴呈竖直状布置，所述垂直轴的两端分别与所述顶板和所述底板可转动连接，所述叶片呈螺旋状安装；

发电机，所述发电机有两个且均固定安装在所述底板上，两个所述发电机的转轴分别与两个所述垂直轴机械连接；

以及导流板，所述导流板呈竖直状固定安装在所述顶板与所述底板之间，且所述导流板位于两个所述风轮之间，其中在迎风方向上，所述导流板同时遮蔽两个所述风轮相互靠近的部分。

优选的，所述导流板的迎风面的横截面轮廓呈弧形且中部向外凸出。

优选的，在迎风方向上，两个所述风轮各有一半为所述导流板所遮蔽。

进一步的，所述顶板的顶面还铺设有太阳能电池板。

优选的，所述支撑柱呈中空状，所述支撑柱内穿设有用于连接所述发电机以及所述太阳能电池板的电缆，所述支撑柱的侧壁上设置有与所述电缆相适配的穿线孔。

优选的，所述发电机固定安装在所述底板的底面一侧，所述垂直轴的下端穿过所述底板后与所述发电机机械连接。

优选的，所述导流板以及两个所述风轮在所述顶板以及所述底板上的安装位置呈三角状分布。

优选的，所述叶片有两个，两个所述叶片关于所述垂直轴的轴线中心对称。

优选的，所述垂直轴上沿轴向方向固定安装有多个支杆，所述叶片固定安装在所述支杆上。

进一步的，还包括底座，所述支撑柱的下端可转动连接在所述底座上，且所述底座与所述支撑柱之间连接有导电滑环。

采用上述技术方案，本实用新型的有益效果在于：由于导流板以及在迎风方向上导流板同时遮蔽两个风轮的一部分的设置，使得风轮转动一圈的过程中，当叶片转动到其中一侧（不受导流板遮蔽的位置）时，叶片在风力作用下产生推动发电机转动的动力，而当叶片继续转动到另一侧（受导流板遮蔽的位置）时，由于叶片不受风力作用，因此即便叶片相对于风向的转动方向发生了变化，该叶片也不会产生阻碍发动机转动的阻力，从而有助于叶片的转速提高，进而提高发电效率。

附图说明

图1为本实用新型的主视图；

图2为本实用新型的俯视图；

图3为本实用新型中导流板的工作原理示意图；

图4为本实用新型实施例四中支撑柱与底座的连接示意图。

图中:1-支架、11-支撑柱、12-顶板、13-底板、2-风轮、21-垂直轴、22-叶片、23-支杆、3-发电机、4-导流板、5-太阳能电池板、6-电缆、7-底座、8-导电滑环。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示对本实用新型结构的说明，仅是为了便于描述本实用新型的简便，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。

对于本技术方案中的“第一”和“第二”，仅为对相同或相似结构，或者起相似功能的对应结构的称谓区分，不是对这些结构重要性的排列，也没有排序、或比较大小、或其他含义。

另外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，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，可以是两个结构内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据本实用新型的总体思路，联系本方案上下文具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

一种垂直轴双轴风力发电装置，如图1及图2所示，包括支架1、风轮2、发电机3和导流板4。

其中，支架1包括支撑柱11、顶板12和底板13，支撑柱11呈竖直状布置，顶板12和底板13均呈水平状布置，支撑柱11使用时其底端固定安装在地面、墙面或者是车辆上，而顶板12和底板13上均开设有供支撑柱11穿过的通孔，以便于顶板12和底板13分别通过焊接的方式固定在支撑柱11的上部位置和下部位置。其中，顶板12和底板13配置为相同形状，并且投影重合。

风轮2包括垂直轴21和安装在垂直轴21的侧壁上的叶片22。其中，垂直轴21呈竖直状布置，并且垂直轴21的上下两端分别通过轴承与顶板12和底板13可转动连接。而叶片22则呈螺旋状安装在垂直轴21的侧壁上，并且该叶片22位于顶板12与底板13之间的位置。本实施例中，风轮2配置为两个，两个风轮2依托支架1相互间隔地布置。本实施例中，风轮2中的叶片22有两个，两个叶片22关于垂直轴21的轴线中心对称。并且为了便于更换，在垂直轴21上沿轴向方向固定安装有多个支杆23，叶片22则通过螺栓或者螺钉固定安装在支杆23上。

发电机3通过电机支架固定安装在底板13上，优选安装在底板13的底面一侧，并且发电机3配置有两个，两个发电机3的转轴分别与两个垂直轴21穿过底板13的下端机械连接，例如齿轮传动连接。

导流板4呈竖直状固定安装在顶板12与底板13之间，并且该导流板4还位于两个风轮2之间，另外在迎风方向（导流板4背离风轮2的方向）上，导流板4同时遮蔽两个风轮2相互靠近的一部分，如图3所示。可以理解的是，导流板4的设置，使得两个风轮2相互靠近的一侧各自有一部分被遮蔽，从而无法接受到风力。如此设置，使得风轮2只有未被导流板4遮挡的部分能够接受到风力而持续转动，即相对于现有技术来说，风轮2受风给予的阻力（阻碍发电机3转动的力）下降，从而大大提高风轮2的转速，进而提高发电效率。并且从降低重量的角度考虑，配置导流板4整体为弧形板，并由塑料或者复合纤维制造。

本实施例中，配置顶板12和底板13整体呈三角或者近三角状，导流板4以及两个风轮2在顶板12以及底板13上的安装位置呈三角状分布。

实施例二

为了充分利用被导流板4遮挡的一部分风力，使其能够参与发电，在一个优选实施例中，配置导流板4的迎风面（背离风轮2的一面）的横截面轮廓呈弧形且中部向外凸出。如此设置，使得导流板4上的风能够较为平滑到地导向两侧，从而为两个风轮2提供更大的风力，从而充分利用风力，如图3所示。

实施例三

为了使风力的利用效果最大化，最优的方案是使导流板4将风轮2产生阻力的一半完全遮蔽，即，在迎风方向上，两个风轮2各有一半为导流板4所遮蔽。

实施例四

为提高发电量，本实施例中，在顶板12的顶面还铺设有太阳能电池板5，并且配置支撑柱11呈中空状，支撑柱11内穿设有用于连接发电机3以及太阳能电池板5的电缆6，同时在支撑柱11的侧壁上设置有与电缆6相适配的穿线孔。

实施例五

如图4所示，考虑到在风向发生变化时，导流板4的朝向也需要进行调整，因此在本实施例中还包括底座7，底座7使用时固定安装在墙面或者地面上，而支撑柱11的下端则通过轴承或轴套可转动连接在底座7上。

另外，为了输电需要，在底座7与支撑柱11之间连接有导电滑环8，通过导电滑环8将发电机3以及太阳能电池板5获取的电量导出。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种垂直轴双轴风力发电装置，其特征在于：包括：

支架，所述支架包括支撑柱、顶板和底板，所述支撑柱呈竖直状布置，所述顶板和所述底板均呈水平状布置，所述顶板和所述底板分别固定在所述支撑柱的上部和下部；

风轮，所述风轮有两个，所述风轮包括垂直轴和安装在所述垂直轴的侧壁上的叶片，所述垂直轴呈竖直状布置，所述垂直轴的两端分别与所述顶板和所述底板可转动连接，所述叶片呈螺旋状安装；

发电机，所述发电机有两个且均固定安装在所述底板上，两个所述发电机的转轴分别与两个所述垂直轴机械连接；

以及导流板，所述导流板呈竖直状固定安装在所述顶板与所述底板之间，且所述导流板位于两个所述风轮之间，其中在迎风方向上，所述导流板同时遮蔽两个所述风轮相互靠近的部分。

2.根据权利要求1所述的垂直轴双轴风力发电装置，其特征在于：所述导流板的迎风面的横截面轮廓呈弧形且中部向外凸出。

3.根据权利要求1所述的垂直轴双轴风力发电装置，其特征在于：在迎风方向上，两个所述风轮各有一半为所述导流板所遮蔽。

4.根据权利要求1所述的垂直轴双轴风力发电装置，其特征在于：所述顶板的顶面还铺设有太阳能电池板。

5.根据权利要求4所述的垂直轴双轴风力发电装置，其特征在于：所述支撑柱呈中空状，所述支撑柱内穿设有用于连接所述发电机以及所述太阳能电池板的电缆，所述支撑柱的侧壁上设置有与所述电缆相适配的穿线孔。

6.根据权利要求5所述的垂直轴双轴风力发电装置，其特征在于：所述发电机固定安装在所述底板的底面一侧，所述垂直轴的下端穿过所述底板后与所述发电机机械连接。

7.根据权利要求1所述的垂直轴双轴风力发电装置，其特征在于：所述导流板以及两个所述风轮在所述顶板以及所述底板上的安装位置呈三角状分布。

8.根据权利要求1所述的垂直轴双轴风力发电装置，其特征在于：所述叶片有两个，且两个所述叶片关于所述垂直轴的轴线中心对称。

9.根据权利要求1所述的垂直轴双轴风力发电装置，其特征在于：所述垂直轴上沿轴向方向固定安装有多个支杆，所述叶片固定安装在所述支杆上。

10.根据权利要求1-9任一项所述的垂直轴双轴风力发电装置，其特征在于：还包括底座，所述支撑柱的下端可转动连接在所述底座上，且所述底座与所述支撑柱之间连接有导电滑环。

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