CN219932335U - 叶片内置式风力发电系统 - Google Patents

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苏娜
苏存堂
邱明红
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Abstract

本实用新型提供一种叶片内置式风力发电系统，包括壳体、导流体和发电机，其中，所述导流体设置在所述壳体的内部，所述导流体内具有用于空气流过的空气流道和排风管道，所述排风管道的轴线与所述空气流道的轴线垂直，所述发电机设置在所述导流体的下方，所述排风管道的下端与所述发电机的出风口连通，所述排风管道与所述空气流道之间设置有排风口，所述排风管道通过所述排风口与所述空气流道连通。该发电系统配有导向舵和旋转底座，可自动根据风向调整工作方位，该发电系统采用发电机内置的形式，发电机的叶片转动时噪声低，可成排的安装于建筑屋顶的边缘，充分利用建筑屋顶的空间，使用寿命长，易损件少，运输及安装简单。

Description

叶片内置式风力发电系统
技术领域
本实用新型涉及风力发电技术领域，特别涉及一种叶片内置式风力发电系统。
背景技术
随着环保意识的不断提高，越来越多的国家和企业开始寻求使用可再生能源来减少对环境的影响。其中，风能作为一种广泛利用的可再生能源，越来越受到人们的青睐。
风力发电是一种利用风能转换为电能的发电方式。它是一种清洁的能源，具有环保、可再生、经济、建设方便等优点。然而，风力发电也存在一些缺点：
1)风速不稳定、需要较大的投资、对景观的影响、对野生动物的影响和噪声的影响。
2)由于环境原因，风力发电场周围有可能成为很多鸟类的天堂，风力发电机的运转使鸟类有可能遭到风力涡轮机的伤害。甚至影响鸟类和动物的正常迁徙。旋转的叶片在阳光照射下也会产生光学污染。
3)目前的风力发电机因为体积过大也不适合在城市和居民区安装，因风电场远离实际用电用户造成输电线路过长而引起成本增加。
针对以上缺陷，需要一种可在城市屋顶安装且噪声小的叶片内置式风力发电系统。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种叶片内置式风力发电系统，该发电系统可在城市屋顶安装，无叶片外露，噪声小，并且具有使用寿命长，易损件少，运输及安装简单，采用分布式安装，无需专用的风场。
为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种叶片内置式风力发电系统，包括壳体、导流体和发电机，其中，所述导流体设置在所述壳体的内部，所述导流体内具有用于空气流过的空气流道和排风管道，所述排风管道的轴线与所述空气流道的轴线垂直，所述发电机设置在所述导流体的下方，所述排风管道的下端与所述发电机的出风口连通，所述排风管道与所述空气流道之间设置有排风口，所述排风管道通过所述排风口与所述空气流道连通。
进一步地，在上述的叶片内置式风力发电系统中，所述壳体包括顶板、底板和两块侧板，所述顶板的两端分别与两块所述侧板连接，所述底板的两端分别和两块所述侧板连接，两块所述侧板的下方延伸至所述底板的下方；所述顶板、所述底板的上表面和两块侧板所围成的空间用于容纳所述导流体，所述底板的下表面和两块侧板所围成的空间用于容纳所述发电机。
进一步地，在上述的叶片内置式风力发电系统中，所述空气流道包括收缩腔、扩散腔和喉口，所述空气流道的一端向所述空气流道的内部逐渐收缩形成所述收缩腔，所述空气流道的另一端向所述空气流道的内部逐渐收缩形成所述扩散腔；所述扩散腔的长度大于所述收缩腔的长度，所述收缩腔和所述扩散腔结合部位形成所述喉口。
进一步地，在上述的叶片内置式风力发电系统中，在所述空气流道的平行于所述空气流道长度方向的截面上，所述扩散腔的侧壁为直线型结构、所述收缩腔的侧壁为弧线型结构。
进一步地，在上述的叶片内置式风力发电系统中，所述排风管道设置在所述喉口处，所述排风管道由所述导流体的下方分别沿所述空气流道两侧延伸至所述空气流道的上方，所述排风管道和所述空气流道之间设置有若干所述排风口，若干所述排风口沿所述排风管道均匀分布。
进一步地，在上述的叶片内置式风力发电系统中，所述壳体的上方设置有导向舵，所述导向舵的轴线与所述空气流道的轴线平行；所述导向舵包括第一舵板、第二舵板和舵杆，所述第一舵板和所述第二舵板通过所述舵杆连接，所述壳体通过连接板与所述舵杆连接；所述第一舵板为三角形结构，所述第二舵板为上下两边平行的四边形结构，所述第二舵板的面积大于所述第一舵板的面积；所述第一舵板与所述空气流道的所述收缩腔位于同一侧，所述第二舵板与所述空气流道的所述扩散腔位于同一侧。
进一步地，在上述的叶片内置式风力发电系统中，还包括防护网，所述防护网的左右两端分别与两块所述侧板的下部连接，所述防护网的上端与所述底板连接，所述防护网位于所述发电机靠近所述空气流道的进风端的一侧。
进一步地，在上述的叶片内置式风力发电系统中，还包括旋转底座，所述旋转底座位于所述壳体的下方，所述旋转底座与所述壳体连接，所述壳体通过所述旋转底座能够旋转。
进一步地，在上述的叶片内置式风力发电系统中，所述旋转底座上设置有螺栓孔，所述旋转底座通过所述螺栓孔与固定螺栓配合能够对所述旋转底座进行固定。
进一步地，在上述的叶片内置式风力发电系统中，所述收缩腔的大端的直径∶所述喉口的直径∶所述扩散腔的大端的直径＝1.5∶1∶1.65。
分析可知，本实用新型公开一种叶片内置式风力发电系统，该发电系统利用文丘里效应进行发电，该发电系统配有导向舵和旋转底座，可自动根据风向调整工作方位，该发电系统采用发电机内置的形式，发电机的叶片转动时噪声低，不会对周围环境和动物造成影响，可成排的安装于建筑屋顶的边缘，充分利用建筑屋顶的空间，可与光伏发电设备形成互补，弥补常规风力发电机的不足，并且具有使用寿命长，易损件少，运输及安装简单，可采用分布式安装，无需专用的风场。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：
图1为本实用新型一实施例的结构示意图。
图2为图1的A-A向的截面结构示意图。
图3为图1的B-B向的截面结构示意图。
图4为图2的C-C向的截面结构示意图。
附图标记说明：1壳体；2导流体；3发电机；4空气流道；5收缩腔、6扩散腔；7喉口；8排风管道；9排风口；10旋转底座；11导向舵；12第一舵板；13第二舵板；14舵杆；15防护网；16螺栓孔；17连接板；18顶板；19底板；20侧板。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。各个示例通过本实用新型的解释的方式提供而非限制本实用新型。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下，可在本实用新型中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本实用新型包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。
在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须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。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是有线电连接、无线电连接，也可以是无线通信信号连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
所附附图中示出了本实用新型的一个或多个示例。详细描述使用了数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似标记的已经用于指代本实用新型的相似或类似的部分。如本文所用的那样，用语“第一”、“第二”和“第三”等可互换地使用，以将一个构件与另一个区分开，且不旨在表示单独构件的位置或重要性。
如图1至图4所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种叶片内置式风力发电系统，如图1所示，包括壳体1、导流体2和发电机3，其中，导流体2设置在壳体1的内部，导流体2内具有用于空气流过的空气流道4和排风管道8；排风管道8的轴线与空气流道4的轴线垂直，发电机3设置在导流体2的下方，排风管道8的下端与发电机3的出风口连通，排风管道8与空气流道4之间设置有排风口9，排风管道8通过排风口9与空气流道4连通。该发电系统采用发电机3内置的形式，体积小，可在城市屋顶安装，发电机3的叶片转动时噪声低，不会对周围环境和动物造成影响，该发电系统能具有使用寿命长，易损件少，运输及安装简单等优点，该发电系统可采用分布式安装，无需专用的风场。
进一步地，壳体1包括顶板18、底板19和两块侧板20，顶板18的两端分别与两块侧板20连接，底板19的两端分别和两块侧板20连接，两块侧板20的下方延伸至底板19的下方；顶板18、底板19的上表面和两块侧板20所围成的空间用于容纳导流体2，顶板18和底板19的上表面均与导流体2连接，底板19的下表面和两块侧板20所围成的空间用于容纳发电机3。壳体1的设置能够为导流体2和发电机3提供保护，同时，发电机3内置在壳体1内能够降低发电机3的叶片转动时所产生的噪声低。
进一步地，如图2和图3所示，空气流道4包括收缩腔5、扩散腔6和喉口7，空气流道4的一端向空气流道4的内部逐渐收缩形成收缩腔5，空气流道4的另一端向空气流道4的内部逐渐收缩形成扩散腔6；扩散腔6的长度大于收缩腔5的长度，收缩腔5和扩散腔6结合部位形成喉口7。该发电系统利用文丘里效应进行发电，当空气以一定速度依次穿过断面有直径大小变化的空气流道4时，空气在收缩腔5内收缩，在扩散腔6内扩散，在此过程中，空气的流速增加，喉口7处的压力下降，在压差的作用下，气流就会从发电机3的进风口流入，经过排风管道8至排风口9排出，进而带动发电机3叶片旋转而产生发电效果。
进一步地，在空气流道4的平行于空气流道4的长度方向的截面上，扩散腔6的侧壁为直线型结构、收缩腔5的侧壁为弧线型结构。
进一步地，如图3和图4所示，排风管道8设置在喉口7处，排风管道8由导流体2的下方分别沿空气流道4两侧延伸至空气流道4的上方，排风管道8和空气流道4之间设置有若干排风口9，若干排风口9沿排风管道8均匀分布。当空气流道4和排风管道8出现压差时，空气由朝向下方的发电机3的进风口进入发电机3，在气流的作用下，发电机3的叶片旋转。气流由发电机3的出风口流入排风管道8并通过若干排风口9排入空气流道4。
进一步地，还包括旋转底座10，旋转底座10位于壳体1的下方，旋转底座10与壳体1连接，壳体1通过旋转底座10能够旋转。壳体1的上方设置有导向舵11，导向舵11的轴线与空气流道4的轴线平行；导向舵11包括第一舵板12、第二舵板13和舵杆14，第一舵板12和第二舵板13通过舵杆14连接，壳体1通过连接板17与舵杆14连接；第一舵板12为三角形结构，第二舵板13为上下两边平行的四边形结构，第二舵板13的面积大于第一舵板12的面积；第一舵板12与空气流道4的收缩腔5位于同一侧，第二舵板13与空气流道4的扩散腔6位于同一侧。旋转底座10和导向舵11配合，能够使第一舵板12始终朝向迎风的方向，进而保证空气流道4的收缩腔5始终朝向迎风的方向，保证空气以最大流速进入空气流道4。
进一步地，还包括防护网15，防护网15的左右两端分别与两块侧板20的下部连接，防护网15的上端与底板19连接，防护网15位于发电机3靠近空气流道4的进风端(空气流道4的收缩腔5)的一侧。防护网15的设置能够对发电机3提供保护。
进一步地，旋转底座10上设置有螺栓孔16，旋转底座10通过螺栓孔16与固定螺栓配合能够对旋转底座10进行固定，如此设置能够使若干个该发电系统成排的安装于建筑屋顶的边缘，充分利用建筑屋顶的空间。
进一步地，收缩腔5的大端的直径∶喉口7的直径∶扩散腔6的大端的直径＝1.5∶1∶1.65。
从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：
一种叶片内置式风力发电系统，该发电系统利用文丘里效应进行发电，该发电系统配有导向舵11和旋转底座10，可自动根据风向调整工作方位，该发电系统采用发电机3内置的形式，发电机3的叶片转动时噪声低，不会对周围环境和动物造成影响，可成排的安装于建筑屋顶的边缘，充分利用建筑屋顶的空间，可与光伏发电设备形成互补，弥补常规风力发电机的不足，并且具有使用寿命长，易损件少，运输及安装简单，可采用分布式安装，无需专用的风场。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，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 (10)

1.一种叶片内置式风力发电系统，其特征在于，包括壳体、导流体和发电机，其中，
所述导流体设置在所述壳体的内部，所述导流体内具有用于空气流过的空气流道和排风管道，所述排风管道的轴线与所述空气流道的轴线垂直，
所述发电机设置在所述导流体的下方，所述排风管道的下端与所述发电机的出风口连通，所述排风管道与所述空气流道之间设置有排风口，所述排风管道通过所述排风口与所述空气流道连通。
2.根据权利要求1所述的叶片内置式风力发电系统，其特征在于，
所述壳体包括顶板、底板和两块侧板，所述顶板的两端分别与两块所述侧板连接，所述底板的两端分别和两块所述侧板连接，两块所述侧板的下方延伸至所述底板的下方；
所述顶板、所述底板的上表面和两块侧板所围成的空间用于容纳所述导流体，所述底板的下表面和两块侧板所围成的空间用于容纳所述发电机。
3.根据权利要求1所述的叶片内置式风力发电系统，其特征在于，
所述空气流道包括收缩腔、扩散腔和喉口，所述空气流道的一端向所述空气流道的内部逐渐收缩形成所述收缩腔，所述空气流道的另一端向所述空气流道的内部逐渐收缩形成所述扩散腔；
所述扩散腔的长度大于所述收缩腔的长度，所述收缩腔和所述扩散腔结合部位形成所述喉口。
4.根据权利要求3所述的叶片内置式风力发电系统，其特征在于，
在所述空气流道的平行于所述空气流道长度方向的截面上，所述扩散腔的侧壁为直线型结构、所述收缩腔的侧壁为弧线型结构。
5.根据权利要求3所述的叶片内置式风力发电系统，其特征在于，
所述排风管道设置在所述喉口处，所述排风管道由所述导流体的下方分别沿所述空气流道两侧延伸至所述空气流道的上方，所述排风管道和所述空气流道之间设置有若干所述排风口，若干所述排风口沿所述排风管道均匀分布。
6.根据权利要求3所述的叶片内置式风力发电系统，其特征在于，
所述壳体的上方设置有导向舵，所述导向舵的轴线与所述空气流道的轴线平行；
所述导向舵包括第一舵板、第二舵板和舵杆，所述第一舵板和所述第二舵板通过所述舵杆连接，所述壳体通过连接板与所述舵杆连接；
所述第一舵板为三角形结构，所述第二舵板为上下两边平行的四边形结构，所述第二舵板的面积大于所述第一舵板的面积；
所述第一舵板与所述空气流道的所述收缩腔位于同一侧，所述第二舵板与所述空气流道的所述扩散腔位于同一侧。
7.根据权利要求2所述的叶片内置式风力发电系统，其特征在于，
还包括防护网，所述防护网的左右两端分别与两块所述侧板的下部连接，所述防护网的上端与所述底板连接，所述防护网位于所述发电机靠近所述空气流道的进风端的一侧。
8.根据权利要求1所述的叶片内置式风力发电系统，其特征在于，
还包括旋转底座，所述旋转底座位于所述壳体的下方，所述旋转底座与所述壳体连接，所述壳体通过所述旋转底座能够旋转。
9.根据权利要求8所述的叶片内置式风力发电系统，其特征在于，
所述旋转底座上设置有螺栓孔，所述旋转底座通过所述螺栓孔与固定螺栓配合能够对所述旋转底座进行固定。
10.根据权利要求3所述的叶片内置式风力发电系统，其特征在于，
所述收缩腔的大端的直径∶所述喉口的直径∶所述扩散腔的大端的直径＝1.5∶1∶1.65。
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