CN220581175U - 帆式垂直轴风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种帆式垂直轴风力发电装置，包括：发电机构、垂直旋转轴、多个弧帆型风叶机构以及支撑机构。垂直旋转轴的底部竖直与发电机构固定连接。多个弧帆型风叶机构分别通过多个支撑桁架与垂直旋转轴固定连接。以及支撑机构与发电机构的底部固定连接。其中，当发电机构周围环境的风吹动多个弧帆型风叶机构时，多个弧帆型风叶机构带动垂直旋转轴进行旋转，进而使发电机构进行发电。借此，本实用新型的帆式垂直轴风力发电装置，结构简单合理，提高了微风风能的利用效率。

Description

帆式垂直轴风力发电装置

技术领域

本实用新型是关于风力发电技术领域，特别是关于一种帆式垂直轴风力发电装置。

背景技术

目前人类主要的能源来源是化石能源，但是化石能源是不可再生能源，不仅会面临枯竭的风险，而且在开发使用过程中对环境气候都会造成不可逆转的影响。

开发可再生能源，发展绿色能源是我国能源发展的重要方向，风能是随处可见的可再生能源，在自然界中取之不尽，用之不竭，是理想的绿色能源。

风能是空气流动所产生的动能。风能资源的总储量非常巨大，一年中技术可开发的能量约5.3*10¹³千瓦时。风能是可再生的清洁能源，储量大、分布广，但它的能量密度低(只有水能的1/800)，并且不稳定。在一定的技术条件下，风能可作为一种重要的能源得到开发利用。风能利用是综合性的工程技术，通过风机将风的动能转化成机械能、电能和热能等。

风能是目前应用前景最广泛的绿色能源，但是风能的利用受风速大小的影响，目前现有风力发电装置并没有能够有效利用微风风能，从而导致微风风能利用效率低下。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种帆式垂直轴风力发电装置，其结构简单合理，提高了微风风能的利用效率

为实现上述目的，本实用新型提供了一种帆式垂直轴风力发电装置，包括：发电机构、垂直旋转轴、多个弧帆型风叶机构以及支撑机构。垂直旋转轴的底部竖直与发电机构固定连接。多个弧帆型风叶机构分别通过多个支撑桁架与垂直旋转轴固定连接。以及支撑机构与发电机构的底部固定连接。其中，当发电机构周围环境的风吹动多个弧帆型风叶机构时，多个弧帆型风叶机构带动垂直旋转轴进行旋转，进而使发电机构进行发电。

在本实用新型的一实施方式中，帆式垂直轴风力发电装置还包括控制器，与发电机构电性连接。

在本实用新型的一实施方式中，发电机构包括机舱和发电机，且发电机内置于机舱内。

在本实用新型的一实施方式中，帆式垂直轴风力发电装置还包括蓄电池，分别与发电机和控制器电性连接，且蓄电池固定于机舱的外侧底部。

在本实用新型的一实施方式中，支撑机构为四角支撑机构，且支撑机构的顶部与机舱的底部焊接固定。

在本实用新型的一实施方式中，帆式垂直轴风力发电装置还包括回转轴承，垂直旋转轴的底部通过回转轴承与发电机传动连接。

在本实用新型的一实施方式中，发电机为永磁发电机。

在本实用新型的一实施方式中，多个弧帆型风叶机构的数量为三个。

在本实用新型的一实施方式中，帆式垂直轴风力发电装置还包括逆变器，发电机通过逆变器与蓄电池电性连接。

在本实用新型的一实施方式中，弧帆型风叶机构包括：支撑框架以及风叶。支撑框架呈目字型。以及风叶固定于支撑框架上，且风叶呈弧型。其中，风叶具有迎风面和背风面，且风叶的材质为塑料复合材质。其中，风叶的表面具有太阳能背板涂层。

与现有技术相比，根据本实用新型的帆式垂直轴风力发电装置，结构简单合理，可以有效进行微风风能的利用，风能发电效率高；且由于采用永磁发电机，可以有效提高风速进而提高风能转化为电能的效率；维修方便，有效的提高风能的利用效率，并且应用范围广，占地面积小，单层设计，不受地域限制，对环境友好。

附图说明

图1是根据本实用新型一实施方式的帆式垂直轴风力发电装置的立体结构示意图；

图2是根据本实用新型一实施方式的帆式垂直轴风力发电装置的弧帆型风叶机构的立体结构示意图；

图3是根据本实用新型一实施方式的帆式垂直轴风力发电装置的垂直旋转轴的立体结构示意图；

图4是根据本实用新型一实施方式的帆式垂直轴风力发电装置的回转轴承的剖视结构示意图。

主要附图标记说明：

1-发电机构，2-垂直旋转轴，3-弧帆型风叶机构，4-支撑桁架，5-支撑机构，6-机舱，7-回转轴承，8-支撑框架，9-风叶。

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进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

图1是根据本实用新型一实施方式的帆式垂直轴风力发电装置的立体结构示意图。图2是根据本实用新型一实施方式的帆式垂直轴风力发电装置的弧帆型风叶机构的立体结构示意图。图3是根据本实用新型一实施方式的帆式垂直轴风力发电装置的垂直旋转轴的立体结构示意图。图4是根据本实用新型一实施方式的帆式垂直轴风力发电装置的回转轴承的剖视结构示意图。

如图1至图4所示，根据本实用新型优选实施方式的一种帆式垂直轴风力发电装置，包括：发电机构1、垂直旋转轴2、多个弧帆型风叶机构3以及支撑机构5。垂直旋转轴2的底部竖直与发电机构1固定连接。多个弧帆型风叶机构3分别通过多个支撑桁架4与垂直旋转轴2固定连接。以及支撑机构5与发电机构1的底部固定连接。其中，当发电机构1周围环境的风吹动多个弧帆型风叶机构3时，多个弧帆型风叶机构3带动垂直旋转轴2进行旋转，进而使发电机构1进行发电。

在本实用新型的一实施方式中，帆式垂直轴风力发电装置还包括控制器，与发电机构1电性连接。

在本实用新型的一实施方式中，发电机构1包括机舱6和发电机，且发电机内置于机舱6内。

在本实用新型的一实施方式中，帆式垂直轴风力发电装置还包括蓄电池，分别与发电机和控制器电性连接，且蓄电池固定于机舱6的外侧底部。

在本实用新型的一实施方式中，支撑机构5为四角支撑机构5，且支撑机构5的顶部与机舱6的底部焊接固定。

在本实用新型的一实施方式中，帆式垂直轴风力发电装置还包括回转轴承7，垂直旋转轴2的底部通过回转轴承7与发电机传动连接。

在本实用新型的一实施方式中，发电机为永磁发电机。

在本实用新型的一实施方式中，多个弧帆型风叶机构3的数量为三个或更大奇数个。

在本实用新型的一实施方式中，帆式垂直轴风力发电装置还包括逆变器，发电机通过逆变器与蓄电池电性连接。

在本实用新型的一实施方式中，弧帆型风叶机构3包括：支撑框架8以及风叶9。支撑框架8呈目字型。以及风叶9竖直排列固定于支撑框架8上，且风叶9呈弧型。其中，风叶9具有迎风面和背风面，且风叶9的材质为塑料复合材质。其中，风叶9的表面具有太阳能背板涂层。

在实际应用中，本实用新型的帆式垂直轴风力发电装置主要应用场景为诸如建筑物顶层等的通风、且风速≥1.7m/s的室外环境，帆式垂直轴风力发电装置包括：三个弧帆型风叶机构3、垂直旋转轴2和发电机构1。发电机构1与垂直旋转轴2之间设置有回转轴承7，弧帆型风叶机构3与垂直旋转轴2之间通过单榀斜拉支撑桁架4进行固定连接，发电机构1的底部具有四角支撑机构5。

本实用新型的弧帆型风叶机构3扫风面积大，实度比高，叶片形状、安装角度都是最优选择；叶片重量较轻，对微风的反应灵敏度高，便于微风风能的高效利用，进而实现微风风能发电。风叶9外表面分为两部分：迎风面和背风面，为塑料复合材料，且风叶9表面太阳能背板涂层进行光电转化，提高发电效率，加强风叶强度，风叶9采用外部边框和内部小桁架式支撑结构，而迎风面扫风面积根据不同的风速和发电量而确定。

垂直旋转轴2根据其风速和发电量采用不同的材质和规格，且垂直旋转轴2和机舱6之间采用回转轴承7连接(即发电机与垂直旋转轴2通过回转轴承7传动连接)。弧帆型风叶机构3与垂直旋转轴2之间采用单榀斜拉索支撑桁架4进行固定连接。

机舱6内配置有单台发电机，根据发电机的功率和转速确定发电机的型号，且机舱6的底部设置有四角支撑机构5。

根据发电量和风速大小确定风叶9的大小、片数组合式、单层布置；单个风叶9设置有小桁架骨架和外部边框；风叶9和垂直旋转轴2之间设置有单榀斜拉索支撑桁架4。而发电机构1的底部外侧设置蓄电池，发电机经过逆变器与蓄电池电性连接。

本实用新型的帆式垂直轴风力发电装置在实际应用中的操作方式(微风发电原理)为：该装置利用微风驱动风叶9绕着垂直旋转轴2进行旋转，通过回转轴承7驱动发电机启动，发电机将风能转换为电能，发电机经过逆变器与蓄电池连接(蓄电池可固定于机舱下方，也可固定于地面上)，进行电能储存，从而利用电力输出装置可以将电能输送至用电端。另外风叶9上的太阳能背板涂层能转化部分光能为电能，提高整体发电效率。

总之，本实用新型的帆式垂直轴风力发电装置，结构简单合理，可以有效进行微风风能的利用，风能发电效率高；且由于采用永磁发电机，可以有效提高风速进而提高风能转化为电能的效率；维修方便，有效的提高风能的利用效率，并且应用范围广，占地面积小，单层设计，不受地域限制，对环境友好。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种帆式垂直轴风力发电装置，其特征在于，包括：

发电机构；

垂直旋转轴，所述垂直旋转轴的底部竖直与所述发电机构固定连接；

多个弧帆型风叶机构，分别通过多个支撑桁架与所述垂直旋转轴固定连接；以及

支撑机构，与所述发电机构的底部固定连接；

其中，当发电机构周围环境的风吹动所述多个弧帆型风叶机构时，所述多个弧帆型风叶机构带动所述垂直旋转轴进行旋转，进而使所述发电机构进行发电。

2.如权利要求1所述的帆式垂直轴风力发电装置，其特征在于，还包括控制器，与所述发电机构电性连接。

3.如权利要求2所述的帆式垂直轴风力发电装置，其特征在于，所述发电机构包括机舱和发电机，且所述发电机内置于所述机舱内。

4.如权利要求3所述的帆式垂直轴风力发电装置，其特征在于，还包括蓄电池，分别与所述发电机和所述控制器电性连接，且所述蓄电池固定于所述机舱的外侧底部。

5.如权利要求4所述的帆式垂直轴风力发电装置，其特征在于，所述支撑机构为四角支撑机构，且所述支撑机构的顶部与所述机舱的底部焊接固定。

6.如权利要求4所述的帆式垂直轴风力发电装置，其特征在于，还包括回转轴承，所述垂直旋转轴的底部通过所述回转轴承与所述发电机传动连接。

7.如权利要求4所述的帆式垂直轴风力发电装置，其特征在于，所述发电机为永磁发电机。

8.如权利要求4所述的帆式垂直轴风力发电装置，其特征在于，所述多个弧帆型风叶机构的数量为三个。

9.如权利要求8所述的帆式垂直轴风力发电装置，其特征在于，还包括逆变器，所述发电机通过所述逆变器与所述蓄电池电性连接。

10.如权利要求8所述的帆式垂直轴风力发电装置，其特征在于，所述弧帆型风叶机构包括：

支撑框架，所述支撑框架呈目字型；以及

风叶，固定于所述支撑框架上，且所述风叶呈弧型；

其中，所述风叶具有迎风面和背风面，且所述风叶的材质为塑料复合材质；

其中，所述风叶的表面具有太阳能背板涂层。