CN220890397U - 一种空中风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种空中风力发电装置。上壳体和下壳体分别设置在支撑壳体的顶部和底部。上壳体的侧壁上沿周向设置多个上进气孔。上导流板连接在上进气孔的内壁上，相邻两个上导流板之间形成上导流通道。下壳体的侧壁上沿周向设置多个下进气孔。相邻两个下导流板之间形成下导流通道。风通过上导流通道进入上壳体内并吹动垂直轴风力发电机顺时针转动而进行发电。风通过下导流通道进入下壳体内并吹动垂直轴风力发电机逆时针转动而进行发电。此时两个垂直轴风力发电机转动方向相反而产生的反作用力抵消，从而无须额外的驱动力或支撑力来承受反作用力即可保证支撑壳体的稳定，无需产生额外的成本。

Description

一种空中风力发电装置

技术领域

本申请涉及风力发电技术领域，更具体地说，涉及一种空中风力发电装置。

背景技术

随着经济的快速增长，资源的开发与利用不断增加，能源消费也急剧增长，伴随能源浪费问题日益突出。利用风力发电是目前常用的新能源开发方式。风力发电机包括动力机和发电机。而风力发电机具有水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机两种类型。其中垂直轴风力发电机体现在其动力机为垂直轴动力机，垂直轴动力机包括垂直设置的转轴和设置在转轴外围的叶片，垂直轴动力机的叶片被风吹动时绕转轴转动而驱动发电机工作。

然而由于垂直轴动力机横向转动时，在反作用的作用下对发电机产生反向转动的驱动力而使得垂直轴风力发电机发生自转，因此在将垂直轴风力发电机悬空设置时需要额外的驱动力或支撑力来承受垂直轴动力机横向转动产生的反作用力，产生额外的成本。

实用新型内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种空中风力发电装置，其能够解决现在将垂直轴风力发电机悬空设置时需要额外的驱动力或支撑力来承受垂直轴动力机横向转动产生的反作用力，从而产生额外的成本的问题。本申请提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

本申请提供了一种空中风力发电装置，包括：

支撑壳体，悬空设置在空中；

上壳体，固定设置在所述支撑壳体顶部，所述上壳体的侧壁上沿周向设置多个上进气孔；

上导流板，所述上导流板连接在所述上进气孔的内壁上，多个所述上导流板均沿顺时针方向向内倾斜，相邻两个所述上导流板之间形成供气流进入的上导流通道；

下壳体，固定设置在所述支撑壳体底部，所述下壳体的侧壁上沿周向设置多个下进气孔；

下导流板；所述下导流板均沿逆时针方向向内倾斜，相邻两个所述下导流板之间形成供气流进入的下导流通道；

垂直轴风力发电机，所述上壳体和所述下壳体内部分别设置一个所述垂直轴风力发电机。

可选地，还包括：

单向进气装置，所述单向进气装置分别盖设在所述上进气孔和所述下进气孔中，气流能通过所述单向进气装置进入上导流通道和所述下导流通道。

可选地，所述单向进气装置包括：

外框，所述外框用于安装在所述上进气孔或所述下进气孔内；

叶板，多个所述叶板自上向下可翻转的架设在所述外框的两侧内壁之间，位于上方的所述叶板能盖设在位于下方的所述叶板上。

可选地，所述垂直轴风力发电机包括：

转轴；

转架，固定连接在所述转轴的侧壁上；

叶片，多个所述叶片竖直设置在所述转架上；

发电机，所述发电机与所述转轴动力连接。

可选地，所述叶片沿所述转轴的周向均匀设置。

可选地，所述叶片为弧形且其凹面为迎风面。

可选地，还包括：

风筝，用于将所述支撑壳体悬空设置。

可选地，还包括：

储电设备，所述储电设备通过电线连接所述垂直轴风力发电机。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请提供的一种空中风力发电装置，上壳体和下壳体中分别安装一个垂直轴风力发电机，且垂直轴风力发电机工作时的转动方向相反。将上壳体和下壳体分别安装在支撑壳体的上下两侧并将支撑壳体悬空设置。上壳体上的侧壁上设置上多个上进气孔并在上进气孔内设置上导流板，使得相邻的上导流板之间形成上导流通道，下壳体上的侧壁上设置上多个下进气孔并在下进气孔内设置下导流板，使得相邻的下导流板之间形成下导流通道。风通过上导流通道进入上壳体内并吹动上壳体内的垂直轴风力发电机顺时针转动而进行发电。风通过下导流通道进入下壳体内并吹动下壳体内的垂直轴风力发电机逆时针转动而进行发电。此时上壳体内的垂直轴风力发电机转动而产生的反作用力和下壳体内的垂直轴风力发电机转动而产生的反作用力抵消，从而无须额外的驱动力或支撑力来承受反作用力即可保证支撑壳体的稳定，无需产生额外的成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是空中风力发电装置的外部结构示意图；

图2是垂直轴风力发电机的结构示意图；

图3是装有单向进气装置的空中风力发电装置示意图；

图4是单向进气装置的结构示意图；

图5是风筝和储电设备的示意图。

图中：1、支撑壳体；2、上壳体；3、上导流板；4、上导流通道；5、下壳体；6、下导流板；7、下导流通道；8、单向进气装置；81、外框；82、叶板；9、转轴；10、转架；11、叶片；12、风筝；13、储电设备。

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，下面将对本实用新型的技术方案进行详细地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的实用新型内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的实用新型的解决方案所必需的。

参考图1-5，本具体实施方式提供了一种空中风力发电装置，包括：支撑壳体1、上壳体2、上导流板3、下壳体5、下导流板6和垂直轴风力发电机。

在上壳体2的侧壁上设置多个上进气孔，多个上进气孔沿上壳体2的周向均匀设置。上导流板3的数量与上进气孔一致。在上壳体2周向的顺时针方向上，每个上进气孔的内壁具有前侧和后侧，在每个上进气孔的内壁后侧连接一个上导流板3，并使得上导流板3远离上进气孔的内壁后侧的一端向内倾斜。这样，多个上导流板3均沿顺时针方向向内倾斜，一个上导流板3与其前方的上导流板3之间形成上导流通道4，气流能通过上导流通道4进入上壳体2内并沿上壳体2内壁顺时针流动。将上壳体2固定设置在支撑壳体1的顶部。

在下壳体5的侧壁上设置多个下进气孔，多个下进气孔沿下壳体5的周向均匀设置。下导流板6的数量与下进气孔一致。在下壳体5周向的逆时针方向上，每个下进气孔的内壁具有前侧和后侧，在每个下进气孔的内壁后侧连接一个下导流板6，并使得下导流板6远离下进气孔的内壁后侧的一端向内倾斜。这样，多个下导流板6均沿逆时针方向向内倾斜，一个下导流板6与其前方的下导流板6之间形成下导流通道7，气流能通过下导流通道7进入下壳体5内并沿下壳体5内壁逆时针流动。将下壳体5固定设置在支撑壳体1的底部。

其中垂直轴风力发电机包括：转轴9、转架10、叶片11和发电机。转架10包括多个支杆并均固定连接在转轴9的侧壁上，叶片11固定设置在转架10上并竖直设置，叶片11的两侧分别为迎风面和背风面，当气流吹在叶片11的迎风面上时，叶片11绕转轴9转动而带动转轴9转动，将转轴9与发电机的驱动轴动力连接，从而转轴9转动驱动发电机工作进行发电。

将一个垂直轴风力发电机装入上壳体2内，使得转轴9转动连接在上壳体2内并竖直设置。气流通过上导流通道4进入上壳体2内后沿上壳体2内壁顺时针流动，此时气流吹在叶片11的迎风面，使得叶片11绕转轴9顺时针转动，从而转轴9驱动发电机工作进行发电。

将另一个垂直轴风力发电机倒置装入下壳体5内，使得转轴9转动连接在上壳体2内并竖直设置。气流通过下导流通道7进入下壳体5内后沿下壳体5内壁逆时针流动，此时气流吹在叶片11的迎风面，使得叶片11绕转轴9逆时针转动，从而转轴9驱动发电机工作进行发电。

如此设置，将支撑壳体1悬浮在高空后，高空中的风通过上导流通道4进入上壳体2内并吹动上壳体2内的叶片11绕转轴9顺时针转动而驱动发电机工作进行发电。高空中的风通过下导流通道7进入下壳体5内并吹动下壳体5内的叶片11绕转轴9逆时针转动而驱动发电机工作进行发电。在此过程中，类似直升机的螺旋桨，位于上壳体2内的叶片11绕转轴9顺时针转动产生的反作用力和位于下壳体5内的叶片11绕转轴9逆时针转动产生的反作用力抵消，从而无须额外的驱动力或支撑力来承受反作用力即可保证整体的稳定，无需产生额外的成本。

值得说明的是，两个垂直轴风力发电机同时工作也使得发电效率大大增加。

为了保证气流在上壳体2和下壳体5内正常流通，应当在上壳体2的底部设置上导管，上导管的顶端与上壳体2内部连通，上管路的底端依次穿过支撑壳体1和下壳体5后与外界连通。下壳体5底部设置一个总出口，下壳体5的内部通过下导管与总出口连通，上导管同样与总出口连通。

作为可选的实施方式，还包括：单向进气装置8。气流能够从单向进气装置8的第一面穿过单向进气装置8后进入单向进气装置8的第二面。而不能从单向进气装置8的第二面穿过单向进气装置8后进入单向进气装置8的第一面。

在每个上进气孔上分别盖设一个单向进气装置8，使得气流能够穿过单向进气装置8进入上进气孔，而不能从上进气孔穿过单向进气装置8流出。这样，风吹在上壳体2上后，气流穿过单向进气装置8进入迎风位置的上进气孔中，经过上导流通道4的导流进入上壳体2内部后，气流继续沿内壁周向顺时针流动，当气流流至背风位置的上进气孔时，被单向进气装置8挡住而无法从上进气孔流出，从而保证气流继续沿内壁周向顺时针流动，对风能的利用率更高。

同样的，在每个下进气孔上分别盖设一个单向进气装置8，使得气流能够穿过单向进气装置8进入下进气孔，而不能从下进气孔穿过单向进气装置8流出。这样，风吹在下壳体5上后，气流穿过单向进气装置8进入迎风位置的下进气孔，经过上导流通道4的导流进入下壳体5内部后，气流继续沿内壁周向逆时针流动，当气流流至背风位置的下进气孔时，被单向进气装置8挡住而无法从下进气孔流出，从而保证气流继续沿内壁周向逆时针流动，对风能的利用率更高。

其中单向进气装置8可以为百叶窗式排风扇，包括：外框81和叶板82。叶板82的两侧均向外固定设置转轴。在外框81的两侧内壁上同轴开设转孔，转轴能转动连接在转孔中。

对于上进气孔，将外框固定连接在上进气孔内，使得外框81的外壁与上进气孔的内壁抵紧。将叶板82两侧的转轴分别转动连接在外框81的两侧内壁上的转孔中，使得叶板82可翻转地架设在外框81的两侧内壁之间。其中转孔自上向下设置多个，叶板82对应设置多个。位于上方的叶板82能盖设在位于下方的叶板82上。这样设置，当风从叶板82的第一侧吹来时，位于上方的叶板82被吹离位于下方的叶板82上，从而风能从相邻两个叶板82之间穿过。当风从叶板82的第二侧吹来时，位于上方的叶板82被压紧位于下方的叶板82上，从而风无法穿过。

对于下进气孔，将外框固定连接在下进气孔内，使得外框81的外壁与下进气孔的内壁抵紧。将叶板82两侧的转轴分别转动连接在外框81的两侧内壁上的转孔中，使得叶板82可翻转地架设在外框81的两侧内壁之间。

一些实施例中，叶片11沿转轴9的周向均匀设置。如此设置，在叶片11沿转轴9转动时受力更加均匀稳定。

一些实施例中，叶片11为弧形且其凹面为迎风面。当气流吹向叶片11的凹面时，受风面积更大，对风能的利用率更高。

作为可选的实施方式，还包括：风筝12。风筝12是高空风力发电时常用的悬吊装置，可以利用风筝12将支撑壳体1吊起，为支撑壳体1提供悬空环境。

进一步地，还包括储电设备13，将储电设备13通过电线连接垂直轴风力发电机。垂直轴风力发电机生产的电能通过电线输送至储电设备13后储存起来。其中电线可沿风筝12的拉线设置。

需要说明的是，本文所表述的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本文的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，但可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。本申请提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不互相制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互结合，达到多个效果共同实现。

Claims (8)

1.一种空中风力发电装置，其特征在于，包括：

支撑壳体(1)，悬空设置在空中；

上壳体(2)，固定设置在所述支撑壳体(1)顶部，所述上壳体(2)的侧壁上沿周向设置多个上进气孔；

上导流板(3)，所述上导流板(3)连接在所述上进气孔的内壁上，多个所述上导流板(3)均沿顺时针方向向内倾斜，相邻两个所述上导流板(3)之间形成供气流进入的上导流通道(4)；

下壳体(5)，固定设置在所述支撑壳体(1)底部，所述下壳体(5)的侧壁上沿周向设置多个下进气孔；

下导流板(6)；所述下导流板(6)连接在所述上进气孔的内壁上，多个所述下导流板(6)均沿逆时针方向向内倾斜，相邻两个所述下导流板(6)之间形成供气流进入的下导流通道(7)；

垂直轴风力发电机，所述上壳体(2)和所述下壳体(5)内部分别设置一个所述垂直轴风力发电机。

2.根据权利要求1所述的空中风力发电装置，其特征在于，还包括：

单向进气装置(8)，所述单向进气装置(8)分别盖设在所述上进气孔和所述下进气孔中，气流能通过所述单向进气装置进入上导流通道(4)和所述下导流通道(7)。

3.根据权利要求2所述的空中风力发电装置，其特征在于，所述单向进气装置(8)包括：

外框(81)，所述外框(81)用于安装在所述上进气孔或所述下进气孔内；

叶板(82)，多个所述叶板(82)自上向下可翻转地架设在所述外框(81)的两侧内壁之间，位于上方的所述叶板(82)能盖设在位于下方的所述叶板(82)上。

4.根据权利要求1所述的空中风力发电装置，其特征在于，所述垂直轴风力发电机包括：

转轴(9)；

转架(10)，固定连接在所述转轴(9)的侧壁上；

叶片(11)，多个所述叶片(11)竖直设置在所述转架(10)上；

发电机，所述发电机与所述转轴(9)动力连接。

5.根据权利要求4所述的空中风力发电装置，其特征在于，所述叶片(11)沿所述转轴(9)的周向均匀设置。

6.根据权利要求4所述的空中风力发电装置，其特征在于，所述叶片(11)为弧形且其凹面为迎风面。

7.根据权利要求1所述的空中风力发电装置，其特征在于，还包括：

风筝(12)，用于将所述支撑壳体(1)悬空设置。

8.根据权利要求1所述的空中风力发电装置，其特征在于，还包括：

储电设备(13)，所述储电设备(13)通过电线连接所述垂直轴风力发电机。