CN114320756A - 一种风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电装置，包括顺风上组件、发电下座组件和筒体；所述筒体的底部固定在发电下座组件上，筒体的顶部与顺风上组件通过回转支撑件进行可回转连接，发电下座组件的内腔通过筒体的腔体与顺风上组件的内腔贯通；顺风上组件随风转向时，正面端部迎风且顺风面顺风，所述顺风面的内外产生的空气压差将空气从发电下座组件的开口处吸入，通过筒体的腔体后从顺风上组件的顺风面排出，发电下座组件根据吸入的空气进行涡轮发电。无需设置任何外露的风扇叶片，无需进行高空安装和维修，利用内外空气压差吸入空气产生的风来驱动涡轮发电，能将风速提高，更加安全高效成本低且安装维修更加方便。

Description

一种风力发电装置

技术领域

本发明涉及绿色能源发电技术领域，特别涉及一种风力发电装置。

背景技术

风力发电是利用风的动能来发电，利用风力带动叶片(也叫扇叶、浆叶)旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。虽然风能是可再生能源，但是风量时大时小导致风能具有不确定性，发电不稳定，风能利用率不高。并且，现有的风力发电装置体积较大，重量高，叶片和发电装置设置在高空中，投入成本大，安装难度大，维修不方便；若风力发电装置建在鸟类迁徙途中，叶片可能会对鸟类造成伤害；而且风电场的噪声较大，会产生一定量的次声波，对距离风电场较近的居民有较大的噪声影响。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种风力发电装置，以解决现有叶片式风力发电装置无法将风速提高、安装维修不方便的问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种风力发电装置，其包括顺风上组件、发电下座组件和筒体；所述筒体的底部固定在发电下座组件上，筒体的顶部与顺风上组件通过回转支撑件进行回转连接，发电下座组件的内腔通过筒体的腔体与顺风上组件的内腔贯通；

顺风上组件随风转向时，正面端部迎风且顺风面顺风，所述顺风面的内外产生的空气压差将空气从发电下座组件的开口处吸入，通过筒体的腔体后从顺风上组件的顺风面的网格板排出，发电下座组件根据吸入的空气进行涡轮发电。

所述的风力发电装置中，所述顺风上组件包括一顺风壳体、所述顺风壳体的底部的开口处设有一空心的支撑柱，支撑柱的底部通过回转支撑件与筒体的顶部回转连接；顺风壳体的顺风面设有一透风的网格板。

所述的风力发电装置中，所述顺风壳体的正面端部是设有第一夹角的弧形面，顺风壳体的尾部是设有第二夹角的夹角面。

所述的风力发电装置中，所述第一夹角的角度范围是30°～150°，第二夹角的角度范围是10°～120°。

所述的风力发电装置中，所述顺风壳体的顺风面包括上顶面、左侧面和右侧面，在左右侧面分别设置一透风的网格板。

所述的风力发电装置中，所述顺风壳体的中部设置一挡板，所述挡板用于将顺风壳体的内腔分成2个腔体；一个透风的网格板对应一个腔体，两者一一对应。

所述的风力发电装置中，所述顺风上组件包括一方形的风道，所述风道内部放置若干个顺风壳体，风道的进风口处设有扩口围片，风道底部的开口处设有一空心的支撑环，支撑环的底部通过回转支撑件与筒体的顶部回转连接，若干个顺风壳体的支撑柱处于支撑环的环内，若干个顺风壳体的内腔通过支撑环与筒体贯通。

所述的风力发电装置中，所述发电下座组件包括一侧开口的底座，所述底座的内部设有发电机和风罩，所述底座的顶部设有一开孔用于***筒体的底部，风罩的进风口与筒体的底部接通，风罩的喉管处设有涡轮，涡轮在风力作用下转动时驱动发电机转动来发电。

相较于现有技术，本发明提供的一种风力发电装置，包括顺风上组件、发电下座组件和筒体；所述筒体的底部固定在发电下座组件上，筒体的顶部与顺风上组件通过回转支撑件进行回转连接，发电下座组件的内腔通过筒体的腔体与顺风上组件的内腔贯通；顺风上组件随风转向时，正面端部迎风且顺风面顺风，所述顺风面的内外产生的空气压差将空气从发电下座组件的开口处吸入，通过筒体的腔体后从顺风上组件的顺风面的网格板排出，发电下座组件根据吸入的空气进行涡轮发电。无需设置任何外露的风扇叶片，无需进行高空安装和维修，利用内外空气压差吸入空气产生的风来驱动涡轮发电，能将风速提高，更加安全且安装维修更加方便。

附图说明

图1为本发明提供的风力发电装置的结构示意图。

图2为本发明提供的风力发电装置的内部透视图。

图3为本发明提供的风力发电装置中顺风上组件实施例一的正视图。

图4为本发明提供的风力发电装置中顺风上组件实施例一的内部示意图。

图5为本发明提供的风力发电装置中顺风上组件实施例一的仰视图。

图6为本发明提供的风力发电装置中顺风上组件实施例一的风向示意图。

图7为本发明提供的风力发电装置中顺风上组件实施例二的结构示意图。

图8为本发明提供的风力发电装置中顺风上组件实施例二的内部透视和风向示意图。

具体实施方式

本发明提供一种风力发电装置。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请同时参阅图1和图2，本发明实施例提供的一种风力发电装置，包括顺风上组件、发电下座组件和筒体1；所述筒体1的底部固定在发电下座组件上，筒体1的顶部与顺风上组件通过回转支撑件2(现有常见结构，保证顺风上组件随风转向时确保处于正确的位置)进行可回转连接(即顺风上组件安装在筒体1的顶部且能来回转动)，发电下座组件的内腔通过筒体1的腔体与顺风上组件的内腔贯通；顺风上组件随风转向时，顺风上组件的正面端部迎风(即正面迎着风吹)且顺风面顺风(即顺风面与风吹的方向是平行关系)，所述顺风面的内外产生的空气压差将空气从发电下座组件的开口处吸入，通过筒体1的腔体后从顺风上组件的顺风面的网格板排出，发电下座组件根据吸入的空气驱动涡轮进行发电。

本实施例采用伯努利原理，顺风上组件随风转向时其顺风面顺风，顺风面的内外由于空气的流动产生空气压差，顺风上组件外边的空气压强就小于内部的空气压强，由于整个风力发电装置的内部是贯通的，顺风上组件的内部与发电下座组件的内部相通，空气就会经由发电下座组件的开口处进入，流经筒体1(此时相当于产生自下而上垂直方向的风)，从顺风上组件的顺风面流出。发电下座组件根据吸入的空气产生的风即可驱动涡轮发电。这样无需设置任何外露的风扇叶片，无需进行高空安装和维修，利用内外空气压差吸入空气产生的风来发电(即发电下座内设有涡轮，风驱动涡轮发电)，更加安全且安装维修更加方便。

请一并参阅图3至图6，在实施例一中，所述顺风上组件包括一顺风壳体3、所述顺风壳体3底部的开口处设有一空心的支撑柱4(如图4所示，图4中去掉了一顺风面的网格板，以方便理解内部结构)，支撑柱4的底部通过回转支撑件2与筒体1的顶部回转连接。所述顺风壳体3的正面端部是设有第一夹角α的弧形面，顺风壳体3的尾部是设有第二夹角β的夹角面(如图5所示)，顺风壳体3的顺风面设有一透风的网格板5(如图3所示，具体是在顺风面开设一窗口，窗口安装固定网格板5)。

需要理解的是，所述顺风面是设有网格板可以透风并产生空气压差的侧面，本实施例中，顺风壳体3的左侧面、右侧面、上侧面(即顶面)和下侧面(底面)都可以作为顺风面。为此，可在顺风壳体3的左侧面、右侧面、上侧面、下侧面这四个侧面中选择任一侧面设置网格板5，也可选择其中任意两个侧面分别设置一网格板5(优选地这两个侧面是相对的，即左侧面和右侧面，或上侧面和下侧面)，具体哪个侧面设置网格板可根据需求设定。

本实施例一中，以顺风面是左侧面和右侧面为例，第一夹角α的角度范围优选为30°～150°，第二夹角β的角度范围优选为10°～120°；第一夹角α比第二夹角β大。顺风壳体3的正面端部、顺风面、尾部的长度比例优选为L1：L2：L3＝1:5:3。所述支撑柱4与顺风面的L2中部对齐。顺风面的长度最大，正面端部最小，这样的流线型设计在有风吹到顺风面时，顺风壳体3能快速被风吹偏，始终由正面端部迎风吹，顺风面顺风(如图6上方的箭头所示的风向)，使顺风面的内外产生空气压差，底部的风(图6中粗箭头所示)从侧面的网格板5排出。

若是在左右侧面对应设置两个网格板5，则所述顺风壳体3的中部需设置一挡板6，所述挡板6用于将顺风壳体3的内腔均分成2个腔体，这样出风时从两个腔体出风，腔体与透风的网格板一一对应设置，以保证风按照设定的路径流动，避免风走捷径。

请继续参阅图1和图2，所述发电下座组件包括一侧开口的底座7，所述底座7的内部设有发电机8和风罩9，所述底座7的顶部设有一开孔用于***筒体1的底部，风罩9的进风口与筒体1的底部接通，风罩9的喉管处设有涡轮10，涡轮10在风力作用下转动时驱动发电机8转动来发电。

上方水平方向的自然风吹向顺风壳体3时，顺风壳体3摆动使其顺风面顺风，正面端部迎风，顺风面的内外由于空气的流动产生空气压差，外边的空气压强就小于内部的空气压强，基于伯努利原理，底座7、筒体1和顺风壳体3的内腔相通，底部的空气就会经由底座7的开口处进入风罩9，通过筒体1并从顺风壳体3的网格板5排出。

由于风罩9的进风口大，出风口也较大而喉管小，在喉管处相当于对空气进行了压缩，形成的风力会更强。利用水平方向的风力产生自下而上垂直方向的风，涡轮10在垂直方向的风的作用下转动，从而驱动发电机8转动，就能发出电来。在具体实施时，可将发电机8连接一整流电路的输入端，整流电路的输出端连接传输线，发电机8发出的电通过整流电路整流后再传输出来，可以直接供用电器使用，实现独立供电；也可以将发的电能供入电网，实现并网发电。只要有1级以上的微风，就可以发电，提高了风能的利用率。

优选地，所述底座7可采用图1所示的结构，底座7的底板上设有3条与平面垂直的边，边的上部拼接梯形的平面，底座的顶部是正方形的平面。这样形成往上部逐渐缩小的腔体结构，可增加风的压差。在具体实施时，所述底座7也可采用其他形状，只要满足腔体下大上小的结构设计，能支撑住筒体和顺风上组件，重心稳且不会倾倒即可，此处对底座的形状和材质不做限定。

在实施例二中，所述顺风上组件也可采用图7(去掉顶盖的示意图，方便理解内部结构)和图8(内部透视图，方便理解支撑环14和支撑柱的位置关系)所示的结构，即使用多个实施例一中的顺风壳体3来增加风力。则顺风上组件包括一方形的风道11，所述风道11内部放置若干个顺风壳体3，风道11的进风口12(出风口与进风口相对，风从虚线箭头所示的方向排出)处设有扩口围片13，风道11底部的开口处设有一空心的支撑环14，支撑环14的底部通过回转支撑件与筒体的顶部回转连接，若干个顺风壳体3的支撑柱4处于支撑环14的环内，这样若干个顺风壳体3的内腔才能通过支撑环与筒体贯通。

由于支撑环14需要包围所有顺风壳体3的支撑柱，导致支撑环14的直径较大，实施例二中筒体和底座7的尺寸与支撑环14适配，比实施例一中的筒体1和底座大。与实施例一相比，进风口12处的扩口围片13使进风口截面积更大，风道11内的中间风道截面积小，这样中间风道的风速就会加大，大于外界的风速，在此基础上，在风道11内设置多个顺风壳体3(本实施例为3个)，将中间风道划分成多条小风道(进风和出风方向如图8虚线箭头所示)，顺风壳体3的顺风面就会产生更大的风压差，筒体内就会有更大的风速，风道内的风速高于外边自然风的风速，这种结构可以将风速在局部范围内人为增大，也即是将自然风的风速局部变大，即可提高发电量，从而提高风力发电的利用率。

在具体实施时，风道11的截面可以采用图7所示的方形，也可在考虑地理环境、风力大小、风速要求、成本等条件的情况下设计为圆形或其他形状，此处对风道的形状不作限定。可根据需求设置风力发电装置的尺寸，例如图1所示的结构，可设置成小型便携式风力发电装置，整体高度可小至几十厘米；也可设置成中型或大型，固定在需要安装的位置，整体高度可从几米至几十米扩展，宽度(如筒体的宽度、底座的宽度等)按比例对应缩放，此处对风力发电装置的尺寸不作限定。

综上所述，本发明提供的一种风力发电装置，水平方向的自然风吹向顺风壳体时，顺风壳体摆动使其顺风面顺风，正面端部迎风，顺风面的内外由于空气的流动产生空气压差，外边的空气压强就小于内部的空气压强，基于伯努利原理，底座、筒体和顺风壳体的内腔相通，底部的空气从底座的开口处进入，通过筒体并从顺风壳体的网格板排出。利用水平方向的风力产生自下而上垂直方向的风，涡轮在垂直方向的风的作用下转动，从而驱动发电机转动，即可进行发电。这样无需设置任何外露的风扇叶片和复杂的传动机构，结构简单，成本低；发电机、涡轮等装置安装接近地面位置而不是空中，无需进行高空操作，可以全地形安装，安装方便，维修简单；垂直向上的风速可以大于水平方向的自然风，风力利用效率高；较小的自然风也能发电，噪音小，安全环保；能独立供电，也可以并网发电，适用于大范围推广。

上述功能模块的划分仅用以举例说明，在实际应用中，可以根据需要将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即划分成不同的功能模块，来完成上述描述的全部或部分功能。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种风力发电装置，其特征在于，包括顺风上组件、发电下座组件和筒体；所述筒体的底部固定在发电下座组件上，筒体的顶部与顺风上组件通过回转支撑件进行回转连接，发电下座组件的内腔通过筒体的腔体与顺风上组件的内腔贯通；

顺风上组件随风转向时，正面端部迎风且顺风面顺风，所述顺风面的内外产生的空气压差将空气从发电下座组件的开口处吸入，通过筒体的腔体后从顺风上组件的顺风面的网格板排出，发电下座组件根据吸入的空气进行涡轮发电。

2.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述顺风上组件包括一顺风壳体、所述顺风壳体的底部的开口处设有一空心的支撑柱，支撑柱的底部通过回转支撑件与筒体的顶部回转连接；顺风壳体的顺风面设有一透风的网格板。

3.根据权利要求2所述的风力发电装置，其特征在于，所述顺风壳体的正面端部是设有第一夹角的弧形面，顺风壳体的尾部是设有第二夹角的夹角面。

4.根据权利要求3所述的风力发电装置，其特征在于，所述第一夹角的角度范围是30°～150°，第二夹角的角度范围是10°～120°。

5.根据权利要求2所述的风力发电装置，其特征在于，所述顺风壳体的顺风面包括上顶面、左侧面和右侧面；在左右侧面分别设置一透风的网格板。

6.根据权利要求5所述的风力发电装置，其特征在于，所述顺风壳体的中部设置一挡板，所述挡板用于将顺风壳体的内腔分成2个腔体；一个透风的网格板对应一个腔体，两者一一对应。

7.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述顺风上组件包括一方形的风道，所述风道内部放置若干个顺风壳体，风道的进风口处设有扩口围片，风道底部的开口处设有一空心的支撑环，支撑环的底部通过回转支撑件与筒体的顶部回转连接，若干个顺风壳体的支撑柱处于支撑环的环内，若干个顺风壳体的内腔通过支撑环与筒体贯通。

8.根据权利要求1或7所述的风力发电装置，其特征在于，所述发电下座组件包括至少一侧开口的底座，所述底座的内部设有发电机和风罩，所述底座的顶部设有一开孔用于***筒体的底部，风罩的进风口与筒体的底部接通，风罩的喉管处设有涡轮，涡轮在风力作用下转动时驱动发电机转动来发电。

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