CN205503365U - 一种桅杆式风力发电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种桅杆式风力发电装置，包括沿纵向分布的风力振动锥体、桅杆、磁耦合发电机、调谐模组、固定基座；该风力振动锥体的底部为锥体较小一端且并通过桅杆与所述固定基座连接，风力振动锥体用于风吹过时在其两侧产生卡门涡街；所述磁耦合发电机包括定子和动子，该动子固定在所述桅杆以用于跟随桅杆摆动，来切割定子的绕组以产生感应电动势；所述调谐模组用于调节所述由于卡门涡街现象使风力振动锥体的振动频率与锥体固有频率同步，以产生共振从而使风力振动锥体强烈振动。本实用新型的桅杆式风力发电装置，占地面积小、安全性高、维护简单，可广泛用于民用领域，为新能源的高效利用带来新的途径。
Description
技术领域
本实用新型涉及风力发电装置，特别是一种桅杆式风力发电装置。
背景技术
随着传统能源的日益减少，而人们对能源的需求却不断增加，能源短缺已成为全球性问题。风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，它是取之不尽、用之不竭的。利用风能进行发电已成为应对能源短缺的一种重要方式。
传统的风力发电装置有塔杆、机舱、叶片等组成，叶片通常为3叶片，工业级设备叶片长度在几十米，一个风电场的众多风机之间的排列需要较大的安全距离，故一个风电场的占地面积较大，而且叶片在转动时会发出噪声，并对鸟类安全产生威胁。这些传统风机的缺点阻碍了其向小型化、民用领域的发展，这些都需要一种新型的风力发电装置。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种桅杆式风力发电装置。
本实用新型采用的技术方案是：
一种桅杆式风力发电装置，包括沿纵向分布的风力振动锥体、桅杆、磁耦合发电机、调谐模组、固定基座；该风力振动锥体的底部为锥体较小一端且并通过桅杆与所述固定基座连接，风力振动锥体用于风吹过时在其两侧产生卡门涡街现象；所述磁耦合发电机包括定子和动子，该动子固定在所述桅杆以用于跟随桅杆摆动，来切割定子的绕组以产生感应电动势；所述调谐模组用于调节所述卡门涡街现象使风力振动锥体的振动频率与锥体固有频率同步，以产生共振从而使风力振动锥体强烈振动。
进一步，所述调谐模组包括强磁外环和强磁内环，该强磁内环套设于所述桅杆之上，强磁外环与强磁内环为同心间隔排布以使得强磁内环悬浮,当悬浮内环受桅杆带动向外环靠近时，将打破原有势能平衡，外环的强磁场将推动悬浮内环回到势能平衡点，悬浮内环将以平衡点为中心做往返运动，平衡点位置桅杆获得最大动能，类似单摆受重力影响做往返运动，且强磁外环通过支架与固定基座连接。
进一步，所述调谐模组位于磁耦合发电机与固定基座之间。
进一步，所述固定基座与强磁外环之间连接有拉丝加固。
进一步，所述定子通过支架与固定基座连接。
进一步，所述定子与固定基座之间连接有拉丝加固。
进一步，所述定子具有上层绕组和下层绕组，所述动子设置在上层绕组和下层绕组之间。
进一步，所述动子为圆盘结构，该圆盘结构中心穿孔以过所述桅杆。
优选的，所述桅杆为刚性非导磁金属杆。
优选的，所述风力振动锥体由碳纤维锥体或复合玻璃纤维锥体。
本实用新型的有益效果：
本实用新型的桅杆式风力发电装置具有无叶片、空间占有少的特点，使其适用于民用领域，可在路灯、楼宇平台、空旷场地等环境中安装，进行锋利发电，占地面积小、使用便捷、安全性高，且噪声小，由于无旋转部件，维护简单。本实用新型将有利于风力发电走进寻常百姓家，进一步推广新能源利用的社会效益。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在附图说明前提下，获得的其他设计方案和附图：
图1是本实用新型桅杆式风力发电装置的整体架构图；
图2是本实用新型发电装置隐藏风力振动锥体及外壳时的内部结构图；
图3是本实用新型发电装置隐藏风力振动锥体及外壳时的侧视图。
具体实施方式
本实用新型采用的理论依据是：依据德国科学家T.von卡门发现的卡门涡街理论：在一定条件下的定常来流绕过某些物体时，物体两侧会周期性地脱落出旋转方向相反、并排列成有规则的双列线涡。开始时，这两列线涡分别保持自身的运动前进，接着它们互相干扰，互相吸引，而且干扰越来越大，形成非线性的所谓涡街。
参照图1所示，为本实用新型的一种桅杆20式风力发电装置，包括沿纵向分布的风力振动锥体10、桅杆20、磁耦合发电机30、调谐模组40、固定基座50；该风力振动锥体10的底部为锥体较小一端且并通过桅杆20与所述固定基座50连接，风力振动锥体10用于风吹过时在其两侧产生卡门涡街；调谐模组40位于磁耦合发电机30与固定基座50之间。
为了更清楚的了解本技术方案的内部结构，在图2、图3中隐藏了风力振动锥体10以及磁耦合发电机30与调谐模组40的外壳。
如图2与图3所示，该磁耦合发电机30为线性交流发电机30，包括定子301和动子302，该动子302固定在所述桅杆20以用于跟随桅杆20摆动，来切割定子301的绕组以产生感应电动势；定子301具有上层绕组和下层绕组，所述动子302设置在上层绕组和下层绕组之间，动子302为圆盘结构，该圆盘结构中心穿孔以穿过所述桅杆20。在定子301与固定基座50固定方面，定子301通过支架60与固定基座50连接，所述定子301与固定基座50之间连接有拉丝加固。
本技术方案的磁耦合发电机30定子301优先采用永磁定子301，也可以采用注入励磁源的电磁式定子301，均适用于本实用新型，在此不作限定；而定子301的双层设计也是优选方案，单层绕组或多层绕组也适用于本实用新型。
如图2所示，所述调谐模组40用于调节所述由于卡门涡街现象使风力振动锥体10的振动频率与锥体固有频率同步，以产生共振从而使风力振动锥体10强烈振动。
具体的，所述调谐模组40包括强磁外环401和强磁内环402，该强磁内环402套设于所述桅杆20之上，强磁外环401与强磁内环402为同心间隔排布，受360度排斥力作用以使得强磁内环402悬浮，当强磁内环402受桅杆带动向外环靠近时，将打破原有势能平衡，外环的强磁场将推动强磁内环402回到势能平衡点，强磁内环402将以平衡点为中心做往返运动，平衡点位置桅杆获得最大动能，类似单摆受重力影响做往返运动，且强磁外环401通过支架60与固定基座50连接。此外，固定基座50与强磁外环401之间还连接有拉丝（未示出）加固。
图中仅仅展示调谐模组40的结构特点及基本原理，具体设计方案根据设备设计指标及应用环境状况决定强磁外环401与强磁内环402的磁场强度等配合参数及叠层结构样式。
从图中可以看出，定子301与固定基座50之间的支架60，与固定强磁外环401的支架60为四个同一支架60，这一设计及数目属于优选设计，当然也可以是不同支架60，甚至支架60是独立与地面固定而不与固定基座50连接，均不影响本技术方案的实施。
上述风力振动锥体10由碳纤维或复合玻璃纤维材质构成，质感轻薄、抗拉等物理性能适用于长期振动的工作环境，拥有较长的使用寿命。
本实用新型的工作过程为：当风在经过风力振动锥体10时，会在风力振动锥体10两侧产生卡门涡街，通过调谐模组40调节所述由于卡门涡街现象使风力振动锥体10的振动频率与锥体固有频率同步，从而产生共振，使风力振动锥体10产生最大程度的振动，并将风能转化为机械能通过桅杆20传递给磁耦合发电机30的动子301，定子302内产生电流，完成由风能——机械能——电能的转换。
需要指出的是，本技术方案的风力振动锥体10上宽下窄，像一个倒立的锥体，使重心偏高，通过流体曲面计算能够产生最大值的振动，所用材质为碳纤维或复合玻璃纤维，通过卡门涡街的涡旋脱落效应捕获风能，将风能转化为机械能。风力振动锥体10属于可变外形，根据不同应用场合的不同工作状况重新计算表面曲度等参数，以便于更好的捕获风能。
如上所述，本实用新型的桅杆式风力发电装置，无叶片、空间占有少的特点使其适用于民用领域，可在路灯、楼宇平台、空旷场地等环境中安装，进行发电，占地面积小、使用便捷、安全性高，且噪声小，由于无旋转部件，维护简单，将有利于风力发电走进寻常百姓家，进一步推广新能源利用的社会效益。
以上所述仅为本实用新型的优先实施方式，本实用新型并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本实用新型目的的技术方案都属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1. 一种桅杆式风力发电装置，其特征在于：包括沿纵向分布的风力振动锥体、桅杆、磁耦合发电机、调谐模组、固定基座；该风力振动锥体的底部为锥体较小一端且并通过桅杆与所述固定基座连接，风力振动锥体用于风吹过时在其两侧产生卡门涡街现象；所述磁耦合发电机包括定子和动子，该动子固定在所述桅杆以用于跟随桅杆摆动，来切割定子的绕组以产生感应电动势；所述调谐模组用于调节所述卡门涡街现象使风力振动锥体的振动频率与锥体固有频率同步，以产生共振从而使风力振动锥体强烈振动。
2.根据权利要求1所述的一种桅杆式风力发电装置，其特征在于: 所述调谐模组包括强磁外环和强磁内环，该强磁内环套设于所述桅杆之上，强磁外环与强磁内环为同心间隔排布以使得强磁内环悬浮，且强磁外环通过支架与固定基座连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种桅杆式风力发电装置，其特征在于: 所述调谐模组位于磁耦合发电机与固定基座之间。
4.根据权利要求2所述的一种桅杆式风力发电装置，其特征在于: 所述固定基座与强磁外环之间连接有拉丝加固。
5.根据权利要求1所述的一种桅杆式风力发电装置，其特征在于: 所述定子通过支架与固定基座连接。
6.根据权利要求5所述的一种桅杆式风力发电装置，其特征在于: 所述定子与固定基座之间连接有拉丝加固。
7.根据权利要求1所述的一种桅杆式风力发电装置，其特征在于: 所述定子具有上层绕组和下层绕组，所述动子设置在上层绕组和下层绕组之间。
8.根据权利要求1或7所述的一种桅杆式风力发电装置，其特征在于:所述动子为圆盘结构，该圆盘结构中心穿孔以穿过所述桅杆。
9.根据权利要求1所述的一种桅杆式风力发电装置，其特征在于:所述桅杆为刚性非导磁金属杆。
10.根据权利要求1所述的一种桅杆式风力发电装置，其特征在于:所述风力振动锥体由碳纤维锥体或复合玻璃纤维锥体。
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| CN106949009A (zh) * | 2017-05-11 | 2017-07-14 | 郑州大学 | 一种环境俘能装置 |
| CN107956642A (zh) * | 2017-11-09 | 2018-04-24 | 江苏海通海洋工程装备有限公司 | 一种船用快装式可移动风动节能系统 |
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