一種桅桿式風(fēng)力發(fā)電裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種桅桿式風(fēng)力發(fā)電裝置，包括沿縱向分布的風(fēng)力振動錐體、桅桿、磁耦合發(fā)電機、調(diào)諧模組、固定基座；該風(fēng)力振動錐體的底部為錐體較小一端且并通過桅桿與所述固定基座連接，風(fēng)力振動錐體用于風(fēng)吹過時在其兩側(cè)產(chǎn)生卡門渦街；所述磁耦合發(fā)電機包括定子和動子，該動子固定在所述桅桿以用于跟隨桅桿擺動，來切割定子的繞組以產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；所述調(diào)諧模組用于調(diào)節(jié)所述由于卡門渦街現(xiàn)象使風(fēng)力振動錐體的振動頻率與錐體固有頻率同步，以產(chǎn)生共振從而使風(fēng)力振動錐體強烈振動。本實用新型的桅桿式風(fēng)力發(fā)電裝置，占地面積小、安全性高、維護(hù)簡單，可廣泛用于民用領(lǐng)域，為新能源的高效利用帶來新的途徑。
【專利說明】
一種桅桿式風(fēng)力發(fā)電裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及風(fēng)力發(fā)電裝置，特別是一種桅桿式風(fēng)力發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著傳統(tǒng)能源的日益減少，而人們對能源的需求卻不斷增加，能源短缺已成為全球性問題。風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視，它是取之不盡、用之不竭的。利用風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電已成為應(yīng)對能源短缺的一種重要方式。
[0003]傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電裝置有塔桿、機艙、葉片等組成，葉片通常為3葉片，工業(yè)級設(shè)備葉片長度在幾十米，一個風(fēng)電場的眾多風(fēng)機之間的排列需要較大的安全距離，故一個風(fēng)電場的占地面積較大，而且葉片在轉(zhuǎn)動時會發(fā)出噪聲，并對鳥類安全產(chǎn)生威脅。這些傳統(tǒng)風(fēng)機的缺點阻礙了其向小型化、民用領(lǐng)域的發(fā)展，這些都需要一種新型的風(fēng)力發(fā)電裝置。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的目的是提供一種桅桿式風(fēng)力發(fā)電裝置。
[0005]本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[000?] —種桅桿式風(fēng)力發(fā)電裝置，包括沿縱向分布的風(fēng)力振動錐體、桅桿、磁親合發(fā)電機、調(diào)諧模組、固定基座;該風(fēng)力振動錐體的底部為錐體較小一端且并通過桅桿與所述固定基座連接，風(fēng)力振動錐體用于風(fēng)吹過時在其兩側(cè)產(chǎn)生卡門渦街現(xiàn)象;所述磁耦合發(fā)電機包括定子和動子，該動子固定在所述桅桿以用于跟隨桅桿擺動，來切割定子的繞組以產(chǎn)生感應(yīng)電動勢;所述調(diào)諧模組用于調(diào)節(jié)所述卡門渦街現(xiàn)象使風(fēng)力振動錐體的振動頻率與錐體固有頻率同步，以產(chǎn)生共振從而使風(fēng)力振動錐體強烈振動。
[0007]進(jìn)一步，所述調(diào)諧模組包括強磁外環(huán)和強磁內(nèi)環(huán)，該強磁內(nèi)環(huán)套設(shè)于所述桅桿之上，強磁外環(huán)與強磁內(nèi)環(huán)為同心間隔排布以使得強磁內(nèi)環(huán)懸浮，當(dāng)懸浮內(nèi)環(huán)受桅桿帶動向外環(huán)靠近時，將打破原有勢能平衡，外環(huán)的強磁場將推動懸浮內(nèi)環(huán)回到勢能平衡點，懸浮內(nèi)環(huán)將以平衡點為中心做往返運動，平衡點位置桅桿獲得最大動能，類似單擺受重力影響做往返運動，且強磁外環(huán)通過支架與固定基座連接。
[0008]進(jìn)一步，所述調(diào)諧模組位于磁親合發(fā)電機與固定基座之間。
[0009]進(jìn)一步，所述固定基座與強磁外環(huán)之間連接有拉絲加固。
[0010]進(jìn)一步，所述定子通過支架與固定基座連接。
[0011 ]進(jìn)一步，所述定子與固定基座之間連接有拉絲加固。
[0012]進(jìn)一步，所述定子具有上層繞組和下層繞組，所述動子設(shè)置在上層繞組和下層繞組之間。
[0013]進(jìn)一步，所述動子為圓盤結(jié)構(gòu)，該圓盤結(jié)構(gòu)中心穿孔以過所述桅桿。
[0014]優(yōu)選的，所述桅桿為剛性非導(dǎo)磁金屬桿。
[0015]優(yōu)選的，所述風(fēng)力振動錐體由碳纖維錐體或復(fù)合玻璃纖維錐體。
[0016]本實用新型的有益效果:
[0017]本實用新型的桅桿式風(fēng)力發(fā)電裝置具有無葉片、空間占有少的特點，使其適用于民用領(lǐng)域，可在路燈、樓宇平臺、空曠場地等環(huán)境中安裝，進(jìn)行鋒利發(fā)電，占地面積小、使用便捷、安全性高，且噪聲小，由于無旋轉(zhuǎn)部件，維護(hù)簡單。本實用新型將有利于風(fēng)力發(fā)電走進(jìn)尋常百姓家，進(jìn)一步推廣新能源利用的社會效益。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單說明。顯然，所描述的附圖只是本實用新型的一部分實施例，而不是全部實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在【附圖說明】前提下，獲得的其他設(shè)計方案和附圖:
[0019]圖1是本實用新型桅桿式風(fēng)力發(fā)電裝置的整體架構(gòu)圖；
[0020]圖2是本實用新型發(fā)電裝置隱藏風(fēng)力振動錐體及外殼時的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖3是本實用新型發(fā)電裝置隱藏風(fēng)力振動錐體及外殼時的側(cè)視圖。
【具體實施方式】
[0022]本實用新型采用的理論依據(jù)是:依據(jù)德國科學(xué)家T.von卡門發(fā)現(xiàn)的卡門渦街理論:在一定條件下的定常來流繞過某些物體時，物體兩側(cè)會周期性地脫落出旋轉(zhuǎn)方向相反、并排列成有規(guī)則的雙列線渦。開始時，這兩列線渦分別保持自身的運動前進(jìn)，接著它們互相干擾，互相吸引，而且干擾越來越大，形成非線性的所謂渦街。
[0023]參照圖1所示，為本實用新型的一種桅桿20式風(fēng)力發(fā)電裝置，包括沿縱向分布的風(fēng)力振動錐體10、桅桿20、磁耦合發(fā)電機30、調(diào)諧模組40、固定基座50;該風(fēng)力振動錐體10的底部為錐體較小一端且并通過桅桿20與所述固定基座50連接，風(fēng)力振動錐體10用于風(fēng)吹過時在其兩側(cè)產(chǎn)生卡門渦街;調(diào)諧模組40位于磁耦合發(fā)電機30與固定基座50之間。
[0024]為了更清楚的了解本技術(shù)方案的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在圖2、圖3中隱藏了風(fēng)力振動錐體10以及磁耦合發(fā)電機30與調(diào)諧模組40的外殼。
[0025]如圖2與圖3所示，該磁耦合發(fā)電機30為線性交流發(fā)電機30，包括定子301和動子302，該動子302固定在所述桅桿20以用于跟隨桅桿20擺動，來切割定子301的繞組以產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；定子301具有上層繞組和下層繞組，所述動子302設(shè)置在上層繞組和下層繞組之間，動子302為圓盤結(jié)構(gòu)，該圓盤結(jié)構(gòu)中心穿孔以穿過所述桅桿20。在定子301與固定基座50固定方面，定子301通過支架60與固定基座50連接，所述定子301與固定基座50之間連接有拉絲加固。
[0026]本技術(shù)方案的磁耦合發(fā)電機30定子301優(yōu)先采用永磁定子301，也可以采用注入勵磁源的電磁式定子301，均適用于本實用新型，在此不作限定;而定子301的雙層設(shè)計也是優(yōu)選方案，單層繞組或多層繞組也適用于本實用新型。
[0027]如圖2所示，所述調(diào)諧模組40用于調(diào)節(jié)所述由于卡門渦街現(xiàn)象使風(fēng)力振動錐體10的振動頻率與錐體固有頻率同步，以產(chǎn)生共振從而使風(fēng)力振動錐體10強烈振動。
[0028]具體的，所述調(diào)諧模組40包括強磁外環(huán)401和強磁內(nèi)環(huán)402，該強磁內(nèi)環(huán)402套設(shè)于所述桅桿20之上，強磁外環(huán)401與強磁內(nèi)環(huán)402為同心間隔排布，受360度排斥力作用以使得強磁內(nèi)環(huán)402懸浮，當(dāng)強磁內(nèi)環(huán)402受桅桿帶動向外環(huán)靠近時，將打破原有勢能平衡，外環(huán)的強磁場將推動強磁內(nèi)環(huán)402回到勢能平衡點，強磁內(nèi)環(huán)402將以平衡點為中心做往返運動，平衡點位置桅桿獲得最大動能，類似單擺受重力影響做往返運動，且強磁外環(huán)401通過支架60與固定基座50連接。此外，固定基座50與強磁外環(huán)401之間還連接有拉絲(未示出)加固。
[0029]圖中僅僅展示調(diào)諧模組40的結(jié)構(gòu)特點及基本原理，具體設(shè)計方案根據(jù)設(shè)備設(shè)計指標(biāo)及應(yīng)用環(huán)境狀況決定強磁外環(huán)401與強磁內(nèi)環(huán)402的磁場強度等配合參數(shù)及疊層結(jié)構(gòu)樣式。
[°03°] 從圖中可以看出，定子301與固定基座50之間的支架60，與固定強磁外環(huán)401的支架60為四個同一支架60，這一設(shè)計及數(shù)目屬于優(yōu)選設(shè)計，當(dāng)然也可以是不同支架60，甚至支架60是獨立與地面固定而不與固定基座50連接，均不影響本技術(shù)方案的實施。
[0031]上述風(fēng)力振動錐體10由碳纖維或復(fù)合玻璃纖維材質(zhì)構(gòu)成，質(zhì)感輕薄、抗拉等物理性能適用于長期振動的工作環(huán)境，擁有較長的使用壽命。
[0032]本實用新型的工作過程為:當(dāng)風(fēng)在經(jīng)過風(fēng)力振動錐體10時，會在風(fēng)力振動錐體10兩側(cè)產(chǎn)生卡門渦街，通過調(diào)諧模組40調(diào)節(jié)所述由于卡門渦街現(xiàn)象使風(fēng)力振動錐體10的振動頻率與錐體固有頻率同步，從而產(chǎn)生共振，使風(fēng)力振動錐體10產(chǎn)生最大程度的振動，并將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能通過桅桿20傳遞給磁親合發(fā)電機30的動子301，定子302內(nèi)產(chǎn)生電流，完成由風(fēng)能機械能電能的轉(zhuǎn)換。
[0033]需要指出的是，本技術(shù)方案的風(fēng)力振動錐體10上寬下窄，像一個倒立的錐體，使重心偏高，通過流體曲面計算能夠產(chǎn)生最大值的振動，所用材質(zhì)為碳纖維或復(fù)合玻璃纖維，通過卡門渦街的渦旋脫落效應(yīng)捕獲風(fēng)能，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能。風(fēng)力振動錐體10屬于可變外形，根據(jù)不同應(yīng)用場合的不同工作狀況重新計算表面曲度等參數(shù)，以便于更好的捕獲風(fēng)能。
[0034]如上所述，本實用新型的桅桿式風(fēng)力發(fā)電裝置，無葉片、空間占有少的特點使其適用于民用領(lǐng)域，可在路燈、樓宇平臺、空曠場地等環(huán)境中安裝，進(jìn)行發(fā)電，占地面積小、使用便捷、安全性高，且噪聲小，由于無旋轉(zhuǎn)部件，維護(hù)簡單，將有利于風(fēng)力發(fā)電走進(jìn)尋常百姓家，進(jìn)一步推廣新能源利用的社會效益。
[0035]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)先實施方式，本實用新型并不限定于上述實施方式，只要以基本相同手段實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案都屬于本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種桅桿式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于:包括沿縱向分布的風(fēng)力振動錐體、桅桿、磁耦合發(fā)電機、調(diào)諧模組、固定基座;該風(fēng)力振動錐體的底部為錐體較小一端且并通過桅桿與所述固定基座連接，風(fēng)力振動錐體用于風(fēng)吹過時在其兩側(cè)產(chǎn)生卡門渦街現(xiàn)象;所述磁耦合發(fā)電機包括定子和動子，該動子固定在所述桅桿以用于跟隨桅桿擺動，來切割定子的繞組以產(chǎn)生感應(yīng)電動勢;所述調(diào)諧模組用于調(diào)節(jié)所述卡門渦街現(xiàn)象使風(fēng)力振動錐體的振動頻率與錐體固有頻率同步，以產(chǎn)生共振從而使風(fēng)力振動錐體強烈振動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種桅桿式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于:所述調(diào)諧模組包括強磁外環(huán)和強磁內(nèi)環(huán)，該強磁內(nèi)環(huán)套設(shè)于所述桅桿之上，強磁外環(huán)與強磁內(nèi)環(huán)為同心間隔排布以使得強磁內(nèi)環(huán)懸浮，且強磁外環(huán)通過支架與固定基座連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種桅桿式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于:所述調(diào)諧模組位于磁親合發(fā)電機與固定基座之間。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種桅桿式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于:所述固定基座與強磁外環(huán)之間連接有拉絲加固。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種桅桿式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于:所述定子通過支架與固定基座連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種桅桿式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于:所述定子與固定基座之間連接有拉絲加固。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種桅桿式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于:所述定子具有上層繞組和下層繞組，所述動子設(shè)置在上層繞組和下層繞組之間。8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的一種桅桿式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于:所述動子為圓盤結(jié)構(gòu)，該圓盤結(jié)構(gòu)中心穿孔以穿過所述桅桿。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種桅桿式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于:所述桅桿為剛性非導(dǎo)磁金屬桿。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種桅桿式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于:所述風(fēng)力振動錐體由碳纖維錐體或復(fù)合玻璃纖維錐體。
【文檔編號】F03D9/25GK205503365SQ201620340648
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月20日
【發(fā)明人】陶原
【申請人】陶原