[实用新型]一种用于中小风速下的摇摆帆式风力发电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电装置，尤其涉及一种用于中小风速下的摇摆帆式风力发电装置。

背景技术

鉴于矿石燃料的不断减少，加之矿石燃料的燃烧产生大量污染物，人们纷纷开始研究新型能源作为替代品满足现代化需求，而风能无疑是其中技术较为成熟的新能源之一。风能清洁无污染，属于可再生能源，因而风机取得日新月异的发展。

然而，纵观各种传统风机不难发现，传统风机鉴于启动风速要求较高，因而多应用在边远山区，军事哨所以及沿海等风力条件优越地区；而一些小风和不稳定的风能资源不能得到收集、利用，因此，新型的、适应性更宽的风机将成为传统风机市场的有力补充。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种用于中小风速下的摇摆帆式风力发电装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

为解决如何将小风收集的问题，本实用新型从小草在轻风中有节奏地摆动得到灵感，充分利用杠杆放大原理，采用高而窄的帆式结构；本实用新型与传统水平轴和垂直轴等旋转式风力发电有本质上的区别，充分利用最普遍的现象——物体在风中的摇摆运动来发电，从而使小风得到利用，拓宽现代风机的适用范围。

本实用新型能够在低至1.0m/s的启动风速下可靠工作。

具体地说，本实用新型包括底座和安放其上的控制电机、蓄电池及控制系统、滑轮、变速机构、发电机和传感器；

还设置有摇摆式帆架、控制杆、百叶窗式叶片、滑轮和导向装置和传动轴；

底座、滑轮和导向装置组成支撑和导向平台，实现装置以立柱为中心，自适应正面迎风角度定位的功能；

在底座顶部通过传动轴连接有摇摆式帆架，在摇摆式帆架上部连接有百叶窗式叶片，提供迎风面；

传感器安装于摇摆式帆架的底部，提供摇摆式帆架的加速度；

传感器、蓄电池及控制系统、控制电机、控制杆和百叶窗式叶片依次连接，实现百叶窗式叶片启闭的功能；

摇摆式帆架、传动轴、变速机构、发电机依次连接，实现发电机8利用风能往复旋转发电的功能。

本实用新型的工作原理：

在初始状态下百叶窗式叶片处于闭合位置。

当外界风正面吹来时，摇摆式帆架上的百叶窗式叶片迎风面产生风压力，由杠杆放大原理在摇摆式帆架的转轴上产生较大扭矩力，从而带动摇摆式帆架偏移，风力做功，发电机转动发电。

当摇摆式帆架运动到最大偏移角度时，百叶窗式叶片通过小轴旋转开启，此时由于受风面积减小，摇摆式帆架在配重或弹簧作用下回程。在回程过程中，利用特别设计的“平行四边形”控制结构可使百叶窗式叶片随时处于水平状态，以最大化减小回程的阻力。当摇摆式帆架返回到风力做功的起始位置时，百叶窗式叶片关闭，在风力作用下进行下一周期。

通过“平行四边形”结构，可保证摇摆式帆架在返回行程中受风阻最小，消耗能量较小；百叶窗式叶片通过中心位置的小轴对称安装于摇摆式帆架上，使得控制电机可以以较小的功耗转动百叶窗式叶片；通过变速机构将力矩转化为转速带动发电机单向或双向转动发电；通过摇摆式帆架自身高度、百叶窗式叶片总面积及由传动轴安装位置产生的杠杆效应，可以实现很小风产生较大的力矩，从而实现低启动风速；通过蓄电池及控制系统中的蓄电池可实现控制系统无需外接功率输入；通过传感器及控制系统可实现对摇摆式帆架摆动角度、摆动速度的监控，并根据风能情况智能启闭百叶窗式叶片，达到风能吸收的最大化，并保证安全。

本实用新型具有下列优点和积极效果：

①可以工作于中低风速下；

②具有较小的启动风速，低至1m/s左右；

③适用于中小风速下的风力发电。。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2.1是做功行程中的百叶窗叶片及控制杆状态；

图2.2是返回行程中的百叶窗叶片及控制杆状态；

图2.3是风向与百叶窗式叶片正面迎风有一定角度状态；

图2.4是风向处于百叶窗式叶片的正面迎风状态；

图3是摇摆式帆架“球拍”形造型图；

图4是摇摆式帆架“曲面门”形造型图；

图5是摇摆式帆架“树叶”形造型图；

图6是控制杆的结构示意图；

图7是控制杆的工作原理图；

图8是控制系统的工作流程图。

1-摇摆式帆架，1.1-配重；

2-控制杆，2.1-长杆，2.2-短杆；

3-控制电机，3.1-转轴；