一种风能自发电定位装置

1.本实用新型涉及新能源的技术领域，尤其涉及一种风能自发电定位装置。


背景技术：

2.影响社会发展和科学进步的一个主要问题就是能源问题，随着整个世界的发展，人们对能源的需求日渐提升，像石油等用来为人类提供能源的不可再生资源面临着消耗殆尽的危机，燃烧这类资源还会导致的空气环境被破坏。因此发展清洁能源是我国发展道路上必要的选择，而风能凭借其绿色、环保、存储量巨大等特点，存在巨大的研发意义。
3.在目前的风力发电机中，水平轴风力机凭借着其较高的风能利用系数，技术相对成熟，在风力发电市场中占据了主要地位，但因为它在低风速下难以转动，工作时产生的高分贝噪音等缺陷使其发展存在制约。而垂直轴风力机尽管风能利用系数较低，但其有着启动风速较低，不受风向限制、结构更为稳定的特点，有关垂直轴风力机的研究也在逐渐增加。
4.对于货车车厢，集装箱等货物载体由于设计目的的原因，没有设计供能模块，在运动过程中工作人员不能很好的得知车厢信息，从而进行对运动的控制。而在车厢运动的过程中，有着较为优秀的风力场环境，能满足小型风力机的正常工作。为此本实用新型提出一种风能自发电定位装置，目的是得到一款体积较小，启动风速较低，能与货运火车等结合起来，在工作状况有一定的功率输出。


技术实现要素：

5.针对上述产生的问题，本实用新型的目的在于提供一种风能自发电定位装置，该定位装置供电来源于组合型风轮发电和太阳能电池，在低风速情况下能正常启动，有一定的输出功率，并且能与物流系统结合起来，安装在动车或火车上，为定位装置持续性、周期性供电，达到持续定位的目的。
6.为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
7.一种风能自发电定位装置，其中，包括：外围固定件1、风轮2、设备盒3和发电机5，所述风轮2设于所述外围固定件1内且安装在发电机5的转轴上，所述外围固定件1上设有用于通风的风道，所述设备盒3内设有用于定位的定位设备和用于给所述定位设备供电的电池，所述发电机5用于给所述电池充电。
8.上述的风能自发电定位装置，其中，还包括：太阳能板4，所述太阳能板4安装在所述外围固定件1上，所述太阳能板4和所述设备盒3连接，所述太阳能板4用于给所述电池充电。
9.上述的风能自发电定位装置，其中，所述风轮2包括：顶板21、隔板22、底板23和s型叶片24，所述顶板21、所述隔板22和所述底板23同轴设置，所述顶板21和所述隔板22之间安装有一个所述s型叶片24，所述隔板22和所述底板23之间安装有另一个所述s型叶片24。
10.上述的风能自发电定位装置，其中，每一个s型叶片24包括两个绕风轮2中心轴线
中心对称设置的两个弧形叶片25，所述顶板21、所述隔板22和所述底板23均设有与所述弧形叶片25相匹配的弧线槽。
11.上述的风能自发电定位装置，其中，每一个弧线槽内设有至少一个卡口，弧形叶片25的上、下两端均设有至少一个与所述卡口相匹配的凸起结构，每一个凸起结构限位于一个所述卡口内，通过隔板22的弧线槽和底板23的弧线槽对位于隔板22和底板23之间的两个弧形叶片25进行安装限位，通过隔板22的弧线槽和顶板21的弧线槽对位于隔板22和顶板21之间的两个弧形叶片25进行安装限位。
12.上述的风能自发电定位装置，其中，所述顶板21、所述隔板22和所述底板23上均设有与发电机5的转轴相匹配的安装通孔。
13.上述的风能自发电定位装置，其中，还包括：风轮固定销6，风轮2的上、下两端均设有所述风轮固定销6，位于风轮2上端的所述风轮固定销6抵于顶板21的上表面，位于风轮2下端的所述风轮固定销6抵于底板23的下表面，通过两个所述风轮固定销6压紧所述风轮2。
14.上述的风能自发电定位装置，其中，还包括：防护网，外围固定件1的风道的两端设有开口处，外围固定件1的每一个开口处安装有一个所述防护网。
15.上述的风能自发电定位装置，其中，位于所述顶板21和所述隔板22之间的两个弧形叶片25远离风轮2中心轴线的端部所在的竖直平面垂直于位于所述底板23和所述隔板22之间的两个弧形叶片25远离风轮2中心轴线的端部所在的竖直平面。
16.上述的风能自发电定位装置，其中，位于所述顶板21和所述隔板22之间的两个弧形叶片25的内凹方向与位于所述底板23和所述隔板22之间的两个弧形叶片25的内凹方向相同，均为绕风轮2中心轴线的顺时针方向/逆时针方向。
17.本实用新型由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：
18.(1)本实用新型中，双层结构的s型风轮位于外围固定件中，外围固定件具有封闭式风道，风道前后开口用于进出风，并装有防护网；风轮对称结构设计，进出风方向可以互换而不影响风轮的工作；其余四面封闭，既用于风轮的双支点安装，又便于保护风轮，风轮与风道间隙小，风能利用率高，可提高发电效率，在任意风向和低风速下都能正常启动；
19.(2)本实用新型中，风轮上下采用轴承连接设备外壳，双支点安装比单点悬臂安装大大提高了风轮运行的稳定性和可靠性，也有效提高了风轮的转速，提高了发电效率；
20.(3)本实用新型中，使用风能与太阳能为设备盒供电，实现自发电，其中太阳能板用来在风力发电不足或在动车因故停车等条件下为设备供电，发电机为微型盘式发电机，可实现风轮——发电机结构一体化，减少占用体积。
附图说明
21.图1是本实用新型的一种风能自发电定位装置的结构示意图。
22.图2是本实用新型的一种风能自发电定位装置的风轮的结构示意图。
23.图3是本实用新型的一种风能自发电定位装置的风轮的安装示意图。
24.图4是本实用新型的一种风能自发电定位装置的隔板的结构示意图。
25.图5是本实用新型的一种风能自发电定位装置的弧形叶片的结构示意图。
26.图6是本实用新型的一种风能自发电定位装置的弧形叶片的安装示意图。
27.图7是传统风机的结构示意图。
28.图8是传统风机的转轴的受力状态图。
29.附图中：1、外围固定件；2、风轮；3、设备盒；4、太阳能板；5、发电机；6、风轮固定销；21、顶板；22、隔板；23；底板；24、s型叶片；25、弧形叶片。
具体实施方式
30.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
31.请参照图1至图6所示，示出了一种风能自发电定位装置，其中，包括：外围固定件1、风轮2、设备盒3和发电机5，风轮2设于外围固定件1内且安装在发电机5的转轴上，外围固定件1上设有用于通风的风道，设备盒3内设有用于定位的定位设备和用于给定位设备供电的电池，发电机5用于给电池充电。
32.进一步，在一种较佳实施例中，还包括：太阳能板4，太阳能板4安装在外围固定件1上，太阳能板4和设备盒3连接，太阳能板4用于给电池充电。
33.进一步，在一种较佳实施例中，风轮2包括：顶板21、隔板22、底板23和s型叶片24，顶板21、隔板22和底板23同轴设置，顶板21和隔板22之间安装有一个s型叶片24，隔板22和底板23之间安装有另一个s型叶片24。
34.进一步，在一种较佳实施例中，每一个s型叶片24包括两个绕风轮2中心轴线中心对称设置的两个弧形叶片25，顶板21、隔板22和底板23均设有与弧形叶片25相匹配的弧线槽。
35.进一步，在一种较佳实施例中，每一个弧线槽内设有至少一个卡口，弧形叶片25的上、下两端均设有至少一个与卡口相匹配的凸起结构，每一个凸起结构限位于一个卡口内，通过隔板22的弧线槽和底板23的弧线槽对位于隔板22和底板23之间的两个弧形叶片25进行安装限位，通过隔板22的弧线槽和顶板21的弧线槽对位于隔板22和顶板21之间的两个弧形叶片25进行安装限位。
36.进一步，在一种较佳实施例中，顶板21、隔板22和底板23上均设有与发电机5的转轴相匹配的安装通孔。
37.进一步，在一种较佳实施例中，还包括：风轮固定销6，风轮2的上、下两端均设有风轮固定销6，位于风轮2上端的风轮固定销6抵于顶板21的上表面，位于风轮2下端的风轮固定销6抵于底板23的下表面，通过两个风轮固定销6压紧风轮2。
38.进一步，在一种较佳实施例中，还包括：防护网，外围固定件1的风道的两端设有开口处，外围固定件1的每一个开口处安装有一个防护网。
39.进一步，在一种较佳实施例中，位于顶板21和隔板22之间的两个弧形叶片25远离风轮2中心轴线的端部所在的竖直平面垂直于位于底板23和隔板22之间的两个弧形叶片25远离风轮2中心轴线的端部所在的竖直平面。
40.进一步，在一种较佳实施例中，位于顶板21和隔板22之间的两个弧形叶片25的内凹方向与位于底板23和隔板22之间的两个弧形叶片25的内凹方向相同，均为绕风轮2中心轴线的顺时针方向/逆时针方向。
41.以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围。
42.本实用新型在上述基础上还具有如下实施方式：
43.本实用新型的进一步实施例中，一种风能自发电定位装置，由下列几个构件组成：外围固定件1、风轮2、设备盒3、太阳能板4和发电机5。
44.本实用新型的进一步实施例中，外围固定件1，用于将整个结构焊接固定在车辆上。外围固定件1具有封闭式风道，风道前后开口，并装有防护网。
45.本实用新型的进一步实施例中，风轮2为双层s型叶片24结合并成90
°
夹角放置而成，每一层采用两个半圆柱叶面对称安装在风轮2轴的两侧，两圆柱面的朝向相反，且在叶片部分交错，在轴心部分留出一块流通的空间。风轮2与上述外围固定件1连接采用两端悬臂梁支撑结构，风轮2两端使用风轮固定销6固定。
46.本实用新型的进一步实施例中，设备盒3用于布置太阳能控制器、稳压器、定位设备、电池等电子设备。
47.本实用新型的进一步实施例中，太阳能板4布置于外围固定件1向外一侧，与发电机5与风轮2组成发电结构，一起构成定位终端的发电组成部分。
48.本实用新型的进一步实施例中，发电机5为微型盘式发电机5，风轮2轴心与发电机5转轴连接，组成一体化结构，带动发电机5旋转发电。
49.本实用新型的进一步实施例中，双层结构的s型风轮2位于外围固定件1中，外围固定件1具有封闭式风道，风道前后开口用于进出风，并装有防护网。风轮2对称结构设计，进出风方向可以互换而不影响风轮2的工作。其余四面封闭，既用于风轮2的双支点安装，又便于保护风轮2。
50.本实用新型的进一步实施例中，风轮2上下采用轴承连接设备外壳，双支点安装比单点悬臂安装大大提高了风轮2运行的稳定性和可靠性，也有效提高了风轮2的转速，提高了发电效率。
51.本实用新型的进一步实施例中，s型风轮2组合设计，风轮2与风道间隙小，风能利用率高，可提高发电效率，在任意风向和低风速下都能正常启动。
52.本实用新型的进一步实施例中，使用风能与太阳能为设备盒3供电，实现自发电，其中太阳能板4用来在风力发电不足或在动车因故停车等条件下为设备供电。
53.本实用新型的进一步实施例中，发电机5为微型盘式发电机5，可实现风轮2——发电机5结构一体化，减少占用体积。
54.本实用新型的进一步实施例中，一种风能自发电定位终端，由下列几个构件组成：外围固定件1、风轮2、设备盒3、太阳能板4和发电机5。
55.本实用新型的进一步实施例中，首先将外围固定件1焊接固定至车厢底部，选择位置在车厢靠后区域，在车辆运动时为风轮2提供稳定的流场。
56.本实用新型的进一步实施例中，当车辆运动时，风轮2转动，带动发电机5为设备盒3中定位装置提供电力。风轮2为双层s型叶片24组合结构，设计对称，外围固定件1的封闭式风道具有前后开口，进出风方向可以互换而不影响风轮2的工作。同时s型风轮2采用两个s型叶片24组合设计，发电效率高，车辆运动风向不稳定和低风速下情况都能正常启动，为设备盒3中定位终端提供主要电力。
57.本实用新型的进一步实施例中，太阳能板4位于设备的外侧面，太阳能板4取能作为辅助供电手段。在车辆运行过程中不需要太阳能电池板取能，在长期停放过程中，若太阳
能板4位置合适有光照，可通过太阳能电池板取能给定位终端充电，作为备用电源。
58.本实用新型的进一步实施例中，设备盒3起到固定和收纳定位设备的作用，用于布置太阳能控制器、稳压器、定位设备、电池等电子设备。设备盒3留空部分用来放置电池模块以及可能放置的天线模块或gps模块等。顶部定位天线与太阳能板4放置在向外一侧。
59.本实用新型的进一步实施例中，发电机5与风轮2部分同轴心，风轮2旋转带动发电机5发电，与太阳能板4一起共同为电池充电，定位设备通过电池供电。
60.本实用新型的进一步实施例中，外围固定件1具有前后开口的封闭式风道，通过外围固定件1的风道加强风力，增强了流过风道的风速，实现了在低风速的情况下带动位于风道内的风轮2转动。
61.本实用新型的进一步实施例中，采用两个s型叶片所在竖直平面相互垂直的双层s型风轮2，每个s型叶片由中心对称设置的两个弧形叶片组成，替换单层多叶片的风轮，有效降低了风轮的整体质量，同时增加了双层s型风轮2每一层的受风面积，对风能的利用率高，可在低风速的情况下通过风能带动双层s型风轮2转动。
62.本实用新型的进一步实施例中，传统风机的风轮安装在转轴上，转轴的一端和电机连接，另一端则处于悬空状态，如图7所示，其结构类似于悬臂梁结构，风轮转动过程不断对转轴施加切向力，风轮的转动过程稳定性差，其受力状态图如图8所示。
63.本实用新型的进一步实施例中，发电机5的转轴的两个端部均与外围固定件1的箱体通过轴承转动连接，两个轴承分别设于风轮2的两端，通过外围固定件1的箱体对发电机5的转轴的两个端部进行限位，提高风轮2转动的稳定性。
64.本实用新型的进一步实施例中，弧形叶片25选用具有柔性的钢板裁切，经过弯折安装在顶板21和隔板22之间或隔板22和底板23之间，通过两个风轮固定销6压紧并安装在发电机5的转轴上，外围固定件1焊接在车体上，风轮2设于外围固定件1内并通过外围固定件1的箱体对发电机5的转轴的两个端部进行限位。
65.本实用新型的进一步实施例中，弧形叶片25如图5所示，弧形叶片25安装在顶板21和隔板22之间或隔板22和底板23之间，通过两个风轮固定销6压紧，该风轮2结构简单，易于组装拆卸同时便于运送，易于生产且占用车体空间小。
66.本实用新型的进一步实施例中，顶板21、隔板22和底板23均设有与弧形叶片25相匹配的弧线槽，弧线槽如图4所示，每一个弧线槽内设有至少一个卡口，弧形叶片25的上、下两端均设有至少一个与卡口相匹配的凸起结构，如图5所示，每一个凸起结构限位于一个卡口内，通过隔板22的弧线槽和底板23的弧线槽对位于隔板22和底板23之间的两个弧形叶片25进行安装限位，通过隔板22的弧线槽和顶板21的弧线槽对位于隔板22和顶板21之间的两个弧形叶片25进行安装限位，便于组装的同时增强了风轮2的稳定性，避免风轮2在运行过程中，弧形叶片25发生变形或脱落。
67.以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

技术特征：
1.一种风能自发电定位装置，其特征在于，包括：外围固定件(1)、风轮(2)、设备盒(3)和发电机(5)，所述风轮(2)设于所述外围固定件(1)内且安装在发电机(5)的转轴上，所述外围固定件(1)上设有用于通风的风道，所述设备盒(3)内设有用于定位的定位设备和用于给所述定位设备供电的电池，所述发电机(5)用于给所述电池充电。2.根据权利要求1所述的风能自发电定位装置，其特征在于，还包括：太阳能板(4)，所述太阳能板(4)安装在所述外围固定件(1)上，所述太阳能板(4)和所述设备盒(3)连接，所述太阳能板(4)用于给所述电池充电。3.根据权利要求1所述的风能自发电定位装置，其特征在于，所述风轮(2)包括：顶板(21)、隔板(22)、底板(23)和s型叶片(24)，所述顶板(21)、所述隔板(22)和所述底板(23)同轴设置，所述顶板(21)和所述隔板(22)之间安装有一个所述s型叶片(24)，所述隔板(22)和所述底板(23)之间安装有另一个所述s型叶片(24)。4.根据权利要求3所述的风能自发电定位装置，其特征在于，每一个s型叶片(24)包括两个绕风轮(2)中心轴线中心对称设置的两个弧形叶片(25)，所述顶板(21)、所述隔板(22)和所述底板(23)均设有与所述弧形叶片(25)相匹配的弧线槽。5.根据权利要求4所述的风能自发电定位装置，其特征在于，每一个弧线槽内设有至少一个卡口，弧形叶片(25)的上、下两端均设有至少一个与所述卡口相匹配的凸起结构，每一个凸起结构限位于一个所述卡口内，通过隔板(22)的弧线槽和底板(23)的弧线槽对位于隔板(22)和底板(23)之间的两个弧形叶片(25)进行安装限位，通过隔板(22)的弧线槽和顶板(21)的弧线槽对位于隔板(22)和顶板(21)之间的两个弧形叶片(25)进行安装限位。6.根据权利要求3所述的风能自发电定位装置，其特征在于，所述顶板(21)、所述隔板(22)和所述底板(23)上均设有与发电机(5)的转轴相匹配的安装通孔。7.根据权利要求5所述的风能自发电定位装置，其特征在于，还包括：风轮固定销(6)，风轮(2)的上、下两端均设有所述风轮固定销(6)，位于风轮(2)上端的所述风轮固定销(6)抵于顶板(21)的上表面，位于风轮(2)下端的所述风轮固定销(6)抵于底板(23)的下表面，通过两个所述风轮固定销(6)压紧所述风轮(2)。8.根据权利要求1所述的风能自发电定位装置，其特征在于，还包括：防护网，外围固定件(1)的风道的两端设有开口处，外围固定件(1)的每一个开口处安装有一个所述防护网。9.根据权利要求4所述的风能自发电定位装置，其特征在于，位于所述顶板(21)和所述隔板(22)之间的两个弧形叶片(25)远离风轮(2)中心轴线的端部所在的竖直平面垂直于位于所述底板(23)和所述隔板(22)之间的两个弧形叶片(25)远离风轮(2)中心轴线的端部所在的竖直平面。10.根据权利要求3所述的风能自发电定位装置，其特征在于，位于所述顶板(21)和所述隔板(22)之间的两个弧形叶片(25)的内凹方向与位于所述底板(23)和所述隔板(22)之间的两个弧形叶片(25)的内凹方向相同，均为绕风轮(2)中心轴线的顺时针方向/逆时针方向。

技术总结
本实用新型公开了一种风能自发电定位装置，涉及新能源的技术领域，本实用新型中，双层结构的S型风轮位于外围固定件中，外围固定件具有前后开口的封闭式风道并装有防护网，进出风方向可以互换而不影响风轮的工作，风轮与风道间隙小，风能利用率高，可提高发电效率，在任意风向和低风速下都能正常启动，外围固定件用于风轮的双支点安装，双支点安装比单点悬臂安装大大提高了风轮运行的稳定性和可靠性，提高了发电效率，该定位装置供电来源于组合型风轮发电和太阳能电池，与物流系统结合起来，安装在动车或火车上，为定位装置持续性、周期性供电，达到持续定位的目的。达到持续定位的目的。达到持续定位的目的。


技术研发人员：梁廷伟 刘中孚 闵锴瑞 徐广良 贾志波
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2023.01.17
技术公布日：2023/6/27