一种两面帆风力发电机的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电设备技术领域，具体而言，涉及一种两面帆风力发电机。


背景技术：

2.我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿kw，其中，陆地上风能储量约2.53亿kw(陆地上离地10m高度资料计算)，海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kw，共计10亿kw，而目前全国电力装机约25亿kw。对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风力发电，将风力发电融合到供电设备中显得尤为重要。
3.目前的风力发电机的年平均出力为30％左右，等于造成设备70％的时间是闲置，部分原因在于目前常用的风力发电设备均使用水平轴进行发电，对来风风速有一定要求，风速过低无法启动，过高则启动保护机制，在一定程度上造成了很大的浪费，成为制约风力发电发展的瓶颈之一。
4.鉴于此，我们现提出一种两面帆风力发电机用以解决上述提到的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种两面帆风力发电机，其结构简单，运行维护成本低，发电效率高的同时对来风方向没有限制，不用考虑启动的问题，也避免因其转速过快导致需要进行停机保护。
6.本实用新型的实施例是这样实现的：
7.本技术实施例提供一种两面帆风力发电机，其包括风帆结构和发电机组，风帆结构包括垂直轴，垂直轴上至少设置有两个风帆框架，风帆框架呈网格状结构形成若干个风孔；风孔处设置有阻风片，阻风片的顶侧与风帆框架铰接，阻风片的形状大小大于风孔；垂直轴与发电机组连接。
8.在本实用新型的一些实施例中，上述风帆框架靠近垂直轴的一侧的宽度小于其远离垂直轴的一侧宽度。
9.在本实用新型的一些实施例中，上述垂直轴上设置有固定钢索与风帆框架连接。
10.在本实用新型的一些实施例中，上述风帆框架设置有四个，相邻的风帆框架间夹角为90
°
。
11.在本实用新型的一些实施例中，上述风帆框架由高碳钢构成。
12.在本实用新型的一些实施例中，上述阻风片由轻质柔性材料构成。
13.在本实用新型的一些实施例中，上述阻风片的面积大小为1平方米以下。
14.相对于现有技术，本实用新型的实施例至少具有如下优点或有益效果：
15.本技术实施例提供一种两面帆风力发电机，其包括风帆结构和发电机组，风帆结构包括垂直轴，垂直轴上至少设置有两个风帆框架，风帆框架呈网格状结构形成若干个风孔；风孔处设置有阻风片，阻风片的顶侧与风帆框架铰接，阻风片的形状大小大于风孔；垂
直轴与发电机组连接。目前常用的风力发电设备均使用水平轴进行发电，对来风风速有较为严格要求，在一定程度上造成了很大的浪费，成为制约风力发电发展的瓶颈之一；本实用新型设置呈网格状结构的风帆框架，通过形成的若干个风孔和与风帆框架铰接设置的阻风片，当处在无风状态下时，阻风片自然下垂；当处在迎风状态下时，阻风片紧贴在风帆框架的风孔处挡住风，形成阻力；当处在背风状态下时，阻风片被风自然吹起而无法接受风力。通过该种设置使得本实用新型处于同一方向风的状态下，垂直轴上的风帆结构可实现一侧受风力影响，而另一侧不受风力影响、影响非常小，从而实现对各个方向的来风均可实现风力发电。同时，本装置不用考虑启动问题，因为单侧受风的原因，只要风速达到要求，就会自行启动，不像传统垂直轴风机需要外力启动。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
17.图1为本实用新型实施例的主视图；
18.图2为本实用新型实施例风帆结构的俯视图；
19.图3为本实用新型实施例风帆框架的主视图。
20.图标：1、发电机组；2、垂直轴；3、风帆框架；4、风孔；5、阻风片；6、固定钢索。
具体实施方式
21.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
22.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.实施例：
24.请参照图1，本技术实施例提供一种两面帆风力发电机，其包括风帆结构和发电机组1，风帆结构包括垂直轴2，垂直轴2上至少设置有两个风帆框架3，风帆框架3呈网格状结构形成若干个风孔4；风孔4处设置有阻风片5，阻风片5的顶侧与风帆框架3铰接，阻风片5的形状大小大于风孔4；垂直轴2与发电机组1连接。
25.目前常用的风力发电设备均使用水平轴进行发电，对风速有一定要求，叶片受风面积小，在一定程度上造成了很大的浪费，成为制约风力发电发展的瓶颈之一；本实用新型设置呈网格状结构的风帆框架3，通过形成的若干个风孔4和与风帆框架3铰接设置的阻风片5，当处在无风状态下时，阻风片5自然下垂；当处在迎风状态下时，阻风片5紧贴在风帆框架3的风孔4处挡住风，形成阻力；当处在背风状态下时，阻风片5被风自然吹起而无法接受
风力。通过该种设置使得本实用新型处于同一方向风的状态下，垂直轴2上的风帆结构可实现一侧受风力影响，而另一侧不受风力影响、影响非常小，从而实现对各个方向的来风均可实现风力发电。同时，本装置不用考虑启动问题，因为单侧受风的原因，只要风速达到要求，就会自行启动，不像传统垂直轴2风机需要外力启动。并且，因为风帆框架3呈网格状结构，结构稳定，可设置为更大的面积形状，进一步增加受风面积。
26.请参照图3，在本实用新型的一些实施例中，风帆框架3靠近垂直轴2的一侧的宽度小于其远离垂直轴2的一侧宽度。具体的，风帆框架3可设置为梯形或扇形结构，越远离垂直轴2其面积越大，以提高受风面积和扭矩。
27.在本实用新型的一些实施例中，垂直轴2上设置有固定钢索6与风帆框架3连接。固定钢索6与风帆框架3固定连接可以有效增强风帆框架3地整体刚性和弹性。进一步的，可以用钢索把临近的垂直轴2风力发电机的轴顶端连在一起，增强整体稳定性。
28.请参照图2，在本实用新型的一些实施例中，风帆框架3设置有四个，相邻的风帆框架3间夹角为90
°
。风帆框架3围绕垂直轴2，沿轴线垂直布置，呈中心对称，夹角均为90
°
，可以有效对来风进行反应发电。
29.在本实用新型的一些实施例中，风帆框架3由高碳钢构成。高碳钢构成的风帆框架3成本、性能均衡，有效保证结构稳定的同时建造维护成本更低。可以理解的是，风帆框架3也可以由其他轻质且坚韧的材料构成。
30.在本实用新型的一些实施例中，阻风片5由轻质柔性材料构成。由轻质柔性材料构成的阻风片5，当风力过大时，阻风片5可发生形变，使一部分钻过风孔4，而减小受风面积和阻力，避免因垂直轴2转速过快导致需要进行停机保护。可以想到的是，钻过风孔4的阻风片5可在转到相反方向后被风力吹回。
31.在本实用新型的一些实施例中，阻风片5的面积大小为1平方米以下。阻风片5的面积不宜过大，其大小设置可以确保其足够轻薄、柔韧、低成本；在破损后可以方便对其进行更换、回收再利用，降低维护成本。
32.进一步的，风帆框架3的移动带动垂直轴2旋转，通过齿轮变速提高转速后与发电机组1连接。发电机组1可为直流发电机，采用直流发电可以使风机始终处于较为理想的动能输入状态，最大限度的提高风能转换电能的效率。直流发电机采用永磁+电磁双模式，在风力较弱时用永磁发电，电磁铁停用。在风力较大时启动电磁铁，通过电磁铁的强度控制风机垂直轴2转速，确保垂直轴2转速不超设计最高速度。发出的直流电通过超级电容缓冲后汇入系统电网，也可以通过逆变为需要的交流电。剩余的电力输入超级电容阵列和大型飞轮储能设备，用以满足中短期电能储存、调剂需要。
33.综上所述，本实用新型的实施例提供一种两面帆风力发电机，其包括风帆结构和发电机组1，风帆结构包括垂直轴2，垂直轴2上至少设置有两个风帆框架3，风帆框架3呈网格状结构形成若干个风孔4；风孔4处设置有阻风片5，阻风片5的顶侧与风帆框架3铰接，阻风片5的形状大小大于风孔4；垂直轴2与发电机组1连接。目前常用的风力发电设备均使用水平轴进行发电，对来风方向有一定要求，在一定程度上造成了很大的浪费，成为制约风力发电发展的瓶颈之一；本实用新型设置呈网格状结构的风帆框架3，通过形成的若干个风孔4和与风帆框架3铰接设置的阻风片5，当处在无风状态下时，阻风片5自然下垂；当处在迎风状态下时，阻风片5紧贴在风帆框架3的风孔4处挡住风，形成阻力；当处在背风状态下时，阻
风片5被风自然吹起而无法接受风力。通过该种设置使得本实用新型处于同一方向风的状态下，垂直轴2上的风帆结构可实现一侧受风力影响，而另一侧不受风力影响、影响非常小，从而实现对各个方向的来风均可实现风力发电。同时，本装置不用考虑启动问题，因为单侧受风的原因，只要风速达到要求，就会自行启动，不像传统垂直轴2风机需要外力启动。
34.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种两面帆风力发电机，其特征在于，包括风帆结构和发电机组，所述风帆结构包括垂直轴，所述垂直轴上至少设置有两个风帆框架，所述风帆框架呈网格状结构形成若干个风孔；所述风孔处设置有阻风片，所述阻风片的顶侧与所述风帆框架铰接，所述阻风片的形状大小大于所述风孔；所述垂直轴与所述发电机组连接。2.根据权利要求1所述的一种两面帆风力发电机，其特征在于，所述风帆框架靠近垂直轴的一侧的宽度小于其远离垂直轴的一侧宽度。3.根据权利要求2所述的一种两面帆风力发电机，其特征在于，所述垂直轴上设置有固定钢索与所述风帆框架连接。4.根据权利要求3所述的一种两面帆风力发电机，其特征在于，所述风帆框架设置有四个，相邻的所述风帆框架间夹角为90
°
。5.根据权利要求4所述的一种两面帆风力发电机，其特征在于，所述风帆框架由高碳钢构成。6.根据权利要求5所述的一种两面帆风力发电机，其特征在于，所述阻风片由轻质柔性材料构成。7.根据权利要求6所述的一种两面帆风力发电机，其特征在于，所述阻风片的面积大小为1平方米以下。

技术总结
本实用新型提出了一种两面帆风力发电机，涉及风力发电设备技术领域。一种两面帆风力发电机包括：风帆结构和发电机组，风帆结构包括垂直轴，垂直轴上至少设置有两个风帆框架，风帆框架呈网格状结构形成若干个风孔；风孔处设置有阻风片，阻风片的顶侧与风帆框架铰接，阻风片的形状大小大于风孔；垂直轴与发电机组连接；与现有技术相比，其结构简单，运行维护成本低，发电效率高的同时对来风方向没有限制。发电效率高的同时对来风方向没有限制。发电效率高的同时对来风方向没有限制。


技术研发人员：魏海龙
受保护的技术使用者：魏海龙
技术研发日：2022.12.09
技术公布日：2023/6/14