一种微风发电机及应用的制作方法

1.本发明属于风力发电技术领域，尤其涉及一种微风发电机及应用。


背景技术：

2.风力发电机目前分为垂直式和水平式发动机；相对于水平轴风力发电机，垂直式风力发电电机体积小、安装方便、启动风速小、风向改变时适应力强，其具有效率高、风能利用率高、静音、维修成本低等优势，目前得到了广泛的开发。
3.传统的垂直式风力发电机如授权公告号为cn202867085u的中国专利公开的一种微风启动的高效垂直轴风力发电机，包括与地面垂直的主轴，发电装置、升力叶片，所述升力叶片为机翼状结构，并通过连杆、轮毂与主轴相连且绕主轴等距分布，所述升力叶片上还安装有逆风时用于增强受风阻力的活动挡风板。
4.上述垂直式风力发电机是利用微风作用于升力叶片的风力带动主轴旋转，主轴旋转带动发电装置发电的。然而，在实际应用中，风的大小、方向均是不确定的，两者都会影响发电机的输出功率：风力太小会导致主轴旋转效率不高，最终导致发电输出功率较低；风力方向不断改变会导致发电机主轴旋转时，不同方向的风力对叶片形成阻力，导致发电输出功率变低。
5.针对风力太小对发电机输出功率造成影响的问题，目前的做法是增加叶片的数量，比如授权公告号为cn218093302u的中国专利公开的巨型阵微风场发电塔桩，包括长轴发电机和用于支撑长轴发电机的支撑塔，所述支撑塔包括预埋件基础底盘、主支撑管和辅助支撑架，其预埋件基础底盘为混凝土与钢筋螺杆浇筑成形的预埋标准件，其主支撑管和辅助支撑架通过预埋件基础底盘中心孔及螺杆实现快速安装，所述长轴发电机安装在主支撑管和辅助支撑架上。其通过多个单体发电塔柱集成为大规模三维空间微风场发电塔柱巨型阵，解决了现有垂直轴风电无法实现巨型阵微风场发电的技术难题。
6.然而，这种巨型阵微风场发电机势必导致发电机本身体积增大，建设成本也高，同时该巨型阵微风场发电机仍没有解决风力反向不确定带来的影响。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种微风发电机及应用，以解决现有垂直轴风力发电机因收到风力大小、方向等因素的影响导致的发电功率低的问题。
8.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
9.本发明涉及一种微风发电机，其包括旋转支架、发电机组、微风收集装置和风向感应装置；所述的发电机组包括发电机本体和若干风叶，风叶上下间隔固定于发电机本体的风叶转轴上；所述的旋转支架包括底部齿轮盘、旋转支架本体和旋转电机，底部齿轮盘设置在发电机本体的上方并与发电机本体转动连接，风叶转轴贯穿底部齿轮盘的轴心，旋转电机设置于底部齿轮盘的侧方并通过链条与底部齿轮盘连接，旋转支架本体固定于底部齿轮盘的上表面；所述的微风收集装置包括与风叶一一对应的微风收集器，微风收集器固定于
旋转支架本体上且位于风叶的同一侧；所述的风向感应装置用于感应风向，风向感应装置与旋转电机通信连接。
10.优选地，所述的微风收集装置还包括与微风收集器一一对应的第一配重块，第一配重块固定于旋转支架本体上且与微风收集器呈180度夹角，第一配重块和对应微风收集器的重量相等。第一配重块与微风收集器配合使旋转支架本体两则受力平衡。
11.优选地，所述的微风收集装置还包括与微风收集器一一对应的第一配重块和半月形的阻风板，阻风板设置于对应风叶的外侧，微风收集装置朝向阻风板的开口处，第一配重块固定于旋转支架本体上且与微风收集器呈180度夹角，第一配重块和阻风板的总重与对应微风收集器的重量相等。第一配重块和半月形的阻风板的总重与对应微风收集器的重量相等使得旋转支架本体两则受力平衡，半月形的阻风板使得风只能从阻风板开口一侧吹向风叶，避免其它方向的风对风叶形成阻力。
12.优选地，所述的微风收集器和对应的风叶之间还设有汽轮机，汽轮机包括集风圈和汽轮机叶片，集风圈上设有进风口和吹气槽，所述的微风收集器朝向集风圈的进风口，吹气槽朝向汽轮机叶片，汽轮机叶片的输出端对准相应的风叶。
13.优选地，所述的微风收集器包括若干组由内之外依次设置的微风收集漏斗，各微风收集漏斗的小口端均朝向对应的风叶，外侧一组微风收集漏斗的数量为内侧一组微风收集漏斗的2倍，且外侧的微风收集漏斗的小口端位于内侧一组微风收集漏斗的大口端的内部。风从微风收集漏斗的大口端进入，从微风收集漏斗的小口端吹出，随着通道变窄，风力变大，更有助于吹动叶片。
14.优选地，所述的发电机本体的上表面设有环形的滚轮槽，所述的底部齿轮盘的底部按照圆周设置有若干滚轮，滚轮与滚轮槽配合使得底部齿轮盘与发电机本体转动连接。滚轮槽与滚轮配合有助于提高旋转支架本体转动的稳定性。
15.优选地，所述的发电机本体包括滑槽架和多个发电单元，每个发电单元均转子、定子和电磁离合器，各发电单元的转子上下间隔固定于风叶转轴上，各发电单元的电磁离合器也上下间隔固定于风叶转轴上且位于同组发电单元的转子的上方，各发电单元的定子滑动连接于滑槽架上，定子的初始位置位于对应转子的斜下方，当电磁离合器通电后将对应的定子向上吸引，使得定子运动至对应转子的外侧，使得对应的发电单元发电；
16.每个所述的发电单元还均包括若干第二配重块，第二配种块的重量合等于同组发电单元的定子的重量，滑槽架的外侧设有滑轮，第二配重块与同组发电单元的定子通过设置于滑轮上的牵引线连接，各发电单元的定子处还设有复位弹簧，复位弹簧的底端与定子固定，复位弹簧的顶端与滑槽架固定；
17.该设计可根据风力大小调整电磁离合器的导通状态，进而改变发电单元的工作数量，风力较小时开启较少的发电单元，反之开启较多的发电单元，避免因风力太小而无法带动更多的发电单元，有助于提高发电效率。
18.优选地，所述的风向感应装置包括基座、风标、转轴、动杆、铁片和若干霍尔接近开关，转轴与基座的底板转动连接，风标固定在转轴的顶端，动杆固定在转轴的中部，动杆和风标平行设置，铁片固定于动杆的相对于风标尖端的一端，所述的霍尔接近开关按照圆周均匀的固定在基座的侧板上，霍尔接近开关均与旋转电机通信连接。
19.微风发电机还包括固定支架，所述的旋转支架和发电机组均设置在固定支架内，
所述的风向感应装置和旋转电机均固定在固定支架上。
20.本发明还涉及一种上述微风发电机的应用，其建设在地面或轮船上。
21.优选地，其建设在轮船上，所述的轮船包括船体、拖拉式阻尼布网、多个阻尼板以及分别用于驱动阻尼板的阻尼板驱动电机，拖拉式阻尼布网设置在船体的位于水平面以下的位置，所述的阻尼板驱动电机安装于船体内部，阻尼板安装于船体的侧方或/和前方或/和后方并与对应的阻尼板驱动电机连接；当微风发电机处于工作状态时，通过阻尼板驱动电机将阻尼板全部伸入海水中，使得船体运动速度放慢或者不动；当轮船航行过程中，通过阻尼板驱动电机将阻尼板升至全部露出水面；
22.所述的船体还配有雷电收集装置，所述的雷电收集装置包括收集杆和飞艇，收集杆固定在船体的上方，收集杆的高度高于微风发电机的高度，飞艇位于船体的上方且位于平流层中，飞艇上设有超导线，超导线向下延伸至收集杆顶端附近。
23.与现有技术相比，采用本发明提供的技术方案具有以下技术效果：
24.1.本发明涉及的微风发电机配有风向感应装置和旋转支架，同时在每个风叶的侧方设置微风收集器，风向感应装置用于感应风的朝向，并通过旋转电机驱动旋转支架，使得微风收集器的进风口正对风的方向，微风收集器通过缩小气体通道的方式提高风的动能，进而使得作用于风叶的风力更大，以提高发电机的发电效率。
25.2.本发明涉及的微风发电机还可以在风叶的外侧设置半月形的阻风板，微风收集装置朝向阻风板的开口处，利用阻风板阻隔除正对微风收集装置的风以外的其它方向吹来的风，减少其它方向吹向叶片的风对叶片转动形成阻力，进一步保证叶片转动的速度，提高发电机的发电效率。
26.3.本发明涉及的微风发电机的发电机本体包括滑槽架和多个发电单元，每个发电单元均转子、定子和电磁离合器，定子的初始位置位于对应转子的斜下方，当电磁离合器通电后将对应的定子向上吸引，使得定子运动至对应转子的外侧，使得对应的发电单元发电，该设计可根据风力大小调整电磁离合器的导通状态，进而改变发电单元的工作数量，风力较小时开启较少的发电单元，反之开启较多的发电单元，避免因风力太小而无法带动更多的发电单元，有助于提高发电效率。
附图说明
27.图1为实施例1中不带阻风板的微风发电机的立体图；
28.图2为实施例1中发电机本体处剖开的微风发电机的立体图；
29.图3为实施例1中不带阻风板的微风发电机的主视图；
30.图4为发电机本体的内部结构图；
31.图5为风向感应装置的结构示意图；
32.图6为实施例2中带阻风板的微风发电机的主视图；
33.图7为实施例3中带汽轮机的微风发电机的立体图；
34.图8为实施例4涉及的微风发电机发电状态的主视图；
35.图9为实施例4涉及的微风发电机航行状态的主视图。
36.其中：11-发电机本体，111-滑槽架，112-转子，113-定子，114-电磁离合器，115-第二配重块，116-滑轮，12-风叶，13-风叶转轴，14-滚轮槽，21-底部齿轮盘，22-旋转支架本
体，23-旋转电机，24-链条，25-滚轮，31-微风收集器，32-第一配重块，33-集风圈，34-汽轮机叶片，35-吹气槽，36-阻风板，4-风向感应装置，41-基座，42-风标，43-转轴，44-动杆，45-铁片，46-霍尔接近开关，5-固定支架，61-船体，62-拖拉式阻尼布网，63-阻尼板，64-阻尼板驱动电机，7-测速器，81-收集杆，82-飞艇，83-超导线，9-云层。
具体实施方式
37.为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的保护范围的限定。
38.实施例1
39.参照附图1～3所示，本实施例涉及一种微风发电机建设在地面上，其包括固定支架5、旋转支架、发电机组、微风收集装置和风向感应装置，所述的旋转支架和发电机组均设置在固定支架内。
40.所述的发电机组包括发电机本体11和若干风叶12，风叶12上下间隔固定于发电机本体11的风叶转轴13上。
41.所述的旋转支架包括底部齿轮盘21、旋转支架本体22和旋转电机23，底部齿轮盘21设置在发电机本体11的上方并与发电机本体11转动连接，即发电机本体11的上表面设有环形的滚轮槽14，底部齿轮盘21的底部按照圆周设置有若干滚轮25，滚轮25与滚轮槽14配合使得底部齿轮盘21与发电机本体11转动连接，进而提高旋转支架转动的稳定性。风叶转轴13贯穿底部齿轮盘21的轴心，旋转电机23固定在固定支架5上且位于底部齿轮盘21的侧方，通过链条24与底部齿轮盘21连接，旋转支架本体22固定于底部齿轮盘21的上表面。
42.所述的微风收集装置包括与风叶12一一对应的微风收集器31以及与微风收集器31一一对应的第一配重块32，微风收集器固定于旋转支架本体22上且位于风叶12的同一侧，第一配重块32固定于旋转支架本体22上且与微风收集器31呈180度夹角，第一配重块32和对应微风收集器31的重量相等，进而使旋转支架本体22两则受力平衡；每组微风收集器31均包括若干组由内之外依次设置的微风收集漏斗，各微风收集漏斗的小口端均朝向对应的风叶12，外侧一组微风收集漏斗的数量为内侧一组微风收集漏斗的2倍，且外侧的微风收集漏斗的小口端位于内侧一组微风收集漏斗的大口端的内部，风从微风收集漏斗的大口端进入，从小口端吹出，随着通道变窄，风力变大，更有助于吹动叶片12。
43.上述的发电机本体11采用变频发电机，亦或者采用如图4所示结构的发电机，发电机本体11包括滑槽架111和多个发电单元，每个发电单元均转子112、定子113和电磁离合器114，各发电单元的转子112上下间隔固定于风叶转轴13上，各发电单元的电磁离合器114也上下间隔固定于风叶转轴上且位于同组发电单元的转子112的上方，各发电单元的定子113滑动连接于滑槽架111上，定子113的初始位置位于对应转子112的斜下方，当电磁离合器114通电后将对应的定子113向上吸引，使得定子113运动至对应转子112的外侧，使得对应的发电单元发电；每个发电单元还均包括若干第二配重块115，第二配种块115的总重量合等于同组发电单元的定子113的重量，滑槽架111的外侧设有滑轮116，第二配重块116与同组发电单元的定子113通过设置于滑轮116上的牵引线连接，各发电单元的定子113处还设有复位弹簧，复位弹簧的底端与定子113固定，复位弹簧的顶端与滑槽架111固定。该发电机本体11可根据风力大小调整电磁离合器114的导通状态，进而改变发电单元的工作数量，风
力较小时开启较少的发电单元，反之，风力较大时开启较多的发电单元，避免因风力太小而无法带动更多的发电单元，有助于提高发电效率。
44.所述的风向感应装置4固定在固定支架5上，风向感应装置4用于感应风向，风向感应装置4与旋转电23机通信连接。参照附图5所示，风向感应装置4包括基座41、风标42、转轴43、动杆44、铁片45和若干霍尔接近开关46，转轴43与基座41的底板转动连接，风标42固定在转轴43的顶端，动杆44固定在转轴43的中部，动杆44和风标42平行设置，铁片45固定于动杆44的相对于风标42尖端的一端，所述的霍尔接近开关46按照圆周均匀的固定在基座41的侧板上，霍尔接近开关46均设有编码并与旋转电机23通信连接。
45.上述微风发电机的工作原理是：风标42感应风的方向并带动转轴43转动，转轴43转动又带动动杆44转动，使得铁片45的位置发生变化，当动杆44稳定后，与铁片45最近的霍尔接近开关46感应到铁片45的存在并向旋转电机23发出信号，旋转电机23接收到相应编码的霍尔接近开关46传来的信号后，启动并通过链条24带动底部齿轮盘21及旋转支架本体22旋转，使得微风收集器31的进气口针对风吹来的方向；微风收集器31收集微风，通过气体通道变窄的方式加快气流的流速，进而使得作用于叶片12的风的作用力更大，风吹动叶片后带动风叶转轴13旋转，进而使得发电机本体11产电。
46.实施例2
47.参照附图6所示，本实施例与实施例1的区别仅在于：本实施例涉及的微风发电机的微风收集装置除了配置了第一配重块32外，还配置了半月形的阻风板36，阻风板36设置于对应风叶12的外侧，微风收集装置朝向阻风板36的开口处，第一配重块32固定于旋转支架本体22上且与微风收集器31呈180度夹角，第一配重块32和阻风板36的总重与对应微风收集器31的重量相等，使得旋转支架本体22两则受力平衡，半月形的阻风板36使得风只能从阻风板36开口一侧吹向风叶，避免其它方向的风对风叶形成阻力。
48.实施例3
49.参照附图7所示，本实施例与实施例1的区别仅在于：本实施例还在微风收集器31和对应的风叶12之间设置了汽轮机，汽轮机包括集风圈33和汽轮机叶片34，集风圈33上设有进风口和吹气槽35，所述的微风收集器31朝向集风圈的进风口，吹气槽35朝向汽轮机叶片，汽轮机叶片34的输出端对准相应的风叶12。本实施例先通过微风收集器31收集到的微风带动汽轮机叶片34转动，汽轮机叶片34转动产生的风再作用于风叶12，使得风机转轴13旋转。
50.实施例4
51.本实施例将实施例1～3中任意一个或多个微风发电机安装于轮船上，参照附图8所述，所述的轮船包括船体61、拖拉式阻尼布网62、多个阻尼板63以及分别用于驱动阻尼板63的阻尼板驱动电机64。当轮船航行至海上时，通过阻尼板驱动电机64将阻尼板63全部伸入海水中，阻尼板63与拖拉式阻尼布网62配合，加大海水对船体61的阻力，此时海风吹向微风发电机进行发电；当轮船需要航行时，通过阻尼板驱动电机64将阻尼板63升至全部露出水面，减少海水对船体的阻力，增大海风对船体的接触面积，通过海风驱动船体航行，如图9所示。
52.参照图8所示，所述的船体61还配有雷电收集装置，雷电收集装置包括收集杆81和飞艇82，收集杆81固定在船体61的上方，收集杆81的高度高于微风发电机的高度，收集杆81
采用伸缩时结构，平时缩短，收集雷电时伸长，船体上可设置多根收集杆81，飞艇82位于船体61的上方且位于平流层中，飞艇82上设有常温微孔凝聚态做的常温超导线83，超导线83向下延伸至收集杆81顶端附近。所述的超导线83为超导液散热复合粉末导电线散热复合粉末导电线，该导线在专利名称为超导液散热复合粉未导电线绕制定子转了的高频电机(申请号为2014100181952)的中国发明专利中已有公开。
53.船体61航行过程中，配合天气检测平台寻找可能发生雷电的区域，船体61和飞艇82航行至该区域，飞艇上的超导线83穿过带电的云层，超导线83引导感应雷电至收集杆82处，将带电云层中的电能收集并储存。
54.以上结合实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。本发明适用于包括液氮温区和液氢温区所有的真空多层绝热容器。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本发明的专利涵盖范围之内。

技术特征：
1.一种微风发电机，其特征在于：其包括旋转支架、发电机组、微风收集装置和风向感应装置；所述的发电机组包括发电机本体和若干风叶，风叶上下间隔固定于发电机本体的风叶转轴上；所述的旋转支架包括底部齿轮盘、旋转支架本体和旋转电机，底部齿轮盘设置在发电机本体的上方并与发电机本体转动连接，风叶转轴贯穿底部齿轮盘的轴心，旋转电机设置于底部齿轮盘的侧方并通过链条与底部齿轮盘连接，旋转支架本体固定于底部齿轮盘的上表面；所述的微风收集装置包括与风叶一一对应的微风收集器，微风收集器固定于旋转支架本体上且位于风叶的同一侧；所述的风向感应装置用于感应风向，风向感应装置与旋转电机通信连接。2.根据权利要求1所述的微风发电机，其特征在于：所述的微风收集装置还包括与微风收集器一一对应的第一配重块，第一配重块固定于旋转支架本体上且与微风收集器呈180度夹角，第一配重块和对应微风收集器的重量相等。3.根据权利要求1所述的微风发电机，其特征在于：所述的微风收集装置还包括与微风收集器一一对应的第一配重块和半月形的阻风板，阻风板设置于对应风叶的外侧，微风收集装置朝向阻风板的开口处，第一配重块固定于旋转支架本体上且与微风收集器呈180度夹角，第一配重块和阻风板的总重与对应微风收集器的重量相等。4.根据权利要求1所述的微风发电机，其特征在于：所述的微风收集器和对应的风叶之间还设有汽轮机，汽轮机包括集风圈和汽轮机叶片，集风圈上设有进风口和吹气槽，所述的微风收集器朝向集风圈的进风口，吹气槽朝向汽轮机叶片，汽轮机叶片的输出端对准相应的风叶。5.根据权利要求1～4中任意一项所述的微风发电机，其特征在于：所述的微风收集器包括若干组由内之外依次设置的微风收集漏斗，各微风收集漏斗的小口端均朝向对应的风叶，外侧一组微风收集漏斗的数量为内侧一组微风收集漏斗的2倍，且外侧的微风收集漏斗的小口端位于内侧一组微风收集漏斗的大口端的内部。6.根据权利要求1所述的微风发电机，其特征在于：所述的发电机本体的上表面设有环形的滚轮槽，所述的底部齿轮盘的底部按照圆周设置有若干滚轮，滚轮与滚轮槽配合使得底部齿轮盘与发电机本体转动连接。7.根据权利要求1所述的微风发电机，其特征在于：所述的发电机本体包括滑槽架和多个发电单元，每个发电单元均转子、定子和电磁离合器，各发电单元的转子上下间隔固定于风叶转轴上，各发电单元的电磁离合器也上下间隔固定于风叶转轴上且位于同组发电单元的转子的上方，各发电单元的定子滑动连接于滑槽架上，定子的初始位置位于对应转子的斜下方，当电磁离合器通电后将对应的定子向上吸引，使得定子运动至对应转子的外侧，使得对应的发电单元发电；每个所述的发电单元还均包括若干第二配重块，第二配种块的重量合等于同组发电单元的定子的重量，滑槽架的外侧设有滑轮，第二配重块与同组发电单元的定子通过设置于滑轮上的牵引线连接，各发电单元的定子处还设有复位弹簧，复位弹簧的底端与定子固定，复位弹簧的顶端与滑槽架固定。8.根据权利要求1所述的微风发电机，其特征在于：所述的风向感应装置包括基座、风标、转轴、动杆、铁片和若干霍尔接近开关，转轴与基座的底板转动连接，风标固定在转轴的顶端，动杆固定在转轴的中部，动杆和风标平行设置，铁片固定于动杆的相对于风标尖端的
一端，所述的霍尔接近开关按照圆周均匀的固定在基座的侧板上，霍尔接近开关均与旋转电机通信连接。9.一种权利要求1所述的微风发电机的应用，其特征在于：其建设在地面或轮船上。10.根据权利要求1所述的微风发电机的应用，其特征在于：其建设在轮船上，所述的轮船包括船体、拖拉式阻尼布网、多个阻尼板以及分别用于驱动阻尼板的阻尼板驱动电机，拖拉式阻尼布网设置在船体的位于水平面以下的位置，所述的阻尼板驱动电机安装于船体内部，阻尼板安装于船体的侧方或/和前方或/和后方并与对应的阻尼板驱动电机连接；当微风发电机处于工作状态时，通过阻尼板驱动电机将阻尼板全部伸入海水中，使得船体运动速度放慢或者不动；当轮船航行过程中，通过阻尼板驱动电机将阻尼板升至全部露出水面；所述的船体还配有雷电收集装置，所述的雷电收集装置包括收集杆和飞艇，收集杆固定在船体的上方，收集杆的高度高于微风发电机的高度，飞艇位于船体的上方且位于平流层中，飞艇上设有超导线，超导线向下延伸至收集杆顶端附近。

技术总结
本发明公开一种微风发电机及应用，属于风力发电领域，包括旋转支架、发电机组、微风收集装置和风向感应装置；所述发电机组包括发电机本体和若干风叶，风叶上下间隔固定于发电机本体的风叶转轴上；所述旋转支架包括底部齿轮盘、旋转支架本体和旋转电机，底部齿轮盘设置在发电机本体的上方并与发电机本体转动连接，旋转电机设置于底部齿轮盘的侧方并通过链条与底部齿轮盘连接，旋转支架本体固定于底部齿轮盘的上表面；所述微风收集装置包括与风叶一一对应的微风收集器，微风收集器固定于旋转支架本体上且位于风叶的同一侧；所述风向感应装置用于感应风向，风向感应装置与旋转电机通信连接。本发明涉及的微风发电机能有效提高发电功率。功率。功率。


技术研发人员：王宝根 陈刚 姚威 王雷 王绣平 姚超 夏嫒 姚燕妹 牛少凤 张伟 邓大勇 李哲峰 钱卫星 邓永恒 张寅啸 方中元 李同强 王永生 李兴森 万延见 沈潮
受保护的技术使用者：杭州慈源科技有限公司
技术研发日：2023.02.08
技术公布日：2023/5/12