CN109026517A - 风能发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风能发电系统，涉及风能发电设备领域，包括发电机组、风塔、风向检测装置以及控制器，风塔的底部设置有出风口，发电机组设置于风塔的底部且与出风口对应，风向检测装置设置于风塔的顶部，风塔的顶部还设置有进风口和进风控制装置，风向检测装置和进风控制装置均与控制器连接，风向检测装置用于检测风向且将风向信息传递至控制器，控制器控制进风控制装置调整进风口的朝向。本装置通过风塔将风力进行汇集和加强，并驱动发电机发电，所以对风力的要求较低，而风向检测机构可以将风向信息通过测量得知，该风向信息传递至控制器之后，控制器可以控制进风控制装置，使开口的朝向始终与风的流动反向相反使风能得到最大化的利用。

Description

风能发电系统

技术领域

本发明主要涉及风能发电设备领域，具体而言，涉及一种风能发电系统。

背景技术

随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，对能源的需求量不断增长，对新能源和可再生能源的开发和利用是必然的趋势。在新能源和可再生能源家族中，太阳能和风能是应用最为广泛的清洁能源之一，现已出现了许多种太阳能发电机和风能发电机，最为常见的风能发电装置都是设置多个巨大的扇叶，通过风能驱动扇叶旋转来进行发电，但是，由于扇叶的自重较重，所以需要一定级别的风力才足以驱动扇叶旋转，对风力的要求比较苛刻。并且，由于扇叶的受风面积较小，对风能的利用率也比较低。

现有技术中，中国专利：储能式风能发电装置(CN205990987U)，包括风力叶轮机、压缩机、储气设备、气动发动机、发电机以及压力调节器。该装置利用风力轮机直接驱动空气压缩机进行压缩空气储能，不需要进行电能转换后再转换成压缩空气，能量转化链短，效率高。该装置将储气罐直接设置在风力叶轮机的底座中或支架下方，既方便压缩空气储存，又缩短能量转化链。但是其叶片的体积较大，需要具有一定等级大的风力才能驱动其转动，也使得该发电装置的造价较高。另外，由于扇叶的迎风面的方向是固定的，所以，当风从侧面吹向该装置的时候，大多数情况下，无法驱动叶片的转动，即使驱动叶片转动也是比较缓慢的转动，对风能的利用率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风能发电系统，使上述的问题得到有效改善。

本发明的目的是这样实现的：

基于上述目的，本发明的实施例提供了一种风能发电系统，包括发电机组、风塔、风向检测装置以及控制器，所述风塔的底部设置有出风口，所述发电机组设置于所述风塔的底部且与所述出风口对应，所述风向检测装置设置于所述风塔的顶部，所述风塔的顶部还设置有进风口和进风控制装置，所述风向检测装置和所述进风控制装置均与所述控制器连接，所述风向检测装置用于检测风向且将风向信息传递至所述控制器，所述控制器通过风向信息控制所述进风控制装置调整所述进风口的朝向。

在本发明的可选实施例中，所述风塔的顶部还设置有进风件，所述进风件为具有两端开口的中空结构，且所述进风件的横截面为圆形，所述进风控制装置包括安装机构、驱动机构、转动机构和挡风机构，所述安装机构与所述进风件之间通过若干支撑柱连接，所述安装机构与所述进风件之间构建为用于向所述风塔内进风的所述进风口，所述安装机构为圆盘型，所述转动机构包括第一转动件和第二转动件，所述挡风机构的一端与所述第一转动件连接，所述挡风机构的另一端与所述第二转动件连接，所述第一转动件可转动的套设于所述安装机构的边沿，所述第二转动件可转动的套设于所述进风件的顶部边沿，所述驱动机构安装于所述安装机构且用于驱动所述转动机构转动，所述挡风机构用于挡住所述进风口至少一半的进风面积。

在本发明的可选实施例中，所述安装机构的边沿设置有环形的第一限位件，所述第一限位件包括两个并排设置的第一限位环，两个所述第一限位环之间构建为第一限位槽，所述第一限位槽内可活动的嵌设有若干第一滚珠，所述第一转动件包括第一转动环，所述第一转动环套设于所述第一限位件，所述第一转动环的内侧设置有与所述第一滚珠相匹配的第一凹陷部，所述第一凹陷部与若干所述第一滚珠可滚动的抵接。

在本发明的可选实施例中，所述进风件的顶部边沿设置有环形的第二限位件，所述第二限位件包括两个并排设置的第二限位环，两个所述第二限位环之间构建为第二限位槽，所述第二限位槽内可活动的嵌设有若干第二滚珠，所述第二转动件包括第二转动环，所述第二转动环套设于所述第二限位件，所述第二转动环的内侧设置有与所述第二滚珠相匹配的第二凹陷部，所述第二凹陷部与若干所述第二滚珠可滚动的抵接。

在本发明的可选实施例中，所述第一转动环的内侧壁设置有环形齿条，所述驱动机构包括驱动电机和安装支架，所述驱动电机的电机轴连接有与所述环形齿条相匹配的驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述环形齿条啮合，所述安装支架用于将所述驱动电机固定于所述安装机构的顶部。

在本发明的可选实施例中，所述进风控制装置还包括盖体，所述盖体盖合于所述安装机构的顶部，所述盖体和所述安装机构之间构建为容置空间，所述环形齿条、所述驱动电机以及所述控制器均收容于所述容置空间内。

在本发明的可选实施例中，所述进风件为喇叭型，所述进风件的靠近所述安装机构的一端为第一端，所述进风件的另一端为第二端，所述风塔为具有两端开口的中空结构，所述风塔包括聚风段、转接段和安装段，所述聚风段的一端与所述第二端连通，所述聚风段的另一端与通过所述转接段与所述安装段连通，所述安装段用于安装所述发电机组。

在本发明的可选实施例中，所述聚风段的内径从靠近所述第二端的一端向靠近所述转接段的一端逐渐减小。

在本发明的可选实施例中，所述安装段安装有至少两个所述发电机组，所述发电机组包括发电机、风扇机构以及传动机构，所述安装段的内壁开设有环形的第三限位槽，所述第三限位槽内可活动的嵌设有若干滚轴，所述风扇机构包括风扇以及第三限位件，所述第三限位件包括连接环以及安装于所述连接环两侧边沿的两个第三限位环，两个所述第三限位环和所述连接环的外侧构建为与所述滚轴相匹配的第三限位槽，所述第三限位槽可活动与所述滚轴抵接，所述传动机构包括第一传动杆、第二传动杆、连接板以及转接部，所述第一传动杆的一端与所述风扇连接，所述第一传动杆的另一端与所述转接部转动连接，所述连接板的两端与所述安装段的内壁固定连接，所述连接板的中间位置与所述转接部固定连接，所述第二传动杆的一端与所述转接部转动连接，所述第二传动杆的另一端与所述发电机连接，所述转接部用于将所述第一传动杆的转动作用传递至所述第二传动杆。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的实施例提供的风能发电系统，通过风塔将风力进行汇集和加强，并驱动发电机发电，所以对风力的要求较低，而风向检测机构可以将风向信息通过测量得知，该风向信息传递至控制器之后，控制器可以控制进风控制装置，使开口的朝向始终与风的流动反向相反，也就是说，该系统，在发电的时候可以根据实际情况进行调整，使风能得到最大化的利用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式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发明的某些实施例，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。

图1是本发明实施例提供的风能发电系统的部分爆炸结构示意图；

图2是图1的风能发电系统的正视图；

图3是图2的A-A剖面的结构示意图；

图4是图2的B处的放大结构示意图。

图标：10-发电机组；11-发电机；12-风扇机构；120-风扇；121-第三限位件；13-传动机构；130-第一传动杆；131-第二传动杆；132-连接板；133-转接部；20-风塔；200-聚风段；201-转接段；202-安装段；203-第三限位槽；204-滚轴；21-出风口；22-进风口；23-进风控制装置；230-盖体；231-容置空间；24-安装机构；240-第一限位件；241-第一限位环；242-第一限位槽；243-第一滚珠；25-驱动机构；250-驱动电机；251-驱动齿轮；252-安装支架；26-转动机构；260-第一转动件；261-第二转动件；262-环形齿条；27-挡风机构；28-进风件；280-第二限位件；281-第二限位环；282-第二限位槽；283-第二滚珠；284-第一端；285-第二端；29-支撑柱；30-风向检测装置；40-控制器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

实施例

请参照图1所示，本发明的实施例提供了一种风能发电系统，包括发电机组10、风塔20、风向检测装置30以及控制器40，发电机组10用于利用风能进行发电，风塔20沿竖直方向设置，其作用是用于将风从上向下传递，并增大风力；风向检测装置30用于检测风的流向，控制器40用于控制该系统的运转，这里的控制器40可以为PLC控制器，其内部通过编程软件实现风能发电系统的自动运行。

风塔20的底部设置有出风口21，发电机组10设置于风塔20的底部且与出风口21对应，当然，这里的发电机组10也可以设置在风塔20的其他部位，设置在底部主要是因为底部的风力可以达到最强，可以输出更大的风能。风向检测装置30设置于风塔20的顶部，风塔20的顶部还设置有进风口22和进风控制装置23，风从进风口22进入风塔20，然后从出风口21吹出；风向检测装置30和进风控制装置23均与控制器40连接，风向检测装置30用于检测风向且将风向信息传递至控制器40，当控制器40接收到来自风向检测装置30的风向信息后，控制器40控制进风控制装置23运转，进风控制装置23可以根据控制器40的指令，将进风口22的一部分区域遮挡住，这样能过起到一定的导向作用，使风沿着风塔20向下吹。

在本实施例中，风塔20的顶部还设置有进风件28，进风件28是风进入风塔20的第一个构建，进风件28为具有两端开口的中空结构，且进风件28的横截面为圆形，并且进风件28整体为喇叭型，可以起到对进入本装置的风进行初步的汇集和导向。

请参照图1-图3所示，进风控制装置23包括安装机构24、驱动机构25、转动机构26和挡风机构27，安装机构24与进风件28之间通过若干支撑柱29连接，安装机构24与进风件28之间构建为用于向风塔20内进风的进风口22，进风口22可以接收来自不同方向的风。

安装机构24为圆盘型，转动机构26包括第一转动件260和第二转动件261，这里的挡风机构27为弧形板，挡风机构27的一端与第一转动件260连接，挡风机构27的另一端与第二转动件261连接，第一转动件260可转动的套设于安装机构24的边沿，第二转动件261可转动的套设于进风件28的顶部边沿，驱动机构25安装于安装机构24且用于驱动转动机构26转动，转动机构26在转动的时候，挡风机构27也会随之转动，挡风机构27用于挡住进风口22至少一半的进风面积，也就是说，当风从进风口22进入进风件28之后，挡风机构27可以将风挡住，使风只能沿进风件28向下流动。

这里需要说明的是，挡风机构27的宽度也可以小于进风口22进风面积的一半，但是这样会使得风进入进风件28之后一部分会从挡风机构27的边沿吹出，使得进入风塔20的风量减小，从而使风能利用率降低。

在本实施例中，安装机构24的边沿设置有环形的第一限位件240，第一限位件240主要是用于与第一转动件260相配合，使第一转动件260能够以安装机构24作为着力点进行转动。第一限位件240包括两个并排设置的第一限位环241，两个第一限位环241之间构建为第一限位槽242，第一限位槽242内可活动的嵌设有若干第一滚珠243，第一转动件260包括第一转动环，第一转动环套设于第一限位件240，第一转动环的内侧设置有与第一滚珠243相匹配的第一凹陷部，第一凹陷部与若干第一滚珠243可滚动的抵接，也就是说，在第一滚珠243的作用下，第一转动环可以在第一限位件240的外周面转动，且不会掉落。

在本实施例中，进风件28的顶部边沿设置有环形的第二限位件280，第二限位件280的作用是与第二转动件261相配合，使第二转动件261能够以进风件28的顶部为着力点进行转动。所述第二限位件280包括两个并排设置的第二限位环281，两个第二限位环281之间构建为第二限位槽282，第二限位槽282内可活动的嵌设有若干第二滚珠283，第二转动件261包括第二转动环，第二转动环套设于第二限位件280，第二转动环的内侧设置有与第二滚珠283相匹配的第二凹陷部，第二凹陷部与若干第二滚珠283可滚动的抵接。

这里需要说明的是，上述第一限位件240与第一转动件260相配合，第二限位件280和第二转动件261相配合，使得挡风机构27可以在安装机构24和进风件28之间的任意位置转动，从而使进风口22的朝向可以随风向的改变而改变。

在本实施例中，第一转动环的内侧壁设置有环形齿条262，驱动机构25包括驱动电机250和安装支架252，驱动电机250的电机轴连接有与环形齿条262相匹配的驱动齿轮251，驱动齿轮251与环形齿条262啮合，安装支架252用于将驱动电机250固定于安装机构24的顶部。当驱动电机250带动驱动齿轮251转动的时候，驱动齿轮251会驱动齿条运动，也就能够使第一转动件260转动，继而带动挡风机构27转动。

在本实施例中，进风控制装置23还包括盖体230，盖体230盖合于安装机构24的顶部，盖体230和安装机构24之间构建为容置空间231，环形齿条262、驱动电机250以及控制器40均收容于容置空间231内，盖体230的作用主要是保护控制器40和驱动电机250，并且可以防止齿轮和齿条浸湿后锈蚀。

在本实施例中，进风件28的靠近安装机构24的一端为第一端284，进风件28的另一端为第二端285，风塔20为具有两端开口的中空结构，风塔20包括聚风段200、转接段201和安装段202，聚风段200的内径从靠近第二端285的一端向靠近转接段201的一端逐渐减小；也就是说，聚风段200的作用是进行风的汇聚和传递，使风力变大，转接段201的作用是将竖直方向的风转化成水平方向，安装段202用于安装发电设备。聚风段200的一端与第二端285连通，聚风段200的另一端与通过转接段201与安装段202连通，安装段202用于安装发电机组10。

请参照图3和图4所示，在本实施例中，安装段202安装有至少两个发电机组10，可以根据需要设置合适数量的发电机组10，发电机组10包括发电机11、风扇机构12以及传动机构13，安装段202的内壁开设有环形的第三限位槽203，第三限位槽203内可活动的嵌设有若干滚轴204，风扇机构12包括风扇120以及第三限位件121，第三限位件121包括连接环以及安装于连接环两侧边沿的两个第三限位环，两个第三限位环和连接环的外侧构建为与滚轴204相匹配的第三限位槽203，第三限位槽203可活动与滚轴204抵接，在第三限位槽203和第三限位件121之间通过滚轴204进行连接，可以使风扇机构12减小风扇机构12与安装段202内壁之间的摩擦力，使风扇机构12更加容易的转动，提高风能利用率。

传动机构13包括第一传动杆130、第二传动杆131、连接板132以及转接部133，第一传动杆130的一端与风扇120连接，第一传动杆130的另一端与转接部133转动连接，连接板132的两端与安装段202的内壁固定连接，连接板132的中间位置与转接部133固定连接，第二传动杆131的一端与转接部133转动连接，第二传动杆131的另一端与发电机11连接，转接部133用于将第一传动杆130的转动作用传递至第二传动杆131，实际上转接部133的作用是将第一传动杆130水平方向的转动转化成竖直方向的转动，这里的转接部133可以通过设置两个相互啮合的锥形齿轮实现。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种风能发电系统，其特征在于，包括发电机组、风塔、风向检测装置以及控制器，所述风塔的底部设置有出风口，所述发电机组设置于所述风塔的底部且与所述出风口对应，所述风向检测装置设置于所述风塔的顶部，所述风塔的顶部还设置有进风口和进风控制装置，所述风向检测装置和所述进风控制装置均与所述控制器连接，所述风向检测装置用于检测风向且将风向信息传递至所述控制器，所述控制器通过风向信息控制所述进风控制装置调整所述进风口的朝向。

2.根据权利要求1所述的风能发电系统，其特征在于，所述风塔的顶部还设置有进风件，所述进风件为具有两端开口的中空结构，且所述进风件的横截面为圆形，所述进风控制装置包括安装机构、驱动机构、转动机构和挡风机构，所述安装机构与所述进风件之间通过若干支撑柱连接，所述安装机构与所述进风件之间构建为用于向所述风塔内进风的所述进风口，所述安装机构为圆盘型，所述转动机构包括第一转动件和第二转动件，所述挡风机构的一端与所述第一转动件连接，所述挡风机构的另一端与所述第二转动件连接，所述第一转动件可转动的套设于所述安装机构的边沿，所述第二转动件可转动的套设于所述进风件的顶部边沿，所述驱动机构安装于所述安装机构且用于驱动所述转动机构转动，所述挡风机构用于挡住所述进风口至少一半的进风面积。

3.根据权利要求2所述的风能发电系统，其特征在于，所述安装机构的边沿设置有环形的第一限位件，所述第一限位件包括两个并排设置的第一限位环，两个所述第一限位环之间构建为第一限位槽，所述第一限位槽内可活动的嵌设有若干第一滚珠，所述第一转动件包括第一转动环，所述第一转动环套设于所述第一限位件，所述第一转动环的内侧设置有与所述第一滚珠相匹配的第一凹陷部，所述第一凹陷部与若干所述第一滚珠可滚动的抵接。

4.根据权利要求2所述的风能发电系统，其特征在于，所述进风件的顶部边沿设置有环形的第二限位件，所述第二限位件包括两个并排设置的第二限位环，两个所述第二限位环之间构建为第二限位槽，所述第二限位槽内可活动的嵌设有若干第二滚珠，所述第二转动件包括第二转动环，所述第二转动环套设于所述第二限位件，所述第二转动环的内侧设置有与所述第二滚珠相匹配的第二凹陷部，所述第二凹陷部与若干所述第二滚珠可滚动的抵接。

5.根据权利要求3所述的风能发电系统，其特征在于，所述第一转动环的内侧壁设置有环形齿条，所述驱动机构包括驱动电机和安装支架，所述驱动电机的电机轴连接有与所述环形齿条相匹配的驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述环形齿条啮合，所述安装支架用于将所述驱动电机固定于所述安装机构的顶部。

6.根据权利要求5所述的风能发电系统，其特征在于，所述进风控制装置还包括盖体，所述盖体盖合于所述安装机构的顶部，所述盖体和所述安装机构之间构建为容置空间，所述环形齿条、所述驱动电机以及所述控制器均收容于所述容置空间内。

7.根据权利要求2所述的风能发电系统，其特征在于，所述进风件为喇叭型，所述进风件的靠近所述安装机构的一端为第一端，所述进风件的另一端为第二端，所述风塔为具有两端开口的中空结构，所述风塔包括聚风段、转接段和安装段，所述聚风段的一端与所述第二端连通，所述聚风段的另一端与通过所述转接段与所述安装段连通，所述安装段用于安装所述发电机组。

8.根据权利要求7所述的风能发电系统，其特征在于，所述聚风段的内径从靠近所述第二端的一端向靠近所述转接段的一端逐渐减小。

9.根据权利要求7所述的风能发电系统，其特征在于，所述安装段安装有至少两个所述发电机组，所述发电机组包括发电机、风扇机构以及传动机构，所述安装段的内壁开设有环形的第三限位槽，所述第三限位槽内可活动的嵌设有若干滚轴，所述风扇机构包括风扇以及第三限位件，所述第三限位件包括连接环以及安装于所述连接环两侧边沿的两个第三限位环，两个所述第三限位环和所述连接环的外侧构建为与所述滚轴相匹配的第三限位槽，所述第三限位槽可活动与所述滚轴抵接，所述传动机构包括第一传动杆、第二传动杆、连接板以及转接部，所述第一传动杆的一端与所述风扇连接，所述第一传动杆的另一端与所述转接部转动连接，所述连接板的两端与所述安装段的内壁固定连接，所述连接板的中间位置与所述转接部固定连接，所述第二传动杆的一端与所述转接部转动连接，所述第二传动杆的另一端与所述发电机连接，所述转接部用于将所述第一传动杆的转动作用传递至所述第二传动杆。