一种基于驰振原理的风力发电装置及方法制造方法及图纸

技术编号：44342856 阅读：3 留言：0更新日期：2025-02-18 20:55

本发明专利技术属于风力发电技术领域，涉及一种基于驰振原理的风力发电装置及方法。一种基于驰振原理的风力发电装置，该装置包括基座、转轴装置、电磁阻尼装置、桅杆、气动外壳以及尾流板；所述桅杆的底部固定在基座上，气动外壳套装在所述桅杆的上部；在气动外壳内部设有电磁阻尼装置和转轴装置；尾流板固定在气动外壳的外侧面；电磁阻尼装置设在气动外壳内部，在实现提供阻尼效应的同时，可将阻尼能转化为电能，其同时作为减振器及发电机；所述气动外壳通过转轴装置与桅杆连接。本发明专利技术利用驰振原理发电，内部的电磁阻尼装置集减振及发电于一体，既充分利用了驰振效应提升发电性能，又有效抑制了风速过大导致的结构驰振破坏。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于风力发电，涉及一种基于驰振原理的风力发电装置及方法。

技术介绍

1、风能是因空气流做功而提供给人类的一种可利用的能量，属于可再生能源。风能是可再生的清洁能源，储量大、分布广。空气流具有的动能就称为风能。

2、由于风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染，风力发电在全球范围内已形成一股热潮。

3、把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。

4、将风能转化为电能的最常见装置为多叶片式风力机。尽管该领域持续不断地实现了清晰、公认的技术改进，但这些系统仍受到很多缺陷的影响：

5、a) 传统多叶片风力机，零件繁多，并且损耗较大，成本较高，安装起来比较困难，维护的费用也较高；

6、b) 目前为了提高其发电效率，叶片设计趋于大型化，这意味着叶片顶端的速度非常高，由此会对鸟群等造成极大的威胁；

7、c) 叶片尺寸的大型化导致系统更加复杂以及初装成本的增加；

8、d) 考虑风力机叶片大型化，其要求较大的运行空间。

9、为了应对上述多叶片风力机局限性，学者/专家提出了新型的无叶片式风力机概念。例如，中国专利文献（申请号：201180038079.1、专利名称：涡激共振风力涡轮机）公开的
技术实现思路
是：涡激共振风力涡轮机，包括：锚固或基座以及桅杆，调节所述桅杆的固有振荡频率以使其与层状稳定气流冲击桅杆表面后产生的气流旋涡或涡流的生成频率相适应。由此，通过使用高机电耦合材料，将吸收到的空气弹性形变能量转化成电能。</p>

10、上述为新型涡激共振无叶片风力机的设计原理，从中不难看出目前的无叶片风力机是基于涡激共振这一空气动力学的基本原理实现风力发电。然而我们熟知涡激共振会存在典型的“锁定区间”，即断面旋涡脱落的频率会在某段来流风速区间内被结构的自振频率所“锁定”（即两者保持相等），进而发生“共振”。此时涡激力和结构的振幅会急剧增大，致使结构沿与来流风向垂直的方向出现大幅摆动；一旦风速离开此区间，涡脱频率便不再被结构的自振频率所“锁定”，也就不再出现大幅振动现象（即“共振”消失）。该“锁定区间”是原理本身所存在的特性，上述专利中通过简单的调谐以扩大“锁定区间”，但这也导致了涡激共振无叶片风力机的发电效率受到掣肘。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是利用钝体空气动力学驰振原理来收集风能，旨在解决传统多叶片式风力机所带来的问题，同时应对新型涡激共振无叶片风力机工作风速区间狭窄和风能利用率偏低的挑战。

2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是提供一种基于驰振原理的风力发电装置，该装置包括基座、转轴装置、电磁阻尼装置、桅杆、气动外壳以及尾流板；所述桅杆的底部固定在基座上，气动外壳套装在所述桅杆的上部；在气动外壳内部设有转轴装置和电磁阻尼装置；尾流板固定在气动外壳的外侧面；电磁阻尼装置由若干子系统组成，沿圆周布置在气动外壳内；所述气动外壳通过转轴装置与桅杆连接。

3、优选地，转轴装置包括转盘，轴承；所述轴承内圈与所述桅杆相连接，外圈与所述转盘相连接；转盘的外侧面设有螺纹孔；所述转盘通过螺纹孔与气动外壳的内侧连接。

4、优选地，所述电磁阻尼装置包括多个电磁子系统，所述电磁子系统为电磁电机或永磁电机；布置在气动外壳内部，一端固定在轴承外圈上，另一端固定在气动外壳内侧。

5、优选地，所述尾流板的径向长度与气动外壳的直径之比在0.5~1.0范围内，可有效规避典型的“锁定区间”，潜在提高发电性能。

6、本专利技术还提供了一种基于驰振原理的风力发电方法，该方法利用所述的装置，来流风通过尾流板带动气动外壳驰振，气动外壳通过转轴装置将驰振传递给桅杆，进而经电磁阻尼装置转化为电能，与此同时，该电磁阻尼装置将一定程度抑制结构的振动响应。

7、本专利技术具有的有益效果是：本专利技术利用驰振原理发电，工作风速区间宽、能量收集效率高、应用范围广，可用于禁用传统多叶片风力机的区域；内部的电磁阻尼装置集减振及发电功能于一体，在将机械能转化为电能的同时，又对过大风速下结构的驰振响应进行抑制，保障结构安全。与传统多叶片风力机相比，本专利技术的装置结构安全可靠，形式简单，便于运输、存储和安装。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于驰振原理的风力发电装置，其特征在于：该装置包括基座、转轴装置、电磁阻尼装置、桅杆、气动外壳以及尾流板；所述桅杆的底部固定在基座上，气动外壳套装在所述桅杆的上部；在气动外壳内部设有转轴装置和电磁阻尼装置；尾流板固定在气动外壳的外侧面；阻尼装置设置在气动外壳内部；所述气动外壳通过转轴装置与桅杆连接。

2.根据权利要求1所述的基于驰振原理的风力发电装置，其特征在于：转轴装置包括转盘，轴承；所述轴承内圈与所述桅杆相连接，外圈与所述转盘相连接；转盘的侧面设有螺纹孔；所述转盘通过螺纹孔与气动外壳连接。

3.根据权利要求1所述的基于驰振原理的风力发电装置，其特征在于：所述电磁阻尼装置一端固定在轴承外圈上，另一端固定在气动外壳内侧。

4.根据权利要求1所述的基于驰振原理的风力发电装置，其特征在于，所述电磁阻尼装置包括多个电磁子系统，所述电磁子系统为电磁电机或永磁电机；布置在气动外壳内部，一端固定在轴承外圈上，另一端固定在气动外壳内侧。

5.根据权利要求1所述的基于驰振原理的风力发电装置，其特征在于：所述尾流板的径向长度与气动外壳的直径之比在0.5~1.0范围内。

6.一种基于驰振原理的风力发电方法，该方法利用如权利要求1~5任一项所述的风力发电装置，来流风通过尾流板带动气动外壳发生驰振，气动外壳通过转轴装置将驰振传递给桅杆，进而经电磁阻尼装置转化为电能。

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【技术特征摘要】

3.根据权利要求1所述的基于驰振原理的风力发电装置，其特征在于：所述电磁阻尼装置一...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴靠山，刘仰昭，蔡亲霖，唐大伦，王健泽，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：

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