一种无叶片风力发电的启停装置及其测试选用方法与流程

本发明涉及无叶片风力发电，尤其涉及一种无叶片风力发电的启停装置及其测试选用方法。

背景技术：

1、传统的风力发电机将叶片的转动机械能通过电磁感应转变为电能，对风速有很高的要求，通常安装在沿海，海上和其他高风地区，通过将风的动能转为电能，而无叶片风力发电的一种方式是通过电磁式风力振动能量采集装置利用自然风场中流体经过圆形截面阻流体产生涡致振动，通过机械振动结构和电磁转换结构，将风能转换为机械能，再将机械能转换为电能。

2、目前提出的桅杆式无叶风力发电机利用卡门涡街来实现风能的捕获，风吹过锥体在其两侧产生卡门涡街，脱涡频率与锥体的固有频率同步时则会产生共振，风力致锥体强烈振动，锥体与发电机的动子相连，从而切割磁感线进行发电，但是在安装使用后，其桅杆的摆动无法自动控制启停，导致在需要进行检修时，其捕能件等边部件无法自动停止，导致检修不变，且在恶劣的天气环境下,风力过大，捕能件无法自动停止工作，其捕能件大幅度摆动、振动，容易导致无叶风力发电机利的部分零部件损坏，造成经济损失，导致使用效果不佳。

3、在另一方面，不同场景的环境不同，会导致同一个规格的无叶片风力发电的启停装置在不同场景下会有不同的工作效果，如何针对性的设计符合场景的工作效果更好的装置，也是本领域待解决的难题。

4、为此，我们提供一种无叶片风力发电的启停装置及其测试选用方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种无叶片风力发电的启停装置及其测试选用方法来解决此问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、第一方面，提供一种无叶片风力发电的启停装置的测试选用方法，包括：

4、在测试阶段，基于不同风速，选用不同材料以及不同尺寸的捕能机构和摆杆机构进行测试，测试捕能机构和摆杆机构在启停机构作用下停止工作之后，重新恢复工作的效率；

5、建立不同风速下，捕能机构和摆杆机构重新恢复工作的效率最高时，捕能机构和摆杆机构的材料以及尺寸与风速的映射关系表；

6、在应用阶段，获取当前应用场景的历史风速统计数据，根据历史风速统计数据在映射关系表中进行查找，选择捕能机构和摆杆机构最佳的材料以及尺寸，进而选择出当前应用场景下最佳规格的无叶片风力发电的启停装置。

7、进一步的，所述在测试阶段，基于不同风速，选用不同材料以及不同尺寸的捕能机构和摆杆机构进行测试，测试捕能机构和摆杆机构在启停机构作用下停止工作之后，重新恢复工作的效率包括：

8、提供捕能机构和摆杆机构的若干种备选材料以及若干种备选尺寸；其中的备选尺寸包括捕能机构的风筒和摆杆机构的摆杆的直径以及高度的备选尺寸；

9、在某一级别风速下，选用不同材料以及不同尺寸的风筒和摆杆进行测试，先通过启停机构的抵接组件抵接在风筒内壁，使风筒和摆杆停止摆动，然后收回抵接组件，使风筒和摆杆重新在风力作用下进行摆动，获取风筒和摆杆重新开始摆动后到达最佳摆动状态的时间，该时间越短表示重新恢复工作的效率越高；其中，是否达到最佳摆动状态通过是否达到最佳发电效率进行判断；

10、在不同级别风速下重复测试，得到不同级别风速、不同材料以及不同尺寸下，风筒和摆杆重新恢复工作的效率。

11、进一步的，所述建立不同风速下，捕能机构和摆杆机构重新恢复工作的效率最高时，捕能机构和摆杆机构的材料以及尺寸与风速的映射关系表具体包括：

12、基于得到的不同级别风速、不同材料以及不同尺寸下风筒和摆杆重新恢复工作的效率，选取其中某一级别风速下重新恢复工作的效率最高时，风筒和摆杆选择的材料以及尺寸；建立风筒和摆杆的对应材料以及尺寸与对应级别风速的映射关系；

13、对所有级别风速下的数据，均选取重新恢复工作的效率最高时，风筒和摆杆选择的材料以及尺寸，来与对应级别风速建立映射；建立映射完成后，也即得到捕能机构和摆杆机构的材料以及尺寸与风速的映射关系表。

14、进一步的，所述在应用阶段，获取当前应用场景的历史风速统计数据，根据历史风速统计数据在映射关系表中进行查找，选择捕能机构和摆杆机构最佳的材料以及尺寸，进而选择出当前应用场景下最佳规格的无叶片风力发电的启停装置具体包括：

15、在应用阶段，获取当前应用场景的历史风速统计数据，得到当前应用场景下不同级别风速的时长占比；

16、选取时长占比最大的对应级别风速作为当前应用场景的基准级别风速；

17、根据基准级别风速在映射关系表中进行查找，选择对应的捕能机构和摆杆机构的材料以及尺寸，以在当前应用场景设置对应最佳规格的无叶片风力发电的启停装置。

18、第二方面，设计一种无叶片风力发电的启停装置，以应用在第一方面的一种无叶片风力发电的启停装置的测试选用方法中，装置包括基座，所述基座的上端安装有支撑机构，所述支撑机构的外侧设置有捕能机构，所述支撑机构与捕能机构之间共同设有电能组件，所述捕能机构的上端安装有风速传感器，所述基座的上端安装有摆杆机构，所述摆杆机构的上端设置有连接筒，所述连接筒的上端螺接有安装环，所述安装环安装在捕能机构的内腔，所述摆杆机构位于支撑机构的内腔，所述基座的下端安装有启停机构，所述启停机构的一端贯穿基座及支撑机构且延伸至外侧，所述捕能机构的内腔连接有支撑环，所述支撑环的上端安装有限位板，所述支撑环以及所述限位板用于与所述启停机构相抵接。

19、进一步，所述支撑机构包括有底板、内筒、矩型支撑套、滑槽和限位槽，所述底板螺接在基座的上端，所述底板的上端安装有内筒，所述底板的上端安装有矩型支撑套，所述矩型支撑套套接在内筒的外侧下部，所述内筒的外侧等距设置四组滑槽，所述矩型支撑套的内腔等距设有与滑槽位置相匹配的限位槽。

20、进一步，所述捕能机构包括有与安装环相连接的风筒，所述风筒的上端安装有风筒盖，所述风速传感器安装在风筒盖的上端，所述支撑环安装在风筒的内壁；

21、所述启停机构包括有底壳、电动推杆、支撑板、推杆、固定杆、第一连接件、活动杆、抵接组件、第二连接件、凹槽和连接轴，所述底壳安装在基座的下端，所述电动推杆安装在底壳的内腔底端，所述电动推杆的输出端连接支撑板，所述支撑板的上端等距连接四组推杆，所述推杆均贯穿基座且穿过滑槽和限位槽之间后延伸至上方，所述推杆的一端位于滑槽的内腔，所述推杆的外侧安装第一连接件，所述第一连接件通过销轴活动连接活动杆，所述活动杆通过销轴活动连接第二连接件，所述第二连接件的上端连接抵接组件，所述矩型支撑套的上端等距安装四组固定杆，所述固定杆的上端均设置凹槽，所述凹槽的内腔转动连接连接轴，所述连接轴与抵接组件相活动连接。

22、进一步，所述抵接组件包括有矩型杆、移动槽、固定座、弹簧、套筒和弧形支撑块，所述矩型杆安装在第二连接件的上端，所述矩型杆的外侧设置有移动槽，所述连接轴活动设置在移动槽的内腔，所述矩型杆的一端连接固定座，所述固定座的一端通过弹簧连接有套筒，所述套筒的一端安装弧形支撑块；所述弧形支撑块的一端粘接有弧形橡胶块。

23、进一步，所述摆杆机构包括有上安装板、固定柱、第一固定套、摆杆、杆座、皮圈垫和第一螺母，所述上安装板设置在连接筒的内腔顶端，所述杆座设置在基座的上端，所述连接筒和基座相对应的一侧均通过多个螺栓贯穿上安装板、杆座后套接皮圈垫，所述螺栓的外侧均螺接有第一螺母，所述上安装板的中部连接第一固定套，所述第一固定套的内腔插接固定柱，所述固定柱的下端连接摆杆，所述摆杆的下端插接在杆座的内腔，所述固定柱的直径大于摆杆的直径；

24、所述连接筒的内腔顶端设置有卡槽，所述卡槽的内腔卡接有凸型橡胶垫，所述凸型橡胶垫位于上安装板与连接筒之间。

25、进一步，所述摆杆的外侧下部固定套接有限位环，所述摆杆的外侧上下两部均活动套接有压环，所述压环的内腔均粘接有与摆杆相贴合的橡胶圈，所述压环的外侧连接有三组连接板，所述连接板的一侧均连接固定环，所述固定环、连接板以及压环呈一体化设计，所述固定环均套接在螺栓的外侧，所述螺栓的外侧螺接第二螺母，所述固定环位于第一螺母和第二螺母之间，所述限位环位于压环的下端。

26、进一步，所述电能组件包括有外压板、外工型支撑板、外磁环、内压板、内工型支撑板、线圈和内磁环，两组所述外压板均安装在风筒内壁，所述外工型支撑板安装在风筒内壁，所述外工型支撑板位于两个外压板之间，所述外工型支撑板与两个外压板之间相对应的一侧均安装外磁环，两组所述内压板均安装在内筒的外侧，所述内工型支撑板安装在内筒的外侧，所述内工型支撑板位于内压板之间，所述内工型支撑板与两个内压板之间相对应的一侧均安装内磁环，所述线圈安装在内工型支撑板的内部，所述内工型支撑板与外工型支撑板的位置相匹配。

27、本发明提出的一种无叶片风力发电的启停装置及其测试选用方法，有益效果在于：

28、1、以装置停止工作后重新恢复最佳工作状态的效率为切入点，在测试阶段收集建立不同风速下，捕能机构和摆杆机构重新恢复工作的效率最高时，捕能机构和摆杆机构的材料以及尺寸与风速的映射关系表；在实际应用阶段，可以根据当前应用场景的历史风速统计数据，直接得到最适合该应用场景的捕能机构和摆杆机构的材料以及尺寸，也即得到最佳规格的无叶片风力发电的启停装置；进而可以批量生产符合该场景的工作效果更好的装置，而不会出现在所有场景下统一采用相同规格的装置，导致的工作效果不理想的问题。

29、2、通过启停机构的电动推杆的输出端带动支撑板及推杆向上移动，而推杆、第一连接件、活动杆、第二连接件之间的联动配合后带动抵接组件的弧形支撑块及弧形橡胶块移动至限位板和支撑环之间，且弧形橡胶块与限位板的内壁相抵，方便对风筒起到有效的抵压固定的效果，避免其继续自动摆动，导致无法进行检修，或者风力过大时，此持续摆动振动后造成此装置的部分零部件损坏，造成经济损失，且影响后续持续的发电效果。

30、3、通过摆杆机构的上安装板与连接筒之间设计凸型橡胶垫，且通过将上安装板和杆座插在多个螺栓的外侧，通过在螺栓的外侧套上皮圈垫后在拧上第一螺母，方便对上安装板和杆座起到有效的防松动固定，而后通过套接两组固定环、连接板和压环，两组固定环套接在上下两组螺栓的外侧，压环套接在摆杆的外侧上下两部，再通过拧紧第二螺母，方便对固定环、连接板以及压环进行有效的固定，两组压环分别与第一固定套内腔的固定柱及摆杆外侧下部的限位环起到压紧限位固定，从而对摆杆起到有效的牢固安装，且压环内侧的橡胶圈对摆杆起到缓冲防护的效果，便于有效的使得摆杆机构随着捕能机构长期摆动时，避免摆杆机构与连接筒及基座之间的连接造成松动后导致其无法稳定的支持捕能机构，进而有效的提高了摆杆机构的稳定支撑效果。