一种风力发电装置及阵列补偿式太阳能—风能发电设备

本发明涉及风力发电，具体涉及一种风力发电装置及阵列补偿式太阳能—风能发电设备。

背景技术：

1、近几年来风力发电技术发展迅速，在风力资源不是很富足的地区也能正常实现风力发电，但是传统的风力发电装置效率较低，发电方式单一，无法真正做到微风启动。

2、公告号为cn217462415u的中国发明公开了一种微风发电机，包括路灯杆和发电单元；路灯杆：其外弧面上端设有安装杆，安装杆的前端设有led灯，路灯杆的外弧面上端设有均匀分布的安装板，路灯杆的内腔上端左侧设有整流器，路灯杆的内腔底壁面设有蓄电池，路灯杆的内腔上端前侧设有逆变器；发电单元：设置于安装板的上表面；其中：还包括定时开关，所述定时开关设置于路灯杆的内腔上端后侧，定时开关的输入端电连接逆变器的输出端，该微风发电机，可用于旅游景区路灯，野外公路路灯，乡镇街道，野外通信基站以及其他区域，对于远距离拉电缆线的地方，大大降低用电成本，能够形成可持续发电和可持续发展，大大节约了能源，降低了投入成本。该装置采用垂直轴微风发电机，结构简单，易于启动，但是功率较小，发电效率低。

3、公开号为cn106194586a的中国发明公开了一种风力发电装置，包括有支撑架、设置于支撑架中的风力发电系统、与风力发电系统连接的蓄电池结构、及设置于支撑架中的风量导流系统，其中：支撑架包括上夹板、下夹板及若干支撑连接上下夹板的支撑柱；风力发电系统包括位于上下夹板之间的受风转筒及与受风转筒转轴传动连接的发电机；风量导流系统包括有若干均匀间隔环绕设置于受风转筒外围的导风摆叶及调控相邻导风摆叶间隙大小的摆叶调控组件。本发明兼具了风力发电和光伏发电于一体，而且极大的提高了风力发电的采风面积，极大的提高了风力发电的效率，也减少了风能的浪费，只要有空气流动或微风即能驱动本发明工作发电，向用户提供50至300瓦的电能。该装置虽然采用太阳能－风能双途径发电，一定程度上提高了能源利用效率，但用于风力发电的导风摆叶垂直于受风转筒设置，风力发电的效率依然较低。

4、因此，需要设计能够在微风条件下发电、且发电效率高的风力发电装置。

技术实现思路

1、因此，针对现有技术中风力发电装置的发电效率较低，无法真正做到微风启动问题，本发明的目的在于提供一种风力发电装置及阵列补偿式太阳能－风能发电设备，以解决传统风力发电装置存在发电效率低、无法做到微风启动的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

3、一种风力发电装置，包括旋转轴和连接在所述旋转轴外周的多个叶轮，所述旋转轴绕自身轴向可转动设置，多个所述叶轮围绕所述旋转轴的周向阵列式排布；所述叶轮包括渐缩型叶片和连接杆，所述连接杆固定连接在所述旋转轴和所述渐缩型叶片之间，所述渐缩型叶片的长度延伸方向与所述旋转轴不相交；所述渐缩型叶片靠近所述旋转轴的一端为叶根端、远离所述旋转轴的一端为叶尖端，在所述叶根端到所述叶尖端的方向上，所述渐缩型叶片的外径逐渐增大；所述渐缩型叶片上还切削形成有导流斜面，所述导流斜面的倾斜方向与所述渐缩型叶片的长度延伸方向呈夹角设置；当空气气流吹在所述渐缩型叶片时，一部分空气气流推动所述渐缩型叶片转动，另一部分空气气流在所述导流斜面的引导下流向相邻的另一所述渐缩型叶片。

4、进一步地，所述导流斜面由所述渐缩型叶片的叶尖端向叶根端方向倾斜。

5、进一步地，所述导流斜面包括供空气气流流向所述导流斜面的扩口侧，以及供空气气流流出所述导流斜面的窄口侧；所述窄口侧位于所述导流斜面靠近所述叶根端的一侧。

6、进一步地，还包括支撑杆、安装在所述支撑杆上方的第一集电滑环、可转动设置在所述第一集电滑环上的发电机；所述旋转轴连接在所述发电机上，所述发电机与所述第一集电滑环电连接。

7、进一步地，所述叶轮的外周粘贴有太阳能薄膜。

8、进一步地，所述发电机朝向所述叶轮的一侧设有第二集电滑环，所述太阳能薄膜与所述第二集电滑环电连接。

9、进一步地，所述发电机背向所述叶轮的一侧安装有用于自动对风的定风尾翼。

10、一种阵列补偿式太阳能—风能发电设备，包括框架和阵列式分布在所述框架上的如上所述的风力发电装置。

11、本发明技术方案，具有如下优点：

12、1.本发明提供的风力发电装置，叶轮由渐缩型叶片和连接杆组成，渐缩型叶片的长度延伸方向与旋转轴不相交，渐缩型叶片上切削形成有导流斜面，导流斜面的倾斜方向与渐缩型叶片的长度延伸方向呈夹角设置；当空气气流吹在渐缩型叶片时，一部分空气气流推动渐缩型叶片转动后消失，另一部分空气气流在导流斜面的引导下流向相邻的另一渐缩型叶片形成补偿风，补偿风会带动另一渐缩型叶片的中部并推动其转动，因此，每片渐缩型叶片都会受到两个作用力，一个是微风给予的，另一个是上一片渐缩型叶片吹出的补偿风给予的，这样的叶轮设计有效解决了传统风力发电装置微风收集量小、效率低的问题，使发电机能够在较低的风速下启动，实现高效的风力发电。

13、2.本发明提供的风力发电装置，渐缩型叶片在叶根端到叶尖端的方向上，渐缩型叶片的外径逐渐增大，导流斜面由叶尖端向叶根端方向倾斜的结构设置，在渐缩型叶片的质量尽可能小的情况下，可以使得导流斜面有较大的导风面积，进而有利于向相邻的渐缩型叶片吹出较多的补偿风，有利于提高风力发电效率。

14、3.本发明提供的风力发电装置，经过导流斜面的空气气流由扩口侧流入、窄口侧流出的设计方式，便于汇聚空气气流，有利于更多的空气气流形成补偿风吹向下一个渐缩型叶片，有利于实现微风启动。

15、4.本发明提供的风力发电装置，发电机安装在第一集电滑环上，第一集电滑环安装在支撑杆上的固定方式，第一集电滑环除旋转功能外，还能把太阳能薄膜和发电机发的电传导出去。

16、5.本发明提供的风力发电装置，太阳能薄膜粘贴在渐缩型叶片的外表面上，第二集电滑环安装在发电机前面，太阳能薄膜与第二集电滑环接线，太阳能薄膜发出的电通过第二集电滑环传导出去，避免了旋转过程中的绕线问题。将太阳能－风能结合起来，实现双途径耦合发电，有利于提高能源的综合利用效率，并且采用太阳能薄膜粘贴在叶轮上的方式，可以有效缩小发电装置的占地面积，使发电装置的应用范围更广。

17、6.本发明提供的风力发电装置，定风尾翼可以启动自动对风的作用，便于自然风以正对叶轮的方向吹动叶轮转动。

18、7.本发明提供的阵列补偿式太阳能—风能发电设备，风力发电装置阵列分布在框架上，能够根据实际工况和用电需要调整大小和数量。

技术特征：

1.一种风力发电装置，其特征在于，包括旋转轴(23)和连接在所述旋转轴(23)外周的多个叶轮(21)，所述旋转轴(23)绕自身轴向可转动设置，多个所述叶轮(21)围绕所述旋转轴(23)的周向阵列式排布；所述叶轮(21)包括渐缩型叶片(211)和连接杆(212)，所述渐缩型叶片(211)通过所述连接杆(212)固定在所述旋转轴(23)上；所述渐缩型叶片(211)的长度延伸方向与所述旋转轴(23)不相交；所述渐缩型叶片(211)上切削形成有导流斜面(211a)，所述导流斜面(211a)的倾斜方向与所述渐缩型叶片(211)的长度延伸方向呈夹角设置；当空气气流吹在所述渐缩型叶片(211)时，一部分空气气流推动所述渐缩型叶片(211)转动，另一部分空气气流在所述导流斜面(211a)的引导下流向相邻的另一所述渐缩型叶片(211)。

2.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述渐缩型叶片(211)靠近所述旋转轴(23)的一端为叶根端(211b)、远离所述旋转轴(23)的另一端为叶尖端(211c)，在所述叶根端(211b)到所述叶尖端(211c)的方向上，所述渐缩型叶片(211)的外径逐渐增大。

3.根据权利要求2所述的风力发电装置，其特征在于，所述导流斜面(211a)由所述渐缩型叶片(211)的叶尖端(211c)向叶根端(211b)方向倾斜。

4.根据权利要求3所述的风力发电装置(20)，其特征在于，所述导流斜面(211a)包括供空气气流流向所述导流斜面(211a)的扩口侧(211d)，以及供空气气流流出所述导流斜面(211a)的窄口侧(211e)；所述窄口侧(211e)位于所述导流斜面(211a)靠近所述叶根端(211b)的一侧。

5.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，还包括支撑杆(28)、安装在所述支撑杆(28)上方的第一集电滑环(27)、可转动设置在所述第一集电滑环(27)上的发电机(25)；所述旋转轴(23)连接在所述发电机(25)上，所述发电机(25)与所述第一集电滑环(27)电连接。

6.根据权利要求5所述的风力发电装置，其特征在于，所述叶轮(21)的外周粘贴有太阳能薄膜(22)。

7.根据权利要求6所述的风力发电装置，其特征在于，所述发电机(25)朝向所述叶轮(21)的一侧设有第二集电滑环(24)，所述太阳能薄膜(22)与所述第二集电滑环(24)电连接。

8.根据权利要求5所述的风力发电装置，其特征在于，所述发电机(25)背向所述叶轮(21)的一侧安装有用于自动对风的定风尾翼(26)。

9.一种阵列补偿式太阳能—风能发电设备，其特征在于，包括框架(10)和阵列式分布在所述框架(10)上的如上权利要求1－8中任意一项所述的风力发电装置(20)。

技术总结
本发明公开了一种风力发电装置及阵列补偿式太阳能—风能发电设备，风力发电装置包括旋转轴和多个叶轮，叶轮包括渐缩型叶片和连接杆，渐缩型叶片通过连接杆连接在旋转轴上，渐缩型叶片的长度方向与旋转轴不相交；渐缩型叶片上切削形成有导流斜面，导流斜面的倾斜方向与渐缩型叶片的长度方向呈夹角设置。当风吹在渐缩型叶片上时，一部分风推动渐缩型叶片转动，另一部分风通过导流斜面吹向另一渐缩型叶片并推动其转动，每片渐缩型叶片都会受到两个作用力，一个是微风给予的，另一个是上一片渐缩型叶片吹出的补偿风给予的，这种叶轮设计解决了传统风力发电装置微风收集量小、效率低的问题，使发电机能够在较低的风速下启动，实现高效的风力发电。

技术研发人员：童军杰,颜水裕,王婷玉,王淑香,周斯曼,谢政烨,林铭慧,辛金阳,农志杰,赵建铭,梁钰瑶
受保护的技术使用者：广州航海学院
技术研发日：
技术公布日：2024/8/1