一种利用桅杆振荡进行海上风能发电的装置的制造方法
【专利摘要】本发明本发明提供一种利用桅杆振荡进行海上风能发电的装置，包括带发电机的底座，所述发电机内部设置有向外伸出的风能收集杆，所述风能收集杆的顶部连接桅杆，其轴身上设置有由线圈和弹簧构成的风能调谐机构，所述弹簧的顶部与所述风能收集杆连接，所述弹簧周身上设置有与所述发动机连接的线圈，所述弹簧底部与所述底座连接，该装置解决传统叶片式风机破坏海上环境，不能适应于多风向进行改变的技术问题，同时利用风能带动涡激振动原理进行发电与太阳能集热发电有机结合，实现了风能和太阳能的综合利用。
【专利说明】
一种利用桅杆振荡进行海上风能发电的装置
技术领域
[0001]本发明属于利用海上风能进行发电的装置，特别涉及一种利用桅杆振荡进行海上风能发电的装置。
【背景技术】
[0002]海上风电是利用海上风能资源，是一种清洁的可再生能源，与传统的燃煤发电相比，海上风电不依赖外部能源，没有碳排放等环境成本，不会造成大气污染和产生任何有害物质，是理想的绿色能源。相对于陆上风电，海上风电具有诸多优点:离岸1km的海上风速通常比沿岸路上高约25%;海上风湍流强度小，具有稳定的主导风向；风切变小，因而结构可以较低;可以大规模开发，并不涉及土地征用等问题。海上风能的利用可以减少温室效应气体的排放，环保价值可观。我国近海风能资源丰富。拥有18000多公里长的大陆海岸线，可利用海域面积多达300多万平方公里，是世界上海上风能资源最丰富的国家之一。东部沿海水深2-15m水深线以内的近海区域，海平面以上50m高度风电可装机容量约为2亿kw。更重要的是，我国风速的日变化趋势正好和电力负荷曲线相吻合。
【发明内容】
[0003]针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种利用桅杆振荡进行海上风能发电的装置，解决传统叶片式风机破坏海上环境，不能适应于多风向进行改变的技术问题，同时利用风能带动涡激振动原理进行发电与太阳能集热发电有机结合，实现了风能和太阳能的综合利用，提尚发电效率。
[0004]为了解决现有技术中存在技术问题，本发明采用如下技术方案:
[0005]—种利用桅杆振荡进行海上风能发电的装置，包括带发电机的底座，所述发电机内部设置有向外伸出的风能收集杆，所述风能收集杆的顶部连接桅杆，其轴身上设置有由线圈和弹簧构成的风能调谐机构，所述弹簧的顶部与所述风能收集杆连接，其周身上设置有与所述发动机连接的线圈，其底部与所述底座连接。所述风能调谐机构通过其内部的弹簧将所述桅杆和所述风能收集杆传输的横向位移的风能转化为纵向位移后，导通所述线圈切割所述发电机磁场进行发电的。所述桅杆的外表面设置有太阳能采集板，所述太阳能采集板通过设置在所述桅杆内腔的导线连接到所述发电机。
[0006]所述底座上设置有支撑杆。
[0007]所述风能调谐机构的外部设置有保护罩。
[0008]所述桅杆为可折叠结构。
[0009]所述支撑杆为可折叠结构。
[0010]本发明有益效果:
[0011]第一、本发明是采用涡激振荡式发电，通过风吹过桅杆后产生的“卡门涡街”效应带动桅杆摇摆，其优点有:无大叶片，减小来风方向对风机的冲击阻力；制造成本比传统风机低一半左右;能量利用率高，降低碳排放和发电成本;无噪音，不污染环境，不伤害过往鸟类;工作占地面积小等。
[0012]第二、本发明通过设置弹簧部件将桅杆的左右摇摆产生的离心力作用于弹簧上，使其发生拉伸和收缩的形变，并将调谐收集杆上的横向位移转变为纵向位移，可以处理来自不同方向的风产生的位移，其优点有:实现横向位移到纵向位移的转化，转化率很高，几乎没有能量损失;弹簧上的预拉力提供回复力，可以使调谐收集杆更快地回到平衡位置，并防止风力过大而发生折断;适应于各个方向的风在桅杆上产生的位移，不受风向的影响，实现“万向”；相比传统的“万向节”装置，弹簧机构不需要齿轮机构，大量节省润滑、维护成本。
[0013]第三、本发明中的桅杆和支撑杆均采用3节折叠式伸缩结构，其优点有:缩小了装置的体积，有效地减少了运输和安装的成本，大幅度延长使用寿命。
[0014]第四、本发明通过在桅杆上安装太阳能收集机构，以实现风能和太阳能的综合利用，提尚发电效率。
【附图说明】
[0015]图1是本发明一种利用桅杆振荡进行海上风能发电装置的结构示意图。
[0016]图2是本发明一种利用桅杆振荡进行海上风能发电装置折叠后的状态图。
[0017]图3是本发明一种利用桅杆振荡进行海上风能发电装置中底座结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明做出详细地说明:
[0019]如图1所示，本发明提供一种利用桅杆振荡进行海上风能发电的装置，包括带发电机11的底座I，所述底座I上设置有支撑杆12。发电机11嵌入底座I中，底座I的四角上分别设置有支撑杆12，二者固定在海面的水泥基础上或浮式装置上。所述发电机11内部设置有向外伸出的风能收集杆2，所述风能收集杆2的顶部连接桅杆3，所述风能收集杆2轴身上设置有由弹簧41和线圈42构成的风能调谐机构4，所述弹簧41的顶部与所述风能收集杆2连接，所述弹簧41周身上设置有与所述发动机11连接的线圈42，所述弹簧41底部与所述底座I连接。所述风能调谐机构41通过其内部的弹簧41将所述桅杆3和所述风能收集杆2传输的横向位移的风能转化为纵向位移后，导通所述线圈43切割所述发电机11磁场进行发电的。所述桅杆3的外表面设置有太阳能采集板31，所述太阳能采集板31通过设置在所述桅杆3内腔的导线32连接到所述发电机U。所述导线32的顶端连接到桅杆内部的顶部，并通过导线32上的若干支线321与桅杆3内部的侧壁进行连接。太阳能采集板31可选用太阳能电池板，将收集的太阳能转化为电能，通过桅杆3内部的导线32和风能收集杆2传输进发电机11，将太阳能转化成的电与发电机所发的电合并在一起，实现风能和太阳能的综合利用，提高发电效率。所述桅杆3为可折叠结构。工作时，松开锁紧机构把2节桅杆从3节桅杆拉出，I节桅杆从2节桅杆拉出，并锁紧;松开锁紧机构把I节桅杆推入2节中，2节桅杆推入3节中，如图2所示。
[0020]所述风能调谐机构4的外部设置有保护罩43。所述保护罩43用于防止风能收集杆2和弹簧41受到外力冲击或腐蚀而损坏，但为了保证不影响桅杆和风能收集杆的摇摆，保护罩43和底座I之间留有间隙。
[0021]如图2所示，本发电装置运输前，将锁紧装置松开，桅杆3和支撑杆12收到最短，支撑杆12折叠收入底座I中。随后，包装运输。这样可以使整个发电装置呈规则方体，节省运输成本，也可以避免运输过程中发生碰撞破损。运输完成后，进行固定安装，按图1方式展开。
[0022]如图3所示，所述支撑杆12为可折叠结构。支撑杆12均采用锁紧结构锁紧的3节折叠式伸缩结构，支撑杆12可以折叠收入底座I中。工作时，松开锁紧机构把2节支撑杆从3节支撑杆拉出，I节支撑杆从2节支撑杆拉出，并锁紧;工作完成后，松开锁紧机构把I节桅杆3和支撑杆12推入2节中，2节桅杆3和支撑杆12推入3节中，其中支撑杆12可折叠收入底座I中。整个底座I收缩后为一个方体，节省空间，便于运输。
[0023]本发明的工作原理是桅杆3经过风能收集杆2、弹簧41连接到发电机11，风吹过桅杆3在其后产生循环涡流(卡门涡街)，使桅杆3在风中摇摆，产生接连不断的横向位移，该位移由风能收集杆进行收集;弹簧41部件可以处理各种不同方向的风所产生的位移，并通过桅杆3左右摇摆产生的离心力发生拉伸和收缩形变，将横向位移转化为纵向位移，传输进发电机11中，弹簧41上安装线圈42，通过线圈42切割发电机11中的磁场来实现发电。弹簧41和线圈42构成本发明的风能调谐机构4。
[0024]上述实例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、材料、连接方式都是可以有所变化的，凡是在本发明技术基础上进行的等同变换和改进，均不应该排除在本发明的保护范围之外。
【主权项】
1.一种利用桅杆振荡进行海上风能发电的装置，包括带发电机的底座，其特征在于:所述发电机内部设置有向外伸出的风能收集杆，所述风能收集杆的顶部连接桅杆，其轴身上设置有由弹簧和线圈构成的风能调谐机构;所述弹簧的顶部与所述风能收集杆连接，其周身上设置有与所述发动机连接的线圈，其底部与所述底座连接。2.根据权利要求1所述的一种利用桅杆振荡进行海上风能发电的装置，其特征在于:所述风能调谐机构通过其内部的弹簧将所述桅杆和所述风能收集杆传输的横向位移的风能转化为纵向位移后，导通线圈切割所述发电机磁场进行发电的。3.根据权利要求1所述的一种利用桅杆振荡进行海上风能发电的装置，其特征在于:所述桅杆的外表面设置有太阳能采集板，所述太阳能采集板通过设置在所述桅杆内腔的导线连接到所述发电机。4.根据权利要求1所述的一种利用桅杆振荡进行海上风能发电的装置，其特征在于:所述底座上设置有支撑杆。5.根据权利要求1所述的一种利用桅杆振荡进行海上风能发电的装置，其特征在于:所述风能调谐机构的外部设置有保护罩。6.根据权利要求1所述的一种利用桅杆振荡进行海上风能发电的装置，其特征在于:所述桅杆为可折叠结构。7.根据权利要求4所述的一种利用桅杆振荡进行海上风能发电的装置，其特征在于:所述支撑杆为可折叠结构。
【文档编号】F03D80/00GK106089590SQ201610615005
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月26日 公开号201610615005.4, CN 106089590 A, CN 106089590A, CN 201610615005, CN-A-106089590, CN106089590 A, CN106089590A, CN201610615005, CN201610615005.4
【发明人】林伟豪, 吕道晨, 汪曙光, 杨树耕
【申请人】天津大学