一种微风启动平板矩阵式风力发电装置

本技术涉及风力发电设备领域，尤其涉及一种微风启动平板矩阵式风力发电装置。

背景技术：

1、随着能源危机、环境污染以及温室效应等问题日益严重，未来我国经济增长和能源结构都将向低碳化转型。在“2030年碳达峰、2060年碳中和”战略目标引领下，未来四十年我国以风电、光伏、电动汽车为代表的战略新兴产业将呈现强劲的持续增长，新能源正逐渐从补充性能源向替代性能源转变。目前，我国陆上风资源大部分已开发完毕。然而，在城市、乡村、野外等尚有丰富的风能密度低、平均风速较小的风资源未被开发利用，造成了风能的浪费。因此，急需研发一种能够利用微风发电并且适用于不同应用场景的微风型风力发电装置。例如，能够为电动汽车续航的可折叠微风型风力发电机组，适用于建筑物的微风型风力发电墙或窗，适用于野外营地的便携式微风型风力发电机组等。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术是能够利用微风发电和适用于不同场景，提供一种可折叠平板矩阵式风力发电装置。

2、为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

3、一种微风启动平板矩阵式风力发电装置，其特征在于：包括底盘、齿轮、底板、风轮板、风轮、风杯、风向标、球头杆、滑块、滑杆，所述齿轮位于底盘的上侧中心，所述底板位于齿轮的上侧，所述风轮板位于底板上端前侧，所述风轮呈矩阵式位于风轮板中，所述风向标位于风轮板上侧一端的凹槽中，所述风杯位于风轮板上侧另一端凹槽中，所述球头杆的一端位于风轮板后侧的凹槽中，另一端位于滑块前侧的凹槽中，所述滑杆位于底板上侧的凹槽中，所述滑块位于滑杆上，滑块后侧方洞与滑杆的后侧、上侧和下侧重合。

4、作为上述技术方案的进一步改进，所述风轮板为平板且前、后侧为平面，上、下、左、右侧为圆角结构，平板内含有孔洞，孔洞从风轮板的前侧延伸至风轮板的后侧且风轮板后侧含有风轮底板，风轮板的孔洞呈n×m(n与m分别为孔洞的个数，n≥2，m≥2)矩阵式分布于整个风轮板，孔洞的直径需略大于风轮的直径。

5、作为上述技术方案的进一步改进，所述风轮为可微风启动的小型风轮(10cm≤直径≤30cm)，直径略小于风轮板呈矩阵式分布的孔洞，风轮呈n×m(n≥2，m≥2)矩阵式分布于风轮板的矩阵式孔洞中，风轮(5)与风轮底板(41)通过风轮轴(51)同心固定连接。

6、作为上述技术方案的进一步改进，所述底板下侧中心含有齿轮卡槽，齿轮与齿轮卡槽嵌合。

7、作为上述技术方案的进一步改进，所述风轮板上侧含有两个凹槽，风向标与其中一个孔洞凹槽，风杯和另一个凹槽嵌合。

8、作为上述技术方案的进一步改进，所述底板上侧的前侧含有销，风轮板和销通过销轴连接。

9、作为上述技术方案的进一步改进，所述底板上侧含有凹槽，滑杆的支架与凹槽嵌合，并且滑杆滑轨朝向风轮板的后侧。

10、作为上述技术方案的进一步改进，所述滑块的方洞前侧含有滚轮，将所述滑块装配在滑杆上时，滚轮与滑杆滑轨相切，滚轮轴与滚轮同心连接，滑块的方洞后侧中心含有凹槽，凹槽中含有定位块，凹槽与定位块同心连接，滑块的方洞后侧中心的凹槽与滑块后侧之间连接有滑块电磁线圈。

11、作为上述技术方案的进一步改进，所述定位块可以与滑杆定位槽和滑块方洞后侧中心的凹槽配合并且定位块、滑杆定位槽、滑块方洞后侧中心的凹槽为同心结构。

12、作为上述技术方案的进一步改进，所述滑杆内部含有滑杆电磁线圈，其位置位于滑杆定位槽底部与滑杆滑轨底部之间。

13、与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

14、本实用新型提供了一种微风启动平板矩阵式风力发电装置，与一般的风力发电机不同，本装置将大风启动的大型风力机分散成可以微风启动的矩阵式小型风力机(风轮直径为10cm-30cm)，实现微风发电，并且发电电流、电压、总功率可通过矩阵式小型风力机串并联根据用户自主调整。在微风或风能充足条件时，通过滑块中的滚轮和滑杆滑轨配合以及风轮板和底板的销的配合实现风轮板的升起，风轮转动，将风轮转动的机械能转换成电能；在风向与风轮板前侧不垂直时，可以使用风向标确定风向，通过齿轮带动底板使风轮板前侧垂直于风向，实现风能利用最大化；在风力较大或无风条件时，为了防止装置的损坏，可以通过滑块中的滚轮和滑杆滑轨配合以及风轮板和底板的销的配合实现风轮板的放下。在装置收集风能时，风杯可以采集风速的信息，实现风速信息可视化；与一般的风轮相比，本实用新型的采用的风轮尺寸较小，可被微风驱动，风轮采用矩阵式分布，可以将风力发电机串并联提高装置的总发电电流、电压和功率，理论上讲，在风轮板面积无限大的情况下，可以将无数个风轮串并联，具体尺寸与风轮数目可以根据用户的需求定制，以2×2矩阵式的风轮板、直径为10cm的风轮为例，2.9m/s的微风即可驱动风轮，将风力发电机串并联直流电压可达47v，直流电流可达0.97a，总功率可达46w。此外，本装置的风轮板可折叠，便于安装，具备便携性。本实用新型提供了一种微风启动平板矩阵式风力发电装置，为风力较小地区提供了微风风力发电的条件，如房屋屋顶、露营营地、电动汽车车顶等，所使用的结构简单、安装方便、成本低廉，而且体积小、安装方便，尺寸可以根据实际需要定制，解决了风力较小地区无法利用微风进行风力发电的问题。

技术特征：

1.一种微风启动平板矩阵式风力发电装置，其特征在于：包括底盘(1)、齿轮(2)、底板(3)、风轮板(4)、风轮(5)、风杯(6)、风向标(7)、球头杆(8)、滑块(9)、滑杆(10)，所述齿轮(2)位于底盘(1)的上侧中心，所述底板(3)位于齿轮(2)的上侧，所述风轮板(4)位于底板(3)上端前侧，所述风轮(5)呈矩阵式位于风轮板(4)中，所述风向标(7)位于风轮板(4)上侧一端的凹槽中，所述风杯(6)位于风轮板(4)上侧另一端凹槽中，所述球头杆(8)的一端位于风轮板(4)后侧的凹槽中，另一端位于滑块(9)前侧的凹槽中，所述滑杆(10)位于底板(3)上侧的凹槽中，所述滑块(9)位于滑杆(10)上，滑块(9)后侧方洞与滑杆(10)的后侧、上侧和下侧重合。

2.根据权利要求1所述的微风启动平板矩阵式风力发电装置，其特征在于：所述风轮板(4)为平板且前、后侧为平面，上、下、左、右侧为圆角结构，平板内含有孔洞，孔洞从风轮板(4)的前侧延伸至风轮板(4)的后侧且风轮板(4)后侧含有风轮底板(41)，风轮板(4)的孔洞呈n×m矩阵式分布于整个风轮板(4)，n与m分别为孔洞的个数，n≥2，m≥2，孔洞的直径需略大于风轮(5)的直径。

3.根据权利要求1所述的微风启动平板矩阵式风力发电装置，其特征在于：所述风轮(5)为可微风启动的小型风轮，其直径为10-30cm，并且直径略小于风轮板(4)呈矩阵式分布的孔洞，风轮(5)呈n×m矩阵式分布于风轮板(4)的矩阵式孔洞中，风轮(5)与风轮底板(41)通过风轮轴(51)同心固定连接。

4.根据权利要求1所述的微风启动平板矩阵式风力发电装置，其特征在于：所述底板(3)下侧中心含有齿轮卡槽，齿轮(2)与齿轮卡槽嵌合。

5.根据权利要求1所述的微风启动平板矩阵式风力发电装置，其特征在于：所述风轮板(4)上侧含有两个凹槽，风向标(7)与其中一个孔洞凹槽，风杯(6)和另一个凹槽嵌合。

6.根据权利要求1所述的微风启动平板矩阵式风力发电装置，其特征在于：所述底板(3)上侧的前侧含有销(31)，风轮板(4)和销(31)通过销轴(32)连接。

7.根据权利要求1所述的微风启动平板矩阵式风力发电装置，其特征在于：所述底板(3)上侧含有凹槽，滑杆(10)的支架与凹槽嵌合，并且滑杆滑轨(101)朝向风轮板(4)的后侧。

8.根据权利要求1所述的微风启动平板矩阵式风力发电装置，其特征在于：所述滑块(9)的方洞前侧含有滚轮(92)，将所述滑块(9)装配在滑杆(10)上时，滚轮(92)与滑杆滑轨(101)相切，滚轮轴(91)与滚轮(92)同心连接，滑块(9)的方洞后侧中心含有凹槽，凹槽中含有定位块(93)，凹槽与定位块(93)同心连接，滑块(9)的方洞后侧中心的凹槽与滑块(9)后侧之间连接有滑块电磁线圈(94)。

9.根据权利要求8所述的微风启动平板矩阵式风力发电装置，其特征在于：所述定位块(93)与滑杆定位槽(102)和滑块(9)方洞后侧中心的凹槽配合并且定位块(93)、滑杆定位槽(102)、滑块(9)方洞后侧中心的凹槽为同心结构。

10.根据权利要求1所述的微风启动平板矩阵式风力发电装置，其特征在于：所述滑杆(10)内部含有滑杆电磁线圈(103)，其位置位于滑杆定位槽(102)底部与滑杆滑轨(101)底部之间。

技术总结
本技术公开了一种微风启动平板矩阵式风力发电装置，其特征在于：包括底盘、齿轮、底板、风轮板、风轮、风杯、风向标、球头杆、滑块、滑杆，所述齿轮位于底盘的上侧中心，所述底板位于齿轮的上侧，所述风轮板位于底板上端前侧，所述风轮呈矩阵式位于风轮板中，所述风向标位于风轮板上侧一端的凹槽中，所述风杯位于风轮板上侧另一端凹槽中，所述球头杆的一端位于风轮板后侧的凹槽中，另一端位于滑块前侧的凹槽中，所述滑杆位于底板上侧的凹槽中，所述滑块位于滑杆上，滑块后侧方洞与滑杆的后侧、上侧和下侧重合。本技术为常年微风地区提供了风电转换的条件，提高了风能利用率，并且满足多种场景的电力需求，推动能源结构的低碳化转型。

技术研发人员：陈建林,武子寒,赵威,杨若曦,邹羽
受保护的技术使用者：长沙理工大学
技术研发日：20230901
技术公布日：2024/3/27