一种适用于高速公路上的自转向轴流型风力发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种适用于高速公路上的自转向轴流型风力发电装置，其包括风扇，风扇包括壳体和风扇轴，风扇的一端设置有转动部，转动部包括多个风叶、内固定圈和外固定圈，风扇的另一端设置有发电机，发电机的转子与风扇轴同轴并联动，壳体的中部设置有支撑轴，支撑轴通过轴承固定在支撑套内，支撑套的下端固定在地面或护栏上，发电机与蓄电装置电连接；支撑轴与扇叶之间设置有弹性件。转动部的设置可以具有较大的受风面积，外固定圈同时起到了对风流整流和积聚风能的作用，消除了叶尖效应，风能利用率高。并且本发明专利技术的风扇能够根据风力的大小而自行调整迎风方向，进而降低风扇壳体及支撑轴的周向扭力和内应力，提高发电效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风力发电设备
，具体地是涉及一种适用于高速公路上的自转向轴流型风力发电装置。
技术介绍
随着传统能源的日益枯竭，人们正努力寻找可持续、绿色环保的能源来满足人类发展的需求，风能作为重要的绿色能源备受关注。自然风由于风向、风速均不恒定，且相关设备代价高昂、发电效率较低，因此不能适用于普通的需求，人们开始研宄如何利用人类活动过程中产生的定向风能来发电，如高速公路上机动车在行驶过程中产生的风能。现有的用于高速公路上的自转向风力发电装置一般均采用一个风扇带动一个发电机，如中国专利文献CN101294548A公开了一种应用于高速公路的风力发电装置及系统，其每一个风力发电机的轴均与叶片连接，并使叶片固定的对准一个方向，这种设置方式虽然能够保证转动部带动发电机转动，但是由于高速路上的车辆并不是连续通过，相互之间的间距不定，机动车经过时产生的风力由强至若，特别是机动车刚经过时产生的瞬时较大风力对风扇壳体产生一个很大的周向扭力，支撑柱(用于支撑风扇)及风扇与支撑柱的连接处会有较大的内应力，而机动车经过后内扭力消失，支撑柱及风扇与支撑柱的连接处为了复位又会有一个逆向的周向应力，且每经过一辆车就要有一次“周向扭力一一复位”的循环，因此该风扇的支撑柱及支撑柱与风扇的连接处容易损坏，不能适于长久使用，且维护成本较高。并且目前的风扇多采用三风叶或多风叶等升力型风叶，其风叶叶尖呈自由状态，叶尖效应明显。风叶高速旋转时形成了近似平面，阻碍了气流通过，使风叶降低了风能利用率气流随转向四周流动，风叶后方呈现真空状态，风叶扭曲变形现象明显，破坏了发电机的稳定性。整体强度差，噪音大，并且安全性差，容易脱落造成意外事故。因此，本专利技术的专利技术人亟需构思一种新技术以改善其问题。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种具有较高风能利用率、较高安全系数、较高发电效率以及较低的维护成本的适用于高速公路上的自转向轴流型风力发电装置。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是:一种适用于高速公路上的自转向轴流型风力发电装置，包括风扇，所述风扇包括壳体和设置在所述壳体内的风扇轴，所述风扇的一端设置有转动部，所述转动部包括多个风叶、内固定圈和外固定圈，所述多个风叶沿圆周方向均布排列并安装于所述内固定圈和所述外固定圈上，所述内固定圈固定在所述风扇轴上，所述外固定圈为圆台状结构，沿远离所述壳体的方向所述内固定圈的横截面直径大小不变或者均匀减少，沿远离所述壳体的方向所述外固定圈的横截面直径均匀增大，所述所有风叶圆弧方向一致，所述所有风叶的叶倾角方向一致。所述风扇的另一端设置有发电机，所述发电机的转子与所述风扇轴同轴并联动，所述壳体的中部设置有向下延伸的支撑轴，所述支撑轴通过轴承固定在支撑套内，所述支撑轴可相对于所述支撑套做周向转动，所述支撑套的下端固定在地面或护栏上用于支撑所述风扇，所述发电机与蓄电装置电连接；所述支撑轴与所述转动部之间设置有弹性件，所述弹性件的上端固定在所述壳体上，所述弹性件的下端固定在所述支撑套或地面上，所述弹性件、所述风扇轴及所述支撑轴的轴线所共同形成的平面垂直于地面。进一步地，所述外固定圈为中空的圆台状结构，其远壳体端的横截面直径与近壳体端的横截面直径比在1.1:1至1.5:1之间。进一步地，所述风叶的叶倾角为30°?60°。进一步地，所述支撑套的侧面上设置有用于防止所述风扇过度转向的转向限位装置。进一步地，所述转向限位装置为设置在所述支撑套两侧的限位板，所述限位板的下端固定在所述支撑套的侧壁上，所述限位板的上端延伸至所述风扇前端或后端的两侧，两个所述限位板之间的距离适于所述风扇轴在水平面内转向正负30度的角度。进一步地，所述限位板的顶端与所述风扇的壳体之间设置有缓冲件，所述缓冲件的一端固定在所述限位板的上端，所述缓冲件的另一端固定在所述风扇的壳体上。进一步地，所述缓冲件为螺旋形的弹簧，所述弹簧与所述风扇的壳体连接的一端靠近所述转动部设置。进一步地，所述弹性件为螺旋形的弹簧或弹力绳。进一步地，所述内固定圈为等直径圆筒形结构。进一步地，所述内固定圈为圆台状结构。采用上述技术方案，本专利技术至少包括如下有益效果:1.本专利技术所述的适用于高速公路上的自转向轴流型风力发电装置，其转动部的设置可以具有较大的受风面积，所述外固定圈同时起到了对风流整流和积聚风能的作用，整体结构有效提升了风叶强度、风叶的运转平稳性，消除了叶尖效应，结构简单，风能利用率高。所述风叶通过所述内固定圈和所述外固定圈紧固，使得所述转动部的整体抗弯曲、阻扰性能好，相对于大流体风能能量，不易折断，推力均匀，旋转效果好，由于叶尖包裹固定，没有划流效应，相对噪音小，有一定的稳定性和使用寿命。2.本专利技术所述的适用于高速公路上的自转向轴流型风力发电装置，整个风扇可以支撑轴为轴心周向转动，当机动车行驶过程中产生的风力过大时，风扇可绕轴转动一定角度，进而缓冲风力对整个风扇产生的扭力作用，降低支撑轴、支撑套及壳体的内部应力，进而延长风力发电装置的寿命；而通过设置弹性件，并将弹性件、风扇轴及支撑轴的轴线所共同形成的平面垂直于地面，则只有当风扇处于预设的迎向机动车开来的方向时，弹性件的延伸长度最短，风扇在风力的作用下无论是向左还是向右转动均会带动风扇绕支撑轴转动，进而使弹性件的延伸长度被拉伸，弹性件的弹力变大，以克服过大的风力，并使风扇的扇叶恰当地对准风力方向，提高发电效率；因此本专利技术的风力发电装置其风扇能够根据风力的大小而自行调整迎风方向，降低风扇壳体及支撑轴的周向扭力和内应力，延长使用寿命，并能优化转动部的迎风角度，提高发电效率。【附图说明】图1为本专利技术所述的适用于高速公路上的自转向轴流型风力发电装置的结构示意图；图2为本专利技术所述的适用于高速公路上的自转向轴流型风力发电装置的俯视示意图；图3为本专利技术所述转动部的结构示意图；图4为本专利技术所述风叶的结构示意图。其中:1.风扇，10.壳体，11.风扇轴，12.转动部，121.风叶，122.内固定圈，123.外固定圈，2.发电机，3.支撑轴，4.支撑套，5.蓄电装置，6.弹性件，7.缓冲件，8.限位板。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。如图1至图4所示，为符合本专利技术的一种适用于高速公路上的自转向轴流型风力发电装置，包括风扇I，所述风扇I包括壳体10和设置在所述壳体10内的风扇轴11，所述风扇I的一端设置有转动部12，所述转动部12包括多个风叶121、内固定圈122和外固定圈123，所述多个风叶121沿圆周方向均布排列并安装于所述内固定圈122和所述外固定圈123上，所述内固定圈122固定在所述风扇轴11上，所述外固定圈123为圆台状结构，沿远离所述壳体10的方向所述内固定圈122的横截面直径大小不变或者均匀减少，沿远离所述壳体10的方向所述外固定圈123的横截面直径均匀增大，所述所有风叶121圆弧方向一致，所述所有风叶121的叶倾角方向一致。所述转动部12的设置可以具有较大的受风面积，所述外固定圈123同时起到了对风流整流和积聚风能的作用，整体结构有效提升了风叶121强度、风叶121的运转平稳性，消除了叶尖效应，结构简单，风能利用率高。所述风叶121通过所述内固定圈122和所述外固定圈123紧固，使得所述转动部12的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于高速公路上的自转向轴流型风力发电装置，其特征在于，包括风扇，所述风扇包括壳体和设置在所述壳体内的风扇轴，所述风扇的一端设置有转动部，所述转动部包括多个风叶、内固定圈和外固定圈，所述多个风叶沿圆周方向均布排列并安装于所述内固定圈和所述外固定圈上，所述内固定圈固定在所述风扇轴上，所述外固定圈为圆台状结构，沿远离所述壳体的方向所述内固定圈的横截面直径大小不变或者均匀减少，沿远离所述壳体的方向所述外固定圈的横截面直径均匀增大，所述所有风叶圆弧方向一致，所述所有风叶的叶倾角方向一致；所述风扇的另一端设置有发电机，所述发电机的转子与所述风扇轴同轴并联动，所述壳体的中部设置有向下延伸的支撑轴，所述支撑轴通过轴承固定在支撑套内，所述支撑轴可相对于所述支撑套做周向转动，所述支撑套的下端固定在地面或护栏上用于支撑所述风扇，所述发电机与蓄电装置电连接；所述支撑轴与所述转动部之间设置有弹性件，所述弹性件的上端固定在所述壳体上，所述弹性件的下端固定在所述支撑套或地面上，所述弹性件、所述风扇轴及所述支撑轴的轴线所共同形成的平面垂直于地面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊，
申请(专利权)人：苏州常实工业设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32