一种可融合建筑的大空轴风光互补发电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种可融合建筑的大空轴风光互补发电系统，包括多个竖直层叠搭建的发电单元，发电单元包括大空轴、风轮、导轨以及发电机。大空轴设置于发电单元的内侧；风轮由多个扇叶组成，并环设于大空轴外侧，风轮的上下两端设置内滚轮、外滚轮；导轨设置于风轮的上、下两端，并与滚轮相互配合；发电机设置于风轮下端的导轨与大空轴之间，发电机与导轨的内齿圈或摩擦轮啮合，由内齿圈或摩擦轮拖动发电；磁悬浮导轨平行设置于风轮下侧的内导轨和外导轨之间，用于减少导轨之间的摩擦。本实用新型专利技术的发电系统可有效提升垂直轴风力发电机的风能利用系数，增加发电量，同时对风机大型化和建筑发电一体化的构想作出了示范。

【技术实现步骤摘要】
一种可融合建筑的大空轴风光互补发电系统
本技术涉及垂直轴风力发电领域，特别是涉及一种可融合建筑的大空轴风光互补发电系统。
技术介绍
风能是清洁能源的重要来源之一。近些年来，随着风力发电机的高速发展，风能引起了越来越多的关注，风力发电量也逐年上升。许多国家和地区计划大力发展风力发电行业。目前的风力发电机主要分为两种：(1)水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；(2)垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流的方向。水平轴风力发电机需要设置偏航系统，工作过程中应力无法分散，抗破坏能力差，且轴承使用数量较多，致使结构复杂，造价高且易出现故障，另外，水平轴风力发电机在风速较小时难以启动，大多数时间处于静止状态，风能利用率很低。垂直轴风力发电机分为阻力型和升力型两种，阻力型风机的优点是启动转矩较大，启动性能良好，但是它的转速较低，风能的利用率甚至还低于水平轴风力发电机；升力型风机转速较高，旋转惯性大，结构相对简单，成本较低，但此结构在垂直轴风力发电机开始运行时启动比较困难，尤其是在风速较小的情况下运转性能差。相对于水平轴风力发电机，垂直轴风力发电机能够在不同风向下运行，因此这种风力发电机不需要偏航操纵系统。然而，垂直轴风力发电机上部捕风叶片和连接部件的重量都由中央轴承承担，这导致了中央轴承的直径变得很大，而浪费了很多空间，并且在风力发电机长期运行过程中，较大的自重不仅会导致强度和疲劳问题，还会显著增加连接轴承的摩擦力，这两种原因显著降低垂直轴风力发电机的发电效率。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种可融合建筑的大空轴风光互补发电系统，其结构简单合理、有效提高了垂直轴风力发电效率的可融合建筑。本技术所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：一种可融合建筑的大空轴风光互补发电系统，包括由多个竖直层叠搭建的发电单元构成，所述发电单元包括：大空轴，其设置于所述发电单元的内侧中央位置；风轮，其由多个扇叶组成，所述扇叶环设于所述大空轴外侧并包围所述大空轴，所述风轮在靠近所述大空轴侧上下两端设置内滚轮、远离所述大空轴侧的上下两端设外滚轮；两条内导轨，其对称设置于所述大空轴外侧风轮的上下两端，并与所述风轮上的内滚轮相互配合，实现所述风轮在所述内导轨上的运动，其中位于风轮下端的内导轨的内侧壁设置有内齿圈或摩擦轮；两条外导轨，其对称设置于所述大空轴外侧风轮的上下两端，并与所述风轮上的外滚轮相互配合，实现所述风轮在所述外导轨上的运动；发电机，其设置于所述风轮下端的内导轨与所述大空轴之间，所述发电机与所述内导轨的内齿圈或摩擦轮相啮合，由所述内齿圈或摩擦轮拖动发电；磁悬浮导轨，其平行设置于风轮下侧的内导轨和外导轨之间，用于减少对所述内导轨和所述外导轨之间的摩擦。优选地，上述技术方案中，所述可融合建筑的大空轴风光互补发电系统还包括：设置于最上层风轮的上端的光伏板顶盖和设置于最下层风轮的下端的大空轴塔基，所述光伏板顶盖的中间设置有采光孔和避雷针。优选地，上述技术方案中，所述可融合建筑的大空轴风光互补发电系统还包括：防护网，其环设于每一风轮的外侧。优选地，上述技术方案中，所述扇叶包括多个风叶和用于固定所述风叶的支架，多个风叶之间通过连杆和扭杆实现活动连接。优选地，上述技术方案中，所述风轮的数量为3-50，每一风轮与相邻风轮之间的运动方向为相同或相反，所述风轮的运动轨道为上下对称设置。优选地，上述技术方案中，每一风轮均包括3-12个扇叶，每一扇叶包括2-120片风叶，所述风叶为折角型或者圆弧形。优选地，上述技术方案中，所述风叶在支架上能够自动旋转，当风叶运行于受风时段时，全程自动处于最佳受风角度。优选地，上述技术方案中，所述大空轴为按通用建筑空间布置的中空结构，所述内导轨、所述外导轨与所述大空轴之间通过三角支撑架连接。优选地，上述技术方案中，所述发电机的数量为一台或多台，当所述发电机为多台时，其功率按照由小到大的顺序顺时针或逆时针方向依次设置。本技术上述技术方案，具有如下有益效果：首先，本技术的发电系统，通过内齿圈或摩擦轮在大空轴外部设置导轨上运动，带动布置于大空轴外的发电机进行发电，又将风力发电与光能发电结合在一起，有效的增加了发电效率。其次，该发电系统将发电系统与建筑相融合，合理利用了空间，而且本系统的发电不仅可供本系统中的建筑的使用，还可以向外持续输送电量。再者，该发电系统中的内齿圈为简单的结构部件，更换简单，拆装方便，连续分段设置的摩擦轮更可以实现单独停止一层发电单元即可完成更换的目的。综合而言，本技术的可融合建筑的大空轴风光互补发电系统可有效提升垂直轴风力发电机的风能利用系数，增加发电量，同时对现今提出的风机大型化和建筑发电一体化的构想作出了示范。附图说明图1是根据本技术的可融合建筑的大空轴风光互补发电系统的立体图。图2是根据本技术的可融合建筑的大空轴风光互补发电系统的剖视图。图3是根据本技术的可融合建筑的大空轴风光互补发电系统的发电单元的立体图。图4是根据本技术的可融合建筑的大空轴风光互补发电系统的发电单元的俯视图。图5是根据本技术的可融合建筑的大空轴风光互补发电系统的发电单元的示意图。图6是图5的发电单元的A-A方向剖视图。图7是图5的发电单元的B-B方向剖视图。图8是根据本技术的可融合建筑的大空轴风光互补发电系统的扇叶的主视图。图9是根据本技术的可融合建筑的大空轴风光互补发电系统的扇叶的俯视图。图10是根据本技术的可融合建筑的大空轴风光互补发电系统的扇叶的示意图。1-发电单元；11-大空轴；12-风轮；121-风叶；122-支架；123-连杆；124-扭杆；125-电动推杆；13-内导轨；14-外导轨；15-发电机；16-磁悬浮导轨；2-光伏板顶盖；21-采光孔；22-避雷针；3-大空轴塔基；4-防护网。具体实施方式下面对本技术的具体实施例进行详细描述，以便于进一步理解本技术。实施例1图1是根据本技术的可融合建筑的大空轴风光互补发电系统的立体图。图2是根据本技术的可融合建筑的大空轴风光互补发电系统的剖视图。图3是根据本技术的可融合建筑的大空轴风光互补发电系统的发电单元的立体图。图4是根据本技术的可融合建筑的大空轴风光互补发电系统的发电单元的俯视图。图5是根据本技术的可融合建筑的大空轴风光互补发电系统的发电单元的剖视图。图6是图5的发电单元的A-A方向剖视图。图7是图5的发电单元的B-B方向剖视图。图8是根据本技术的可融合建筑的大空轴风光互补发电系统的扇叶的主视图。图9是根据本技术的可融合建筑的大空轴风光互补发电系统的扇叶的俯视图。图10是根据本技术的可融合建筑的大空轴风光互补发电系统的扇叶的示意图。如图所示：一种可融合建筑的大空轴风光互补发电系统，包括多个层叠搭建的发电单元1、光伏板顶盖2、大空轴塔基3以及防护网4。详细来说：一种可融合建筑的大空轴风光互补发电系统，包括：多个层叠搭建的发电单元1，每一发电单元1均包括：大空轴11、风轮12、内导轨13、外导轨14、磁悬浮轨道16以及发电机15。具体的：发电单元1的数量为3-50，每一发电单元1均能在其对应的轨道内实现运动，每一发电单元1与相邻发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可融合建筑的大空轴风光互补发电系统，其特征在于，包括多个竖直层叠搭建的发电单元(1)，所述发电单元(1)包括：大空轴(11)，其设置于所述发电单元(1)的内侧中央位置；风轮(12)，其由多个扇叶组成，所述扇叶环设于所述大空轴(11)外侧并包围所述大空轴(12)，所述风轮(12)在靠近所述大空轴(11)一侧的上下两端设置内滚轮、远离所述大空轴(11)一侧的上下两端设外滚轮；两条内导轨(13)，其对称设置于所述大空轴(11)外侧所述风轮(12)的上、下两端，并与所述风轮(12)上的内滚轮相互配合，实现所述风轮(12)在所述内导轨(13)上的运动，其中，位于所述风轮(12)下端的内导轨(13)的内侧壁设置有内齿圈或摩擦轮；两条外导轨(14)，其对称设置于所述大空轴(11)外侧所述风轮(12)的上、下两端，并与所述风轮(12)上的外滚轮相互配合，实现所述风轮(12)在所述外导轨(14)上的运动；发电机(15)，其设置于所述风轮(12)下端的内导轨(13)与所述大空轴(11)之间，所述发电机(15)与所述内导轨(13)的内齿圈或摩擦轮啮合，由所述内齿圈或摩擦轮拖动发电；磁悬浮导轨(16)，其平行设置于所述风轮(12)下侧的所述内导轨(13)和所述外导轨(14)之间，用于减少所述内导轨(13)和所述外导轨(14)之间的摩擦。...

【技术特征摘要】
2017.03.02 CN 2017201998832;2017.03.02 CN 201710111.一种可融合建筑的大空轴风光互补发电系统，其特征在于，包括多个竖直层叠搭建的发电单元(1)，所述发电单元(1)包括：大空轴(11)，其设置于所述发电单元(1)的内侧中央位置；风轮(12)，其由多个扇叶组成，所述扇叶环设于所述大空轴(11)外侧并包围所述大空轴(12)，所述风轮(12)在靠近所述大空轴(11)一侧的上下两端设置内滚轮、远离所述大空轴(11)一侧的上下两端设外滚轮；两条内导轨(13)，其对称设置于所述大空轴(11)外侧所述风轮(12)的上、下两端，并与所述风轮(12)上的内滚轮相互配合，实现所述风轮(12)在所述内导轨(13)上的运动，其中，位于所述风轮(12)下端的内导轨(13)的内侧壁设置有内齿圈或摩擦轮；两条外导轨(14)，其对称设置于所述大空轴(11)外侧所述风轮(12)的上、下两端，并与所述风轮(12)上的外滚轮相互配合，实现所述风轮(12)在所述外导轨(14)上的运动；发电机(15)，其设置于所述风轮(12)下端的内导轨(13)与所述大空轴(11)之间，所述发电机(15)与所述内导轨(13)的内齿圈或摩擦轮啮合，由所述内齿圈或摩擦轮拖动发电；磁悬浮导轨(16)，其平行设置于所述风轮(12)下侧的所述内导轨(13)和所述外导轨(14)之间，用于减少所述内导轨(13)和所述外导轨(14)之间的摩擦。2.根据权利要求1所述的可融合建筑的大空轴风光互补发电系统，其特征在于，所述可融合建筑的大空轴风光互补发电系统还包括：光伏板顶盖(2)，其设置于最上层风轮(1)的上端，所述光伏板顶盖(2)的中间设置有采光孔(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张青，
申请(专利权)人：北京中能金瀚能源技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11