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1、(10)申请公布号 CN 102996363 A (43)申请公布日 2013.03.27 CN 102996363 A *CN102996363A* (21)申请号 201210520436.4 (22)申请日 2012.12.07 F03D 9/02(2006.01) F03D 1/02(2006.01) F03D 1/06(2006.01) F03D 7/04(2006.01) H02J 7/14(2006.01) (71)申请人 常州大学 地址 213164 江苏省常州市武进区滆湖路 1 号 (72)发明人 王红 王小兵 王树立 李恩田 (74)专利代理机构 南京知识律师事务所 322。
2、07 代理人 卢亚丽 (54) 发明名称 一种管道内复合二级风能发电装置 (57) 摘要 本发明提供了一种管道内复合二级风能发电 装置， 包括集风装置即漏斗式管道口处的集流器、 带齿轮变速器的风力发电机装置、 具有导磁性的 风轮叶片即导磁性叶轮、 线圈和永磁铁、 蓄电池、 步进电机、 风向感应器、 控制电路、 支座及漏斗式 管道与圆柱形管道连接而成的组合体， 针对常用 风能发电装置发电过程中受风速的限制和风能利 用率较低的问题， 提出的一种管内风能发电装置 来更加有效地把风能转化为电能。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产。
3、权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种管道内复合二级风能发电装置， 其特征在于 ： 包括一级风力发电装置、 二级风 力发电装置、 外部设备 ； 所述的一级风力发电装置包括漏斗式管道 （2A） 、 集流器 （1） 、 隔板 （6） 、 导磁性叶轮 （3） 、 电磁感应组合体 （4） 、 导线、 蓄电池、 风轮输出轴 （11） 、 齿轮变速箱， 其外部是漏斗式管 道 （2A） ， 管口设有集流器 （1） ， 用于收集风能， 漏斗式管道 （2A） 的内部通过隔板 （6） 被分成 3 个以上的空间， 每个空间内置有导磁性叶轮 （3） ，。
4、 在每个空间内， 管壁及漏斗式管道 （2A） 的 中心线上的隔板上都设有电磁感应组合体 （4） ， 电磁感应组合体 （4） 通过导线与蓄电池相 连， 导磁性叶轮 （3） 在进入管道内的自然风的冲击作用下快速旋转， 与管壁及隔板 （6） 上的 电磁感应组合体 （4） 切割磁力线产生电能， 所产生的电能通过连接在电磁感应组合体 （4） 上的导线存储在蓄电池中 ； 同时每个与导磁性叶轮 （3） 相连接的的风轮输出轴 （11） 上还设 有风力发电机 （5） ， 风力发电机 （5） 通过导线与蓄电池相连， 当风冲击叶轮旋转， 通过齿轮 变速箱带动风力发电机 （5） 快速转动， 风力发电机 （5） 将导磁。
5、性叶轮 （3） 转动的机械能转化 为电能， 储存在蓄电池中， 实现复合发电 ； 所述的二级风力发电装置包括圆柱形管道 （2B） 、 导磁性叶轮 （3） 、 电磁感应组合体 （4） 、 风力发电机 （5） 、 风轮输出轴 （11） 、 导线、 蓄电池、 齿轮变速箱， 其外部是圆柱形管道 （2B） ， 圆柱形管道 （2B） 的中心线上设有一组导磁性叶轮 （3） ， 圆柱形管道 （2B） 的管壁上对 称设有 4 组电磁感应组合体 （4） ， 电磁感应组合体 （4） 通过导线与蓄电池相连， 导磁性叶轮 （3） 在进入管道内的自然风的冲击作用下快速旋转， 与管壁及隔板 （6） 上的电磁感应组合体 （4）。
6、 切割磁力线产生的电能， 所产生的电能通过连接在电磁感应组合体 （4） 上的导线存储 在蓄电池中 ； 导磁性叶轮 （3） 的风轮输出轴 （11） 上还设有风力发电机 （5） ， 风力发电机 （5） 与蓄电池相连， 与一级风力发电装置相同， 当风冲击叶轮旋转， 通过齿轮变速箱带动发电机 （5） 快速转动， 将机械能转化为电能储存在蓄电池中， 实现二级发电 ； 所述的外部设备由支座 （8） 、 步进电机 （7） 、 控制电路 （9） 、 风向感应器 （10） 组成， 步进 电机 （7） 装配在支座 （8） 上， 通过控制电路将风向感应器 （10） 的信息传到步进电机 （7） ， 由 步进电机 （7。
7、） 控制调整漏斗式管道 2A 与圆柱形管道 2B 连接而成的组合体的方位， 确保其 可以迎风， 以最大程度地利用风能。 2. 根据权利要求 1 所述的管道内复合二级风能发电装置， 其特征在于 ： 所述的电磁感 应组合体 （4） 由感应线圈及永磁铁组成。 权 利 要 求 书 CN 102996363 A 2 1/3 页 3 一种管道内复合二级风能发电装置 技术领域 0001 本发明涉及一种发电装置， 具体涉及一种管道内复合风能发电的装置。 背景技术 0002 目前已经大量使用的风能发电机都是利用自然风进行独立发电、 分布分散， 受风 速、 风向变化等因素的影响， 产生的电能也是非常不稳定。 当风。
8、速过低， 驱动不了叶轮旋转， 不能产生电能 ； 当风速过高， 需要停机以防止叶轮损坏等问题。 这样导致风能转化电能的有 限， 转换效率低， 风能的利用率很低， 成本高。 发明内容 0003 本发明针对常用风能发电装置发电过程中受风速的限制和风能利用率较低的问 题， 提出的一种管内风能发电装置来更加有效地把风能转化为电能。本发明中包括集风装 置即漏斗式管道 2A 口处的集流器 1、 带齿轮变速器的风力发电机装置、 具有导磁性的风轮 叶片即导磁性叶轮3、 线圈和永磁铁4、 蓄电池、 步进电机7、 风向感应器10、 控制电路9、 支座 8 及漏斗式管道 2A 与圆柱形管道 2B 连接而成的组合体。 。
9、0004 由一级风力发电装置、 二级风力发电装置、 外部设备三部分组成。 所述的一级风力 发电装置包括漏斗式管道 2A、 集流器 1、 隔板 6、 导磁性叶轮 3、 电磁感应组合体 4、 导线、 蓄 电池、 风轮输出轴 11、 齿轮变速箱， 其外部是漏斗式管道 2A， 管口设有集流器 1， 用于收集风 能， 漏斗式管道 2A 的内部通过隔板 6 被分成 3 个以上的空间， 每个空间内置有导磁性叶轮 3， 在每个空间内， 管壁及漏斗式管道 2A 的中心线上的隔板上都设有电磁感应组合体 4， 电 磁感应组合体 4 通过导线与蓄电池相连， 导磁性叶轮 3 在进入管道内的自然风的冲击作用 下快速旋转，。
10、 与管壁及隔板6上的电磁感应组合体4切割磁力线产生电能， 所产生的电能通 过连接在电磁感应组合体 4 上的导线存储在蓄电池中 ； 同时每个与导磁性叶轮 3 相连接的风轮输出轴 11 上还设有风力发电机 5， 风力发电机 5 通过导线与蓄电池相连， 当风冲击叶轮旋转， 通过齿轮变速箱带动风力发电机 5 快速转 动， 只有当风速达到一定值时风力发电机5才将导磁性叶轮3转动的机械能转化为电能， 储 存在蓄电池中， 实现复合发电。 0005 所述的二级风力发电装置包括圆柱形管道 2B、 导磁性叶轮 3、 电磁感应组合体 4、 风力发电机 5、 风轮输出轴 11、 导线、 蓄电池、 齿轮变速箱， 其外部。
11、是圆柱形管道 2B， 圆柱形 管道 2B 的中心线上设有一组导磁性叶轮 3， 圆柱形管道 2B 的管壁上对称设有 4 组电磁感 应组合体 4， 电磁感应组合体 4 通过导线与蓄电池相连， 导磁性叶轮 3 在进入管道内的自然 风的冲击作用下快速旋转， 与管壁及隔板6上的电磁感应组合体4切割磁力线产生的电能， 所产生的电能通过连接在电磁感应组合体 4 上的导线存储在蓄电池中 ； 导磁性叶轮 3 的风 轮输出轴 11 上还设有风力发电机 5， 风力发电机 5 与蓄电池相连， 与一级风力发电装置相 同， 当风冲击叶轮旋转， 通过齿轮变速箱带动发电机 5 快速转动， 当风速达到一定值时风力 发电机 5 。
12、才将导磁性叶轮 3 转动的机械能转化为电能储存在蓄电池中， 实现二级发电。 说 明 书 CN 102996363 A 3 2/3 页 4 0006 所述的电磁感应组合体 4 由感应线圈及永磁铁组成。 0007 本发明的工作流程 ： 一定速度的自然风通过集风装置即集流器 1 流进漏斗式管道 2A 与圆柱形管道 2B 连接而成的组合体内， 作用于位于漏斗式管道 2A 与圆柱形管道 2B 连 接而成的组合体内具有导磁性的风轮叶片即导磁性叶轮 3， 在风的冲击力作用下导磁性叶 轮 3 快速旋转。发电形式 1 ： 一方面与导磁性叶轮 3 位置相对应， 固定在管道内壁的感应线 圈和永磁铁切割磁力线， 周期。
13、性地改变着感应线圈的磁通量， 感应线圈两端有感应电动势， 感应线圈的输出端连接蓄电池， 储存电能 ； 发电形式 2 ： 一方面旋转的导磁性叶轮 3 的输出 轴上经齿轮变速器连接发电机转轴， 进行发电， 电能储存在蓄电池。所述的风能发电装置 前后部都各有两种发电形式， 发电形式 1 当自然风进入管道内， 风轮转动， 就出现切割磁力 线， 就磁通量的改变进行发电 ； 发电形式 2 只有当风速到达一定的大小时风轮转动输出轴 通过齿轮变速箱变速带动风力发电机， 才有电流输出， 否则风轮在转动， 达不到额定的电压 时， 它只是空转， 没有电流输出。 0008 本发明是一种二级风力发电装置， 一级发电位于。
14、漏斗式管道 2A， 根据实际空间大 小及实际需要， 通过隔板将该段管道内部分成3， 4或5个空间， 每个空间部分内置于导磁性 叶轮 3 及风力发电机 5， 管内壁及中心都装有感应线圈和永磁铁 ； 二级发电位于圆柱形管道 2B， 同样置于导磁性叶轮及风力发电机 5， 管子内壁装有感应线圈和永磁铁。 0009 本发明所述的漏斗式管道 2A 与圆柱形管道 2B 连接而成的组合体， 一有集中风力 的作用 ； 二有减压增加风速的作用。在经过一级发电装置时， 阻力会引起风速减小， 通过收 缩段， 可以确保风速大小， 提高发电效率。 0010 所述的漏斗式管道 2A 与圆柱形管道 2B 连接而成的组合体位于。
15、可转动的支座 8 上， 该支座装有步进电机 7， 步进电机 7 与控制电路 9 相连， 通过控制电路 9 将风向感应器 10 的信息传到步进电机 7， 这样确保漏斗式管道 2A 与圆柱形管道 2B 连接而成的组合体的 迎风方向， 最大程度的利用风能。 0011 本发明所具有的有益效果 ： （1） 复合发电 ： 导磁性叶轮 3 旋转时既带动风力发电机 6 发电， 又与管壁的永磁铁及感 应线圈切割磁力线产生电流发电。双重发电提高风能的利用率 ； （2） 本发电装置受力部分导磁性叶轮 3 因为装在管道内， 叶片的长度较小， 不易受损， 不受大风速的限制 ； 发电形式1不受风速大小的影响， 可持续发电。
16、。 本装置发电不受风速大 小的限制， 提高风能的利用率 ； （3） 根据用电需要可以调整管道内径、 发电级数、 发电风轮的多少及管道的多少， 使用 灵活。 附图说明 0012 图 1 为本发明装置构成示意图。 0013 1- 集流器 ； 2A- 漏斗式管道 ； 2B- 圆柱形管道 ； 3- 导磁性叶轮 ； 4- 电磁感应组合 体 ； 5-风力发电机 ； 6-隔板 ； 7-步进电机 ； 8-支座 ； 9-控制电路 ； 10-风向感应器 ； 11-风轮 输出轴。 0014 图 2 为一级 （左 2A） 、 二级 （右 2B） 发电的剖视图。 说 明 书 CN 102996363 A 4 3/3 页。
17、 5 具体实施方式 0015 附图 1 中包括 ： 集流器 1， 漏斗式管道 2， 导磁性叶轮 3， 感应线圈及永磁铁， 风力发 电机 5， 隔板 6， 与支座 8 装配的步进电机 7， 控制电路 9， 风向感应器 10 及与感应线圈 4 和 风力发电机 5 相接的蓄电池。 0016 所述的导磁性叶轮 3 位于漏斗式管道 2A 与圆柱形管道 2B 连接而成的组合体内， 导磁性叶轮3具有导磁性， 旋转时与管壁上的感应线圈及永磁铁4尽可能接近， 但有一定空 隙。在进入漏斗式管道 2A 与圆柱形管道 2B 连接而成的组合体内具有一定速度的自然风的 冲击作用下， 快速旋转， 各个带有导磁性的导磁性叶轮。
18、 3 的叶片与管壁上的永磁铁及感应 线圈切割磁力线产生电流， 并分别与蓄电池相连。 0017 本发明所述的感应线圈及永磁铁固定在管道内壁， 当导磁性叶轮 3 旋转时， 与导 磁性叶轮 3 的叶片进行切割磁力线， 从而产生电流。 0018 所述的风力发电机 5， 经过齿轮变速箱的输出轴与风轮输出轴 11 相连， 当风速达 到一定值， 旋转的导磁性叶轮 3 带动风力发电机 5 发电， 各个风力发电机 5 分别与蓄电池连 接， 储存电能。 0019 所述的蓄电池的引入是用来储存具有导磁性的旋转的导磁性叶轮 3 与其上方的 磁场切割磁力线产生的感应电流及发电机输出电流， 以备使用。 说 明 书 CN 102996363 A 5 1/1 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102996363 A 6 。