[發明專利]面向風能獲取的振動能量采集裝置

在審

• 申請號: 202110588336.4
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113452231A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 宋玉旺;陳元立;劉微;王虎
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02K35/02
• 分類號: H02K35/02;H02K7/18;F03D5/00;F03D9/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明是一種面向風能獲取的振動能量采集裝置，屬于可再生能源的風力發電領域。包括風力機底座(1)、可調節立柱(2)、拾振裝置(3)、殼體(4)、線圈裝置(5)、磁體裝置(6)六部分。通過任意方向來風吹過拾振裝置(3)的柱形采風鈍體(3?1)時產生渦激振動現象，振動進而使閉合密集線圈(5?1?2，5?2?2)交替切割環形永磁體(6?1?1，6?2?1)所提供的磁感線，產生交流電流進行發電。該裝置無需傳統風機葉片，利用渦流振動產生磁場切割進而形成電能，可接受任何風向的風荷載,無需額外裝置引導風方向就可以獲得最大的風能，符合可持續發展的要求。

技術領域

本發明專利涉及的是一種基于渦激振動原理與電磁感應原理的振動能量采集裝置，屬于可再生能源的風力發電領域。

背景技術

近幾年來，伴隨著一系列新興風電技術的提出與應用，風電這一能源形式的發展速度已經超越了絕大多數其他能源，排名世界前列。世界各國也開始對風電進行深入研究并獲得了豐厚成果，因此，在我國風能發電領域培養自主創新能力和新技術的革新迫在眉睫。

傳統的葉輪式風力發電機有諸多缺陷，如噪聲污染嚴重、葉輪旋轉影響鳥類正常棲息、結構復雜，維修不便、對風向有較高要求，需要偏航裝置等等。

作為一種常見的流體力學現象，渦激振動具有重要的應用前景。1911年，匈牙利裔美國空氣動力學家Theodore von Karman在理論上首次提出了卡門渦街。當流體流經阻流體時,流體達到一定流速時，流體從阻流體兩側剝離，形成交替的渦流作用在物體上進而使其發生振動。我們可以利用這個原理，來設計基于卡門渦街和電磁感應原理的風力發電裝置。

發明內容

本發明專利設計了一種基于渦激振動原理的風力發電裝置，目的是為了有效解決現有葉輪式發電技術中發電效率低、占地多、噪音大、對鳥類造成傷害等技術問題。

所述基于卡門渦街理論的無葉片風力發電裝置，其主要由風力機底座(1)、可調節立柱(2)、拾振裝置(3)、電磁殼體(4)、線圈裝置(5)、磁體裝置(6)六部分組成。在拾振裝置(3)中，一根柱形的采風鈍體(3-1)，通過柔性連桿(3-2)固定在面包板(1-1)上；線圈裝置分為大線圈裝置(5-1)及小線圈裝置(5-2))，其位于電磁殼體(4)中，并與柱形采風鈍體(3-1)同軸心。

本發明中，采用圓柱形采風鈍體(3-1)收集振動能量，任意方向來風吹過采風裝置時，來風經過采風鈍體(3-1)產生脫落漩渦，對采風鈍體(3-1)表面施加交替相間的流體力，使得采風鈍體(3-1)及柔性連接桿(3-2)進行往復振動，進而帶動磁體裝置(6)運動，閉合線圈(5-1-2，5-2-2)與環形永磁體(6-1-1，6-2-1)所提供的磁感線產生相對位移，從而產生交變電流。

優選的，環形永磁體(6-1-1，6-2-1)采用釹鐵硼永磁材料或磁性更佳的稀土永磁材料。

優選的，所用連接桿(3-2)為柔性材料，采用綜合性價比較高的橡膠棒。

優選的，圓柱形采風鈍體(3-1)外表面采用玻璃纖維材質覆蓋。

優選的，圓柱形采風鈍體(3-1)整體為圓柱形，底部留有一個連接口與柔性連桿(3-2)進行連接。

優選的，環形永磁環(6-1-1，6-2-1)，即與磁鐵架(6-1-2，6-2-2)相互組合構成磁體裝置，固定在柔性連桿(3-2)中上部適合的位置，來風使圓柱形采風鈍體(3-1)產生渦激振動，進而帶動柔性連桿(3-2)與磁體裝置一同振動。

優選的，線圈(5-1-2，5-2-2)纏繞為環狀結構，且與靜止狀態下的柔性連桿(3-2)及環形永磁環(6-1-1，6-2-1)呈同軸心布置，從而使環形永磁環(6-1-1，6-2-1)振動時通過閉合線圈(5-1-2，5-2-2)的磁通量變化率足夠大。