一种内管式风力发电装置

技术领域

本发明涉及风力发电装置技术领域，具体的，涉及一种内管式风力发电装置。

背景技术

风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机一般有风轮、发电机(包括装置)、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成；风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。

经检索，现有专利（公告号：CN111456906B）公开了一种内管式风力发电装置，该发明专利包括外筒体、连接外筒体的外筒帽、连接外筒帽的法兰盘，与法兰盘下端连接的支撑杆、设在支撑杆上的发电模组，设在发电模组与外筒帽之间的内风筒；所述发电模组包括发电机、增速机、转盆、设在转盆外沿的叶片转盘，支撑杆通过发电机、增速机与转盆的底面中心连接；转盆的底面中心与外沿之间设有多个拉杆，拉杆上设有拉杆环绕叶片。发电原理为：气流从外筒体左侧进入后，外筒帽与内风筒之间间隙呈环状且从左向右逐渐变小，气流流经上述间隙时速度加强数倍，加强后的气流推动叶片转盘转动。叶片转盘通过杠杆原理将转动扭矩施加到增速机的转轴上，从而带动增速机、发电机快速旋转，实现发电。

但在上述方案中，依然存在一定不足之处，其对于气流的加速仅通过外筒帽与内风筒之间设置的环状间隙进行加速，加速程度低，从而导致发电效率低，其次，叶片转盘与增速机的转轴通过转盆连接，通过叶片转盘转动来带动转盆转动，叶片转盘转动产生的摩擦力较为消耗风力，且叶片转盘的转动不能极大的提高转盆转动速率，使得增速机的转轴转动速率较低，从而降低了发电效率。

鉴于此，本发明提出一种内管式风力发电装置。

发明内容

本发明提出一种内管式风力发电装置，解决了相关技术中的现有风力发电装置对于气流的加速效果较差、对增速机的转轴转动速率不足，导致发电效率较低的问题。

本发明的技术方案如下：一种内管式风力发电装置，包括：外筒，在所述外筒内部设置有气流汇聚器，所述气流汇聚器包括两个拼接于外筒内侧的斜锥筒，两个所述斜锥筒的内侧均开设有锥形腔，使得从锥形腔宽端口处进入的风能够通过锥形腔向窄端口汇聚加速吹出，两个所述锥形腔的宽口端共同形成一个与外筒内径大小相同的圆形端口，两个所述锥形腔的窄端口处均设置有加速管，用于对到达锥形腔窄端口处的风进一步进行加速；

位于所述斜锥筒右侧设置有发电模组，所述发电模组包括：

主动旋转机构，设置于外筒内侧，并位于两个斜锥筒之间，从加速管处吹出的风能够带动主动旋转机构进行转动；

第一从动部件，设置于外筒内侧，并位于主动旋转机构右侧，且与主动旋转机构传动配合下同步转动；

第二从动部件，设置于第一从动部件一侧，并与第一从动部件传动配合下进行转动；

第三从动部件，设置于第二齿环上侧，并与第二齿环传动配合下进行转动；

所述发电模组还包括吊杆、发电机、增速机、第一支撑杆以及第二支撑杆，所述第一支撑杆固定连接于外筒内壁，所述第一支撑杆通过发电机、增速机与小星架的中心处相连接，所述吊杆固定连接于外筒顶部内壁，用于对第三从动部件进行悬吊，所述第二支撑杆固定连接于外筒底部内壁，用于对第二齿环进行支撑。

优选的，所述主动旋转机构包括轴杆、中心座以及扇叶，所述轴杆水平设置且固定连接于两个斜锥筒之间，所述轴杆远离斜锥筒的一端转动连接有中心座，在所述中心座的外周固定有多个扇叶。

优选的，多个所述扇叶环形阵列于中心座外壁，所述扇叶扭曲设置，使得从加速管中吹出的风能够冲击于扇叶外壁。

优选的，所述第一从动部件包括外环，在所述外环的外周固定有限位环，在所述外环内壁固定有第一齿环，位于所述第一齿环一侧的外环内壁固定有十字架，所述十字架与中心座的对向内壁之间固定有连接轴。

优选的，所述第二从动部件包括第二齿环和固定连接于第二齿环内壁上的大星架，所述第二齿环与第一齿环相啮合，所述第二支撑杆与大星架中心处转动连接。

优选的，所述第三从动部件包括第三齿环和固定连接于第三齿环内壁上的小星架，所述第三齿环与第二齿环相啮合，所述吊杆与小星架的中心处转动连接。

优选的，所述外筒内侧开设有供限位环进行放置的限位环槽，位于所述限位环槽外周的外筒内部均匀埋设有第二永磁铁，在所述限位环位于限位环槽内侧的外周内部均匀分布有第一永磁铁。

优选的，所述第二永磁铁与第一永磁铁上的N级处于相对位置，所述限位环与限位环槽之间存在间隙。

优选的，所述加速管包括套设于锥形腔窄口端内部的特斯拉阀管，所述特斯拉阀管一端开设有导向进口，所述特斯拉阀管另外一端开设有出口，所述出口与导向进口之间通过特斯拉阀槽相连通。

本发明的工作原理及有益效果为：

1、本发明中，在外筒内部设置有气流汇聚器，气流汇聚器包括两个拼接于外筒内侧的斜锥筒，两个斜锥筒的内侧均开设有锥形腔，使得从锥形腔宽端口处进入的风能够通过锥形腔向窄端口汇聚加速吹出，且在两个锥形腔的窄端口处均设置有加速管，通过加速管上的特斯拉阀槽，能够对到达锥形腔窄端口处的风进一步进行加速，从而能够更加高效的利用风能进行高效发电；

2、本发明中，位于斜锥筒右侧设置有发电模组，发电模组包括主动旋转机构、第二从动部件、第三从动部件，发电机、增速机等，在锥形腔窄端口处的风快速冲出时，能够带动主动旋转机构进行旋转，主动旋转机构带动第二从动部件同步转动，第二从动部件带动第三从动部件上的第三齿环进行转动，利用齿轮之间的传动比，第三齿环的转动速度远大于外环的转动速度，在第三齿环快速转动时，将转动扭矩施加到增速机的转轴上，带动增速机、发电机快速旋转，实现高效发电；

3、本发明中，外筒内侧开设有供限位环进行放置的限位环槽，位于限位环槽外周的外筒内部均匀埋设有第二永磁铁，在限位环位于限位环槽内侧的外周内部均匀分布有第一永磁铁。第二永磁铁与第一永磁铁上的N级处于相对位置，依据同性相斥特性，限位环能够稳定的悬浮于限位环槽中，增加限位环转动时的稳定性，限位环与限位环槽之间存在间隙，大大降低第一从动部件在转动时所受到的摩擦力，降低对风力的消耗。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明提出的一种内管式风力发电装置立体结构示意图；

图2为本发明提出的外筒内部结构示意图；

图3为本发明提出的斜锥筒剖视结构示意图；

图4为本发明提出的第一从动部件结构组成示意图；

图5为图3中A处放大结构示意图；

图6为本发明提出的限位环外周内部、外筒内部结构示意图；

图7为本发明提出的加速管结构组成示意图；

图中：1、外筒；11、限位环槽；2、发电模组；21、主动旋转机构；211、轴杆；212、扇叶；213、中心座；22、吊杆；23、第三从动部件；231、第三齿环；232、小星架；24、第一从动部件；241、外环；242、限位环；243、连接轴；244、十字架；245、第一齿环；25、增速机；26、发电机；27、第一支撑杆；28、第二从动部件；281、第二齿环；282、大星架；29、第二支撑杆；3、斜锥筒；31、锥形腔；4、加速管；41、特斯拉阀槽；42、出口；43、导向进口；44、特斯拉阀管；5、第一永磁铁；6、第二永磁铁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。

请参阅图2、图3以及图7，一种内管式风力发电装置，包括：外筒1，在外筒1内部设置有气流汇聚器，气流汇聚器包括两个拼接于外筒1内侧的斜锥筒3，两个斜锥筒3的内侧均开设有锥形腔31，使得从锥形腔31宽端口处进入的风能够通过锥形腔31向窄端口汇聚加速吹出，两个锥形腔31的宽口端共同形成一个与外筒1内径大小相同的圆形端口，两个锥形腔31的窄端口处均设置有加速管4，其中，加速管4包括套设于锥形腔31窄口端内部的特斯拉阀管44，特斯拉阀管44一端开设有导向进口43，特斯拉阀管44另外一端开设有出口42，出口42与导向进口43之间通过特斯拉阀槽41相连通，到达锥形腔31窄端口处的风通过导向进口43进入到特斯拉阀槽41中，利用特斯拉阀槽41可以对风进行加速，并通过出口42快速喷出。

请参阅图1、图2、图3、图4以及图5，位于斜锥筒3右侧设置有发电模组2，发电模组2包括：主动旋转机构21、第一从动部件24、第二从动部件28以及第三从动部件23，其中，主动旋转机构21设置于外筒1内侧，并位于两个斜锥筒3之间，从加速管4处吹出的风能够带动主动旋转机构21进行转动。第一从动部件24设置于外筒1内侧，并位于主动旋转机构21右侧，且与主动旋转机构21传动配合下同步转动。第二从动部件28，设置于第一从动部件24一侧，并与第一从动部件24传动配合下进行转动。第三从动部件23，设置于第二齿环281上侧，并与第二齿环281传动配合下进行转动。

其中，主动旋转机构21包括轴杆211、中心座213以及扇叶212，轴杆211水平设置且固定连接于两个斜锥筒3之间，轴杆211远离斜锥筒3的一端转动连接有中心座213，在中心座213的外周固定有多个扇叶212。多个扇叶212环形阵列于中心座213外壁，扇叶212扭曲设置，使得从加速管4中吹出的风能够冲击于扇叶212外壁，对扇叶212进行推动，使得扇叶212带动中心座213在轴杆211端部进行转动。第一从动部件24包括外环241，在外环241的外周固定有限位环242，在外环241内壁固定有第一齿环245，位于第一齿环245一侧的外环241内壁固定有十字架244，十字架244与中心座213的对向内壁之间固定有连接轴243。在中心座213转动的过程中，能够通过连接轴243带动十字架244进行转动，十字架244带动外环241以及外环241内壁的第一齿环245进行转动。第二从动部件28包括第二齿环281和固定连接于第二齿环281内壁上的大星架282，第二齿环281与第一齿环245相啮合，第二支撑杆29与大星架282中心处转动连接。在第一齿环245转动的过程中，第一齿环245能够带动第二齿环281进行转动。第三从动部件23包括第三齿环231和固定连接于第三齿环231内壁上的小星架232，第三齿环231与第二齿环281相啮合，吊杆22与小星架232的中心处转动连接，在第二齿环281转动的过程中，能够带动第三齿环231进行转动，且第三齿环231的转动速度远大于外环241的转动速度。

请参阅图2、图3以及图5，发电模组2还包括吊杆22、发电机26、增速机25、第一支撑杆27以及第二支撑杆29，第一支撑杆27固定连接于外筒1内壁，第一支撑杆27通过发电机26、增速机25与小星架232的中心处相连接，吊杆22固定连接于外筒1顶部内壁，用于对第三从动部件23进行悬吊，第二支撑杆29固定连接于外筒1底部内壁，用于对第二齿环281进行支撑。在第三齿环231转动时，将转动扭矩施加到增速机25的转轴上，带动增速机25、发电机26快速旋转，实现发电。

请参阅图3、图4以及图6，外筒1内侧开设有供限位环242进行放置的限位环槽11，位于限位环槽11外周的外筒1内部均匀埋设有第二永磁铁6，在限位环242位于限位环槽11内侧的外周内部均匀分布有第一永磁铁5。第二永磁铁6与第一永磁铁5上的N级处于相对位置，依据同性相斥特性（相斥力较大足以克服第一从动部件24自身重力），限位环242能够稳定的悬浮于限位环槽11中，增加限位环242转动时的稳定性，限位环242与限位环槽11之间存在间隙，大大降低第一从动部件24在转动时所受到的摩擦力，降低对风力的消耗。

工作原理及使用流程：在进行工作时，风通过锥形腔31宽端口进入到锥形腔31中，锥形腔31中的风再向锥形腔31窄端口处进行汇集，汇集的风通过导向进口43进入到特斯拉阀槽41中，利用特斯拉阀槽41可以对风进行加速，并通过出口42进行快速喷出。从加速管4中吹出的风能够冲击于扇叶212外壁，对扇叶212进行推动，使得扇叶212带动中心座213在轴杆211端部进行转动。在中心座213转动的过程中，能够通过连接轴243带动十字架244进行转动，十字架244带动外环241以及外环241内壁的第一齿环245进行转动。第二永磁铁6与第一永磁铁5上的N级处于相对位置，依据同性相斥特性，限位环242能够稳定的悬浮于限位环槽11中，限位环242与限位环槽11之间存在间隙，大大降低第一从动部件24在转动时所受到的摩擦力，降低对风力的消耗。在第一齿环245转动的过程中，第一齿环245能够带动第二齿环281进行转动，在第二齿环281转动的过程中，能够带动第三齿环231进行转动，且第三齿环231的转动速度远大于外环241的转动速度。在第三齿环231快速转动时，将转动扭矩施加到增速机25的转轴上，带动增速机25、发电机26快速旋转，实现高效发电。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。