阅读说明：本技术 一种太阳能辅助风力发电装置及方法 (Solar-assisted wind power generation device and method ) 是由 孙寅迪 李永超 翟凌云 于 2019-09-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种太阳能辅助风力发电装置包括底盘、发电机、传动轴、隔板、风机组件、太阳能组件和引风组件,引风组件包括变向引风器、传感器和控制器,通过设置传感器能够检测来风的风向和风力大小,通过设置变向引风器能够实现进风角度的调节,通过设置控制器能够根据传感器检测到的风向及风力大小自动控制变向引风器调节角度,更有效的利用不同风速资源,自动化程度高,风能发电效率大幅度提升。(The invention discloses a solar auxiliary wind power generation device which comprises a chassis, a generator, a transmission shaft, a partition plate, a fan assembly, a solar assembly and an induced air assembly, wherein the induced air assembly comprises a turning air guider, a sensor and a controller, the sensor is arranged to detect the wind direction and the wind power magnitude of incoming wind, the turning air guider is arranged to realize the adjustment of the wind inlet angle, the controller is arranged to automatically control the angle of the turning air guider according to the wind direction and the wind power magnitude detected by the sensor, different wind speed resources are utilized more effectively, the automation degree is high, and the wind power generation efficiency is improved greatly.)

一种太阳能辅助风力发电装置及方法

技术领域

本发明属于可再生能源发电技术领域，特别是涉及一种太阳能辅助风力发电装置及方法。

背景技术

风能太阳能均属于自然能源，现有的风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动发电机的转子转动，将机械功转换为电能的装置。风力发电机一般有风轮、发电机、调向器和储能装置等。为了更好的利用自然资源，现有技术中有将太阳能应用到风力发电中，例如专利号201820391888.X公开了一种太阳能辅助自然风能发电塔，包括风机、风流疏导器、调风器、竖直支撑架、太阳能板、变向引风器、发电机、底座、传动轴、加热套筒和变向引风器轴，其综合利用了太阳能转化为热能，热气流以及自然风能等发电，发电效率高。但是此专利方案在使用过程中的变向引风器无法根据风力大小进行自动调整，风能利用率不太理想，同时风机处结构镂空会造成风能的大量浪费。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种太阳能辅助风力发电装置及方法，采用该装置，利用风能和太阳能发电的效率大幅度提升，变向引风器可根据不同风力大小自适应调节角度，更有效的利用不同风速的资源。

本发明的一种太阳能辅助风力发电装置，包括底盘、发电机和传动轴，所述发电机设于所述底盘中部的上表面，所述传动轴竖直设置，所述传动轴的下端与所述发电机连接，还包括：隔板、风机组件、太阳能组件和引风组件；

所述隔板以所述传动轴为中心竖直的均布于所述底盘上；

所述风机组件与所述传动轴的上端连接，安装于所述隔板的上方；

所述太阳能组件设于所述隔板的上部，用于将太阳能转换为热能，对所述太阳能组件内部的空气进行加热；

所述引风组件用于将所述自然风引入并经过所述太阳能组件进入所述风机组件，包括变向引风器、传感器和控制器，所述变向引风器设于所述隔板上，且位于所述太阳能组件的下方，所述传感器设于所述隔板的侧壁上靠近所述变向引风器位置，用于感应风力大小和风向，所述控制器分别与所述变向引风器和传感器通讯连接，所述控制器能够根据所述风力大小和风向控制所述变向引风器沿所述隔板上下翻转调节。

以上技术方案优选的，所述变向引风器包括导杆、驱动件和多个上下设置的变向片，所述导杆竖直的设于所述隔板靠近所述传动轴的一侧，所述驱动件与所述导杆的下端连接，用于带动所述导杆上下移动，所述变向片靠近所述传动轴的一端分别与所述导杆固定连接，所述变向片与所述隔板的侧壁转动连接，所述驱动件与所述控制器通讯连接。

以上技术方案优选的，所述引风组件还包括隔风筒，所述隔风筒套设在所述传动轴的外部。

以上技术方案优选的，所述引风组件还包括多层定向引风器，每两层所述定向引风器之间设有一层所述变向片，所述定向引风器固定套设在所述隔风筒的外部，所述隔板均匀插设于所述定向引风器上。

以上技术方案优选的，所述太阳能组件包括太阳能集热板和集热套筒，所述太阳能集热板多层的上下设置在相邻两个所述隔板之间，所述集热套筒设于所述隔风筒外部，且靠近所述太阳能集热板设置，所述集热套筒吸收所述太阳能集热板采集的热量。

以上技术方案优选的，所述风机组件包括扇叶、聚风筒和镂空板，所述镂空板安装于所述隔板的上方，所述镂空板的中心设有轴承孔，所述轴承孔内设有轴承，所述传动轴的上端穿过所述轴承与所述扇叶连接，所述扇叶的外部设有所述聚风筒，所述聚风筒的下端与所述镂空板连接。

以上技术方案优选的，所述镂空板以所述轴承孔为中心均设有多个扇形的通风孔。

以上技术方案优选的，所述驱动件为驱动滑台。

以上技术方案优选的，所述传感器采用HSTL-FSNI08微型风速仪。

本发明的一种根据前述的太阳能辅助风力发电装置的发电方法，包括：

所述传感器检测来风的风力大小及风向信息；

所述引风组件中的所述控制器根据所述风力大小和风向控制所述变向引风器沿所述隔板上下翻转调节，将来风引入并经过所述太阳能组件进入所述风机组件；

所述太阳能组件设于所述隔板的上部，将太阳能转换为热能，对所述太阳能组件内部的空气进行加热；

所述风机组件将引入的风能转换为机械能；

所述发电机将所述机械能转换为电能。

本发明具有的优点和积极效果是：本发明提供的一种太阳能辅助风力发电装置，包括底盘、发电机、传动轴、隔板、风机组件、太阳能组件和引风组件，引风组件包括变向引风器、传感器和控制器，通过设置传感器能够检测来风的风向和风力大小，通过设置变向引风器能够实现进风角度的调节，通过设置控制器能够根据传感器检测到的风向及风力大小自动控制变向引风器调节角度，更有效的利用不同风速资源，自动化程度高，风能发电效率大幅度提升。

附图说明

图1是本发明一实施例所提供的太阳能辅助风力发电装置的结构示意图一；

图2是本发明一实施例所提供的太阳能辅助风力发电装置的半剖图；

图3是本发明一实施例所提供的变向引风器的结构示意图；

图4是本发明一实施例所提供的风机组件的结构示意图；

图5是本发明一实施例所提供的太阳能辅助风力发电装置的结构示意图二。

其中：1、风机组件；2、太阳能集热板；3、集热套筒；4、定向引风器；5、隔板；6、隔风筒；7、传动轴；8、变向引风器；9、传感器；10、电机座；11、发电机；12、底盘；101、扇叶；102、聚风筒；103、镂空板；801、驱动件；802、导杆；803、芯轴；804、连接件；805、变向片。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本实施例一方面提供一种太阳能辅助风力发电装置，如图1-5所示，包括风机组件1、隔板5、传动轴7、发电机11、底盘12、太阳能组件和引风组件。底盘12为其他各个部件提供支撑，发电机11通过电机座10安装在底盘12中部的上表面，电机座10上开有散热孔。发电机11与风机组件1通过传动轴7连接，发电机11用于将风机组件1产生的机械能转换为电能。发电机11安装在整个装置的下部，降低了装置整体的重心，提高了装置的稳定性。传动轴7竖直设置，传动轴7的下端与发电机11连接；隔板5以传动轴7为中心竖直的均布于底盘12上，隔板5用于安装风机组件1、太阳能组件和引风组件；风机组件1与传动轴7的上端连接，安装于隔板5的上方，用于将风能转换为太阳能；太阳能组件设于隔板5的上部，用于将太阳能转换为热能，对太阳能内部的空气进行加热，加快引入的风的风速；引风组件用于将自然风引入并经过太阳能组件进入到风机组件1，包括变向引风器8、传感器9和控制器，变向引风器8设于隔板5上，且位于太阳能组件的下方，传感器9设于隔板5的侧壁上靠近变向引风器8位置，用于感应风力大小和风向，控制器分别与变向引风器8和传感器9通讯连接，控制器能够根据风力大小和风向控制变向引风器8沿隔板5上下翻转调节。

本实施例提供的一种太阳能辅助风力发电装置，包括底盘12、发电机11、传动轴7、隔板5、风机组件1、太阳能组件和引风组件，引风组件包括变向引风器8、传感器9和控制器，通过设置传感器9能够检测来风的风向和风力大小，通过设置变向引风器8能够实现进风角度的调节，通过设置控制器能够根据传感器9检测到的风向及风力大小自动控制变向引风器8调节角度，更有效的利用不同风速资源，自动化程度高，风能发电效率大幅度提升。

具体的，变向引风器8包括导杆802、驱动件801、连接件804、芯轴803和多个上下设置的变向片805，导杆802竖直的设于隔板5靠近传动轴7的一侧，驱动件801与导杆802的下端连接，用于带动导杆802上下移动；本实施例中连接件804呈圆弧杆状，两个连接件804的一端与导杆802的外表面固定连接，变向片805靠近传动轴7的一端伸入两个连接件804的间隙内，两个连接件804的另一端固定连接。一个导杆802上可以设置2层变向片805，每层可以设置2个变向片805。每个变向片805与导杆802和两侧隔板5的连接关系相同。变向片805设置的层数还可以是3、4或5层。变向片805的上表面通过芯轴803与隔板5的侧壁转动连接，驱动件801与控制器通讯连接。本实施例中驱动件801为驱动滑台，驱动滑台的固定端安装在底盘12的上表面；驱动件801还可以是气缸或液压缸等。本实施例中底盘12上均布有4-12个隔板5，相邻两个隔板5之间设有2层变向片805，相邻的两组变向片805（上下两层共4个变向片805）安装在同一个导杆802上，构成一个变向引风器8。相邻的2个隔板5或3个隔板5之间安装有传感器9。本实施例中传感器9采用HSTL-FSNI08微型风速仪，测量范围0-30m/s，该传感器9最低感知风速0.4-0.8m/s。变向引风器8能够根据不同风力大小自适应调节角度，更有效的利用不同风速的资源。

为了减小引入风的流失，使引入的风高效的进入风机组件1，且避免引入的风对传动轴7转动产生影响，引风组件还包括隔风筒6，隔风筒6套设在传动轴7的外部。隔风筒6的下端抵接在底盘12的电机座10上，隔风筒6的上端与隔板5的顶端平齐。

引风组件还包括多层定向引风器4，每两层定向引风器4之间设有一层变向片805；本实施例中设有3层定向引风器4，2层变向片805。定向引风器4固定套设在隔风筒6的外部，隔板5均匀插设于定向引风器4上。

太阳能组件包括太阳能集热板2和集热套筒3，太阳能集热板2多层的上下设置在相邻两个隔板5之间，集热套筒3套设于隔风筒6外部，且靠近太阳能集热板2设置。集热套筒对集热套筒内部的空气进行加热，使其内部的空气密度降低，实现空气向上的对流。太阳能集热板2与水平面夹角为35°-45°。太阳能集热板2吸收太阳光，能够对集热套筒3进行加热，引风组件引入的风需要经过集热套筒3才能进入风机组件1，集热套筒3能够对引入的风加热，集热套筒3相当于烟囱效应。烟囱效应是利用建筑内部空气的热压差来实现建筑的自然通风，利用热空气上升的原理，能够降低局部空气密度，实现自然对流，太阳能辅助风能发电相比传统光伏发电对太阳能的利用率有显著提高。隔风管、定向引风器4、集热套筒3之间的尺寸关系为：隔风管的外径小于定向引风器4的内孔外径，定向引风器4的内孔外径小于集热套筒3的外径。

风机组件1包括扇叶101、聚风筒102和镂空板103，镂空板103安装于隔板5的上方，镂空板103的中心设有轴承孔，轴承孔内设有轴承，传动轴7的上端穿过轴承与扇叶101连接，扇叶101的外部设有聚风筒102，聚风筒102的下端与镂空板103连接。镂空板103以轴承孔为中心均设有多个扇形的通风孔。引入的风经过镂空板103进入聚风筒102，聚风筒102的外圆周面对引入的风有聚拢作用，能够高效带动扇叶101转动。扇叶101与发电机11属于封闭式，发电机11设置在电机座10内部，能够有效降低噪声，减少对周围环境的影响。

本实施例另一方面提供一种根据前述的太阳能辅助风力发电装置的发电方法，包括：

传感器9检测来风的风力大小及风向信息；

引风组件中的控制器根据风力大小和风向控制变向引风器8沿隔板5上下翻转调节，用于将来风引入并经过太阳能组件进入到风机组件1；当传感器9检测到风力时，控制器根据来风信息控制相应的隔板5处的变向引风器8的变向片805转动角度，以适应不同风速大小的风力与风向，其余隔板5之间的变向引风器8可以保持初始状态。

变向片805的初始位置为，变向片805与水平面夹角为45°，根据传感器9所检测的风速大小，控制器能够控制导杆802运动位移0-120cm，变向片805可逆时针转动0-105°；当检测风速小于3m/s时，变向片805保持初始位置不变；当检测风速在3m/s-10m/s，控制器控制导杆802运动至0-120cm，变向片805逆时针转动0-105°；当检测风速超过10m/s时，导杆802保持位移120cm，变向片805保持105°角度位置；

太阳能组件设于隔板5的上部，将太阳能转换为热能，对集热套筒内部的空气进行加热；风机组件1将引入的风能转换为机械能；发电机11将机械能转换为电能。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。