[发明专利]弹性杆涡激振动风力发电装置

摘要

本发明公开了弹性杆涡激振动风力发电装置。现有风力发电机的叶片尺寸很大，当风速大于3m/s时才可以运转。本发明的曲柄一端与连杆的一端铰接，另一端与蜗杆固接；连杆的另一端与滑块铰接；蜗杆通过轴承支承在机架上，并与蜗轮啮合；蜗轮固接在发电机的输入轴上，发电机通过导线与蓄电池连接；逆变器将蓄电池的电能转化为标准电压；发电机、蓄电池和逆变器均固定安装于机架上；水平弹性杆的一端与弹性杆发电机组的滑块固接，另一端连接滑移机构。本发明解决了在风速较低时的风力发电问题，把弹性杆上微风振动产生的能量转化为电能；而且水平弹性杆可以利用水平和垂直两个方向的风能，提高发电效率。

主权项

弹性杆涡激振动风力发电装置，包括机架、水平弹性杆和弹性杆发电机组，其特征在于：所述的弹性杆发电机组包括蓄电池、逆变器、滑块、曲柄、蜗杆、蜗轮和发电机；所述曲柄的一端与连杆的一端铰接，另一端与蜗杆固接；所述连杆的另一端与滑块铰接；所述的蜗杆通过轴承支承在机架上，并与蜗轮啮合；所述的蜗轮固接在发电机的输入轴上，发电机通过导线与蓄电池连接；所述的逆变器将蓄电池的电能转化为标准电压；发电机、蓄电池和逆变器均固定安装于机架上；水平弹性杆的一端与弹性杆发电机组的滑块固接，另一端连接滑移机构；自然风在水平弹性杆后方形成卡门涡街时，雷诺数计算式如下：$\mathrm{Re}=\frac{UD}{v}$式中，为形成周期性地脱落、旋转方向相反、排列规则的双列线涡，雷诺数Re的取值范围为300～2000；U为风速，取值范围为1.5～3m/s；v为空气的运动粘度，取为14.8×10⁶m²/s；因此，水平弹性杆的直径D可根据雷诺数计算式推导得到；而漩涡脱落的主导频率：$f_s=\frac{SU}{D}$式中，S为斯特劳哈尔数，在雷诺数Re的取值范围内取为0.21最佳；水平弹性杆的固有频率：$f_0=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{k}{m}}$式中，m为水平弹性杆的质量；k为水平弹性杆的劲度系数；根据漩涡脱落的主导频率范围设计水平弹性杆的劲度系数和质量，使得风速在1.5～3m/s范围内时的值控制在0.05以内。