[发明专利]面向风能获取的振动能量采集装置

说明书

本发明是一种面向风能获取的振动能量采集装置，属于可再生能源的风力发电领域。包括风力机底座(1)、可调节立柱(2)、拾振装置(3)、壳体(4)、线圈装置(5)、磁体装置(6)六部分。通过任意方向来风吹过拾振装置(3)的柱形采风钝体(3‑1)时产生涡激振动现象，振动进而使闭合密集线圈(5‑1‑2，5‑2‑2)交替切割环形永磁体(6‑1‑1，6‑2‑1)所提供的磁感线，产生交流电流进行发电。该装置无需传统风机叶片，利用涡流振动产生磁场切割进而形成电能，可接受任何风向的风荷载,无需额外装置引导风方向就可以获得最大的风能，符合可持续发展的要求。

技术领域

本发明专利涉及的是一种基于涡激振动原理与电磁感应原理的振动能量采集装置，属于可再生能源的风力发电领域。

背景技术

近几年来，伴随着一系列新兴风电技术的提出与应用，风电这一能源形式的发展速度已经超越了绝大多数其他能源，排名世界前列。世界各国也开始对风电进行深入研究并获得了丰厚成果，因此，在我国风能发电领域培养自主创新能力和新技术的革新迫在眉睫。

传统的叶轮式风力发电机有诸多缺陷，如噪声污染严重、叶轮旋转影响鸟类正常栖息、结构复杂，维修不便、对风向有较高要求，需要偏航装置等等。

作为一种常见的流体力学现象，涡激振动具有重要的应用前景。1911年，匈牙利裔美国空气动力学家Theodore von Karman在理论上首次提出了卡门涡街。当流体流经阻流体时,流体达到一定流速时，流体从阻流体两侧剥离，形成交替的涡流作用在物体上进而使其发生振动。我们可以利用这个原理，来设计基于卡门涡街和电磁感应原理的风力发电装置。

发明内容

本发明专利设计了一种基于涡激振动原理的风力发电装置，目的是为了有效解决现有叶轮式发电技术中发电效率低、占地多、噪音大、对鸟类造成伤害等技术问题。

所述基于卡门涡街理论的无叶片风力发电装置，其主要由风力机底座(1)、可调节立柱(2)、拾振装置(3)、电磁壳体(4)、线圈装置(5)、磁体装置(6)六部分组成。在拾振装置(3)中，一根柱形的采风钝体(3-1)，通过柔性连杆(3-2)固定在面包板(1-1)上；线圈装置分为大线圈装置(5-1)及小线圈装置(5-2))，其位于电磁壳体(4)中，并与柱形采风钝体(3-1)同轴心。

本发明中，采用圆柱形采风钝体(3-1)收集振动能量，任意方向来风吹过采风装置时，来风经过采风钝体(3-1)产生脱落漩涡，对采风钝体(3-1)表面施加交替相间的流体力，使得采风钝体(3-1)及柔性连接杆(3-2)进行往复振动，进而带动磁体装置(6)运动，闭合线圈(5-1-2，5-2-2)与环形永磁体(6-1-1，6-2-1)所提供的磁感线产生相对位移，从而产生交变电流。

优选的，环形永磁体(6-1-1，6-2-1)采用钕铁硼永磁材料或磁性更佳的稀土永磁材料。

优选的，所用连接杆(3-2)为柔性材料，采用综合性价比较高的橡胶棒。

优选的，圆柱形采风钝体(3-1)外表面采用玻璃纤维材质覆盖。

优选的，圆柱形采风钝体(3-1)整体为圆柱形，底部留有一个连接口与柔性连杆(3-2)进行连接。

优选的，环形永磁环(6-1-1，6-2-1)，即与磁铁架(6-1-2，6-2-2)相互组合构成磁体装置，固定在柔性连杆(3-2)中上部适合的位置，来风使圆柱形采风钝体(3-1)产生涡激振动，进而带动柔性连杆(3-2)与磁体装置一同振动。

优选的，线圈(5-1-2，5-2-2)缠绕为环状结构，且与静止状态下的柔性连杆(3-2)及环形永磁环(6-1-1，6-2-1)呈同轴心布置，从而使环形永磁环(6-1-1，6-2-1)振动时通过闭合线圈(5-1-2，5-2-2)的磁通量变化率足够大。