本發(fā)明涉及風(fēng)能發(fā)電設(shè)備，尤其是涉及一種風(fēng)能驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)桶體發(fā)電裝置及其使用方法。
背景技術(shù)：
1、隨著可再生能源技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是在低風(fēng)速環(huán)境下風(fēng)能的高效利用成為一種趨勢(shì)，越來越多地應(yīng)用于偏遠(yuǎn)地區(qū)供電、城市微電網(wǎng)補(bǔ)能、建筑一體化發(fā)電(bipv)、農(nóng)業(yè)設(shè)備供電等場(chǎng)景?，F(xiàn)有的微型、小型風(fēng)能發(fā)電裝置普遍采用水平軸風(fēng)機(jī)或垂直軸風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)，其中垂直軸風(fēng)機(jī)由于不依賴風(fēng)向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，在復(fù)雜地形或風(fēng)向多變區(qū)域具有更強(qiáng)的適應(yīng)性，逐漸受到關(guān)注。
2、然而，傳統(tǒng)的垂直軸風(fēng)機(jī)存在以下問題：葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造和運(yùn)輸成本高，且適用范圍有限；啟動(dòng)風(fēng)速較高，低風(fēng)速環(huán)境下啟動(dòng)性能差，難以穩(wěn)定運(yùn)行；多數(shù)小型風(fēng)力裝置未能有效結(jié)合空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)，能量捕獲效率低，未能實(shí)現(xiàn)自旋增強(qiáng)機(jī)制。因此，迫切需要一種結(jié)構(gòu)合理、啟動(dòng)性能優(yōu)異、適應(yīng)性強(qiáng)、能在低風(fēng)速環(huán)境下高效工作的風(fēng)能發(fā)電裝置，能夠在低風(fēng)速、多風(fēng)向、復(fù)雜場(chǎng)地條件下高效工作，具備良好的模塊化設(shè)計(jì)與制造適應(yīng)性，尤其適合在城市縫隙、屋頂、農(nóng)業(yè)設(shè)施等多場(chǎng)景部署，為微電網(wǎng)系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的綠色電力來源。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)能驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)桶體發(fā)電裝置及其使用方法，能夠在低風(fēng)速和多變風(fēng)向條件下高效工作，同時(shí)具備良好的啟動(dòng)性能、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、適應(yīng)性強(qiáng)和成本低廉的特點(diǎn)。
2、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)目的，本發(fā)明提供一種風(fēng)能驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)桶體發(fā)電裝置，包括：
3、桶體，呈中空?qǐng)A筒形結(jié)構(gòu)，所述桶體表面設(shè)有多個(gè)沿切向方向傾斜布置的通風(fēng)孔，所述通風(fēng)孔的入口朝向所述桶體外側(cè)，所述通風(fēng)孔的出口朝向所述桶體旋轉(zhuǎn)方向，所述通風(fēng)孔引導(dǎo)風(fēng)流在所述桶體內(nèi)形成湍流，并產(chǎn)生定向推力，推動(dòng)所述桶體旋轉(zhuǎn)；
4、轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸固定在所述桶體內(nèi)部，所述轉(zhuǎn)軸設(shè)置在所述桶體的中心軸線位置；
5、發(fā)電組件，包括發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)與所述轉(zhuǎn)軸連接，所述發(fā)電機(jī)輸出直流電壓或交流電壓供外部設(shè)備使用；
6、支撐裝置，包括支撐支架，所述支撐支架的底部與底座固定連接，所述支撐支架的頂部固定有軸承座，所述轉(zhuǎn)軸通過軸承與所述軸承座連接。
7、進(jìn)一步地，所述桶體的進(jìn)風(fēng)口設(shè)導(dǎo)風(fēng)罩，所述桶體的出風(fēng)口設(shè)置有流線型整流罩或格柵。
8、進(jìn)一地，所述桶體的進(jìn)風(fēng)口設(shè)置有格柵。
9、進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)軸與所述桶體通過內(nèi)置在所述桶體內(nèi)部的加強(qiáng)筋連接。
10、進(jìn)一步地，所述支撐支架設(shè)有高度調(diào)節(jié)裝置。
11、進(jìn)一步地，所述通風(fēng)孔的傾角為30°至45°，以使氣流在通過時(shí)能形成切向分力推動(dòng)所述桶體旋轉(zhuǎn)。
12、進(jìn)一步地，所述通風(fēng)孔直徑為1～10cm。
13、進(jìn)一步地，所述通風(fēng)孔沿所述桶體呈螺旋線形分布、對(duì)稱帶狀分布或可變密度分布。
14、進(jìn)一步地，所述通風(fēng)孔的形狀為圓孔、長(zhǎng)圓孔或條縫孔。
15、進(jìn)一步地，所述通風(fēng)孔的內(nèi)側(cè)設(shè)有篩網(wǎng)。
16、根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)目的，本發(fā)明提供上述風(fēng)能驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)桶體發(fā)電裝置的使用方法，包括如下步驟：
17、風(fēng)從任意方向吹入桶體，由于桶體為中空結(jié)構(gòu)，部分氣流進(jìn)入桶體內(nèi)部，在桶體內(nèi)部形成湍流；
18、當(dāng)氣流穿過傾斜設(shè)置的通風(fēng)孔時(shí)，會(huì)被導(dǎo)向切向噴出，產(chǎn)生反推力；通風(fēng)孔的傾角與布置方向使噴出氣流對(duì)桶體產(chǎn)生持續(xù)切向力矩，形成旋轉(zhuǎn)趨勢(shì)；
19、桶體繞中心軸旋轉(zhuǎn)，并驅(qū)動(dòng)與桶體連接的轉(zhuǎn)軸一同旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電能；發(fā)電能量經(jīng)整流穩(wěn)壓系統(tǒng)供給負(fù)載或儲(chǔ)能；
20、隨著桶體旋轉(zhuǎn)，桶體內(nèi)部形成低壓區(qū)域，增強(qiáng)氣流進(jìn)入趨勢(shì)；導(dǎo)致空氣吸入-噴出-旋轉(zhuǎn)-吸入循環(huán)，形成氣動(dòng)正反饋；在中低風(fēng)速條件下穩(wěn)定起動(dòng)發(fā)電。
21、本發(fā)明的技術(shù)方案通過在中空?qǐng)A筒形桶體表面設(shè)置多個(gè)切向傾斜布置的通風(fēng)孔，使得風(fēng)力在穿過桶體時(shí)能夠形成定向推力，有效增強(qiáng)了氣流對(duì)桶體旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)作用，從而降低了裝置的啟動(dòng)風(fēng)速，可在風(fēng)速低至1.5m/s的條件下實(shí)現(xiàn)自發(fā)啟動(dòng)，優(yōu)于多數(shù)傳統(tǒng)小型風(fēng)力機(jī)所需的2.5m/s以上啟動(dòng)風(fēng)速。通風(fēng)孔的方向設(shè)計(jì)確保了風(fēng)力轉(zhuǎn)換過程中的動(dòng)量傳遞效率，并具備自適應(yīng)多變風(fēng)向的能力，提高了裝置在復(fù)雜風(fēng)況條件下的工作穩(wěn)定性。
1.一種風(fēng)能驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)桶體發(fā)電裝置，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)桶體發(fā)電裝置，其特征在于，所述桶體的進(jìn)風(fēng)口設(shè)導(dǎo)風(fēng)罩，所述桶體的出風(fēng)口設(shè)置有流線型整流罩或格柵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)桶體發(fā)電裝置，其特征在于，所述桶體的進(jìn)風(fēng)口設(shè)置有格柵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)桶體發(fā)電裝置，其特征在于，所述支撐支架設(shè)有高度調(diào)節(jié)裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)桶體發(fā)電裝置，其特征在于，所述通風(fēng)孔的傾角為30°至45°，以使氣流在通過時(shí)能形成切向分力推動(dòng)所述桶體旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)桶體發(fā)電裝置，其特征在于，所述通風(fēng)孔直徑為1～10cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)桶體發(fā)電裝置，其特征在于，所述通風(fēng)孔沿所述桶體呈螺旋線形分布、對(duì)稱帶狀分布或可變密度分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)桶體發(fā)電裝置，其特征在于，所述通風(fēng)孔的形狀為圓孔、長(zhǎng)圓孔或條縫孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)桶體發(fā)電裝置，其特征在于，所述通風(fēng)孔的內(nèi)側(cè)設(shè)有篩網(wǎng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一所述的風(fēng)能驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)桶體發(fā)電裝置，其特征在于，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)目的，本發(fā)明提供上述風(fēng)能驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)桶體發(fā)電裝置的使用方法，包括如下步驟：