[发明专利]一种垂直轴风力发电机的非刚性联接耦合机构

说明书

[技术领域]

本发明创造涉及风力发电技术领域，具体地说是一种垂直轴风力发电机的非刚性联接耦合机构。

[背景技术]

自然风中蕴藏着巨大的能量，它是一种无污染、可再生的绿色能源。我们已经可以通过垂直轴风轮将风能转换成机械能，并通过复合传动机构和离心式变惯量机械储能机构获得较为稳定的机械能，可以驱动发电机发电了。但这不是我们的最终目的，我们要实现的是并网发电，所以必须达到频率、相位和电压与电网同步(俗称同期)。

目前流行两种同期并网发电的方案：一种是发电-整流-蓄电-逆变-并网模式，该模式调节灵敏度高、精确性好，但是对电网的电磁污染较大、辅助装备如蓄电池及UPS等成本高、并且还存在一定的环境污染，所以正在中、大功率应用中被逐步淘汰。另一种是变速恒频直接发电并网模式，该模式可以自动适应风动力机械的转速，通过应用双馈控制技术，使发电机直接输出可同期并网的电能，理论上可以省略蓄电环节，但是需要配置特殊转子的发电机、自耗能较大、IGBT损坏率较高、低风速时性能降低、并且双馈控制系统的知识产权由外国公司掌握，所以导致成本居高不下。值得一提的是，这两种模式都回避了对发电机转速的控制。

针对这种现状，开发设计出一种基于发电机转速控制直接并网发电的方案，走具有中国特色的技术路线是完全可行的。

[发明内容]

本发明的目的在于开发设计出一种基于发电机转速控制直接并网发电方案，解决其中的关键技术之一，具体地说是一种垂直轴风力发电机的非刚性联接耦合机构，包括输入轴1、电磁涡流耦合器2、输出轴3，电磁涡流耦合器内含有的离合线圈4和制动线圈5，其特征在于：输入轴、电磁涡流耦合器和输出轴自上而下沿垂直轴向依次安装，构成非刚性联接耦合传动系统；输入轴与电磁涡流耦合器中的离合电枢同轴，接受来自外部垂直轴风动力机的驱动；输出轴与电磁涡流耦合器中的制动电枢同轴，驱动外部发电机运转；输入轴和输出轴之间无机械上的刚性联接，而是通过电磁涡流耦合器内部的电磁耦合机理完成非刚性联接。所述电磁涡流耦合器内部的离合线圈承担增速耦合，制动线圈承担减速耦合。

本发明属于一种电控执行机构，与现有技术相比，设计新颖、结构牢固、自耗能低、使用可靠、制造成本低。借助外部配套的数字式控制装置，分别控制离合线圈和制动线圈的励磁电流，可改变输入轴与输出轴之间的转差，实现转速调控，使发电机的转速保持与电网频率、相位同步，为实现并网运行提供技术保证。

[附图说明]

图1为本发明结构示意图；

其中：1为输入轴、2为电磁涡流耦合器、3为输出轴，4为离合线圈、5为制动线圈。

[具体实施方式]

以下结合附图及附图给出的实施例对本产品作进一步说明。这种装置的制造技术对本专业的人来说是非常清楚的。

参见图1，1为输入轴、2为电磁涡流耦合器、3为输出轴，其中电磁涡流耦合器内含离合线圈4和制动线圈5，这些构件自上而下沿垂直轴向依次安装，组成整体；输入轴接受来自外部垂直轴风动力机的驱动；输出轴驱动外部发电机运转；输入轴和输出轴之间无机械上的刚性联接，而是通过电磁涡流耦合器内部的电磁耦合机理完成非刚性联接，其中离合线圈承担增速耦合，制动线圈承担减速耦合。

本发明属于一种电控执行机构，借助外部配套的数字式控制装置，分别控制离合线圈和制动线圈的励磁电流，可改变输入轴与输出轴之间的转差，实现转速调控，使发电机的转速保持与电网频率、相位同步，为并网运行提供技术保证。