[发明专利]自适应微动风挡垂直轴风力发电机

说明书

【技术领域】：

本发明属于风力发电的一种全新方式。

【背景技术】：

风力发电机的发展已经是全球能源发展的一种十分重要的方式，平行、垂直风力发电机是两种基本方式，平行风力发电机的发展受运输条件的限制，叶片长度已发展到极限，发电功率的提高已十分困难，且风能转换效率不高。垂直风力发电机的发展受两侧力偶平衡的影响，发电功率始终不高，无论从“S”型还是“H”风力发电机，迎风能力差，而且阻力较大，技术没有较大突破，所以发展缓慢。

【发明内容】：

本发明采用改变风挡形状和方位，突破传统风挡固定不变的定向思维，并且能够自动调节迎风方向，可抗暴风，启动和停止方便实用。

发明原理：

垂直风力发电机一直受两面受风面平衡力偶的作用，并不能实现做功，影响到垂直风力发电机的发展。本发明利用风挡机械形状和方位的改变，实现顺风面(工作面)展开风挡的，在背风面(阻力面)改变风挡方向与风向平行从而极大减小阻力，两边力偶不再平衡而推动发电机发电。如附图1、图2。

结构设计(以四叶风挡为例)：

本发明(如图1所示)包括转臂、附微动面风挡叶片(附图3)、制动装置制动装置控制器(附图4)。

顺风面(工作面，0°≤θ＜180°)制动装置工作，风挡与转臂固定。

背风面(阻力面，180°≤θ＜360°)制动装置释放，风挡与转臂松开。受风挡两侧微动面(附图3)影响(风挡两侧一边受压一侧受拉)风挡保持与风向平行。

制动装置的控制器(附图4)设计，风标与转臂如图所示，风标同风向相反保持不变；风标和转臂分别固定一电极，风标指向与转臂指向成α角，α角由转臂旋转而在0°≤α＜360°变化。可以看出α始终等于θ(图示θ角为135°)。当0°≤α＜180°开关接通；当180°≤α＜360°开关断开。在θ＝0°时α＝0，在θ＝180°时α＝180°。即通过自动测量α(θ角)控制制动装置。特别说明：控制器也可以采用脉冲信号方式；每一个转臂由一个控制器控制，多个控制器也可以合成一个复式控制器；考虑到实际工程中存在惯性和控制延迟，控制角度与工程实际设计有区别。

本发明的优点：

1、自适应风向改变能力强

由于控制器测量θ角来控制制动装置，当θ＝0时才改变制动装置工作状态，当风向稍小转变时，图1中轴线A-A′自动改变与风向生重合，实现自动随动。

2、抗暴风能力强

当暴风来临时(通过风速测量)，通过控制器停止制动器制动，由于风挡两侧微动面的影响风挡全部转到顺风方向，阻力极大减小。如果采用多风挡(多层、多面、多转臂)设计，控制能力足够的情况下，可以能过逐步分批释放风挡，减小阻力，保持可控条件下的满载发电。

3、结构简单，功率超大

从上面原理和结构上可以看出，本发明结构简单，机件加工精度、工艺水平要求并不高，而且可以分部制造，集中组装，风挡数量可以分层分组数量众多，特别分层设计，可以充分利用空间，使超大发电机组的实现成为可能。

【附图说明】：

图1：风挡工作状态示意图；

图2：多层风挡工作状态示意图；

图3：附微动面风挡叶片图

图4：制动装置控制器

【具体实施方式】：

1.启动

停止状态，各制动装置释放各风挡与风向平行。启动是开启控制器，顺风面风挡制动但风挡仍与风向平行，利用电机带动转轴转动，当某一背风面风挡到达图1中轴线A-A′时，α＝0°，该风挡制动器工作，风挡与转臂固定。当转轴继续转动，风挡受风力作用推动转臂开始旋转进入正常工作状，各风挡依次进入，电机停止推动转入发电状态，实现启动。(顺风面风挡进入背风面制动器释放进入正常循环。)

2.正常工作

顺风面风挡受风力推动做功发电。

背风面风挡转动到与风向平行，阻力几乎可以忽略。

3.停止

通过控制器释放全部制动装置，利用电机阻抗逐步减速，并配合必要的机械制动直到完全停止转动。