[发明专利]一种垂直轴风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电机械领域，尤其涉及一种垂直轴风力发电机。

背景技术

风能是一种取之不尽，用之不竭的可再生新兴绿色能源。因此，世界各国和政府把风力发电行业提高到一个重要的地位，大力推动和扶持。我国是最先研制出垂直轴风力发电机的国家之一，垂直轴风力发电机相比水平风力发电机优点是噪声小，风能利用率高和启动风速小等。现有技术中，垂直轴风力发电机主要分为阻力型和升力型两类。阻力型垂直轴风力发电机主要是利用空气流过叶片产生的阻力差作为驱动力的，而升力型则是利用空气流过叶片产生的升力作为驱动力的。由于叶片在旋转过程中，随着转速的增加阻力急剧减小，而升力反而会增大，所以升力型的垂直轴风力发电机的效率要比阻力型的高很多。

但是，目前无论阻力型还是升力型的垂直轴风力发电机都普遍存在着以下缺陷：起动扭矩小、结构复杂、而且在强风时，风轮迎风面积及受力大，而使发电机输出功率过大，容易导致电机超出额定发电功率而损坏，目前的一般的解决办法是通过在旋转轴部位设置摩擦或者是变速装置，此种方法使发电机变得易磨损，不稳定，而且结构繁琐不易普遍实现；还有些解决方法是设置弹簧变桨装置，通过改变扇叶方向来增加旋转阻力从而达到限速的目的，此种装置不能精确控制风叶变动而不稳定，而且由于风速经常变化，风叶经常运动碰撞易损坏，增加了材料成本。如专利申请CN98209672.0自动调节叶片角度的垂直轴风力机，它是在风力机轮辐上安装了机械装置使轮辐转动90度来实现叶片随之转动90度，风机每转一圈变化两次。这样的变化不平稳不连续，而且机械转动装置复杂安全性差，在大型风力机上很难应用。又如专利申请CN200710060159.2全迎风同步垂直轴风力发电机，它的调控叶片方向是用凸轮，链条，球的组合来实现调控叶片方向实现风轮机运转。这个系统过于复杂，制造安装精度要求高，在运转过程中机械磨损精度难于保证，难于长期运行。又如专利申请CN201110113520.X,变桨叶式垂直轴风力发电机，是一种靠扇叶和重锤的离心力调节弹簧来自动控制变桨叶方向的垂直轴风力发电机，但是随着风速的易变，弹簧的变化跟所需限速阻力保持协调从而导致不稳定，而且此种设置对高速运行和经常变位碰撞的扇叶强度要求更高，成本更高。

发明内容

为克服现有技术中存在的垂直轴风力发电机限速装置的不稳定、磨损不易控制、调节不够精确和成本高的问题，本发明提供一种垂直轴风力发电机包括风叶、盘式电机、风叶支架和立柱，所述垂直轴风力发电机还包括传感器、控制模块以及位移装置，所述传感器的输出端连接所述控制模块，所述控制模块分析传感器输出的数据并控制位移装置，所述位移装置驱动所述风叶和所述风叶支架的位移。

进一步地，所述传感器为风速传感器、电流传感器、电压传感器或者是转速传感器中的一种，所述电流传感器串联在所述垂直轴风力发电机的输出电路中，所述电压传感器测试所述垂直轴风力发电机的输出电压，所述转速传感器测试所述风叶的转速，所述风速传感器设置在所述盘式电机的正上方。

进一步地，每个所述风叶由两个所述风叶支架连接，且这两个所述风叶支架相互平行。

进一步地，所述风叶支架由两节片状连杆组成，且这两节所述片状连杆由位移装置连接。

优选地，所述风叶支架通过销轴分别与所述盘式电机和所述风叶连接，所述风叶支架和所述盘式电机由所述位移装置连接。

优选地，所述风叶支架通过销轴分别与所述盘式电机和所述风叶连接，所述风叶支架和所述盘式电机的连接处设置有所述调节装置，所述角度调节装置分别连接所述风叶支架和所述盘式电机。

优选地，所述风叶是由内部中空的两片半片叶片组成，所述两个半片叶片在转动方向前端由销轴连接，所述两个风叶中部由所述位移装置连接。

优选地，所述风叶支架上设置有挡风板，所述挡风板通过销轴与所述风叶支架连接，所述风叶支架和所述挡风板的连接处设置有角度调节装置。

进一步地，所述挡风板设置在所述风叶支架的运动风向的反向处，每一个所述风叶支架上有两个并排的所述挡风板连接。

通过如上设计，本发明通过设置传感器将风速信号或者是发电机状态输送给控制模块进行计算分析并精确控制调节装置调节风叶到立柱的距离，用减小力矩的方法来限速，从而使垂直轴风力发电机的限速系统更稳定、更能精确限制转速和提高转速、并且机械磨损小，通过调节减小风叶到立柱的距离还可以使垂直轴风力发电机在运输过程中占据更小空间，方便运输。

附图说明

图1是一种垂直轴风力发电机的结构示意图；