[发明专利]垂直轴摆叶式风力发电机及其发电方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电的技术领域，尤其涉及垂直轴摆叶式风力发电机及其发电方法。

背景技术

电能是人类社会发展过程以及人们生产生活中不可或缺的能源，电能在生产、传送、使用中比其他能源更易于调控，因此，它是最理想的二次能源。随着社会工业的不断发展，各个国家和地区对电能的需求量也越来越大，如果发电方式单一，发电技术不完善，再加上可再生能源资源的消耗，通常会造成电能供不应求，不能满足人们日常的生产生活需求。

发电在电力工业中处于中心地位，决定着电力工业的规模，也影响到电力系统中输电、变电、配电等各个环节的发展，甚至影响到整个国家社会工业的发展。目前，主要的发电形式有火力发电、水力发电、核能发电，其他能源发电形式虽然有多种，比如风力发电、地热发电、太阳能光伏发电等，但规模都不大。

各国的主要发电形式因各国能源资源的构成不同而异，我国目前主要发电形式比较单一，主要以火力发电为主，火力发电一般是指利用石油、煤炭和天然气等燃料燃烧时产生的热能来加热水，使水变成高温、高压水蒸气，然后再由水蒸气推动发电机来发电的方式的总称，由于火力发电会消耗大量的化石燃料，会造成可再生资源越来越紧缺，严重危害能源安全，并且火力发电会产生大量粉尘和有毒有害气体，严重污染人类的生存环境和影响人们的身体健康，因此，需要进一步调整我国火力发电行业的结构，推动其他发电形式的发展。

风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。风能是没有公害的能源之一，取之不尽、用之不竭，对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风力发电，非常适合，大有可为，采用风力发电具有可再生、环境效益好的优点。我国风力发电虽然快速发展，但是风力发电成本仍然较高，风能转化为电能的效率低，因此还要进一步开发我国的风能资源，进一步提高风力发电水平和技术。风力发电主要包括两种：一种是水平轴风力发电，其风轮轴与风向平行；另一种是垂直轴风力发电机，其风轮轴垂直于地面或者气流方向。目前应用最广泛的是水平轴风力发电，但是水平轴风力发电机制作成本高，结构复杂，维护困难，相对于水平轴风力发电机，垂直轴风力发电机结构简单、成本较低、维护容易，而且风能利用率相对较高。

现有的垂直轴风力发电通常包括风轮轴和风轮叶，在风力的作用下，风轮叶上围绕风轮轴转动，但风轮叶的形状固定，通常与空气和风力的接触面积也固定，这样会造成风轮叶遇到的空气阻力较大，发电效率低，风能利用率低，发电成本高，而且没有将风力发电和水能发电都结合在发电船上，发电船的发电形式比较单一。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一下技术方案：

垂直轴摆叶式风力发电机，包括风轮，该风轮安装在与风向垂直的风轮轴上，该风轮包括若干个风轮框架，每个风轮框架与风轮轴连接并沿该风轮轴的周向均匀布置，在每个风轮框架的端部依次排列设有若干个可以自动关闭或者自动打开的通风门；

该风轮通过风轮轴与变速箱连接，该变速箱与发电机连接并带动该发电机发电。

进一步地，所述变速箱的输出轴连接换向器，该换向器的两个输出端分别连接主发电机和副发电机。

进一步地，在所述变速箱的输出轴上还设有刹车装置，所述刹车装置包括刹车盘，该刹车盘与所述变速箱输出轴连接以实现对发电机的减速和制动。

进一步地，相邻两个风轮框架通过连接架连接在一起，该连接架的一端固定在相邻的一个风轮框架上靠近所述风轮轴的三分之一处，该连接架的另一端固定在相邻的另一个风轮框架的端部。

进一步地，在所述连接架和风轮框架之间设置固定架，该固定架的一端固定在风轮框架上并设置在靠近所述风轮轴的通风门旁，该固定架的另一端固定在连接架上。

进一步地，在所述固定架上设置挡板，同时在固定架与所述风轮框架、连接架之间形成的三角形区域的顶部和底部设置挡板，三个挡板之间形成聚风区并与风向相对。

进一步地，所述每个风轮框架上设有至少一根固定绳，该固定绳的一端与所述风轮轴连接并设置在所述风轮框架的上方，该固定绳的另一端与所述风轮框架的顶部连接。

进一步地，所述风轮框架的端部向外延伸设有弧状伸出臂。

进一步地，所述伸出臂设置在沿逆风向旋转并与风轮框架的夹角为30～45°的位置处。

垂直轴摆叶式风力发电机的发电方法，包括以下步骤：

(1)在风力的作用下带动风轮旋转，当风轮框架转动到与风向垂直时，风轮框架上的通风门打开并与该风轮框架垂直；