[发明专利]相向旋转垂直轴式风力发电机控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力机器，更为具体地，本发明涉及一种垂直轴式风力机器。

背景技术

风力机器是一种利用风力机叶片捕获风能，并将其转换为旋转机械能，进而驱动机器发电的能源机器。根据其规模和功率的大小将其划分为大型风力机器和小型风力机器。我国是小型风力机器的主要生产和出口国。

现有技术中，小型风力机器主要有水平轴式和垂直轴式两种结构，这两种结构均采用风力机直接驱动永磁机器方式。

水平轴式风力机器的缺点是启动风力较大，一般需要启动风速在3.5m/s~4.0m/s才能启动机器，无法实现微风（2级风）启动发电。

垂直轴式风力机器的启动转距大，可以实现微风启动发电，但其垂直轴结构限制了其转速，风力机叶片旋转的线速度不能高于风速，回转半径越大，则转速就越低。而用于风力机器的永磁机器转速要求较高，一般转速都在300转/分以上才能有效发电。现有技术中的垂直轴式风力机器采用垂直旋转风力机与永磁机器直接连接的方式，风力机安装在永磁机器的转子上，利用风力机的叶片旋转带动永磁机器的转子旋转来发电。而高转速的永磁机器在风速较低时与低转速的风力机不匹配，使永磁机器无法工作在额定的设计转速中，也就无法提供需要的电能，影响了发电效率。

此外，现有技术中的垂直轴式机器的调速较为困难，不能最大限度地捕获风能，且过高风速下的保护也只能靠机械式刹车装置。

因此，提供一种解决上述缺点的相向旋转垂直轴式风力发电机控制系统实为必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相向旋转垂直轴式风力发电机控制系统，通过以下技术方案实现：该相向旋转垂直轴式风力发电机控制系统包括定子叶片组，外转子叶片组和具有定子和外转子的永磁机器，所述定子叶片组连接在所述永磁机器的定子上,能够带动该定子沿第一方向旋转;所述外转子叶片组连接在所述永磁机器的外转子上,能够带动该外转子沿与所述第一方向相反的第二方向旋转。

在本发明提供的一种相向旋转垂直轴式风力发电机控制系统的一个具体实施例中，所述定子叶片组包括复数个定子叶片，每个所述定子叶片通过复数个定子连接叶片连接到所述永磁机器的定子上；所述外转子叶片组包括复数个外转子叶片，每个所述外转子叶片通过复数个外转子连接叶片连接到所述永磁机器的外转子上。

在本发明提供的一种相向旋转垂直轴式风力发电机控制系统的一个具体实施例中，每个所述定子叶片和每个所述外转子叶片均由主机翼和襟翼构成，所述襟翼可相对于所述主机翼调整偏角。

在本发明提供的一种相向旋转垂直轴式风力发电机控制系统的一个具体实施例中，所述襟翼由直流电机通过一对齿轮驱动，所述直流电机由无线遥控装置控制其运转，进而控制所述襟翼相对于所述主机翼调整偏角。

在本发明提供的一种相向旋转垂直轴式风力发电机控制系统的一个具体实施例中，所述定子连接叶片和所述外转子连接叶片为升力翼型连接叶片。

在本发明提供的一种相向旋转垂直轴式风力发电机控制系统的一个具体实施例中，所述永磁机器的定子上安装有定子法兰盘，所述定子叶片组安装在所述定子法兰盘上；所述永磁机器的外转子上安装有外转子法兰盘，所述外转子叶片组安装在所述外转子法兰盘上。

在本发明提供的一种相向旋转垂直轴式风力发电机控制系统的一个具体实施例中，每个所述定子叶片和每个所述外转子叶片采用NACA2414或NACA23012翼型。

在本发明提供的一种相向旋转垂直轴式风力发电机控制系统的一个具体实施例中，还包括塔架，该塔架的一端连接所述永磁机器，该塔架用于支撑所述永磁机器及所述定子叶片组和外转子叶片组。

本发明采用两组叶片，一组连接永磁机器的定子，一组连接永磁机器的外转子，而且在风力的驱动下，两组叶片将带动该永磁机器的定子和外转子相向旋转。相对于只有一组叶片连接在永磁机器的转子上的结构而言，本发明提供的这种风力机器的结构使永磁机器在相同的风力条件下转速提高了一倍，能够使叶片的旋转速度与永磁机器额定的转速相匹配。同时，采用两组叶片的结构相对于一组叶片的结构也减小了叶片的尺寸和回转半径。本发明的一个具体实施例中，采用的可调襟翼结构可实现风能的最大捕获和高风速下的自我保护功能；采用升力翼型连接叶片可有效减小旋转时轴承上的机械负荷，延长实用寿命。

附图说明

图1为本发明提供的一种相向旋转垂直轴式风力发电机控制系统的整体结构图；

图2为本发明提供的一种相向旋转垂直轴式风力发电机控制系统的永磁机器的剖面图；