[发明专利]一种根据风向应变帆的迎风角度的风力直驱发电机

说明书

本发明公开了一种根据风向应变帆的迎风角度的风力直驱发电机，包括：风帆和与风帆同轴驱动的垂直轴直驱发电机；风帆包括：风帆轴，固定于风帆轴上的若干个风帆横梁和与风帆横梁数量对应的自应迎风桨叶；其中，每个自应迎风桨叶均通过角度调整机构保证迎合风向传递单向旋转扭矩；垂直轴直驱发电机为一个以上发电机单元组成的发电机单元集合，且每个发电机单元均的电机转子均固定于垂直轴直驱发电机的动力输入轴上；采用上述技术方案的本发明，采用直驱式发电，同时自应迎风桨叶通过角度调整机构保证实时迎合风向，最大限度的利用风能，又结合垂直轴直驱发电机采用多级同轴驱动发电的设计，实现发电负载可控，进而可实现低速状态下稳定发电。

技术领域

本发明涉及风力发电机，特别涉及一种根据风向可自动响应改变帆的迎风角度的风力直驱发电机。

背景技术

风力发电机是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。虽然增速机确保了风力发电机可靠发电，但同时也带来了：①发电机整体的体积大，②成本高，③可靠性低，④升速机构噪音高，⑤因有多级升速，增加了机械传送级数，故效率低，⑥安装复杂。虽然后来研发出了多电机联合发电，在提高发电功率的同时减少增速机的级数。但其也存在着负载不能进行调节，发电机设计成型后，不能根据当地最高和最低风速进行电机的任意组合。还有，风力利用率低下以及轴承等转动部件寿命低的问题。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提出一种根据风向可自动响应改变帆的迎风角度的风力直驱发电机。

为达到以上目的，通过以下技术方案实现的：

一种根据风向应变帆的迎风角度的风力直驱发电机，包括：风帆和垂直轴直驱发电机；

其特征在于：

风帆包括：风帆轴，固定于风帆轴上且为径向延伸的若干个风帆横梁和与风帆横梁数量对应的自应迎风桨叶；

自应迎风桨叶通过转轴转动装配于风帆横梁上，且自应迎风桨叶的转轴中心轴线与风帆轴中心轴线平行或者成大于0°小于90°夹角；其中，每个自应迎风桨叶均通过角度调整机构保证迎合风向传递单向旋转扭矩；

其中，垂直轴直驱发电机的动力输入轴与风帆轴同步转动装配；

垂直轴直驱发电机为一个以上发电机单元组成的发电机单元集合，且每个发电机单元均包括电机转子与置在电机转子外侧的电机定子，其中所有发电机单元的电机转子固定于垂直轴直驱发电机的动力输入轴上；

采用上述技术方案的本发明，风帆和垂直轴直驱发电机采用直驱式发电，同时自应迎风桨叶通过角度调整机构保证实时迎合风向，最大限度的利用风能，又结合垂直轴直驱发电机采用多级同轴驱动发电的设计，实现发电负载可控，进而可实现在50转以内实现稳定发电。

进一步的，角度调整机构包括，伺服电机、减速器及连在自应迎风桨叶上的力臂杆，通过力臂力矩的大小，用于自动调整每个自应迎风桨叶的角度，此技术方案伺服电机作为调控动力，风向的采集可通过在风帆结构上设置传感器，或者结合当地气象局的气象预报中风向风力来进行分析并控制。

进一步的，以风帆轴为参照，风帆横梁分为径向延伸长度大的长横梁和径向延伸长度小的短横梁，且每两个长横梁之间设置一个短横梁，此结构目的在于进一步的提高风能利用率。

进一步的，发电机单元输出电能传输给AC-DC整流器；每个发电机单元的AC-DC整流器的输出端都并联到DC-AC逆变器的输入端上，经过DC-AC逆变器逆变后输出，或经工频变压器升至10KV或更高输出，此技术方案为电路整合方案。

进一步的，在AC-DC整流器和DC-AC逆变器之间设有电源开关，此技术方案主要目的在于形成发电控制。