[发明专利]自适应变桨的垂直轴风力发电机驱动装置及风力风电机

权利要求书

1.一种自适应变桨的垂直轴风力发电机驱动装置，其特征在于，包括塔架，塔架的顶端安装有风轮和电机，所述风轮包括若干个叶片，每个叶片均安装有一个自适应变桨装置，自适应变桨装置安装在电机的转子上，所述自适应变桨装置根据风速大小自动调节叶片的迎风角度，实现对功率和载荷的自适应控制；所述塔架上还安装有聚风导流罩，所述聚风导流罩位于风轮的下方，所述聚风导流罩用于将各个方向的风能聚集并使其垂直吹向风轮，使得风轮在风速的作用下带动电机的转子旋转产生电能；

所述电机的转子上还安装有轮毂，叶根轴穿过轮毂与叶片固定连接；

所述自适应变桨装置包括第一支撑轴、叶根轴、扭簧和第二支撑轴承；所述叶根轴与叶片固定连接，叶根轴分别与第一支撑轴承和第二支撑轴承相连，所述第一支撑轴承和第二支撑轴承均安装于电机的转子上，所述叶根轴上还套穿有扭簧，所述扭簧也固定于电机的转子上；

扭簧预设一定扭矩，大小为额定风速时作用在叶根轴上的气动扭矩；初始状态下叶片固定在最佳迎风角，该角度下叶片能够捕获最大风能；额定风速以下时，叶片在扭簧预紧扭矩的作用下处于初始迎风角度，此时风力发电机捕获当前风速下的最大风能；额定风速以上时，作用在叶根轴上的空气力矩超过扭簧预设的扭矩，叶片的迎风角度在气动力矩的作用下向顺桨方向转动，作用在叶片上的气动力矩相应减小，直到气动力矩与预设的扭矩达到平衡，此时风轮捕获的功率稳定在额定功率；

所述自适应变桨装置等间距安装在电机的转子上。

2.如权利要求1所述的一种自适应变桨的垂直轴风力发电机驱动装置，其特征在于，所述塔架上还安装有保护罩，所述保护罩安装于风轮上方。

3.如权利要求1所述的一种自适应变桨的垂直轴风力发电机驱动装置，其特征在于，叶片的数量至少为3个。

4.如权利要求1所述的一种自适应变桨的垂直轴风力发电机驱动装置，其特征在于，所述电机为盘式外转子电机，电机的转子与风轮固定在一起，共同围绕电机的定子旋转，电机的定子固定连接在塔架上。

5.如权利要求1所述的一种自适应变桨的垂直轴风力发电机驱动装置，其特征在于，所述塔架内还设有电缆线，所述电缆线与电机相连。

6.一种如权利要求1-5中任一项所述的一种自适应变桨的垂直轴风力发电机驱动装置的工作方法，其特征在于，包括：

步骤1：聚风导流罩用于将各个方向的风能聚集并使其垂直吹向风轮，风轮在风速的作用下带动电机的转子旋转产生电能；

步骤2：自适应变桨装置根据风速大小自动调节叶片的迎风角度，实现对功率和载荷的自适应控制。

7.一种风力发电机，其特征在于，包括如权利要求1-5中任一项所述的一种自适应变桨的垂直轴风力发电机驱动装置。