[发明专利]一种提高风能利用率的垂直轴风力发电机及其使用方法

权利要求书

1.一种提高风能利用率的垂直轴风力发电机，其特征在于：包括转轴、风叶、风向仪、自驱动装置、对风控制器、底座、顶座；风叶包括第一风叶和第二风叶，第二风叶的叶根铰接于第一风叶的叶尖处，两者实现相对转动；所述风向仪固定安装于垂直轴风力发电机顶座上，用于自动记录风向，并同时将风向数据实时传递给所述对风控制器；所述自驱动装置包括有驱动电机、液压缸和刻度弹簧，其中，液压缸的两端分别固定连接在第一风叶和第二风叶上；所述驱动电机由对风控制器控制，用以实现液压缸在直线方向的伸缩，在液压缸伸缩的同时，第二风叶与第一风叶实现相对转动，使第二风叶在其成为正压侧时，受风面积始终最大，而在第二风叶成为负压侧时，受风面积始终最小；所述正压侧为风叶转动过程中其转速方向与风速方向的夹角为锐角、作正功的一侧风叶，所述负压侧为风叶转动过程中其转速方向与风速方向夹角为钝角、作负功的一侧风叶；所述液压缸在直线方向伸缩的同时，刻度弹簧记录第一风叶和第二风叶的相对转角，并将该相对转角值实时传递给对风控制器，实现风叶角度的实时矫正；所述对风控制器在接收到所述相对转角值和所述风向仪的风向数据时，输出控制信号给驱动电机，用以控制所述液压缸的直线推进速度和直线推进加速度，以使第二风叶的受风面积最大或最小；所述刻度弹簧为盘形刻度弹簧，并且带有盘形刻度盘；所述风叶位于正压侧时，风叶平面基本垂直于风速方向，使风叶的受风面积始终最大，所述风叶位于负压侧时，风叶平面基本平行于风速方向，使风叶的受风面积始终最小。

2.一种提高风能利用率的垂直轴风力发电机的使用方法，包括根据上述权利要求中任一项所述的垂直轴风力发电机，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1：在垂直轴风力发电机运转时，风向仪测量实时风向，并将风向数据传递给对风控制器；

步骤2：当风叶到达正压侧或负压侧时，对风控制器控制驱动电机驱动液压缸动作，根据风向数据具体控制液压缸伸缩速度，使风叶平面与风速方向保持特定角度；所述正压侧为风叶转动过程中其转速方向与风速方向的夹角为锐角、作正功的一侧风叶，所述负压侧为风叶转动过程中其转速方向与风速方向的夹角为钝角、作负功的一侧风叶；

步骤3：刻度弹簧记录第一风叶与第二风叶的相对转角，并将其传递给对风控制器；

步骤4：所述对风控制器在接收到所述相对转角和所述风向仪的风向数据时，输出控制信号给驱动电机，用以控制所述液压缸的直线推进速度和直线推进加速度，以使第二风叶的受风面积最大或最小。

3.根据权利要求2所述的一种提高风能利用率的垂直轴风力发电机的使用方法，其特征在于：所述风叶位于正压侧时，对风控制器控制驱动电机驱动液压缸动作，使风叶平面基本垂直于风速方向，此时风叶的受风面积始终最大，所述风叶位于负压侧时，对风控制器控制驱动电机驱动液压缸动作，使风叶平面基本平行于风速方向，此时风叶的受风面积始终最小。

4.根据权利要求2或3所述的一种提高风能利用率的垂直轴风力发电机的使用方法，其特征在于：所述步骤1-步骤4同时进行。