[发明专利]一种顺应方向的自适应风能发电组件

说明书

本发明公开了一种顺应方向的自适应风能发电组件，属于风力发电技术领域，可以实现保留现有垂直轴风力发电机整体无需对风的优势，针对风轮半圈顺风半圈逆风的特点，抛弃传统的固定式风轮结构，创新性采用半固定的自适应风轮结构，在顺风的半圈时风轮为固定状态，正常有效的利用风能，在逆风的半圈时转变为自由状态，在风力作用下自主保持始终与风向平行的形态，极大的减小风轮受到的风阻，从而有效的提高风能的利用率，进而提高风能发电组件的发电效率，同时在风能有限的地区，还可以选择安装驱动电机在风轮顺风的半圈中，实时调节扇叶与风向的夹角为近似垂直的状态，从而提高与凤的接触面积，进一步提高风能的有效利用率。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，更具体地说，涉及一种顺应方向的自适应风能发电组件。

背景技术

风力发电是指把风的动能转为电能。风能是一种清洁无公害的可再生能源能源，很早就被人们利用，主要是通过风车来抽水、磨面等，人们感兴趣的是如何利用风来发电。利用风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，因此日益受到世界各国的重视。

风力发电的主要原理如下：把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。风力发电的原理，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。依据风车技术，大约是每秒三米的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。

风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。这种风力发电机组，大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和塔筒三部分。风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由若干只叶片组成。当风吹向浆叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动。桨叶的材料要求强度高、重量轻，多用玻璃钢或其它复合材料(如碳纤维)来制造。（还有一些垂直风轮，s型旋转叶片等，其作用也与常规螺旋桨型叶片相同），由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向经常变化着，这又使转速不稳定；所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率，还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵，通过风力风向传感系统对风轮方向进行自适应校正。铁塔是支承风轮、尾舵和发电机的构架。它一般修建得比较高，为的是获得较大的和较均匀的风力，又要有足够的强度。铁塔高度视地面障碍物对风速影响的情况，以及风轮的直径大小而定，一般在6-20米范围内。发电机的作用，是把由风轮得到的恒定转速，通过升速传递给发电机构均匀运转，因而把机械能转变为电能。

现有的垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风，在这点上相对于水平轴风力发电机是一大优势，它不仅使结构设计简化，而且也减少了风轮对风时的陀螺力，但是由于风轮是在固定位置上进行圆周运动，而圆周运动的特点导致风轮在顺应风向的半圈转动时是利用风能的，但是在另外逆风的半圈在风阻的作用下难免会损耗一部分风能，使得风能的利用率降低，发电功率无法得到充分开发，尤其对于微型或者小型风能发电机在风能有限的地区，无谓的风能损耗颇为严重。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种顺应方向的自适应风能发电组件，它可以实现保留现有垂直轴风力发电机整体无需对风的优势，针对风轮半圈顺风半圈逆风的特点，抛弃传统的固定式风轮结构，创新性采用半固定的自适应风轮结构，在顺风的半圈时风轮为固定状态，正常有效的利用风能，在逆风的半圈时转变为自由状态，在风力作用下自主保持始终与风向平行的形态，极大的减小风轮受到的风阻，从而有效的提高风能的利用率，进而提高风能发电组件的发电效率，同时在风能有限的地区，还可以选择安装驱动电机在风轮顺风的半圈中，实时调节扇叶与风向的夹角为近似垂直的状态，从而提高与凤的接触面积，进一步提高风能的有效利用率。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。