[發明專利]一種混合型垂直軸風力發電機

有效

• 申請號: 201010176426.4
• 申請日: 2010-05-19
• 公開（公告）號: CN101846043A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 羅小兵;姚家偉;桂許龍;劉勝
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D7/06
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明涉及一種混合型垂直軸風力發電機，具體是一種可閉合S型風輪葉片的達里厄-S型混合型垂直軸風力發電機。

技術背景

風力發電機，簡稱風力機，是一種將風能轉換成電能的機械裝置。隨著新能源應用的興起，風力機越來越受到人們的關注。混合型垂直軸風力機是一種典型的垂直軸風力機，正在被廣泛的被用于各種小型、獨立電網的供電系統中。在傳統的混合型垂直軸風力機中，由于升力型的達里厄式風力機啟動風速要求較大，往往不具備自啟動的能力，需要S型風輪是作為啟動風輪。但是目前，傳統型的混合風力機中S型風輪葉片都是固定的，由于S型風輪在高風速下的性能不好，不能高速運轉，所以當S型風輪帶動升力型的達里厄風力機正常運轉之后，系統整體達到一個比較高的轉速的時候，啟動風輪(S型風輪)就失去了有益的作用，成為系統的負載，影響了升力型的達里厄式風力機的運轉效率，從而對整個系統產生“拖后”的影響，影響了系統總的效率。在如今的相關混合型風力機的研究中，很少有解決S型風輪“拖后”效應的方法。

發明內容

為了克服傳統混合型風力機中S型風輪“拖后”效應的弊端，本發明的提出一種啟動性能比較優越，運行阻力更加小的混合型垂直軸風力機。該發明結構簡單、性能可靠、易推廣。

本發明提出的方案是在風力發電機系統中加裝一個可以使S型風輪葉片移動的S型風輪自動閉合系統，該S型風輪自動閉合系統可以根據風力發電系統的轉速和運行情況改變S型風輪葉片的位置。當整個系統處于靜止狀態時，自動閉合系統使葉片處于最大的迎風位置，使整個系統有最大的啟動力矩，當S型風輪帶動整個系統正常啟動后，隨著轉速的提高，自動閉合系統使兩個葉片相互靠近，最終合攏成圓柱狀，以降低系統的運行阻力，提高整體效率。

采用的具體技術方案如下：

一種混合垂直軸發電機，包括達里厄風輪、達里厄風輪連桿、轉軸、S型風輪和發電機，其中所述S型風輪具有上隔板、下隔板以及S型風輪葉片，該S型風輪葉片能夠在上隔板或下隔板上的葉片軌道內移動；

其特征在于，混合垂直軸發電機還包括S型風輪自動閉合系統，其設置在S型風輪的上隔板或下隔板上，該S型風輪自動閉合系統能夠根據發電機所處狀態的不同而改變各S型風輪葉片之間的相對位置，進而改變S型風輪的迎風面積，實現在不改變發電機的最大啟動力矩的情況下，降低其在正常運行時的阻力。

本發明所述S型風輪自動閉合系統由連桿、球體和彈簧組成，所述球體通過連桿連接在S型風輪葉片上，彈簧的一端與球體相連接，另一端固定在S型風輪的上隔板上，隨著發電機轉動而旋轉的球體產生的離心力，通過連桿帶動S型風輪葉片相對移動，從而實現S型風輪迎風面積的改變。

本發明所述S型風輪自動閉合系統由短連桿、長連桿、鉸鏈和球體組成，所述長連桿的一端與球體相連接，另一端與短連桿鉸接，中間部分通過鉸鏈固定在S型風輪的上隔板上，所述短連桿的另一端連接著S型風輪葉片，隨著發電機轉動而旋轉的球體產生的離心力促使長連桿推動短連桿移動，從而帶動S型風輪葉片移動，從而實現S型風輪迎風面積的改變。

本發明所述S型風輪自動閉合系統由驅動電機、齒輪機構、電子控制系統控制器和轉速傳感器組成，所述轉速傳感器將轉速信號傳給電子控制系統控制器，該電子控制系統控制器發出電信號給驅動電機，使S型風輪葉片在葉片軌道內移動，從而實現S型風輪迎風面積的改變。

本發明所述S型風輪自動閉合系統還具有齒輪機構，其設置在上隔板上，分別與各S型風輪葉片嚙合，使得所述驅動電機能夠同步驅動各S型風輪葉片。

本發明中的小型混合型垂直軸發電機主要包括：達里厄風輪、S型風輪、轉軸、S型風輪自動閉合系統、發電機。達里厄風輪和S型風輪安裝在同一根轉軸之上，轉軸貼近地面的部分安裝著發電機，S型風輪上加裝了一個S型風輪自動閉合裝置。本發明最大的優點就是在S型風輪上加裝了一個S型風輪自動閉合裝置，提出了可以根據發電機的運行情況來改變S型葉輪葉片位置的概念。與傳統的混合型風力機相比，在不改變整個系統的啟動性能的情況下，降低了整個混合風力機系統在正常運行時的阻力，使整個系統在正常運轉時可以更加高效。并且，系統結構簡單、易實行、可靠性高、適合于各種風力發電場合。

附圖說明

圖1為第一實施例的裝置結構圖；

圖2為葉片移動軌道的示意圖；

圖3為第一實施例的原理圖；

圖4為第二實施例的裝置結構圖；

圖5為第二實施例的原理圖；

圖6為第三實施例的裝置結構圖；

圖7為第三實施例的原理圖。

具體的實施方式