[發(fā)明專利]一種根據(jù)風向應變帆的迎風角度的風力直驅(qū)發(fā)電機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610298048.4
• 申請日: 2016-05-06
• 公開（公告）號: CN106812664B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于德海;王雪;李東明;楊金明;姜賀;何毅;遲寧;于勇
• 申請（專利權(quán)）人: 科德數(shù)控股份有限公司
• 主分類號: F03D9/25
• 分類號: F03D9/25;F03D3/06;F03D7/06;F03D15/20;H02K7/18
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 高永德;李洪福

本發(fā)明公開了一種根據(jù)風向應變帆的迎風角度的風力直驅(qū)發(fā)電機，包括：風帆和與風帆同軸驅(qū)動的垂直軸直驅(qū)發(fā)電機；風帆包括：風帆軸，固定于風帆軸上的若干個風帆橫梁和與風帆橫梁數(shù)量對應的自應迎風槳葉；其中，每個自應迎風槳葉均通過角度調(diào)整機構(gòu)保證迎合風向傳遞單向旋轉(zhuǎn)扭矩；垂直軸直驅(qū)發(fā)電機為一個以上發(fā)電機單元組成的發(fā)電機單元集合，且每個發(fā)電機單元均的電機轉(zhuǎn)子均固定于垂直軸直驅(qū)發(fā)電機的動力輸入軸上；采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明，采用直驅(qū)式發(fā)電，同時自應迎風槳葉通過角度調(diào)整機構(gòu)保證實時迎合風向，最大限度的利用風能，又結(jié)合垂直軸直驅(qū)發(fā)電機采用多級同軸驅(qū)動發(fā)電的設(shè)計，實現(xiàn)發(fā)電負載可控，進而可實現(xiàn)低速狀態(tài)下穩(wěn)定發(fā)電。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風力發(fā)電機，特別涉及一種根據(jù)風向可自動響應改變帆的迎風角度的風力直驅(qū)發(fā)電機。

背景技術(shù)

風力發(fā)電機是利用風力帶動風車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。雖然增速機確保了風力發(fā)電機可靠發(fā)電，但同時也帶來了：①發(fā)電機整體的體積大，②成本高，③可靠性低，④升速機構(gòu)噪音高，⑤因有多級升速，增加了機械傳送級數(shù)，故效率低，⑥安裝復雜。雖然后來研發(fā)出了多電機聯(lián)合發(fā)電，在提高發(fā)電功率的同時減少增速機的級數(shù)。但其也存在著負載不能進行調(diào)節(jié)，發(fā)電機設(shè)計成型后，不能根據(jù)當?shù)刈罡吆妥畹惋L速進行電機的任意組合。還有，風力利用率低下以及軸承等轉(zhuǎn)動部件壽命低的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述技術(shù)問題，提出一種根據(jù)風向可自動響應改變帆的迎風角度的風力直驅(qū)發(fā)電機。

為達到以上目的，通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種根據(jù)風向應變帆的迎風角度的風力直驅(qū)發(fā)電機，包括：風帆和垂直軸直驅(qū)發(fā)電機；

其特征在于：

風帆包括：風帆軸，固定于風帆軸上且為徑向延伸的若干個風帆橫梁和與風帆橫梁數(shù)量對應的自應迎風槳葉；

自應迎風槳葉通過轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動裝配于風帆橫梁上，且自應迎風槳葉的轉(zhuǎn)軸中心軸線與風帆軸中心軸線平行或者成大于0°小于90°夾角；其中，每個自應迎風槳葉均通過角度調(diào)整機構(gòu)保證迎合風向傳遞單向旋轉(zhuǎn)扭矩；

其中，垂直軸直驅(qū)發(fā)電機的動力輸入軸與風帆軸同步轉(zhuǎn)動裝配；

垂直軸直驅(qū)發(fā)電機為一個以上發(fā)電機單元組成的發(fā)電機單元集合，且每個發(fā)電機單元均包括電機轉(zhuǎn)子與置在電機轉(zhuǎn)子外側(cè)的電機定子，其中所有發(fā)電機單元的電機轉(zhuǎn)子固定于垂直軸直驅(qū)發(fā)電機的動力輸入軸上；

采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明，風帆和垂直軸直驅(qū)發(fā)電機采用直驅(qū)式發(fā)電，同時自應迎風槳葉通過角度調(diào)整機構(gòu)保證實時迎合風向，最大限度的利用風能，又結(jié)合垂直軸直驅(qū)發(fā)電機采用多級同軸驅(qū)動發(fā)電的設(shè)計，實現(xiàn)發(fā)電負載可控，進而可實現(xiàn)在50轉(zhuǎn)以內(nèi)實現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)電。

進一步的，角度調(diào)整機構(gòu)包括，伺服電機、減速器及連在自應迎風槳葉上的力臂桿，通過力臂力矩的大小，用于自動調(diào)整每個自應迎風槳葉的角度，此技術(shù)方案伺服電機作為調(diào)控動力，風向的采集可通過在風帆結(jié)構(gòu)上設(shè)置傳感器，或者結(jié)合當?shù)貧庀缶值臍庀箢A報中風向風力來進行分析并控制。

進一步的，以風帆軸為參照，風帆橫梁分為徑向延伸長度大的長橫梁和徑向延伸長度小的短橫梁，且每兩個長橫梁之間設(shè)置一個短橫梁，此結(jié)構(gòu)目的在于進一步的提高風能利用率。

進一步的，發(fā)電機單元輸出電能傳輸給AC-DC整流器；每個發(fā)電機單元的AC-DC整流器的輸出端都并聯(lián)到DC-AC逆變器的輸入端上，經(jīng)過DC-AC逆變器逆變后輸出，或經(jīng)工頻變壓器升至10KV或更高輸出，此技術(shù)方案為電路整合方案。

進一步的，在AC-DC整流器和DC-AC逆變器之間設(shè)有電源開關(guān)，此技術(shù)方案主要目的在于形成發(fā)電控制。