[發明專利]實時變槳風輪及垂直軸風力發電機

有效

• 申請號: 201810201899.1
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108374756B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 王偉民;李崢嶸;屈朝峰
• 申請（專利權）人: 王偉民
• 主分類號: F03D7/06
• 分類號: F03D7/06
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 陳治位

本發明的實時變槳風輪，包括風輪支架、風槳和風槳轉軸，至少三個風槳圓周設于風輪支架上，每一風槳通過風槳轉軸轉動地與風輪支架連接，實時變槳風輪還包括：驅動裝置，驅動裝置通過驅動風槳轉軸來驅動風槳轉動；傳感裝置，傳感裝置用于感測風環境及實時變槳風輪的轉動情況；以及控制器，傳感裝置和驅動裝置分別與控制器電性連接，控制器根據傳感裝置所檢測到的參數控制驅動裝置工作；驅動裝置驅動在迎風半周上的風槳的迎風面積大于，驅動裝置驅動在逆風半周上的風槳的逆風面積。本發明還提供一種垂直軸風力發電機。實時變槳風輪及垂直軸風力發電機具有較高的風能利用率、轉化率，分體式的風槳和風輪支架的構件受力狀態更加合理。

技術領域

本發明涉及風力發電領域，具體而言，涉及實時變槳風輪及垂直軸風力發電機。

背景技術

風力發電機是將風能轉換為機械能，機械能轉換為電能的電力設備。目前大中型風電主要采用水平軸風力機，屬升力型風力機，具有轉速高、風的利用率較高的優點。目前投入商業運營的風力發電機主流風力發電機基本上是水平軸風力發電機。

風力發電機的支撐采用的是豎向直立塔筒，隨著水平軸風力發電機容量的不斷增大，目前主流風力發電機的容量已達2兆瓦—3.5兆瓦，相應的發電機的整體機艙的重量已達70-100噸，機艙高度也達到100米左右。設備的制作、運輸、安裝成本顯著增加，因此水平軸風力發電機的發展已達到瓶頸期。

旋轉軸是垂直的風力發電機叫垂直軸風力發電機。垂直軸風力發電機具有低噪聲、維護簡單等優點。但傳統垂直軸風力發電機在近幾十年之所以沒有得到發展，主要是垂直軸風力發電機存在著以下缺點。

1.風輪的風能利用效率較低。

傳統垂直軸風力發電機的風輪的周圈圍繞著風輪軸有多個風槳，由于風槳存在攻角，風槳在風的推動下轉動。在風輪轉動的過程中，風輪一個圓周有半圓周的風槳在順風向上移動，而另半圓周的風槳在逆風向移動；風輪輸出的動能為風力推動順風向移動的半圓周的風槳做功產生的動能減去逆風轉動的半圓周的風槳克服風的阻力而消耗的動能的剩余部分。因此垂直軸風力發電機的風輪軸輸出給發電機的動能較低，導致整個垂直軸風力發電機的風能利用效率較低。

2.組成垂直軸風力發電機的構件受力狀態不合理。

垂直軸風力發電機的水平支撐桿的一端固定在風輪軸上，另一端固定有風槳，水平支撐桿呈懸臂受力狀態，既要承受風槳的重量及水平支撐桿自身的重量又要承受來自風對風槳的水平交變推力，因此當風輪的直徑增大后水平支撐桿所要抵抗的彎矩相應增加，相應的所需要桿件尺寸較大，使風輪的構件的重量增加較大，從而導致風輪制造成本的提高。

發明內容

針對現有技術中的不足，本發明提供了一種實時變槳風輪及垂直軸風力發電機，以解決現有技術中由于風槳與風輪支架的夾角固定而造成的垂直軸風力發電機的風能利用率低以及垂直軸風力發電機的構件受力狀態不合理的問題。

為此，本發明提供如下技術方案：實時變槳風輪，包括風輪支架、風槳和風槳轉軸，至少三個所述風槳圓周均勻設于所述風輪支架上，每一所述風槳通過所述風槳轉軸轉動地連接在所述風輪支架上。

另外，實時變槳風輪還包括：驅動裝置，所述驅動裝置驅動所述風槳轉動；

傳感裝置，所述傳感裝置用于感測風環境及所述實時變槳風輪的轉動情況；以及

控制器，所述傳感裝置和所述驅動裝置分別與所述控制器電性連接，所述控制器根據所述傳感裝置所檢測到的參數控制所述驅動裝置工作；

所述驅動裝置驅動在迎風半周上的所述風槳的迎風面積大于所述驅動裝置驅動在逆風半周上的所述風槳的逆風面積。