CN101629550A - 自适应微动风挡垂直轴风力发电机 - Google Patents
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Abstract
自适应微动风挡垂直轴风力发电机。包括转臂、附微动面风挡叶片、制动装置、制动装置控制器。本发明利用风挡机械形状和方位的改变,实现顺风面(工作面)展开风挡的,在背风面(阻力面)改变风挡方向与风向平行从而极大减小阻力,两边力偶不再平衡而推动发电机发电。附微动面风挡叶片使风挡始终保持在理想的设计方向、制动装置控制器利用风向和转臂的夹角控制制动装置工作,不仅保证全系统正常工作,而且在风向发生转变时能自动感应、自动调节制动装置工作。全发明结构简单,成本低,有实际应用前景,多层风挡保证了超大功率发电能力成为可能。
Description
【技术领域】:
本发明属于风力发电的一种全新方式。
【背景技术】:
风力发电机的发展已经是全球能源发展的一种十分重要的方式,平行、垂直风力发电机是两种基本方式,平行风力发电机的发展受运输条件的限制,叶片长度已发展到极限,发电功率的提高已十分困难,且风能转换效率不高。垂直风力发电机的发展受两侧力偶平衡的影响,发电功率始终不高,无论从“S”型还是“H”风力发电机,迎风能力差,而且阻力较大,技术没有较大突破,所以发展缓慢。
【发明内容】:
本发明采用改变风挡形状和方位,突破传统风挡固定不变的定向思维,并且能够自动调节迎风方向,可抗暴风,启动和停止方便实用。
发明原理:
垂直风力发电机一直受两面受风面平衡力偶的作用,并不能实现做功,影响到垂直风力发电机的发展。本发明利用风挡机械形状和方位的改变,实现顺风面(工作面)展开风挡的,在背风面(阻力面)改变风挡方向与风向平行从而极大减小阻力,两边力偶不再平衡而推动发电机发电。如附图1、图2。
结构设计(以四叶风挡为例):
本发明(如图1所示)包括转臂、附微动面风挡叶片(附图3)、制动装置制动装置控制器(附图4)。
顺风面(工作面,0°≤θ<180°)制动装置工作,风挡与转臂固定。
背风面(阻力面,180°≤θ<360°)制动装置释放,风挡与转臂松开。受风挡两侧微动面(附图3)影响(风挡两侧一边受压一侧受拉)风挡保持与风向平行。
制动装置的控制器(附图4)设计,风标与转臂如图所示,风标同风向相反保持不变;风标和转臂分别固定一电极,风标指向与转臂指向成α角,α角由转臂旋转而在0°≤α<360°变化。可以看出α始终等于θ(图示θ角为135°)。当0°≤α<180°开关接通;当180°≤α<360°开关断开。在θ=0°时α=0,在θ=180°时α=180°。即通过自动测量α(θ角)控制制动装置。特别说明:控制器也可以采用脉冲信号方式;每一个转臂由一个控制器控制,多个控制器也可以合成一个复式控制器;考虑到实际工程中存在惯性和控制延迟,控制角度与工程实际设计有区别。
本发明的优点:
1、自适应风向改变能力强
由于控制器测量θ角来控制制动装置,当θ=0时才改变制动装置工作状态,当风向稍小转变时,图1中轴线A-A′自动改变与风向生重合,实现自动随动。
2、抗暴风能力强
当暴风来临时(通过风速测量),通过控制器停止制动器制动,由于风挡两侧微动面的影响风挡全部转到顺风方向,阻力极大减小。如果采用多风挡(多层、多面、多转臂)设计,控制能力足够的情况下,可以能过逐步分批释放风挡,减小阻力,保持可控条件下的满载发电。
3、结构简单,功率超大
从上面原理和结构上可以看出,本发明结构简单,机件加工精度、工艺水平要求并不高,而且可以分部制造,集中组装,风挡数量可以分层分组数量众多,特别分层设计,可以充分利用空间,使超大发电机组的实现成为可能。
【附图说明】:
图1:风挡工作状态示意图;
图2:多层风挡工作状态示意图;
图3:附微动面风挡叶片图
图4:制动装置控制器
【具体实施方式】:
1.启动
停止状态,各制动装置释放各风挡与风向平行。启动是开启控制器,顺风面风挡制动但风挡仍与风向平行,利用电机带动转轴转动,当某一背风面风挡到达图1中轴线A-A′时,α=0°,该风挡制动器工作,风挡与转臂固定。当转轴继续转动,风挡受风力作用推动转臂开始旋转进入正常工作状,各风挡依次进入,电机停止推动转入发电状态,实现启动。(顺风面风挡进入背风面制动器释放进入正常循环。)
2.正常工作
顺风面风挡受风力推动做功发电。
背风面风挡转动到与风向平行,阻力几乎可以忽略。
3.停止
通过控制器释放全部制动装置,利用电机阻抗逐步减速,并配合必要的机械制动直到完全停止转动。
Claims (4)
1、一种自适应微动风挡垂直轴风力发电机,其特征在于背风面(阻力面)风挡在风力作用下顺风方向变形,使本来风挡两边由风力产生的力偶不再平衡,从而自动使风挡转动到顺风方向;在背风面(阻力面)与顺风面(工作面)交替时,用制动装置固定风挡,使风挡与转臂同步转动,达到顺风面(工作面)展开风挡的目的;顺风面(工作面)与背风面(阻力面)交替时松开制动装置,以始循环。制动装置的控制由风向标与转臂夹角决定。
2、根据权利要求1所述的自适应微动风挡垂直轴风力发电机,其特征在于自动变形风挡在背风面(阻力面)自动保持顺风方向,减小阻力,在顺风面(工作面)保持与转臂固定,做功发电。
3、根据权利要求1所述的自适应微动风挡垂直轴风力发电机,其特征在于风挡微动面在风力作用下自动变型,使风挡在背风面(阻力面)保持顺风方向,在顺风面(工作面)基本不影响风挡迎风面。
4、根据权利要求1所述的自适应微动风挡垂直轴风力发电机,其特征在于制动控制器测量风向标与转臂夹角,夹角为0-180度时,风挡在顺风面(工作面),制动控制器控制制动装置工作,夹角为180-360度时,风挡在背风面(阻力面),制动装置释放。
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Cited By (1)
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CN111322203A (zh) * | 2020-03-13 | 2020-06-23 | 芜湖裕优机械科技有限公司 | 一种顺应方向的自适应风能发电组件 |
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2009
- 2009-07-21 CN CN200910100784A patent/CN101629550A/zh active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN111322203A (zh) * | 2020-03-13 | 2020-06-23 | 芜湖裕优机械科技有限公司 | 一种顺应方向的自适应风能发电组件 |
CN111322203B (zh) * | 2020-03-13 | 2021-02-05 | 北京京冶后维风电科技发展有限公司 | 一种顺应方向的自适应风能发电组件 |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20100120 |