专利名称：自适应微动风挡垂直轴风力发电机的制作方法
自适应微动风挡垂直轴风力发电机技术领域：
本发明属于风力发电的一种全新方式。
背景技术：
风力发电机的发展己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l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，O。《e<i8(T )制动装置工作，风挡与转臂固定。 背风面(阻力面，18(T《6<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a角，a角由转臂旋转而在08《a<360 °变化。可以看出a始终等于9 (图示9角为135° )。当0°《a<180°开关接通；当180 °《a<360°开关断开。在0=0°时(1=0,在0=180°时a-180'。即通过自动测量a (0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9角来控制制动装置，当6=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。
图l: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， a =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。
权利要求
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l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l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。
全文摘要
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。
文档编号F03D9/00GK101629550SQ20091010078
公开日2010年1月20日 申请日期2009年7月21日 优先权日2009年7月21日
发明者汪普庆 申请人:汪普庆