专利名称：高效智能任意风向发电机的制作方法
技术领域：
本发明属于绿色能源、风力发电机领域，尤其是一种高效智能任意风向发电机。
背景技术：
风能，是人类最早使用的能源之一；风电也一直是世界增长最快的新能源，近年来风力发电机获得长足发展，据国家有关部门预测2020年全球风力发电装机将达到12.31 亿千瓦，占全球发电总量12%，我国每年装机容量年超过30%，近几年风力发电机的单机容量已从IOKW级发展到MW级，在IOKW以上的风力发电机中，大多数采用水平轴叶轮，在发电时叶轮平面需与风向垂直以获取较大的风能，因此随着风向的变化需要调整叶轮平面使之迎风。调整叶轮平面进行迎风有两种方式一种是在风力的作用下叶轮自行调至迎风位置， 这种方式被称之为被动迎风；一种是由调向电机将叶轮调制迎风位置，这种方式被称之为主动迎风。被动迎风不需要测量风向，不需要对迎风进行控制，结构较简单，但因风向存在离散性，被动迎风时叶轮平面频繁摆动，影响调向机构的寿命；主动迎风首先测量风向，再控制调向电机进行主动迎风，减少了叶轮的摆动次数，延长了叶轮的使用寿命，同时也降低了风力发电机的成本。虽然国内市场有主动迎风式的风力发电机，但发电效率不高，不能满足商业市场对叶轮智能化控制的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能将任意方向的风能高效智能转换为电能的高效智能任意风向发电机。本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的
一种高效智能任意风向发电机，由叶轮、传动系统、发电机、控制器、调向电机、交互式人机操作界面、冷却泵、机舱加热器和相对风向传感器构成；其中，传动系统包括低速轴、齿轮箱和高速轴，叶轮通过传动系统连接发电机，控制器分别与调向电机、冷却泵、机舱加热器、发电机、相对风向传感器和交互式人机操作界面相连。而且，所述的叶轮采用上风式，且为3片风叶。而且，所述的相对风向传感器由风向标、传感器基座和角度-电信号转换器构成； 其中，风向标和传感器分别与角度-电信号转换器相连，角度-电信号转换器连接控制器。而且，所述的齿轮箱采用行星式。而且，所述的交互式人机操作界面包括键盘、液晶显示屏和主机。而且，所述的角度-电信号转换器采用非接触式转换器。本发明的优点和积极效果是
1、本发明采用单级增速装置加多级同步发电机技术，此设计的传动系统能量损失小、 维护费用低、可靠性好。2、本发明的交互式人机操作界面与控制器相连，方便风力发电机的管理人员对其进行管理控制，利用变桨距调节的方式，使整个风力发电机的机组起动性较好，输出功率稳
3定，机组结构受力小，停机方便安全。3、本发明设计合理，利用相对风向传感器使整个风力发电机可以准确测量风的方向，并利用控制器智能控制调向电机作用于叶轮进行主动迎风，此风力发电机能利用任意风向的风源进行高效输出发电，同时延长了调向机构的寿命、提高了发电量。
图1是本发明的原理结构框图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明实施例做进一步详述
一种高效智能任意风向发电机，如图1所示由叶轮、传动系统、发电机、控制器、调向电机、交互式人机操作界面、冷却泵、机舱加热器和相对风向传感器构成；其中，传动系统包括低速轴、齿轮箱和高速轴，叶轮通过传动系统连接发电机，控制器分别与调向电机、冷却泵、机舱加热器、发电机、相对风向传感器和交互式人机操作界面相连。结合图1，阐述本发明的工作原理风向标处在叶轮旋转轴上，可随风自由转动， 其方向与风向一致；传感器基座安装在短仓尾部，其基准方向与叶轮平面法线方向一致，因此，风向标方向与传感器基座基准方向的夹角即为风向与叶轮平面法线方向的夹角。风向标和传感器基座作为感应元件将风向的角度变化用角度-电信号转换器转换为电信号，传递到控制器，经过比较后控制器给调向电机发出顺时针或逆时针的偏航命令，为了减少偏航时的力矩，电机转速将通过同轴连接的减速器减速后，将偏航力矩作用在偏航轴承上，带动风轮偏航对风，当对风完成后，风向标和传感器基座失去电信号，调向电机停止工作，偏航过程结束。传动系统包括低速轴、齿轮箱和高速轴；其中，齿轮箱连接低速轴和高速轴可以将很低的叶轮转速变为很高的发电机转速，同时也使发电机易于控制，当风速矢量的方向变化时，精密的相对风向传感器将检测信号传输给控制器，经过分析后驱动调向电机和齿轮箱使风力发电机尽可能的减小风能损失，快速平稳的对准风向，以便使叶轮获得最大的风能。在风力发电机的机舱内还包括机舱加热器和冷却泵，对机舱进行温度的控制，保证整个发电机的安全运行，控制器连接交互式人机操作界面，风力发电机的管理人员可以通过主机、显示器和液晶显示屏对整个风力发电机进行管理和控制。需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式
中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
权利要求
1.一种高效智能任意风向发电机，其特征在于由叶轮、传动系统、发电机、控制器、调向电机、交互式人机操作界面、冷却泵、机舱加热器和相对风向传感器构成；其中，传动系统包括低速轴、齿轮箱和高速轴，叶轮通过传动系统连接发电机，控制器分别与调向电机、冷却泵、机舱加热器、发电机、相对风向传感器和交互式人机操作界面相连。
2.根据权利要求1所述的高效智能任意风向发电机，其特征在于所述的叶轮采用上风式，且为3片风叶。
3.根据权利要求1所述的高效智能任意风向发电机，其特征在于所述的相对风向传感器由风向标、传感器基座和角度-电信号转换器构成；其中，风向标和传感器分别与角度-电信号转换器相连，角度-电信号转换器连接控制器。
4.根据权利要求1所述的高效智能任意风向发电机，其特征在于所述的齿轮箱采用行星式。
5.根据权利要求1所述的高效智能任意风向发电机，其特征在于所述的交互式人机操作界面包括键盘、液晶显示屏和主机。
6.根据权利要求1或3所述的高效智能任意风向发电机，其特征在于所述的角度-电信号转换器采用非接触式转换器。
全文摘要
本发明公开了一种高效智能任意风向发电机，其主要技术特点是由叶轮、传动系统、发电机、控制器、调向电机、交互式人机操作界面、冷却泵、机舱加热器和相对风向传感器构成；其中，传动系统包括低速轴、齿轮箱和高速轴，叶轮通过传动系统连接发电机，控制器分别与调向电机、冷却泵、机舱加热器、发电机、相对风向传感器和交互式人机操作界面相连。本发明设计合理，利用相对风向传感器使整个风力发电机可以准确测量风的方向，并利用控制器智能控制调向电机作用于叶轮进行主动迎风，此风力发电机能利用任意风向的风源进行高效输出发电，同时延长了调向机构的寿命、提高了发电量。
文档编号F03D7/04GK102425527SQ20111036292
公开日2012年4月25日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者毛振刚 申请人:天津市军联科技有限公司