1.外推式半径可调垂直轴风力发电机,其特征在于,包括立柱组件(1),叶片组件(2),发电机组件(3);所述立柱组件(1)顶端的安装法兰(104)与发电机组件(3)下端的定子法兰(301)相连;所述叶片组件(2)的上支杆(205)、平行支杆(206)、下支杆(207)分别与发电机组件(3)的上支杆盘(306)、平行支杆盘(305),以及立柱组件(1)上安装的下支杆盘(1034)相连;随着伸缩机构(102)伸出,带动下转盘(103)和叶片组件(2)伸出展开,直到伸缩机构(102)伸出到最大值,使下支杆(207)与立柱(101)之间的夹角θ小于设定值90°;随着伸缩机构(102)缩回,带动下转盘(103)和叶片组件(2)收起;当伸缩机构(102)缩回到下限位点时,叶片组件(2)收缩折叠到立柱(101)四周。
2.如权利要求1所述的外推式半径可调垂直轴风力发电机,其特征在于,所述立柱组件(1)包括立柱(101),伸缩机构(102),下转盘(103),安装法兰(104);所述伸缩机构(102)内的伸缩杆(1021)与下转盘(103)的滑动套(1031)相连,并能将下转盘(103)顶起和收回;所述安装法兰(104)在立柱(101)顶端,下转盘(103)套在立柱(101)上可以在伸缩杆(1021)的驱动下上下滑动,伸缩机构(102)固定在立柱(101)侧面。
3.如权利要求1所述的外推式半径可调垂直轴风力发电机,其特征在于,所述叶片组件(2)包括叶片(201),上支座(202),平行支座(203),下支座(204),上支杆(205),平行支杆(206),下支杆(207);所述叶片组件(2)安装在柱组件(1)和发电机组件(3)上,使叶片(201)与立柱(101)保持平行,与上支杆(205)和平行支杆(206)一起成为平行四连杆结构;所述上支座(202),平行支座(203),下支座(204)安装在叶片(201)上分别与上支杆(205),平行支杆(206),下支杆(207)相连,并能自由转动。
4.如权利要求1所述的外推式半径可调垂直轴风力发电机,其特征在于,所述发电机组件(3)包括定子法兰(301),定子轴(302),发电机轴承(303),外转子(304),平行支杆盘(305),上支杆盘(306);所述发电机采用外转子结构,定子轴(302)下端是定子法兰(301),上支杆盘(306)安装在外转子(304)的顶端,平行支杆盘(305)安装在外转子(304)的下端,外转子(304)通过发电机轴承(303)与定子轴(302)配合安装;所述平行支杆盘(305)与上支杆盘(306)安装的角度方向一致。
5.如权利要求1所述的外推式半径可调垂直轴风力发电机,其特征在于,所述下转盘(103)包括固定套(1031),盘轴承(1032),转套(1033),下支杆盘(1034);所述固定套(1031)固定在立柱(101)外,并且可以调整上下高度,转套(1033)通过盘轴承(1032)安装在固定套(1031)外部自由转动,下支杆盘(1034)安装在转套(1033)上并能跟随其自由转动。
6.如权利要求1所述的外推式半径可调垂直轴风力发电机,其特征在于,所述上平行支杆盘(305)和下支杆盘(1034)中间均有圆孔,在外缘均匀对称分布用于安装风机支杆的支杆座(3051),所述上支杆盘(306)在外缘由相同均匀对称分布用于安装风机支杆的支杆座(3061)。
7.如权利要求1所述的外推式半径可调垂直轴风力发电机,其特征在于,所述伸缩机构(102)驱动下转盘(103)可以实现沿立柱(101)的上下滑动,同时下转盘(103)上安装的下支杆盘1034及所连接的下支杆(207)能够围绕立柱(101)旋转,并为叶片(201)提供抵消重力影响的支撑力。
8.如权利要求1所述的外推式半径可调垂直轴风力发电机,其特征在于,所述下支杆(207)直接连接叶片(201),并与上支杆(205)和平行支杆(206)一起,始终保持等腰梯形四连杆机构形态,并且使叶片(201)与立柱(101)始终保持平行。
9.如权利要求1所述的外推式半径可调垂直轴风力发电机,其特征在于,所述叶片组件(2)中的叶片(201)在展开时升起,增加高度,在收缩折叠时落下,降低高度;以便能够在微风时获得更大的风能吸收作用。
10.基于权利要求1-9中任意一项所述的可折叠垂直轴风力发电机的控制方法,其特征在于,系统状态控制策略的实现步骤如下:
步骤a-1:控制伸缩机构(102)的伸缩杆(1021)伸出带动下转盘(103)上升,使叶片组件(2)高度升高并展开增大旋转半径,使下支杆(207)与立柱(101)之间的夹角θ不大于90°,同时叶片(201)处于与立柱(101)平行状态,如果有风,系统开始起动;
步骤a-2:如果风速大于设定值,或者需要风机输出功率降低,或者需要降低风机转速时,控制伸缩机构(102)的伸缩杆(1021)缩回并向下将下转盘(103)收回,所有叶片(201)在重力作用下向下收起,下支杆(207)与立柱(101)之间的夹角θ逐渐减小,进一步将叶片(201)距离立柱(101)的半径减小,同时使叶片(201)的高度下降;
步骤a-3:如果需要微风发电,或者需要风机输出功率提高,或者需要升高风机转速时,控制伸缩机构(102)的伸缩杆(1021)伸出带动下转盘(103)上升,所有叶片(201)受下支杆(207)的支撑作用和离心力作用向上、向外扩展,使叶片组件(2)展开,在控制过程中需要保持下支杆(207)与立柱(101)之间的夹角到达不大于85°的设定值,从而增加叶片(201)距离立柱(101)的半径,提高叶片(201)的高度;
步骤a-4:如果风机发生故障,或者需要风机停机时,控制伸缩机构(102)的伸缩杆(1021)缩回并向下将下转盘(103)收回,所有叶片(201)在重力作用下向下收起,下支杆(207)与立柱(101)之间的夹角θ逐渐减小,进一步将叶片(201)距离立柱(101)的半径减小,同时使叶片(201)的高度下降,直到叶片(201)完全折叠到立柱(101)四周并伸出收起,使叶片(201)不再吸收风能,再控制发电机电磁制动,使风机能够快速刹车。