碟型低风速风力发电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明是风力发电机，特别涉及适用于低风速环境下的静音碟形风力发电机。
【背景技术】
[0002]自然风日夜变化性的显著特点所导致的风力发电的反调峰特性，使得风能产业高速发展的同时，频繁出现限电弃风现象。另外，由于以往风电产业规划的不均匀所导致的风电消纳的滞后，以及因此带来的远距离输电技术方面的压力和上网电价居高不下，这些问题都深深地影响着我国风电产业的健康发展。
[0003]分布式小型风力发电机，作为解决风电入网难、弃风率高、不稳定的手段，被越来越多的研究与利用。分布式风力发电在安全性、可靠性、经济性与适用广泛性方面都具有相当大的优势。且在近两年的发展中，不限电区域分散风电的开发逐渐已成为亮点。
[0004]风力发电机按照原理可以分为阻力型和升力型两种，按照主轴与地面所成的角度又可以分为水平轴和垂直轴两种。受传统的贝茨理论影响，人们希望通过提高尖速比来获得更高的风能利用率，而升力型风力机很好地契合了这点需求，因此，以目前的发展趋势来看，小型风力发电机以水平轴三叶片升力型为主，同时，垂直轴升力型也逐渐成为新热门。不可否认，升力型风力发电机在风能利用率方面有其优势，但作为主要利用在城市及相关地区的分布式能源，噪声问题成为限制其发展的关键，而且传统的小型风力发电机造价昂贵，不易启动，等等这些问题促使着人们对传统小型风力发电机进行优化，甚至寄期望于开发新形式的小型风力发电机。
[0005]现有的风力发电机的改进方案，仍然局限于在原有的升力型风力发电机的基础上提高风能利用率以及通过加装或改装的方法来降低启动风速。如一种风轮在集风罩内位置可调的小型高效风力发电机(见申请号为201410093613.4的中国专利)，其是由集风罩、风轮、其一传动轴、风轮位置调整装置、机舱、尾舵、推力滑动轴承和塔杆组成，风轮位于集风罩中，风轮滑动套设在第一传动轴上，由风轮位置调整装置带动风轮左右移动。风轮位于集风罩最小过流面时，风轮启动风速可以降低一倍以上。在自然风速变化的情况下，通过风轮在变过流断面的集风罩内位置调整，风轮能长时间在额定风速附近工作，风轮桨叶的启动效率高，发电机的输出功率能够长时间稳定在额定功率附近，从而获得较高的发电效率。
[0006]又如一种可调迎风面积的垂直轴风力机(见申请号为201410055338.7的中国专利)，其包括主轴和叶片，以及剪叉式机构、滑轨、绳轮。伺服收放电机和绳索。伺服收放电机同轴安装在主轴顶部，剪叉式机构安装在主轴上，绳轮与伺服收放电机的输出轴固连，两根绳索的绕线方向相同，绳索的另一端与叶片转轴固连，叶片一段或中部与剪叉式机构的转动中心固结，叶片另一端与滑轨配合，叶片可以沿滑轨移动但是不可以绕自身转轴转动。此风力机采用叶片定桨距安装，根据风速的大小控制风轮半径大小，从而实现垂直轴风力机在不同风速下的启动性能提高。同时改善了垂直轴风力机在强风环境下的力学性能，甚至可以避免刹车和停车状态，大大提高的风力机的工作范围。
[0007]除此之外还有组合风轮技术等诸多方法，但是这些方法在风能利用率提高的背后，带来的是结构的复杂化，成本的增加，以及并无减小甚至增加的噪声。
【发明内容】
[0008]为解决现有技术风力发电机结构复杂、成本高、噪音大的不足，提供碟型低风速风力发电机，这种发电机结构简单、成本低、效率高、噪声小。
[0009]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
碟型低风速风力发电机，包括底座及与底座连接的立杆，叶轮安装在立杆上端，叶轮输出轴与发电机连接；
叶轮由若干条半圆形叶片辐向连接成碟形，叶片内端与中心导流块固定，叶片外端与一封圈固定，导流块为一前凸的锥体，导流块后端设有输出轴，输出轴与发电机连接；
发电机底座下方固定有转向轴，转向轴与一直齿轮固定连接，直齿轮的两侧分别与一组侧风轮调向装置连接，每组侧风轮调向装置包括与直齿轮啮合的调向直齿轮，调向直齿轮的传动轴下方固定有圆锥齿轮，圆锥齿轮与一横向圆锥齿轮啮合，横向圆锥齿轮的转动轴与侧风轮固定连接；侧风轮调向装置的直齿轮、圆锥齿轮组置于立杆内，直齿轮的传动轴穿过立杆的通孔，侧风轮安装于立杆外。
[0010]上述的碟型低风速风力发电机，封圈断面相对于叶轮转动轴为倾斜状。
[0011]上述的碟型低风速风力发电机，叶轮在封圈与导流块之间安装有加强环，加强环的断面相对于叶轮转动轴为倾斜状。
[0012]上述的碟型低风速风力发电机，在立杆上安装有铰链。
[0013]上述的碟型低风速风力发电机，两组侧风轮调向装置，其中一组固定在直齿轮下方的圆锥齿轮安装在侧风轮转动轴下方，另一组固定在直齿轮下方的圆锥齿轮安装侧风轮转动轴的上方。
[0014]本发明的叶轮为阻力型碟形风轮。阻力型风力机在运行时噪声远低于升力型风力机，多叶片设计使得其在获得更低噪声的同时也使得其在很低的风速下便可启动。
[0015]采用半圆形叶片可以获得最大的阻力系数，同时，叶片沿径向扭转布置，可以减少阻力损失；整个叶轮迎风面与垂直方向成一定角度，可以起到聚风的作用，最大化利用来流风力。
[0016]叶片末端焊接固定在中心导流块上，这一设计可以减少轮毂损失；同时，所有叶片的叶尖焊接在叶轮外封圈上，封圈呈外扩散状，可以减少整个叶轮的叶尖风能损失，这样能够使得整个风轮最大程度地利用风能。
[0017]在叶轮中部，经同样呈外扩散状的金属圈加强环对叶轮进行结构上的加固，使其运行更加稳定。
[0018]由于半圆形叶片、扩散型封圈和加强环的设计，可以有效降低噪音，提高风能的利用效率。
[0019]整个叶轮输出轴与发电机系统连接，发电机系统主要包括发电机、逆变器、控制系统。
[0020]在非正常对风的情况下，由于叶轮侧向受力较大，故此风力发电机的偏航系统采用侧风轮调向装置。侧风轮为低速风轮，对称安装在风力机立杆两侧，通过齿轮组与叶轮连接。当风向偏离主风轮一定角度后，两侧风轮迎风面增大，开始相对转动，从而带动回转机构进行转动，使叶轮转向最大来流方向；当叶轮对正来流方向后，侧风轮迎风面变为最小，侧风轮停止转动，调向机构即停止运行，完成调向。
[0021]而且，侧风轮调向装置安装在立杆两侧，并非像传统那样安装在发电机两侧，优化了风力机的空间布局，符合小型风力发电机精巧的设计特点。
[0022]传统的回转机构通常采用尾舵进行调向对风，而且常常采用伺服电机调向，所以需要加装风向风