步骤S4，当风速过高时，启动反接制动，刹车保护风机系统； 步骤S5,当转轴与风向不垂直时，结合控制器计算出的发电机转子位置信号，控制器控 制发电机使得转轴发生一定角度的偏转，此时发电机处在电动状态，蓄电池为发电机供电， 最终使风轮旋转方向与风向垂直； 步骤S6,风向与转轴垂直，控制器控制风机发电，此时发电机处在发电状态，蓄电池处 在充电状态； 步骤S7,控制器判定充电电压，若电压过高，进入步骤S8,若电压低于充电电压，进入步 骤S9;当电压处在可充电范围内，进入步骤SlO; 步骤S8,当电压过高时，控制器进行卸负荷工作； 步骤S9，当电压过低时，控制器控制电路进行升压工作； 步骤S10,经过电压变化，或直接充电给蓄电池； 步骤Sl 1，判定充电电量，当未满时，继续充电，当电量已满，结束风机运行。
[0040] 如图10所示，是采用普通单自由度永磁同步发电机时的控制系统框图，与图11相 比，除无法进行主动偏转调节外，其余部分完全相同，对应控制运行算法亦是如此。
[0041] 以上未述及部分本专业技术人员均可实施。
[0042] 该风力发电系统也可以与太阳能电池板配合使用，做成风光互补控制系统，亦适 合多台使用构成风力发电机群组，达到综合利用的目的。
[0043]上述风机发电系统流程是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的技术 人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述方案进行变化、 修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。
【主权项】
1. 一种自动调向式永磁直驱风力发电机，其特征在于主要包括:发电机(8)、水平式主 轴或转轴(5)、轴承座（10)、风轮（1)、支架(6)、测风速风向仪、传感器、控制器和蓄电池;所 述发电机(8)装在支架(6)的上端平台上，发电机(8)的转子固定在水平式主轴(5)的中部， 发电机(8)的两边各设有一个轴承座（10)，水平式主轴或转轴(5)装在2个轴承座（10)上;水 平式主轴或转轴(5)的两端部均对称地固定有风轮(1)，所述风轮(1)呈塞内加尔式结构，即 风轮由并排的2个以上的风轮组构成，每个风轮组包括2块竖圆盘，竖圆盘的中心固定在水 平式主轴或转轴(5)上，2块竖圆盘间横向对称斜向装有3个以上断面为圆弧或曲线的柱状 式叶片;所述支架(6)的上端平台与支柱本体间还装有轴承，平台与支柱本体转动配合；当 风向与水平式主轴或转轴(5)不垂直时或超过某一设定值时，可使发电机(8)呈电动状态， 使水平式主轴或转轴(5)向与风力垂直的方向发生偏转，直到呈垂直状态，此时发电机(8) 自动恢复为发电状态发电。2. 根据权利要求1所述的一种自动调向式永磁直驱风力发电机，其特征在于所述叶片 为3片，其断面为半圆弧形。3. 根据权利要求1所述的一种自动调向式永磁直驱风力发电机，其特征在于所述风轮 均为并排的3个风轮组，即内组、中组和外组，内组与中组，中组与外组的相对应的叶片安装 在圆周方向均错开35°-45°的角度。4. 根据权利要求1所述的一种自动调向式永磁直驱风力发电机，其特征在于所述内组 与中组，中组与外组的相对应的叶片安装在圆周方向均错开40°的角度。5. 根据权利要求1所述的一种自动调向式永磁直驱风力发电机，其特征在于所述转子 与水平式主轴或转轴(5)的连接结构为:发电机(8)为双侧轴式结构，发电机(8)的转子通过 转子轴套筒(4)与两根短的水平式主轴或转轴(5)相连。6. 根据权利要求1所述的一种自动调向式永磁直驱风力发电机，其特征在于所述的上 端平台与支柱本体间的轴承为平面轴承。7. 根据权利要求1所述的一种自动调向式永磁直驱风力发电机，其特征在于还设有反 接制动刹车装置，当风速过大时，控制器使其制动，保护风轮不因过大风速而失速。8. 根据权利要求1所述的一种自动调向式永磁直驱风力发电机，其特征在于所述的发 电机(8)为转轴偏转式永磁发电机，所述的轴承座（10)为滑轨轴承座，水平式主轴或转轴 (5)能自转，同时能偏转；当风向与水平式主轴或转轴(5)不垂直度在一设定范围内时，可使 转轴偏转式永磁同步发电机临时处于电动状态，而使水平式主轴或转轴(5)发生偏转调整 到与风向垂直状态。9. 根据权利要求8所述的一种自动调向式永磁直驱风力发电机，其特征在于所述的转 轴偏转式永磁发电机，结构为:包括定子、转子和发电机外壳，定子固定于发电机外壳上，转 子在定子的外部，转子包括导磁材料制成的环形转子磁辄内芯（13 )，水平式主轴或转轴(5 ) 的中部为转子磁辄内芯（13 )，所述转子磁辄内芯（13)的周围上分布有若干转子永磁体 (12)，在圆周方向上各转子永磁体（12)的N极和S极交错排列，每相邻的两个转子永磁体 (12)之间设有非导磁材料制成的隔磁片（14);定子内侧面设有定子槽，槽内嵌有分布式绕 组（15)，发电机处于发电状态时使用;定子的与转子相对侧为凹面形状，与转子的凸面形状 匹配，之间具有间隙;所述的水平式主轴或转轴(5)为双侧轴，水平式主轴或转轴(5)与转子 磁辄内芯（13)连接;所述的转子外形具有单层圆鼓状外形或球状凸面，相对应的定子具有 与之匹配的凹面；当水平式主轴或转轴（5)转动时，转子磁辄内芯（13)也一起旋转，当水平 式主轴或转轴(5)偏转时，转子磁辄内芯（13)也照样旋转;发电机处在发电状态时，分布式 绕组（15)导通，由原动机带动发电机发电；转子磁辄内芯（13)与水平式主轴或转轴（5)连 接，发电机(8)的两边的轴承座（10)为设有滑轨轴承（10)的轴承座，滑轨轴承（10)起支撑水 平式主轴或转轴(5)并使水平式主轴或转轴(5)得以旋转的作用;所述定子包括由导磁材料 制成的定子磁辄(17 )，定子磁辄(17 )包括均勾等分的定子极靴，定子极靴间为定子槽，定子 极靴上设有定子集中式绕组（16);集中式绕组（16)在发电机中间平面两侧均匀对称分布有 两层；当发电机处在电动状态时，集中式绕组（16)导通供电，电能由外部输入，能驱动转子 发生偏转;之后又能转变为发电状态。10.根据权利要求9所述的一种自动调向式永磁直驱风力发电机，其特征在于所述的定 子内侧面设有36个定子槽，在导磁材料制成的定子磁辄(17)的每一层上套有均匀等分的12 个匝数可调的集中式绕组（16);所述的分布式绕组(15)为单层链式绕组，漆包线绕制，绕层 间没有绝缘层，定子槽型为梨形槽。
【专利摘要】本发明提供了一种自动调向式永磁直驱风力发电机，涉及风力发电机技术领域。包括发电机、风轮、测风速风向仪、传感器、控制器和蓄电池；发电机装在支架的上端平台上，发电机的两边各设有一个轴承座，水平式主轴装在轴承座上；水平式主轴的两端部固定有风轮，所述风轮呈塞内加尔式结构；所述上端平台与支柱本体间装有轴承。当风向与水平式主轴不垂直时或超过某一设定值时，本发明可使发电机呈电动状态，使水平式主轴向与风力垂直的方向发生偏转，直到呈垂直状态，并自动恢复为发电状态发电；本发明启动风速低，输出转矩稳定，风机的使用寿命长，发电效率高，结构简单，占用空间面积少。
【IPC分类】H02K1/27, F03D9/11, F03D3/06, F03D80/70, H02K21/14, F03D3/02, F03D7/06
【公开号】CN105673331
【申请号】CN201610097997
【发明人】李争
【申请人】河北科技大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年2月23日