[发明专利]转矩马达式风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电机，具体涉及一种转矩马达式风力发电机。

背景技术

人类利用风能的历史很早，远在公元前，即已有人利用风力转动风车的装置，并在十八、九世纪曾盛及一时。只是在工业革命后，因石油、煤等大量开采及电力的普及而逐渐被忽视而没落。但在近一、二十年来，能源危机现象逐渐凸显，于是风能又再度受到重视，目前欧美发达国家均在积极研究与利用。有赖于目前科技的进步，现代风力机与已往的风车，无论是性能、构造及发电效益上均有长足的进步。据统计，目前风力机的销售额已达每年五亿美元以上，全世界总装机容量近二百万千瓦；年发电量约达32亿度，相当于35万公升油当量。这样以来，就可降低对传统能源的依赖，预计未来市场仍将持续稳步增长。

而自从1997年京都议定书《Kyoto Protocol》签订后，减少温室气体排放的一系列具体目标已落实到地区和国家层面，进而转化成增加包括风能在内的可再生能源。为了完成这些目标，欧洲与其他国家采用各种政策机制来激励市场，包括按每千瓦·时优惠电价收购供电量以及基于强制供电商增加可再生能源发电比例等较复杂的机制。

最近，欧洲风能协会和绿色和平组织签署了《风力12-关于2020年风电达到世界电力总量的12％蓝图》报告，期望并预测2020年全球的风力发电装机将达到12.31亿千瓦，年安装量达到1.5亿千瓦，风力发电量将占全球发电总量的12％。如此，“风力12％”的蓝图展示出风力发电已经成为解决世界能源问题的不可或缺的重要力量。风力发电不再是一种可有可无的补充能源，已经成为最具有商业化发展前景的成熟技术和新兴产业，有可能成为世界未来最重要的替代能源。

目前世界上具有风能潜力的国家纷纷进行风能开发计划，保守估算风力机市场约每年30～40万千瓦；以地区来看，北美洲年装机容量保持20万千瓦，欧洲市场年装机容量为10万千瓦，其他地区到1991年装机容量达7万千瓦。而市场以逐渐扩展至希腊、西班牙、印度等新兴国家，预估风力发电应用仍颇具市场潜力，值得投资、开发。

而目前风力发电机结构一般主要由下列组件构成：

(1)叶片转子：受气动作用，绕轴旋转，将风能变为机械能。

(2)作功装置：转子所获得的机械能带动发电机等工作机械运行。

(3)增速装置：机电转换时需利用增速齿轮箱提升转速，以带动发电机。

(4)控制系统：包括阻止风力机超转速的调速控制，以及确保风力机安全运转的安全控制等。

(5)塔架：用于支撑风力机，并使风力机的回转中心有一定的高度。

(6)机舱：保护风力机的传动发电机构与部分机电控制系统。

而另一种大型风力发电机通常采用“水平轴”型式，它由风叶轮、变速箱(加速齿轮箱)、发电机、偏移装置、控制系统、塔架等部件所组成。风叶轮的作用是将风能转换为机械能，它是由气体流动性能良好的叶片装在轮轴上所组成，低速转动的风叶轮通过传动系统经由加速齿轮箱来增速，将动力传导给发电机。上述这些组件都安装在机舱内，整个机舱由高大的塔架支撑，由于风向会经常改变，为了有效地利用风能，必须要有自动迎风的装置，根据风向感测仪测得的风向信号，再由控制系统来控制偏移电机，驱动小齿轮去推动塔架上的大齿轮，使整个机舱通过该自动控制系统，能够保持正确对向迎风面。

综上所述，台湾为海岛地形，自产化石能源极度贫乏，但由于位处东北信风带上，颇具风能潜力，在能源缺乏及污染问题困扰之际，如何有效利用此自然干净的自然能源，研发出一种实用的风力发电机，是目前迫切需要解决的课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种转矩马达式风力发电机，它可以降低能耗、节省能源，并且具有结构简单、环保的特点。

为解决上述技术问题，本发明转矩马达式风力发电机的技术解决方案为：

包括叶片转子、机舱、转矩马达、稳压装置、变压器、蓄电系统和控制系统；其中，机舱为带有容置空间的壳体；转矩马达，带有通过电磁力带动旋转的转子轴；稳压装置，包括稳压电路和导通开关电路；变压器，可转换成电流的效率；蓄电系统，为储存电能的装置；控制系统，用于侦测电力的储存状态，以利于控制电能的输入。

转矩马达的转子轴通过联轴器与连接轴一端相连，连接轴另一端与叶片转子连接；所述转矩马达、联轴器和连接轴均设置于机舱内；稳压装置、变压器、蓄电系统以及控制系统，则分别设置于机舱外，并通过电线进行连接