[发明专利]一种自动调向式永磁直驱风力发电机

说明书

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。

技术领域

本发明专利涉及风力发电机技术领域。

背景技术

随着煤炭资源的日渐枯竭，发电领域急需寻找新的清洁无污染能源予以代替。风能资源具有分布广泛、取之不尽、用之不竭、清洁等优点，受到了国内外学者的关注。目前广泛应用的是水平轴风机，水平轴风机具有风能利用率高、制作加工成熟等优点。但是由于其控制结构复杂，一般需要有齿轮箱、偏航系统等，受到了限制。垂直轴风机控制结构简单，具有运行风速范围宽，启动风速低，制造工艺简单，造价低，叶片类型多样，噪声污染少等优点；但是垂直轴风机风能利用率低，不易于自启动，难以控制失速。目前，这两种类型风机都得到了学者的广泛研究，并提出了各自的模型及想法，但都具有局限性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种自动调向式永磁直驱风力发电机，其风机集水平轴风机与垂直轴风机的优点于一身，做到了优势互补，该风机旋转样式为水平轴，当风向改变时，可借助风力被动偏转或在此基础上自动控制发电机做进一步的主动偏转，重新使风轮对准风向，以提高的风能利用率；其启动风速低，输出转矩稳定，易于电能整流储存，风机的使用寿命长，发电效率高，结构简单，占用空间面积少。尤其适用于中小型风力发电或中小功率场合使用。其推广应用，有利于产生较大的经济效益和社会效益。

本发明的主要技术方案是：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、水平式主轴或转轴、轴承座、风轮、支架、测风速风向仪、传感器、控制器和蓄电池；所述发电机装在支架的上端平台上，水平式主轴或转轴的中部固定在发电机的转子上，发电机的两边各设有一个轴承座，水平式主轴或转轴装在2个轴承座上；水平式主轴或转轴的两端部均对称地固定有风轮，所述风轮呈塞内加尔式结构，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（不垂直时或超过某一设定值时，可使发电机呈电动状态，使水平式主轴或转轴向与风力垂直的方向发生偏转，直到呈垂直状态，此时发电机自动恢复为发电状态发电。

优选的，所述叶片为3片，其断面为半圆弧形。

优选的，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35º-45º的角度。

优选的，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40º的角度。

优选的，其特征在于所述转子与水平式主轴或转轴的连接结构为：发电机为双侧轴式结构，发电机的转子通过转子轴套筒与两根短的水平式主轴或转轴相连。

优选的，所述的上端平台与支柱本体间的轴承为平面轴承。

改进的，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。

优选的，所述的发电机为转轴偏转式永磁发电机，所述的轴承座为滑轨轴承，水平式主轴或转轴能自转，同时能偏转；当风向与水平式主轴或转轴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发生偏转调整到与风向垂直状态。