[实用新型]风力发电机及垂直轴风轮

说明书

本实用新型提供风力发电机及垂直轴风轮。风力发电机及垂直轴风轮的风桨由逆风半周转动至顺风半周时，向增大迎风面积的方向转动一角度；风桨由顺风半周转动至逆风半周时，转动复位。风力发电机及垂直轴风轮变桨控制简单，具有较高的风能利用率、转化率。

技术领域

本实用新型涉及风力发电领域，具体而言，涉及风力发电机及垂直轴风轮。

背景技术

风力发电机是将风能转换为机械能，机械能转换为电能的电力设备。目前大中型风电主要采用水平轴风力机，属升力型风力机，具有转速高、风的利用率较高的优点。目前投入商业运营的风力发电机主流风力发电机基本上是水平轴风力发电机。

风轮的旋转轴垂直的风力发电机叫垂直轴风力发电机。垂直轴风力发电机具有低噪声、维护简单等优点。但传统垂直轴风力发电机在近几十年之所以没有得到发展，主要是垂直轴风力发电机存在着风轮的风能利用效率较低的缺点。

传统垂直轴风力发电机的风轮的周圈围绕着风轮轴有多个风桨，由于风桨存在攻角，风桨在风的推动下转动。在风轮转动的过程中，风轮一个圆周有半圆周的风桨在顺风向上移动，而另半圆周的风桨在逆风向移动；风轮输出的动能为风力推动顺风向移动的半圆周的风桨做功产生的动能减去逆风转动的半圆周的风桨克服风的阻力而消耗的动能的剩余部分。因此垂直轴风力发电机的风轮轴输出给发电机的动能较低，导致整个垂直轴风力发电机的风能利用效率较低。

目前，一部分风力发电机采用可以变桨的风桨，通过改变迎风面积和逆风面积来提升风能利用率，但是现有的风力发电机仍存在变桨控制复杂，变桨耗能高的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种风能利用率高、风桨控制简单、建造成本低的风力发电机及垂直轴风轮。

本实用新型提供如下技术方案：

垂直轴风轮的变桨方法，风桨由逆风半周转动至顺风半周时，向增大迎风面积的方向转动一角度；风桨由顺风半周转动至逆风半周时，转动复位。

作为对上述的变桨方法的进一步可选的方案：风桨的转轴为水平轴；风速在预设的额定风速以下时，风桨由逆风半周转动至顺风半周时，转动至竖直，风桨由顺风半周转动至逆风半周时，风桨转动至水平；风速大于预设的额定风速且小于预设的切出风速时，风桨在顺风半周转动至非竖直和/或在逆风半周转动至非水平，且顺风半周的风桨的迎风面积大于逆风半周的风桨的迎风面积；风速大于预设的切出风速时，每一风桨转动至水平。

作为对上述的技术方案的进一步延伸：

本实用新型还提供垂直轴风轮，包括风轮支架和风桨，所述风轮支架圆周设有多个所述风桨，每一所述风桨转动地连接在所述风轮支架上，其特征在于，所述垂直轴风轮还包括：

驱动装置，驱动所述风桨转动；

传感装置，包括测风单元和风轮方位角检测单元，所述测风单元用于检测风向，所述风轮方位角检测单元用于检测每一风桨的位置及所述风轮的转向；以及，

控制器，分别与所述传感装置和所述驱动装置电性连接，所述控制器根据风向和风轮的转向来判断所述风轮的顺风半周和逆风半周；

风桨由逆风半周转动至顺风半周时，所述驱动装置驱动所述风桨向增大迎风面积方向转动一角度，风桨由顺风半周转动至逆风半周时，所述驱动装置驱动所述风桨转动复位。

作为对上述的垂直轴风轮的进一步可选的方案，所述风桨的转轴为水平轴，所述测风单元还用于测量风速；所述测风单元测得的风速小于预设的额定风速时，风桨由逆风半周转动至顺风半周时，所述驱动装置驱动所述风桨转动至竖直，风桨由顺风半周转动至逆风半周时，所述驱动装置驱动所述风桨转动至水平；