[发明专利]直叶片垂直轴风力发电机

权利要求书

1.一种对风力发电机的叶片进行调节的控制装置，所述叶片能够在风力的作用下以一定俯仰角绕所述风力发电机的主轴线进行转动，所述控制单元包括：

控制杆，被配置为能够牵引所述叶片从而改变所述叶片的俯仰角；

控制环，被配置为对所述叶片相对于入流风的俯仰角进行调节，所述控制环通过控制杆与所述叶片的尾部连接，所述控制环被配置为能够根据基于入流风而计算出的偏转角度以所述主轴线为中心转动，从而使所述控制环的方向与入流风的方向一致；以及

控制轨道，固定在所述控制环上，所述控制杆能够沿着所述控制轨道运动，以改变所述叶片的俯仰角，

其中，所述控制轨道为具有变化极径的环形轨道。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，

所述控制轨道具有两侧相对设置的轨道墙和所述轨道墙之间的轨道底面。

3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中，所述控制杆的一端安装在所述叶片尾部，另一端安装在所述控制轨道上，当所述控制杆沿所述控制轨道运行时，使得所述叶片的尾部左右摆动以改变所述俯仰角。

4.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，其中，所述控制杆的所述另一端设置有导轮，所述导轮夹在所述控制轨道的轨道墙之间在所述轨道底面上运动，使得所述叶片的俯仰角能够被改变。

5.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，其中，所述控制环由金属制成，并且所述控制轨道为焊接在所述控制环上的环形轨道。

6.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，其中，所述控制环由步进电机驱动。

7.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，其中，所述控制环底部设置有轴承，并且所述叶片底部设置有轮，使得所述控制环和所述叶片能够在同一平面上转动。

8.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，其中，所述偏转角度是根据实时测得的由入流风带来并且由叶片所承受的作用力而计算所得。

9.一种用于对风力发电机的叶片进行控制的对风向控制装置，所述叶片围绕所述风力发电机的主轴线转动，所述对风向控制装置包括：

俯仰角控制单元，被配置为对风力发电机的叶片的俯仰角进行调节，所述俯仰角单元包括：

控制环，所述控制环被配置为能够根据基于入流风而计算出的偏转角度围绕所述主轴线旋转，以使得所述控制环的方向与入流风的方向一致；以及

控制轨道，固定在所述控制环上并经由控制杆与所述叶片连接，以使得通过所述控制环和控制轨道的配合而改变所述叶片的俯仰角，传感器，被配置为测量入流风的风速风向，并输出测量结果；

处理器，被配置为对基于所述传感器输出的测量结果的数据进行分析，确定所测量的入流风的风向与控制环的位置之间的差，并计算出所述控制环需要转动的角度和方向。

10.根据权利要求9所述的对风向控制装置，还包括驱动器，被配置为驱动所述控制环以按照所述需要转动的角度和方向进行转动。

11.根据权利要求9所述的对风向控制装置，其中，所述控制轨道的形状是具有变化极径的环形。

12.根据权利要求9所述的对风向控制装置，其中，所述风力发电机包括上支撑臂和下支撑臂，分别与所述叶片的上部和下部活动连接，以使叶片在转动过程中能够绕连接点转动，从而实现对俯仰角的调节。

13.根据权利要求12所述的对风向控制装置，其中，调节后的俯仰角通过以下方式确定：

A点为下支撑臂与叶片的连接点；B点为俯仰角调节之前的控制杆端点的位置，B’为俯仰角调节之后的控制杆端点的位置，B’为所述控制轨道上的一个点，B’的位置(x,y)由以下式子(1)至(5)计算得出，

其中：

α：β＝0时，控制杆端B点与转动点A的连线AB与过A点垂直于OA的直线AD的夹角，而OA是下支撑臂；

β：叶片的俯仰角；

γ：β改变后，原控制杆端B点移位到B’，γ就是连线OB’与OA的夹角；

θ是下支撑臂的方位角；

φ是连线OB’与座标轴ox的夹角；

A点为下支撑臂与叶片的连接点；B点为β＝0时的控制杆端点的位置；

当β＝0时

政