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一种随 风向自动调节的水平轴风 力发电机

阅读：548发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种随风向自动调节的水平轴风力发电机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明一种随风向自动调节的水平轴风力发电机，包括风轮、发电机、支架、电缆、充电控制器、电子控制器、偏航装置、蓄电池组以及逆变器，风轮设有叶片，叶片尖端固定设有感流板，感流板表面设有压力传感器，感流板与电子控制器电连接，感流板用于测试风向以及风力大小，电子控制器根据感流板所反馈的压力信息，根据不同位置压力差判断风向，电子控制器分析压差后确定风轮的转向，电子控制器将风轮的转向传送至偏航装置，偏航装置完成风轮的转向。本发明实现水平轴风力发电机自动跟随风向调整叶片方向，使叶片保持与风向垂直，提升水平轴风力发电机的发电效率和风能利用率。，下面是一种随风向自动调节的水平轴风力发电机专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种随风向自动调节的水平轴风力发电机，包括，风轮、发电机、支架、电缆、充电控制器、电子控制器、偏航装置、蓄电池组以及逆变器，所述风轮设有叶片，所述风轮与所述发电机固定于所述支架顶端，所述发电机与所述风轮电连接，所述偏航装置与所述风轮电连接，所述电子控制器与所述充电控制器以及所述偏航装置均设置电连接，所述蓄电池组与所述发电机电连接，所述逆变器与所述蓄电池组电连接，所述电缆用于连接所述发电机、所述风轮、所述电子控制器、所述偏航装置、所述蓄电池组以及所述逆变器，其特征在于：所述叶片尖端固定设有感流板，所述感流板表面设有压力传感器，所述感流板与所述电子控制器电连接，所述感流板用于测试风向以及风力大小，根据所述感流板数据并经过所述电子控制器计算处理后，所述电子控制器控制所述偏航装置，所述偏航装置配合使所述风轮转向，所述风轮设有平衡器，所述平衡器用于保证所述风轮平稳转动；
所述电子控制器根据所述感流板所反馈的压力信息，所述电子控制器根据不同位置压力差判断风向，所述电子控制器分析压差后确定所述风轮的转向，所述电子控制器将所述风轮的转向传送至所述偏航装置，所述偏航装置完成所述风轮的转向；
所述电子控制器控制发电机系统开启和关闭。
2.根据权利要求1所述的随风向自动调节的水平轴风力发电机，其特征在于：所述感流板设置为星状结构。
3.根据权利要求1所述的随风向自动调节的水平轴风力发电机，其特征在于：所述压力传感器采用高精度贴片式压力传感器。
4.根据权利要求1所述的随风向自动调节的水平轴风力发电机，其特征在于：所述叶片采用金属制成。
5.根据权利要求1所述的随风向自动调节的水平轴风力发电机，其特征在于：所述充电控制器设有过充保护，所述充电控制器过充时，所述电子控制系统控制所述发电机系统关闭。
6.根据权利要求1所述的随风向自动调节的水平轴风力发电机，其特征在于：所述叶片和所述感流板的表面均有长效防锈蚀层。
7.根据权利要求1所述的随风向自动调节的水平轴风力发电机，其特征在于：所述叶片表面有静电保护层。

说明书全文

一种随风向自动调节的水平轴风 力发电机

技术领域

[0001] 本发明涉及安检仪领域，具体指的是一种随风向自动调节的水平轴风力发电机。

背景技术

[0002] 风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染，根据当下风力发电的技术，能够实现大约是每秒三公尺的微风速度便可以开始发电，风力发电作为自然能源被人们所重视，通过改进风力发电机，实现对风能的利用，为地球的环境和资源做出贡献。

[0003] 风力大电机一般按风力发电机的功率可分为大、中、小、微型风力发电机。功率<1KW为微型1～10KW为小型风力发电机，功率在10千瓦至100千瓦的称为中型风力发电机，功率在100千瓦以上的称为大型风力发电机，更大的如兆瓦级。

[0004] 一般把发电功率在10千瓦及其以下的风力发电机称作小型风力发电机，小型风力发电机按照轴而分为水平轴与垂直轴风力发电机，但市场中适用范围和技术相对成熟的还是水平轴风力发电机。对于大型水平轴风力发电机的风能利用率一般在40％以上，风电厂的风力发电机根据测得的风速和输出功率绘制风功率曲线，对于小型水平轴风力发电机的风能利用率，中国空气动力研究与发展中心曾做过相关的风洞实验，实测的利用率在23％～29％，显然这样的利用率是不大可观的。

[0005] 对于水平轴风力发电机，如果风机的叶片能跟随风向的改变而转动，使叶片保持与风向垂直，那么将提升水平轴风力发电机的发电效率和风能利用率。

发明内容

[0006] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种水平轴风力发电机，该发电机可以自动跟随风向调整叶片方向，使叶片保持与风向垂直，提升水平轴风力发电机的发电效率和风能利用率。

[0007] 为实现上述技术目的，本发明提供的技术方案是：

[0008] 一种随风向自动调节的水平轴风力发电机，包括风轮、发电机、支架、电缆、充电控制器、电子控制器、偏航装置、蓄电池组以及逆变器，风轮设有叶片，风轮与发电机固定于支架顶端，发电机与风轮电连接，偏航装置与风轮电连接，电子控制器与充电控制器以及偏航装置均设置电连接，蓄电池组与发电机电连接，逆变器与蓄电池组电连接，电缆用于连接发电机、风轮、电子控制器、偏航装置、蓄电池组以及逆变器，其特征在于：叶片尖端固定设有感流板，感流板表面设有压力传感器，感流板与电子控制器电连接，感流板用于测试风向以及风力大小，电子控制器根据感流板数据并经过电子控制器计算处理后，电子控制器控制偏航装置，偏航装置配合使风轮转向，风轮设有平衡器，平衡器用于保证风轮平稳转动；

[0009] 电子控制器根据感流板所反馈的压力信息，根据不同位置压力差判断风向，电子控制器分析压差后确定风轮的转向，电子控制器将风轮的转向传送至偏航装置，偏航装置完成风轮的转向；

[0010] 电子控制器控制发电机系统开启和关闭。

[0011] 本发明的有益效果为：实现水平轴风力发电机自动跟随风向调整叶片方向，使叶片保持与风向垂直，提升水平轴风力发电机的发电效率和风能利用率。

[0012] 进一步优化为：感流板设置为星状结构。

[0013] 采用上述技术方案，星状结构可以实现对水平面内多个方向的风进行测量。

[0014] 进一步优化为：压力传感器采用高精度贴片式压力传感器。

[0015] 采用上述技术方案，考虑微风状态下风速对感流板表面的压力较小，高精度的贴片式压力传感器满足微风状态下也能获得精确的压力值。

[0016] 进一步优化为：叶片采用金属制成。

[0017] 采用上述技术方案，金属叶片的抗弯强度较高，不容易被强风撕裂。

[0018] 进一步优化为：叶片和感流板的表面均有长效防锈蚀层。

[0019] 采用上述技术方案，防止叶片长期曝露在自然环境下而生锈，不仅影响叶片的正常转动，而且影响感流板的测量精度，从而影响风力发电机整体的正常使用。

[0020] 进一步优化为：叶片表面有静电保护层。

[0021] 采用上述技术方案，叶片由于长时间在复杂空气环境中转动，金属叶片与空间的摩擦容易产生静电，静电不仅容易使空气中杂质吸附与叶片表面，增加人工保养的工作，而且静电可能影响发电机部分机构无法正常工作或发生较大偏差。附图说明

[0022] 下面结合附图，对本发明进行进一步说明：

[0023] 图1为本实施例的整体示意图；

[0024] 图2为本实施例中感流板结构示意图；

[0025] 图中：1-叶片；2-风轮；3-发电机；4-偏航装置；5-平衡器；6-电缆；7-电子控制器；8-充电控制器；9-蓄电池组；10-感流板；11-支架；12-逆变器。

具体实施方式

[0026] 以下结合附图1对本发明进行详细说明。需提前说明的是，本申请中的上、下、左、右与说明书附图中的上、下、左、右方位词一致。

[0027] 一种随风向自动调节的水平轴风力发电机，如图1所示，包括风轮2、发电机3、支架11、电缆6、充电控制器8、电子控制器7、偏航装置4、蓄电池组9以及逆变器12，风轮2设有叶片1，风轮2与发电机3固定于支架11顶端，发电机3与风轮2电连接，偏航装置4与风轮2电连接，电子控制器7与充电控制器8以及偏航装置4均设置电连接，蓄电池组9与发电机3电连接，逆变器12与蓄电池组9电连接，电缆6用于连接发电机3、风轮2、电子控制器7、偏航装置
4、蓄电池组9以及逆变器12，叶片1尖端固定设有感流板10，感流板10表面设有压力传感器，感流板10与电子控制器7电连接，感流板10用于测试风向以及风力大小，电子控制器7根据感流板10的数据并经过电子控制器7计算处理后，电子控制器7控制偏航装置4，偏航装置4配合使风轮2转向，风轮2设有平衡器5，平衡器5用于保证风轮2平稳转动。

[0028] 电子控制器7根据感流板10所反馈的压力信息，根据不同位置压力差判断风向，电子控制器7分析压差后确定风轮2的转向，电子控制器7将风轮2的转向传送至偏航装置4，偏航装置4完成风轮2的转向；电子控制器7控制发电机系统开启和关闭。

[0029] 如图2所示，感流板10设置为星状结构，星状结构可以实现对水平面内多个方向的风进行测量。感流板10在叶片1尖端安装时，要求感流板10的中心轴与本发明的支架11平行，且均垂直于地面。如图2所示，感流板10设有八个板，且每个板的长和宽均相等，所示八个板的每个面均匀地设有压力传感器，且相邻两个板之间的夹角相等。当不同方向的风吹向感流板10时，八个感流板10表面的压力值不同，电子控制器7将每个感流板10表面压力最大值与其他感流板10表面压力最大值比较，差值最大的程式中，减数所对应的感流板10的表面即为最大风力的面，且此时最大风向与该感流板10的表面垂直，被减数所对应的感流板10的表面即为最小风力的面；电子控制器7获得最大风力面后，根据所对应的感流板10的方向控制偏航装置4带动风轮2转至风叶1所在竖直平面与电子控制器7测得的最大风力面平行，在风轮2转动过程中，平衡器5调整风轮2旋转，保证风轮2平稳转动，不会发生因为风力不均与而使风轮2产生振动。

[0030] 考虑微风状态下风速对感流板表面的压力较小，故选用高精度的贴片式压力传感器，满足本发明在微风(风速≤3m/s)状态下也能获得精确的表面压力值。

[0031] 叶片1采用金属制成，叶片是水平轴风力发电机最重要的设计部分，叶片需要满足以下要求：

[0032] (1)密度轻且具有最佳的疲劳强度和力学性能，要经受暴风等极端恶劣条件和随机负载的考验；

[0033] (2)叶片的材料必须保证表面光滑以减小风阻，粗糙的表面亦会被风“撕裂”；

[0034] (3)耐腐蚀和耐紫外线照射；

[0035] 本发明选择金属叶片，其抗弯强度较高，不容易被强风撕裂；叶片1和感流板10的表面有长效防锈蚀层，防止叶片1长期曝露在自然环境下而生锈，不仅影响叶片1的正常转动，而且影响感流板10的测量精度，从而影响水平轴风力发电机正常使用；叶片1表面还有静电保护层，考虑到叶片1长时间在复杂空气环境中转动，金属叶片与空间的摩擦容易产生静电，静电不仅容易使空气中杂质吸附与叶片表面，增加人工保养的工作，而且静电可能影响水平轴风力发电机部分机构无法正常工作或发生较大偏差；叶片和感流板设有长效防锈蚀处理，叶片长期曝露在自然环境下，因为空气中水分和其他复杂成分影响会出现叶片生锈的现象，叶片生锈不仅影响叶片的正常转动，而且影响感流板的测量精度，从而影响水平轴风力发电机正常使用。

[0036] 本发明公开了一种随风向自动调节的水平轴风力发电机，包括风轮、发电机、支架、电缆、充电控制器、电子控制器、偏航装置、蓄电池组以及逆变器，风轮设有叶片，叶片尖端固定设有感流板，感流板表面设有压力传感器，感流板与电子控制器电连接，感流板用于测试风向以及风力大小，电子控制器根据感流板所反馈的压力信息，根据不同位置压力差判断风向，电子控制器分析压差后确定风轮的转向，电子控制器将风轮的转向传送至偏航装置，偏航装置完成风轮的转向。本发明实现水平轴风力发电机自动跟随风向调整叶片方向，使叶片保持与风向垂直，提升水平轴风力发电机的发电效率和风能利用率。

[0037] 本具体实施例仅仅是对发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。

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