[发明专利]滑差式变桨矩及双机偏航技术及其风力发电机

说明书

本发明属机械一电子技术应用领域；确切的讲是依靠风力转换成动能及发电的装置。

目前已使用技术有2大缺陷：第1物理缺陷，第2风力的物理匹配缺陷：现有风车(无论是水平轴还是垂直轴以及各类涡轮方式)都存在集能器件的比例失调，面对稀薄相对慢速的气流，无论如何需要大的受风面积+良好的风帆形状的凹体状，回程极小的受风面积；这些因素在现有的(使用数百年来的)技术方式下是不可能实现的。结合无滑刷技术及常规机械行星齿轮技术；将有更大益处。

本发明的目的在于解决已有技术的不足之处，以滑差惯性变浆矩方式及双轮(发电机自偏航)构造，结合旋叶方式，尤其是水平径流方式最优！在应用成熟机电领域成果，以一种电控偏航方法，结构极大简化了，效能提高数倍。

本发明的特点：10KW以上的机组的自重问题，巧妙地将叶轮与电机转向约束呈分离状态，转向时不需再需拖带电机，同时在采用双机时会适合一种电控偏航方法，且结构简化，双轮方式将能产生于风力机物理机制相匹配的效能，本技术的3类构造尤其是万向旋叶双轮之构造，将使效率(在同样的回扫面积)提高3-5倍，且结构简化，构件比例合理，可广泛应用于各种风力发电场合中，同时本技术也给出了利用叶片自身的惯性能的变浆矩的新技术。

本发明的技术关键：

滑差式变浆矩技术；基本结构是由叶片、叶片轴、轮毂、轮毂轴、摩擦片、摩擦片压紧装置、(轮毂轴)滑道、叶片曲轴及滑块等组成(结构中也可以含有电机及齿轮等构造，用来驱动轮毂与轮毂轴之间产生相对转动，即滑差)；基本工作原理为：不需变浆矩时，摩擦片压紧装置紧压摩擦片，(结构中也可以是由电机及齿轮或离合器等构造来锁定)，当需要变浆矩时，摩擦片压紧装置失压于摩擦片，(结构中也可以是由电机及齿轮或离合器等构造来解除锁定)，由于惯性的原因，轮毂与轮毂轴之间将出现滑差(实际上当摩擦片压紧装置减弱对摩擦片的压力或动力电机解除锁死状态或动力电机主动驱动或被动进入阻尼状态或使用的电磁离合器处于“离”状态时都可进入滑差状态)；与叶片刚性固定在一起的叶片曲轴端部的滑块会在转动的(轮毂轴)滑道中滑动；曲线走向的滑道将使曲轴带动叶片相对于轮毂转动(绕叶片自转轴)；采取重新压紧摩擦片(或对动力电机在进入锁死状态或动力电机等)，可控制滑差的大小，可得到叶片的所需(自转)角度；其核心特征；输出动力的轮毂轴与轮毂之间可相对转动(即滑差)；而且该相对转动(滑差)是通过装置在轮毂轴及轮毂以及叶片上的滑块(或滑槽)(或齿轮系统)来转变成叶片相对于轮毂的转动(自转：即变浆矩)；轮毂与轮毂轴之间的(转动)力矩的传递可以使用摩擦片传递，也可以使用动力电机(在有滑差过程中也可兼作电磁阻尼器，回收部分电能；传动动力时电机处于锁死状态)结合齿轮的方式传递，或用电磁离合器(及液体离合器)传递方式。

双机(或双转子)发电机偏航技术；基本结构是由叶片轮毂组件、轮毂轴、偏航转轴、2向节、轮毂轴齿轮、偏航转轴齿轮、行星轮、整流罩、发电机(或双转子发电机)、偏航转轴轴孔、联轴套管、轮毂轴轴孔、基座等组成；基本工作原理为：当地面上的水平流动的风驱动叶片使轮毂轴转动，2向节的功能是即能使贯穿自身的轮毂轴自由转动又能支撑偏航转轴(适当改变结构，整流罩也能起到2向节的功能)转动，轮毂轴齿轮将分别驱动偏航转轴齿轮转动(偏航转轴齿轮21及16是由(多层)联轴套管刚性连接，各层偏航转轴及套管都可自由转动，偏航转轴齿轮8可绕该套管自由转动)，最终传到行星轮上带动发电机发电；偏航功能即可由方向舵实现，又可以由双电机的控载比例来实现(改变2电机的负载(电流输出)比例可产生不同方及大小的剩余力矩，使偏航转轴转动)；另外；也可以使用双转子电机，双转子电机的2个转轴共轴，相向转动，共同与1个固定的筒相互回转，线圈绕组可放置在该固定筒上，其本质特征：结构中使用了2向节(或3向节)作为轮毂轴及偏航转轴的承载部件；即可使用方向舵完成偏航，也可以用双发电机(或双转子发电机)偏航(主/副绕组适配)方式或附加偏航驱动电机也或是再在发电机上并联小的发电机(的附加阻或阻尼失衡方式)来实现偏航功能。

应用上述2技术会产生一种使用滑/双技术的风力发电机；由叶片轮毂组件、轮毂轴、整流罩(内含动力及偏航机构)、双发电机(或双转子发电机)、联轴套管、基座及塔架等组成；其基本特征；使用了滑差式变浆矩技术或双机(转子)偏航技术或2者兼用之或是2者(本文献中的滑/双技术)都未采用的；轮毂的数量可以是1个也可以是2个(放置于塔架的两侧2轮毂轴相对放置；叶轮的转动方向可以相同也可以相反)。