[发明专利]多维度风能混合轴发电系统

权利要求书

1.一种应用于大中型风电机组的多维度风能混合轴发电系统，其特征是，包括风力桨叶、垂直轴转矩转换、弧线俯仰电机、偏航机械结构、对风保持装置、发电机以及变流器设备，所述发电机下置在塔架中，并经偏航机械结构以及垂直轴转矩转换和风机桨叶轴相连；所述垂直轴转矩转换包括风能捕获轴、俯仰转换轴、俯仰支撑轴、垂直转换轴以及垂直轴，将多维风机转矩严格转换为垂直轴转矩；所述弧线俯仰电机包括俯仰转子、俯仰定子以及定子支撑，产生俯仰力矩与垂直力，俯仰机舱对风和平抑风机桨叶推力；所述偏航机械结构包括太阳轮、行星架和齿圈，分解垂直轴转矩，齿圈输出驱动机舱偏航，太阳轮输出驱动发电机发电；所述对风保持装置在机舱对风完成后保持机舱迎风状态，实现机舱无功耗持续对风。

2.根据权利要求1所述的多维度风能混合轴发电系统，其特征是所述风能捕获轴和风力桨叶同轴联接，并将捕获的风能经俯仰转换轴以及斜齿轮组，转换为俯仰支撑轴的垂直性转矩，再经垂直转换轴和斜齿轮组转化为垂直轴转矩；俯仰支撑轴、俯仰转换轴以及垂直转换轴共同构建机舱俯仰运动空间，消除机舱偏航和俯仰对转矩转换的影响。

3.根据权利要求1所述的多维度风能混合轴发电系统，其特征是所述弧线俯仰电机定转子呈弧线型，确保机舱俯仰定转子气隙恒定，俯仰转子固定在机舱后侧，为弧线永磁体；俯仰定子为7个串联直流绕组，固定在定子支撑上，定子支撑与机舱U型支撑刚性连接，定子供电线路经机舱U型支撑、垂直轴中心和太阳轮中心，与变流器直流侧相连，根据风速、风向以及机舱俯仰角度，控制定子绕组通电电流，产生俯仰力矩与垂直力，实现机舱俯仰和风机推力的平抑。

4.根据权利要求1所述的多维度风能混合轴发电系统，其特征是所述偏航机械结构中行星架和垂直轴刚性连接，将垂直轴转矩输入至偏航机械结构，齿圈与机舱U型支撑刚性连接，太阳轮与发电机相连；齿圈与偏航保持装置相连，偏航过程偏航保持装置通电，偏航机械结构将垂直轴转矩分解部分转矩至齿圈，驱动机舱偏航；偏航结束偏航保持装置失电固定，偏航机械结构工作在力矩传递状态，太阳轮转矩经固定变比传递至发电机，实现风力发电。

5.根据权利要求1所述的多维度风能混合轴发电系统，其特征是所述对风保持装置中俯仰保持装置包括俯仰保持端盖、俯仰保持线圈、俯仰制动簧、俯仰制动弧套以及俯仰轴；偏航保持装置包括偏航保持俯仰保持端盖、偏航保持线圈、偏航制动簧、俯仰制动卡套以及齿圈制动盘。俯仰保持装置的俯仰保持端盖与机舱刚性连接，俯仰轴与机舱U型支撑刚性连接，且俯仰轴中通俯仰转换轴；偏航保持装置偏航保持端盖与塔架刚性连接，齿圈制动盘与齿圈刚性连接，并在俯仰和偏航后失电，实现机舱无功耗稳定持续对风。