CN102171448A - 加轮缘涡轮机 - Google Patents

加轮缘涡轮机 Download PDF

Info

Publication number
CN102171448A
CN102171448A CN2009801389404A CN200980138940A CN102171448A CN 102171448 A CN102171448 A CN 102171448A CN 2009801389404 A CN2009801389404 A CN 2009801389404A CN 200980138940 A CN200980138940 A CN 200980138940A CN 102171448 A CN102171448 A CN 102171448A
Authority
CN
China
Prior art keywords
blade
wheel rim
rotor
wheel hub
configuration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2009801389404A
Other languages
English (en)
Inventor
约翰·彼得雷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Natural Power Concepts Inc
Original Assignee
Natural Power Concepts Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Natural Power Concepts Inc filed Critical Natural Power Concepts Inc
Publication of CN102171448A publication Critical patent/CN102171448A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06—Rotors
    • F03D3/061—Rotors characterised by their aerodynamic shape, e.g. aerofoil profiles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D15/00—Transmission of mechanical power
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • F03D1/0608—Rotors characterised by their aerodynamic shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/002—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  the axis being horizontal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/005—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  the axis being vertical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2220/00—Application
    • F05B2220/25—Application as advertisement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00—Geometry
    • F05B2250/20—Geometry three-dimensional
    • F05B2250/25—Geometry three-dimensional helical
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/30—Wind power
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Abstract

一种风力抽取装置，其具有：转子，其具有轮毂及轮缘，所述轮缘通过多个叶片耦联于所述轮毂。所述叶片使所述转子响应于大体平行于转动轴线运动的风绕穿过轮毂的转动轴线转动。耦联于所述转子的安装部使所述转子在第一构形与第二构形之间延伸及缩回，所述第一构形使转子转动轴线大致水平对齐，而所述第二构形使转子转动轴线大致竖直对齐。所述装置可以具有安装在所述轮缘中或轮缘附近的发电机部件。

Description

加轮缘涡轮机
相关申请的交叉引用
本申请要求2008年8月22日提交的标题为“Fine Arts Innovations”的美国临时专利申请61/189,950的优先权，此申请的公开内容通过参引整体结合入本文。
背景技术
据美国能源部的记载，现代风力驱动发电机诞生于二十世纪七十年代晚期。见美国能源部2008年7月的“20％Wind Energy by 2030”。直至二十世纪七十年代早期，风力仅占有很小的市场份额，为碾磨谷物和泵水提供机械动力，以及为农用电池充电提供电力。除了电池充电器及通过较大发电机的少量实验之外，1850年和甚至1950年的风车与它们源于的原始设备区别很小。到2008年7月，风力占美国总发电量的近1％。
如图1中图示的，绝大多数现代风力涡轮机典型地具有安装在60至80米的塔12顶部处的直径为10至80米的三叶片转子10。2006年美国安装的平均涡轮机可以生产近1.6兆瓦的电能。涡轮机功率输出通过在叶片绕转子轮毂11旋转时使叶片10绕其长轴线转动以改变相对于相关风的迎角(斜度)来进行控制。涡轮机通过使机舱13绕塔转动(偏转)而指向风中。涡轮机典型地以30至150台机器的阵列(电厂)的形式安置。(用于叶片斜度的)斜度控制器调节功率输出及转子速度以防止结构性部件过载。一般地，涡轮机将在风速为约5.36米/秒时开始发电，并在风速为约12.52至13.41米/秒(28至30英里每小时)时达到最大功率输出。在风速为约22.35米/秒(50英里每小时)时，涡轮机将使叶片倾斜或顺流以停止发电及转动。
在二十世纪八十年代，使用来自于其他工业的低成本零件生产机械的方法通常奏效，但是很笨重、维护成本高并且电网友好性差。加利福尼亚风力走廊中使用了小直径机器，大部分为密集布置的阵列，这在乡村环境中很不美观。这些密集布置的阵列通常也阻挡来自邻近涡轮机的风，给下风位机器带来大量的湍流。对由湍流引起的结构性载荷了解很少，导致重要零件的频繁失效及早期失效。结果影响可靠性及可用性。
发明内容
本发明的目标是为了提供一种适于在适度风速下使用同时能承受高风的风力涡轮机。其他目标包括：
1.提供一种风力涡轮机，其用于改装至建筑物或其他结构上；
2.提供一种风力涡轮机，其具有高度的叶片面积；
3.提供一种具有高强度的风力涡轮机；以及
4.提供一种轻质风力涡轮机。
这些及其他目标通过在本文中的各种实施方式中提供的具有环形外轮缘及在轮缘与中央轮毂间保持张紧的多个叶片的风力涡轮机而达到。叶片在沿着轮毂轴线的两个或更多个点处附连于轮毂，使转子的外观让人联想到自行车轮。叶片优选地由可以加强并增强刚度的织物材料制成。轮缘中的磁性元件转动通过附连于非转动框架的线圈以产生电。安装部将转动部件附连于基座，并允许转动部件在不同方位之间枢转。在起升方位中，轮缘面是竖向的并暴露于风中以发电。在缩回位置，轮缘面是水平的并且不受风的作用而进行安全保护。致动器使转动部件在起升与缩回位置之间转动。
附图说明
下面将参照附图，其图示了由(一位或多位)发明者构想的本发明的优选实施方式。
图1是现有技术风力涡轮机的图示。
图2是示例性加轮缘涡轮机的立体图。
图3a及3b分别是图2所示加轮缘涡轮机处于起升位置的主视图及侧视图。
图4a及4b分别是图2所示加轮缘涡轮机的轮毂部的主视图及立体图。
图5a及5b分别是图2所示加轮缘涡轮机处于缩回位置的主视图及侧视图。
图6是图2所示加轮缘涡轮机的轮毂部的详细横截面图。
图7是图2所示加轮缘涡轮机的发电机部的详细横截面图。
图8是图2所示加轮缘涡轮机的安装部的详细侧视图。
图9是加轮缘涡轮机的阵列的主视图。
图10是可选的加轮缘涡轮机的立体图。
具体实施方式
图2是示例性加轮缘涡轮机20的立体图。该涡轮机包括连接于枢轴接合点23的不可缩回部22和可缩回部21。此图示实施方式示出为具有单个枢轴接合点23，但也可使用其他枢轴接合点布置。
可缩回部21包括具有环形轮缘26的转动部24，所述环形轮缘26通过大体径向的叶片28连接于中央轮毂27。仅对全部叶片28中的少数几个用附图标记标示以避免图面混乱，但应当理解，叶片28可以围绕轮毂27的整个圆周大致等距延伸。各叶片28具有空气动力学形状，该形状选择成施加使轮缘26及轮毂27绕在轮缘26几何中心处的转动轴线转动的力矩。叶片28成形为响应于大体平行于所述转动轴线运动的主风而导致该转动。(优选地，风将是精确平行的，不过其可以是(并通常是)偏离轴线的。)轮毂27沿转动轴线平放，使轴线的一端导向上风位，而轴线另一端导向下风位。轮缘26及叶片28以类似于自行车车轮的轮缘绕其轴转动的方式绕轮毂转动。
可缩回部21的非转动部25连接于轮毂27，这将在下文进一步讨论。多个导电线圈29安置在非转动部25上靠近轮缘26。线圈29优选地附连于非转动部25，不过也可以使用其他布置和/或位置安置线圈29。轮缘26的外围承载磁性元件，所述磁性元件优选为永磁体，但也可以是电磁体。线圈29适于用作发电机的定子线圈，并且轮缘26的磁体元件适于用作发电机的元件，这将在下文进一步讨论。虽然图2的实施方式使用了位于轮缘26周边的发电机元件，不过发电机部件可以设置在任何位置，诸如在轮毂27处或通过使用机械传动装置而设置在远离转动部21的位置。
不可缩回部22适于将可缩回部21支撑在固定基座上。出于图示的目的，将假定基座具有水平方位，诸如水平屋顶，不过也可以将设备安装于其他基座上。作用在可缩回部21上的风力施加推力载荷，不可缩回部22将所述推力载荷与整个设备的重量一起传递至基座。
图2中图示的不可缩回部22是许多可能的布置的一种示例，并非限制性示例。图2所示的示例性布置具有两个直角支架30a、30b，所述两个直角支架30a、30b定位成彼此平行，但以适于将推力载荷以及由风和设备重量引起的其他载荷一起传递的距离间隔开。各支架30a适于通过螺栓孔31紧固于诸如平屋顶的水平基座(未示出)。多个横梁32a、32b在支架30a、30b之间延伸并支撑一对侧板33a、33b，所述一对侧板33a、33b竖直向上远离基座延伸。仅对全部横梁中的少数几个用附图标记标示以避免图面混乱，但应当理解，不可缩回部22可以具有附加的横梁。侧板33a、33b支撑枢轴接合点23。
图2所示的示例性布置不提供摆动(即绕竖直轴线转动)，但摆动能力可以通过将不可缩回部22附连于可转动或其他已知转动装置而提供。可能需要摆动以使轮缘26成直角地面向风，这优化了能量捕获。可能还需要摆动作为在高风速情况下的保护性措施以防止损坏。
在第一操作方位下，可缩回部21向上远离基座延伸，故而轮缘26的平面大体垂直于主风的方向。(优选地，风将是精确垂直的，不过其可能(并且通常是)偏离轴线的。)在这种方位下，风在叶片28上施加力，这又使轮缘26绕轮毂27转动。附连于轮缘26外周边的磁性元件转动经过安置在非转动部25上的线圈29，这又感应出电流过线圈29。电可以传递至为特殊应用的需要而选择的诸如储存元件、配电盘、保险丝、逆变器等的附加调节电路系统(未示出)。轮缘26的平面不需要相对于地面或基座完全垂直，诸如在装置安置在建筑物顶部上或者安置在风可能并非完全水平的其他位置上时。该装置可以在偏离轴线的风下起作用，但是处于低于最优电力提取的状态。
图3a及3b分别是图2所示的加轮缘涡轮机在起升位置的主视图及侧视图。图3a图示了上文参照图2描述的诸如枢轴接合点23、轮缘26、轮毂27、叶片28、线圈29、支架30a及侧板33a、33b的多个项目。此图还示出了致动器35的布置，这是提供原动力以使可缩回部21在延伸方位与缩回方位之间运动的优选方式。也可以使用其他类型的致动器。下文将参照图7进一步讨论致动器35。图3a还图示了将轮缘26分段为轮缘段36。仅对全部段36中的少数几个用附图标记标示以避免图面混乱，但应当理解，轮缘26可以全部进行分段。各轮缘段36用作叶片28的锚固点。叶片优选地在多个点附连于轮缘段36的内部，这将在下文进一步讨论。虽然图3a和3b所示的实施方式示出为分段的轮缘26为每个叶片对应一个段，但是轮缘26可以由不同数量的段制成，或者甚至可以是一体式结构。
图3b图示了上文参照图2描述的诸如枢轴接合点23、轮缘26、轮毂27、线圈29、支架30a、30b及侧板33b的多个项目。此图示出了轮毂27的其他细节，轮毂27沿转动部24的转动轴线放置，并在可缩回部21处于延伸方位时将方位确定成大体平行于主风的方向。非转动部25包括摆动臂38，该摆动臂38从枢轴接合点23延伸至沿转动部21的转动轴线的一点。摆动臂38通过安装于心轴壳体55中的心轴(未示出)连接于转动部21，这将在下文参照图5进一步讨论。非转动部25还包括在枢轴接合点23附近的用于线圈29的线圈安装件37，下文参照图6进一步讨论。图3b图示了轮缘26及摆动臂38相对于横梁32a并因而相对于水平面成除了90°以外的一定角度。所述另一种方式，摆动臂示为向左倾斜。此方位可能在设备放置在诸如上升及横过平屋顶的并非完全水平的风中时是需要的。
叶片28优选地由织物材料制成并受到张紧力保持在轮毂27与轮缘26之间。例如，叶片可以是玻璃织物、碳纤维、Kevlar(商标)或尼龙。织物材料可以浸有环氧树脂或其他材料以增加刚度及结构整体性。可以沿前缘及后缘添加增强纤维。纤维可以通过诸如优选为允许调整张紧力的螺丝扣的中间机构附连在轮毂27处。
图2、3a及3b图示了叶片连接于轮毂27以及连接于轮缘26的各方面。叶片28在其方位上从其根部(靠近轮毂27)至其尖部(靠近轮缘26)有扭转。如在图2的立体图中能够看到的，与靠近尖部所取的弦相比，靠近根部的叶片弦(从叶片前缘至后缘所取的横截面)相对地接近于平行于转动轴线延伸。在尖部处，弦更接近于垂直于转动轴线延伸。此扭转反映出叶片内部(靠近轮毂27)比外部(靠近轮缘26)转动的切向速度低。在风力涡轮机领域中已知，空气动力学表面具有为叶片迎风的相对方向的迎角，而转动的叶片的迎角取决于切向速度。此扭转沿叶片长度提供期望迎角。此扭转还影响轮毂27和轮缘26的轴向长度的最小尺寸，轮毂27和轮缘26的轴向长度期望的将是足够长且足够宽以适应根部及尖部处的最佳叶片方位。
参见图3a，示例性叶片45附连在沿轮缘段36的6个点39处。“6”是示例性数量，也可以使用不同数量的附连点。
图4a及4b分别是图示了示例性叶片45附连于轮毂27的轴部42的主视图及立体图。叶片45附连在沿轴42的两个点即上风位点41a及下风位点41b处。前缘46a、后缘46b优选地附连在绕轴42的不同外周边位置处。前缘46a附连在近似于10点钟(将轮缘面看做类钟表表面)位置的点处，后缘附连在近似于2点钟的位置处。由前缘46a、后缘46b与轴42(更精确地，与轴42的切线)形成的角度不是完全径向的，即不是90°。前缘的附连角与后缘的附连角互补。例如参见图4a，前缘46a连接的张紧将在轴42上引起力矩，这倾向于使轴42在第一方向上转动，该转动在图示示例中将是顺时针转动。后缘46b的张紧将引起在相反方向上的抵消力矩，所述相反方向在图示示例中将是逆时针方向。前缘及后缘起到类似于自行车车轮上的辐条的功能，从而提供圆形形状的稳定性和结构刚性。
图5a及5b分别是图2所示加轮缘涡轮机处于缩回位置的主视图及侧视图。这些图进一步图示了参照现有的图描述的诸如枢轴接合点23、轮缘26、轮毂27、线圈29、支架30a、30b、横梁32a、侧板33b、致动器35、摆动臂38及心轴壳体55的项目。
图6是图2所示加轮缘涡轮机的轮毂27的详细的横截面图。此图图示了参照现有的图描述的诸如轮毂27、叶片28、摆动臂38及心轴壳体55的项目。图6进一步图示了转动部24到非转动部25的附连。心轴50刚性地附连于心轴壳体55，心轴壳体55又刚性地附连于摆动臂38。心轴50沿轮毂中心轴线延伸超出心轴壳体55并进入到轮毂27内部中。轴承51、52允许轮毂27绕心轴50转动。轴承51、52中的至少一个是推力轴承，所述推力轴承防止轮毂27沿心轴50滑动。图6还更具体地图示了用于将叶片28连接至轮毂27的前缘螺丝扣53及后缘螺丝扣54。
图7是图2所示加轮缘涡轮机的发电机部的详细横截面图。此图图示了由间隙60分开的转动部24及非转动部25的部分。附连于转子轮缘26外周边的磁性元件61在间隙60的一侧通过。由线圈安装件37夹持在位的线圈29保持固定在间隙60的与磁性元件29相对的一侧上。调整螺钉62允许线圈29的径向调整，以使间隙60变宽或变窄。
图8是图2所示加轮缘涡轮机的安装部的详细剖切图。此图进一步图示了参照现有的图描述的诸如支架30a及30b、侧板33b、摆动臂38的项目。此视图进一步图示了致动器35，该致动器35在第一端74处附连于侧板33a、33b，在第二端75处附连于摆动臂支架73。摆动臂支架73附连于摆动臂，并且用于致动器35的第二端75的附连点偏离枢轴接合点23。对于液压致动器，液压流体可以通过端口71、72被泵入、泵出致动器35，以使活塞76产生冲程运动(延伸和缩回)，这使臂38绕枢轴接合点23转动，而臂38的的转动又使可缩回部21延伸和缩回。
图9是加轮缘涡轮机的可选实施方式的主体图。此实施方式包括由5个加轮缘涡轮机组成的阵列80。各涡轮机包括具有类似于上文描述的轮缘、叶片及轮毂的轮缘、叶片及轮毂的转动部。所有轮缘具有近似相同的直径。各涡轮机还包括类似于上文描述的磁性元件及线圈的磁性元件及线圈。图9所示实施方式中的涡轮机可以具有诸如没有枢轴接合点的单极柱的固定基座86。
涡轮机可以以固定的方位放置，使所有轮缘的平面大体平行。轮缘的转动轴线优选地对齐为两排。上排具有三个涡轮机81，轮缘中心沿着靠上的大体水平的线以超过轮缘直径的分隔距离均匀地间隔开。仰视观察时，轮缘将不会看过去是重叠的。下排具有两个涡轮机82，轮缘中心沿靠下的大体水平的线间隔开。各轮缘在与上面一行中的两个轮缘等距的点处横向居中设置。下面一行与上面一行之间的间隔小于轮缘直径。仰视观察时，将看到下面一行中的各轮缘与上面一行中的两个轮缘重叠，重叠图案使人联想到著名的作为奥林匹克运动会象征的重叠环。涡轮机81、82的直径及两者之间的相对距离和角度可以选择成模拟奥林匹克符号的特定比例。
图10图示了可选的加轮缘涡轮机100。此涡轮机包括由叶片102连接于中央轮毂103的轮缘101。类似于其他实施方式，磁性元件优选地附连于轮缘101的外周边。中央轮毂103通过臂105连接于非转动部104。线圈安置在非转动部104上靠近轮缘101上的磁性元件，故而磁性元件通过线圈感应出电流。可选地，转动式发电机的轴可以耦联于轮毂103或轮缘101。
图10所示实施方式的叶片102附连在沿轮毂103的单个点处。附连布置以每两个叶片102为单位交替进行。第一叶片附连在上风位置，而其之前及之后的叶片附连在轮毂103上的下风位置。叶片102保持张紧并类似于自行车车轮上辐条起使用以将轮缘101连接于轮毂103。尽管图10所示实施方式示出为附连于固定(非枢转)安装部，但轮缘101、叶片102及轮毂103的布置也可以用在图2至9所示实施方式的轮缘、叶片及轮毂代替。
上文描述的实施方式意于为说明性而非限制性的。可以进行各种修改而不脱离本发明的范围。本发明的范围不应当由上文描述限定，而应当仅根据下文权利要求及其等同方案限定。

Claims (16)

1.一种风力抽取装置，包括：
(A)转子，所述转子具有：
(i)轮毂，和
(ii)轮缘，所述轮缘通过多个叶片耦联于所述轮毂，所述多个叶片适于使所述转子响应于大体平行于转动轴线运动的风绕穿过所述轮毂的转动轴线转动；以及
(B)安装部，所述安装部耦联于所述转子，并至少具有：
(i)第一构形，所述第一构形使所述转子的转动轴线大致水平对齐；以及
(ii)第二构形，所述第二构形使所述转子的转动轴线大致竖直对齐。
2.如权利要求1所述的装置，其中：
(A)叶片前缘在第一点处耦联于所述轮毂，所述第一点具有沿所述转动轴线的第一轴向位置和绕所述转动轴线的第一圆周方位；并且
(B)叶片后缘在第二点处耦联于所述轮毂，所述第二点具有：
(i)第二轴向位置，所述第二轴向位置沿所述转动轴线远离所述第一轴向位置移位；及
(ii)第二圆周位置，所述第二圆周位置绕所述转动轴线远离第一圆周位置移位。
3.如权利要求1所述的装置，其中，叶片在张紧状态下耦联于所述轮毂与所述轮缘之间。
4.如权利要求1所述的装置，其中，叶片通过张紧力调整装置连接于所述轮毂与轮缘中的至少一个。
5.如权利要求1所述的装置，其中，所述张紧力调整装置是螺丝扣。
6.如权利要求1所述的装置，其中，叶片由织物材料制成。
7.如权利要求1所述的装置，其中，叶片包括：
(A)体部，所述体部由具有第一张紧强度的第一织物材料制成；以及
(B)至少一个加强部，所述至少一个加强部均由第二材料制成，所述第二材料沿所述叶片径向布置、并具有大于所述第一张紧强度的第二张紧强度。
8.如权利要求7所述的装置，其中，叶片还包括为所述织物材料增加刚度的材料。
9.如权利要求1所述的装置，其中，所述轮缘包括发电机的转子部。
10.如权利要求9所述的装置，其中，发电机的所述转子部包括围绕所述轮缘沿圆周布置的多个磁体。
11.如权利要求1所述的装置，其中，所述安装部包括发电机的定子部。
12.如权利要求11所述的装置，其中，发电机的所述定子部包括多个电线圈，所述多个电线圈定位成在所述转子转动时产生电动势。
13.如权利要求11所述的装置，其中，所述安装部还包括用于调整所述定子部相对于转动轴线的径向位置的机构。
14.如权利要求1所述的装置，其中，所述安装部包括：
(A)第一部，所述第一部适于固定附连于基座；以及
(B)第二部，所述第二部适于附连于所述转子、并以可运动的方式附连于所述第一部，从而使所述安装部在所述第一构形与所述第二构形之间变换构形。
15.如权利要求14所述的装置，其中，所述安装部还包括强力机构，所述强力机构使所述第一部和所述第二部在所述第一构形与所述第二构形之间运动。
16.如权利要求15所述的装置，其中，所述强力机构包括液压致动器。
CN2009801389404A 2008-08-22 2009-08-21 加轮缘涡轮机 Pending CN102171448A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18995008P 2008-08-22 2008-08-22
US61/189,950 2008-08-22
PCT/US2009/004773 WO2010021737A2 (en) 2008-08-22 2009-08-21 Rimmed turbine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102171448A true CN102171448A (zh) 2011-08-31

Family

ID=41707601

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801389404A Pending CN102171448A (zh) 2008-08-22 2009-08-21 加轮缘涡轮机

Country Status (6)

Country Link
US (2) US8598731B2 (zh)
KR (1) KR101651303B1 (zh)
CN (1) CN102171448A (zh)
CA (1) CA2734773A1 (zh)
GB (1) GB2475020A (zh)
WO (2) WO2010021737A2 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103206341A (zh) * 2012-01-16 2013-07-17 任伟俊 一种风车
CN103967700A (zh) * 2014-05-28 2014-08-06 张效新 鼓状可伸缩风轮以及采用该风轮的水平轴风力发电机
CN104314747A (zh) * 2014-10-15 2015-01-28 苏德华 一种双环多叶片风力发电装置
CN104481820A (zh) * 2014-12-10 2015-04-01 苏德华 一种具有旋转伸缩结构的叶片装置

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2918420B1 (fr) * 2007-07-02 2017-07-07 Serameca Eolienne dotee d'un mat rabattable
US8318131B2 (en) 2008-01-07 2012-11-27 Mcalister Technologies, Llc Chemical processes and reactors for efficiently producing hydrogen fuels and structural materials, and associated systems and methods
US9188086B2 (en) 2008-01-07 2015-11-17 Mcalister Technologies, Llc Coupled thermochemical reactors and engines, and associated systems and methods
US20110089699A1 (en) * 2008-06-13 2011-04-21 Vertical Wind Ab Vertical wind turbine having blades with varying geometry
US20100037541A1 (en) * 2008-06-26 2010-02-18 Glen Kane Roof top wind generator
US20110203776A1 (en) * 2009-02-17 2011-08-25 Mcalister Technologies, Llc Thermal transfer device and associated systems and methods
US8441361B2 (en) 2010-02-13 2013-05-14 Mcallister Technologies, Llc Methods and apparatuses for detection of properties of fluid conveyance systems
US10435145B1 (en) * 2009-07-02 2019-10-08 Alfred Finnell Vehicle with tension wing assembly
US10443569B1 (en) * 2009-07-02 2019-10-15 Alfred Finnell Wind or water based power generating system
US11021243B1 (en) 2009-07-02 2021-06-01 Alfred Finnell Tension airfoil assembly and implementation for power generation and aviation
US8854794B2 (en) 2010-01-21 2014-10-07 George Van Straten Mobile electricity generator using solar panels
US8295033B2 (en) 2010-01-21 2012-10-23 George Van Straten Mobile electricity generator using solar, wind, and fuel-generated power
WO2011100699A2 (en) * 2010-02-13 2011-08-18 Mcalister Roy E Reactor vessels with transmissive surfaces for producing hydrogen-based fuels and structural elements, and associated systems and methods
CA2789691A1 (en) * 2010-02-13 2011-08-18 Mcalister Technologies, Llc Chemical reactors with re-radiating surfaces and associated systems and methods
US8102073B2 (en) * 2010-09-20 2012-01-24 Daniel Morrison Wind turbine alternator module
EP2661799B1 (en) * 2011-01-05 2016-03-30 Vestas Wind Systems A/S A wind turbine generator with movable stator subunits
US8673509B2 (en) 2011-08-12 2014-03-18 Mcalister Technologies, Llc Fuel-cell systems operable in multiple modes for variable processing of feedstock materials and associated devices, systems, and methods
US8669014B2 (en) 2011-08-12 2014-03-11 Mcalister Technologies, Llc Fuel-cell systems operable in multiple modes for variable processing of feedstock materials and associated devices, systems, and methods
US8888408B2 (en) 2011-08-12 2014-11-18 Mcalister Technologies, Llc Systems and methods for collecting and processing permafrost gases, and for cooling permafrost
US8911703B2 (en) 2011-08-12 2014-12-16 Mcalister Technologies, Llc Reducing and/or harvesting drag energy from transport vehicles, including for chemical reactors, and associated systems and methods
WO2013025659A1 (en) * 2011-08-12 2013-02-21 Mcalister Technologies, Llc Reducing and/or harvesting drag energy from transport vehicles, includings for chemical reactors, and associated systems and methods
US8671870B2 (en) 2011-08-12 2014-03-18 Mcalister Technologies, Llc Systems and methods for extracting and processing gases from submerged sources
US8821602B2 (en) 2011-08-12 2014-09-02 Mcalister Technologies, Llc Systems and methods for providing supplemental aqueous thermal energy
US9302681B2 (en) 2011-08-12 2016-04-05 Mcalister Technologies, Llc Mobile transport platforms for producing hydrogen and structural materials, and associated systems and methods
US8734546B2 (en) 2011-08-12 2014-05-27 Mcalister Technologies, Llc Geothermal energization of a non-combustion chemical reactor and associated systems and methods
US8826657B2 (en) 2011-08-12 2014-09-09 Mcallister Technologies, Llc Systems and methods for providing supplemental aqueous thermal energy
US20130156596A1 (en) * 2011-12-19 2013-06-20 Richard Himmelmann Airfoil Design for Wakeless Wind Turbine Tower Structures
US9062654B2 (en) * 2012-03-26 2015-06-23 American Wind Technologies, Inc. Modular micro wind turbine
US9331534B2 (en) 2012-03-26 2016-05-03 American Wind, Inc. Modular micro wind turbine
US8926719B2 (en) 2013-03-14 2015-01-06 Mcalister Technologies, Llc Method and apparatus for generating hydrogen from metal
US9534296B2 (en) 2013-03-15 2017-01-03 Mcalister Technologies, Llc Methods of manufacture of engineered materials and devices
WO2014194124A1 (en) 2013-05-29 2014-12-04 Mcalister Technologies, Llc Methods for fuel tank recycling and net hydrogen fuel and carbon goods production along with associated apparatus and systems
US9046076B1 (en) * 2014-03-18 2015-06-02 Umm Al-Qura University Rail mounted wind turbine
US20160146088A1 (en) * 2014-11-20 2016-05-26 Jeff Richardson Cooling Fan Assembly
US10630100B2 (en) 2016-01-29 2020-04-21 George A. Van Straten Electricity generator having linearly deployed solar panels
US11131292B2 (en) * 2017-02-20 2021-09-28 Akinori Satou Wind power generation device
US11560876B2 (en) * 2019-03-18 2023-01-24 George J. Syrovy Stabilized horizontal-axis wind turbine
KR102208470B1 (ko) * 2020-09-22 2021-01-28 양광수 기능성 풍력발전기

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4330714A (en) * 1980-06-26 1982-05-18 Smith Otto J M Wind turbine system
WO2000036299A1 (de) * 1998-12-16 2000-06-22 Obec Domanín Anlage zur nutzung der windenergie
CN1269869A (zh) * 1997-09-04 2000-10-11 Lm玻璃纤维有限公司 风车转子和用于该风车转子的机翼型叶片

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1461048A (en) * 1922-04-13 1923-07-10 Leslie J Mckay Windmill wheel
US3942839A (en) * 1974-07-30 1976-03-09 Chalk Thomas O Spoked wheel and method of making same
US4289970A (en) * 1978-11-22 1981-09-15 Deibert David D Wind powered electrical generator
DE2951635A1 (de) 1979-12-21 1981-07-02 Karlheinz Ing.(grad.) 4220 Dinslaken Ohlberg Windkraftwerk, dessen rotor bei sturm selbstaetig aus dem wind pendelt
US5203672A (en) * 1991-07-22 1993-04-20 Mariah Electric Corporation Wind turbine with stationary vertical support tower and airflow-directing shell
US5295793A (en) * 1992-03-02 1994-03-22 Telect, Inc. Wind turbine
US5394016A (en) * 1993-04-22 1995-02-28 Hickey; John J. Solar and wind energy generating system for a high rise building
CA2234224C (en) * 1995-10-13 2002-01-08 Nils Erik Gislason Horizontal axis wind turbine
US5823749A (en) * 1996-11-26 1998-10-20 Green; Robert R. Vertical-axis wind turbine with two-phase sails
AU1255699A (en) 1998-12-09 2000-06-26 Nils Erik Gislason Improved wind turbine
NL1015558C2 (nl) * 2000-06-28 2002-01-08 Stichting En Onderzoek Ct Nede Blad van een windturbine.
FR2827015B1 (fr) * 2001-07-06 2005-12-23 Bouygues Offshore Eolienne offshore et son procede de construction
GB2384276A (en) * 2002-01-18 2003-07-23 Alstom Gas turbine low pressure stage
US6957946B1 (en) * 2002-06-12 2005-10-25 Vander Kley Christopher J Kaleidoscopic wind machine
WO2004092580A1 (en) 2003-04-17 2004-10-28 New World Generation Inc. Wind turbine with friction drive power take off on outer rim
US7362004B2 (en) * 2003-07-29 2008-04-22 Becker William S Wind turbine device
CN1926330A (zh) * 2004-01-21 2007-03-07 丰收风能有限公司 用于利用流动力的方法和装置
EP1825140A1 (en) * 2004-10-20 2007-08-29 Vortech Energy & Power Pty Limited Vertical axis wind turbine with twisted blade or auxiliary blade
JP2008538597A (ja) * 2005-03-15 2008-10-30 クリッパー・ウィンドパワー・テクノロジー・インコーポレーテッド 風力タービンおよび水力タービン用のロータ・システムのテンション・ホイール
JP4370477B2 (ja) * 2005-11-05 2009-11-25 志恒 姜 帆―輪式風タービン（Ｓａｉｌ−ＷｈｅｅｌＷｉｎｄＴｕｒｂｉｎｅ）
US20080069696A1 (en) * 2006-09-15 2008-03-20 Newton Evans Ball Tension Windmill
WO2008091162A1 (en) 2007-01-25 2008-07-31 Mark Best Dynamically responsive wind turbine for pulsatile capture
US9046080B2 (en) * 2007-05-29 2015-06-02 John W. Sliwa Method and apparatus for reducing bird and fish injuries and deaths at wind and water-turbine power-generation sites
KR100853350B1 (ko) * 2007-11-28 2008-08-21 김희구 풍력발전기
DE202010003654U1 (de) 2010-03-16 2011-07-25 Christian Hestermann Offshore-Windkraft-Floß
US8779618B2 (en) * 2010-09-20 2014-07-15 Daniel E. Morrison Wind turbine alternator module

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4330714A (en) * 1980-06-26 1982-05-18 Smith Otto J M Wind turbine system
CN1269869A (zh) * 1997-09-04 2000-10-11 Lm玻璃纤维有限公司 风车转子和用于该风车转子的机翼型叶片
WO2000036299A1 (de) * 1998-12-16 2000-06-22 Obec Domanín Anlage zur nutzung der windenergie

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103206341A (zh) * 2012-01-16 2013-07-17 任伟俊 一种风车
CN103967700A (zh) * 2014-05-28 2014-08-06 张效新 鼓状可伸缩风轮以及采用该风轮的水平轴风力发电机
CN104314747A (zh) * 2014-10-15 2015-01-28 苏德华 一种双环多叶片风力发电装置
CN104481820A (zh) * 2014-12-10 2015-04-01 苏德华 一种具有旋转伸缩结构的叶片装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010021735A2 (en) 2010-02-25
WO2010021735A3 (en) 2010-07-01
WO2010021737A2 (en) 2010-02-25
US20100140951A1 (en) 2010-06-10
KR20110063477A (ko) 2011-06-10
GB201104682D0 (en) 2011-05-04
US20100140950A1 (en) 2010-06-10
GB2475020A (en) 2011-05-04
CA2734773A1 (en) 2010-02-25
KR101651303B1 (ko) 2016-08-25
WO2010021735A9 (en) 2010-05-14
US8598731B2 (en) 2013-12-03
WO2010021737A9 (en) 2010-05-14
WO2010021737A3 (en) 2010-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102171448A (zh) 加轮缘涡轮机
US8269362B2 (en) Constant direction four quadrant lift type vertical shaft wind power generator
CN101598104B (zh) 用于风力涡轮机的转子组件以及装配其的方法
US20150322922A1 (en) Generator with stator supported on rotor
CN103069156A (zh) 风力涡轮机转子以及风力涡轮机
US20120070293A1 (en) Wind turbine apparatus, wind turbine system and methods of making and using the same
US20100158697A1 (en) Multi-rotor vertical axis wind turbine
CN105909462A (zh) 大型双风轮风力发电机组
JPS61112780A (ja) 風力発電機
CA2216975A1 (en) Vertical axis wind turbine
CA2892050C (en) Wind turbine rotor and methods of assembling the same
CN107882682A (zh) 一种可升降式风力发电装置
WO2007061150A1 (en) Variable apparatus for generating power in wind turbine
KR20110005920A (ko) 터보형 수직축 풍력장치
RU2334895C1 (ru) Ветроэлектроагрегат сегментного типа
CN201428556Y (zh) 一种垂直轴风力发电装置
WO2008088921A2 (en) Vertical windmills and methods of operating the same
KR101117476B1 (ko) 수직형 풍력발전장치
US4432695A (en) Wind motor
CN112154266B (zh) 用于从流体流产生能量的动力学模块化机器
KR101042906B1 (ko) 풍력발전기용 로터
CN108374756A (zh) 实时变桨风轮及垂直轴风力发电机
CN104153944B (zh) 一种大型海上垂直轴风力发电机组
CN219549022U (zh) 风力涡轮机以及风力发电设备
RU2705531C1 (ru) Ротор вертикально-осевой ветряной установки

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20110831

RJ01 Rejection of invention patent application after publication