專利名稱：風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子(Windkraft-Hybridrotor)、帶有混合轉(zhuǎn)子的風(fēng)力設(shè)備、風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子在風(fēng)力設(shè)備中的用途以及用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)能以用于完成(Verrichtung)工作(Arbeit)的方法。
背景技術(shù)：
在風(fēng)力設(shè)備中使用轉(zhuǎn)子以用于可利用風(fēng)能例如產(chǎn)生電能。通過(guò)風(fēng)將轉(zhuǎn)子置于轉(zhuǎn)動(dòng)中并且在此驅(qū)動(dòng)例如發(fā)生器(Generator)，也就是說(shuō)，將風(fēng)能至少部分地轉(zhuǎn)換成電能。除了用于產(chǎn)生電能，在風(fēng)力設(shè)備中尤其地也應(yīng)用轉(zhuǎn)子以用于完成工作，例如泵送工作或輸送工作。風(fēng)力設(shè)備例如適合應(yīng)用在未開(kāi)辟的或僅僅非常少地有人居住的地區(qū)中，例如用于非中心的能量供應(yīng)。此外，結(jié)合力求使用再生能源，風(fēng)力設(shè)備的應(yīng)用日益重要。

發(fā)明內(nèi)容
存在用于盡可能有效地利用風(fēng)能的需求。這通過(guò)根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求中之一所述的風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子、風(fēng)力設(shè)備、混合轉(zhuǎn)子在風(fēng)力設(shè)備中的用途以及方法實(shí)現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中示出示例性的實(shí)施形式。根據(jù)本發(fā)明的示例性的實(shí)施形式，設(shè)置帶有橫流轉(zhuǎn)子(Querstromrotor)、引導(dǎo)裝置以及馬格納斯轉(zhuǎn)子(MagnusiOtor)的風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子。以繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的方式保持橫流轉(zhuǎn)子，并且橫流轉(zhuǎn)子具有多個(gè)軸向地伸延的轉(zhuǎn)子葉片。弓I導(dǎo)裝置具有罩殼區(qū)段，其如此在周向上部分地包圍橫流轉(zhuǎn)子，即，可通過(guò)入流的風(fēng)驅(qū)動(dòng)橫流轉(zhuǎn)子。馬格納斯轉(zhuǎn)子布置在橫流轉(zhuǎn)子之內(nèi)，其中，馬格納斯轉(zhuǎn)子軸線在旋轉(zhuǎn)軸線的方向上伸延。馬格納斯轉(zhuǎn)子具有封閉的周面，并且可通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置以繞馬格納斯轉(zhuǎn)子軸線旋轉(zhuǎn)的方式驅(qū)動(dòng)馬格納斯轉(zhuǎn)子。與相應(yīng)的單獨(dú)的橫流轉(zhuǎn)子相比，通過(guò)橫流轉(zhuǎn)子與馬格納斯轉(zhuǎn)子的組合實(shí)現(xiàn)有效地利用風(fēng)力。根據(jù)本發(fā)明的方面，馬格納斯轉(zhuǎn)子具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的空心體，其通過(guò)馬格納斯效應(yīng)引起空氣流動(dòng)的轉(zhuǎn)向。根據(jù)本發(fā)明，橫流轉(zhuǎn)子引起循環(huán)流動(dòng)。這為旋轉(zhuǎn)的空氣流動(dòng)，其同時(shí)與平移的空氣流動(dòng)疊加。這再次為通過(guò)風(fēng)入流引起的橫向流動(dòng)。該組合流動(dòng)在置于組合流動(dòng)中的幾何體處引起馬格納斯效應(yīng)。因此，這種體稱為馬格納斯體。在組合流動(dòng)中，也可附加地通過(guò)以下方式產(chǎn)生或支持旋轉(zhuǎn)的空氣流動(dòng)，S卩，旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)馬格納斯體。馬格納斯體(即馬格納斯轉(zhuǎn)子)的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致馬格納斯效應(yīng)的更強(qiáng)的體現(xiàn)，并且由此同樣導(dǎo)致根據(jù)本發(fā)明的空氣流動(dòng)的更強(qiáng)的轉(zhuǎn)向。對(duì)于馬格納斯效應(yīng)來(lái)說(shuō)決定性的是，在馬格納斯體的表面和帶有所提及的橫向環(huán)流或橫向入流和循環(huán)流動(dòng)的組合流動(dòng)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。應(yīng)明確指出的是，例如靜態(tài)的(feststehend)馬格納斯體(例如靜態(tài)的圓柱體)由于旋轉(zhuǎn)的橫流轉(zhuǎn)子與風(fēng)空氣流動(dòng)的組合已經(jīng)可引起馬格納斯效應(yīng)。
例如，馬格納斯轉(zhuǎn)子構(gòu)造成帶有在轉(zhuǎn)動(dòng)軸線上不變的圓形的橫截面(即，直徑)，即，在幾何的意義上圓柱形的形狀。例如，馬格納斯轉(zhuǎn)子也可構(gòu)造成帶有在轉(zhuǎn)動(dòng)軸線上均勻地變化的圓形的直徑，也就是說(shuō)構(gòu)造成平截圓錐體。例如，馬格納斯轉(zhuǎn)子可具有在轉(zhuǎn)動(dòng)軸線上拋物線形地增加且再次減小的直徑。例如，馬格納斯轉(zhuǎn)子為球體。例如，馬格納斯轉(zhuǎn)子也可由不同的平截圓錐體區(qū)段和/或圓柱形區(qū)段組合在一起。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可在橫流轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向上驅(qū)動(dòng)馬格納斯轉(zhuǎn)子。根據(jù)另一方面，可與橫流轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反地驅(qū)動(dòng)馬格納斯轉(zhuǎn)子。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，旋轉(zhuǎn)軸線和馬格納斯轉(zhuǎn)子軸線布置成橫向于風(fēng)的入流方·向。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，馬格納斯轉(zhuǎn)子軸線平行于橫流轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線伸延。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，馬格納斯轉(zhuǎn)子布置成與橫流轉(zhuǎn)子同心。根據(jù)本發(fā)明的備選的方面，馬格納斯轉(zhuǎn)子軸線構(gòu)造成相對(duì)于橫流轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜，其中，馬格納斯轉(zhuǎn)子軸線與旋轉(zhuǎn)軸線展開(kāi)(aufspannen)平面。但是，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，馬格納斯轉(zhuǎn)子軸線和橫流轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線也可布置成如此相對(duì)于彼此傾斜，即，其在不同的平面中，也就是說(shuō)不在共同的平面中。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，罩殼區(qū)段相對(duì)于橫流轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線在迎風(fēng)側(cè)上在旋轉(zhuǎn)軸線的一側(cè)上遮蔽橫流轉(zhuǎn)子。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，通過(guò)線將迎風(fēng)側(cè)分割成兩個(gè)區(qū)段，其中，該線在入流方向上伸延并且與旋轉(zhuǎn)軸線相交。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，罩殼區(qū)段在面對(duì)橫流轉(zhuǎn)子的側(cè)邊上具有圓弧形。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，罩殼區(qū)段構(gòu)造成在馬格納斯轉(zhuǎn)子的整個(gè)長(zhǎng)度上帶有相同的橫截面形狀。根據(jù)本發(fā)明的備選的方面，罩殼區(qū)段在馬格納斯轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度上具有不同的橫截面形狀。由此，例如可能的是，例如取決于相對(duì)于入流的相應(yīng)的位置，提供附加的相對(duì)于入流的轉(zhuǎn)向效果。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，馬格納斯轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)在其避風(fēng)側(cè)上相對(duì)于入流方向引起空氣流的轉(zhuǎn)向。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，從馬格納斯轉(zhuǎn)子的這樣的周向速度起進(jìn)行該轉(zhuǎn)向，S卩，該周向速度優(yōu)選地大于風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子的入流速度。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，如此進(jìn)行轉(zhuǎn)向，S卩，流經(jīng)橫流轉(zhuǎn)子的空氣流在擴(kuò)大的圓弧中作用到轉(zhuǎn)子葉片上，并驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子葉片。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該轉(zhuǎn)向引起，流經(jīng)橫流轉(zhuǎn)子的空氣流在直至90°的附加的圓弧區(qū)段中作用到轉(zhuǎn)子葉片上。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，轉(zhuǎn)子葉片在軸向的方向上平行于旋轉(zhuǎn)軸線伸延，也就是說(shuō)，其相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線具有恒定的間距。根據(jù)本發(fā)明的備選的方面，轉(zhuǎn)子葉片以在軸向的方向上相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線傾斜的方式伸延，其中，轉(zhuǎn)子葉片具有相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線增加或減小的間距，也就是說(shuō)，轉(zhuǎn)子葉片分別與旋轉(zhuǎn)軸線在一個(gè)平面中伸延，然而相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線傾斜。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，橫流轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線，并且轉(zhuǎn)子葉片保持在一起轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐結(jié)構(gòu)處，支撐結(jié)構(gòu)固定在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線處。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在正切的(tangential)角度位置方面，轉(zhuǎn)子葉片構(gòu)造成靜態(tài)的。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，轉(zhuǎn)子葉片在橫截面中分別具有帶有凹側(cè)和凸側(cè)的成拱形的形狀，其中，凹側(cè)面對(duì)馬格納斯轉(zhuǎn)子。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，轉(zhuǎn)子葉片在橫截面中分別具有相對(duì)于徑向方向15°至70°的角度。例如，轉(zhuǎn)子葉片在橫截面中分別具有相對(duì)于徑向方向30°的角度。概念徑向方向針對(duì)在轉(zhuǎn)子軸線和轉(zhuǎn)子葉片的橫截面的中心之間的連接線，并且在成拱形的橫截面形 狀中，在橫截面中的方向針對(duì)切線方向。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，設(shè)置至少兩個(gè)、優(yōu)選地16個(gè)轉(zhuǎn)子葉片。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在馬格納斯轉(zhuǎn)子的周面和轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子葉片之間在徑向的方向上設(shè)置這樣的間距，即，其與馬格納斯轉(zhuǎn)子的直徑相關(guān)。例如，馬格納斯轉(zhuǎn)子的直徑為剛好與周面距轉(zhuǎn)子葉片的間距相等至為其兩倍大。根據(jù)另一示例，馬格納斯轉(zhuǎn)子的直徑和與轉(zhuǎn)子葉片的間距的比例為2 I。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可自由地選擇轉(zhuǎn)子葉片的輪廓高度和曲率，其中，在效率方面這兩個(gè)參數(shù)彼此相關(guān)。在非常小的輪廓高度和相應(yīng)地小的間距時(shí)，單個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的曲率處于次要地位。此外，可確定橫流轉(zhuǎn)子的直徑。轉(zhuǎn)子葉片的數(shù)量另一方面與橫流轉(zhuǎn)子的直徑和輪廓高度相關(guān)。如果確定了這些尺寸，則也已知了橫流轉(zhuǎn)子的內(nèi)直徑，即，轉(zhuǎn)子葉片距中心點(diǎn)的間距。那么從以上提及的在轉(zhuǎn)子葉片和馬格納斯體的周面之間的間距與馬格納斯體的直徑的比例中得到馬格納斯體(例如圓柱體)的直徑。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在馬格納斯轉(zhuǎn)子的周面和轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子葉片之間在徑向的方向上設(shè)置這樣的間距，即，其為轉(zhuǎn)子葉片的輪廓高度的一倍至兩倍，其中，輪廓高度與角度位置無(wú)關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，橫流轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子葉片繞旋轉(zhuǎn)軸線沿著圓周線布置，其中，圓具有這樣的直徑，即，其為轉(zhuǎn)子葉片的輪廓高度的五至八倍。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，設(shè)置轉(zhuǎn)子葉片相對(duì)于彼此的周向間距，其至少與轉(zhuǎn)子葉片的輪廓高度相同。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，軸向地伸延的轉(zhuǎn)子葉片分割成轉(zhuǎn)子葉片區(qū)段，并且在整個(gè)長(zhǎng)度上構(gòu)造成不同的。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，馬格納斯轉(zhuǎn)子分割成馬格納斯轉(zhuǎn)子區(qū)段，其可不同地快速被驅(qū)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，馬格納斯轉(zhuǎn)子在其端部的區(qū)域中分別具有伸出超過(guò)馬格納斯轉(zhuǎn)子周緣面的端圓盤(pán)(Endscheibe)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，馬格納斯轉(zhuǎn)子具有多個(gè)圓盤(pán)，其布置在兩個(gè)端圓盤(pán)之間。圓盤(pán)具有比馬格納斯轉(zhuǎn)子的鄰近的周面區(qū)段更大的直徑。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，橫流轉(zhuǎn)子形成可由風(fēng)驅(qū)動(dòng)的反推器(即，推進(jìn)器的一種，但是被動(dòng)地運(yùn)行)(Repeller)。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，以這樣的周向速度驅(qū)動(dòng)馬格納斯轉(zhuǎn)子，S卩，其約為風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子的入流速度的一至四倍。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，橫流轉(zhuǎn)子具有這樣的周向速度，即，其約為風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子的入流速度的50%。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在橫流轉(zhuǎn)子和馬格納斯轉(zhuǎn)子之間的轉(zhuǎn)動(dòng)比約為I : 2至
I 8。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子的入流速度/橫流轉(zhuǎn)子的周向速度/馬格納斯轉(zhuǎn)子的周向速度的比例約為1/0. 5/1-4。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在橫流轉(zhuǎn)子和馬格納斯轉(zhuǎn)子之間設(shè)置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比例如取決于風(fēng)強(qiáng)度可變化，例如按級(jí)地或無(wú)級(jí)地變化。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，風(fēng)力驅(qū)動(dòng)馬格納斯轉(zhuǎn)子。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，橫流轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)馬格納斯轉(zhuǎn)子。這可例如通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，橫流轉(zhuǎn)子提供能量，以用于驅(qū)動(dòng)馬格納斯轉(zhuǎn)子，例如借助于馬格納斯轉(zhuǎn)子的電的驅(qū)動(dòng)解決方案。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，為了起動(dòng)風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子電地驅(qū)動(dòng)馬格納斯轉(zhuǎn)子，以使得即使在較小的風(fēng)情況中也使起動(dòng)成為可能。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，罩殼區(qū)段具有調(diào)整機(jī)構(gòu)，并且構(gòu)造成可相對(duì)于橫流轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線擺動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，可如此取決于入流方向調(diào)整調(diào)整機(jī)構(gòu)，S卩，罩殼區(qū)段相對(duì)于橫流轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線在迎風(fēng)側(cè)上在旋轉(zhuǎn)軸線的一側(cè)上遮蔽橫流轉(zhuǎn)子。根據(jù)本發(fā)明的另一方面,調(diào)整機(jī)構(gòu)具有風(fēng)傳感器(Windsensor)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，風(fēng)傳感器為風(fēng)向標(biāo)，其與調(diào)整機(jī)構(gòu)相聯(lián)結(jié)。根據(jù)本發(fā)明也設(shè)置這樣的風(fēng)力設(shè)備，即，其具有用于將風(fēng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子器械、用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成待完成的工作的工作裝置以及用于將轉(zhuǎn)子器械聯(lián)結(jié)到驅(qū)動(dòng)裝置處以用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到工作裝置處的傳動(dòng)裝置。在此，轉(zhuǎn)子器械具有至少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的前述實(shí)施例或方面中任一個(gè)的風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，工作裝置為用于產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)(Stromgenerator)。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，工作裝置為泵送裝置，例如用于輸送飲用水或用于泵送用于灌溉設(shè)備的水，或同樣用于排水目的，也就是說(shuō)泵出。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，工作裝置例如為用于完成碾磨工作的碾磨器械，例如用、于驅(qū)動(dòng)碾磨過(guò)程、鋸過(guò)程、磨削過(guò)程等。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，設(shè)置所提及的工作裝置的組合。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，轉(zhuǎn)子軸線布置成垂直的，也就是說(shuō)，不僅橫流轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線而且馬格納斯轉(zhuǎn)子軸線垂直地伸延。根據(jù)本發(fā)明的備選的方面，轉(zhuǎn)子軸線布置成水平的。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子可朝向入流方向取向，例如尤其地當(dāng)轉(zhuǎn)子軸線水平地布置時(shí)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，風(fēng)力設(shè)備具有承載結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子器械、傳動(dòng)裝置以及工作裝置(例如發(fā)生器)保持在該承載結(jié)構(gòu)處。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，承載結(jié)構(gòu)錨定在地面中的基座中。根據(jù)本發(fā)明的備選的方面，承載結(jié)構(gòu)錨定在建筑的結(jié)構(gòu)處，例如錨定在建筑物(例如大樓(GeMude)或橋梁結(jié)構(gòu) )處。根據(jù)本發(fā)明，也設(shè)置根據(jù)本發(fā)明的前述實(shí)施例和方面中的任一個(gè)的風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子在風(fēng)力設(shè)備中的用途。根據(jù)本發(fā)明，也設(shè)置一種用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)能以用于完成工作的方法，其包括以下步驟，這些步驟也可稱為過(guò)程或流程并同時(shí)進(jìn)行a)使橫流轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，以繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的方式保持橫流轉(zhuǎn)子并且橫流轉(zhuǎn)子具有多個(gè)軸向地伸延的轉(zhuǎn)子葉片；其中，設(shè)置引導(dǎo)裝置，其具有罩殼區(qū)段，罩殼區(qū)段在周向上部分地如此包圍橫流轉(zhuǎn)子，即，通過(guò)入流的風(fēng)驅(qū)動(dòng)橫流轉(zhuǎn)子。b)使馬格納斯轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，馬格納斯轉(zhuǎn)子布置在橫流轉(zhuǎn)子之內(nèi)并且其馬格納斯轉(zhuǎn)子軸線在旋轉(zhuǎn)軸線的方向上伸延；其中，馬格納斯轉(zhuǎn)子具有封閉的周面，并且通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置繞馬格納斯轉(zhuǎn)子軸線驅(qū)動(dòng)馬格納斯轉(zhuǎn)子。c)通過(guò)橫流轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)工作裝置。在此，在步驟b)中，馬格納斯轉(zhuǎn)子在其避風(fēng)側(cè)上相對(duì)于入流方向如此使空氣流轉(zhuǎn)向，即，在步驟a)中流經(jīng)橫流轉(zhuǎn)子的空氣流在擴(kuò)大的圓弧中作用到轉(zhuǎn)子葉片上。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在步驟b)中，馬格納斯轉(zhuǎn)子從這樣的周向速度起通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)使空氣流轉(zhuǎn)向，即，該周向速度大于風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子的入流速度。在此，優(yōu)選地在橫流轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向上實(shí)現(xiàn)馬格納斯轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向，例如以相對(duì)于入流的空氣的速度(也就是說(shuō)相對(duì)于局部的風(fēng)速)0至4倍的轉(zhuǎn)速。根據(jù)本發(fā)明的另一方面設(shè)置成，例如根據(jù)橫流轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)方案，馬格納斯轉(zhuǎn)子可與橫流轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反地轉(zhuǎn)動(dòng)。示例性地，馬格納斯轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)可與橫流轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反，并且由此設(shè)置兩個(gè)轉(zhuǎn)子的相反的轉(zhuǎn)動(dòng)，以使得例如在強(qiáng)風(fēng)時(shí)使制動(dòng)成為可能。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，設(shè)置用于改變表面粗糙度的措施，例如通過(guò)特殊的表面結(jié)構(gòu)提高表面粗糙度。由此，可根據(jù)待期待的風(fēng)速影響層流(Laminarstrmnung)或邊界層流動(dòng)。例如，馬格納斯轉(zhuǎn)子的表面可具有多個(gè)凹入部，例如多個(gè)凹陷處(Delle)或凹痕(Dimpel)。例如，表面也可具有多個(gè)從面伸出的突起部，例如線性的或點(diǎn)狀的突起部。因此，由于轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)風(fēng)能的更好的利用，也就是說(shuō)，轉(zhuǎn)子具有總地更大的效率。盡管需要能量以用于驅(qū)動(dòng)馬格納斯轉(zhuǎn)子，但是由于馬格納斯效應(yīng)同樣給出該效率。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，待完成的工作為產(chǎn)生電流。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，待完成的工作為泵送水。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，待完成的工作為碾磨工作。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，工作裝置為發(fā)電機(jī)，并且在橫流轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)之間設(shè)置傳動(dòng)裝置，利用該傳動(dòng)裝置將轉(zhuǎn)動(dòng)的橫流轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)傳遞到工作裝置上。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在步驟a)中，通過(guò)罩殼區(qū)段相對(duì)于橫流轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線在迎風(fēng)側(cè)上在旋轉(zhuǎn)軸線的一側(cè)上遮蔽橫流轉(zhuǎn)子。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在步驟b)中通過(guò)橫流轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)馬格納斯轉(zhuǎn)子，例如通過(guò)直接通過(guò)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的聯(lián)結(jié)或通過(guò)馬格納斯轉(zhuǎn)子的電驅(qū)動(dòng)部，其中，通過(guò)發(fā)生器產(chǎn)生電能，其由橫流轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)。應(yīng)指出的是，裝置的實(shí)施例和方面的特征也適用于方法以及裝置的用途的實(shí)施形式和方面，且反之亦然。此外，在其中未詳細(xì)提及這點(diǎn)的特征也可自由地相互組合。



下面根據(jù)附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明的實(shí)施例。其中圖I顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的風(fēng)力設(shè)備；圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備的另一實(shí)施例；圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備的另一實(shí)施例；圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備的另一實(shí)施例；圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備的另一實(shí)施例；圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備的另一實(shí)施例；圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備的另一實(shí)施例；圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備的另一實(shí)施例；圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子的實(shí)施例；圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子的另一實(shí)施例；圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明的馬格納斯轉(zhuǎn)子的實(shí)施例；圖12顯示了根據(jù)本發(fā)明的馬格納斯轉(zhuǎn)子的實(shí)施例；圖13顯示了根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子的另一實(shí)施例；圖14顯示了根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子的另一實(shí)施例；圖15顯示了根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子的另一實(shí)施例；圖16顯示了用于根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子葉片的實(shí)施例；圖17顯示了根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子的另一實(shí)施例；圖18顯示了根據(jù)本發(fā)明的馬格納斯轉(zhuǎn)子的實(shí)施例；圖19顯示了根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子的另一實(shí)施例；圖20顯示了根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子的另一實(shí)施例；以及圖21顯示了根據(jù)本發(fā)明的用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)能以用于完成工作的方法的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式在圖I中示意性地顯示了風(fēng)力設(shè)備110，其具有用于將風(fēng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子器械111以及用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成待完成的工作114的工作裝置112。此外，設(shè)置有用于將轉(zhuǎn)子器械聯(lián)結(jié)到驅(qū)動(dòng)裝置處的傳動(dòng)裝置116以用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到驅(qū)動(dòng)裝置處。工作裝置112例如為發(fā)生器以用于產(chǎn)生電能，因此在方框112的右邊顯示出閃電符號(hào)，由此應(yīng)指出的是，工作裝置112提供電能或產(chǎn)生電流。根據(jù)未顯示的實(shí)施例，代替發(fā)生器，也可設(shè)置泵送器械或碾磨器械或其組合用于工作裝置112。示意性地通過(guò)第一連接線113指出轉(zhuǎn)子器械111與傳動(dòng)裝置116的連接。示意性地利用第二連接線(具體而言，連接線對(duì)115)指出在傳動(dòng)裝置116和工作裝置112之間的連接。根據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)子器械111具有至少一個(gè)根據(jù)以下實(shí)施例中任一個(gè)所述的風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子10。在圖I中指出，風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子10具有橫流轉(zhuǎn)子12、引導(dǎo)裝置14以及馬格納斯轉(zhuǎn)子16。此外，示意性地利用參考標(biāo)號(hào)R指出轉(zhuǎn)動(dòng)軸線，其中，還應(yīng)進(jìn)一步闡述橫流轉(zhuǎn)子12和馬格納斯轉(zhuǎn)子16的單個(gè)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。在圖2中示意性地顯示出，轉(zhuǎn)動(dòng)軸線R可布置成垂直的，為此，風(fēng)力設(shè)備110布置在水平的基面118上，并且轉(zhuǎn)動(dòng)軸線R垂直地向上指向。附加地指出，轉(zhuǎn)動(dòng)軸線R橫向于利用參考標(biāo)號(hào)W和示意性的箭頭119指出的風(fēng)的入流方向取向。在圖3中以透視的視圖顯示出根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備110的另一實(shí)施例，在其中，轉(zhuǎn)動(dòng)軸線R布置成水平的，也就是說(shuō)，基本上平行于基面(例如基面118)。在該布置方案中，轉(zhuǎn)動(dòng)軸線同樣布置成橫向于風(fēng)W或119的入流方向。在圖4中顯示了帶有承載結(jié)構(gòu)120的風(fēng)力設(shè)備110，風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子10、傳動(dòng)裝置116以及工作裝置112 (例如發(fā)生器)保持在承載結(jié)構(gòu)120處。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，承載結(jié)構(gòu)120錨定在地面124中的基座122處，這在圖5中以縱斷面或垂直的截面圖示意性地示出。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，承載結(jié)構(gòu)120也可錨定在建筑的結(jié)構(gòu)126處，這在圖6中示意性地示出。例如，帶有轉(zhuǎn)子器械11的風(fēng)力設(shè)備110可布置在建筑物處，例如布置在大樓128處，如在圖7中示出的那樣。例如，大樓可為多層的房屋，在其中，風(fēng)力設(shè)備110布置在屋頂面(Dachflache)的側(cè)邊緣處，在所顯示的示例中布置在平的屋頂面的右側(cè)處。這例如在以下情況下為可用的，即，建筑物置于主風(fēng)方向(Hauptwindrichtung)中。此外,在圖7中示意性地顯示出傳動(dòng)裝置16和工作裝置112。根據(jù)本發(fā)明的未顯示的示例，以整體結(jié)合的方式構(gòu)造傳動(dòng)裝置16和工作裝置112。如可從圖6和圖7中看出的那樣，可如此實(shí)現(xiàn)在大樓上的布置方案，即，轉(zhuǎn)動(dòng)軸線或者布置成垂直的(圖6)或者布置成水平的(圖7)。顯然同樣可行的是，傾斜地布置轉(zhuǎn)動(dòng)軸線，例如在建筑物傾斜的情況下(具體而言，在建筑物處的適合于安裝的面(其構(gòu)造成傾斜的)的情況下)，例如在傾斜的屋頂?shù)那闆r下，或同樣在傾斜的地面的情況下。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，建筑物也可為橋梁130或其它形式的交通建筑物或基礎(chǔ)設(shè)施建筑物。例如也可為堤壩或同樣電線桿。、
在圖8中示意性地顯示帶有水平地伸延的道路132的橋梁結(jié)構(gòu)130，道路被引導(dǎo)越過(guò)地形凹陷處(Gelandevertieftmg)例如山谷。借助于示意性地指出的拉鎖結(jié)構(gòu)(Abspannkonstruktion) 136保持道路132,拉鎖結(jié)構(gòu)136另一方面固定在桿結(jié)構(gòu)或支撐結(jié)構(gòu)138處。示例性地在道路結(jié)構(gòu)132之下顯示出風(fēng)力設(shè)備110，以用于在該處通過(guò)橫向于道路伸延的利用雙箭頭139指出的風(fēng)驅(qū)動(dòng)該風(fēng)力設(shè)備110。例如，這在以下情況下為可用的，SP，在谷底140中存在在谷走向的方向上的強(qiáng)風(fēng)(即，相對(duì)于道路強(qiáng)的橫向風(fēng))。下面應(yīng)根據(jù)圖9闡述風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子10。如以上已經(jīng)提及的那樣，風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子10具有橫流轉(zhuǎn)子12、引導(dǎo)裝置14以及馬格納斯轉(zhuǎn)子16。以繞同樣利用參考標(biāo)號(hào)18表不的旋轉(zhuǎn)軸線D旋轉(zhuǎn)的方式保持橫流轉(zhuǎn)子12,并且橫流轉(zhuǎn)子12具有多個(gè)20軸向地伸延的轉(zhuǎn)子葉片22。引導(dǎo)裝置14具有罩殼區(qū)段24，其如此在周向上部分地包圍橫流轉(zhuǎn)子12，S卩，可通過(guò)入流的風(fēng)W驅(qū)動(dòng)橫流轉(zhuǎn)子12。利用風(fēng)箭頭60以及指出的流26示意性地顯示出入流的風(fēng)·I馬格納斯轉(zhuǎn)子16布置在橫流轉(zhuǎn)子12之內(nèi)，其中，馬格納斯轉(zhuǎn)子軸線在旋轉(zhuǎn)軸線的方向上伸延。馬格納斯轉(zhuǎn)子16具有封閉的周面28，并且可通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置30 (未詳細(xì)顯示)以繞馬格納斯轉(zhuǎn)子軸線旋轉(zhuǎn)的方式驅(qū)動(dòng)馬格納斯轉(zhuǎn)子16。例如，參考圖9的圖示，馬格納斯轉(zhuǎn)子16可順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。例如，橫流轉(zhuǎn)子12可同樣順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。同樣可設(shè)置成，至少馬格納斯轉(zhuǎn)子16也可相反地、也就是說(shuō)逆時(shí)針地旋轉(zhuǎn)。在圖9中示意性地以橫截面顯示出風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子10。在闡述工作原理或流動(dòng)情況之前，應(yīng)詳細(xì)闡述單個(gè)的結(jié)構(gòu)的方面。在圖IOa中以橫截面顯示了示意性地帶有橫流轉(zhuǎn)子12、引導(dǎo)裝置14以及馬格納斯轉(zhuǎn)子16的風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子。在圖IOb中在縱剖面中顯示了作為圓柱體30的馬格納斯轉(zhuǎn)子16，其中，僅僅通過(guò)虛線指出橫流轉(zhuǎn)子12的轉(zhuǎn)子葉片22。根據(jù)另一實(shí)施例，馬格納斯轉(zhuǎn)子16構(gòu)造成帶有在轉(zhuǎn)動(dòng)軸線上均勻地變化的直徑，也就是說(shuō)帶有平截圓錐體32，這可在圖11中看出。根據(jù)另一實(shí)施例，馬格納斯轉(zhuǎn)子16也可由不同的平截圓錐體區(qū)段34，38和/或圓柱形區(qū)段36組合在一起,這示意性地在圖12中示出。根據(jù)本發(fā)明的方面，馬格納斯轉(zhuǎn)子軸線平行于橫流轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線伸延。在此，馬格納斯轉(zhuǎn)子16可布置成與橫流轉(zhuǎn)子12同心，如在圖9中為這種情況。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，橫流轉(zhuǎn)子12的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(在圖13中利用十字40指出)可布置成相對(duì)于馬格納斯轉(zhuǎn)子16的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(利用中點(diǎn)十字42指出)錯(cuò)位。例如，馬格納斯轉(zhuǎn)子16以在引導(dǎo)裝置14的方向上移位的方式布置在橫流轉(zhuǎn)子12之內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，罩殼區(qū)段24(也就是說(shuō)引導(dǎo)裝置14)相對(duì)于橫流轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線D在面對(duì)風(fēng)的側(cè)邊(也就是說(shuō)迎風(fēng)側(cè)，利用參考標(biāo)號(hào)44指出)上在旋轉(zhuǎn)軸線的側(cè)邊50a上遮蔽橫流轉(zhuǎn)子12。在此，通過(guò)線52將迎風(fēng)側(cè)44分割成兩個(gè)區(qū)段50a，50b，其中，線52在入流方向上(即，平行于風(fēng)向W)伸延，并且與旋轉(zhuǎn)軸線D相交。參考旋轉(zhuǎn)軸線，第二線48可穿過(guò)旋轉(zhuǎn)軸線，第二線48橫向于風(fēng)向W伸延，并且在其中，在圖14中顯示的變型方案中，迎風(fēng)側(cè)44位于第二線48左邊，相反地，利用參考標(biāo)號(hào)46指出的避風(fēng)側(cè)位于右側(cè)。例如，罩殼區(qū)段在馬格納斯轉(zhuǎn)子的整個(gè)長(zhǎng)度上構(gòu)造成帶有相同的橫截面形狀。如可在圖14中在橫截面中看出的那樣，罩殼區(qū)段24在面對(duì)橫流轉(zhuǎn)子的側(cè)邊54上具有圓弧形，其 匹配于橫流轉(zhuǎn)子或其轉(zhuǎn)子葉片22。根據(jù)在圖15中以橫截面顯示出的本發(fā)明的另一實(shí)施例，橫流轉(zhuǎn)子12具有轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線66，其中，轉(zhuǎn)子葉片保持在一起旋轉(zhuǎn)的支撐結(jié)構(gòu)68處，支撐結(jié)構(gòu)68固定在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線66處。在正切的角度位置方面，轉(zhuǎn)子葉片構(gòu)造成靜態(tài)的。根據(jù)在圖16中顯示的實(shí)施例，轉(zhuǎn)子葉片22在橫截面中分別具有成拱形的形狀70，其帶有凹側(cè)72和凸側(cè)74。如可看出的那樣，凹側(cè)72面對(duì)馬格納斯轉(zhuǎn)子16，在圖16中僅僅以虛線的方式指出馬格納斯轉(zhuǎn)子16。轉(zhuǎn)子葉片22在橫截面中相對(duì)于徑向方向具有15°至70°、優(yōu)選地30°的角度。概念徑向方向針對(duì)在轉(zhuǎn)子軸線D和轉(zhuǎn)子葉片22的橫截面的中心之間的連接線78。在成拱形的橫截面形狀(如成拱形的形狀70)中，在橫截面中的方向針對(duì)切線方向，其利用線80指出。利用線82指出這樣的切線方向，S卩，其以與圓周線84相切的方式伸延，轉(zhuǎn)子葉片22在圓周線84上運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)在從中得到利用參考標(biāo)號(hào)76指出的在線80和切線82之間的角度。應(yīng)指出的是，橫流轉(zhuǎn)子、尤其地轉(zhuǎn)子葉片22的圖示尤其在尺寸比例和數(shù)量方面為示意性的。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，設(shè)置至少兩個(gè)、優(yōu)選地16個(gè)轉(zhuǎn)子葉片22，如在圖17中顯示的那樣。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面(未詳細(xì)顯示)，在馬格納斯轉(zhuǎn)子的周面和轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子葉片之間在徑向的方向上設(shè)置間距，該間距與馬格納斯轉(zhuǎn)子的直徑相關(guān)。例如，馬格納斯轉(zhuǎn)子的直徑為剛好與周面距轉(zhuǎn)子葉片的間距相等至為其兩倍。根據(jù)另一示例，馬格納斯轉(zhuǎn)子的直徑和與轉(zhuǎn)子葉片的間距的比例為2 I。在圖17中顯示了另一示例。在馬格納斯轉(zhuǎn)子16的周面和轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子葉片22之間在徑向的方向上設(shè)置間距86，其為轉(zhuǎn)子葉片的輪廓高度88的一倍至兩倍，其中，與角度位置無(wú)關(guān)地測(cè)量輪廓高度。如已經(jīng)提及的那樣，根據(jù)另一與圖17不同的示例，該間距為馬格納斯體16的直徑的尺寸的一倍到一半。此外，在圖17中顯示出另一方面，根據(jù)該方面橫流轉(zhuǎn)子12的轉(zhuǎn)子葉片22繞旋轉(zhuǎn)軸線沿著圓周線90布置，其中，圓90具有直徑92，其為轉(zhuǎn)子葉片22的輪廓高度的五到八倍。轉(zhuǎn)子葉片22彼此具有周向間距94，其至少與轉(zhuǎn)子葉片的輪廓高度一樣大。例如，轉(zhuǎn)子葉片的輪廓高度、周向間距以及數(shù)量原則上可自由選擇。那么，例如在應(yīng)用優(yōu)選的“馬格納斯體間距/直徑”比例時(shí)從中得到馬格納斯體的直徑和在轉(zhuǎn)子葉片和馬格納斯體的周面之間的間距。根據(jù)另一實(shí)施例，馬格納斯轉(zhuǎn)子16為圓柱體，在圖18a中示出其周面28。根據(jù)在圖18b中顯示的另一方面，馬格納斯轉(zhuǎn)子16在其端部的區(qū)域中分別具有伸出超過(guò)馬格納斯轉(zhuǎn)子面的端圓盤(pán)96。在另一實(shí)施形式中，馬格納斯轉(zhuǎn)子16具有多個(gè)97圓盤(pán)98，其布置在兩個(gè)端圓盤(pán)96之間，其中，圓盤(pán)具有比周面28的鄰近的周面區(qū)段更大的直徑(見(jiàn)圖18c)。根據(jù)未顯示的方面，多個(gè)圓盤(pán)也可設(shè)置成不帶兩個(gè)端圓盤(pán)。下面應(yīng)參考圖9闡述馬格納斯轉(zhuǎn)子16的工作原理。如已經(jīng)提及的那樣，引導(dǎo)裝置14引起橫流轉(zhuǎn)子的部分的遮蔽，從而可通過(guò)在圖9中從左側(cè)入流的風(fēng)在順時(shí)針?lè)较蛏向?qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子葉片22，其中，在與風(fēng)向相反地旋轉(zhuǎn)時(shí)通過(guò)引導(dǎo)裝置14遮蔽轉(zhuǎn)子葉片22。如果現(xiàn)在同樣在 順時(shí)針?lè)较蛏向?qū)動(dòng)布置在橫流轉(zhuǎn)子12之內(nèi)的馬格納斯轉(zhuǎn)子16 (這在圖9中示意性地通過(guò)旋轉(zhuǎn)箭頭55指出)，這導(dǎo)致，馬格納斯轉(zhuǎn)子16在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)在其避風(fēng)側(cè)上(也就是說(shuō)在圖9中在馬格納斯轉(zhuǎn)子16的右側(cè))相對(duì)于入流方向引起空氣流的轉(zhuǎn)向，這通過(guò)在該區(qū)域中變化地伸延的流動(dòng)箭頭指出(以參考標(biāo)號(hào)56標(biāo)記)。從馬格納斯轉(zhuǎn)子的這樣的周向速度起進(jìn)行該轉(zhuǎn)向56，S卩，優(yōu)選地，該周向速度大于風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子的入流速度。在圖9中利用運(yùn)動(dòng)箭頭55指出馬格納斯轉(zhuǎn)子16的周向速度，利用風(fēng)箭頭60指出入流速度，也就是說(shuō)風(fēng)速。如可良好地看出的那樣，如此進(jìn)行轉(zhuǎn)向，即，流經(jīng)橫流轉(zhuǎn)子的空氣流在擴(kuò)大的圓弧62上作用到轉(zhuǎn)子葉片22上，并且在此驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子葉片22，也就是說(shuō)橫流轉(zhuǎn)子。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，轉(zhuǎn)向引起，流經(jīng)橫流轉(zhuǎn)子12的空氣流在附加的直至約90°的圓弧區(qū)段64中作用到轉(zhuǎn)子葉片22上。因此，總地更長(zhǎng)的路程用于通過(guò)風(fēng)驅(qū)動(dòng)橫流轉(zhuǎn)子，也就是說(shuō)，使更有效地利用風(fēng)能成為可能。例如，橫流轉(zhuǎn)子12具有利用轉(zhuǎn)動(dòng)箭頭58指出的周向速度，其約為風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子的入流速度的50%。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在橫流轉(zhuǎn)子12和馬格納斯轉(zhuǎn)子16之間的轉(zhuǎn)動(dòng)比為約I : 2 至 I : 8。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，這得到風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子的入流速度/橫流轉(zhuǎn)子的周向速度/馬格納斯轉(zhuǎn)子的周向速度的比例約為1/0. 5/1-4。例如，在橫流轉(zhuǎn)子12和馬格納斯轉(zhuǎn)子16之間可設(shè)置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)100，這在圖19中示意性地指出。例如，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可具有可無(wú)級(jí)地或按級(jí)變化的傳動(dòng)比。根據(jù)另一然而未詳細(xì)顯示的實(shí)施例，橫流轉(zhuǎn)子12提供能量以用于驅(qū)動(dòng)馬格納斯轉(zhuǎn)子16。例如，這可利用電的驅(qū)動(dòng)解決方案實(shí)現(xiàn)，然而，這未詳細(xì)地顯示。在馬格納斯轉(zhuǎn)子16的電的驅(qū)動(dòng)解決方案中，可電地驅(qū)動(dòng)馬格納斯轉(zhuǎn)子16例如同樣用于起動(dòng)風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子10，以使得即使在小風(fēng)環(huán)境中起動(dòng)也成為可能。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，罩殼區(qū)段24具有調(diào)整機(jī)構(gòu)102，并且構(gòu)造成至少可相對(duì)于橫流轉(zhuǎn)子12的旋轉(zhuǎn)軸線擺動(dòng)。在圖20中這利用用于擺動(dòng)的雙箭頭104指出。由此，在與在圖20中利用箭頭106指出的方向不同的入流方向的情況下可能的是，使罩殼區(qū)段24如此取向，即，其相對(duì)于橫流轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線在迎風(fēng)側(cè)上在旋轉(zhuǎn)軸線的一側(cè)上遮蔽橫流轉(zhuǎn)子12。例如，調(diào)整機(jī)構(gòu)102具有風(fēng)傳感器，其在圖20中示意性地通過(guò)風(fēng)向標(biāo)108指出，其與調(diào)整機(jī)構(gòu)相聯(lián)結(jié)。在風(fēng)向改變時(shí)，風(fēng)傳感器允許跟隨。在水平地布置的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(未詳細(xì)顯示)時(shí)，調(diào)整機(jī)構(gòu)使利用兩個(gè)相反的風(fēng)向成為可能，例如，這常常在海邊出現(xiàn)。在一定程度上也可傾斜地朝向橫流轉(zhuǎn)子入流。當(dāng)風(fēng)向強(qiáng)烈變化時(shí)，例如變化大于30°，可設(shè)置取向機(jī)構(gòu)，設(shè)備可利用該取向機(jī)構(gòu)水平地?cái)[動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，也可設(shè)置探測(cè)器，利用該探測(cè)器獲取風(fēng)向，并且操控執(zhí)行器，執(zhí)行器取決于風(fēng)向?qū)嵤┱謿^(qū)段的擺動(dòng)或調(diào)整。在圖21中示意性地顯示了用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)能以用于完成工作的方法200，其包括以下步驟-在第一轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程210中使橫流轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，其中，以繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的方式保持橫流轉(zhuǎn)子，并且橫流轉(zhuǎn)子具有多個(gè)軸向伸延的轉(zhuǎn)子葉片。在此，設(shè)置有引導(dǎo)裝置，其具有罩殼區(qū)段，罩殼區(qū)段如此在周向上部分地包圍橫流轉(zhuǎn)子，即，通過(guò)入流的風(fēng)驅(qū)動(dòng)橫流轉(zhuǎn)子，這示意性地利用參考標(biāo)號(hào)212指出。-在另一轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程214中使馬格納斯轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，馬格納斯轉(zhuǎn)子布置在橫流轉(zhuǎn)子之內(nèi)并且其馬格納斯轉(zhuǎn)子軸線在旋轉(zhuǎn)軸線的方向上伸延。在此，馬格納斯轉(zhuǎn)子具有封閉的周面并且通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置繞馬格納斯轉(zhuǎn)子軸線驅(qū)動(dòng)馬格納斯轉(zhuǎn)子?！?在驅(qū)動(dòng)過(guò)程216中通過(guò)橫流轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置。根據(jù)本發(fā)明，在轉(zhuǎn)向過(guò)程218中，馬格納斯轉(zhuǎn)子在其避風(fēng)側(cè)上相對(duì)于入流方向如此使在另一轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程214中的空氣流轉(zhuǎn)向，S卩，在第一轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程210中流經(jīng)橫流轉(zhuǎn)子的空氣流在擴(kuò)大的圓弧中作用到轉(zhuǎn)子葉片上，這通過(guò)從第二轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程214到第一轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程210的作用箭頭220指出。例如,從這樣的周向速度起進(jìn)行通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向，即，該周向速度大于風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子的入流速度。第一轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程210也稱為步驟或過(guò)程a)，另一轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程214稱為步驟或過(guò)程b)，并且驅(qū)動(dòng)過(guò)程216稱為步驟或過(guò)程c)。步驟a) , b)和c)同時(shí)發(fā)生。例如，工作裝置的驅(qū)動(dòng)可為電能的產(chǎn)生，這在圖21中示意性地通過(guò)輸出過(guò)程222示出。根據(jù)本發(fā)明的然而未詳細(xì)顯示的另一方面，代替電流、或者同樣作為產(chǎn)生電流的補(bǔ)充，可使用從步驟216中提供的驅(qū)動(dòng)功率用于其它工作，例如用于泵水或不同的碾磨工作。可以不同的方式組合以上描述的實(shí)施例。尤其地，也可使用用于該方法的實(shí)施形式的裝置的以及裝置的用途方面，且反之亦然。補(bǔ)充地應(yīng)指出的是，“包括”不排除其它元件或步驟，并且“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。此外，應(yīng)指出的是，參考以上實(shí)施例和方面之一描述的特征或步驟也可以與以上描述的其它實(shí)施例和方面中的其它特征或步驟組合的方式使用。在權(quán)利要求中的參考標(biāo)號(hào)不應(yīng)視為起限制作用。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子(10)，帶有 -橫流轉(zhuǎn)子(12)； -引導(dǎo)裝置(14);以及 -馬格納斯轉(zhuǎn)子(16)； 其中，以繞旋轉(zhuǎn)軸線D(IS)旋轉(zhuǎn)的方式保持所述橫流轉(zhuǎn)子，并且所述橫流轉(zhuǎn)子具有多個(gè)(20)軸向地伸延的轉(zhuǎn)子葉片(22)； 其中，所述引導(dǎo)裝置具有罩殼區(qū)段(24)，該罩殼區(qū)段(24)在周向上部分地如此包圍所述橫流轉(zhuǎn)子，即，可通過(guò)入流的風(fēng)W(26)驅(qū)動(dòng)所述橫流轉(zhuǎn)子；并且 其中，所述馬格納斯轉(zhuǎn)子布置在所述橫流轉(zhuǎn)子之內(nèi)；其中，所述馬格納斯轉(zhuǎn)子軸線在所述旋轉(zhuǎn)軸線的方向上伸延；其中，所述馬格納斯轉(zhuǎn)子具有封閉的周面(28)，并且可通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置(30)以繞所述馬格納斯轉(zhuǎn)子軸線旋轉(zhuǎn)的方式驅(qū)動(dòng)所述馬格納斯轉(zhuǎn)子。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述馬格納斯轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)在其避風(fēng)側(cè)上相對(duì)于入流方向引起空氣流的轉(zhuǎn)向(56)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子，其特征在于，如此進(jìn)行所述轉(zhuǎn)向，即，流經(jīng)所述橫流轉(zhuǎn)子的空氣流在擴(kuò)大的圓弧(62)中作用到轉(zhuǎn)子葉片上，并驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)子葉片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子葉片在橫截面中分別具有帶有凹側(cè)(72)和凸側(cè)(74)的成拱形的形狀(70);其中，所述凹側(cè)面對(duì)所述馬格納斯轉(zhuǎn)子。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子，其特征在于，以這樣的周向速度驅(qū)動(dòng)所述馬格納斯轉(zhuǎn)子，即，所述周向速度約為所述風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子的入流速度的一至四倍。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述橫流轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)所述馬格納斯轉(zhuǎn)子。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述罩殼區(qū)段具有調(diào)整機(jī)構(gòu)(102)，并且構(gòu)造成可至少相對(duì)于所述橫流轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線擺動(dòng)(104);其中，可取決于入流方向(106)如此調(diào)整所述調(diào)整機(jī)構(gòu)，即，所述罩殼區(qū)段相對(duì)于所述橫流轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線在迎風(fēng)側(cè)上在所述旋轉(zhuǎn)軸線的一側(cè)上遮蔽所述橫流轉(zhuǎn)子。
8.一種風(fēng)力設(shè)備(110)，包括 -用于將風(fēng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子器械(111); -用于將所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成待完成的工作(114)的工作裝置(112);以及 -用于將所述轉(zhuǎn)子器械聯(lián)結(jié)到所述工作裝置處以用于將所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到所述工作裝置處的傳動(dòng)裝置(116)； 其中，所述轉(zhuǎn)子器械具有至少一個(gè)根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子(10)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，設(shè)置發(fā)電機(jī)作為工作裝置以用于產(chǎn)與三％倉(cāng)泛。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，設(shè)置泵送器械作為工作裝置。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子在風(fēng)力設(shè)備中的用途。
12.一種用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)能以用于完成工作的方法(200)，包括以下步驟 a)使橫流轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)(210)，以繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的方式保持所述橫流轉(zhuǎn)子并且所述橫流轉(zhuǎn)子具有多個(gè)軸向地伸延的轉(zhuǎn)子葉片； 其中，設(shè)置引導(dǎo)裝置，該引導(dǎo)裝置具有罩殼區(qū)段，所述罩殼區(qū)段在周向上部分地如此包圍橫流轉(zhuǎn)子，即，通過(guò)入流的風(fēng)驅(qū)動(dòng)(212)所述橫流轉(zhuǎn)子； b)使馬格納斯轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)(214)，所述馬格納斯轉(zhuǎn)子布置在所述橫流轉(zhuǎn)子之內(nèi)并且其馬格納斯轉(zhuǎn)子軸線在旋轉(zhuǎn)軸線的方向上伸延；其中，所述馬格納斯轉(zhuǎn)子具有封閉的周面，并且通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置繞馬格納斯轉(zhuǎn)子軸線驅(qū)動(dòng)所述馬格納斯轉(zhuǎn)子；并且 c)通過(guò)所述橫流轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)(216)工作裝置； 其中，在步驟b)中，所述馬格納斯轉(zhuǎn)子相對(duì)于入流方向在其避風(fēng)側(cè)上如此使空氣流轉(zhuǎn)向(218)，S卩，在步驟a)中流經(jīng)所述橫流轉(zhuǎn)子的空氣流在擴(kuò)大的圓弧中作用(220)到轉(zhuǎn)子葉片上。全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子，具體而言，風(fēng)力設(shè)備的風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子，例如用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)能以用于完成工作。為了盡可能有效地利用風(fēng)能，設(shè)置這樣的風(fēng)力混合轉(zhuǎn)子，即，其具有橫流轉(zhuǎn)子(12)、引導(dǎo)裝置(14)以及馬格納斯轉(zhuǎn)子(16)。橫流轉(zhuǎn)子以繞旋轉(zhuǎn)軸線D旋轉(zhuǎn)的方式保持并且具有多個(gè)(20)軸向地伸延的轉(zhuǎn)子葉片(22)。引導(dǎo)裝置具有罩殼區(qū)段(24)，其在周向上部分地如此包圍橫流轉(zhuǎn)子，即，可通過(guò)流入的風(fēng)W驅(qū)動(dòng)橫流轉(zhuǎn)子。馬格納斯轉(zhuǎn)子布置在橫流轉(zhuǎn)子之內(nèi)，其中，馬格納斯轉(zhuǎn)子軸線在旋轉(zhuǎn)軸線的方向上伸延。馬格納斯轉(zhuǎn)子具有封閉的周面(28)，并且可通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置(30)以繞所述馬格納斯轉(zhuǎn)子軸線旋轉(zhuǎn)的方式驅(qū)動(dòng)馬格納斯轉(zhuǎn)子。
文檔編號(hào)F03D3/06GK102661241SQ20111046159
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
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