一種包括主干和多個從該主干延伸的分支的風力發(fā)電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及到一種風力發(fā)電機(100)，包括一個主干(10)和多個從該主干(10)延伸的分支(20、21、22、23)，特征在于它包括：-分布在各個分支上的多個渦輪機(31、32、33、34、35、31′)，每個渦輪機都具有一個垂直旋轉(zhuǎn)軸(40、40′)；以及-在每個渦輪機內(nèi)安裝在所述渦輪機的旋轉(zhuǎn)軸上的一個發(fā)電機(50、50′)。
【專利說明】—種包括主干和多個從該主干延伸的分支的風力發(fā)電機
[0001]本發(fā)明屬于一種風力發(fā)電機。
[0002]風力發(fā)電機，也被稱為風力渦輪機，是一種通過風能發(fā)電的發(fā)電機。
[0003]更具體而言，本發(fā)明涉及到一種風力發(fā)電機，其包括一個主干和多個從該主干延伸的分支。
[0004]這種風力發(fā)電機類似于實際的樹一樣，能夠與景觀相結(jié)合，而將視覺影響減少到最少。
[0005]專利WO 2011/132130提出這樣一種風力發(fā)電機，在這種情況下，為杉樹形狀，其中渦輪機安裝在共同軸上，所述共同軸封裝在主干內(nèi)并且形成發(fā)電機的轉(zhuǎn)子。
[0006]在這個設(shè)計中，發(fā)電機的故障意味著發(fā)電將完全停止。
[0007]通過其它設(shè)計可以避免這一問題。
[0008]例如，專利US 2010/0289269提出另一種樹形的風力發(fā)電機。在一個實施例中，提供了多個渦輪機，每個渦輪機都與位于渦輪機附近的發(fā)電機相連。
[0009]這樣，如果一臺發(fā)電機發(fā)生故障，它仍可以發(fā)電。
[0010]為此，發(fā)電機安裝在分支內(nèi)部，在分支的末端水平放置。螺旋槳形式的渦輪機具有一個安裝在發(fā)電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸上的葉轂。
[0011]但是，就技術(shù)因素和美學因素而言，這種設(shè)置不是最理想的。
[0012]另外，每個螺旋槳式的渦輪機都具有相對于支撐該渦輪機的臂徑向延伸的葉片。為了實現(xiàn)軸向傳動螺旋軸，必須如此設(shè)置，所述軸向螺旋軸在風力作用下可旋轉(zhuǎn)。
[0013]這樣導致徑向尺寸特別大，限制了相對彼此放置不同渦輪機的可能性。此外，應該注意的是專利US 2010/0289269提出將這些渦輪機僅安裝在每個分支的末端，假定為了避免位于相同分支上的兩個渦輪機之間的屏蔽作用。
[0014]它還導致其一般形狀很難與樹形相比。
[0015]另外，將發(fā)電機安裝在分支本身內(nèi)部，不利于冷卻，而增加過熱的風險。
[0016]本發(fā)明的一個目的是克服這些問題之中的至少一個問題。
[0017]特別是，本發(fā)明的一個目的是提供一種風力發(fā)電機，其中，渦輪機的形狀優(yōu)化了每個渦輪機的正常運行時間，并且降低了發(fā)電機發(fā)生故障的風險。
[0018]另外，特別是本發(fā)明的另一個目的是提供一種風力發(fā)電機，其中渦輪機的形狀及其各自的設(shè)置得到優(yōu)化，使不同渦輪機之間的屏蔽作用降低到最低。
[0019]為此，本發(fā)明提出一種風力發(fā)電機，包括主干和多個從該主干延伸的分支，特征在于它包括:
[0020]-多個分布在不同分支上的渦輪機，每個渦輪機都具有一個垂直旋轉(zhuǎn)軸，以及
[0021]-一個在每個渦輪機內(nèi)安裝在所述渦輪機的旋轉(zhuǎn)軸上的發(fā)電機。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的風力發(fā)電機還單獨包括或者結(jié)合性地包括如下一個或多個特征:
[0023]-每個渦輪機具有至少兩個沿著所述軸延伸的彎曲部分，每個彎曲部分都包括臨近所述軸的一個開口，發(fā)電機封裝在渦輪機內(nèi)，以便在發(fā)電機和開口邊緣之間保持一個空隙；
[0024]-至少一些渦輪機是魚雷形的，其縱軸與渦輪機的旋轉(zhuǎn)軸一致；
[0025]-至少一些渦輪機是薩沃紐斯(Savonius)型渦輪機，意味著它們至少具有兩個彼此互補的半圓柱形的彎曲部分，從而界定所述的開口 ；
[0026]-風力發(fā)電機包括80個至150個渦輪機，每個渦輪機都具有彎曲部分，其總表面積介于8cm2至64cm 2之間；
[0027]-至少一些渦輪機包括一個加固框架，在渦輪機的旋轉(zhuǎn)軸的兩點上固定；
[0028]-加固框架遵循渦輪機每個部分的外部輪廓；
[0029]-每個渦輪機的形狀都類似于樹葉的形狀；
[0030]-每個渦輪機的材質(zhì)選自于:聚碳酸酯、聚乙烯、優(yōu)選為不可氧化的金屬、鋼材或者比如竹子這樣的木質(zhì)；
[0031]-發(fā)電機包括:安裝在渦輪機旋轉(zhuǎn)軸上的至少一個轉(zhuǎn)子，其為環(huán)形并具有永磁體；以及安裝在渦輪機框上的一個定子，其為環(huán)形，并且包括為了與轉(zhuǎn)子的永磁體相互作用的線圈；
[0032]-發(fā)電機包括兩個完全相同的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子設(shè)置在定子的每一側(cè)，所述定子在其每個表面上具有面對相關(guān)轉(zhuǎn)子的永磁體的線圈；
[0033]-永磁體設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子或者每個轉(zhuǎn)子的邊緣，線圈設(shè)置在所述定子的邊緣；
[0034]-它包括至少一個管子，支撐至少一個渦輪機，所述至少一個管子安裝在一個分支上；
[0035]-所述至少一個管子可拆卸地安裝在所述分支上；
[0036]-每個分支都包括多個渦輪機；
[0037]-分支可拆卸地安裝在主干上；
[0038]-將主干制成一個整體，包括多個所述分支的插孔，這些插孔沿主干設(shè)置在不同高度，并且圍繞主干設(shè)置在不同角度位置；
[0039]-主干包括多個彼此附著的部分，每個部分包括至少一個分支的一個插孔，所述插孔沿主干設(shè)置在不同高度，并且圍繞主干設(shè)置在不同角度位置。
[0040]通過閱讀下文描述，參考附圖，可以更好地理解本發(fā)明，而且其它目的、特征和優(yōu)點會因此而顯而易見，在附圖中:
[0041]-圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的風力發(fā)電機的前視圖；
[0042]-圖2顯示了圖1的風力發(fā)電機中可以使用的本發(fā)明的一個示例性渦輪機的透視圖；
[0043]-圖3顯示了圖1的風力發(fā)電機中可以使用的本發(fā)明的另一個示例性渦輪機的透視圖；
[0044]-圖4顯示了圖1的風力發(fā)電機中可以使用的本發(fā)明的另一個示例性渦輪機的頂視圖和透視圖；
[0045]-圖5顯示了圖1的風力發(fā)電機中可以使用的本發(fā)明的另一個示例性渦輪機的側(cè)視圖和兩個截面圖；
[0046]-圖6顯示了圖5中所示的潤輪機的一個變體；
[0047]-圖7顯示了圖5中所示的潤輪機的功率曲線；
[0048]-圖8顯示了可以與其它附圖中所示的任何一個渦輪機一起使用的發(fā)電機的部件分解圖；
[0049]-圖9顯示了圖1中所示的風力發(fā)電機的子設(shè)備的透視圖，其具有圖3所示的渦輪機；
[0050]-圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一個風力發(fā)電機的頂視圖。
[0051]根據(jù)本發(fā)明的一個風力發(fā)電機100如圖1所示。
[0052]該風力發(fā)電機100包括一個主干10和多個從該主干10延伸的分支20、21、22、23。
[0053]在圖1中，主干10是由一組管子形成的，所述管子形成各個分支。
[0054]當然，可以把主干制成一個整體，分支安裝到這個整體上。
[0055]在另一個變體中，可以通過把不同的部分固定在一起制成主干，使每個分支安裝在專用部分。
[0056]有利的是，分支可拆卸地安裝在制成一個整體的主干或者由多個部分制成的主干上。可拆卸地安裝在主干上的分支20、21、22、23、24便于維修。
[0057]每個分支20、21、22、23、24都包括至少一個渦輪機。例如，分支20有五個渦輪機，用 31、32、33、34、35 來表示。
[0058]設(shè)置風力發(fā)電機100的渦輪機，使其旋轉(zhuǎn)軸為垂直的。
[0059]每個潤輪機31都有一個相關(guān)聯(lián)的發(fā)電機50,所述發(fā)電機50包括一個轉(zhuǎn)子和一個定子。渦輪機31的旋轉(zhuǎn)軸40與轉(zhuǎn)子的縱(旋轉(zhuǎn))軸相對應，并且因此與發(fā)電機的縱軸相對應。
[0060]如果一個發(fā)電機發(fā)生故障，風力發(fā)電機100因此可以繼續(xù)發(fā)電。
[0061]發(fā)電機50封裝在渦輪機31內(nèi)。
[0062]這樣有幾個優(yōu)點。
[0063]通過把發(fā)電機50設(shè)置在潤輪機31內(nèi)，發(fā)電機則暴露于風中。這樣有利于冷卻，而降低了發(fā)生故障的風險。
[0064]另外，把發(fā)電機50安裝在渦輪機31內(nèi)，使得渦輪機31和發(fā)電機50形成的裝配體變得堅固。因此滿足高風阻所需要的硬度限制。
[0065]另外，與在沒有發(fā)電機50的情況下得到相同硬度所需的尺寸相比，這樣減小了渦輪機31的旋轉(zhuǎn)軸40的直徑。因此縮小了渦輪機31的徑向尺寸，并且減少了在另一個渦輪機上的屏蔽作用。
[0066]屏蔽作用的減少是令人感興趣的，因為它能夠增加特定風力發(fā)電機上渦輪機的數(shù)量，如果需要，可同時確保所有渦輪機都暴露于風中。
[0067]根據(jù)具體的成本約束的選擇，發(fā)電機50可以是交流發(fā)電機或者直流發(fā)電機
[0068]圖2顯示了帶有垂直旋轉(zhuǎn)軸的、可用于本發(fā)明的第一個示例性渦輪機31。
[0069]該渦輪機31具有沿著渦輪機縱軸40延伸的兩個部310、311。
[0070]該縱軸與渦輪機40的旋轉(zhuǎn)軸一致。
[0071]有利的是，部分310、311是彎曲的，以便更好的捕風。這樣降低了閾值，渦輪機31在所述閾值之下能夠克服轉(zhuǎn)動阻力。
[0072]與專利US 2010/0289269中提出的帶有橫軸的螺旋槳形渦輪機相比，當其尺寸可比較時，尤其如此。
[0073]風力發(fā)電機100的正常運行時間及其性能因此得到提高。
[0074]彎曲的形狀還有一個優(yōu)點，就是可與樹葉形相比。因此使得風力發(fā)電機100與周圍的環(huán)境更好的結(jié)合在一起。
[0075]另外，渦輪機31的每個部分310、311都具有一個臨近渦輪機31旋轉(zhuǎn)軸40的開口
312、313。
[0076]因此將發(fā)電機50封裝在渦輪機31的兩個部分310、311之間。
[0077]發(fā)電機50和開口 312、313的各自設(shè)置使得在所述發(fā)電機和所述開口 312、313邊緣之間保留一個空隙314。
[0078]這樣，發(fā)電機50就不會妨礙渦輪機31圍繞其軸旋轉(zhuǎn)了。
[0079]另外，這個空隙314有一個特殊的優(yōu)點。
[0080]當風吹打渦輪機31的兩個部分310、311之一 310時，一部分風沖進這個空間314，使之能夠與渦輪機31的另一部分311相互作用。
[0081]這樣進一步略減風速閾值，低于該閾值，渦輪機31便能夠抵抗轉(zhuǎn)動阻力。
[0082]風力發(fā)電機100的正常運行時間及其性能因此得到進一步提高。
[0083]這樣加強了渦輪機31的兩個部分310、311之間的相互作用。
[0084]結(jié)合圖2所述的渦輪機具有兩個部分310、311，這兩部分具有螺旋形外緣310a、311a。
[0085]當然，可以考慮其它渦輪機形狀。
[0086]下面參考圖3對具有垂直旋轉(zhuǎn)軸的第二個示例性渦輪機進行說明。
[0087]在這個實例中，渦輪機3Γ的兩個彎曲部分310'、31Γ具有螺旋形外緣310' a、311' a，同時界定了魚雷形狀，其縱軸與渦輪機31'的旋轉(zhuǎn)軸一致。
[0088]與圖2中所示的實施例不同，每個部分310'、31Γ的半徑沿著渦輪機31'的旋轉(zhuǎn)軸40'并不是恒定不變的。
[0089]渦輪機31'的形狀與樹葉形甚至更加相差無幾。
[0090]發(fā)電機50通過每個部分31(V、311'中的開口 313'安裝在渦輪機31'的兩個部分31(V、31廣之間。
[0091]另外，可以提供加固框架60'，以增強渦輪機31'。例如，該框架60'附在渦輪機31'旋轉(zhuǎn)軸40'的兩個點上。
[0092]有利的是，框架60'遵循渦輪機3Γ兩個部分310'、31Γ的外緣310' a、311' a，從而減小了徑向尺寸，并且因此減小了另一個渦輪機上的屏蔽作用。
[0093]應該注意的是還可以在參考圖2所述的渦輪機31上提供這樣的加固框架。
[0094]在第三個實例中，如圖4所示，渦輪機31"可以以簡單的“薩沃紐斯”型渦輪機為基礎(chǔ)，意即渦輪機兩個彎曲部分310"、311"的外緣310" a、311" a是直線，可能帶有如上所述的加固框架。但是，這種解決方案從美學角度而言不是很有利。在圖4中，左邊顯示的是渦輪機31"的頂視圖，右邊顯示的是渦輪機31"的透視圖。D是直徑，h是高度，e是圍繞軸的彎曲部分之間的位移。
[0095]按照已知的方式，“薩沃紐斯”渦輪機是具有垂直旋轉(zhuǎn)軸40 "的渦輪機，包括兩個彎曲部分，每個都是半圓柱形，并且彼此互補，在兩者之間留出一個開口。
[0096]在第四個實例中，如圖5所示，渦輪機31"，是圖4中的渦輪機31"的變體。
[0097]這是一個“薩沃紐斯”型渦輪機，因為它有兩個彎曲的半圓柱形部分，兩者彼此互補，界定一個開口，使風從兩者中間穿過。但是，渦輪機31"'的部分/葉片310"'、311"'的外緣310" ' a、311" ' a向外彎曲。換言之，這是一個“薩沃紐斯”型渦輪機，其外緣310" ' a、311" ' a界定了一個魚雷形渦輪機。魚雷形使得其縱軸與渦輪機31"'的旋轉(zhuǎn)軸40"，一致。如上所述的示例性渦輪機有兩個彎曲部分。
[0098]在這種情況下，這些部分優(yōu)選地相對于渦輪機的旋轉(zhuǎn)軸對稱設(shè)置，因為這樣對稱確保渦輪機的最佳運行效果。
[0099]但是，渦輪機也可以具有兩個以上沿著渦輪機旋轉(zhuǎn)軸延伸的彎曲部分。
[0100]在這種情況下，附在或者安裝在渦輪機旋轉(zhuǎn)軸上的渦輪機的不同部分有利地圍繞軸按照有規(guī)律的間隔角分布。這樣分布確保渦輪機的最佳運行效果。
[0101]在所有情況下，如上所述的渦輪機都具有沿著渦輪機旋轉(zhuǎn)軸延伸的多個彎曲部分，以及在這些部分中形成的、臨近渦輪機旋轉(zhuǎn)軸以便容納發(fā)電機的開口。
[0102]可以在渦輪機相關(guān)部分(葉片)內(nèi)的任何地方形成這些開口。圖2顯示了在渦輪機31的部分310、311的邊緣沿著旋轉(zhuǎn)軸定中心的開口 312、313。圖3顯示了開口 313'，所述開口在渦輪機3Γ的部分310'、311'的下部部位偏離中心。最后，圖6顯示了位于構(gòu)成渦輪機的兩個部分的下端的開口。
[0103]圖6是圖5的變體，其中，渦輪機的彎曲部分的延伸部分界定了渦輪機內(nèi)的一個中空內(nèi)部體積320"'，其能夠容納發(fā)電機。因此，渦輪機葉片未出現(xiàn)在該體積內(nèi)。圖2、圖3或圖4所示的各種渦輪機在底部可有這樣的延伸部分。
[0104]應該注意的是在渦輪機以“薩沃紐斯”型為基礎(chǔ)的情況下，換言之，渦輪機如圖4和圖5所示，作為“薩沃紐斯”型的一部分、并且使風從一個葉片穿行到另一個葉片的開口300"、300"，足以容納發(fā)電機，無需像圖2或圖3中穿過渦輪機的不同部分。為了建立與圖2和圖3所示的渦輪機的聯(lián)系，應該注意到開口 300"(分別為300"')與通過把圖2的兩個開口 312、313相結(jié)合而形成的開口相對應?？梢钥紤]其它形式的帶有垂直旋轉(zhuǎn)軸的渦輪機。這樣，可以考慮“達里厄(Darrieus) ”型渦輪機或者將“達里厄”和“薩沃紐斯”技術(shù)結(jié)合在一起的渦輪機?？紤]到這些渦輪機的形式，在渦輪機不同部分沒有開口，但是發(fā)電機仍舊暴露于風的作用下。這些解決方案盡管可行，但是仍舊沒有結(jié)合圖2和圖3所述的那些解決方案有利。
[0105]通常，如圖2和圖3所示的渦輪機31、3Γ可具有一個約為600cm2的與風接觸的表面積。例如，在圖2或圖3所示的渦輪機31、3Γ的情況下，使得渦輪機高約為40cm、寬約為15cm，則可以獲得該表面積。
[0106]因此，渦輪機在低于2m/s甚至低于lm/s的風速下開始旋轉(zhuǎn)。
[0107]另外，當渦輪機31、31'的表面積約為600cm2時，應該注意到約300個渦輪機提供的總功率輸出約為3kW。
[0108]但是，就產(chǎn)能方面，在表面積相等的情況下，圖4、圖5或圖6所示的渦輪機比圖2或圖3所示的渦輪機效率更高。
[0109]這樣，為了獲得約為3kW的總功率輸出，可以提供80至150個渦輪機，使得每個渦輪機的捕風表面積介于Scm2和64cm2之間。捕風表面積與形成渦輪機的所有部分/葉片的總表面積相對應。
[0110]更確切地說，可以設(shè)想采用80至120個渦輪機，所示渦輪機的葉片表面積介于1cm2和20cm2之間，以便提供至少3kW。實際上，這樣限定了樹的高度約為Sm。
[0111]還可以設(shè)想采用120至150個渦輪機，所述渦輪機的葉片表面積介于1cm2和20cm2之間，以便以至少3kW的功率傳遞能量。實際上，這樣限定了樹的高度約為12m。
[0112]圖7中顯示了圖5的渦輪機31"'的性能，在這種情況中，I1= 145mm，I2= 310mm，以及I3= 247mm。寬度I 1是渦輪機31"'在其上端的寬度，寬度12與其最大寬度相對應，寬度13是渦輪機31"，在其下端的寬度。該渦輪機與如下文參考圖8所述的發(fā)電機相關(guān)聯(lián)，所述發(fā)電機設(shè)置在渦輪機底部，在此每個相關(guān)轉(zhuǎn)子的半徑r = 95mm。
[0113]圖7顯示了作為速率比λ的函數(shù)的渦輪機的功率Cp系數(shù)的演化。
[0114]功率(；系數(shù)是渦輪機產(chǎn)生的實際功率(P '雛機)與可以從風(ΡΛ )或Cp= P 輪機/ΡΛ提取的最大功率的比率。
[0115]渦輪機的功率是測量數(shù)據(jù)。
[0116]可以從風提取的最大功率可以表示如下:
[0117]P風=1/2* P 空氣 *S*V3
[0118]其中:
[0119]P空氣是空氣密度；
[0120]S是渦輪機的葉片的總表面積；
[0121 ] V是風速。
[0122]速率比λ定義如下:
[0123]λ = (cor*Rr)/V
[0124]其中:
[0125]是發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的角速度，與渦輪機旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的角速度相對應；
[0126]艮是發(fā)電機轉(zhuǎn)子的半徑；
[0127]V是風速。
[0128]總之，應該注意該渦輪機31"丨的寬度IjP I 3可以是零。例如，圖6的長度I腐是這種情況。
[0129]渦輪機的材質(zhì)可選自于:聚碳酸酯、聚乙烯、最好為不可氧化的金屬、鋼材或者比如竹子這樣的木質(zhì)；
[0130]一些附圖以圖示示出了發(fā)電機50、5(V。
[0131]發(fā)電機50、50'可具有特殊設(shè)計，如圖8中的部件分解圖所示。
[0132]這樣，形成轉(zhuǎn)子的第一圓盤71可以安裝在渦輪機的旋轉(zhuǎn)軸40、4(V、40"、40"'上。第一圓盤71包括設(shè)置在其邊緣的多個永磁體710。沿著這個邊緣的相鄰磁體的極性(北/南)相間。這樣，則有“北”極性磁體711和“南”極性磁體712。
[0133]面對第一圓盤71設(shè)置第二圓盤72。第二圓盤72形成定子，并且因此安裝在渦輪機(未顯示)的支撐架上，以便它不會跟著渦輪機的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。其具有線圈720，用于與位于轉(zhuǎn)子71上的永磁體710相互作用。
[0134]有利的是如圖8所示，提供了第三轉(zhuǎn)子圓盤73，其與第一轉(zhuǎn)子圓盤71 一樣。第二轉(zhuǎn)子73安裝在渦輪機的旋轉(zhuǎn)軸上。因此，定子72位于兩個轉(zhuǎn)子71、73之間。定子72包括設(shè)置在所述定子第一表面的邊緣上的線圈720，用于與第一轉(zhuǎn)子71的永磁體710相互作用，以及設(shè)置在定子72第二表面的邊緣上的線圈(圖8中不可見)，用于與第二轉(zhuǎn)子73的永磁體730相互作用。
[0135]優(yōu)選地，在印刷電路中應用線圈。
[0136]這種類型的發(fā)電機非常緊湊。因此，它具有能夠容納最大數(shù)量的定子線圈以及最大數(shù)量的磁體的優(yōu)點，或者每個轉(zhuǎn)子都很緊湊，尤其是徑向上特別緊湊。
[0137]因此，其很容易被封裝在渦輪機的彎曲/葉片部分，而不擴大渦輪機，這樣能夠影響其它渦輪機的捕風量。
[0138]另外，由于發(fā)電機較薄，所以渦輪機的葉片內(nèi)的開口相對較薄，通常小于2-3cm。這是有利的，因為能夠保持較大的葉片表面積，同時又保持風經(jīng)由其中形成的開口從一個葉片穿行到另一個葉片的可能性。發(fā)電機的圓盤形狀因此特別適合保持渦輪機的性能。
[0139]圖9示出了圖1所示的風力發(fā)電機的子設(shè)備，其具有圖3所示的渦輪機。
[0140]在風力發(fā)電機100的分支20上，安裝了一個或多個支撐一個或多個渦輪機的管子201、202，其優(yōu)選是可拆卸的。
[0141]例如，管子201支撐圖3的渦輪機31'。
[0142]在分支20上可拆卸地安裝這些管子201、202，有利于在發(fā)生故障時將渦輪機31'卸掉。
[0143]另外，管子201、202使之能夠按照需要管理風力發(fā)電機100的渦輪機的各自設(shè)置。
[0144]有利的是，所有渦輪機都借由這種管子201、202安裝在分支上。
[0145]這樣易于構(gòu)建所想要的形狀的風力發(fā)電機。優(yōu)點是具有美感，因為這樣使得風力發(fā)電機的形狀更像樹的形狀。優(yōu)點是還具有技術(shù)性，因為通過這些管子200、201實現(xiàn)的設(shè)置限制了渦輪機之間的屏蔽作用。圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個風力發(fā)電機100'的頂視圖。如上所述，它包括由整件構(gòu)成，或者由幾個彼此附著的部分制成的主干10'。每個分支都裝有渦輪機31',例如如圖4所示。
[0146]這個類型的主干10'使之能夠形成分支的插孔，所述插孔的分布最好能夠限制渦輪機之間的屏蔽作用。
[0147]在圖10中，可以看見多個第一分支20'、21'、22'位于相同高度，圍繞主干10'分布在不同角度位置。
[0148]風力發(fā)電機10(V還具有圍繞主干10'分布在不同角度位置的多個第二分支201'、211'，所位于的高度高于所述多個第一分支。
[0149]風力發(fā)電機100'進一步包括多個第三分支202' ,212'，圍繞主干10'分布在不同角度，所位于的高度低于所述多個第一分支。
[0150]這樣，當主干10'是整件制成時，插孔沿主干10'設(shè)置在不同高度以及圍繞主干10'的不同角度位置。
[0151]當主干10'包括多個彼此附著的部分，每個部分都包括一個分支的至少一個插孔。由于不同部分的各自位置，插孔沿主干10'設(shè)置在不同高度以及圍繞主干10'的不同角度位置。應該注意到當采用根據(jù)圖9所述的管子201、202時，各個渦輪機相對彼此的最佳定位限制了所述渦輪機之間的屏蔽作用。
[0152]如上所述的本發(fā)明可涉及到一種風力發(fā)電機100、100'，包括主干10、10'以及多個沿著主干 10、10'延伸的分支 20、21、22、23、20'、2Γ ,22'、23' ,201 ' ,211 '、202'、212'，其特征在于它包括:
[0153]-分布在不同分支上的多個渦輪機31、32、33、34、35、3Γ、31"、31"'，每個渦輪機都具有一個垂直旋轉(zhuǎn)軸40、40'、40"、40"'，以及
[0154]-—個在每個渦輪機內(nèi)安裝在所述渦輪機的旋轉(zhuǎn)軸上的發(fā)電機50、5(V。
[0155]如上所述的其它特征可與這些關(guān)鍵特征相結(jié)合。
[0156]當然，本發(fā)明還可以涉及到一種風力發(fā)電機100、100'，包括主干10、10'以及多個從所述主干 10、10'延伸的分支 20、21、22、23、20'、21' ,22'、23'、20廣、211'、202'、212'，其特征在于它包括:
[0157]-分布在不同分支上的多個渦輪機31、32、33、34、35、3Γ、31"、31"'，每個渦輪機都具有一個垂直旋轉(zhuǎn)軸40、40'、40"、40"'；
[0158]-一臺發(fā)電機50、50'，包括:安裝在每個渦輪機旋轉(zhuǎn)軸40、40'、40"、40"'上的至少一個轉(zhuǎn)子71、73，其為環(huán)形且具有設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子71、73邊緣的永磁體710 ;以及安裝渦輪機框上的一個定子，其為環(huán)形并且包括用于與轉(zhuǎn)子71、73的永磁體相互作用的線圈。
[0159]該風力發(fā)電機的優(yōu)點首先是與發(fā)電機尺寸緊湊相關(guān)。這樣，使之能夠封裝在渦輪機內(nèi)，而不會明顯地影響所述渦輪機的性能或尺寸。這限制了風力發(fā)電機的不同渦輪機之間的潛在的相互作用的影響。這種配置的其它優(yōu)點如上所述。
[0160]這些特征可以單獨或者一起與下列特征相結(jié)合。
[0161]有利的是，提供具有兩個相同轉(zhuǎn)子71、73的發(fā)電機，所述轉(zhuǎn)子設(shè)置在定子72的每條邊上，所述定子在其每個表面都具有面對相關(guān)轉(zhuǎn)子71、73的永磁體710、730的線圈。
[0162]通常，每個轉(zhuǎn)子71、73的“北”極性永磁體都與“南”極性永磁體相間。
[0163]永磁體有利地設(shè)置在每個轉(zhuǎn)子的邊緣。
[0164]有利的是，每個發(fā)電機50、50'都安裝在相關(guān)的渦輪機內(nèi)。
[0165]有利的是，每個發(fā)電機50、50'都安裝在渦輪機的下部之內(nèi)。
[0166]另外，每個渦輪機31、32、33、34、35、3Γ、31"、31"丨都具有沿著所述軸延伸的至少兩個彎曲部分310、311、31(V ,31Γ，每個部分都具有臨近所述軸的一個開口 312、
313、313'，而且發(fā)電機50、50'封裝在渦輪機內(nèi)，以便在發(fā)電機和開口邊緣之間保留一個空隙314。
[0167]至少一部分渦輪機31'、31"'，全部渦輪機31'、31"'優(yōu)選地為魚雷形，其縱軸與渦輪機的旋轉(zhuǎn)軸一致。
[0168]至少一部分渦輪機，最好全部渦輪機為薩沃紐斯型渦輪機，意即它們至少有兩個半圓柱形的彎曲部分，彼此互補，以便界定所述開口。
[0169]可以提供80至150個渦輪機，每個渦輪機都具有彎曲部分，其總表面積介于Scm2和64cm2之間。
[0170]構(gòu)成渦輪機的材料的性質(zhì)可以選自上文定義的清單。
[0171]還可以提供加固框架，如上所述。
[0172]此外，結(jié)合圖9和圖10所述的樹形設(shè)置(存在管子200、201將該管子可拆卸地安裝在樹上，可拆卸地安裝在主干的分支上等)可以用于本發(fā)明的其它定義。
[0173]這樣，風力發(fā)電機100、10(V可包括支撐至少一個渦輪機31、32、33、34、35、3Γ、31"、31"'的至少一個管子200、201，所述至少一個管子安裝在分支20上。
[0174]所述至少一個管子200、201可以可拆分地安裝在所述分支20上。
[0175]每個分支20、21、22、23 可包括多個渦輪機 31、32、33、34、35、31'、31"、31"'。
[0176]分支20'、21'、22'、23'、20廣、211'、202'、212'可以可拆卸地安裝在主干10'上。
[0177]主干10'可以制成一個整件，并且包括多個所述分支的插孔，這些插孔沿主干設(shè)置在不同高度以及圍繞所述主干的不同角度位置。
[0178]主干10'可包括彼此附著的多個部分，每個部分都包括至少一個分支的一個插孔，所述插孔沿著主干設(shè)置在不同高度以及圍繞主干的不同角度位置。
[0179]根據(jù)本發(fā)明的另一個定義，它可涉及到風力發(fā)電機100、100'，包括主干10、10'一個從所述主干10延伸的多個分支20、21、22、23、20'、21' ,22'、23'、20廣、211'、202'、212'，其特征在于它包括:
[0180]-分布在不同分支上的80至150個渦輪機31、32、33、34、35、3Γ、31"、31"'，至少某些渦輪機為薩沃紐斯型渦輪機，意即它們具有垂直旋轉(zhuǎn)軸40、40'、40"、40"'以及彼此互補的、在渦輪機內(nèi)界定開口的至少兩個半圓柱形的彎曲部分，渦輪機的所述彎曲部分的總表面積介于8cm2和64cm 2之間，以及
[0181]-安裝在每個渦輪機的旋轉(zhuǎn)軸上的一個發(fā)電機50、5(V。
[0182]考慮到各種美學限制(樹葉形狀)以及諸如相鄰渦輪機之間的屏蔽作用這樣的技術(shù)限制，慎重選擇渦輪機的本質(zhì)特征(形狀、表面積)和渦輪機的數(shù)量，以便使得風力發(fā)電機產(chǎn)生的電功率最大。
[0183]有利的是，所有渦輪機都是薩沃紐斯型渦輪機。
[0184]在這種情況下，每個渦輪機都為魚雷形，其縱軸與渦輪機旋轉(zhuǎn)軸一致。
[0185]此外，發(fā)電機50、50'可以安裝在相關(guān)渦輪機內(nèi)，例如在其下部內(nèi)。
[0186]當發(fā)電機50、50'封裝在渦輪機內(nèi)時，在發(fā)電機和開口的邊緣之間留一個空隙
314。
[0187]另外，發(fā)電機50、50'包括:安裝在每個渦輪機的旋轉(zhuǎn)軸40、40'、40"、40"'上的至少一個轉(zhuǎn)子，其為環(huán)形且具有永磁體710、730 ；以及安裝渦輪機框上的一個定子，其為環(huán)形并且包括用于與轉(zhuǎn)子71、73的永磁體相互作用的線圈720。
[0188]有利的是，提供具有兩個相同轉(zhuǎn)子71、73的發(fā)電機，所述轉(zhuǎn)子設(shè)置在定子72的每條邊上，所述定子在其每個表面都具有面對相關(guān)轉(zhuǎn)子的永磁體的線圈。
[0189]有利的是，永磁體710、730安裝在轉(zhuǎn)子的邊緣或者每個轉(zhuǎn)子的邊緣。類似地，線圈720有利地安裝在定子72的邊緣。
[0190]構(gòu)成渦輪機的材料的性質(zhì)可以選自上文定義的清單。
[0191]還可以提供加固框架，如上所述。
[0192]此外，結(jié)合圖9和圖10所述的樹形設(shè)置(存在管子200、201將該管子可拆卸地安裝在樹上，可拆卸地安裝在主干的分支上等)可以用于本發(fā)明的其它定義。
[0193]這樣，風力發(fā)電機100、10(V可包括支撐至少一個渦輪機31、32、33、34、35、3Γ、31"、31"'的至少一個管子200、201，所述至少一個管子安裝在分支20上。
[0194]所述至少一個管子200、201可以可拆分地安裝在所述分支20上。
[0195]每個分支20、21、22、23 可包括多個渦輪機 31、32、33、34、35、31'、31"、31"'。
[0196]分支20'、21' ,22'、23'、20廣、211' ,202'、212'可以可拆卸地安裝在主干
10'上。
[0197]主干10'可以制成一個整件，并且包括多個所述分支的插孔，這些插孔沿主干設(shè)置在不同高度以及圍繞所述主干的不同角度位置。
[0198]主干10'可包括彼此附著的多個部分，每個部分都包括至少一個分支的一個插孔，所述插孔沿著主干設(shè)置在不同高度以及圍繞主干的不同角度位置。
【權(quán)利要求】
1.風力發(fā)電機(100、100')，包括主干(10、10')和多個從所述主干(10)延伸的分支(20、21、22、23、20'、21' ,22'、23'、201'、211'、202'、212')，其特征在于它包括: -分布在不同分支上的多個渦輪機(31、32、33、34、35、3Γ、31"、31"')，每個渦輪機都具有一個垂直旋轉(zhuǎn)軸(40、40'、40"、40"')，以及 -在每個渦輪機內(nèi)安裝在所述渦輪機的所述旋轉(zhuǎn)軸上的發(fā)電機(50、50')。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風力發(fā)電機(100、100')，其特征在于，每個渦輪機(31、32、33、34、35、3Γ、31"、31"丨)至少具有兩個沿著所述軸延伸的彎曲部分(310、311、310'、31Γ )，每個彎曲部分都包括臨近所述軸的一個開(312、313、313')，而且，其中，發(fā)電機(50、50')封裝在渦輪機內(nèi)，以便在發(fā)電機和開口邊緣之間保持一個空隙(314)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的風力發(fā)電機(100、100')，其特征在于，至少一些所述渦輪機(31'、31"')是魚雷形的，該魚雷形的縱軸與渦輪機的旋轉(zhuǎn)軸一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3之中任一項所述的風力發(fā)電機(100、100，)，其特征在于，至少一些渦輪機是薩沃紐斯型渦輪機，即它們具有至少兩個彼此互補的半圓柱形的彎曲部分，從而界定所述的開口。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的風力發(fā)電機(100、100')，其特征在于，它包括80個至150個渦輪機，每個渦輪機都具有彎曲部分，該彎曲部分的總表面積介于Scm2至64cm2之間。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的風力發(fā)電機(100、100')，其特征在于，至少一些所述渦輪機(31、31')包括加固框架(60')，該加固框架固定在所述渦輪機(31')的所述旋轉(zhuǎn)軸(40')的兩點上。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的風力發(fā)電機(100、100')，其特征在于，加固框架(60')沿著所述渦輪機(31')每個部分(310'、311')的外部輪廓(310' a、311' a)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的風力發(fā)電機(100、100')，其特征在于，每個渦輪機的形狀都類似于樹葉的形狀。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的風力發(fā)電機(100、100')，其特征在于，每個渦輪機(31、31')的材料選自于:聚碳酸酯、聚乙烯、優(yōu)選為不可氧化的金屬、鋼材或者比如竹子這樣的木質(zhì)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的風力發(fā)電機(100、100')，其特征在于，所述發(fā)電機(50、50')包括: 安裝在所述渦輪機的所述旋轉(zhuǎn)軸(40、40'、40"、40"')上的至少一個轉(zhuǎn)子(71、73)，該轉(zhuǎn)子為環(huán)形并且具有永磁體(710、711);以及安裝渦輪機框上的一個定子(72)，該定子為環(huán)形并且包括用于與所述轉(zhuǎn)子(71、73)的永磁體相互作用的線圈(720)。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的風力發(fā)電機(100、100')，其特征在于，所述發(fā)電機(10UOOi )包括兩個完全相同的轉(zhuǎn)子(71、73)，所述轉(zhuǎn)子設(shè)置在定子(72)的每一側(cè)，所述定子在其每個表面上具有面對相關(guān)轉(zhuǎn)子的永磁體的線圈。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11中任一項所述的風力發(fā)電機(100、100')，其特征在于，所述永磁體(710、730)設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子(71、73)或者每個轉(zhuǎn)子(71、73)的邊緣，而且，其中，所述線圈(720)也設(shè)置在所述定子(72)的邊緣。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的風力發(fā)電機(100、100')，其特征在于，它包括至少一個管子(200、201)，該管子支撐至少一個渦輪機(31、32、33、34、35、31')，所述至少一個管子安裝在一個分支(20)上。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的風力發(fā)電機(100、100')，其特征在于，所述至少一個管子(200、201)可拆卸地安裝在所述分支(20)上。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的風力發(fā)電機(100、100')，其特征在于，每個分支(20、21、22、23)包括多個渦輪機(31、32、33、34、35、31')。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的風力發(fā)電機(100、100')，其特征在于，所述分支(20'、21' ,22'、23'、201'、211'、202'、212')可拆卸地安裝在所述主干(10')上。
17.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的風力發(fā)電機(100、100')，其特征在于，將所述主干(10')制成一個整體，包括多個所述分支的插孔，這些插孔沿所述主干設(shè)置在不同高度，并且圍繞所述主干設(shè)置在不同角度位置。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項所述的風力發(fā)電機，其特征在于，所述主干(10')包括多個彼此附著的部分，每個部分包括分支的至少一個插孔，所述插孔沿所述主干設(shè)置在不同高度，并且圍繞所述主干設(shè)置在不同角度位置。
【文檔編號】F03D9/00GK104471240SQ201280073277
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月14日
【發(fā)明者】杰羅米·米喬德-拉里維埃雷 申請人:紐威德公司