風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)的制作方法
【專利摘要】風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)，是將發(fā)電環(huán)置于風(fēng)洞之內(nèi)，利用風(fēng)洞提升風(fēng)力。發(fā)電環(huán)由無中軸的環(huán)狀風(fēng)輪(即翼環(huán))與發(fā)電機(jī)組合構(gòu)成。翼環(huán)只保留了遠(yuǎn)離軸心的翼段(高效集風(fēng)翼段)，而完全放棄了連接軸心和靠近于軸心的翼段(集風(fēng)功能為零的和較差的翼段)，并且，翼環(huán)沒有中軸，不依靠遠(yuǎn)離高效翼段的中軸支撐翼片，而是以環(huán)狀支架直接支撐高效翼段，相比原先遠(yuǎn)端的、單側(cè)的軸心支撐，力臂不但縮短，還從一支增加到兩支，而且兩支力臂分置于兩側(cè)支撐，其結(jié)果是支撐力及穩(wěn)定度大為提高，翼片的搖擺幅度和振動頻率大為降低。風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)由于無中軸，風(fēng)或水流更為順暢、能量損耗更小。風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)既適用于風(fēng)力發(fā)電，也適用于水流發(fā)電。
【專利說明】風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)，涉及一種管道內(nèi)置風(fēng)輪的發(fā)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，現(xiàn)有各種風(fēng)輪發(fā)電機(jī)主要采用有軸心的風(fēng)輪，風(fēng)輪與軸聯(lián)動，軸帶動轉(zhuǎn)子。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]發(fā)明的目的
目前各種風(fēng)輪發(fā)電機(jī)的共同之處，是采用有軸的風(fēng)輪(旋翼也是一種風(fēng)輪)，有軸風(fēng)輪的三個致命弱點(diǎn)是:
一、每個翼片從軸心往外的大部分翼段集風(fēng)能力不大，而且越靠近軸心的翼段采集風(fēng)能效力越小，直至為零，真正高效集風(fēng)翼段是越遠(yuǎn)離軸心的翼段，高效翼段至軸心之間的翼段是應(yīng)該省略卻無法省略的，因為高效翼段還得靠這低效翼段和無效翼段來維系其與軸心之間的聯(lián)動，這就增加了整機(jī)重量，妨礙了發(fā)電機(jī)形體進(jìn)一步擴(kuò)大；
二、高效翼段只能得到單側(cè)的而且是處于遠(yuǎn)端的軸心支撐，所以風(fēng)輪直徑越大，其翼片的高效翼段就只能做得越尖細(xì)，因此集風(fēng)效率低，無法推動更大型的發(fā)電機(jī)；
三、只能由中軸帶動內(nèi)層鐵芯和繞組(內(nèi)轉(zhuǎn)子)旋轉(zhuǎn)，或只能由外軸帶動外層鐵芯和繞組(外轉(zhuǎn)子)旋轉(zhuǎn)，而不能讓內(nèi)、外鐵芯繞組互為轉(zhuǎn)子同時相對反向旋轉(zhuǎn)。
[0004]現(xiàn)有高轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)為了減少因離心力而產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力以及降低風(fēng)摩耗，轉(zhuǎn)子直徑一般做得比較小，長度比較大，即采用細(xì)長的轉(zhuǎn)子，特別是在3000轉(zhuǎn)/分以上的大容量高速機(jī)組，由于材料強(qiáng)度的關(guān)系，轉(zhuǎn)子直徑受到嚴(yán)格的限制，一般不能超過1.2米。而轉(zhuǎn)子本體的長度又受到臨界速度的限制。當(dāng)本體長度達(dá)到直徑的6倍以上時，轉(zhuǎn)子的第二臨界速度將接近于電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，運(yùn)行中可能發(fā)生較大的振動。所以大型高速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的尺寸受到嚴(yán)格的限制。正是由于這個原因，在增大發(fā)電機(jī)體形方面存在著技術(shù)極限，要開發(fā)更大容量的機(jī)型困難很大。如何突破這個技術(shù)極限？增加電磁負(fù)荷、加強(qiáng)散熱降溫，但這些措施目前似乎也不易進(jìn)一步提高，所以只能另辟蹊徑。如果讓原來固定不動的鐵芯繞組(即定子繞組)也旋轉(zhuǎn)起來且旋轉(zhuǎn)方向相反，那么原先的轉(zhuǎn)子就可以得到高一倍的相對轉(zhuǎn)速，就可以用較低的絕對轉(zhuǎn)速達(dá)到較高轉(zhuǎn)速的發(fā)電容量。
[0005]本系列發(fā)明就是要針對以上幾個現(xiàn)有技術(shù)的弱點(diǎn)，解決如下幾個技術(shù)難題:
一、只保留風(fēng)輪發(fā)電機(jī)翼片的高效翼段而省去無效翼段、低效翼段和軸心，從而減少累贅、減輕重量、節(jié)省材料。
[0006]二、在不擴(kuò)大風(fēng)輪直徑的前提下，大大拓寬翼片高效翼段的尺寸，同時降低翼片的搖擺和振動幅度。
[0007]三、讓相鄰的兩個環(huán)形鐵芯繞組互為轉(zhuǎn)子同時反向旋轉(zhuǎn)，使它們的相對速度提高一倍，從而在不擴(kuò)大發(fā)電機(jī)體形、不提高轉(zhuǎn)子速度、不增加電磁負(fù)荷的前提下使發(fā)電容量成倍提高，甚至突破目前發(fā)電機(jī)的體形極限和容量極限。[0008]四、提供一種風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)。
[0009]風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)的技術(shù)方案:
將高空發(fā)電環(huán)置于風(fēng)洞之中，將所有鐵芯繞組和電路皆作防水密封，舍棄高空發(fā)電環(huán)的牽引纜和向翼環(huán)外側(cè)伸出的翼片，只保留向翼環(huán)內(nèi)伸出的翼片和翼環(huán)外側(cè)的軌道及其滑輪車，滑輪車的車架與風(fēng)洞內(nèi)壁相連；風(fēng)洞可以是水平走向，也可以是垂直走向。(如圖14、圖15所示。注意:雖然兩圖所示的發(fā)電機(jī)翼環(huán)組是由圓心處于同一軸心線上的、平行的兩個翼環(huán)組成，但風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)的翼環(huán)組并非只能由圓心處于同一軸心線上的、平行的兩個翼環(huán)組成，亦可由圓心處于同一點(diǎn)的、直徑不同的兩個翼環(huán)組成。)
高空發(fā)電環(huán)的結(jié)構(gòu)如下:
環(huán)狀支架上等距離設(shè)置翼片而形成翼環(huán)；翼片采用切割空氣會產(chǎn)生升力的翼片，每個翼片皆如同中軸式風(fēng)輪的翼片的末段，翼面與翼環(huán)的圓周面之間形成夾角，即迎風(fēng)角；翼片可以向環(huán)外或環(huán)內(nèi)伸出，也可以同時向兩側(cè)伸出；同一翼環(huán)上所有翼片的迎風(fēng)角度相同，而相鄰的翼環(huán)的迎風(fēng)角度相反。
[0010]翼環(huán)上的翼片可以是向環(huán)內(nèi)伸展或向環(huán)外伸展的單翼，也可以是從環(huán)上同一點(diǎn)向環(huán)內(nèi)、環(huán)外兩側(cè)伸出的雙翼?，F(xiàn)一翼環(huán)上的單翼可以完全設(shè)置于環(huán)的內(nèi)側(cè)成為內(nèi)翼，或完全設(shè)置于環(huán)的外側(cè)成為外翼，也可以按內(nèi)翼、外翼相間的方式設(shè)置翼片，無論內(nèi)、外翼，各翼片間隔距離相等；同一翼環(huán)的雙翼的內(nèi)翼和外翼可以對稱也可以不對稱，但同一側(cè)的所有翼的規(guī)格、構(gòu)造和迎角迎角必須相同。
[0011]上述的翼環(huán)可直觀地見于圖2、圖3，上述的翼環(huán)組可直觀地見于圖1，各圖的詳細(xì)說明可參見本文的【專利附圖】
【附圖說明】。
[0012]翼環(huán)雖然形似一個由單翼飛行器或雙翼飛行器首尾相接形成的環(huán)，但實際上它是一個風(fēng)輪，而且是一個迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)時能產(chǎn)生升力的自旋翼風(fēng)輪；它雖然是一個自旋翼風(fēng)輪，但與普通的自旋翼風(fēng)輪又有不同，它的翼片可以不與軸心聯(lián)動，甚至可以把軸心完全省略，即使保留軸心，也不是為了讓軸心帶動翼片，而是為了是在翼環(huán)旋轉(zhuǎn)速度過快、離心力過大的情況下在環(huán)體與軸心之間架設(shè)輻條，從而達(dá)到加固環(huán)體的目的，這種情況下，如有必要，可將輻條設(shè)計為翼形，使其既有輻條的作用又有翼片的作用。
[0013]由兩個或三個翼環(huán)組成一個翼環(huán)組，同組各翼環(huán)處于同一平面并有同一圓心，或各環(huán)互為平行面且圓心處于同一軸心線上；整機(jī)中可以只有一組翼環(huán)，也可以有兩組或兩組以上翼環(huán)，每組翼環(huán)可以構(gòu)成一個完整的發(fā)電機(jī)構(gòu)(比如圖10所示的機(jī)型就有內(nèi)、外兩個翼環(huán)組，圖12所示則有上下兩個翼環(huán)組，這兩個機(jī)型中的每個翼環(huán)組都是一個完整的、可以獨(dú)立的發(fā)電機(jī)構(gòu)，即使拆卸掉其中一組翼環(huán)，剩下的一組翼環(huán)仍然可構(gòu)成完整的發(fā)電機(jī)構(gòu))。
[0014]本發(fā)明中的發(fā)電機(jī)的兩種優(yōu)選結(jié)構(gòu)方式:
第一種，以各個翼環(huán)的支架為支架分別設(shè)置相當(dāng)于普通發(fā)電機(jī)的定子鐵芯、繞組和轉(zhuǎn)子鐵芯、繞組，由兩個或三個這樣的翼環(huán)組成一個巨大的發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)實際上并不存在定子鐵芯繞組，因為每個鐵芯繞組環(huán)都隨翼片旋轉(zhuǎn)于風(fēng)中，相鄰的環(huán)旋轉(zhuǎn)方向相反，因此實際上是互為轉(zhuǎn)子、互為定子。(可參見圖4、圖5)
第二種，在翼環(huán)的支架上等距離安裝有動力軸的發(fā)電機(jī)，讓發(fā)電機(jī)動力軸上的輪以相鄰的翼環(huán)上相應(yīng)部位的環(huán)形軌道相耦合，環(huán)形軌道繞環(huán)(翼環(huán)的環(huán)狀支架)而設(shè)并與環(huán)連為一體。軌道隨翼環(huán)旋轉(zhuǎn)的同時必然帶動與之相耦合的發(fā)電機(jī)動力輪旋轉(zhuǎn)。(可參見圖6、圖
7、圖 8)
由于同組中相鄰的翼環(huán)的迎風(fēng)角度相反，因此它們的旋轉(zhuǎn)方向必然相反，兩環(huán)反向旋轉(zhuǎn)的結(jié)果是兩個翼環(huán)的相對速度都提高了一倍，也就是說翼環(huán)組上的鐵芯繞組的相對旋轉(zhuǎn)速度提高一倍，這里所說的鐵芯繞組包括直接以翼環(huán)為支架的鐵芯繞組和軸式發(fā)電機(jī)上的鐵芯繞組。因此與普通發(fā)電機(jī)相比，如果轉(zhuǎn)子的直徑、長度和轉(zhuǎn)速相同，而且電磁負(fù)荷相同，那么本發(fā)明的發(fā)電機(jī)容量會大幅度增加，甚至可能增加一倍。
[0015]在上述第二種結(jié)構(gòu)當(dāng)中，與軸式發(fā)電機(jī)動力輪耦合的環(huán)形軌道可設(shè)置于環(huán)的外圈邊沿、內(nèi)圈邊沿或側(cè)邊邊沿等三處位置中的任意一處；發(fā)電機(jī)動力輪和軌道的耦合方式當(dāng)然可以效仿火車輪與軌道的耦合，但最好的方式是采用互相嚙合的齒輪和齒式軌道。此種結(jié)構(gòu)中，相鄰的兩個翼環(huán)中最少要有一個翼環(huán)安裝軸式發(fā)電機(jī)，而另一個翼環(huán)設(shè)置與之相耦合的軌道，也可以兩個翼環(huán)都安裝軸式發(fā)電機(jī)并設(shè)置與另一個翼環(huán)上的軸式發(fā)電機(jī)相耦合的軌道。
[0016]除了用于帶動軸式發(fā)電機(jī)的環(huán)形軌道之外，還有一種槽型軌道，它與滑輪車相耦合，這種軌道的橫截面為槽型，與滑輪車正好配對耦合，從而將兩個反向旋轉(zhuǎn)的翼環(huán)連接起來，圖9即是此種槽型軌道與滑輪車耦合示意圖。
[0017]須要注意的是，以上兩種軌道皆是不間斷的閉合環(huán)，而滑輪車或軸式發(fā)電機(jī)的動力輪則是間斷的、等距離分布于軌道上的；軌道上的滑輪車不能少于三個，而且翼環(huán)直徑越大，軌道上的滑輪車就應(yīng)該越多，目的是使兩翼環(huán)不即不離、保持固定間距，作順暢的反向旋轉(zhuǎn)。
[0018]整機(jī)中各翼環(huán)組的圓心處于同一點(diǎn)或同一軸心線上，處于同一點(diǎn)則呈同層面內(nèi)外環(huán)排列，處于同一軸心線則呈平行面層疊排列；處于同一圓心的兩個相鄰的翼環(huán)組，或處于同一軸心線上的半徑不同的兩個相鄰的翼環(huán)組可以通過輻條連接，這些輻條也可以同時作為翼片(參見圖10)，作為翼片的輻條切割空氣必須能產(chǎn)生升力；兩個相鄰的翼環(huán)的旋轉(zhuǎn)方向相反，并且同組中順時針旋轉(zhuǎn)的翼環(huán)和逆時針旋轉(zhuǎn)的翼環(huán)在任何同一時間段采集的風(fēng)能總量相等。由兩組或兩組以上翼環(huán)組成的整機(jī)，如果其中部份翼環(huán)組由于連接器阻礙或吊掛機(jī)艙占用了空間等原因不便于安排翼片，那么可以將整機(jī)視如一個大的翼環(huán)組，只要整機(jī)所有順時針旋轉(zhuǎn)的翼環(huán)和所有逆時針旋轉(zhuǎn)的翼環(huán)在任何同一時間段采集的風(fēng)能總量相等即可，兩個相反方向旋轉(zhuǎn)的扭力就能達(dá)到平衡，從而使整機(jī)在風(fēng)中保持穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0019]風(fēng)洞的設(shè)置:
選常年有風(fēng)的山口、峽谷(或水流湍急的河流、海底峽谷)，以土石填塞，僅留一洞讓風(fēng)或水流通，這種風(fēng)洞(水洞)的風(fēng)(或水)的流力將十分可觀；大型輸水管道內(nèi)亦可設(shè)置風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)。
[0020]也可以在風(fēng)向穩(wěn)定的曠野壘石、砌磚建造擋風(fēng)墻，留出墻洞安置風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)，墻洞的兩端的開口應(yīng)寬于發(fā)電機(jī)翼環(huán)的直徑，使風(fēng)洞的兩端形成兩個反向的喇叭口 ；如果墻砌得不太高，也不太寬，那么墻盡頭邊線可以放長，即把墻往風(fēng)洞的軸心線方向拉長，這樣，風(fēng)洞成為一個長筒，而風(fēng)洞壁的側(cè)剖面形如飛機(jī)的機(jī)翼(如圖15所示)。由于流過風(fēng)洞內(nèi)壁的風(fēng)走的是弧線，流過風(fēng)洞外壁的風(fēng)走的是直線，兩股風(fēng)必然同時在風(fēng)洞的后方匯合，因此風(fēng)洞內(nèi)的風(fēng)會得到加速。[0021]風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)的有益效果:
風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)承襲了高空發(fā)電環(huán)的翼片優(yōu)勢和相鄰翼環(huán)互為轉(zhuǎn)子優(yōu)勢，從而成為鶴立雞群的地面和低空風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
[0022]風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)的有益效果:
現(xiàn)有風(fēng)輪皆具有中軸，此種中軸式風(fēng)輪越靠近軸心的翼段集風(fēng)能力越小，直至為零，而越遠(yuǎn)離軸心的翼段集風(fēng)能力越大，前者是低效翼段和無效翼段，后者是高效翼段。實際上，中軸式風(fēng)輪低效翼段的主要功能不是集風(fēng)，而是支撐遠(yuǎn)端高效翼段，保證其與軸聯(lián)動，稱之為“聯(lián)動杠桿”可能更為合適。這條“杠桿”由于僅得到單側(cè)支撐而且支撐點(diǎn)遠(yuǎn)在軸心，如果有效翼段太寬、集風(fēng)能過多，就必然會發(fā)生嚴(yán)重振動、搖晃，影響運(yùn)行，其實際效果還比不上較尖細(xì)的翼，所以中軸式風(fēng)輪的翼片的末段也就是高效翼段，不能拓寬，只能尖細(xì)。翼環(huán)的翼全是效率最高的翼段，它完全放棄了集風(fēng)功能為零的和較差的翼段，并改而依靠近端的、兩側(cè)相鄰的翼片提供支撐，相比原先遠(yuǎn)端的、單側(cè)的軸心支撐，力臂不但縮短，還從一支增加到兩支，而且兩支力臂分置于兩側(cè)支撐，其結(jié)果是支撐力及穩(wěn)定度大為提高，翼片的搖擺幅度和振動頻率大為降低。
[0023]因此現(xiàn)有風(fēng)輪發(fā)電機(jī)很難進(jìn)一步擴(kuò)大其風(fēng)輪的翼展半徑，而本高空發(fā)電環(huán)的翼展半徑則可以輕而易舉地擴(kuò)展至數(shù)百米。
[0024]因此與相同翼展半徑的現(xiàn)有高空風(fēng)輪發(fā)電機(jī)相比，本發(fā)明的翼片數(shù)量可以更多，單個翼片的面積可以更大。
[0025]因此，即使不考慮本發(fā)明的相鄰翼環(huán)互為轉(zhuǎn)子反向旋轉(zhuǎn)的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，與相同翼展半徑的普通高空風(fēng)輪發(fā)電機(jī)相比，本發(fā)明的發(fā)電能力也要強(qiáng)大得多。
[0026]本發(fā)明具有相鄰翼環(huán)互為轉(zhuǎn)子反向旋轉(zhuǎn)的特點(diǎn)，使各翼環(huán)的相對速度提高一倍，從而在不擴(kuò)大發(fā)電機(jī)體形、不提高轉(zhuǎn)子速度、不增加電磁負(fù)荷的前提下使發(fā)電容量提高一倍，因此可突破目前發(fā)電機(jī)的體形極限和容量極限，開發(fā)出以目前技術(shù)不敢想象的巨型風(fēng)力發(fā)電機(jī)和巨型的非風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
[0027]由于放棄了中軸式風(fēng)輪的“聯(lián)動杠桿”，因此在數(shù)倍地提高發(fā)電能力的同時，還可降低整機(jī)重量并節(jié)省原材料。
[0028]圖面說明
一、標(biāo)記說明
1:翼環(huán)
1-1:外層翼環(huán) 1-2:內(nèi)層翼環(huán)
1-3:上層翼環(huán)
1-4:下層翼環(huán)
2:翼片
2-1:向外伸的單側(cè)翼片
2-1.3:上層翼環(huán)向外伸的單側(cè)翼片
2-1.4:下層翼環(huán)向外伸的單側(cè)翼片
2-2:向內(nèi)伸的單側(cè)翼片
2-2.3:上層翼環(huán)向內(nèi)伸的單側(cè)翼片 2-2.4:下層翼環(huán)向內(nèi)伸的單側(cè)翼片
2-3:向兩側(cè)伸出的雙翼片
3:槽型軌道+滑輪車及其組件
3-1:槽型軌道
3-2:滑輪車的車架
3-3:滑輪車與滑輪車之間的連桿
3-4:滑輪
3-5:滑輪車
3-6:滑輪車與翼環(huán)或機(jī)艙的連桿
4:通過中軸線的連桿或翼片式輻條
4-1:通過中軸線的連桿
4-2:翼片式輻條或翼片式連桿 5:牽引纜(或牽引纜、電纜二合一)
6:軸式發(fā)電機(jī)
7:發(fā)電機(jī)動力輪
8:軸式發(fā)電機(jī)輪的軌道
10:風(fēng)洞內(nèi)壁
19:高空發(fā)電環(huán)或飛行器
二、附圖序號及內(nèi)容
圖1:同圓心的大小兩翼環(huán)組成的內(nèi)外翼環(huán)組俯視圖、圓心處于同一軸心線的上下兩翼環(huán)組成的上下翼環(huán)組俯視圖；
圖2:圖1中內(nèi)外翼環(huán)組的各翼環(huán)單獨(dú)俯視圖；
圖3:圖1中上下翼環(huán)組的各翼環(huán)單獨(dú)俯視圖；
圖4:以翼環(huán)支架為鐵芯繞組支架的內(nèi)外翼環(huán)互為轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)垂直剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5:以翼環(huán)支架為鐵芯繞組支架的上下翼環(huán)互為轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)垂直剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6:以翼環(huán)支架為普通發(fā)電機(jī)機(jī)座的內(nèi)外翼環(huán)機(jī)組垂直剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7:以翼環(huán)支架為普通發(fā)電機(jī)機(jī)座的上下翼環(huán)機(jī)組垂直剖面結(jié)構(gòu)示意圖(軸式發(fā)電機(jī)的軸與翼環(huán)面垂直);
圖8:以翼環(huán)支架為普通發(fā)電機(jī)機(jī)座的上下翼環(huán)機(jī)組垂直剖面結(jié)構(gòu)示意圖(軸式發(fā)電機(jī)的軸與翼環(huán)面平行);
圖9:槽型軌道與滑輪車結(jié)構(gòu)示意圖；
圖10:處于同一圓心的兩個相鄰的翼環(huán)組或處于同一軸心線上的半徑不同的兩個相鄰的翼環(huán)組俯視圖；
圖11:處于同一圓心的兩個相鄰的翼環(huán)組的垂直剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖12:處于同一軸心線上的半徑不同的兩個相鄰的翼環(huán)組垂直剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖13:風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)正面結(jié)構(gòu)示意視圖；
圖14:風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)垂直剖面結(jié)構(gòu)示意視圖；
最佳實施例
下面結(jié)合附圖介紹幾個實施例。[0029]聞空發(fā)電環(huán)實施例一(如圖4所不):
分別以翼環(huán)1-1、翼環(huán)1-2的支架為支架設(shè)置鐵芯、繞組；環(huán)1-1、翼環(huán)1-2的上下兩端分別連接環(huán)形軌道3-1，軌道3-1繞翼環(huán)一周，實際上與翼環(huán)同體；軌道3-1的橫截面為槽型，槽型內(nèi)耦合滑輪車3-5 (由包容于槽型軌道3-1之內(nèi)的車架3-2、連桿3-3、滑輪3_4組成，詳見于圖9);各軌道上等距離設(shè)置若干個(不少于四個)滑輪車3-5，兩臺相鄰的滑輪車
3-5通過連桿3-3連接，因此兩個翼環(huán)雖然各自朝不同方向旋轉(zhuǎn)，卻不會相互分離或碰撞。
[0030]一個翼環(huán)的各臺滑輪車與另一翼環(huán)相應(yīng)位置上的滑輪車通過連桿3-3互相連接；連桿4的兩端分別與一個連桿3-3相連接，各條連桿4在翼環(huán)的軸心線上相交，并且在交點(diǎn)相互固定連接，除在交點(diǎn)固定連接外，還可以在各相交的連桿4之間焊接支撐桿以形成三角形力矩結(jié)構(gòu)，目的是保證各滑輪車的相對位置不改變，使它們能夠保持平穩(wěn)運(yùn)動。由于兩組滑輪車的車架連接固定在一起，而兩個滑輪車卻分別耦合于兩個翼環(huán)的軌道，因此兩個朝相反方向快速旋轉(zhuǎn)的翼環(huán)，既不會分離也不會碰撞。
[0031]在此實施例中，同一翼環(huán)的各個翼片，它們的面積必須相同，但不同翼環(huán)的翼片面積可以不同。由于內(nèi)環(huán)翼片采集風(fēng)能的效率比相同面積的外環(huán)翼片小，因此必須讓內(nèi)環(huán)翼片的面積大于外環(huán)翼片面積，至于兩者的比例大小，必須遵循一個原則，就是使兩個逆向旋轉(zhuǎn)的翼環(huán)采集風(fēng)能的效率相等，使兩環(huán)在迎風(fēng)逆向旋轉(zhuǎn)過程中扭力相互抵消，避免整機(jī)隨扭力較大的那個翼環(huán)旋轉(zhuǎn)，從而保證機(jī)構(gòu)持續(xù)正常工作并杜絕擰纜事故發(fā)生。
[0032]至于翼片的迎角，如果外翼環(huán)翼片的迎角是n，那么內(nèi)翼環(huán)翼片的迎角為-n，所以兩翼環(huán)旋轉(zhuǎn)方向必然相反，兩翼環(huán)上的鐵芯繞組隨翼片逆向旋轉(zhuǎn)互相切割磁力線而發(fā)電。發(fā)電機(jī)構(gòu)的電路通過電刷連接電纜上端，電纜下端與地面用電設(shè)施連接。 [0033]在各條連桿4的相交點(diǎn)連接牽引纜的上端，牽引纜的下端連接下方用電設(shè)施。
[0034]牽引纜和電纜可以合二為一。
[0035]高空發(fā)電環(huán)實施例二 (如圖5所示):
用同相直徑的三個翼環(huán)1，按同一軸心線上下排列，上下兩端的翼環(huán)I各有一條軌道
3-1環(huán)繞，中間的翼環(huán)I有兩條軌道3-1環(huán)繞；各軌道上等距離設(shè)置若干個(不少于四個)滑輪車3-5 ;上翼環(huán)的滑輪車與中翼環(huán)上沿的滑輪車，中翼環(huán)下沿的滑輪車與下翼環(huán)的滑輪車通過連桿3-3連接。
[0036]分別以三個翼環(huán)I的支架為支架設(shè)置鐵芯、繞組，中間的翼環(huán)與上下的翼環(huán)互相切割磁力線從而發(fā)電(在這里，也可以除去最上層或最下層的翼環(huán)，只讓兩個翼環(huán)互相切割磁力線發(fā)電)，最上層和最下層的兩個環(huán)的翼片迎角相同、面積相同，從而使這兩個翼環(huán)作同步旋轉(zhuǎn)，這樣它們的鐵芯繞組產(chǎn)生的電就是一樣的，不會互相干擾。
[0037]如果最上層和最下層兩個翼環(huán)的翼片迎角是n，那么中間翼環(huán)的翼片迎角為-η。同一翼環(huán)同一側(cè)(即統(tǒng)一伸向環(huán)的外側(cè)或內(nèi)側(cè))的翼片，它們的面積必須相同，但不同翼環(huán)的翼片或同一翼環(huán)不同側(cè)的翼片的面積可以不同，要對它們的面積作適當(dāng)調(diào)整，使所有順時針旋轉(zhuǎn)的翼片和所有逆時針旋轉(zhuǎn)的翼片采集的風(fēng)能相等。
[0038]各條軌道3-1皆繞它的翼環(huán)一周，實際上它是與翼環(huán)溶為一體的；軌道3-1的橫截面為槽型，槽型內(nèi)耦合滑輪車(由包容于槽型軌道3-1之內(nèi)的車架3-2、連桿3-3、滑輪3-4組成，詳見圖9)。由于兩臺相鄰的滑輪車3-2通過連桿3-3連接，因此兩個翼環(huán)雖然各自朝不同方向旋轉(zhuǎn)，卻不會相互分離或碰撞。[0039]關(guān)于連桿3-3與連桿4和牽引纜、電纜的設(shè)置以及它們之間的連接結(jié)構(gòu)，請參照實施例一。
[0040]高空發(fā)電環(huán)實施例三(如圖6所示):
在內(nèi)翼環(huán)1-2和外翼環(huán)1-1上分別按等距離安裝若干個軸式發(fā)電機(jī)6，翼環(huán)支架作為軸式發(fā)電機(jī)6的支架，各翼環(huán)上的發(fā)電機(jī)的動力輪7皆與另一翼環(huán)上的環(huán)形軌道8相耦合。
[0041]其他各部位的結(jié)構(gòu)比如實施例一。
[0042]以翼環(huán)支架為普通發(fā)電機(jī)機(jī)座的內(nèi)外翼環(huán)機(jī)組剖面圖；
高空發(fā)電環(huán)實施例四(如圖7所示):
在內(nèi)翼環(huán)1-2和外翼環(huán)1-1上分別按等距離安裝若干個軸式發(fā)電機(jī)6，翼環(huán)支架作為軸式發(fā)電機(jī)6的支架，各翼環(huán)上的發(fā)電機(jī)的動力輪7皆與另一翼環(huán)上的環(huán)形軌道8相耦合。
[0043]其他各部位的結(jié)構(gòu)比如實施例二。
[0044]高空發(fā)電環(huán)實施例五(如圖8所示)
發(fā)電機(jī)的軸向從垂直變?yōu)樗街?，與實施例四完全相同。
[0045]高空發(fā)電環(huán)實施例六(如圖10、圖11所示)
內(nèi)、外兩個翼環(huán)組，內(nèi)翼環(huán)組中的外翼環(huán)1-1與外翼環(huán)組中的內(nèi)翼環(huán)1-2通過翼片式輻條4-2固定連接、同步轉(zhuǎn)動，這些輻條是翼片狀的輻條，因此既起到輻條的作用，又有翼片的功能。同組中兩翼環(huán)的連接方式與實施例一相同。
[0046]高空發(fā)電環(huán)實施例七(如圖12所示)
上下兩個翼環(huán)組，上翼環(huán)組中的下翼環(huán)1-4與下翼環(huán)組中的上翼環(huán)1-3的連接方式可以有兩種:
第一種，與同一翼環(huán)組中上下兩翼環(huán)的連接方式相同，如此這兩個翼環(huán)的旋轉(zhuǎn)方向可以設(shè)定為相同或相反；
第二種，用將上翼環(huán)組中的下翼環(huán)與下翼環(huán)組中的上翼環(huán)用翼片式連桿4-2固定連接，如此，這兩個翼環(huán)翼片的迎角必須一樣，它們迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)的方向必須相同(因為它們只能作同步運(yùn)動)。
[0047]高空發(fā)電環(huán)實施例八(如圖13所示)
高空發(fā)電環(huán)19-1的下端連接牽引纜5-1的下端，牽引纜5-1的下端連接高空發(fā)電環(huán)19-2的上端，高空發(fā)電環(huán)19-2的下端連接牽引纜5-2的上端，牽引纜5_2的下端連接高空發(fā)電環(huán)19-3的上端，高空發(fā)電環(huán)19-3的下端連接牽引纜5-3的上端，牽引纜5_3的下端連接地面設(shè)施；高空發(fā)電環(huán)19-1、19-2、19-3的電路作并聯(lián)，匯合為一根電纜與地面用電設(shè)施連接，該電纜可以與牽引纜5-3合二為一。
[0048]米用本實施例時最好將高空發(fā)電環(huán)19-1、19-2、19_3放飛于同一氣流層中，使得各機(jī)發(fā)出的電壓相同，方便各機(jī)并網(wǎng)發(fā)電以同一電纜5-3向下輸送。
[0049]風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)實施例(如圖13、圖14所示)
本實施例的風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)的翼環(huán)組，由圓心處于同一軸心線上的、平行的兩個翼環(huán)1-3和翼環(huán)H組成，翼片2-2.3的迎角與翼片2-2.3的迎角相反。
[0050]翼環(huán)1-3、翼環(huán)1-4與風(fēng)洞壁的連接方式:槽型軌道3-1繞翼環(huán)一周并與之結(jié)合為一體，滑輪車的三個滑輪分別與槽型軌道3-1的三個面耦合，滑輪車的車架3-2與風(fēng)洞壁10固定相連。
【權(quán)利要求】
1.風(fēng)洞式發(fā)電機(jī)，由兩個或三個鐵芯繞組相對運(yùn)動發(fā)電，鐵芯繞組由螺旋槳風(fēng)輪推動，機(jī)架通過牽引纜與下方提供牽引力的設(shè)施相連，發(fā)電機(jī)構(gòu)的電路則通過電刷與電纜的上端相連，電纜的下端與下方用電設(shè)施相連，其特征是:將高空發(fā)電環(huán)置于風(fēng)洞之中，所有鐵芯繞組和電路皆作防水密封，舍棄高空發(fā)電環(huán)的牽引纜和向翼環(huán)外側(cè)伸出的翼片，保留向翼環(huán)內(nèi)伸出的翼片和翼環(huán)外側(cè)的軌道及其滑輪車，滑輪車的車架與風(fēng)洞內(nèi)壁相連；風(fēng)洞可以是水平走向，也可以是垂直走向； 高空發(fā)電環(huán)的結(jié)構(gòu):在環(huán)狀支架上等距離設(shè)置翼片而形成翼環(huán)；其翼片采用切割空氣會產(chǎn)生升力的翼片，每個翼片皆如同普通風(fēng)輪的翼片的末段，翼面與翼環(huán)的圓周面之間形成夾角，即迎風(fēng)角；翼片可以向環(huán)外或環(huán)內(nèi)伸出，也可以同時向兩側(cè)伸出；同一翼環(huán)上所有翼片的迎風(fēng)角度相同，而相鄰的翼環(huán)的迎風(fēng)角度相反；由兩至三個翼環(huán)組成一個翼環(huán)組，同組各翼環(huán)處于同一平面并有同一圓心，或各環(huán)互為平行面且圓心處于同一軸心線上，整機(jī)中可以只有一組翼環(huán)，也可以有兩組或兩組以上翼環(huán)，每組翼環(huán)可以構(gòu)成一個完整的發(fā)電機(jī)構(gòu)；兩個或兩個以上的高空發(fā)電環(huán)整機(jī)之間可以通過牽引纜和電纜首尾相連，即處于上端或下風(fēng)頭的整機(jī)，其下端通過牽引纜和下方或上風(fēng)頭的另一整機(jī)的上端連接，各整機(jī)的電路通過電纜相連最終通過同一電纜與地面用電設(shè)施連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)洞式發(fā)電機(jī)，其特征是:以同一翼環(huán)組中各翼環(huán)的支架為支架分別設(shè)置定子鐵芯、繞組或轉(zhuǎn)子鐵芯、繞組使整個翼環(huán)組成為一個不依靠軸帶動轉(zhuǎn)子的發(fā)電機(jī)；或者在翼環(huán)的支架上等距離安裝有動力軸的發(fā)電機(jī)，讓發(fā)電機(jī)動力軸上的輪以相鄰的任一翼環(huán)上相應(yīng) 部位的環(huán)形軌道相偶合，環(huán)形軌道繞環(huán)而設(shè)并與環(huán)連為一體。
【文檔編號】F03D5/00GK104018990SQ201410208121
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月14日
【發(fā)明者】羅琮貴 申請人:羅琮貴