[發明專利]具有可調節發電機的風力渦輪機

有效

• 申請號: 201080053265.8
• 申請日: 2010-11-18
• 公開（公告）號: CN102668363A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 杰拉爾德·L·巴伯
• 申請（專利權）人: 杰拉爾德·L·巴伯
• 主分類號: H02P9/04
• 分類號: H02P9/04;F03D9/00
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 李冬梅;鄭霞

交叉引用

申請人要求在美國專利商標局于2009年11月30日遞交的序列號為61/264,931的美國臨時專利申請的早期申請日期的權益。

發明領域

本發明涉及用于響應于大氣風的運動而發電的風力渦輪機組件。發電機由風力渦輪機的作為發電機轉子的周邊邊緣(perimeter?rim)以及跨坐轉子邊緣的固定的定子組件制成。風力渦輪機可以安裝在可漂浮支撐件上。

發明背景

風車已經被使用了很多代，用于將水從地面泵送的目的和用于發電。風車的基本優勢是其使用大氣風的動力來使具有徑向延伸葉片的輪旋轉。該旋轉運動可以轉變為各種有用的目的。例如，以安裝在塔上的螺旋槳的形式的風力渦輪機已經被放置在流行穩定的風的區域中且風力渦輪機用來發電。

常見的風力渦輪機的葉片是非常大的并由昂貴的剛性材料制成，并且被構造成使葉片從中心轂徑向延伸，其中在葉片的外部尖端處沒有額外支撐。常見的風力渦輪機葉片以高的旋轉速度旋轉，并且必須經受由葉片的快速旋轉而產生的離心力、由風施加到葉片的懸臂彎曲力以及施加到葉片的傾斜表面(pitched?surface)的扭轉力。因為葉片的外部部分以非常高的速率運動并且被強風所接合，所以越大的葉片需要葉片越是強勁的，并且其越強勁其就變得越昂貴。因此，就葉片的長度和寬度而言有實際限制。

現有技術的風力渦輪機中的一些構造有圍繞渦輪機葉輪圓周地延伸的外邊緣，且葉片被圓周邊緣支撐在其外端處。橡膠輪胎被放置在合適的位置中，以接合外邊緣以使橡膠輪胎旋轉，同時被驅動的橡膠輪胎使發電機的轉子旋轉。從而，風力渦輪機的旋轉用來發電。

現有技術的風力渦輪機安裝在直立塔上，且塔通過將塔安裝在地里或安裝在某些其他的穩定平臺上而被支撐在其基部處。當風力渦輪機通過接合渦輪機葉輪的成角度葉片的迎面而來的強風運轉時，顯著的縱向力從渦輪機葉輪的葉片傳遞到塔的上部分，趨向于使塔傾翻。該水平傾翻力通常比接合渦輪機葉輪的葉片的成角度表面并引起渦輪機葉輪旋轉的圓周風力顯著地大。該縱向力要求用于風力渦輪機的塔是非常堅固的以避免翻倒。

雖然已經發現風力渦輪機在流行穩定風的空曠陸地區域中使用，但是最適合于在風力渦輪機螺旋槳葉片上捕風的陸地區域通常遠離最需要電能的區域。因此，需要電能通過導電纜線傳遞很長的距離以到達需要的區域。

在大片水域上特別是在海洋上產生的風不會面臨趨向于減慢風速的山脈、建筑物以及陸地塊的植被。風的紊流通常在水上比在陸地上少。這可能是因為有在陸地的不同海拔之間比在一片水域上大的溫度變化，顯然地因為陽光在水中比在陸地中被吸收地更遠，并且對于可比較的情況，陸地的表面比水的表面變得更暖和并且輻射更多的熱量。

并且，世界上的最大城市中的一些被鄰近大片水域來定位，例如鄰近其中風速不被減速且在靠近水表面處不太紊流且是更加可預測的大洋和大海處。

放置在水域上的風力渦輪機的另一個優勢是在水平面處較少的紊流風允許渦輪機葉輪被較低、較靠近水平面地支撐。這趨向于減少具有通常被陸地安裝的風力渦輪機所需要的高塔的開支。

相應地，期望地，將風力渦輪機定位在相對地接近于需要電的陸地塊而隔開的水域上。并且，期望地，生產具有用于降低由渦輪機葉輪施加到塔或風力渦輪機的其它垂直支撐件的縱向力的裝置的風力渦輪機。另外，期望地，支撐在水域上的風力渦輪機能夠在風改變方向時轉向迎面而來的風，并且期望渦輪機葉輪的周邊被用來發電。

并且，期望地，生產和使用通過在產生電的過程中減小阻力和摩擦力來操作發電機的風力渦輪機或其他旋轉設備，并且允許在發電時渦輪機葉輪的旋轉速度的較寬范圍。風力渦輪機可以包括外周邊邊緣，該外周邊邊緣可以用于穩定和支撐風力渦輪機葉輪的帆翼或螺旋槳，并用于形成用于定子的轉子，定子和轉子一起作用為發電機。

本公開內容的概述

簡而言之，本公開內容涉及用于發電的風力渦輪機組件，其可以包括可漂浮支撐件、發電機以及圍繞縱向延伸的中心軸線可旋轉地安裝在可漂浮支撐件上的單一渦輪機葉輪或一對渦輪機葉輪，渦輪機葉輪包括與其分別的中心軸線同中心并圍繞中心軸線可旋轉的圓形邊緣，且發電機關于渦輪機葉輪中的每一個是可操作的關系。

在一種實施方式中，風驅動渦輪機葉輪可以安裝在位于大片水域的表面上的可漂浮支撐件上，且具有錨系統(anchor?system)，錨系統將風力渦輪機組件中的一個或多個系到其可以各自在一圓弧中移動的位置，以便響應于風力轉到風中，而不使渦輪機葉輪互相碰撞。