[發明專利]垂直軸可變幾何風能收集系統

有效

• 申請號: 201080060804.0
• 申請日: 2010-01-05
• 公開（公告）號: CN102713264A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 邁克爾·阿倫
• 申請（專利權）人: 邁克爾·阿倫
• 主分類號: F03D3/00
• 分類號: F03D3/00
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司 11234
• 代理人: 宋義興;桑麗茹

1.一種裝置，其將風中固有的動能轉換為物質機械旋轉形式的動能，這樣，對于給定的風速來說，所述旋轉物質可達到的最大角速度可通過使用機械設備而在最短的時間內獲得，所述機械設備包括：

(a)固定在地面或某些固定結構上的剛性軸，而它是這樣定向的：它的縱軸大致垂直，并且連接有多個圓柱形軸承，以使得所述軸承的內座圈固定在軸上，而所述軸承的外座圈能夠繞所述軸的縱軸線同心地自由旋轉；

(b)用作外轉子的中空圓柱形結構與另一個用作內轉子的直徑較小的中空圓柱形結構，所述兩個中空圓柱形結構通過在它們之間的用作幅條的多個徑向支撐結構而得以相互連接，所述內轉子通過與所述軸承的多個所述外座圈連接而與所述剛性軸連接；

(c)多個與所述外轉子的外周緣連接以形成多個帆的剛性平面表面，當受到突如其來的風的沖擊時，所述帆將會相切地向所述外轉子施加扭矩，從而使得所述帆收集的旋轉物質、圓柱體、輻條以及軸承外座圈繞所述剛性軸的縱軸旋轉；

(d)擋風板支撐結構，由一對完全相同的圓形結構構成，其中每個圓形結構具有通過多個在其之間作為輻條的徑向支撐結構而與內輪轂連接的外側圓周結構，設置所述兩個圓形結構，以使得由每個圓所劃定的平面區域得以水平地定向，這兩個結構彼此之間垂直地相距有一定的距離，并且由多個垂直支撐部件連接在一起，整個組合體形成籠形結構，其通過所述內輪轂與多個所述軸承的所述外座圈之間在沿著剛性軸的點上的連接而與所述剛性軸連接，從而使得整個組合體獨立于所述旋轉物質繞所述鋼性軸的縱軸自由地旋轉；

(e)以弧形平面結構形式呈現的擋風板，其通過多個所述垂直的支撐構件與所述擋風板支撐結構連接在一起，以使得所述擋風板的環繞范圍包含有180度的圓弧，并且由與所述垂直支撐構件的縱向軸的線性尺寸相同的線性尺寸而得以垂直地劃定界限；

(f)剛性表面形式呈現的定向控制結構，其被垂直定向和與所述擋風板的一條垂直邊緣相連接，其在所述擋風板支撐結構圓周的外側徑向地延伸必要的長度，并且垂直于所述擋風板支撐結構的圓周，以提供必須的作用力以將所述擋風板支撐結構相對風向而言保持恒定的姿態，得以使得風壓僅僅作用于面對風的所述旋轉物質的二分之一正面區域，借此產生作用于所述連接的帆的不對稱的作用力，使得所述旋轉物質僅在一個方向上旋轉；

(g)中空的圓柱形結構，形成具有與所述外轉子的內徑相同的內徑的通道，而其長度則大致為所述通道的直徑的4倍，所述通道在于長度的中點處彎曲以形成90度的彎管，所述通道的一半以它的縱向軸水平定向，而其另外一半則以它的縱向軸垂直定定，所述通道垂直部分的頂部與所述檔風板支撐結構的底部通過連接到所述檔風板支撐結構徑向支撐結構而得以連接，所述通道的水平部分具有帶有開口端的喇叭口漏斗，所述通道的水平部分通過連接到所述外座圈而與所述剛性軸連接，以使得整個通道繞所述剛性軸的縱向軸與所述檔風板支撐結構同步旋轉，由此，所述喇叭口漏斗的開口端總是指向風中；

(h)多個與外轉子-內轉子徑向支撐結構相連接的剛性平面結構，以形成多個葉輪葉片，所述葉輪葉片定向，以便借由風為所述旋轉物質提供扭矩的附加分量，所述風經由所述漏斗和通道重新定向，并且在其經由所述旋轉物質頂端開口排出前，沖擊所述渦輪葉片。

2.如權利要求1所述的多個帆，其特征在于：所述帆由單個剛性平面結構的相互連接而形成，以便形成鉸鏈結構，由此，最大化的收集表面積被用于在所述旋轉物質的旋轉的一個方向中捕捉風能，而在所述旋轉物質旋轉的相反的方向上，所述鉸鏈帆的外形給予了相對最小的收集表面，從而確保經由不對稱的作用力，所述旋轉物質將總是在一個方向上開始和維持旋轉。

3.如權利要求1所述的多個帆，其特征在于：所述帆被安裝于所述外轉子的結構上，從而允許所述帆的連接桅桿繞它們的縱向軸通過物理限制所確定的角度徑向地樞轉，所述物理限制是由與所述外轉子結構相接觸的結構得以施加的，從而允許所述帆在樞轉移動的一個方向上產生較大的扭矩，而在樞轉移動的相反方向上產生較小的扭矩，從而確保在不對稱的作用力的作用下，所述旋轉物質僅沿一個方向旋轉。