[發明專利]旋轉風車式發電機

無效

• 申請號: 201410236014.3
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN104047801A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 約瑟夫·米爾
• 申請（專利權）人: 約瑟夫·米爾
• 主分類號: F03D3/06
• 分類號: F03D3/06;F03D9/00;F03D11/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 張敬強;嚴星鐵

技術領域

本發明涉及一種用于從風力產生電的旋轉風車式發電機或風輪機。

背景技術

傳統的旋轉風車具有多個風車螺旋槳或渦輪葉片，用于在水平軸的垂直面上旋轉或者在垂直軸的水平面上旋轉。最普遍類型的旋轉風車通常被稱作垂直風力渦輪機系統并采用安裝在從復雜的塔延伸的軸上的兩個或三個螺旋槳葉片，該復雜的塔垂直地安裝在超出地平面400或更多英尺的高度上。垂直風力渦輪系統的建造非常昂貴、操作效率低下、維護困難且昂貴，并已經造成了很多環境健康災害。螺旋槳葉片為空氣動力形狀，典型的葉片的長度高達140英尺且重量高達6.5噸。這種類型的渦輪安裝需要年檢，其中檢查員懸掛在電纜上來執行他們的檢查職責。使用液壓組件從復雜的塔的內部來控制葉片的旋轉。在葉片運轉期間噪音很大，對鳥類非常危險且易于失敗。而且，傳統旋轉風車系統的效率依賴于使用螺旋槳或渦輪類型葉片，由于用于將流經螺旋槳葉片的進來的空氣轉換為電的可用表面面積與可用空氣的供給相比是有限的，因此效率低下。這導致效率很低并且維護成本高，結果是放棄安裝這種類型的大量旋轉風車。

已經提出來提高風車操作的效率并大幅降低維護成本的可選的風車設計。許多可選的風車設計采用各種傳統的螺旋槳類型葉片。在美國專利5,570,997中教導了這樣一種設計，其中組裝空氣動力形狀的葉片來形成可折疊的對，各對設計為像蚌殼一樣來操作。空氣動力形狀的葉片是平衡的，以便空氣自身能夠使面向空氣的每對可折疊的葉片隨著風車旋轉而折疊打開，無需使用任何額外的機動化機械。可折疊的成對的葉片被布置為使得在葉片旋轉的各旋轉期間中，僅一對葉片折疊打開，而另一對可折疊的葉片保持關閉。各個可折疊的葉片具有骨架，骨架由具有輪廓型的前緣和后緣的支撐橫桿形成，其覆蓋有輕質金屬或復合物構成的非常薄的材料的空氣動力箔片。葉片的前緣和后緣控制葉片相對于空氣或風的液流的角度，以試圖最大化與風接觸的一對打開的葉片的表面面積。

美國專利6,948,905中教導了另一種可選的風車設計，其中垂直軸風力渦輪系統采用了成對排列的多個風力元件，各對從沿著與垂直軸對齊的軸延伸并垂直地互相間隔。各對中的風力元件為具有凹形表面的杯狀、碗狀或半桶形狀，以捕獲在杯狀、碗狀或半桶形狀的凹形表面側流動的風，并對風的流動施加與位于風力元件的相對的凹形表面側的風的流動相比更大的阻力。該風力元件用作支撐在架上的驅動單元，以形成可以固定到建筑物的水平風車。

美國專利6,682,302中教導了一種可選的風車，其采用了成對的可折疊的多個渦輪葉片，它們在地平面上方的水平面上旋轉。該系統被設計為提高了將捕獲的空氣轉化為電力的效率。每對可折疊的渦輪葉片形成蚌殼狀設計，每對可折疊的葉片使用液壓組件鉸接在一起，使得當一對可折疊的渦輪葉片被強行推進打開位置時，另一對相對地對齊的可折疊的渦輪葉片被液壓地強行推進至關閉位置。各可折疊對包括由金屬的薄鋁構造成的上葉片和下葉片，并具有彎曲的形狀。

發明內容

本發明的風車設計不使用空氣動力形狀的螺旋槳葉片或渦輪葉片，而是采用成對布置的多個ISO柵板，每對板中的各個板具有用于捕獲風的多個深凹部，其比螺旋槳或渦輪葉片更加高效。各板在其一端具有相對平坦的壁表面，多個深凹部從該壁表面開始延伸到大氣中，各凹部形成了用于將所捕獲的空氣轉換成電的具有預定體積的凹腔。ISO柵板連接至水平或垂直對齊的軸以便板的圓周旋轉，使得當進來的風接觸到ISO柵板時，各凹腔的整個體積被所捕獲的空氣所充滿，這樣與使用空氣動力形狀的螺旋槳或渦輪葉片的轉換效率相比，以相對較高的轉換效率將所進來的空氣轉換為電。而且，這種轉換效率上的提高通過以下方式獲得：與典型空氣動力形狀的螺旋槳或渦輪葉片相比，使用尺寸大體上小40-70％的ISO柵板，并且僅僅需要直立在地平面以上的高度比典型的空氣動力形狀的螺旋槳或渦輪葉片相對于地平面所需要的垂直高度低50-60％。ISO柵板的大小和高度尺寸會大幅降低制造成本和維修成本。