[發(fā)明專利]具有弗萊特納轉(zhuǎn)子的裝置及其工作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780024121.1
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN109072868A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅伯特·佩恩
• 申請（專利權(quán)）人: 羅伯特·佩恩
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06;F03D3/00
• 代理公司: 深圳市君勝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44268
• 代理人: 王永文

本發(fā)明涉及一種裝置，所述裝置具有至少一個轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子具有一對稱軸，轉(zhuǎn)子圍繞對稱軸旋轉(zhuǎn)對稱，并由馬達(dá)驅(qū)動，所述轉(zhuǎn)子安裝成圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)軸橫向于對稱軸布置，使得在迎流的情況下，所述轉(zhuǎn)子可在橫向于流體流動的力的作用下，圍繞旋轉(zhuǎn)軸被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。在流體中，當(dāng)轉(zhuǎn)子相對于流體在旋轉(zhuǎn)軸的縱向方向上平移驅(qū)動時，所述裝置能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種通過弗萊特納轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的裝置及方法。

背景技術(shù)

弗萊特納轉(zhuǎn)子因安東·弗萊特納而得名。弗萊特納轉(zhuǎn)子相對于其轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)對稱，并置于流體中，該流體的流動方向與其轉(zhuǎn)軸正交，或至少具有一個非無限正交分量。因此，弗萊特納利用了物理學(xué)家海因里希·古斯塔夫·馬格努斯命名的“馬格努斯效應(yīng)”。馬格努斯效應(yīng)是一種橫向作用力，作用于在流體中轉(zhuǎn)動的弗萊特納轉(zhuǎn)子上。這種橫向作用力本質(zhì)上正交于流體和轉(zhuǎn)軸。弗萊特納轉(zhuǎn)子應(yīng)用在船帆、為飛行器提供升力以及風(fēng)力渦輪機(jī)上（安東·弗萊特納：我的轉(zhuǎn)子之路，K?hler & Amelang，萊比錫1926）。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有弗萊特納轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)裝置及其工作方法。

所述目的分別通過獨(dú)立權(quán)利要求中的裝置及其適當(dāng)?shù)姆椒▽崿F(xiàn)。

所述裝置具有至少一個帶有對稱軸的轉(zhuǎn)子。所述轉(zhuǎn)子相對于其對稱軸旋轉(zhuǎn)對稱，較佳的，所述轉(zhuǎn)子相對于其對稱軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)對稱。連續(xù)旋轉(zhuǎn)對稱是指當(dāng)所述轉(zhuǎn)子圍繞對稱軸以任何角度旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子的外形都能重合。所述轉(zhuǎn)子圍繞其對稱軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。為實現(xiàn)此目的，例如，它可以通過至少一個第一軸承安裝在可繞其對稱軸旋轉(zhuǎn)的桿上，并且可以由馬達(dá)驅(qū)動，較佳的，由電動馬達(dá)驅(qū)動。

所述轉(zhuǎn)子也相對第二軸線轉(zhuǎn)動，所述第二軸線指定為旋轉(zhuǎn)軸，其中，所述轉(zhuǎn)子較佳地設(shè)置在距所述旋轉(zhuǎn)軸有一定距離處。在轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地安裝在桿上的實施例中，所述桿可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述第二軸線上。所述旋轉(zhuǎn)軸至少大致地橫向定位在空間中的對稱軸上，因此當(dāng)轉(zhuǎn)子在流體中隨旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動時，作用在轉(zhuǎn)子上的橫向力分量使其圍繞著旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。僅僅出于對順序的考慮，需再次指出，此處所述的旋轉(zhuǎn)軸是指所述第二軸線，并非是轉(zhuǎn)子圍繞其旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的對稱軸。相應(yīng)地，所述對稱軸也可以稱為第一軸線。

為使轉(zhuǎn)子圍繞所述第二軸線（=旋轉(zhuǎn)軸）相應(yīng)地旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子通過沿著旋轉(zhuǎn)軸的流體中的另一個馬達(dá)產(chǎn)生位移。嚴(yán)格來說，如果位移的運(yùn)動矢量在旋轉(zhuǎn)軸的縱向方向上的分量不為零就足夠了。在探討轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)軸的平移時，這樣的說法僅為了使語言簡略。例如，所述另一馬達(dá)也可以是電動馬達(dá)。

較佳的，所述轉(zhuǎn)子被正向驅(qū)動，因此所述第二軸線（=旋轉(zhuǎn)軸）在所述平移過程至少短暫地旋轉(zhuǎn)。例如，可以通過控制軸承的軌跡而實現(xiàn)，所述軸承可繞第二軸線（下稱“第二軸承”）旋轉(zhuǎn)。較佳的，軌跡為一封閉曲線，例如，將第二軸承引導(dǎo)在封閉曲線上，較佳的，為連續(xù)封閉曲線。在最簡單的情況下，例如，第二軸承可以位于一轉(zhuǎn)向架中，使得曲線為圓形路徑。之后，第二軸承在圓形路徑上旋轉(zhuǎn)。隨后，旋轉(zhuǎn)軸的縱向方向定義為相應(yīng)位置處的切線。如果將第二軸承引導(dǎo)在圓形路徑上，則轉(zhuǎn)子的縱向軸線圍繞該圓形路徑旋轉(zhuǎn)。因此，轉(zhuǎn)子的內(nèi)端和外端各自形成一旋轉(zhuǎn)環(huán)（環(huán)形環(huán)面）。 在這種情況下，流體中旋轉(zhuǎn)軸的縱向方向圍繞固定軸線旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)然，所述曲線還可以是橢圓、非平面的或其他曲線。同樣，在這樣的曲線下，旋轉(zhuǎn)軸的縱向方向定義為相應(yīng)位置處的切線。在空間內(nèi)，旋轉(zhuǎn)軸縱向方向的旋轉(zhuǎn)最好保持穩(wěn)定，從而形成穩(wěn)定的彎曲軌跡曲線。在不連續(xù)彎曲的曲線上，彎曲處的平移會消失，轉(zhuǎn)子上的橫向力會變得很小。特別是，如果兩個或兩個以上的轉(zhuǎn)子在同一平面上圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，將使得曲線內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子受到相反方向的流動。由橫向力產(chǎn)生的有效轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)減小。

如上所述，轉(zhuǎn)子被驅(qū)動圍繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生平移，在流體中產(chǎn)生一橫向力，進(jìn)而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子圍繞第二軸旋轉(zhuǎn)。這種旋轉(zhuǎn)可用于各種用途，例如，用于驅(qū)動發(fā)電機(jī)。這種方式產(chǎn)生的電能可用于各種用途，例如，用于運(yùn)行可設(shè)置在轉(zhuǎn)子上的電燈。這種電能可以反饋給轉(zhuǎn)子，驅(qū)動其平移或旋轉(zhuǎn)。可選地，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的機(jī)械能也可這樣使用。