[发明专利]竖直轴风力系统

说明书

相关申请的交叉引用 

本申请要求享有2006年5月30日提交的、发明名称为“改进的竖直轴风轮机”的美国临时申请No.60/803,420的优先权，其全部内容结合在此作为参考。 

技术领域

本发明涉及一种风力系统。具体来说，本发明涉及一种竖直定向的风力系统。 

现有技术

相比较水平轴风力系统，竖直轴风力系统提供了许多优点。例如，竖直轴系统可以利用任何方向的风来获得动力，而不需要象水平轴风力系统所要求的去调整任何结构。然而，现有的竖直轴风力系统在诸如空气动力效率、振动以及将叶片组件固定在合适位置等方面存在一些困难。随着对利用风力来代替或补充矿物燃料和核能源获得的能量的兴趣的增加，对竖直轴风力系统也存在相应的兴趣。 

鉴于上述内容，明显需要一种改进的竖直轴风力系统。 

发明内容

为了满足上述需要，为了克服上述列举的缺点以及现有技术的其他局限，本发明提供了一种在发电中使用的竖直轴风力系统。该竖直轴风力系统包括带有发电机的固定底座以及被底座可转动地支撑的伸长轴。伸长轴从下端部到上端部竖直延伸并限定了中心轴线。伸长轴可操作地接合发电机。两个或更多个弓形叶片组件具有第一端部和第二端部，第一端部紧邻伸长轴的下端部被直接联接，第二端部紧邻伸 长轴的上端部被直接联接。弓形叶片组件被构造为响应空气动力来转动伸长轴，用于产生电力。 

在一个方面，伸长轴包括限定了中空内部的管状壁。内立柱包括底部和顶部。轴承被布置在伸长轴的管状壁和内立柱之间，用于相对的转动。 

[0007在另一方面，内立柱具有选择成支撑其自身和伸长轴的直径和高度。在一个实例中，这是通过内轴的直径和高度的长宽比为大约0.01-0.02而获得。 

在又一个方面，发电机包括转子和定子。在一种情况下，转子可以与伸长轴直接接合，使得伸长轴的一个转动引起转子的一个转动。在另一种情况下，转子可以与伸长轴间接地接合，使得伸长轴的一个转动引起转子的超过一个的转动。 

在又一个方面，当电力被施加到发电机时，发电机可以被配置作为电动机。振动传感器可以被联接至风力系统并被配置用于监测振动。传感器被连接至控制系统，该控制系统被配置用于施加电力至发电机以增加伸长轴的转速，从而避免系统的共振频率。 

在一种情况下，制动系统可以布置在固定底座和伸长轴之间，用于减慢伸长轴的转动。 

在另一种情况下，叶片联接组件可以靠近伸长轴的下端部和上端部布置，用于紧邻伸长轴而联接叶片组件。叶片联接组件包括至少两个绕着伸长轴等间距隔开的叶片联接支架。支架沿着中心轴线的一部分轴向延伸，并从伸长轴径向伸出一短距离。弓形叶片组件包括接合联接支架的附带的叶片法兰。叶片法兰可以具有，例如，在其自身上向后弯曲的分叉的端部元件。 

在一个方面，叶片组件限定了在伸长轴下端部和上端部之间的弯曲路径。一外壳沿着弦长限定了翼面形状，其被配置用于产生空气动力。 

在另一个方面，至少一个梁可以在外壳内部沿着弯曲路径延伸，其中多个肋状物沿着梁布置并对应于翼面形状。所述梁可以是一对平 行梁、一对管状梁、H形梁、U形梁和T形梁。 

在又一个方面，每个弓形叶片组件都由在两个直区段之间互连的弯曲区段形成。可选地，安全缆绳可联接在每个弓形叶片组件和伸长轴之间。 

本发明还包括一种运行竖直轴风力系统以避免风力系统共振频率的方法。该方法包括测量竖直轴风力系统的共振频率，加速或减速伸长轴的转动，以避免竖直轴风力系统的共振频率。伸长轴的加速可以通过施加电力至发电机获得。 

在参照形成本发明一部分的附图和权利要求，对下面描述进行评论之后，本发明的进一步目的、特征和优点对本领域的技术人员而言将变得更加明显。 

附图说明

本发明被示出在附图中，其作用是示例性的而并非限制，其中相同的附图标记用于指示相同或相应部分，其中： 

图1是根据本发明的竖直轴风力系统的侧视图。 

图2是图1的中间立柱组件的截面图。 

图3是图2的发电系统的详图。 

图4是图2的上叶片联接组件的详图。 

图5是图4的叶片联接组件的透视图。 

图6是图4的叶片组件一个端部的透视图。 

图7是图1的叶片组件的一部分的透视图。 

图8A-8E是图7的叶片组件的一部分的局部透视图。