[发明专利]无轴的笼式垂直轴式风轮机

说明书

技术领域

本发明总体涉及一种风轮机，并且更具体地涉及垂直轴式风轮机。

背景技术

随着对能源需求的持续增长，尤其是在发展中国家，并且意识到传统 的化石燃料供给是有限的，人们越来越对新的和经改良的利用可再生能源 的方法感兴趣，例如日光、风、雨(水)、潮汐和地热等可再生能源，它 们是可以自然地再补充的。水力发电成为主要的可再生能源已经几十年 了。但是，随着对堰塞水道造成的环境影响日益重视以及意识到新鲜饮用 水是重要的资源，水力发电计划的认可变低。人们的注意力现在转到将风 力作为未来大规模发电的资源。

风轮机可以分类为水平轴式的或垂直轴式的风轮机。典型地，水平轴 式风轮机具有一塔，塔上置有大型的风扇状叶片，非常像风车。迄今最大 的水平轴式风轮机大约高40层楼，具有接近126米的叶片直径。为了产 生足够的电力供给到公用电网，水平轴式风轮机被设置于能包含数百台风 轮机且分布于广大区域的风力发电场。虽然它们可利用大量的可再生能 源，但这些风力发电场占地面积大并且有碍观瞻。

垂直轴式风轮机具有垂直延伸的主转子轴。垂直轴式风轮机的主要优 点在于：发电装置和齿轮箱可以位于轴的底部、靠近地面处，这意味着塔 不用承担这些重量。此外，垂直轴式风轮机能够接收任何方向的风并且不 需要转动以捕取风力。然而，由于垂直轴式风轮机的受风面积较大，垂直 的轴和风轮机结构需耐受巨大的侧向作用力。因而，迄今已知的垂直轴式 风轮机的规模受到实际的限制。此外，因为它们随着风垂直地转动，转子 的一部分随着风移动，而转子的直径相对的部分朝向风移动并且必须遭受 迎面而来的风的作用力。

发明内容

本发明的目的在于提供垂直轴式风轮机，所述风轮机能够制造成比迄 今为止已知的风轮机具有更大的规模，能更大地利用风能。本发明的另一 目标在于提供垂直轴式风轮机，所述风轮机克服或至少改进已知风轮机的 一些缺点，或至少为公众提供有用的选择方案。

根据本发明的第一方面，提供一种无轴的风轮机，包括：

垂直结构，所述垂直结构具有围绕外部圆周设置的多个柱体和与外部 圆周同心设置的中空圆芯，和

转子，所述转子包括设置在所述垂直结构的柱体和中空圆芯之间的多 个风力驱动的叶片，用于在吹入该垂直结构的风作用下使转子环绕中空圆 芯转动。

优选地，无轴的风轮机还包括至少两个转子，一个位于另一个之上地 置于柱体和中空圆芯之间，每个转子环绕中空圆芯独立地转动。

优选地，每个转子与发电装置机械地连接。

优选地，具有发电装置，由转子驱动。

优选地，所述发电装置位于中空圆芯内。

优选地，无轴的风轮机还包括与中空圆芯同心的环形支撑梁，转子悬 挂在该环形支撑梁上。

优选地，所述环形支撑梁包括位于所述中空圆芯处的第一环形支撑梁 和位于所述垂直结构的圆周处的第二环形支撑梁，转子悬挂在所述第一和 第二环形支撑梁之间。

优选地，所述转子包括位于柱体和中空圆芯之间用于环绕芯转动的环 形框架，多个叶片设置在环形框架上。

优选地，所述转子包括上环形框架和下环形框架，并且所述叶片包括 支撑在所述上和下环形框架之间的半脊形帆。

优选地，无轴的风轮机还包括与中空圆芯同心的环形支撑梁，并且上 环形框架悬挂在环形支撑梁上。

优选地，环形支撑梁包括于所述中空圆芯处的第一环形支撑梁和位于 所述垂直结构的圆周处的第二环形支撑梁，上环形框架悬挂在所述第一和 第二环形支撑梁之间。

优选地，无轴的风轮机还包括垂直延伸的遮挡装置，该遮挡装置设置 在支撑结构的外部圆周处并可环绕支撑结构的外部圆周转动。

优选地，所述遮挡装置的圆周跨度为支撑结构外部圆周的54到90度。

优选地，所述遮挡装置的圆周跨度为支撑结构外部圆周的60度。

本发明的其他方面将通过下面的描述变得清晰。

附图说明

现以根据本发明的实施例，仅作为例子进行描述，并以附图作参考， 其中：

图1a是根据本发明的多层风轮机的截面正视图；

图1b是风轮机的转子空间框架的示意图；

图1c是风轮机的叶片的示意图；

图1d是图1c中的叶片的骨架框架的示意图；

图2是风轮机的单层的顶部的截面平面视图；