[发明专利]风喷射涡轮机II

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年4月29日提交的，序列号为61/173,889，主题为风喷射涡轮机II的美国临时专利申请，和2010年3月16日提交的，申请号为PCT/US2010/027531的PCT申请的优先权。所述PCT申请要求2009年3月16日提交的，序列号为61/210,215，主题为风喷射涡轮机的美国临时申请，和2009年4月29日提交的序列号为61/173,889，主题为风喷射涡轮机II的美国临时专利申请的优先权。在此结合所有上述申请作为参考。

技术领域

本发明大致涉及发电装置/发电机，和更具体地涉及具有可转动叶片的发电装置。

背景技术

风力涡轮机常规地被设计成通过转动叶片捕获风，所述叶片转动位于叶片的中心或毂处的发电机单元。通过这种类型的发电机产生的电能是与风速、扫过面积和气体密度成比例的(电能＝0.5×扫过面积×空气密度×速度³)。不幸地是，常规的风力涡轮机机是昂贵的、无效的并且占用相当大的空间。常规地，风力发电装置已经利用多种不同的叶片、齿轮箱、和发电机技术，但是由于这个实事，即，所有的设计都是基本上相似的并且遵循相同的发电机原理，也就是，常规的三叶片推进器风力发电机设计，所以仍然产生有限量的电力。

几个公司制造三叶片式推进器风力发电机或风力涡轮机。三叶片式风力涡轮机被设计成经由三个转动叶片捕获风，所述转动叶片转动位于叶片的中心的发动机单元。因此，三叶片风力涡轮机通过由叶片的表面面积形成的转矩产生电力。叶片的最有效部分是行进通过最大体积的空气的部分。该部分位于叶片的末端。不幸地是，三叶片式涡轮机叶片末端表面面积计算起来小于总表面面积的10％。

为了产生常规装置的两倍到五倍的电力同时占据与常规的三叶片式风力涡轮机相同的空间，使用小占地面积的转动叶片产生电力同时增大叶片的有效部分是有用的。

发明内容

本叶片设计是独特的，其中叶片的总面积位于组件的外侧的50％上，同时消除了内侧的50％，这样减轻了叶片的总重量。通过消除叶片的内侧的50％，本发明引入了“端口式”空气动力学系统，其允许风的内侧的50％在不中断的情况下穿过风喷射涡轮机(wind jet turbine)的第一叶片，并且外侧的50％被成角度地改变方向。叶片形状形成文氏管效应，其使得在穿过风喷射涡轮机的端口式中心部分时风速增大。增大的内风速与离开涡轮机的空气的改变方向后的外风速的组合可导致在风喷射涡轮的尾端处的不变的风速。Betz定律形成于1919年并且在1926年出版，并且用来通过进入和离开风力涡轮机或叶片的差别风速来计算风力涡轮机的电力输出。Betz定律定义，从穿过转子或叶片的扫过直径的气团得到的电力的量的极限是59％。

因此，当风速在进入和离开风喷射涡轮机之间没有显著变化时获得的电力产生增加。此外，风喷射涡轮机消除常规地形成在风力涡轮机上方的空气动力学的气泡(aerodynamic bubble)。这种方法也消除了将Betz定律应用到整个风喷射涡轮机。相反，Betz定律仅仅应用到风喷射涡轮机中的各独立的叶片。

风喷射涡轮机可设计有容纳在壳体内的叶片，该壳体将风捕获和有效的冲击面积最大化。发电机可被设计成减少损失和提高效率。可以用发电机，诸如交流同步发电机、感应发电机、永磁体(PM)发电机、直流发电机、多步式永磁体RPM扩大器发电机(MSG)，和脉冲磁控发动机(PMCG)而获得电产生。

附图说明

附图中的部件不必须是按比例的，相反，重点放在示出本发明的原理上。在附图中，在不同的视图中，相同的附图标记表示相应的部件。

图1示出了根据本发明的示例性的实施方式的风喷射涡轮机的实施方式的透视和示意视图。

图2示出了根据本发明的示例性的实施方式的，在单个结构或杆上的图1的风喷射涡轮机的多个实施方式的透视和示意视图。

图3示出了根据本发明的示例性的实施方式的，图1的风喷射涡轮机的转动叶片的实施方式的透视和示意视图。

图4示出了根据本发明的示例性的实施方式的，由图1的风喷射涡轮中的弹簧偏压的主叶片的实施方式的透视和示意视图。

图5示出了根据本发明的示例性的实施方式的，在图1的风喷射涡轮机中的各转动叶片的端部处的磁体的实施方式的透视和示意视图。

图6示出了在根据本发明的示例性的实施方式的，在图1的风喷射涡轮机的各转动叶片的端部处的永磁体和弹簧的实施方式的透视和示意视图。