[发明专利]优化用于层流层的流线型风力涡轮机

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及到风力涡轮机和流体涡轮机领域，用于将一种形式的能量（例如，气流能量）转换成另一种形式的能量。

背景技术

利用风力涡轮机能够将风能转换为机械能。然而，在世界大部分地区的平均风速是不足以有效地利用现有的风力涡轮机技术。传统的风力涡轮机具有能以每小时200英里的速度旋转的长叶片，这对鸟类也是严重的危害。

随着对更清洁的能源来源如风力涡轮机的需求的增加，需要提供一种高效的风力涡轮机，其能够在平均风速环境传送合理量的能量。还需要一种对本地鸟群危害小的风力涡轮机。

发明内容

本发明的实施方式通过风力涡轮机的主体设计克服这些问题，该设计如此引导气流，从而在气流到达叶片前显著增加其速度。结合许多短叶片的该设计使这些实施方式即使在平均风速环境中（且对本地鸟群的风险显著减少）也能利用大量的风能（这相应地可以产生大量电能）。

如图13所示，将平均风速提高1.5倍至2倍使风速曲线向右转变（曲线1330和1340）。在定速风力涡轮机（例如，直驱风力涡轮机，也就是说，没有齿轮箱）中，该定速风力涡轮机的每分钟转数（RPM）与其发电机的RPM相同。因此，曲线1320也代表定速风力涡轮发电机的系数曲线。对于小规模的风力涡轮机技术，该右侧的转变扩展了实际的风速范围，允许它在平均条件下更有效地利用风能。

提供了各种结构，包括单个或多个固定或浮动的主体，其中部分或全部主体响应作用于主体的气流而转动。固定主体部分还可以用于广告，而旋转部分例如可具有同步的灯。主体可以是任意大小。本发明的实施方式还可以应用于除了风之外的媒介，如流体，流等 。

在根据本发明的示例性实施方式中，公开了一种风力涡轮机主体。风力涡轮机主体包括弧形主体和多个叶片。弧形主体包括前部、后部、以及在前部和后部之间的中部。弧形主体配置为至少中部围绕一旋转轴转动。弧形主体的直径从前部到中部逐渐增加，并且从中部到后部逐渐减小。叶片连接到中部并绕着旋转轴环绕中部。叶片配置为将气流能量转换成中部的旋转动能。

弧形主体可以是球形。 

弧形主体可以是鱼雷形。 

弧形主体可以是泪滴形。 

弧形主体是可充气的。 

弧形主体可配置为充满比空气轻的气体，且中部可配置为在浮动时旋转。 

弧形主体可配置为连接到杆。 

风力涡轮机主体内可以进一步包括沿旋转轴的轮轴。 

轮轴可配置为连接到支撑框架。 

风力涡轮机主体可以进一步包括该支撑框架。 

该支撑框架可配置为连接到杆。 

每个叶片都可以在旋转轴的径向具有一高度，其与中部的层流层的厚度大致相等。 

每个叶片都可以具有机翼的形状。 

根据本发明的另一示例性实施方式，公开了一种风力涡轮机。该风力涡轮机包括风力涡轮机主体和叶片。风力涡轮机主体包括弧形主体和多个叶片。弧形主体包括前部、后部、以及在前部和后部之间的中部。弧形主体配置为至少中部围绕旋转轴转动。弧形主体的直径从前部到中部逐渐增加，并从中部到后部逐渐减小。叶片连接到中部并绕着旋转轴环绕中部，且配置为将气流能量转换成中部的旋转动能。翅片位于后部且配置为围绕转向轴引导风力涡轮机，从而其前部面对气流。

弧形主体可以是泪滴形。 

弧形的主体，可配置为充满比空气轻的气体，并且中部可配置为在浮动时旋转。 

弧形的主体可以配置为沿转向轴连接到杆。 

风力涡轮机可进一步包括沿旋转轴定位的轮轴。 

轮轴可配置为连接到支撑框架。

风力涡轮机可进一步包括支撑框架。 

支撑框架可配置为沿转向轴连接到杆。 

每个叶片都可以在旋转轴的径向具有一高度，其与中部的层流层的厚度大致相等。 

每个叶片可以具有机翼形状。