[发明专利]轮毂驱动风力涡轮机

说明书

公开了一种轮毂驱动风力涡轮机装置。该装置可以包括主体(101)以及安装到所述主体(101)上以便将施加到至少一个垂直轴线风力涡轮机叶片(102)上的风力转移到该主体(101)的至少一个垂直轴线风力涡轮机叶片(102)，使得主体(101)移动。该装置还可以包括至少一个轮毂(105a,105b,105c,105d)，其附接到主体(101)且构造为当由主体(101)移动驱动时旋转。该装置还可以包括至少一个发电机(106)，其与至少一个轮毂(105a,105b,105c,105d)耦合以便当由至少一个轮毂(105a,105b,105c,105d)的旋转驱动时而产生电力。

技术领域

本发明涉及风力发电机领域，并且更特别地，涉及轮毂驱动风力涡轮机，其中电力发电机与垂直轴线风力涡轮机叶片所驱动的轮毂耦合并且在带轮的大尺寸垂直轴线风力驱动装置的移动路线的周边处利用线性速率来产生电力。

背景技术

风力发电机能够按涡轮机轴线构造或按尺寸来分类。水平轴线风力涡轮机包括沿水平方向定位在塔顶部的主转子轴，并且指向风内或者风外。垂直轴线风力涡轮机包括横向于风且不一定垂直于风定位的主转子轴。一般的，从发电单位成本、陆地使用效率、发电效率、运行成本和维护成本方面讲，大尺寸风力发电机相比于小尺寸风力发电机更有益。

水平轴线风力发电机的当前最大功率容量是5-6MW。功率容量的进一步的增加需要风力涡轮机叶片具有更大的直径并且因此在叶片末端具有更大的线性速率(即，速度)。例如，对于2.5-MW的风力发电机，风力涡轮机叶片具有大约100米的直径以及在叶片末端具有200km/h的线性速率，达到与高速列车相当的速度。然而，叶片的尺寸受到惯性力、重力和与交变负荷关联的机械疲劳的限制。而且，更大的叶片需要更高的塔，从而使得安装和维护更复杂且昂贵。因此，进一步增加水平轴线风力发电机的功率容量非常难。

相比而言，垂直轴线风力发电机(VWPG)能够克服水平轴线风力发电机的缺点。首先，VWPG不需要高的塔，并且因此，能够在地面水平上完成设备的安装。其次，VWPG可安装有更多的叶片，并且甚至当叶片以慢速旋转时仍能够工作。第三，VWPG是全向的，不需要跟踪风力，并且因此不需要复杂的机构来横摆(yaw)转子或纵摇(pitch)叶片。

然而，在常规的VWPG中，发电机直接由位于涡轮机中央的垂直中央轴驱动，并且因此驱动发电机的中央处的旋转速率比涡轮机周边处的线性速率低得多。由于VWPG通常以比水平轴线风力发电机更低的速度以及更高的扭矩旋转，所以它们具有差的发电性能并且因此增加了发电的成本。例如，安装到水漂浮平台上的常规的VWPG、安装到磁轨上的常规VWPG以及安装到超大轨道上的常规的VWPG使用涡轮机中央处而不是周边处的线性速率来驱动发电机，并且因此具有差的发电效率。另外，那些常规的VWPG具有其它缺陷，诸如高制造成本、高技术难度等。

发明概述

在一个方面，本发明涉及轮毂驱动风力涡轮机装置。该装置可包括主体以及安装到所述主体上的至少一个垂直轴线风力涡轮机叶片，所述垂直轴线风力涡轮机叶片被构造为将施加到至少一个垂直轴线风力涡轮机叶片上的风力转移到主体，使得主体移动。该装置还可以包括附接到主体且构造为当由主体的移动驱动而旋转的至少一个轮毂。装置还可以包括至少一个发电机，其与至少一个轮毂耦合且构造为当由至少一个轮毂的旋转驱动时产生电力。

本公开的另外的目的和优点将部分地在下面的详细说明中阐述，部分地将从说明书中推导出，或者可以通过实践本公开来获知。本公开的目的和优点将通过尤其在随附权利要求中指出的要素和组合来实现和达到。

应当理解，上述的大概说明和下面的详细说明仅是示范性和说明性的，不是限制本发明的权利要求。

附图说明

构成本说明书的一部分的附图图示了若干实施例，并且与说明一起解释公开的轮毂驱动风力涡轮机。

图1A是与本公开一致的示范性的轮毂驱动风力涡轮机的实施例的示意性侧视图。