[发明专利]适于没有风力涡轮机塔的安装的改进的风力涡轮机

说明书

本发明公开适于没有风力涡轮机塔的安装的改进的风力涡轮机。风力涡轮机基于具有适当选择的叶片的转子。风流中的喷嘴和扩散器增加转子可用的风能量。转子与一个或多个发电机可中断地连接，这允许在宽风速范围内产生。转子还与飞轮可中断地连接，这允许根据风能量的可用性的需要来存储或使用旋转能量。一个或多个风力涡轮机可被一同组合在公共壳体中。风力涡轮机塔的缺乏以及通用紧凑型设计允许风力涡轮机在靠近建筑物或在建筑物上的使用。

分案申请声明

本申请是第201680023440.6号中国专利申请的分案申请。

技术领域

本专利涉及如下风力涡轮机，即，该风力涡轮机通过喷嘴和扩散器的使用来增加空气流并且适于没有风力涡轮机塔的安装。

背景技术

风力涡轮机是通过转子叶片的转动来将风的动能转化成机械能的众所周知的装置。接下来，机械能随后能够通过发电机转换成电能。

用于发电的一种类型的风力涡轮机由转子构成，该转子具有连接到位于适当大小的塔的顶部上的公共主轴的多个长细长叶片。这种类型的图示可在US8,622,698的图1中发现。这种类型的风力涡轮机在实践中面临的挑战是低效率，特别是在低风速下，要求安全性和效率的塔和叶片的高度以及这种大型结构的整体侵入式外观。本专利还说明了在实践中使用的常见的风力涡轮机塔：细长且高的单元件支承件。

部分地，风力涡轮机的效率由贝茨定律预测。该定律预测风力涡轮机只能捕获小于风力的16/27(59.3％)的动能。由于空气分子将其能量转移到转子叶片的碰撞而产生极限。

在实践中，风力涡轮机只能捕获贝茨定律极限的约75％至80％。然而，实现更高效率的手段是通过在转子之前和之后使用喷嘴和扩散器来收集额外的风流。这种挑战在US20120175882中更全面地描述。

具有罩或整流罩的许多风力涡轮机用于产生喷嘴和扩散器是本领域已知的。一个例子在WO2012137008中发现。另一个在WO2006065248中发现。在US4075500中发现了用于塔式结构上的早期类型的风力涡轮机罩。然而，在实践中，罩的重量和风载荷证明为难以安装在风力涡轮机塔上。

风力涡轮机的其它缺陷发现于US2012282092的第0014段和下文。这些包括：靠近地面的低效运行；塔所需的大尺寸；昂贵的维护和循环压力和故障。

风力涡轮机的一种低效率是由在叶片尖端产生的风流产生的。解决该问题的一个手段是将叶片包围在没有这种风流的结构中。这种布置在CA2590918(图3)中发现。在本专利中，筒也用作发电机的一部分。

如果风力涡轮机可被设计成在较低风速下是有效的，可在不使用公共风力涡轮机塔的情况下安装，以及通常可克服以前已知的风力涡轮机的缺点，这将是有益的。

发电的挑战是输配电系统的电力损失。简单地将电力从一个地方传输到另一个地方，将会损失大量的电力。由于这种挑战，希望将发电系统置于接近电力使用的地方。本发明允许发电能力靠近或者在合适的情况下放置在消除传输损失的建筑物上。

与电力相关的系统的最终挑战是存储过剩电力并平滑电源中的波动的困难。由于风的自然波动，使用风力发电机时，这个挑战是显而易见的。解决这个问题的一个手段是使用飞轮和离合器，如US8749083中所述。然而，其中提出的系统面临着在风力涡轮机塔的顶部安装重飞轮的挑战。

如水的液体可具有类似于如空气的气体的流。大多数风力涡轮机的设计的短期缺陷是无法将这些设计适应于自然水流的区域以用于发电。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术在增加穿过该装置的风速方面的限制。

本发明的另一个目的在于通过提供转子与一个或多个发电机之间的连接来适应于通过转子的速度来提高发电效率。