轴连接的中轴式水平自转翼轮，以其轴承内环圈7-1连接到中轴6，即构成了翼片通过轴承与中轴连接的中轴式水平自转翼轮机构，而棘轮15(的内环圈)也连接到中轴6，如此即构成了翼片通过轴承与中轴作动连接的中轴式水平自转翼轮机构。
[0629]本实施例的中轴6连接到载体(如高空机构的机身或塔架)，而轴承7(的外环圈)通过传动装置连接到发电机或发动机。
[0630]例3(如图 41、图 42、图 43):
[0631]中轴6固定连接若干个呈环形阵列的平切式升力翼片2从而构成平切式升力翼轮。中轴6还连接棘轮15 (的内环圈)和轴承7 (的内环圈)，而棘轮15 (的外环圈)和轴承7(的外环圈)皆连接套筒19的内腔，套筒19(的外围)连接若干个呈环形阵列的卸纳翼片2-3。
[0632]卸纳翼片2-3的卸流面朝向棘轮15的负载旋转方向(即是棘轮15作为动力轮带动中轴6旋转的方向，当棘轮15向另一方向旋转时不能带动中轴6，而只能空转)。
[0633]这里所谓“棘轮”，是一种类似于自行车飞轮的棘轮机构(只是其外围没有齿而已)。
[0634]例4(如图 44、图 45):
[0635]平切式升力翼片2连接到第一中轴6-1，卸纳翼片2-3连接到第二中轴6_2，而第一中轴6-1和第二中轴6-2分别与电磁离合器23的两端作动力连接。第一中轴6-1套接有超越式齿轮15-1，超越式齿轮15-1与齿轮16啮合，齿轮16固定连接于发电机动力轴22，发电机21固定连接于高空平台20的骨架上，而第一中轴6-1和第二中轴6-2也分别通过各自的轴承7与高空平台20的骨架固定连接。
[0636]并且，给第一中轴6-1设置第一旋转限位开关25-1和第二旋转限位开关25_2并给它们设定相同的角速度的下限。当第一中轴6-1转速低于下限或重新回升到下限之上时，第一旋转限位开关25-1 (通过第一控制电路24-1)使电磁离合器23连接或重新断开，从而使第一中轴6-1与第二中轴6-2连接或断开。而第二旋转限位开关25-2 (通过第二控制电路24-2)使蓄电池26的电路与发电型电动机21接通或断开。
[0637]当风力在正常范围内，卸纳翼片2-3正常推动平切式升力翼片2旋转时，也正常带动发电机21旋转发电，发出的电能通过电力输出总缆27输入配电装置28，配电装置28将大部分电力通过外送电缆27-1向外输出，并将小部分电力通过充电电缆27-2输入蓄电池26储存起来。
[0638]当弱风或无风致使第一中轴6-1速度低于下限时，第二旋转限位开关25-2接通第二控制电路24-2 (断开电磁离合器23)，并且同时接通第一控制电路24-1 (使蓄电池26向发电型发电机21供电，发电型发电机21主动旋转使平切式升力翼片2保持足够转速从而维持足够升力)。当风力恢复到正常范围，第一中轴6-1速度高于下限时，旋转限位开关25-1闭合电磁离合器23且同时断开电机总控制电路24。
[0639]配电装置28、蓄电池26也与高空平台20的骨架固定连接。
[0640]本实施例的发电机21特定为可用作电动机的机型。
[0641]例5:
[0642]在例1、例2或例3的基础上，给连接有升力翼片的旋翼另外添加电动机，并给电动机另设供电线路，该电路可与蓄电池连接(蓄电池可从高空发电机发出的电源中引入小部分充电备用)，蓄电池与高空平台20的骨架固定连接。
[0643]例6(如图 46、图 47、图 48):
[0644]笼式支架31的上侧面和下侧面各有四个卸纳风轮29和四个平切式升力翼轮30，处于四个角上的是平切式升力翼轮30，处于中段的是卸纳风轮。各个卸纳风轮29的中轴6和各个平切式升力翼轮30的中轴6各自连接有两个轴承7 (的内围)，而通过轴承7 (的外围)连接到笼式支架31，并且，每个卸纳风轮29的中轴都各自连接有两个主动轮32，而每个平切式升力翼轮30的中轴6都各自连接有两个从动轮33。
[0645]笼式支架31内部还安装了四个发电机21，每个发电机的动力轴上皆有一个从动轮33。
[0646]每个主动轮32皆与一个从动轮33配对，通过传动皮带34作动力连接(如图47所示)。
[0647]例7:
[0648]在例4或例5的基础上，给机构增加一条缆绳13 (即地面牵引缆)，缆绳13上端连接到水平自转翼轮机构20的支架或载体上。并且将蓄电池和配电装置移到地面。
[0649]例8:
[0650]在例6的基础上，给机构增加一条缆绳13 (即地面牵引缆)，缆绳13上端连接到水平自转翼轮机构20的支架或载体上。
[0651]例9(如图 49、图 54):
[0652]在例7或例8的基础上，将缆绳13(即地面牵引缆)增加到六条，发电机的电缆可以附着于或内置于其中的一条牵引缆。
[0653]例10:
[0654]以例I?例9中任一例为基础，将其各个平切式升力翼片2的迎角取消，从而使该实施例成为翼片不具有迎角的中轴式水平自转翼轮机构。
[0655]十三、夹轮式环状翼轮机的实施例
[0656]例1(如图 79):
[0657]两个任意类型的翼环，它们上下排列且轴心线重叠，它们通过车轨耦合体或磁浮耦合体8连接成为双翼环机构。上环圈1-3的下端和下环圈1-4的上端各有一条环状齿轮轨道4-1，两条环状齿轮轨道4-1上下夹持着一组环形阵列的齿轮16，两条环状齿轮轨道4-1的齿皆与齿轮16的齿相啮合，而齿轮的轴7-7与轴承7作动连接，轴承7与车轨耦合体或磁浮耦合体8的轨道车的车架3-2作静连接。
[0658]因此齿轮16会随同车架3-2保持静止不动，而不会随任一环状轨道或环圈作圆周运动，因此发电机可以直接安装在车架3-2上，并且可以与齿轮16的轴对接或通过传动机构作动力连接。
[0659]齿轮16也可以不作等距离分布(即不形成环形阵列)，而且齿轮16的数最少可以少至一个。之所以可以如此，是因为已经有车轨耦合体或磁浮耦合体8连接两个翼环并确定了它们彼此的相对位置，齿轮16作不规则分布并不会严重影响翼环机构的运行。这样的翼环机构即使是用作飞行器，只要不规则分布的动力齿轮以及它们所组合的发电机或其他机械的重量不超过安全承载重量，就不会造成飞行器不平衡，因为动力齿轮以及它们所组合的发电机或其他机械实际上只不过相当于飞行器上的具有固定位置的货物而已。
[0660]齿轮16也可以换为普通车轮或轨道轮，不过环状齿轮轨道4-1必须更换相应的轨道。
[0661]例2(如图 80):
[0662]两个任意类型的翼环，它们处于同一平面且轴心线重叠，它们通过车轨耦合体或磁浮耦合体8连接成为双翼环机构。内环圈1-1的外围和外环圈1-2的内围各有一条环状齿轮轨道4-1，两条环状齿轮轨道4-1内外夹持着一组环形阵列的齿轮16，两条环状齿轮轨道4-1的齿皆与齿轮16的齿相啮合，而动力齿轮的7-7轴与轴承7作动连接，轴承7与车轨耦合体或磁浮耦合体8的轨道车的车架3-2作静连接。
[0663]例3(如图 81):
[0664]在例I的基础上，采用锥形齿轮作为齿轮16，而两条环状齿轮轨道4-1也相应地形成夹角以适应锥形齿轮。
[0665]本实施例采用锥形齿轮，可以取得汽车过弯道时两轮差速的效果，达到减少轮与轨之间的机械磨损、减少无谓的动力浪费，并减少噪音、提高运动稳定性的效果。
[0666]例4:
[0667]“地面垂直轴发电环”之例3 (如图63)也构成了夹轮式环状翼轮机。
[0668]十四、磁浮式环状翼轮机的实施例
[0669]例1:
[0670]以“翼环式水平自转翼轮机实施例”之例4(如图28)为基础，将其车轨耦合体改为磁浮耦合体。
[0671]本例中的磁浮耦合体见于图77，具体如下:
[0672]在横截面呈凹槽型的环状轨道4的原先由轨道车的轮3-4滚压的各个轨道环面上布列永磁铁或电磁铁3-6，同一圆周上的永磁铁或电磁铁3-6距离相等而呈环形阵列；对应于各个轨道环面上的环形阵列的永磁铁或电磁铁3-6，环形的轨道车的车架3-2上相应地布列永磁铁或电磁铁3-7，相对应的永磁铁或电磁铁3-6与永磁铁或电磁铁3-7的磁极相反，从而使环状的轨道车的车架3-2能以悬浮状态置留于横截面呈凹槽型的环状轨道4之中，并且在不与轨道4的任一面接触的前提下绕翼环的环圈作圆周运动。
[0673]例2:
[0674]以“翼环式水平自转翼轮机实施例”之例1(如图24)为基础，将其车轨耦合体改为磁浮耦合体。
[0675]例3:
[0676]在例I或例2的基础上，将其车架3-2底部的三个排列为品字形的永磁铁或电磁铁3-7换为一个品字形的通电线圈，使通电线圈与轨道上之相对应的三个永磁铁或电磁铁3-6的磁极相同，利用两者相互排斥的力在切线方向上的分量驱使车架环和轨道环发生相对旋转运动。
[0677]以上三例中的磁浮耦合体(或以其原理而设计的装置)可以处于两个上下相邻或内外相邻的环圈之间，而两个相邻两环圈可以具有任何种类的翼片，从而构成不同类型的磁浮式环状翼轮机。
[0678]例4:
[0679]在例1、例2或例3的基础上恢复其原有的车轨耦合体3-2 (并保留磁浮耦合体)。
[0680]当风轮初始旋转阶段尚未产生足够电力，磁浮耦合体尚未能进入正常工作状态，车轨耦合体3-2能够使其正常旋转发电；当风轮在旋转过程中发生线路故障造成磁浮耦合体功能失常时，车轨耦合体3-2能够使其维持正常旋转状态。
[0681]十五、偏心接缆翼轮机的实施例
[0682]例1(如图 50):
[0683]如“高空垂直轴风轮发电机实施例”之例1(如图50、图54)中的对流层高空定点垂直轴发电环就是一种偏心接缆翼轮机，其缆绳通过耦合体8与翼环的环圈的外围连接。
[0684]例2(如图 52):
[0685]如“高空垂直轴风轮发电机实施例”之例2 (如图52、图54)中的对流层高空定点垂直轴发电环也是一种偏心接缆翼轮机，其缆绳通过耦合体8与翼片的末端连接。
[0686]例3(如图 72):
[0687]如“水平自转翼环对拉飞悬机实施例”之例I中的两个高空垂直轴发电环皆属于偏心接缆翼轮机。其缆绳两端，通过缆绳连接爪13A与耦合体8连接，而耦合体8连接于环圈的外围。
[0688]该例所中的缆绳连接爪13A，可以有效地避免缆绳与翼片相碰。
[0689]例4(如图 82、图 83):
[0690]图82是一个翼环式偏心接缆翼轮机的径向切面示意图，该机的风轮半径超过百米，因此需要用缆绳加固。加固方法，两个车轨耦合体或磁浮耦合体皆以其轨道环或车架环连接该风轮的各个卸纳翼片的边缘，其中翼片外侧的耦合体8-1连接卸纳翼片的外边缘，翼片内侧的耦合体8-2连接卸纳翼片的内边缘；一组缆绳13连接到翼片外侧的耦合体8-1的车架环或轨道环，另一组缆绳13连接到翼片内侧的耦合体8-2的车架环或轨道环，这两组缆绳的另一端皆连接到地面拴接点，从内外两侧固定住风轮。
[0691]例5(如图 84):
[0692]有中轴的垂直轴风轮，车轨耦合体或磁浮耦合体8的一端(轨道环或车架环)连接于其各个翼片的末端或中段，而四至八条缆绳13连接到耦合体8的另一端，这些缆绳的另一端连接到地面拴接点，从四面八方固定住风轮。
[0693]例6(如图 85):
[0694]在例5的基础上给每个车轨耦合体或磁浮耦合体8的车架环增加若干个支撑柱
66ο
[0695]特别说明:
[0696]本文任何一处所提到的偏心接缆翼轮机、水平自转翼轮机、夹轮式环状翼轮机和磁浮式环状翼轮机，特指本文同名技术方案中的同名翼轮机，而本文所以说的“环状翼轮机”或“翼环机”，即是发明人在先前的各个专利文件中所称的“翼环机构”。本文任何一处所提到的垂直轴环状竖切式升力翼轮、水平自转翼轮、超越式垂直轴翼轮和拢翼式环状翼轮，特指本文同名技术方案中的同名翼轮。本文任何一处所提到的车轨耦合体和磁浮耦合体，特指本文同名技术方案中的同名耦合体。本文任何一处所提到的复合式升力翼片和变形翼片，特指本文同名技术方案中的同名翼片。
[0697]本文所述系列发明中的各种翼轮、翼轮机并非仅可于风中(风轮和风轮机)或空中(旋翼和旋翼机)，也可用于水中(水轮和水轮机)。
[0698]参考文献:
[0699][I]罗琮贵.旋翼和风轮技术顶板之构成与突破[P].中国:《机电产品开发与创新》2012年第5期
[0700][2]罗琮贵.三种风电机构暨飞行器、高空站、风电船、高空取水机[P].中国:ZL2011200778503，实用 13 期 2012-7-4 授权公告
[0701][3]罗琮贵.翼环、翼环机构、垂直起降飞机、对拉飞机暨风电机构[P].中国:ZL2011203528410，实用 27 期 2012-3-28 授权公告
[0702][4]罗琮贵.翼环及具有翼环的机构暨方法[P].中国:CN2012103315748。
[0703][5]罗琮贵.卸纳翼环、卸纳翼环机构及其发电机、活水机暨方法[P].中国:CN2012102082577。
【主权项】
1.地面垂直轴发电环，属于垂直轴向的翼环式地面风轮发电机，垂直轴向的翼环与发电机作动力连接，而所述垂直轴向的翼环属于卸纳式环状翼轮、垂直轴环状竖切式升力翼轮、水平自转翼轮、超越式垂直轴翼轮、拢翼式环状翼轮或筝式翼轮，其特征是:翼环的数量或翼环中环圈的数量多于I个，最少有两个相邻的环圈作动连接，垂直轴向的翼环的环状支架的底端通过车轨耦合体或磁浮耦合体直接座落于地台或地基，并且发电机座落于地面或安装在最下位的翼环的底端。2.高空垂直轴发电环，高空环状翼轮发电机构，其翼轮机可以属于偏心接缆翼轮机、夹轮式环状翼轮机、磁浮式环状翼轮机、气浮式环状翼轮机、筝式翼轮机或其他任一种翼轮机，其翼环与发电装置作动力连接，而其不随翼环环圈旋转的部分与地面牵引缆的上端连接，地面牵引缆的下端与地面拴接点连接，其特征是:所述翼环属于水平自转翼轮。3.根据权利要求2所述的高空垂直轴发电环，其特征是:所述地面牵引缆的数量不少于三条，而且，各条地面牵引缆下端点的顺序连线所构成的多边形，大于各条地面牵引缆上端点的顺序连线所构成的多边形。4.根据权利要求2所述的高空垂直轴发电环，其特征是:所述发电装置是既可用作电动机又可用作发电机的装置，并且该装置的电路连接了蓄电池。5.水平自转翼环对拉飞悬机，两个或两组悬浮体或飞行器分别处于两个流向相反的风层或水层中，并且两者之间通过缆、链、杆、梁或支架连接，其特征是:所述两个或两组悬浮体或飞行器，其中最少有一个高空垂直轴发电环，或其中最少有一个水平自转翼轮。6.千米高塔廉价高效建设方法，以地面基础设施、中间连接件和高空装置或高空平台三部分组合成为高塔，其中中间连接件的下端与地基或地面基础设施连接，中间连接件的上端与高空装置或高空平台连接，其特征是:所述高空装置或高空平台中具有水平自转翼轮、自转旋翼或能够产生上升力的旋翼，而水平自转翼轮、自转旋翼或能够产生上升力的旋翼连接能够驱使其主动旋转的动力装置；所述中间连接件是缆绳，并且所述缆绳不少于三条，所述缆绳下端点的连线所构成的多边形，大于、等于或小于缆绳上端点的连线所构成的多边形。7.根据权利要求6所述的千米高塔建设方法，其特征是:以支撑杆或支柱代替或加固缆绳，并在支撑杆或支柱之间设置多层横向连接的杆或梁。8.复合式升力翼片，属于升力翼片，具有升力翼型，其特征是:平切式升力翼片与竖切式升力翼片或卸纳式翼片连接为一体。9.根据权利要求8所述的复合式升力翼片，其特征是:平切式升力翼片与竖切式升力翼片通过转动副作动连接。10.变形翼片，属于升力翼片，具有升力翼型，其特征是:升力翼片配置有活动板块，该活动板块处于任一段升力翼片的两个侧面或其中一个侧面，可以是该段翼片侧面面板的整体或其中任一块，也可以是并列于翼片侧面的另一板块；该活动板块与翼片的骨架或翼片中相对不动的部位作动连接并在连接部构成转动副；该活动板块配置有限定其最大偏转角度的物体或装置。11.超越式垂直轴翼轮，属于垂直轴风轮或水轮，具有卸纳翼片、竖切式升力翼片、复合式升力翼、变形翼片或其他类型的切向推力翼片，其特征是:环圈或中轴数量多于一个，其中最少有两个环圈或两个中轴通过超越离合器或其他类型的单向传动装置构成动连接，而两环或两轴上的翼片所产生的切向推力方向相同。12.拢翼式环状翼轮，属于风轮、水轮或旋翼，其可选用的翼片包括而不限于卸纳翼片、平切式升力翼片、竖切式升力翼片、复合式升力翼片或变形翼片，而所述翼片配置有偏转机构，翼片可绕偏转机构中的转动副的中轴线发生偏转，其特征是:所述转动副或者位于翼片与环圈的连接处，由环圈与翼片在它们的交接部相互构成，或者位于一个分段拼接而成的翼片的两段拼接处，由一段翼片与另一段翼片在它们的交接部相互构成，所述转动副的中轴线或者平行于翼弦，或者虽不平行于翼弦，但也不平行于翼展方向。13.垂直轴环状竖切式升力翼轮，属垂直轴风轮，翼片呈环形阵列与环圈或中轴连接，其特征是:所述翼片或者是竖切式升力翼片或竖切式筝型翼片，或者是包含有竖切式升力翼片或竖切式筝型翼片的变形翼片或复合式升力翼片。14.筝式环状翼轮，属于翼环式风轮、水轮或旋翼，环形阵列的翼片不是与中轴连接而是与环圈连接，其特征:具有平切式筝型翼片或/和竖切式筝型翼片。15.水平自转翼轮，属于自转旋翼或垂直轴风轮，平切式升力翼片或平切式筝型翼片呈环形阵列与环圈或中轴连接，其特征是:还具有卸纳翼片、竖切式升力翼片或其他类型的切向力翼片。16.根据权利要求15所述的水平自转翼轮，其特征是:具有平切式升力翼片或平切式筝型翼片的环圈或中轴数量多于一个，其中最少有两个环圈或两个中轴相互构成了超越式垂直轴风轮。17.根据权利要求15所述的水平自转翼轮，其特征是:所述平切式升力翼片或平切式筝型翼片的迎角可以是零角、锐角或钝角。18.水平自转翼轮机，属于具有平切式升力翼片的翼环式或中轴式的自转旋翼机，其特征是:不但具有平切式升力翼片或平切式筝型翼片，还具有卸纳翼片、竖切式升力翼片、竖切式筝型翼片或其他类型的切向力翼片，两种或更多种翼片或者共同连接到同一个环圈或同一个中轴，或者分别连接到两个或更多个不同的环圈或中轴。19.夹轮式环状翼轮机，属于翼环式风轮机、水轮机或旋翼机，翼环数量多于I个，其特征是:一个轮、几个轮或同一组环形阵列的轮处于两个相邻的翼环之间，这两个翼环的环圈皆与这一个轮、几个轮或同一组环形阵列的轮接触而形成高副连接。20.磁浮式环状翼轮机，属于翼环式风轮机、水轮机或旋翼机，其翼环可以属于垂直轴环状竖切升力翼轮、超越式垂直轴翼轮、拢翼式环状翼轮、水平自转翼轮、筝式翼轮或其他任一种环状翼轮，其翼环与车轨耦合体连接，而车轨耦合体由环状轨道与环状阵列的轨道车组耦合或啮合而构成，轨道车的轮可以是齿轮或无齿的轮，轨道是与之相应的有齿或无齿的轨道，其特征是:以磁浮耦合体全部取代或部分车轨耦合体。21.偏心接缆翼轮机，属于翼环式或中轴式风轮机、水轮机或旋翼机，具有牵引缆或固定缆，缆的一端与风轮机、水轮机或旋翼机的不随翼片旋转的部位连接，另一端与另一地面设施、水下设施、高空设施或另一翼环机连接，其特征是:在翼轮和缆之间具有耦合体，耦合体的一端或者连接于中轴式或翼环式翼轮的翼片且耦合体的中轴线与翼轮的中轴线重叠，或者连接于翼环式翼轮的环圈，而耦合体的另一端连接于缆的一端，并且，耦合体和缆的连接点与中轴线的垂直距离大于耦合体的环状轨道的内环线与中轴线的距离的1/3。
【专利摘要】地面垂直轴发电环，发电机座于地基，翼片按高度不同而分段相对运动，消除了不同高度风速差异造成的上下翼段的相抗内耗和内伤，并增强抗风防倒性能；高空垂直轴发电环，当地面牵引缆多于三条且向四周延伸接地，则无需刚性塔架支撑即可在任何风向风速变化中保持垂直高度和水平位置不变；水平自转翼环对拉飞悬机起飞、悬停、巡航、降落全程皆保持垂直轴向，消除了原机型形成对拉时必须从垂直轴向变为后仰轴向而造成的难以随时起降的弊病；千米高塔廉价高效建设方法,以高空垂直轴发电环拖带多条缆绳升空，各缆绳向四周延伸接地，再用支柱取代缆绳，从而廉价快速地构成千米高塔。本系列发明的各种翼片、翼轮和翼轮机为构建垂直轴发电环提供了技术构件。
【IPC分类】F03B3/14, B64D27/02, B64C27/32, F03D9/00, B61B12/00, F03D11/00, F03B13/00
【公开号】CN104976074
【申请号】CN201410775016
【发明人】罗琮贵
【申请人】罗琮贵
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2014年12月13日