专利名称：用于风轮机的导风装置以及结合该导风装置的风轮机的制作方法
技术领域：
本发明涉及风轮机，尤其涉及用于风轮机的导风装置。
背景技术：
在本领域中，垂直轴式风轮机是公知的。在垂直轴式风轮机中，主转子轴是垂直地 设置并有径向延伸的臂支撑着叶片。在升力型的垂直轴式风轮机，具有翼型的叶片使得大 部分的旋转力来自由于风通过叶片而产生的空气动力。因为涡轮的旋转，所述翼片的受风 方向，在整個圆形的路径上不断改变，并且每个叶片在每一图旋转内均受到正面的和负面 的风力作用。这可能使风轮机的效率低于它本应实现的最高效率。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于风轮机的导风装置，该导风装置克服或至少改 善上述的问题，或至少为现有技术提供了有用的选择。根据本发明的第一个方面，提供了用于风轮机的导风装置。该导风装置具有一位 于导轨或旋转盘上的垂直导风表面，并可沿圆形路径环绕风轮机移动。优选地，所述导风表面的圆周跨度小于圆形路径的30度。优选地，所述导风表面的圆周跨度在圆形路径的5度到30度之间。优选地，其中所述导风表面沿着水平向弯曲。优选地，所述的导风装置进一步具有控制装置用以移动所述导风表面至超前于主 导风向30度的位置。根据本发明的第二个方面，提供一种风轮机。该风轮机包括固定中芯；可旋转地 支撑于所述中芯并具有多个径向延伸转子臂的转子，每个转子臂置有转子叶片；以及上述 的导风装置。优选地，所述圆形路径环绕所述转子的外周。优选地，所述导风表面的圆周跨度小于圆形路径的30度。优选地，所述导风表面的水平跨度在圆形路径的5到30度之间。优选地，所述导风表面的垂直高度高于转子叶片的高度。优选地，所述导风表面是直的或是沿着水平方向弯曲的。优选地，所述导风表面超前于主导风向30度。根据本发明的第三个方面，提供一种操作垂直轴式风轮机的方法，包括设置一垂 直导风表面在环绕风轮机的圆形导轨或旋转盘上，沿圆形路径移动导风表面，使其面对主 导风向。优选地，所述导风表面沿圆形路径移动致超前于主风导向30度。本发明的更多方面将会在随后的描述中变得明确。该等描述仅为示例，并无意图 限制本发明的使用或功能的范围。
现以本发明的实施例，仅作为例子进行描述，并以随附的附图作为参考，其中图1是置有导风装置的垂直轴式风轮机的透视图；图2是当涡轮顺时针方向转动时，从主导风向观看的置有导风装置的风轮机的正 视图；图3是置有导风装置的风轮机的平面图；以及图4是可采用导风装置的第二种类型的垂直轴式风轮机的透视图。
具体实施例方式在图1中描述了根据本发明的置有导风装置风轮机的透视图。对本发明来说风轮 机的规模并不是关键的。它可以是任何的规模，从小屋顶式的到大型风轮机，例如直径300 米的和高度达500米的。这种规模的风轮机已经由申请人在早期的专利申请中提出。图1所示的风轮机含装置发电机10的基座。固定的涡轮支撑架26从所述基座垂 直地延伸并涵盖着连接发电机的垂直旋转轴11。所述的轴11与三个径向叶片结构连接，各 自支撑着升力式翼型叶片12。叶片12于旋转轴11间隔120度设置。如在本领域中已知 的，风作用于叶片12导致旋转轴11旋转以发电。所述风轮机在沿基座处置有导轨20。该导轨20沿所述叶片12的旋转路線的圆 周，形成一条圆形路径。可移动框架21被设置成可在圆形轨道20上移动。該框架垂直地 延伸至高于叶片12顶端。在所述框架21和涡轮支撑架26之间的两个径向延伸臂22、23， 在框架21的顶端和中部的位置上支撑着框架21。两个径向臂22、23被分别垂直地设置在 低于和高于转子叶片12的位置上。所述框架21置有轮子或滚轮(未有显示)，使其可在圆 形轨道20上自由移动，并因此而可沿着风轮机的圆周移动。在基架置有动力驱动系统，用 以推动框架21沿着圆形轨道20移动。垂直的导风表面25位于框架21的外向面上。该导 风表面25宽约横跨圆周部分的10度，垂直高度B长于转子叶片12的垂直长度。导风表面 25在框架上的位置需使整个B长度的延伸与转子叶片12的整个垂直高度相应。所述导风 表面25沿水平方向是平直的。在另一个可供选择的实施例中，导风表面25沿着水平方向 是弯曲的。用于导风装置的控制装置包括风向传感器和导风装置的位置控制电路。在使用 中，作用于风轮机的主导风向被确定后，位置控制装置可驱动框架21致导风表面25在主导 风向的30度的位置。在附图中，如时钟的表面，圆形轨道20设位置编号1至12。这些数字 的目的仅是为了提供示范。它们不构成所述装置的实体的任何部份亦无意图限制本发明的 使用或功能的范围。如图1所述示，在该实施例中，翼型涡轮叶片12使涡轮沿着顺时针方向 旋转。在该实施例中，主导风向来自6点钟的位置。如果导风表面25被放置于超前于主导 风向大约30度的位置上，转子的旋转可达最大效率和速度。在实施例中，超前于主风方向 30度的位置是指时钟表面5点钟的位置。在本文件，术语“超前于”是指当转子叶片12到 达与主导风向成90度垂直的位置时，该转子叶片12经过导风表面25后已转动了三十度。即使放置一个圆周跨度只有10度的导风表面25在超前于主导风向30度的位置， 风轮机在同一风强度的旋转速度和效率亦获得重大改善。导风表面25使涡轮在较低风速 时开始旋转，并且在同一风强度的情况下，比没有导风表面25时的旋转速度更快。导风表面25放置的最佳位置可根据导风表面的规模尺寸和风轮机转子叶片的类型和规模尺寸而 有所改变，而非确切地为30度。应该理解，对本领域的技术人员来说显而易见的修改和替换不超出本发明的范 围。例如，在优选的实施例中，导风表面25的水平跨度是10度。然而，这对于本发明来说 不是必要的，所述跨度可以是小于30度的任何跨度。另外，发明人目前相信导风表面25最 有效率的位置是超前于主导风向30度。然而，这对于本发明来说并不是必要的，除了 30度 之外的其他位置也有可接受的效果。另外，可以预见的是，导风表面25的最有效率的位置 可能与导风表面跨度有关。例如，如果说所述跨度从10度增加至30度，那么相对于主导风 向的最优位置可能从优选的30度有所变化。图4描述了由申请人在早期的专利申请中提出的大规模多层风轮机。图4所描述 的风轮机有三层独立旋转的涡轮，一层叠于另一层之上。这种风轮机可延伸达300至500 米的高度。因受地形的影响，对这样高的风轮机，在不同高度的各层所受的风可能有所改 变。因此，若每层的导风表面可放置于稍微不同的方向，则可应付在不同高度的风的方向会 有所改变的情况，且效果会更好。在该实施例中，设置于风轮机外围的旋转盘能为在不同垂 直高度的每层涡轮，携带一可分别獨立旋转的导风表面。所述旋转盘可由管状的框架构件 组成，以避免旋转盘在导风表面区域外对作用于风轮机的风造成过大影响。
权利要求
一种用于风轮机的导风装置，该导风装置具有一位于导轨或旋转盘上的垂直导风表面，并可沿圆形路径环绕风轮机移动。
2.根据权利要求1所述的导风装置，其中导风表面的圆周跨度小于圆形路径的30度。
3.根据权利要求2所述的导风装置，其中导风表面的圆周跨度在圆形路径的5到30度 之间。
4.根据权利要求1所述的导风装置，其中导风表面沿着水平方向弯曲。
5.根据权利要求1所述的导风装置，进一步具有控制装置以移动所述导风表面至超前 于主导风向30度的位置。
6.一种风轮机，其包括 固定中芯；可旋转地支撑于所述中芯并具有多个径向延伸转子臂的转子，每个转子臂置有转子叶 片；以及如权利要求1所述的导风装置。
7.根据权利要求6所述的风轮机，其中所述圆形路径环绕转子的外周。
8.根据权利要求7所述的风轮机，其中导风表面的圆周跨度小于圆形路径的30度。
9.根据权利要求6所述的风轮机，其中导风表面的水平跨度在圆形路径的5到30度之间。
10.根据权利要求6所述的风轮机，其中导风表面的垂直高度高度高于转子叶片。
11.根据权利要求6所述的风轮机，其中导风表面是平直的或是沿着水平方向弯曲的。
12.根据权利要求6所述的风轮机，其中导风表面超前主导风向30度。
13.一种操作垂直轴式风轮机的方法包括，设置一垂直导风表面在环绕风轮机的圆形 导轨或旋转盘上，沿圆形路径移动所述导风表面，使其面对主导风向。
14.根据权利要求13所述的方法，其中导风表面沿圆形路径移动，以使其超前于主导 风向30度。
全文摘要
一种用于风轮机的导风装置，具有一垂直的导风表面，可沿圆形路径环绕风轮机移动，用以面对主导风向。
文档编号F03D3/04GK101871421SQ20091000410
公开日2010年10月27日 申请日期2009年2月12日 优先权日2008年2月29日
发明者胡应湘, 胡文新, 胡芝明 申请人:合和风电有限公司