专利名称：用于产生电力的方法和太阳能提供动力的风力发电设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及产生电力的领域，并且能够用于动力工程、其它工业，以及用于家用目的。要求保护的方法和设备不燃烧化石燃料(煤、石油、天然气、核燃料、氢)并且不产生任何废气或有害排放。
背景技术：
存在众所周知的不同方式来通过利用常规燃料的内燃式发动机、气体涡轮发动机产生电力。在操作期间，这样的发动机燃烧燃料并且对生态环境产生负面影响。已知的是，还可以通过转化太阳能来产生电力。然而，太阳能电池的效率(例如US E19/318)总计为、19. 5%.随时间流逝，它们的效率由于太阳能电池的表面污染而永久地降低。同时，太阳能电池通常占据较大的面积并且是昂贵的产品。尽管具有这些缺陷，但是太阳能电池广泛用于在晴天产生电力。当前,基于与发电机动力学地连接的大直径(高达60m)的叶片风力涡轮机已经发展出了风力发电设备。在风速为8-12m/s但是不大于15m/s时，获得用于现代风力发电设备的标称模式。在发明专利RU22177562中描述了与所要求保护的发明在许多方面类似的风力发电设备。如该发明中所述，风力涡轮机使用小叶片以及在这种叶片之前安装的锥形整流罩。锥形整流罩将空气流引导至叶片，该叶片允许额外地增大风速。同时，需要较低的风速和较高的旋转来操作风力涡轮机。具有小叶片和锥形整流罩的风力涡轮机动力学地连接到发电机，以产生用于消费者的电力。通常，风力涡轮机安装在地面以上IOm和更高的高度处。较高的风力涡轮机高度增大了捕集所需风流的可能性。给出的用于产生电力的风力发电设备和方法的缺陷是直接风速依赖性。通常，电力的产生由于缺乏所需的风流速度而暂停。尽管有风力涡轮机设计，但是这样的缺陷是所有现代风力发电设备所固有的。需要将风力涡轮机安装在固定到大重量混凝土板的高支撑件上被看作是风力发电设备考虑的另一个缺陷。这需要确保其在强风条件(大于20m/s)下的稳定性。自然，这样的设计增加了施工的成本并且导致巨大的材料消耗。所述风力发电设备的另一个缺陷是缺乏风引导叶片和环形整流罩。这样的缺陷降低了风力涡轮机的效率，原因是空气流撞击涡轮机叶片的角度并不是最佳的。然后，空气流从叶片反射，并且通过离心力沿不同的方向径向地离开。由于所述现象，所以空气流在风力涡轮机处不会产生足够的机械能，因此其效率系数降低至30%。本发明的目的是提供用于产生电力的方法和设备，其可以永久地操作并且与自然风流速度无关。这样的设备具有高效率和低噪声水平，并且利用太阳能、动能和势能进行操作。
发明内容
为了实现所述技术效果，提供用于产生电力的方法，该方法包括以下步骤提供具有所需速度的人造空气流；提供太阳能电池和多个太阳光束收集器；将由太阳能电池和多个太阳光束收集器产生的电流传送至电动马达以使传动装置旋转；将传动装置连接到可动支撑件基部，以接纳涡旋空气涡轮机和能够以预定速度旋转的框架。还应当注意到，本文所述的方法提供的空气流具有为至少12m/s的永久速度。空气流可以借助引导孔沿着涡轮机的转子的旋转方向转动。此外，涡轮机可以借助于太阳能沿周向方向以至少为两米的旋转半径和预定的速度旋转，太阳光束收集器以范围为从20°到45°的角度安装。该方法还设置成部分电力供应到电动马达以使框架旋转。借助锥形和环形整流罩，前进的空气流可以初始被压缩、加速，然后被转动且以不大于90°的角度引导至转子的工作表面。在旋转时，涡轮机可以利用人造空气流的动能和势能以及太阳能电池的电力。另外，可以在转子的所有工作表面上同时产生反作用效果。本发明的另一个变型覆盖了产生电力的无叶片设备，其包括发电机；转子，所述转子连接到该发电机；空气压缩和保持单元，所述空气压缩和保持单元设置有多个引导孔，所述多个引导孔使空气流沿所述转子的旋转方向转动；用于传送能量的装置；以及多个太阳能电池。转子可以为盘形，并且多个孔可以位于其周边上且相对于转子盘形表面成角度。同时，孔可以具有凹的工作表面以产生反作用效果。此外，所述多个孔形成为圆筒、锥形结构或喷嘴。该设备还可以包括分隔件，该分隔件设置于转子之前并且具有多个引导孔。这样的孔可以成角度地引导在所述转子上的初始沿所述转子的旋转方向转动的前进的空气流。该设备还可以包括环形整流罩，以保持转动的空气流并且在没有任何损失的情况下将该转动的空气流引导至转子的工作表面。另外，该设备可以包括锥形整流罩，以增大空气流的速度并且在设置于分隔件之前的转子孔上产生必要的空气压力。该设备还可以包括可旋转的框架，所述框架能够产生人造的前进的空气流，其中预定的旋转半径可以为至少2m，并且所述框架能够产生必要的空气流速度。该设备可以包括具有传动装置的电动马达，所述传动装置使所述框架旋转并且产生具有所需速度的前进的空气流。同时，其中多个太阳能电池可以装备有多个镜子。此外，转子和分隔件设计可以防止前进的空气流在速度小于60m/s时失速。
图I示出了无叶片涡轮机的示意图。图2示出了具有无叶片涡轮机、太阳能电池和太阳光束收集器(镜子)的设备的示意图。图3示出了利用自然空气流的无叶片风力发电设备。
具体实施方式
借助产生具有所需速度的人造空气流并结合太阳能电池(例如太阳能电池板)和太阳光束收集器(镜子)来实现给出的用于产生电力的方法中所述的技术特征。人造空气流使涡旋空气涡轮机的转子以恒定速度旋转，这确保了连续产生电力。该设备装备有锥形和环形整流罩、具有引导孔的分隔件和具有倾斜孔的转子。锥形和环形整流罩可以用作用于压缩和保持空气流的单元。转子动力学地连接到发电机。该设备安装在可旋转的框架上。框架在白天通过太阳能电池或多个太阳能电池驱动，在晚上通过其自身产生的电力来提供框架驱动。在用于产生电能的方法和设备的优选实施例中，使用处于大于12m/s的切向(角)速度下的至少两米的旋转半径。在具体实施例中，具有不小于2m的旋转半径的两个或更多个风力发电模块(涡轮机)安装在可旋转的框架上。在晚上，所产生的电力的一半供应给消费者，另一半用于框架旋转。这样的风力发电设备通过外部电源、太阳能电池、机械装置或移动发电设备来启动。考虑到因为空气流速度增大，第三动力设备中的转子容量也增大，所以产生的电力足以满足消费者需求以及使框架旋转。因为框架旋转阻力的增大在实践中是线性的，所以旋转框架的电力消耗不是很大。在另一个实施例中，具有发电模块的一个框架沿竖向安装在另一个上方。从而，具有足够数量的竖向发电模块来增大发电设备的容量。模块(涡轮机)的数量并不限于特定的需求(1、2、3、4、5、6等)。然而，优选的是使用单个模块而不是两个或者甚至更多个模块(4、6、8等)。竖向的风力发电设备占据的面积比相同容量的一个水平定向的发电设备所占据的面积小几倍。针对产生前进的空气流所提出的方法还可以用于叶片直径高达60米的常规风力发电设备。然而，对于具有大叶片的风力发电设备而言固有的已知缺陷在所提出的方法中同样存在。(见表I)。因此，由于显著的容量损失和大的整体尺寸，所以常规的风力发电设备用于前进的空气流在经济上并不是可行的。表 No. I
权利要求
1.一种用于产生电力的方法，所述方法包括以下步骤提供具有所需速度的人造空气流；提供太阳能电池和多个太阳光束收集器；将由太阳能电池和多个太阳光束收集器产生的电流传送至电动马达以使传动装置旋转；将传动装置联接到可动支撑件基部，以接纳涡旋空气涡轮机和能够以预定速度旋转的框架。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于空气流具有为至少12m/s的恒定速度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于空气流借助引导孔沿着涡轮机的转子的旋转方向转动。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于涡轮机借助于太阳能沿周向方向以至少为2m的旋转半径和预定的速度旋转，太阳光束收集器以范围为从20°到45°的角度安装。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于电力被部分地供应到马达以使框架旋转。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于借助锥形和环形整流罩，前进的空气流初始被压缩，然后加速，最后被转动且以不大于90°的角度引导至转子的工作表面。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于人造空气流的动能和势能以及太阳能电池的电力用来使涡轮机旋转。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于在所有的转子工作表面处同时产生反作用效果。
9.一种用于产生电力的安全设备，其包括发电机；转子，所述转子连接到所述发电机；空气压缩和保持单元，所述空气压缩和保持单元设置有多个引导孔，所述多个引导孔使空气流沿所述转子的旋转方向转动；用于传送能量的装置；以及多个太阳能电池。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于所述转子具有盘形形状，并且所述多个孔位于所述转子的周边处并且相对于所述转子的盘形表面倾斜，其中所述孔具有凹的工作表面，以产生反作用效果。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于所述多个孔形成为圆筒、锥形结构或喷嘴。
12.根据权利要求10所述的设备，其特征在于其还包括分隔件，所述分隔件安装在所述转子之前并且具有多个引导孔，其中所述孔能够成角度地引导在所述转子上的初始沿所述转子的旋转方向转动的前进的空气流。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于其还包括环形整流罩，以保持转动的空气流并且在没有任何损失的情况下将该转动的空气流引导至所述转子的工作表面。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于其还包括锥形整流罩，以增大空气流的速度并且在设置于分隔件之前的转子孔上产生必要的空气压力。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于其包括可旋转的框架，所述框架能够产生人造的前进的空气流，其中预定的旋转半径为至少2m，并且所述框架能够产生必要的空气流速度。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于其包括具有传动装置的电动马达，所述传动装置使所述框架旋转并且产生具有所需速度的前进的空气流，其中所述多个太阳能电池可以装备有多个镜子。
17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于所述转子和所述分隔件设计成避免前进的空气流在速度小于60m/s时失速。
全文摘要
本发明涉及利用太阳能提供动力的电池人工地产生入射到发电模块(涡轮机)上的空气流的发电领域。该发电模块转动、压缩该空气流，并且将该空气流引导到无叶片转子的工作表面上。转子设计成使得在其工作表面上产生反作用效果，这改进了涡轮机的特性。在提出的用于产生电力的方法中，利用空气流的动能和势能，还利用设备的惯量以及太阳能提供动力的电池。该方法的效率达到50％，同时节省了传统的燃料，并且降低了到大气中的CO2的排放。
文档编号F03D1/06GK102667143SQ201080047992
公开日2012年9月12日 申请日期2010年8月26日 优先权日2010年8月26日
发明者I·G·乌尔苏, Y·S·波塔波夫 申请人:代用能源研究有限公司