CN101460739B - 风力和上升气流涡轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发电领域，更具体而言，涉及使用风力涡轮机来发电。在烟囱的上部上安装垂直轴的风力涡轮机。在烟囱的外部上设置转子叶片，并且借助于短的驱动轴将旋转的转子叶片生成的机械能传递给发电机。使用所述驱动轴来驱动发电机中的转子，以在定子中感应电压。在替选的配置中，风力涡轮机和发电机是一体化的。转子叶片直接耦接于旋转的、感应电流的永磁体组或转子以便绕着静止的、产生电流的定子旋转。在任一配置中，转子叶片均利用与烟囱或主风关联的上升气流而旋转。

Description

风力和上升气流涡轮机
技术领域
本发明涉及发电领域，更具体而言，涉及使用风力涡轮机来发电。
背景技术
如本领域的技术人员所知晓的，诸如煤炭、石油和天然气等的能源的可用性是有限的，这已导致用于这些燃料的费用逐步升高。升高的费用对于住宅用户有重大影响，而对于诸如制造商等的商业用户来说影响更大，对于这些商业用户来说，成本可能意味着持续工作与破产之间的区别。
由于这样的升高的费用，已经迫切需要开发替代能源，替代能源的一个亚类包括可再生的能源，可再生的能源从诸如日照、风、流水、生物过程及地热流等的正在发生的自然过程中获取其能量。可以直接使用可再生的能源，或者可以使用可再生的能源来产生其他更方便的形式的能量。直接使用的一个示例包括地热，而间接使用的一个示例则包括用来发电的风力涡轮机。
风力涡轮机可附接于发电机用于发电。基于风力涡轮机旋转所绕的轴(水平的或者垂直的)，风力涡轮机可分为两种常用的类型。对于垂直轴的风力涡轮机(VAWT)，发电机一般放置于安装VAWT的塔的底部，使得所述塔不必支撑该发电机。如图1所示，安装在塔20上的VAWT 10连接至发电机30，发电机30可将生成的电存储于例如电容器或电池40中，或者将电直接分送到住宅或商业终端用户50。已经为住宅和商业使用设计了VAWT，例如加拿大安大略省米西索加市的Cleanfield Engergy公司提供的2.5kW的VAWT。如图2所示，这种专卖的VAWT的特征是绕中心轴70旋转的三个窄的、三米的垂直叶片60。
太阳烟囱是用于通过受热空气的对流来利用太阳能产生动力的装置。在该装置的最简单的形式中，其由涂黑的烟囱构成。在白天，太阳能加热烟囱，从而加热其中的空气，导致烟囱内的空气的上升气流。太阳塔合并有置于烟囱底部的太阳能收集器，以加热收集器附近的空气。所产生的温暖空气在烟囱中形成上升气流。在太阳塔的一个配置中，风力涡轮机被置于烟囱中，并由上升的空气来驱动。涡轮机连接至发电机，从而生成用于存储或分发的电。Manfred Fischer发明的、1998年5月14日提交的题为“Power Station Using Updraft Flowing Up Tall Chimney”的德国专利DE 198 21 659描述了这样的配置。参考图3，该专利的摘要声明：上升气流发电站由烟囱(B)构成，该烟囱的底部被太阳能收集器顶(A)环绕，并将气流从所述顶下面的盘形环状室释放到烟囱。至少有一个风力涡轮机(C)被设置在该气流中。
VAWT和太阳塔或烟囱均能够在其能力范围内适当地发电，但它们均受限于设计。更具体而言，VAWT必须有风才能运行，这使其应用被局限于总是有风的特定地区。太阳烟囱依赖于阳光来生成足够的上升气流，以驱动风力涡轮机，因此其应用也是受地理限制的。理想的是能够在各种气候下运行的风力涡轮机。
发明内容
本发明试图通过提供一种安装在烟囱上部上的垂直轴风力涡轮机来克服现有技术中的不足。在烟囱的外部上设置转子叶片，并借助于短的驱动轴将旋转的转子叶片生成的机械能传递给发电机。更具体而言，如果使用交流发电机(即交流电(AC)发电机)，则使用驱动轴来驱动在发电机电枢绕组或定子内旋转的AC励磁绕组或转子。替选地，风力涡轮机和发电机是一体化的。转子叶片直接耦接于旋转的、感应电流的永磁体组或转子以便绕静止的产生电流的定子旋转。
某些示范性实施例提供了一种风力和上升气流涡轮机，所述风力和上升气流涡轮机能够安装于烟囱的上外部或所述烟囱的上外部附近，或者形成所述烟囱的上外部的组成部件，所述风力和上升气流涡轮机包括：旋翼毂，该旋翼毂绕与所述烟囱的主轴至少基本上成一直线的轴而耦接于能够绕所述烟囱的所述上外部而旋转的轴环；以及至少两个引风的转子叶片，所述叶片从可旋转的旋翼毂向外延伸，其中至少两个引风叶片中的每个能够在向其施加围绕所述烟囱的空气运动时运动，所述空气运动是选自由下列各项构成的组中的至少一个：(i)所述烟囱的内部周围的上升气流；(ii)所述烟囱的外部周围的上升气流；和(iii)主风。优选地，将发电机操作性地连接至可旋转的轴环，以将所述可旋转的轴环产生的机械能转换成电能。
某些其他示范性实施例提供了一种风力和上升气流涡轮机，所述风力和上升气流涡轮机能够安装于烟囱的上外部或所述烟囱的上外部附近，或者形成所述烟囱的上外部的组成部件，所述风力和上升气流涡轮机包括：感应电流的转子，该转子包括围绕与所述烟囱的主轴至少基本上成一直线的轴的、能够绕所述烟囱的上外部旋转的感应电流的永磁体组；静止的、产生电流的定子，该定子包括至少一个缠绕线圈，所述转子绕所述线圈旋转，其中所述转子产生非常靠近所述至少一个缠绕线圈地穿过的磁场；以及至少两个引风的转子叶片，所述叶片从与所述转子关联的外壳向外延伸，其中所述至少两个引风叶片中的每个能够在向其施加围绕所述烟囱的空气运动时运动，所述空气运动是选自由下列各项构成的组中的至少一个：(i)所述烟囱的内部周围的上升气流；(ii)所述烟囱的外部周围的上升气流；和(iii)主风。
某些其他示范性实施例提供了一种风力和上升气流涡轮机，所述风力和上升气流涡轮机能够安装于圆柱形杆的上外部或所述圆柱形杆的上外部附近，所述风力和上升气流涡轮机包括：感应电流的转子，该转子包括围绕与所述圆柱形杆的主轴至少基本上成一直线的轴的、能够绕所述圆柱形杆的上外部旋转的感应电流的永磁体组；静止的、产生电流的定子，该定子包括至少一个缠绕线圈，所述感应电流的转子绕所述线圈旋转，其中所述感应电流的转子产生非常靠近所述至少一个缠绕线圈地穿过的磁场；以及至少两个引风的转子叶片，所述叶片从与所述感应电流的转子关联的外壳垂直延伸，其中所述至少两个引风叶片中的每个能够在向其施加主风时运动，其中，所述产生电流的定子包括缠绕线圈的环形阵列，并且其中，所述缠绕线圈的环形阵列围绕所述圆柱形杆的圆周延伸，并且刚性地附接于它，并且其中，所述感应电流的转子包括永磁体的环形阵列，并且其中，所述永磁体的环形阵列围绕所述圆柱形杆的圆周延伸，并且以能够旋转的方式附接于它，并且其中，所述缠绕线圈的环形阵列与所述永磁体的环形阵列分层设置并且非常靠近所述永磁体的环形阵列。
另一示范性实施例提高了一种风力和上升气流涡轮机，所述风力和上升气流涡轮机能够安装于圆柱形杆的上外部或所述圆柱形杆的上外部附近，所述风力和上升气流涡轮机包括：感应电流的转子，该转子包括围绕与所述圆柱形杆的主轴至少基本上成一直线的轴的、能够绕所述圆柱形杆的所述上外部旋转的感应电流的永磁体组；静止的、产生电流的定子，该定子包括至少一个缠绕线圈，所述感应电流的转子绕所述线圈旋转，其中所述感应电流的转子产生非常靠近所述至少一个缠绕线圈地穿过的磁场；以及至少两个引风的转子叶片，所述叶片从与所述感应电流的转子关联的旋翼毂垂直延伸，其中所述至少两个引风叶片中的每个能够在向其施加主风时运动，并且所述旋翼毂绕与所述圆柱形杆的主轴至少基本上成一直线的轴而耦接于能够绕所述圆柱形杆的所述上外部而旋转的轴环，其中，所述产生电流的定子包括缠绕线圈的多个环形阵列，并且其中，所述缠绕线圈的多个环形阵列围绕所述圆柱形杆的圆周延伸并且刚性地附接于它，并且其中，所述感应电流的转子包括永磁体的多个环形阵列，并且其中，所述永磁体的多个环形阵列围绕所述圆柱形杆的圆周延伸并且以能够旋转的方式附接于它，并且其中，所述缠绕线圈的多个环形阵列与所述永磁体的多个环形阵列分层设置并且非常靠近所述永磁体的多个环形阵列。
本发明的优点现在变得明显了。本发明的风力涡轮机可以利用与烟囱关联的或来自主风的上升气流来发电。本发明利用现有的结构(例如工厂或精练厂的烟道、天然气井的燃烧烟道、公寓大楼的烟囱、电话线杆等)，从而使得风力涡轮机的拥有者能够至少部分地在其供电上自给自足。另外，无需从发电站到工厂或住宅的绵延数英里的配电线。
附图说明
现在结合下面的附图说明本发明，在附图中：
图1示出了一种利用垂直轴风力涡轮机的现有技术的发电系统；
图2示出了一种可用于图1的系统中的现有技术的垂直轴风力涡轮机；
图3示出了一种具有一体的风力涡轮机的现有技术的太阳塔；
图4示出了一种上面可安装本发明的典型的工厂烟道；
图5示出了上面安装了本发明的第一实施例的图4所示的烟道的分解视图；
图6示出了交流发电机的功能框图；
图7(a)示出了上面安装了本发明的第二实施例的图4所示的烟道的分解视图；
图7(b)示出了图7(a)所示的第二实施例的俯视图；
图7(c)示出了具有与烟道平行地延伸的转子叶片的图7(a)所示的第二实施例；
图7(d)更详细地示出了图7(a)和图7(c)所示的实施例中的定子；
图7(e)更详细地示出了图7(a)和图7(c)所示的实施例中的转子；
图7(f)更详细地示出了图7(c)所示的实施例中的转子叶片；
图8(a)至图8(c)示出了图7(a)至图7(f)所示的实施例的变型；
图8(d)示出了图8(c)所示的实施例的变型；
图9(a)至图9(l)示出了可用于本发明的风力涡轮机中的各种叶片配置；
图10示出了本发明的操作；以及
图11示出了根据本发明的其中合并有文丘里管(venturi)的风力涡轮机。
具体实施方式
图4示出了上面可安装本发明的典型的工厂烟囱或烟道80。图5示出了本发明的第一实施例。如从图中可见，发电机驱动轮90通过驱动轴110而连接至发电机100。蛇形带120带动发电机驱动轮90。发电机驱动轮与蛇形带120之间的尺寸差别使得驱动轴110以相当高的每分种转数(RPM)(可能在1500RPM的范围内)而旋转。驱动轴110可选地可以与紧急机械闸(未示出)适配在一起。如本领域人员可以理解的，传动机构不限于蛇形带120。可替代使用传动链和齿轮装置来转动驱动轴110，而且本发明旨在包括这样的替代传动机构。
蛇形传动带120由引风的转子叶片130来驱动，所述叶片130捕获上升气流或风并将其动力传递给旋翼毂140。旋翼毂140附接于轴环150，轴环150可旋转地安装于烟道80的排放端或该排放端附近。蛇形传动带120机械地耦接于轴环150，围绕烟道80的圆周延伸。应该理解，转子叶片130及其所附接的旋翼毂140在业界中经常被称为转子。这不应与作为发电机100的组成部件的转子混淆，下文将更详细地描述发电机100。
如本领域的技术人员所理解的，发电机100是从机械能源中产生电能的设备。交流发电机是将机械能转换为交流电流的发电机。当包围导体的磁场变化时，在该导体中感应出电流或能量。参考图6，在典型的交流发电机(总体标记为100)中，旋转的磁通或转子160在定子170内翻转，定子170即缠绕在铁芯上的线圈中的静止的导体组。由于机械输入使得转子翻转，当转子160旋转时，其磁场切割过定子170的导体(或绕组)，从而生成电流或电能。转子160的磁场可由通过滑环和刷利用直流(即励磁电流)供电的转子绕组来产生。如果需要直流输出(例如用于对电池180进行充电)，则通过输出二极管190将交流电压转换成脉动的直流电压。另外，为了调节传递给转子160的励磁电流，可使用二极管trio 200向调节器210提供励磁电流，该调节器210使用来自电池的控制电压输入来确定是需要更多还是更少的励磁电流以提高或降低转子160的磁场强度。
图7(a)和7(b)示出了本发明的第二实施例。在该配置中，发电机100集成在位于烟道或烟囱80的顶部的风力涡轮机内。在该实施例中，转子叶片130直接耦接于用于绕静止的、产生电流的定子230旋转的、旋转的、感应电流的永磁体组或转子220。转子220的外壳包括设置于顶部和底部的、使得转子220能够绕定子230平稳旋转的轴承(未示出)。与常规发电机相似，永磁体产生磁场。然而，转子220围绕定子230旋转。当转子220的磁场切割通过定子230的导体时，在导体中感应出电压。定子230可以如本领域中所公知的那样缠绕用于产生单相或三相交流电。该配置的主要优点是不需要将轴环150连接至发电机100的驱动轴。因此，减少了活动部件的数量，从而降低了风力涡轮机的维护成本并最小化其停工时间。图7(c)示出了具有与烟道平行地延伸的转子叶片130的图7(a)所示的第二实施例。这种叶片配置在某些风力环境下工作良好。更具体而言，在存在横向风的情况下，利用设置得靠近烟道或烟囱80的垂直叶片，转子叶片130的旋转速度会随着在风击打烟道或烟囱80时而引起的较高速度的气流而提高。提高的旋转速度直接转化成发电机100中的增加的马力(hp)。另外，转子叶片的提高的旋转速度又导致沿着烟道或烟囱80的(如下所讨论的)上升气流中的空气速度增加。应该理解，图7(c)所示的风力涡轮机可安装在暴露于足够驱动转子叶片130的横向风的任何静止的圆柱形杆上，即其不局限于安装在烟道或烟囱80上。
图7(d)和7(e)更详细地示出了图7(a)和7(c)所示的实施例中的转子和定子。更具体而言，图7(d)示出了产生电流的定子230，而图7(e)示出了感应电流的永磁体组或转子220。图7(f)更详细地示出了可拆卸地附接于转子220的转子叶片130。
图8(a)至8(c)示出了图7(a)至图7(c)所示的实施例的变型。在该变型中，缠绕线圈240的环形阵列(参见图8(a))刚性地固定于烟道或烟囱80，而永磁体250的环形阵列位于缠绕线圈240之上并且与缠绕线圈240相邻。永磁体250在轴承(未示出)上绕烟道或烟囱80旋转。图8(c)示出了该变型的装配的形式，其中示出了附接于烟道或烟囱80的水平设置的缠绕线圈240。永磁体250也水平放置并附接于绕烟道或烟囱80旋转的旋翼毂140，与缠绕线圈240相邻。永磁体250磁性地耦接至缠绕线圈240。更具体而言，当与永磁体250关联的磁场切割过缠绕线圈240的绕组时，产生电流，该电流可被存储或直接分送到终端消费者。图8(d)示出了图8(c)所示的实施例的变型，其中，成行的水平设置的缠绕线圈240与成行的水平设置的永磁体250分层设置，并与成行的水平设置的永磁体250相邻。与图8(c)的实施例相似，水平设置的缠绕线圈240附接于烟道或烟囱80，而水平设置的永磁体250附接于旋翼毂140。转子叶片130(未示出)可拆卸地附接于旋翼毂140，从而使得水平设置的永磁体250能够在转子叶片130(未示出)运动时一起旋转。
如图9(a)至图9(l)所示，多种配置的转子叶片130可与本发明的风力涡轮机一起使用。就存在的叶片的数量而言，依赖于包括涡轮机稳定问题、区域中的风力以及要发电的电量等多个因素，可以具有从2个到30个之间的任何数量。如本领域的技术人员应该理解的，可有效地利用转子叶片130的数量和形状以使风力涡轮机以高速或低速旋转。参考附图，各种形状均是可能的，所述形状中的每种形状提供不同的性能特征。尽管转子叶片可以如参考图7(c)所描述的那样垂直设置，但转子叶片130通常垂直地形成在40°至60°之间的角度。图9(a)示出了可垂直倾斜20°至80°之间并且横向倾斜20°至80°之间的叶片。图9(e)示出了可调节的叶片配置，其中螺丝260允许要旋转的叶片调节其斜度或垂直移动以调节其相对于烟道80的倾斜角度。
如本领域的技术人员应理解的，在风力涡轮机中使用的有两种基本类型的浆叶(即转子叶片)：提升型和拖曳型。利用拖曳样型的浆叶，转子叶片130通常是平板的，风击打该平板并使其旋转。这种类型的设计对于风力很低的区域是很好的，并且会产生大量的扭矩以进行操作(如翻转连接至发电机100的轴)。然而，在中等至较强的风中，其产生能量的能力是有限的。大多数现代水平轴的风力涡轮机(HAWT)中通常使用提升样型的浆叶，该浆叶具有飞机机翼的常用形状，以利于根据众所周知的空气动力学原理而提升。设计适当的提升型浆叶能够转换在中等至较强的风中的显著较多的动力。另外，仅使用几个(如3个)叶片以获得最大的效率。如从图9(a)至9(l)可见的，本发明的叶片有拖曳型和提升型二种。
除了直接击打转子叶片130的风以外，转子叶片130还设计用于利用通过下列各项产生的上升气流：(a)从烟道80的热散发；(b)由于烟道80的内热的传导而导致的对烟道80的外表面附近的空气的加热；(c)由于太阳辐射而导致的对烟道80内的空气以及烟道80的外表面附近的空气的加热；以及(d)击打且被迫沿着烟道80的外部向上的风，即上升气流。关于(c)，应该理解，即使当烟道80不进行排放废气的操作时，其也可以用来形成上升气流。与背景技术部分所讨论的太阳烟囱的操作相似，如果烟道80涂成黑色，则太阳会加热烟道80内部的空气以及沿着烟道80的外部的空气，从而使其上升，因此形成上升气流。
烟道80的直径可从1英寸到25英尺之间变化，而烟道80的高度可从10英尺到1000英尺之间变化。应该理解，本发明可适用于工业和住宅应用二者，即适于可产生用以驱动转子叶片130的上升气流的任何烟道。在本发明中，转子叶片130的形状和角度依赖于烟道80的配置而变化。例如，如果烟道80位于有几个烟道的区域中，则会有更多的上升气流和较少的主风，而单个烟道80则会有较少的上升气流和较多的主风。在任一情况下，上升气流和/或主风均可用于发电。在没有主风的情况下，上升气流能够独立地为本发明的风力涡轮机供能。替选地，如果工厂不运行使得没有从烟道80的排放，那么，对烟道80的太阳能加热和/或主风也能够独立地驱动风力涡轮机。
如从图10中可见，在运行中，受热的空气或散发物270在烟道80中上升，从而形成上升气流。同时，击打烟道80的风或者烟道80附近的受热空气(总体示为280)也上升，以与转子叶片130相交。另外，主风290击打转子叶片130，以进一步有助于轴环150的旋转。还应注意，受热空气或散发物270也有助于形成沿着烟道80的上升气流，原因是排泄到转子叶片130之上的空气会将空气吸引通过转子叶片130。如应该理解的，在使用图7(c)中所示的叶片配置的情况下，由于上升气流对叶片运动的影响有限，主风290是使得转子叶片130旋转的主要力量。
如图11所示，根据本发明的风力涡轮机还可合并中间310狭窄而两端320展开的同心管形状的文丘里管或风偏转器300。示出了文丘里管300的截面，以利于对该特征的描述。如应该理解的，到达文丘里管入口的风或受热空气280的速度在其通过同心管的狭窄部分310时提高。速度提高的空气会离开文丘里管300并通过转子叶片130，从而使其转得更快。
尽管已参考附图以示例的方式充分描述了本发明，但是，应该注意，对于本领域的普通技术人员来说各种修改和改变是显然的，而且这样的修改和改变应视为包括在本发明的范围中。例如，如以上参考图7(c)所示的，尽管本发明可优选地安装在烟囱或烟道80上，其还可以安装在诸如电话线杆等的任何圆柱形杆上。在该配置中，转子叶片130的旋转主要是利用主风实现的。
工业实用性
本发明的风力涡轮机能够利用与烟囱关联的上升气流或来自主风的上升气流来发电。本发明利用现有的结构(例如工厂或精练厂的烟道、天然气井的燃烧烟道、公寓大楼的烟囱、电话线杆等)，从而使得风力涡轮机的拥有者能够至少部分地在其供电上自给自足。

Claims (24)

1.一种风力和上升气流涡轮机，所述风力和上升气流涡轮机能够安装于烟囱的上外部或所述烟囱的上外部附近，或者形成所述烟囱的上外部的组成部件，所述风力和上升气流涡轮机包括：
旋翼毂，所述旋翼毂绕与所述烟囱的主轴至少基本上成一直线的轴而耦接于能够绕所述烟囱的所述上外部而旋转的轴环；以及
至少两个引风的转子叶片，所述叶片从所述的能够旋转的旋翼毂向外延伸，其中所述至少两个引风叶片中的每个能够在向其施加围绕所述烟囱的空气运动时运动，所述空气运动是选自由下列各项构成的组中的至少一个：
(i)所述烟囱的内部周围的上升气流；
(ii)所述烟囱的外部周围的上升气流；和
(iii)主风。
2.根据权利要求1的风力和上升气流涡轮机，其中，将发电机操作性地连接至所述的能够旋转的轴环，用于将所述能够旋转的轴环生成的机械能转换成电能。
3.根据权利要求2的风力和上升气流涡轮机，其中，所述发电机安装在所述烟囱的外表面上，并且其中，所述能够旋转的轴环还包括绕所述能够旋转的轴环的圆周延伸的蛇形传动带，并且其中，通过所述蛇形传动带来转动刚性地附接于作为所述发电机的组成部件的转子的驱动轴。
4.根据权利要求3的风力和上升气流涡轮机，其中，所述至少两个引风叶片旋转对称地安装在所述能够旋转的旋翼毂周围。
5.根据权利要求4的风力和上升气流涡轮机，其中，所述至少两个引风叶片中的每个相对于所述能够旋转的旋翼毂的旋转平面而垂直倾斜20度到80度的角度。
6.根据权利要求5的风力和上升气流涡轮机，其中，所述至少两个引风叶片中的每个相对于所述能够旋转的旋翼毂的旋转平面而横向倾斜20度到80度的角度。
7.根据权利要求1的风力和上升气流涡轮机，其中，所述上升气流是由下列各项中的任何一个或多个引起的： 
(a)从所述烟囱的热散发；
(b)由于所述烟囱的内热的传导而导致的对所述烟囱的所述外表面附近的空气的加热；
(c)由于太阳辐射而导致的对所述烟囱内的空气以及所述烟囱的所述外表面附近的空气的加热；以及
(d)击打且被迫沿着所述烟囱的所述外部向上的风。
8.根据权利要求1的风力和上升气流涡轮机，其中，在所述烟囱上垂直安装文丘里管，以利于所述烟囱的所述外部周围的所述上升气流。
9.根据权利要求1的风力和上升气流涡轮机，其中，所述烟囱的直径在1英寸至25英尺的范围之间，并且其中，所述风力涡轮机能够适配于在所述范围内的烟囱。
10.一种风力和上升气流涡轮机，所述风力和上升气流涡轮机能够安装于烟囱的上外部或所述烟囱的上外部附近，或者形成所述烟囱的上外部的组成部件，所述风力和上升气流涡轮机包括：
感应电流的转子，该转子包括围绕与所述烟囱的主轴至少基本上成一直线的轴的、能够绕所述烟囱的所述上外部旋转的感应电流的永磁体组；
静止的、产生电流的定子，该定子包括至少一个缠绕线圈，所述转子绕所述线圈旋转，其中所述转子产生非常靠近所述至少一个缠绕线圈地穿过的磁场；以及
至少两个引风的转子叶片，所述叶片从与所述转子关联的外壳向外延伸，其中所述至少两个引风叶片中的每个能够在向其施加围绕所述烟囱的空气运动时运动，所述空气运动是选自由下列各项构成的组中的至少一个：
(i)所述烟囱的内部周围的上升气流；
(ii)所述烟囱的外部周围的上升气流；和
(iii)主风。
11.根据权利要求10的风力和上升气流涡轮机，其中，所述至少两个引风叶片旋转对称地安装在与所述转子关联的所述外壳周围。
12.根据权利要求11的风力和上升气流涡轮机，其中，在所述烟囱上垂直安装文丘里管，以利于所述烟囱的所述外部周围的所述上升气流。 
13.根据权利要求11的风力和上升气流涡轮机，其中，所述烟囱的直径在1英寸至25英尺的范围之间，并且其中，所述风力涡轮机能够适配于在所述范围内的烟囱。
14.根据权利要求11的风力和上升气流涡轮机，其中，所述产生电流的定子包括缠绕线圈的环形阵列，并且其中，所述缠绕线圈的环形阵列围绕所述烟囱的圆周延伸，并且刚性地附接于它。
15.根据权利要求14的风力和上升气流涡轮机，其中，所述感应电流的转子包括永磁体的环形阵列，并且其中，所述永磁体的环形阵列围绕所述烟囱的圆周延伸，并且以能够旋转的方式附接于它。
16.根据权利要求15的风力和上升气流涡轮机，其中，所述缠绕线圈的环形阵列和所述永磁体的环形阵列磁性地耦接。
17.根据权利要求11的风力和上升气流涡轮机，其中，所述产生电流的定子包括缠绕线圈的多个环形阵列，并且其中，所述缠绕线圈的多个环形阵列围绕所述烟囱的圆周延伸并且刚性地附接于它，并且其中，所述感应电流的转子包括永磁体的多个环形阵列，并且其中，所述永磁体的多个环形阵列围绕所述烟囱的圆周延伸并且以能够旋转的方式附接于它，并且其中，所述缠绕线圈的多个环形阵列与所述永磁体的多个环形阵列分层设置并且非常靠近所述永磁体的多个环形阵列。
18.根据权利要求10的风力和上升气流涡轮机，其中，所述上升气流是由下列各项中的任何一个或多个引起的：
(a)从所述烟囱的热散发；
(b)由于所述烟囱的内热的传导而导致的对所述烟囱的所述外表面附近的空气的加热；
(c)由于太阳辐射而导致的对所述烟囱内的空气以及所述烟囱的所述外表面附近的空气的加热；以及
(d)击打且被迫沿着所述烟囱的所述外部向上的风。
19.根据权利要求10的风力和上升气流涡轮机的用于发电的使用。
20.一种发电方法，该方法包括将根据权利要求10的风力和上升气流涡轮机安装在烟囱的上外部或所述烟囱的上外部附近的步骤，其中，所述空气运动使所述至少两个引风的转子叶片旋转。
21.一种风力和上升气流涡轮机，所述风力和上升气流涡轮机能够 安装于圆柱形杆的上外部或所述圆柱形杆的上外部附近，所述风力和上升气流涡轮机包括：
感应电流的转子，该转子包括围绕与所述圆柱形杆的主轴至少基本上成一直线的轴的、能够绕所述圆柱形杆的所述上外部旋转的感应电流的永磁体组；
静止的、产生电流的定子，该定子包括至少一个缠绕线圈，所述感应电流的转子绕所述线圈旋转，其中所述感应电流的转子产生非常靠近所述至少一个缠绕线圈地穿过的磁场；以及
至少两个引风的转子叶片，所述叶片从与所述感应电流的转子关联的外壳垂直延伸，其中所述至少两个引风叶片中的每个能够在向其施加主风时运动，
其中，所述产生电流的定子包括缠绕线圈的环形阵列，并且其中，所述缠绕线圈的环形阵列围绕所述圆柱形杆的圆周延伸，并且刚性地附接于它，
并且其中，所述感应电流的转子包括永磁体的环形阵列，并且其中，所述永磁体的环形阵列围绕所述圆柱形杆的圆周延伸，并且以能够旋转的方式附接于它，并且其中，所述缠绕线圈的环形阵列与所述永磁体的环形阵列分层设置并且非常靠近所述永磁体的环形阵列。
22.根据权利要求21的风力和上升气流涡轮机，其中，所述至少两个引风的转子叶片旋转对称地安装在与所述感应电流的转子关联的所述外壳周围。
23.一种风力和上升气流涡轮机，所述风力和上升气流涡轮机能够安装于圆柱形杆的上外部或所述圆柱形杆的上外部附近，所述风力和上升气流涡轮机包括：
感应电流的转子，该转子包括围绕与所述圆柱形杆的主轴至少基本上成一直线的轴的、能够绕所述圆柱形杆的所述上外部旋转的感应电流的永磁体组；
静止的、产生电流的定子，该定子包括至少一个缠绕线圈，所述感应电流的转子绕所述线圈旋转，其中所述感应电流的转子产生非常靠近所述至少一个缠绕线圈地穿过的磁场；以及
至少两个引风的转子叶片，所述叶片从与所述感应电流的转子关联 的旋翼毂垂直延伸，其中所述至少两个引风叶片中的每个能够在向其施加主风时运动，并且其中，所述旋翼毂绕与所述圆柱形杆的主轴至少基本上成一直线的轴而耦接于能够绕所述圆柱形杆的所述上外部而旋转的轴环，
其中，所述产生电流的定子包括缠绕线圈的多个环形阵列，并且其中，所述缠绕线圈的多个环形阵列围绕所述圆柱形杆的圆周延伸并且刚性地附接于它，并且其中，所述感应电流的转子包括永磁体的多个环形阵列，并且其中，所述永磁体的多个环形阵列围绕所述圆柱形杆的圆周延伸并且以能够旋转的方式附接于它，并且其中，所述缠绕线圈的多个环形阵列与所述永磁体的多个环形阵列分层设置并且非常靠近所述永磁体的多个环形阵列。
24.根据权利要求21的风力和上升气流涡轮机，其中，所述至少两个引风的转子叶片旋转对称地安装在与所述感应电流的转子关联的所述旋翼毂周围。 
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