CN101545450A - 垂直轴风力发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提升阻力型垂直轴风力发电机，其垂直轴和叶片通过磁悬浮安装在发电机基座之上，从而可以减少系统内的摩擦。叶片围绕垂直轴呈三维形状，就像航行的船舶上的帆一样，能够在任何风力条件下，通过360度旋转捕捉到风。该系统拥有使用可变电阻线圈的轴流交流发电机，可以根据风力条件和电能需求开启或关闭。该线圈可以在高风速条件下制动或需要维护时产生需要的制动力。可以对该系统进行编程，以决定产生的电能是输送到电网中还是储存到本地的充电电池中。

Description

垂直轴风力发电机

技术领域

本发明涉及本发明与风力发电机有关，特别适用于使用特殊的风桨叶片设计，以增大叶片在单向风、多向风、垂直风，或飓风等条件下转速的低阻力、垂直轴风力发电机。

背景技术

近年来，随着全球人口的不断增加，对加热、照明、运输、制造行业的燃油及电力的需求不断增大，同时由于汽油及其它矿物燃料的供给和价格不断波动，以及全球广泛的技术开发，导致了对各种形式的能源的需求急剧增加。尽管水电建设和矿物燃料的开发都增长迅猛，但是这些努力仍然无法满足不断增加的人口的需要。首先，石油和天然气之类的化石燃料成本不断增高，而且其储量有限。其次，人们曾经期望将核能作为能源危机的解决方案，但基于环境和安全考虑，这一方案已被放缓。

根据多个领域的能源需求和研究结果，风能再次成为研究的焦点，因为这种能源适用于世界上每一个国家，且没有数量的限制。使用风力发电机或其它设备可以把风的动能转换为现代技术可以使用的能量形式。在传统矿物燃料能源成本和价格上涨的趋势下，将风能转换为电能，在家庭和工厂中的使用变得更为普遍。风力发电不会产生环境污染或其它有害化学物质，这是人们选择风力发电的另一个优势所在。

把风能转换为实际使用的能源形式的方法之一是使用风力发电机。传统的风力发电机，历史上也叫做风车，都是水平轴风力发电机(HAWTs)，叶片固定在一个水平的支撑轴上。当风吹动叶片时，水平轴旋转，该旋转将被转换为电能。一般来说，水平轴围绕着在一个水平面内的轴转动(因此叫做“水平轴风力发电机”)，这样轴和叶片随主风向旋转。当风向变化时，轴和叶片的方向也随之改变。HAWT的一个缺点是来自支撑轴的摩擦产生的无用功。HAWT发电机使用轴承转动，该轴承会磨损并需要替换。HAWT发电机的另一个缺点是只有来自一个主力风向的风能产生能量，这样HAWT的效率不高，叶片或齿轮也可能由于受到扭矩在多向风或紊流风中损坏。HAWT风力发电机的再一个缺点是，如果风速太低，不能克服HAWT转子和轴承的惯性时，它不会自己旋转或需要使用外界助力才能开始旋转。

风力发电机技术的最新研究开始关注垂直轴风力发电机(VAWT)，叶片安装在垂直支撑的轴上。由于它是垂直旋转，VAWT不需要与风吹来的方向一致。以前的VAWT包括风推动的阻力型设计和通过叶片实现的提升型设计。由于叶片形状和齿轮结构的设计问题，导致以前的设计在旋转过程中产生的阻力会降低效率。

在开发使用垂直轴风车/风力发电机发电上已经有很多尝试。比如，1880年4月6日公告的第USP226,357号美国专利，描述了阻力型垂直轴风车设计。该专利阐述了安装在支撑结构上的平“扇叶”的风车设计来捕获风并使该支撑结构旋转。当扇叶围绕垂直轴旋转时，它们朝顺风方向旋转，为抓取风提供较大的空间；朝逆风方向，提供的空间更小，从而产生阻力。本设计的一个缺点是该水平风扇在空气动力学设计上并不是十分合理，因此，其运行粗糙而且缓慢，同时扇叶受离心力而脱离原来的位置。扇叶只能在旋转过程中提供间歇性动力。此外，在扇叶最外端垂直结构杆阻止空气流动，使转子的速度不可能比风速更快，因而会对整个系统起到阻碍作用。

另一个VAWT设计的专利是1936年4月21日公告的第USP2,038,467号美国专利。它描述了垂直轴阻力型风车设计，使用平的“叶片”安装在旋转的支架上。两片扇叶在垂直轴上平衡，并在高阻力顺风位置和低阻力逆风位置之间旋转170度。风车在每一次旋转中出现180度的阻力旋转，但顺风叶片和逆风叶片之间的冲突却降低了整个系统的有效性。因此，动力的有效传递范围小于180度。

另一个以前的VAWT尝试使用提升型设计。比如1983年5月17日公告的第USP4,383,801号美国专利，描述了提升型VAWT设计，包括垂直安装在旋转基座上的叶片。当叶片捕获到风并驱动支架时，它们围绕垂直轴旋转。一个风力-叶片控制的螺距根据风向连续调整螺旋桨的方向。该装置通过控制螺距法兰的叶片和位置来探测风向。该专利的一个缺点是，螺旋桨的定位仅在上风和下风位置有效，在两种情况中使用侧风提升力。

提升型VAWT的另一个例子是2004年2月10日公告的第USP6,688,842号美国专利。在本专利中，VAWT带“自由移动”的风桨，该风桨根据其受到的动力条件自动定位，并创建平衡的条件，使得该“引擎”更有效。更特别的是，该专利描述了一种垂直轴风力发电机，转子安装在基座上围绕垂直轴旋转。一个或多个螺旋桨安装在转子上，这样它就可以在预先设定的第一和第二轴向转动范围内自由地转动(比如，预设停止控制装置)。当其围绕垂直轴旋转时，该设计使螺旋桨在围绕垂直轴转动时能根据风的情况而相应排列，在低速情况下，结合提升和阻力特性，把风能转换更多地转化为可使用的能量；而当转子速度接近或超过实际风速时，则转换为提升状态。风力和电枢的限制确定了螺旋桨的位置。螺旋桨在大约90度的范围内自由旋转，并通过停止机构来停止。移动的范围从沿着安装臂(与垂直轴径向对齐)到垂直位置(与垂直轴切线对齐)。

以前的设计允许每一台螺旋桨设定自己的瞬时角，并根据外部的相对风速、风向转变等情况以及风力发电机的情况调节，“不带任何外部调节部件、风桨叶片、离心控制器或其它控制设备”。每个螺旋桨应根据实际的转子速度、紊流、实际相对风速以及其它影响因素而独立调节。本设计的一个缺点是其效率有限，因为螺旋桨仅旋转90度角(而不是360度)，且受到停止部件的限制。

以前所有VAWT设计中的一个缺陷与HAWT中的缺陷类似，即轴承必须承受很大的重量以支持VAWT垂直旋转的零部件。除零部件之间摩擦导致的能量损失外，还需定期替换轴承。

尽管存在上述情况，近年来，面对已经年久失修的发电设施和电力传输线路，电网变得不稳定，并易于出现断电的情况，人们想到利用各种“分散发电”的方式来取代以前集中的商业电网。为减轻消费者能源成本增加的风险，消费者更普遍地使用能安装在小型公司里甚至私有建筑物中、空地上或院坝中的分散式发电设备来发电。在远程地点使用可再生能源产生电能供当地使用是十分常见的，在其它地方使用电网，电力系统提供“电网计量”。电网计量设备允许共同产生电能，这样该设备和终端用户都能发电。由于双向电能计量表精确地记录双向的电流情况，电网计量不但能够最大化利用分散发电的价值，而且客户无需承担更多费用。换句话说，当消费者使用的电能大于自己产生的电能时，电表向前走；当消费者产生的电能大于自己消费的电能时，电表往后退。

因此，随着共同发电带来的利益的增加，需要更好、更有效的再生能源发电设备。改进的VAWT就是这样的设备之一，能充分利用从360度的方向吹来的风来围绕垂直轴旋转。我们希望，VAWT也能利用垂直风和飓风发电。VAWT能够将摩擦损失产生的无用功降到最小。另一个优点是，VAWT的材料具有很高的强度和耐用性，且生产成本低廉，很适合个体家庭使用。

发明内容

本发明中阐述的是提升型和阻力型垂直轴风力发电机的各种优点，垂直轴和叶片安装在此发动机上，通过磁悬浮的方式工作，从而减少系统的内摩擦。不论风向如何，叶片的形状都能使系统的效率最大化。特别需要注意的是，叶片围绕垂直轴形成的三维形状类似船帆；本文也将叶片称作帆。这些帆能在任何风力条件下通过360度旋转获得风力。该系统附带使用可变电阻线圈的轴流交流发电机，可以根据风力条件和需要的电能要求选择性开闭。在高风速或因维护需要制动发电机时，该线圈可用于产生系统上的制动阻力。该系统可以通过编程的方式来确定产生的电能是传输到公共电网或存储在本地的充电电池中。最后，该系统可通过程序控制来报告系统的使用情况，比如产生的电能、使用的电能和传送到电网或存储在电池中的电能。同样地，该系统可以向个人或相关部门报告断电情况。

本文描述的发电机系统体积小、重量轻，便于安装在平的或尖的屋顶上。该垂直轴风力发电机能很好地适应室外的各种气候条件。最重要的是，该发明能够有效地同时利用来自各个方向的风，包括从上往下的风。由于当前发明能使用来自各个方向的风，所以它能够在低风速的情况下发电。由于风力发电机使用了磁悬浮，所以在运行时很安静，由于转动轴承无需支撑叶片的重量，轴承几乎无需更换。磁悬浮产生的阻力很小，因此可以提高效率。帆的曲面形状也能提高效率。

本发明的一个目的是提供一种新的、改进的风力发电机设计。

本发明的另一个目的是提供一种风力发电机设计，其材料和生产成本很低，因此其销售价格较低，对于广大消费者来说，更容易以较低的成本产生电力。

本发明的另一个目的是提供一种风力发电机设计，该设计使用的材料具有极高的强度，很好的耐用性和很低的重量。本发明的桨叶由轻型、坚固的复合材料或轻型、坚固的金属材料制成，甚至在飓风时也能保持结构完好无损。

本发明的另一个目的是提供一种风力发电机设计，使风桨实现磁悬浮，在转子和基座之间不需要使用轴承。它能够明显减少因重力和摩擦产生的阻力。

本发明的另一个目的是提供一种风力发电机设计，能够利用来自各个方向的风。与平面的桨相比，这种曲面的桨能够在较大区域捕捉到风(它是一种阻力驱动式组件)，就像大海上的船帆一样。它能够保护设备免受诸如暴风雪中的反向风或紊流的破坏。由于本发明独特的曲面桨设计，本发明能够利用来自上方的风能，这是其它设备不能实现的。它意味着本风力发电机能在雷暴或飓风天气下工作，或者在连续或间断存在紊乱气流的高层建筑物顶端工作。在气流紊乱的条件下，此前所有设计的风力发电机通过缩减或“减薄”的方式来防止该风力发电机的叶片受到损坏。但本发明不会有这种问题。

本发明的另一个目的是，当叶片旋转与风向相反时，风力发电机的叶片在某些旋转点能升起来以提高风力发电机的效率。就像航行的船舶上的弯曲的帆一样，其允许风力发电机以“捕捉风”的形式提升。它不仅增加风力发电机的效率，而且保护设备不受到逆风或紊乱气流的损害。

本发明的另一个目的是，提供一种风力发电机设计，它有一种优雅的外观，能够给人以视觉上的美感，就像一种“风的艺术品”。

附图说明

图1为本发明磁浮垂直轴风力发电机的侧视图。

图2为本发明磁浮垂直轴风力发电机的分解图。

图3为本发明中磁浮垂直轴风力发电机的俯视图。

图4为本发明磁浮垂直轴风力发电机的剖视图。

图5为本发明磁浮垂直轴风力发电机的主视图。

图6为风力发电机控制器功能说明流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明具体实施方式进行说明。

在本发明的介绍中，用一些数字来代表零件。为简化说明，该设备的一些项目被忽略掉。但是，本领域人士知道需要使用一些常规设备。

图1和2显示的是本发明的磁浮垂直轴风力发电机10。图中明确指出了一个圆形基座12，在这个基座上的外周有一个垂直的边缘14，在基座中心有一个中心轴。一根中心杆18固定在中心轴16上，并从基座12轴向延伸。垂直边缘14上的基座12上的外缘上有多个磁性变压器20。与其同心的轴22有一个沿长度方向的一端24、和另一端26，轴槽28安装在中心杆18上。轴22相对于杆18和基座12作轴向转动。中心轴承19位于杆18或轴22上，便于相对旋转和确保轴22和杆18对齐。在一种推荐结构中，轴22被分为多个部分(在图片2中，被分为4个部分)；使用多个轴承19来调节轴22的高度。顶盖21放置在顶部中心轴承19上。

安装在轴22上的是一个圆形转子或盖子30，它的外延表面31在垂直边缘32的外周长上终止。转子30的外周长边缘32是大量的磁铁34。转子30安装在轴22上，并与基座12同心，因此轴30的外周长边缘32与基座12的外周长边缘14邻近，这样磁铁34能与变压器20在同一个平面对齐。在一种推荐的结构中，60个磁性变压器20安装在基座20上，60块磁铁34安装在转子30上。中心杆18是固定的，与基座12保持固定不动，除为轴22和转子30提供支撑以外，它还用于对齐基座12和转子30以及邻近的变压器20和磁铁34。

第一块悬浮磁铁36安装在基座12上，第二块悬浮磁铁38安装在轴30上。当转子30和基座12轴向对齐时，磁铁36和磁铁38接近。业内人士都知道磁铁36和磁铁38的都是有极性的，当它们按照上述方法安装时，会相互排斥。在这种情况下，转子30会“悬浮”在中心杆18的基座12上。悬浮磁铁36和38使转子30和叶片42或该装置的风力发电机部分通过磁力方式离开基座12，实现转子30相对于基座12的无摩擦旋转以消除轴承之间的摩擦。因此，风力发电机10的效率增加，因为只需要更少的能量来克服转子30和基座12之间的阻力。在推荐结构中，当磁铁36和38的任何形式放置在对应基座12和转子30上时，每一块磁铁36和38为环形，并按照基座12和转子30确定的凹坑40处排列。

多个的三角形叶片42安装在轴22上。每一个叶片42由内刃44、外刃46和下刃48构成。根据图3中的更详细的阐述，外刃46沿内刃44轴向弯曲并构成叶片42的内表面50和外表面52。在一种推荐结构中，内刃44是直线而外刃46和下刃48为曲线性时，它们就构成船帆的形状。在所有情况下，叶片42的内刃44安装在轴22的轴向槽28上，这样下刃48邻近转子30的表面33，下刃48的末端终止在转子30的邻近垂直边缘32。叶片42在转子30顶部的径向方向与轴22等间距分布。在一种推荐结构中，使用8扇叶片42。

图4显示的是磁浮垂直轴风力发电机10的基座12和转子30的截面图。图中特别显示了磁性变压器20安装在基座12上，磁铁34安装在转子30上。在本结构中，基座12的边缘14位于转子30的边缘32的内侧，这样可以防止变压器20和磁铁34的暴露在外。此外，中心杆18固定在基座12上面的轴16上。在基座12和转子30上各有一个凹坑40。凹坑40面对面地轴向定位，用于容纳相应的悬浮磁铁36和38。图中也显示出轴22的一部份(不带叶片42)固定在转子12上。

下面介绍本发明中风力发电机的部件，即“风桨”，也被称为叶片42，本发明精心设计了该叶片的形状和位置，以改进旋转扭矩、提高效率。这是一个业内熟悉的5步法风桨技术：

1.逆风升起阶段。根据风和转子速度的具体情况，它在逆风位置开始，大约旋转60度。

2.顺风阻力阶段。它在顺风大约60度的位置开始，并旋转至120度位置。

3.过渡阶段。在大约120度的位置，螺旋桨沿着其方向旋转大约90度，根据惯量守恒法则，其旋转能量转换为转子推力。

4.下风升起阶段。在侧风过渡阶段，螺旋桨扫过该系统的下风向。

5.逆风阶段。螺旋桨回到逆风状态，此位置产生的阻力最小。

在本发明中，电能在上述5个阶段中的4个阶段中产生，详细说明如下：

垂直轴风力发电机10安装在屋顶。在一年当中当风从不同角度吹向屋顶和建筑物时，风产生的气流将来自不同的方向，有时是同时吹来的。比如，如果风来自屋顶的另一个方向，风产生的力量直接吹动发电机10，此外还有吹到屋顶其它物体上改变了方向的风。屋顶上的物体包括屋顶烟道、电视卫星接收器、烟囱和其它更高的屋顶。此外，紊乱的气流可能返回屋顶并从上方吹动发电机。在这些情况下，大多数以前设计安装的VAWT是无效的。但是，本发明中垂直轴风力发电机10的叶片42可以使风从所有方向同时推动发电机，使风力发电机10旋转更快。

如以上所述，每一扇叶片42都类似船的帆，用于“捕捉风”。风力发电机10的整体视觉效果应类似“螺丝钻”或“螺旋桨”。

如果风从单个方向吹动风力发电机10，叶片42的曲面形状允许风力发电机从叶片42旋转280度范围内捕获风。特别值得一提的是，在大约20度的范围，叶片42转舵(不朝向风或捕获风)-与帆船的帆类似。在接下来的100度范围内，叶片42通过其弯曲形状形成提升，与帆船上的“捕获风”类似。在另一个40度的范围内，风力发电机10的叶片42朝与风向相反的方向移动，形成“阻力”。在最后20度范围内，叶片42再次位于转舵位置。

当风吹动风力发电机10的所有叶片42时，一些叶片通过180度旋转受到“推”的信号，其它叶片42在20度转舵的范围内收到风，同时一些叶片42在100度提升范围内受力，剩余的叶片42通过剩余40度的转舵范围接收风的力量。因此，电能在上述5个阶段中的4个阶段产生。此外，基于发电机10中使用的多种叶片42，同一叶片42的阻力和转舵可由其它叶片42在同一时刻抵消。

值得注意的是，一边推动和另一边提升的联合效应使风力发电机10的旋转比来自任何一个方向的风速还要快。特别是当风来自多个方向的情况下，比如，飓风时风会同时来自多个方向，或从风机上面径直吹下来，所有叶片42在整个旋转过程中会实现比阻力更多的提升。当风从多个方向吹动发电机时，风力发电机旋转更快；当风从上往下吹时，发电机的旋转速度最快。因此，叶片42的旋转速度会比风更快。

关于发电，磁性变压器20和磁铁34是发电机10轴流交流变压器的主要部件。在推荐的结构中，磁性变压器20为有芯线圈或无芯线圈，磁铁34为被动磁铁。业内人员知道“轴向通量”表示一种交流发电机，安装在与轴线平行的圆盘上，能在转速很低的情况下产生电流。当磁铁34旋转通过变压器时，磁性变压器20能产生电流。在所有情况下，本发明中使用的轴流交流发电机均用于产生电流。磁性变压器20是轴流交流发电机电路的一部份。此外，如图4所示，基座12的边缘14位于转子30的边缘32的里侧，边缘14和30的相对位置可以调换，或额外的缘14可以装上额外的变压器20，一起安装在边缘32和磁铁34的外侧，以使电机10产生的电能最大化。

本发明一种推荐的结构可以包括60块磁铁34和60个磁性变压器20，而另一种推荐结构中，发电机10可以包括100-300块磁铁，穿过100-400个磁性变压器20或线圈，通过感应方式产生电流。比如，电流的周期可以为100-7500赫兹。此时，电流首先转换为交流电，在其传输给用电器(未显示)、电能存储系统比如电池系统(未显示)或连接到当地电力设施的商业电网(未显示)时，再转换为60赫兹交流电。

发电机10的一个创新特征是可以选择性激活或接触磁性变压器20来控制旋转阻力。以前设计的VAWT的一个缺点是它们很难启动，比如：产生足够的力矩来克服转轴上因摩擦产生的阻力。在以前的VAWT设计中，使用一个电机来启动以达到叶片的最低旋转速度。由于本发明采用了磁悬浮系统，很多摩擦阻力或启动阻力已经去除。然而，发电机10也有磁性变压器20或可变电阻无芯线圈，可以通过计算机(未显示)开闭调节在转子30上的阻力。这些磁性变压器20在开启前不会在系统上产生电能或阻力。它意味着风力发电机10上的阻力可以根据旋转速度来调节。速度越快，则有更多磁性变压器20开启。发电机10有几百个磁性变压器22，它们可以开启或关闭这些磁性变压器来达到需要的阻力。此时，磁性变压器22能降低高风速下的风力发电机10的转速，但是当风很轻且强度不大时，却不会阻止转动。

发电机10的一个控制器(未显示)用以确定有多少个磁性变压器20应该在何时被激活。另一个优点是，有一部分磁性变压器20始终处于激活状态。发电机10包括一个传感器(未显示)，它能确定风力发电机10的旋转速度。该控制器比较发电机10的旋转速度和激活磁性变压器20产生的电能。一旦控制器确定发电机10的速度比产生电能的最佳速度(转/分钟)范围还要快，则控制器应开启其它的磁性变压器20。另一方面，如果发电机10的旋转速度减慢，控制器可关闭一些磁性变压器来增加旋转速度。

磁性变压器20上的接线包括四种不同的方式。所有磁性变压器20都是根据这四种中的一种来接线的。这些接法根据波峰/波谷平衡效应以避免阻碍产生电能。该接法是北-北-南通道-南-南北通道。磁铁排列方向是：所有通过磁铁的线圈(变压器)应统一名称并连接在一起。它表示属于“北”向的变压器20将同时穿过北极，也同时离开北极。连接基座12的线圈(不旋转，保持静止状态)为无芯线圈，因为它们在连接上负载后，能够提供磁性负载。

旋转磁铁34和静止线圈20之间的相互作用产生电流。来自每一种接线模式的高频电流流入整流器，转换为直流电(DC)。

最后，对该控制器进行编程用于确定发电机10产生的电能是传送到公共电网还是就地存储，比如存储在充电电池中。本发明更独特的是，可以对控制器进行编程，以使其能够进入或接收共同发电、电源成本相关的外部数据和公共电网接收来自发电机10产生的电能的可行性数据。一旦控制器分析了这些数据，它可以决定发出的电送到哪里。在图6的例子中，如果控制器计算出往公共电网送电不划算，则控制器则直接将电送往电能存储器。另外一个例子是，不需要公共电网连接或无需把共同发电的电能送到当地电网。同样，控制器应评估本地存储系统的状态，比如大容量的不间断电源(UPS)和维护本地数据库。该控制器应确定一些送往本地设施电网，一些送往本地存储系统中。比如，如果本地存储系统是可充电电池或UPS，控制器可通过传感器确定电池系统是否需要充电至100％的容量或采取适当的措施再次充电到该水平。本地数据包括历史数据库电池效率。同样地，控制器应监控本地能源使用和维护历史能源使用的数据，在高锋时期提供更多能源，在低谷使其提供较少的能源。如果本地电网系统不正常，该控制器应生成报告或“报警”。它对于保护风力发电机(用于发电)、电工以及发电设施维护人员也是十分重要的。它能够帮助定位或发现电网哪里出了问题，如下面所述。

如果本地电池系统完全充满，控制器应通过能源市场的价格评估产生电能的价值，就价格与其它连接的存储设备的效率进行比较。控制器确定返回的电量，把电送往一个或多个特定的存储设备中。

最后，对控制器进行编程，报告系统使用的情况，比如产生的电量、使用的电量和送往电网或存储的电量。同样，该系统应向个人和机构报告断电情况。控制器应使用普通电话线、WLAN、WIFI或移动电话获取外部数据，并报告使用和断电情况。通常情况下，一份使用报告应包括下列信息：风速(如果配备外部风速计)、产生的电能数量、使用的电能数量和送往本地电网的电能数量。

当电表关闭或安全切断电网开关时，也会发出停电报告。生成的报告或信号将发送到断电报告中心，以通知发生断电，并确认该装置不再向该电网传输电能。然后信号或报告应传到本地设施，并形成断电“记录”或绘制图形报告该装置的断电情况，然后系统停止报告。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (15)

1.一种垂直轴风力发电机，其特征在于，包括如下组成部分：

a.基座，包括一个垂直轴和安装在其上的第一块磁铁；

b.转子，包括一个垂直轴以及安装在其上的第二块磁铁；

c.多个叶片，安装在上述转子上；

d.上述转子靠近上述基座，这样上述基座的第一块磁铁靠近上述转子的第二块磁铁，使上述转子围绕上述基座旋转。

2.如权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机，其特征在于：上述转子包括一个轴向定位的孔；上述发电机包括一个中心轴，与上述基座轴向固定，并穿过上述转子的孔。

3.如权利要求2所述的一种垂直轴风力发电机，其特征在于：上述转子还包括一个空心轴，与上述转子通过上述孔同心固定，这样上述杆延伸到上述轴中。

4.如权利要求3所述的一种垂直轴风力发电机，其特征在于：上述叶片固定在上述轴中。

5.如权利要求4所述的一种垂直轴风力发电机，其特征在于：至少有一个叶片为三角形。

6.如权利要求5所述的一种垂直轴风力发电机，其特征在于：其叶片由内刃、外刃和下刃构成，上述的内刃在第一点与上述外刃交汇，上述内刃在第二点与上述下刃交汇，上述外刃在第三点与上述下刃交汇。

7.如权利要求6所述的一种垂直轴风力发电机，其特征在于：上述内刃的方向与轴向相同，上述外刃则环绕轴向。

8.如权利要求6所述的一种垂直轴风力发电机，其特征在于：上述外刃为曲线性。

9.如权利要求6所述的一种垂直轴风力发电机，其特征在于：上述下刃为曲线性。

10.如权利要求6所述的一种垂直轴风力发电机，其特征在于：转子为圆形，由上述外周长和内周长构成，交汇于孔，上述叶片的上述第三点固定在邻近上述外周长的上述转子上，上述叶片的上述第二点固定在邻近上述内周长的上述转子上。

11.如权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机，其特征在于：上述基座由外周长确定，上述转子由外周长确定，包括下列：

a.多个固定在上述基座外刃上的磁性变压器；

b.多个固定在上述转子外周上的磁铁。

12.一种风力发电机，其特征在于包括：

a.围绕某一个轴的基座；

b.围绕该轴的一个转子，同轴安装在上述基座上；

c.多个安装在上述转子中的三角形叶片，上述叶片由内刃、外刃和下刃构成，上述内刃在第一个点与上述外表面交汇，上述内刃在第二个点与上述下刃交汇，上述外刃在第三个点与上述下刃交汇；上述内刃沿轴向，上述外刃环绕轴向。

13.如权利要求12所述的风力发电机，其特征在于：上述叶片的上述轴与上述转子的轴平行。

14.一种垂直轴风力发电机，其特征在于包括：

a.垂直轴确定的基座，第一块磁铁安装在上述基座上，上述基座由外周长确定；

b.环绕垂直轴的转子，第二块磁铁安装在上述转子上，上述转子由上述外周长确定，上述转子靠近上述基座，这样，上述基座的第一块磁铁邻近上述转子的第二块磁铁，使得上述转子悬浮在上述基座上；

c.多个安装在上述转子上的三角形叶片，上述叶片由内刃、外刃和下刃构成，上述内刃在第一点与上述外刃交汇，上述内刃在第二点与上述下刃交汇，上述外刃在第三点与上述下刃交汇，上述内刃沿轴向，上述外刃环绕轴向；

d.多个磁性变压器固定在上述基座的外周上；

e.多个磁铁固定在上述转子的外周上。

15.一种操作垂直轴风力发电机的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

a.提供一台垂直轴风力发电机，有一个与基座同轴的转子，多个磁铁安装在上述转子的外周上，多个磁性变压器沿上述基座的外周排列；

b.提供控制器以控制上述磁性变压器的启动；

c.使用上述控制器来选择性启动和关闭上述磁性变压器，以控制转子和基座之间的牵引力。

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