CN101821160A - 线性风力发电机 - Google Patents

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舒克拉·维贾伊
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Abstract

本发明提供了一种线性风力发电机(LWPEG)，其尤其适于安装在风力强度较低的地理位置。更具体地，提供了用于LWPEG的设计概念，其具有合理的经济参数以在低强度风力场所使用。此外，线性风力发电机以基于导轨的风力发电机为基础，包含空气动力学设计，该设计适于降低目前在此技术中遇到的机械复杂性，同时在其结构和操作方面都可节省成本。

Description

线性风力发电机
技术领域
本发明涉及一种新型的线性风力发电机(LWPEG)，其尤其适于安装在风力强度较低的地理位置处。更具体地，本发明涉及提供用于LWPEG的基于导轨的设计概念，这种设计概念具有用于在低强度风力场所使用的合理的经济参数。此外，线性风力发电机以基于导轨的风力发电机为基础，包含了空气动力学设计，该设计适于降低目前在此技术中遇到的机械复杂性，同时在其结构和操作方面都可节省成本。
背景技术
风力发动机的概念已经提出了相当长的时间，以用产生电能的风轮机的形式利用风能。风能提供充足的、可再生的、地理上广泛分布的清洁能源，同时，通过替代源自化石燃料的电能，可同时减小产生有害副产品和温室气体排放的危险。
可开发风能(其与代表清洁形式的可再生能源的太阳能类似)以产生可用电能，并且，风能变得越来越有经济和环境意义。在此技术中，目前已知有许多不同的本质上传统的用水平(风)轴操作以及其它用垂直(交叉)轴起作用的基于轴的风力发动机或涡轮机设计。
在世界范围上测量，地理上可获得的风能资源是巨大的，并且可能能够满足若干倍的人类目前所有的能源需求。然而，不幸的是，无法以相等的风力强度普遍地获得风能。基于所谓的能量密度，将风力强度分成七个一般等级，将第七级确定为最强的，将第一级确定为最弱的。因此，与例如在北美或北欧可获得的风力密度相比，在诸如印度这样的国家，风力密度非常小，其中，在北美或北欧将所有目前的风轮机设计设定为用于六级风力密度，这是在八十年代中期由美国定义的参考风力状态。在这一点上，对于六级风力密度每年可获得的能量大约是5200kWh/年/m2，并且，在地平面上方50m的高度处对于二级风力密度，减小为大约1200kWh/年/m2。
通常，将大面积的广阔区域确定为二级风力场所，即，在地平面上方50m处具有1200kWh/年/m2的风力密度。因此，例如，印度的官方数据单独表示，这里近89％的可安装的风力容量均处于较低的二级风力强度。目前使用的水平轴风轮机(HAWT)技术被认为不适于二级风力密度场所。因此，为了使低风能在下一个十年或未来数十年内能够有显著的贡献，需要提供在二级风力密度条件下具有良好的经营效益的设备。在普遍的年风速分布下，当与HAWT相比较时，这种设备必须提供基本上更高的年能量提取能力，例如，本发明考虑的线性风力发电机(LWPEG)。
根据现有技术，超过95％的现有风轮机设计是三叶片或双螺旋桨型的水平轴风轮机(HAWT)，而垂直轴风轮机(VAWT)通常被认为是具有低功率等级的独立单元，从而，也用一些多叶片HAWT和分筒型VAWT来实现抽水的目的。超过25年以前，如所提到的，美国能源部和NASA(国家航空和宇航局)将六级风力密度定义为美国的参考风力状态，其在地理上与美国的平均风力资源相近。目前，所有主要的风轮机制造商都将六级风力密度作为其设计的基础，其可在六级至七级风力范围下操作。稍微更近一些的时间中，作了特殊努力以开发出所谓的“低速风力技术”(指的是四级风力密度)，从而，实际上，将三级和三级以上的风力认为是能源。因此，此时，对于致力于将其设计开发为用于六级风力资源的主要风轮机制造商来说，没有可用于二级风力资源的有竞争性的技术解决方案，这些制造商尝试通过以更高的成本增加风轮机轮轴高度和转子直径，或通过降低设计等级(同样用更高的成本获得能量)来占有在低风力场所的设计市场。
目前大部分已安装的风轮机(例如，在如印度这样的国家中)是HAWT设计，并用于三级至五级风力场所。然而，需要注意的是，仅有大约10％的风能可在这些风力强度等级中获得，而其余的风能在二级中获得。三级至五级中可能的总风能加起来大约5000MW。因此，如果在接下来的数十年内风能基本上能用于发电，那么，开发用于二级风力场所的具有合理经济参数的产生能量的设计是必须的。
虽然目前已知许多发电风轮机形式的风力发动机，并且其广泛地安装并运行于不同国家和地区的许多场所，但是，这些风力发动机主要是要求用于更高密度风力应用场合(即，比二级风力场所高得多的应用场合)的普遍设计。
因此，在感兴趣的公开物中，可考虑以下公开内容：美国专利No.4,218,183、美国专利No.7,360,995；美国专利公开No.2004/164562；美国专利No.4,302,684；美国专利公开No.2004/080166；美国专利No.6,672,522B2；美国专利No.5,758,911；美国专利No.4,114,046和美国专利No.5,730,643。
代表性地，主要有两种类型的风轮机，即，广泛使用的水平轴风轮机(HAWT)设计，和使用稍少一些的垂直轴风轮机(VAWT)设计，从而，明显地将水平轴风轮机(HAWT)技术视为不适于二级风力场所。因此，必须开发出与目前可用的HAWT及其它设计相比在低速风力下具有良好的经营效益的设备，并且，该设备在局部普遍的年风速分布下提供基本上更高的年能量提取水平。
在上面提到的现有技术公开物中，所公开的内容涉及垂直轴风力发电系统和水平轴风力发电系统，以及具有不同复杂组合的机械部件(例如，翼板(sail)等)的基于导轨的、滑轮引导的风力发电系统，或者，它们利用不能很好地转化为现代经济规模的更早的技术。此外，现存的风力发电系统的设计概念仅适于由更高密度等级的风力操作，因此，其不易于能够在低密度二级风力场所成功地使用，尤其是在工业规模上。
发明内容
因此，本发明提供了名为“线性风力发电机”(在下文中用“LWPEG”表示)的替代的和新型的概念，并且，其基于线性风力发动机、或涡轮机以及具有独特构造的线性发电机设计。概括上述内容，可以确定，需要开发新的概念、设计和技术，其将在较低的二级风速下有效地运行，(50m AGL，风速：5.6-6.4m/s；风能密度：200-300W/m2；在印度可安装的发电站：43106MW，其是所有较高速度级三级、四级和五级总和的8倍)。迄今为止，由于经济原因，主要的风力发动机技术开发商专门致力于大约五级、六级和七级风力密度的设计，而这种风力条件并不是在所有国家(其中，例如印度)都能获得的。因此，能够提供满足此需求的设备很重要。因此，以前的概念通常使用一个轴(水平的或垂直的)，“悬挂式(lift)”叶片元件围绕该轴以相同的角速度旋转，从而，线性叶片元件的速度基本上这样变化：从旋转中心轴处的零至最外径向叶片位置处的最大值(传统的HAWT中的所谓的叶片梢部速度)。通常优化叶片设计，以便于获得最佳的空气动力学和结构性能，但是，仍有这样的问题：非常靠近旋转中心轴的叶片元件在空气动力学上是无效的，而那些靠近或处于叶片梢部的叶片元件由于高速和涡旋脱落(vortex shedding)而产生相当大的噪音等级。对于给定的风力等级，单位功率越大，直径越大，塔架越高，并且与之相关的结构问题就越复杂。然而，具有一个旋转轴的设计在构造上非常紧凑，尤其是仅具有两个或三个叶片的HAWT。
基本上，如果使定截面或变截面的叶片沿直线移动穿越风，并且，通过用升力分量来移动叶片并从而提取能量的话，那么，可减少绕着单个中心轴旋转的长叶片的所有空气动力学缺点。然而，为了连续操作，叶片元件必须返回至其初始点，因此，在该技术中，需要开发一种高度有效的、简单的、节省成本的有竞争性的线性风力发电设备，该线性风力发电设备尤其适于超低二级风力密度场所使用，其中，本发明在风能领域提供了巨大改进，被设计为以简单的线性的基于导轨的装置为基础。
本发明的主要目的在于，开发一种新的且独特的用于风能发电的基于导轨的空气动力学风轮机设计，其旨在弥补现有风力发电机的机械复杂性。
本发明的另一目的是，开发一种高度有效的、节省成本的基于导轨的线性风力发电设备，其对于二级低风力密度场所尤其有效。
根据本发明，一种新型的线性风力发动机或涡轮机构造包括适当数量的叶片或翼片，其具有选择性适当的翼弦、翼剖面、翼展、平面形状、内部承载结构以及尖端翼板。叶片适于沿着各种形状(例如，椭圆形或梯形，但不限于此)的基本连续的轨道移动。可将叶片或翼片安装于塔架上，塔架将前者设置在闭环导轨上或设置在传送装置上，而翼片设置结构将叶片或翼片保持在预定定位中。在各种实施例中，角部导轮可将传送装置保持在预拉伸状态，并将其安装在传送装置框架上。与角部导轮整体形成的变矩器单元(至少一个)可适于安装装置，例如，发电机、空气压缩机或水泵。风力发动机基架与结构架连接，并且可包括转盘，该转盘利用由方向舵(rudder)风向标翼和臂两者提供的扭矩或借助外部功率而围绕底座上的垂直轴线自由旋转。
根据本发明的一个方面，可用传统的轮轴轴承或最近才出现的“直弯引导(Sraight-Curved Guide)”系统在导轨内引导叶片，同时，翼片设置齿轮将翼片保持在预定定位上。分布式线性永磁铁和发电元件安装于叶片上和/或定位于导轨内，从而至少两个基本上平行延伸的导轨构成一体的导轨框架。风力发动机基架(例如，转盘)例如通过使用由方向舵风向标翼和臂两者提供的扭矩或通过外部功率，自由地使得导轨和叶片围绕底座上的垂直轴线旋转。根据本发明的一个实施例，翼片设置齿轮包括环形导轨，用于安装叶片或翼片的导向轮在环形导轨内平稳地移动。
根据本发明的优选实施例，翼片设置齿轮(wing-setting-gear)可包括用于外侧翼展转动或外侧翼片前边缘延伸器/缩回器系统的整装的主动或被动叶片或翼片间距设定(pitch-setting)控制器和致动器。
当安装于具有端部轮轴轴承的塔架上时，叶片或翼片可仅机械地或电力地彼此连接，或机械地且电力地彼此连接，以保持其相对固定位置，同时，传送架或导轨架位于垂直或水平定位上，但是优选地位于垂直定位上。
最后，根据本发明的各种实施例，可由旋转发电机至少在一个支撑滑轮处提取电功率或电能，或通过沿着导轨延伸的(动铁式或动磁式的)分布式永磁铁线性发电机来提取电功率或电能。
根据本发明，叶片或翼片在用作提升元件时，沿穿过自由流动风的基本上直的路径上运动，从而显著改进了空气动力学性能，并由此，与现有技术相比，从风力中提取了更多的能量。叶片或翼片的移动速度必须比风速快多倍(典型地，快3至6倍)，以实现最佳的空气动力学性能，因为设备的旋转部件在沿着运行路径围绕角部转动时受到惯性载荷。根据本发明，这种操作在非常低的或超低的二级风速的实际模式中是可行的。
附图说明
图1通常用图解法示出了本发明的线性风力发电机的第一实施例的透视图；
图2示出了图1的翼片支座和整体线性发电机设备的详细示意图；
图3示出了图1的线性发电机的导轨结构和元件的一部分的放大透视局部细节；
图4用图解法示出了本发明的另一实施例；
图5用图解法示出了根据本发明的另一实施例，其具有改进的导轨架设备，但是其定向于水平面中而不是垂直面中；
图6以放大比例用图解法示出了图5导轨架的截面图；
图7用图解法示出了本发明的另一实施例；
图8示出了根据本发明的用于叶片的导轨路径的示意图；
图9示出了用于叶片的另一导轨路径；
图10示出了用于叶片的另一导轨路径；
图11示出了用于叶片的另一导轨路径；
图12示出了具有支撑系统的用于叶片的另一导轨路径；
图13示出了具有改进的支撑系统的用于叶片的另一导轨路径；
图14和图15分别示出了用于水平面中的叶片的路径的改进实施例的平面图和侧视图；
图16和图17分别示出了叶片导轨路径的侧视图和前视图，图18是图17实施例的变型；
图19和图20分别示出了本发明的改进实施例的侧视图和前视图；以及
图21(a)至图21(c)分别示出了本发明的另一实施例的侧视图、前视图和底平面图。
具体实施方式
基本上，一般来说，对于非常低或超低的风速(例如，二级风密度)场所，根据本发明的新型的线性风力发电机(LWPEG)在空气动力学上是最佳的设计。如本发明的各种实施例中所示出的每个线性风力发电机(LWPEG)都包括适当数量的叶片或翼片(具有预定翼弦、翼剖面、翼展、平面形状、内部承载结构以及尖端(tip)翼板尺寸)，并且被制成优选地沿着各种构形的非圆形(例如，椭圆形或梯形，但不限于此)轨道运行。在这一点上，用作提升元件的叶片或翼片沿穿越自由流动的风的基本直的路径上移动，产生具有显著改进的空气动力学性能的风轮机效应，由此，从风力中提取了更多的能量。由于翼片或叶片的移动速度必须比风速快多倍(典型地，快3至6倍)以实现最佳的空气动力学性能，所以，旋转或运行元件在围绕角部或轨道方向转动时受到惯性载荷，从而，这种操作在非常低或超低的二级风密度或强度的实践中是可行的。
参照图1，示出了“LWPEG”10的优选实施例的示意图，其包括具有偏转(yaw)自由度的地面支撑框架结构12，该地面支撑架安装于基座支撑架16上并支持一对隔开的、平行延伸的由交叉支撑件22彼此附接的弯曲导轨36。多个翼状叶片24，每个都包括中心翼部26并且(在径向上)具有外翼端板28，外翼端板借助翼片塔架30的支撑而安装在导轨20的直部32上，同时包括线性发电机组件(如图2和图3所示)。因此，使得翼状叶片24沿着导轨部32线性滑动至最大程度，以利用最大的动能，导致基本上较高的电磁能量提取，如下文中所述。
如所示出的，这对导轨20包括直导轨部32和弯曲导轨部36，形成闭环。根据具体操作或地理应用可能的需要，导轨支撑架12可设置于垂直定位上或水平定位上，优选地设置于垂直定位上。
图2是如图1所示的“LWPEG”10的一部分(例如导轨20的一段)的详细视图。如图3所示，用于电磁发电的线性发电机组件包括定子铁芯38、定子线圈40、转子元件42和轮轴轴承44。翼状叶片24具有翼侧板46并在塔架30的支撑下安装于导轨20上，塔架30覆盖有翼片塔架盖48。
图3是如图2所示的包括导轨20的一段的“LWPEG”的放大的和更详细的截面图，其包括用于叶片20的轮组件50。轮组件50包括适于在导轨20内滚动的两个轮子52、54，并具有通过轴58彼此连接的端部轮轴轴承56。两个这种轴彼此机械地连接、电力地连接，或同时机械地和电力地连接，以保持其相对固定位置。将永磁铁60插在定子线圈40的组之间。线性发电机转子通过转子芯42与翼片塔架连接，并与定子铁芯38形成气隙。为了实现发电，响应于叶片24沿着导轨部32的线性运动执行定子与转子元件之间的相对运动。
参照图4，提供了另一LWPEG实施例70的示意图。在此情况中提供了一对平行的相对大距离隔开的导轨72。地面支撑结构74具有布置于其上的转盘76。水平基架78为支撑架80安装以垂直架82。偏转控制叶片84被支撑于垂直架82。导轨72包括传送装置88，其包括在其之间延伸的叶片90。角滑轮92具有在其上运行的传送装置88，并且通过滑轮引入电磁能量发生器，当传送装置响应于受到风冲击的叶片(所述叶片连接在传送装置之间)的位移而进行的依赖风的线性运动时，所述发生器产生能量。此组件表现出，发明性设备安装于转盘76上，以取决于风向使设备围绕垂直轴旋转从而便于其最佳布置。
图5是具有翼片中心支撑部93的“LWPEG”91的示意图，该翼片中心支撑部93安装于定位在水平面中的导轨架95上，并且，其进一步由具有偏转自由度的地面架96支撑，并且，垂直支撑架99、适当的叶片101可安装于翼片中心支撑部93上，如之前在图3中描绘的，翼片中心支撑部93适于容纳电磁发生器装置。
图6是如图5所示的“LWPEG”处于导轨横截面的视角的示意图，其包括轮轴轴承102，轮轴轴承通过横向支撑轴104互相连接，并在导轨架94的导轨上被引导。线性发电机组件包括发电机定子铁芯106、永磁铁110、发电机定子线圈108和发电机转子铁芯112。
参照图7的实施例，其示出了具有两个大距离隔开的、平行延伸的导轨环122和123的LWPEG设备120，导轨环122和123限定出用于叶片126的基本上椭圆形的运行路径(仅示出两者中的一个)。多个隔开的叶片126的相对端设置有适当的线性发电机128，以能够沿着导轨122、124滑动，并产生用于转化成可用电能的电磁能量。
导轨环122、124被示出为基本上竖直的并具有用于将其保持支撑于平台136上的支撑架130、132。平台136可以是能够支撑于地面架(未示出)上的转盘。
如图8至图21(c)所公开的，其示出了LWPEG设备的各种构造。
图8示出了处于垂直面上的用于叶片的椭圆形导轨140的示意图。图9公开了具有较大的上部半径144和较小的底部半径146的基本上倒置的泪珠形导轨142。此形状可使得能够实现用于最大功率提取的可变叶片速度并实现几乎恒定的叶片载荷，并且可能便于自动运行启动。
图10示出了处于垂直面中的椭圆形导轨146，但是其向前倾斜以可能自动启动并应付(negotiate)高风速。这也可应用于图11，其中，导轨148向后倾斜以用于基本上相似的操作条件。
图12示出了定向在垂直面中并包括外部支撑架154的椭圆形导轨150，其中叶片152在该椭圆形导轨内运行。相反，在图13中，叶片156在椭圆形导轨158的更外部运行，并且，支撑架160从内部向外延伸。
图14和图15公开了布置在水平面中的椭圆形导轨162，叶片164从导轨的内部或外部运行；并且导轨包括从导轨162的外侧、内侧或内外两侧延伸的支撑架166，如可能由具体场所确保的。
图16和图17示出了定向在垂直面中的椭圆形导轨168的侧视图和前视图，其具有两个侧支撑架170、172(与图7的支撑架稍微相似)；并连接有叶片或翼片174，以在导轨168之间线性运动。图18与图17相似，但是包括以悬臂构造在导轨168的导轨平面的任一侧上延伸的其它叶片176。
图19和图20示出了椭圆形导轨系统的侧视图和前视图，其中，三个隔开的导轨180、181、182被支撑于框架184中，提供该框架184以使得叶片或翼片188在两个叶片翼展内运动，每个叶片被支撑于相对端处并在平行布置的导轨内运动。
图21(a)至图21(c)公开了在垂直面中结合了图8和图9的那些导轨的两个椭圆形导轨系统190，在顶部圆形部中具有转换导轨；叶片或翼片192具有可调节翼展，并支撑于两端上且从椭圆形导轨的外部运动。优选地通过可调连杆机械地连接叶片。在低于所谓的“接通(cut in)”条件的风速下，使叶片被在泪珠形椭圆形导轨200上进入自启动运动，并且，在风速变得大于某一值之后，叶片或翼片被引导至对称的椭圆形导轨202，以达到最大能量提取。当两个悬臂支架204在中心支撑翼展206之上移动时，使叶片由可调翼展构成。在另一实施例(未示出)中，可滑动地安装支撑轮，并且，叶片的悬臂支架部分可被向上折叠以确保从内导轨到外导轨的转变，反之亦然。
虽然，显而易见地，这里公开的发明非常适合于实现上述目的，但是，将可理解，本领域的技术人员可能设想出各种修改和实施例，并且，本发明旨在使得所附权利要求覆盖落入本发明的真正精神和范围内的所有这种修改和实施例。

Claims (31)

1.一种线性风力发电机设备，所述设备包括：
至少两个互相隔开地平行延伸的闭环导轨；
用于将所述两个导轨保持高架于地面上方的支撑架结构；
所述至少两个闭环导轨支撑多个翼片，所述翼片响应于撞击所述翼片的流动的风而沿着基本上非圆形的轨道线性地运动；以及
发电装置，与所述翼片操作地连接，从而所述翼片的所述线性运动产生电能输出。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少两个闭环导轨选择性地以垂直方位或水平方位设置在所述支撑架结构上。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述支撑架结构安装在可转盘装置上，以赋予所述至少两个闭环导轨以旋转偏转运动。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，每个所述闭环导轨安装多个所述翼片，所述翼片独立于安装在另一所述闭环导轨上的翼片。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述翼片包括具有翼片尖端部的叶片，所述翼片尖端部从安装于所述与之操作地连接的闭环导轨上的中心延伸。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个翼片在所述至少两个闭环导轨之间延伸并与所述至少两个闭环导轨操作地连接。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述翼片通过翼片塔架被支撑于所述至少两个闭环导轨上。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述翼片塔架覆盖有翼片塔架盖。
9.根据权利要求7所述的设备，其中，所述翼片包括具有翼侧板的翼形叶片。
10.根据权利要求7所述的设备，其中，所述翼片塔架包括轮轴轴承单元，所述轮轴轴承单元选择性地机械地、电力地或机械地和电力地互相连接，以将其位置保持为相对于彼此固定。
11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少两个闭环导轨包括导轨或引导与每个所述翼片连接的轮组件。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述轮组件包括一对轮，所述轮包括轮轴轴承，所述轮轴轴承通过安装在所述导轨内的轮轴连接。
13.根据权利要求1所述的设备，其中，所述发电装置包括用于每个所述翼片的永磁铁和转子元件、以及用于所述导轨的定子线圈和芯，以响应于沿着所述导轨在翼片上的所述线性运动共同发电。
14.根据权利要求1所述的设备，其中，所述发电装置包括用于每个所述翼片的永磁铁和转子元件、以及用于所述导轨的定子线圈和芯，以响应于沿着所述导轨在翼片上的所述线性运动共同发电。
15.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少两个闭环导轨包括直导轨部和弯曲导轨部，其中，所述翼片能够沿着所述直导轨部线性移动。
16.根据权利要求3所述的设备，其中，所述支撑架结构包括风向标，所述风向标用于使得控制器装置能够赋予所述至少两个闭环导轨以偏转运动，以根据风向优化流动的风撞击所述翼片的效果。
17.根据权利要求1所述的设备，其中，提供至少三个呈彼此平行隔开关系的所述闭环导轨，以及所连接的以在每个所述至少三个导轨之间线性运动的多个所述翼片。
18.根据权利要求6所述的设备，其中，所述至少两个闭环导轨安装有从所述导轨的相对侧向外延伸的其它翼片。
19.根据权利要求17所述的设备，其中，所述其它翼片为从所述导轨径向地向外的悬臂式，基本上与在所述至少两个导轨之间延伸的多个翼片同轴。
20.根据权利要求1所述的设备，其中，每个所述翼片的横向横截面具有与所述设备要求的具体尺寸一致的基本上机翼的形状。
21.根据权利要求1所述的设备，其中，所述轨道基本上是椭圆形的。
22.根据权利要求20所述的设备，其中，所述椭圆轨道具有直的基本上平行的侧部和与所述侧部连接的凸出圆端部。
23.根据权利要求21所述的设备，其中，所述椭圆轨道具有朝着其上端变宽的直侧部，包括较大的上部凸出圆端部和较窄的下部凸出圆端部。
24.根据权利要求22所述的设备，其中，所述向上变宽的椭圆轨道由与具有直平行侧部的椭圆导轨一起延伸的另一闭环导轨形成，所述导轨装配有具有可调翼展和固定轮的翼片或具有带滑动轮的可折叠悬臂支架部的翼片，所述滑动轮可从所述椭圆导轨的外部移动。
25.根据权利要求20所述的设备，其中，所述椭圆导轨在所述至少两个导轨的平面内向前倾斜。
26.根据权利要求20所述的设备，其中，所述椭圆轨道在所述至少两个导轨的平面内向后倾斜。
27.根据权利要求1所述的设备，其中，所述支撑架结构从其外部支撑所述导轨，并且所述翼片在所述导轨内运动。
28.根据权利要求1所述的设备，其中，所述支撑架结构从其内部支撑所述导轨，并且所述翼片在所述导轨外部运动。
29.根据权利要求1所述的设备，其中，所述支撑架结构从其外部和内部支撑所述导轨，并且所述翼片在由所述至少两个导轨限定的轨道的外部和内部运动。
30.根据权利要求1所述的设备，其中，由所述至少两个闭环导轨限定的所述轨道基本上是梯形的。
31.根据权利要求29所述的设备，其中，所述至少两个闭环导轨包括传送装置，所述传送装置可在所述梯形轨道的角部处围绕滑轮运动，所述翼片与所述传送装置连接以可与其一起运动。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011084544A2 (en) * 2009-12-16 2011-07-14 Clear Path Energy, Llc Axial gap rotating electrical machine
US9270150B2 (en) 2009-12-16 2016-02-23 Clear Path Energy, Llc Axial gap rotating electrical machine
CA2784490A1 (en) * 2009-12-22 2011-07-21 Marc Van Den Bulcke Energy generation system and related methods
US8624417B2 (en) * 2010-01-11 2014-01-07 SaeHeum Song Method and apparatus for harnessing hydro-kinetic energy
DE102010008061A1 (de) * 2010-02-16 2011-12-15 Erwin Becker Umlaufrollenwindturbine und Verfahren zur Stromerzeugung aus Windenergie
US8786151B1 (en) 2010-12-13 2014-07-22 Northern Power Systems, Inc. Apparatus for maintaining air-gap spacing in large diameter, low-speed motors and generators
US9212652B2 (en) * 2013-04-15 2015-12-15 Robert F. Alexander Wind turbine using sails affixed to chains
US8950710B1 (en) 2014-01-31 2015-02-10 Kitefarms LLC Apparatus for extracting power from fluid flow
CN103790775B (zh) * 2014-02-24 2016-05-18 严强 回旋体风力发电系统及其发电方法
US9394883B2 (en) * 2014-02-24 2016-07-19 Qiang YAN Circuit wind power system and method for generating electricity using the same
US9777709B2 (en) 2015-01-08 2017-10-03 Hans Dysarsz Translating foil system for harvesting kinetic energy from wind and flowing water
US9897071B2 (en) * 2015-04-02 2018-02-20 Landers Energy, Inc. Wind and water power generation system with multi-stage linear generators
US11560873B1 (en) * 2019-12-04 2023-01-24 Brent Gregory Wind energy device and related methods
CN112727675B (zh) * 2021-01-11 2022-03-29 江苏科技大学 一种海上风浪一体化发电装置
CN113931804B (zh) * 2021-10-13 2023-01-31 福州大学 用于海上风机的双环式多功能非线性能量阱及其施工方法
US11525429B1 (en) 2022-01-28 2022-12-13 SaeHeum Song Systems and methods for harnessing hydro-kinetic energy

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3730643A (en) * 1971-04-09 1973-05-01 F Davison Wind power machine
US4180367A (en) * 1975-02-10 1979-12-25 Drees Herman M Self-starting windmill energy conversion system
US4114046A (en) * 1975-05-09 1978-09-12 Hosni Labib Yousef Electrical generator employing natural energy to power same
US4218183A (en) * 1978-07-31 1980-08-19 Dall Winther Dennis P Windmill
US4302684A (en) * 1979-07-05 1981-11-24 Gogins Laird B Free wing turbine
US4572962A (en) * 1982-04-28 1986-02-25 Cognitronics Corporation Apparatus for extracting energy from winds at high altitudes
US4589344A (en) * 1982-12-27 1986-05-20 Davison Fred E Monorail conveyance system for wind or water powered generator apparatus
JPS6294612U (zh) * 1985-12-03 1987-06-17
US4832569A (en) * 1986-04-11 1989-05-23 Eirik Samuelsen Governed vane wind turbine
GB9315843D0 (en) * 1993-07-30 1993-09-15 Litton Uk Ltd Improved machine tool
US5758911A (en) * 1996-02-07 1998-06-02 Northrop Grumman Corporation Linear motion wind driven power plant
AU2001278880A1 (en) * 2000-07-05 2002-01-14 Environmental Energy Systems, Inc. A power generation assembly
IL140105A (en) * 2000-12-05 2005-05-17 Sergei Latyshev Wind-driven power station
US6672522B2 (en) * 2002-02-28 2004-01-06 Koo Shik Lee Wind power generating system
ES2441641T3 (es) * 2003-10-22 2014-02-05 Global Energy Co., Ltd. Aerogenerador de eje vertical
US7215036B1 (en) * 2005-05-19 2007-05-08 Donald Hollis Gehring Current power generator

Also Published As

Publication number Publication date
US7709971B2 (en) 2010-05-04
EP2190731A2 (en) 2010-06-02
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US20090045634A1 (en) 2009-02-19
CA2732425A1 (en) 2009-10-08

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