CN102661241A - 风力混合转子 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风力混合转子，具体而言，风力设备的风力混合转子，例如用于将风能转换成驱动能以用于完成工作。为了尽可能有效地利用风能，设置这样的风力混合转子，即，其具有横流转子(12)、引导装置(14)以及马格纳斯转子(16)。横流转子以绕旋转轴线D旋转的方式保持并且具有多个(20)轴向地伸延的转子叶片(22)。引导装置具有罩壳区段(24)，其在周向上部分地如此包围横流转子，即，可通过流入的风W驱动横流转子。马格纳斯转子布置在横流转子之内，其中，马格纳斯转子轴线在旋转轴线的方向上伸延。马格纳斯转子具有封闭的周面(28)，并且可通过驱动装置(30)以绕所述马格纳斯转子轴线旋转的方式驱动马格纳斯转子。

Description

风力混合转子
技术领域
本发明涉及一种风力混合转子(Windkraft-Hybridrotor)、带有混合转子的风力设备、风力混合转子在风力设备中的用途以及用于将风能转换成驱动能以用于完成(Verrichtung)工作(Arbeit)的方法。
背景技术
在风力设备中使用转子以用于可利用风能例如产生电能。通过风将转子置于转动中并且在此驱动例如发生器(Generator)，也就是说，将风能至少部分地转换成电能。除了用于产生电能，在风力设备中尤其地也应用转子以用于完成工作，例如泵送工作或输送工作。风力设备例如适合应用在未开辟的或仅仅非常少地有人居住的地区中，例如用于非中心的能量供应。此外，结合力求使用再生能源，风力设备的应用日益重要。
发明内容
存在用于尽可能有效地利用风能的需求。
这通过根据独立权利要求中之一所述的风力混合转子、风力设备、混合转子在风力设备中的用途以及方法实现。在从属权利要求中示出示例性的实施形式。
根据本发明的示例性的实施形式，设置带有横流转子(Querstromrotor)、引导装置以及马格纳斯转子(Magnusrotor)的风力混合转子。以绕旋转轴线旋转的方式保持横流转子，并且横流转子具有多个轴向地伸延的转子叶片。引导装置具有罩壳区段，其如此在周向上部分地包围横流转子，即，可通过入流的风驱动横流转子。马格纳斯转子布置在横流转子之内，其中，马格纳斯转子轴线在旋转轴线的方向上伸延。马格纳斯转子具有封闭的周面，并且可通过驱动装置以绕马格纳斯转子轴线旋转的方式驱动马格纳斯转子。
与相应的单独的横流转子相比，通过横流转子与马格纳斯转子的组合实现有效地利用风力。
根据本发明的方面，马格纳斯转子具有旋转对称的空心体，其通过马格纳斯效应引起空气流动的转向。
根据本发明，横流转子引起循环流动。这为旋转的空气流动，其同时与平移的空气流动叠加。这再次为通过风入流引起的横向流动。该组合流动在置于组合流动中的几何体处引起马格纳斯效应。因此，这种体称为马格纳斯体。
在组合流动中，也可附加地通过以下方式产生或支持旋转的空气流动，即，旋转地驱动马格纳斯体。马格纳斯体(即马格纳斯转子)的转动导致马格纳斯效应的更强的体现，并且由此同样导致根据本发明的空气流动的更强的转向。
对于马格纳斯效应来说决定性的是，在马格纳斯体的表面和带有所提及的横向环流或横向入流和循环流动的组合流动之间的相对运动。
应明确指出的是，例如静态的(feststehend)马格纳斯体(例如静态的圆柱体)由于旋转的横流转子与风空气流动的组合已经可引起马格纳斯效应。
例如，马格纳斯转子构造成带有在转动轴线上不变的圆形的横截面(即，直径)，即，在几何的意义上圆柱形的形状。
例如，马格纳斯转子也可构造成带有在转动轴线上均匀地变化的圆形的直径，也就是说构造成平截圆锥体。
例如，马格纳斯转子可具有在转动轴线上抛物线形地增加且再次减小的直径。例如，马格纳斯转子为球体。
例如，马格纳斯转子也可由不同的平截圆锥体区段和/或圆柱形区段组合在一起。
根据本发明的另一方面，可在横流转子的旋转方向上驱动马格纳斯转子。
根据另一方面，可与横流转子的旋转方向相反地驱动马格纳斯转子。
根据本发明的另一方面，旋转轴线和马格纳斯转子轴线布置成横向于风的入流方向。
根据本发明的另一方面，马格纳斯转子轴线平行于横流转子的旋转轴线伸延。
根据本发明的另一方面，马格纳斯转子布置成与横流转子同心。
根据本发明的备选的方面，马格纳斯转子轴线构造成相对于横流转子的旋转轴线倾斜，其中，马格纳斯转子轴线与旋转轴线展开(aufspannen)平面。但是，根据本发明的另一方面，马格纳斯转子轴线和横流转子的旋转轴线也可布置成如此相对于彼此倾斜，即，其在不同的平面中，也就是说不在共同的平面中。
根据本发明的另一方面，罩壳区段相对于横流转子的旋转轴线在迎风侧上在旋转轴线的一侧上遮蔽横流转子。
根据本发明的另一方面，通过线将迎风侧分割成两个区段，其中，该线在入流方向上伸延并且与旋转轴线相交。
根据本发明的另一方面，罩壳区段在面对横流转子的侧边上具有圆弧形。
根据本发明的另一方面，罩壳区段构造成在马格纳斯转子的整个长度上带有相同的横截面形状。
根据本发明的备选的方面，罩壳区段在马格纳斯转子的长度上具有不同的横截面形状。由此，例如可能的是，例如取决于相对于入流的相应的位置，提供附加的相对于入流的转向效果。
根据本发明的另一实施例，马格纳斯转子在转动时在其避风侧上相对于入流方向引起空气流的转向。
根据本发明的另一方面，从马格纳斯转子的这样的周向速度起进行该转向，即，该周向速度优选地大于风力混合转子的入流速度。
根据本发明的另一实施例，如此进行转向，即，流经横流转子的空气流在扩大的圆弧中作用到转子叶片上，并驱动转子叶片。
根据本发明的另一方面，该转向引起，流经横流转子的空气流在直至90°的附加的圆弧区段中作用到转子叶片上。
根据本发明的另一方面，转子叶片在轴向的方向上平行于旋转轴线伸延，也就是说，其相对于旋转轴线具有恒定的间距。
根据本发明的备选的方面，转子叶片以在轴向的方向上相对于旋转轴线倾斜的方式伸延，其中，转子叶片具有相对于旋转轴线增加或减小的间距，也就是说，转子叶片分别与旋转轴线在一个平面中伸延，然而相对于旋转轴线倾斜。
根据本发明的另一方面，横流转子具有转子旋转轴线，并且转子叶片保持在一起转动的支撑结构处，支撑结构固定在转子旋转轴线处。
根据本发明的另一方面，在正切的(tangential)角度位置方面，转子叶片构造成静态的。
根据本发明的另一实施例，转子叶片在横截面中分别具有带有凹侧和凸侧的成拱形的形状，其中，凹侧面对马格纳斯转子。
根据本发明的另一方面，转子叶片在横截面中分别具有相对于径向方向15°至70°的角度。例如，转子叶片在横截面中分别具有相对于径向方向30°的角度。概念径向方向针对在转子轴线和转子叶片的横截面的中心之间的连接线，并且在成拱形的横截面形状中，在横截面中的方向针对切线方向。
根据本发明的另一方面，设置至少两个、优选地16个转子叶片。
根据本发明的另一方面，在马格纳斯转子的周面和转动的转子叶片之间在径向的方向上设置这样的间距，即，其与马格纳斯转子的直径相关。
例如，马格纳斯转子的直径为刚好与周面距转子叶片的间距相等至为其两倍大。
根据另一示例，马格纳斯转子的直径和与转子叶片的间距的比例为2∶1。
根据本发明的另一方面，可自由地选择转子叶片的轮廓高度和曲率，其中，在效率方面这两个参数彼此相关。在非常小的轮廓高度和相应地小的间距时，单个转子叶片的曲率处于次要地位。此外，可确定横流转子的直径。转子叶片的数量另一方面与横流转子的直径和轮廓高度相关。如果确定了这些尺寸，则也已知了横流转子的内直径，即，转子叶片距中心点的间距。那么从以上提及的在转子叶片和马格纳斯体的周面之间的间距与马格纳斯体的直径的比例中得到马格纳斯体(例如圆柱体)的直径。
根据本发明的另一方面，在马格纳斯转子的周面和转动的转子叶片之间在径向的方向上设置这样的间距，即，其为转子叶片的轮廓高度的一倍至两倍，其中，轮廓高度与角度位置无关。
根据本发明的另一方面，横流转子的转子叶片绕旋转轴线沿着圆周线布置，其中，圆具有这样的直径，即，其为转子叶片的轮廓高度的五至八倍。
根据本发明的另一方面，设置转子叶片相对于彼此的周向间距，其至少与转子叶片的轮廓高度相同。
根据本发明的另一方面，轴向地伸延的转子叶片分割成转子叶片区段，并且在整个长度上构造成不同的。
根据本发明的另一方面，马格纳斯转子分割成马格纳斯转子区段，其可不同地快速被驱动。
根据本发明的另一方面，马格纳斯转子在其端部的区域中分别具有伸出超过马格纳斯转子周缘面的端圆盘(Endscheibe)。
根据本发明的另一方面，马格纳斯转子具有多个圆盘，其布置在两个端圆盘之间。圆盘具有比马格纳斯转子的邻近的周面区段更大的直径。
根据本发明的另一方面，横流转子形成可由风驱动的反推器(即，推进器的一种，但是被动地运行)(Repeller)。
根据本发明的另一实施例，以这样的周向速度驱动马格纳斯转子，即，其约为风力混合转子的入流速度的一至四倍。
根据本发明的另一方面，横流转子具有这样的周向速度，即，其约为风力混合转子的入流速度的50％。
根据本发明的另一方面，在横流转子和马格纳斯转子之间的转动比约为1∶2至1∶8。
根据本发明的另一方面，风力混合转子的入流速度/横流转子的周向速度/马格纳斯转子的周向速度的比例约为1/0.5/1-4。
根据本发明的另一方面，在横流转子和马格纳斯转子之间设置传动机构。
根据本发明的另一方面，该传动机构的传动比例如取决于风强度可变化，例如按级地或无级地变化。
根据本发明的另一方面，风力驱动马格纳斯转子。
根据本发明的另一方面，横流转子驱动马格纳斯转子。
这可例如通过传动机构实现。
根据本发明的另一方面，横流转子提供能量，以用于驱动马格纳斯转子，例如借助于马格纳斯转子的电的驱动解决方案。
根据本发明的另一方面，为了起动风力混合转子电地驱动马格纳斯转子，以使得即使在较小的风情况中也使起动成为可能。
根据本发明的另一方面，罩壳区段具有调整机构，并且构造成可相对于横流转子的旋转轴线摆动。
根据本发明的另一实施例，可如此取决于入流方向调整调整机构，即，罩壳区段相对于横流转子的旋转轴线在迎风侧上在旋转轴线的一侧上遮蔽横流转子。
根据本发明的另一方面，调整机构具有风传感器(Windsensor)。
根据本发明的另一方面，风传感器为风向标，其与调整机构相联结。
根据本发明也设置这样的风力设备，即，其具有用于将风运动转换成旋转运动的转子器械、用于将旋转运动的动能转换成待完成的工作的工作装置以及用于将转子器械联结到驱动装置处以用于将旋转运动传递到工作装置处的传动装置。在此，转子器械具有至少一个根据本发明的前述实施例或方面中任一个的风力混合转子。
根据本发明的另一实施例，工作装置为用于产生电能的发电机(Stromgenerator)。
根据本发明的另一实施例，工作装置为泵送装置，例如用于输送饮用水或用于泵送用于灌溉设备的水，或同样用于排水目的，也就是说泵出。
根据本发明的另一方面，工作装置例如为用于完成碾磨工作的碾磨器械，例如用于驱动碾磨过程、锯过程、磨削过程等。
根据本发明的另一方面，设置所提及的工作装置的组合。
根据本发明的另一方面，转子轴线布置成垂直的，也就是说，不仅横流转子的旋转轴线而且马格纳斯转子轴线垂直地伸延。
根据本发明的备选的方面，转子轴线布置成水平的。
根据本发明的另一方面，风力混合转子可朝向入流方向取向，例如尤其地当转子轴线水平地布置时。
根据本发明的另一方面，风力设备具有承载结构，转子器械、传动装置以及工作装置(例如发生器)保持在该承载结构处。
根据本发明的另一方面，承载结构锚定在地面中的基座中。
根据本发明的备选的方面，承载结构锚定在建筑的结构处，例如锚定在建筑物(例如大楼
Figure BSA00000653542500081
或桥梁结构)处。
根据本发明，也设置根据本发明的前述实施例和方面中的任一个的风力混合转子在风力设备中的用途。
根据本发明，也设置一种用于将风能转换成驱动能以用于完成工作的方法，其包括以下步骤，这些步骤也可称为过程或流程并同时进行：
a)使横流转子转动，以绕旋转轴线旋转的方式保持横流转子并且横流转子具有多个轴向地伸延的转子叶片；其中，设置引导装置，其具有罩壳区段，罩壳区段在周向上部分地如此包围横流转子，即，通过入流的风驱动横流转子。
b)使马格纳斯转子转动，马格纳斯转子布置在横流转子之内并且其马格纳斯转子轴线在旋转轴线的方向上伸延；其中，马格纳斯转子具有封闭的周面，并且通过驱动装置绕马格纳斯转子轴线驱动马格纳斯转子。
c)通过横流转子驱动工作装置。
在此，在步骤b)中，马格纳斯转子在其避风侧上相对于入流方向如此使空气流转向，即，在步骤a)中流经横流转子的空气流在扩大的圆弧中作用到转子叶片上。
根据本发明的另一方面，在步骤b)中，马格纳斯转子从这样的周向速度起通过转动使空气流转向，即，该周向速度大于风力混合转子的入流速度。
在此，优选地在横流转子的旋转方向上实现马格纳斯转子的旋转方向，例如以相对于入流的空气的速度(也就是说相对于局部的风速)0至4倍的转速。
根据本发明的另一方面设置成，例如根据横流转子的设计方案，马格纳斯转子可与横流转子的旋转方向相反地转动。
示例性地，马格纳斯转子的转动可与横流转子的旋转方向相反，并且由此设置两个转子的相反的转动，以使得例如在强风时使制动成为可能。
根据本发明的另一方面，设置用于改变表面粗糙度的措施，例如通过特殊的表面结构提高表面粗糙度。由此，可根据待期待的风速影响层流
Figure BSA00000653542500091
或边界层流动。
例如，马格纳斯转子的表面可具有多个凹入部，例如多个凹陷处(Delle)或凹痕(Dimpel)。
例如，表面也可具有多个从面伸出的突起部，例如线性的或点状的突起部。
因此，由于转向实现风能的更好的利用，也就是说，转子具有总地更大的效率。尽管需要能量以用于驱动马格纳斯转子，但是由于马格纳斯效应同样给出该效率。
根据本发明的另一方面，待完成的工作为产生电流。
根据本发明的另一方面，待完成的工作为泵送水。
根据本发明的另一方面，待完成的工作为碾磨工作。
根据本发明的另一方面，工作装置为发电机，并且在横流转子和发电机之间设置传动装置，利用该传动装置将转动的横流转子的运动传递到工作装置上。
根据本发明的另一方面，在步骤a)中，通过罩壳区段相对于横流转子的旋转轴线在迎风侧上在旋转轴线的一侧上遮蔽横流转子。
根据本发明的另一方面，在步骤b)中通过横流转子驱动马格纳斯转子，例如通过直接通过传动结构的联结或通过马格纳斯转子的电驱动部，其中，通过发生器产生电能，其由横流转子驱动。
应指出的是，装置的实施例和方面的特征也适用于方法以及装置的用途的实施形式和方面，且反之亦然。此外，在其中未详细提及这点的特征也可自由地相互组合。
附图说明
下面根据附图进一步阐述本发明的实施例。其中：
图1显示了根据本发明的第一实施例的风力设备；
图2显示了根据本发明的风力设备的另一实施例；
图3显示了根据本发明的风力设备的另一实施例；
图4显示了根据本发明的风力设备的另一实施例；
图5显示了根据本发明的风力设备的另一实施例；
图6显示了根据本发明的风力设备的另一实施例；
图7显示了根据本发明的风力设备的另一实施例；
图8显示了根据本发明的风力设备的另一实施例；
图9显示了根据本发明的风力混合转子的实施例；
图10显示了根据本发明的风力混合转子的另一实施例；
图11显示了根据本发明的马格纳斯转子的实施例；
图12显示了根据本发明的马格纳斯转子的实施例；
图13显示了根据本发明的风力混合转子的另一实施例；
图14显示了根据本发明的风力混合转子的另一实施例；
图15显示了根据本发明的风力混合转子的另一实施例；
图16显示了用于根据本发明的风力混合转子的转子叶片的实施例；
图17显示了根据本发明的风力混合转子的另一实施例；
图18显示了根据本发明的马格纳斯转子的实施例；
图19显示了根据本发明的风力混合转子的另一实施例；
图20显示了根据本发明的风力混合转子的另一实施例；以及
图21显示了根据本发明的用于将风能转换成驱动能以用于完成工作的方法的实施例。
具体实施方式
在图1中示意性地显示了风力设备110，其具有用于将风运动转换成旋转运动的转子器械111以及用于将旋转运动的动能转换成待完成的工作114的工作装置112。此外，设置有用于将转子器械联结到驱动装置处的传动装置116以用于将旋转运动传递到驱动装置处。
工作装置112例如为发生器以用于产生电能，因此在方框112的右边显示出闪电符号，由此应指出的是，工作装置112提供电能或产生电流。
根据未显示的实施例，代替发生器，也可设置泵送器械或碾磨器械或其组合用于工作装置112。
示意性地通过第一连接线113指出转子器械111与传动装置116的连接。示意性地利用第二连接线(具体而言，连接线对115)指出在传动装置116和工作装置112之间的连接。
根据本发明，转子器械111具有至少一个根据以下实施例中任一个所述的风力混合转子10。
在图1中指出，风力混合转子10具有横流转子12、引导装置14以及马格纳斯转子16。此外，示意性地利用参考标号R指出转动轴线，其中，还应进一步阐述横流转子12和马格纳斯转子16的单个的转动轴线。
在图2中示意性地显示出，转动轴线R可布置成垂直的，为此，风力设备110布置在水平的基面118上，并且转动轴线R垂直地向上指向。附加地指出，转动轴线R横向于利用参考标号W和示意性的箭头119指出的风的入流方向取向。
在图3中以透视的视图显示出根据本发明的风力设备110的另一实施例，在其中，转动轴线R布置成水平的，也就是说，基本上平行于基面(例如基面118)。在该布置方案中，转动轴线同样布置成横向于风W或119的入流方向。
在图4中显示了带有承载结构120的风力设备110，风力混合转子10、传动装置116以及工作装置112(例如发生器)保持在承载结构120处。
根据本发明的一个方面，承载结构120锚定在地面124中的基座122处，这在图5中以纵断面或垂直的截面图示意性地示出。
根据本发明的另一方面，承载结构120也可锚定在建筑的结构126处，这在图6中示意性地示出。
例如，带有转子器械11的风力设备110可布置在建筑物处，例如布置在大楼128处，如在图7中示出的那样。例如，大楼可为多层的房屋，在其中，风力设备110布置在屋顶面
Figure BSA00000653542500121
的侧边缘处，在所显示的示例中布置在平的屋顶面的右侧处。这例如在以下情况下为可用的，即，建筑物置于主风方向(Hauptwindrichtung)中。此外，在图7中示意性地显示出传动装置16和工作装置112。
根据本发明的未显示的示例，以整体结合的方式构造传动装置16和工作装置112。
如可从图6和图7中看出的那样，可如此实现在大楼上的布置方案，即，转动轴线或者布置成垂直的(图6)或者布置成水平的(图7)。
显然同样可行的是，倾斜地布置转动轴线，例如在建筑物倾斜的情况下(具体而言，在建筑物处的适合于安装的面(其构造成倾斜的)的情况下)，例如在倾斜的屋顶的情况下，或同样在倾斜的地面的情况下。
根据本发明的另一方面，建筑物也可为桥梁130或其它形式的交通建筑物或基础设施建筑物。例如也可为堤坝或同样电线杆。
在图8中示意性地显示带有水平地伸延的道路132的桥梁结构130，道路被引导越过地形凹陷处
Figure BSA00000653542500122
例如山谷。借助于示意性地指出的拉锁结构(Abspannkonstruktion)136保持道路132，拉锁结构136另一方面固定在杆结构或支撑结构138处。
示例性地在道路结构132之下显示出风力设备110，以用于在该处通过横向于道路伸延的利用双箭头139指出的风驱动该风力设备110。例如，这在以下情况下为可用的，即，在谷底140中存在在谷走向的方向上的强风(即，相对于道路强的横向风)。
下面应根据图9阐述风力混合转子10。如以上已经提及的那样，风力混合转子10具有横流转子12、引导装置14以及马格纳斯转子16。
以绕同样利用参考标号18表示的旋转轴线D旋转的方式保持横流转子12，并且横流转子12具有多个20轴向地伸延的转子叶片22。
引导装置14具有罩壳区段24，其如此在周向上部分地包围横流转子12，即，可通过入流的风W驱动横流转子12。利用风箭头60以及指出的流26示意性地显示出入流的风W。
马格纳斯转子16布置在横流转子12之内，其中，马格纳斯转子轴线在旋转轴线的方向上伸延。马格纳斯转子16具有封闭的周面28，并且可通过驱动装置30(未详细显示)以绕马格纳斯转子轴线旋转的方式驱动马格纳斯转子16。
例如，参考图9的图示，马格纳斯转子16可顺时针旋转。例如，横流转子12可同样顺时针旋转。
同样可设置成，至少马格纳斯转子16也可相反地、也就是说逆时针地旋转。
在图9中示意性地以横截面显示出风力混合转子10。
在阐述工作原理或流动情况之前，应详细阐述单个的结构的方面。
在图10a中以横截面显示了示意性地带有横流转子12、引导装置14以及马格纳斯转子16的风力混合转子。在图10b中在纵剖面中显示了作为圆柱体30的马格纳斯转子16，其中，仅仅通过虚线指出横流转子12的转子叶片22。
根据另一实施例，马格纳斯转子16构造成带有在转动轴线上均匀地变化的直径，也就是说带有平截圆锥体32，这可在图11中看出。
根据另一实施例，马格纳斯转子16也可由不同的平截圆锥体区段34，38和/或圆柱形区段36组合在一起，这示意性地在图12中示出。
根据本发明的方面，马格纳斯转子轴线平行于横流转子的旋转轴线伸延。
在此，马格纳斯转子16可布置成与横流转子12同心，如在图9中为这种情况。
根据本发明的另一方面，横流转子12的转动轴线(在图13中利用十字40指出)可布置成相对于马格纳斯转子16的转动轴线(利用中点十字42指出)错位。例如，马格纳斯转子16以在引导装置14的方向上移位的方式布置在横流转子12之内。
根据本发明的另一方面，罩壳区段24(也就是说引导装置14)相对于横流转子的旋转轴线D在面对风的侧边(也就是说迎风侧，利用参考标号44指出)上在旋转轴线的侧边50a上遮蔽横流转子12。在此，通过线52将迎风侧44分割成两个区段50a，50b，其中，线52在入流方向上(即，平行于风向W)伸延，并且与旋转轴线D相交。参考旋转轴线，第二线48可穿过旋转轴线，第二线48横向于风向W伸延，并且在其中，在图14中显示的变型方案中，迎风侧44位于第二线48左边，相反地，利用参考标号46指出的避风侧位于右侧。
例如，罩壳区段在马格纳斯转子的整个长度上构造成带有相同的横截面形状。
如可在图14中在横截面中看出的那样，罩壳区段24在面对横流转子的侧边54上具有圆弧形，其匹配于横流转子或其转子叶片22。
根据在图15中以横截面显示出的本发明的另一实施例，横流转子12具有转子旋转轴线66，其中，转子叶片保持在一起旋转的支撑结构68处，支撑结构68固定在转子旋转轴线66处。在正切的角度位置方面，转子叶片构造成静态的。
根据在图16中显示的实施例，转子叶片22在横截面中分别具有成拱形的形状70，其带有凹侧72和凸侧74。如可看出的那样，凹侧72面对马格纳斯转子16，在图16中仅仅以虚线的方式指出马格纳斯转子16。转子叶片22在横截面中相对于径向方向具有15°至70°、优选地30°的角度。概念径向方向针对在转子轴线D和转子叶片22的横截面的中心之间的连接线78。在成拱形的横截面形状(如成拱形的形状70)中，在横截面中的方向针对切线方向，其利用线80指出。利用线82指出这样的切线方向，即，其以与圆周线84相切的方式伸延，转子叶片22在圆周线84上运动。现在从中得到利用参考标号76指出的在线80和切线82之间的角度。
应指出的是，横流转子、尤其地转子叶片22的图示尤其在尺寸比例和数量方面为示意性的。
根据本发明的另一方面，设置至少两个、优选地16个转子叶片22，如在图17中显示的那样。
根据本发明的一个方面(未详细显示)，在马格纳斯转子的周面和转动的转子叶片之间在径向的方向上设置间距，该间距与马格纳斯转子的直径相关。
例如，马格纳斯转子的直径为刚好与周面距转子叶片的间距相等至为其两倍。
根据另一示例，马格纳斯转子的直径和与转子叶片的间距的比例为2∶1。
在图17中显示了另一示例。在马格纳斯转子16的周面和转动的转子叶片22之间在径向的方向上设置间距86，其为转子叶片的轮廓高度88的一倍至两倍，其中，与角度位置无关地测量轮廓高度。
如已经提及的那样，根据另一与图17不同的示例，该间距为马格纳斯体16的直径的尺寸的一倍到一半。
此外，在图17中显示出另一方面，根据该方面横流转子12的转子叶片22绕旋转轴线沿着圆周线90布置，其中，圆90具有直径92，其为转子叶片22的轮廓高度的五到八倍。
转子叶片22彼此具有周向间距94，其至少与转子叶片的轮廓高度一样大。
例如，转子叶片的轮廓高度、周向间距以及数量原则上可自由选择。那么，例如在应用优选的“马格纳斯体间距/直径”比例时从中得到马格纳斯体的直径和在转子叶片和马格纳斯体的周面之间的间距。
根据另一实施例，马格纳斯转子16为圆柱体，在图18a中示出其周面28。
根据在图18b中显示的另一方面，马格纳斯转子16在其端部的区域中分别具有伸出超过马格纳斯转子面的端圆盘96。
在另一实施形式中，马格纳斯转子16具有多个97圆盘98，其布置在两个端圆盘96之间，其中，圆盘具有比周面28的邻近的周面区段更大的直径(见图18c)。
根据未显示的方面，多个圆盘也可设置成不带两个端圆盘。
下面应参考图9阐述马格纳斯转子16的工作原理。如已经提及的那样，引导装置14引起横流转子的部分的遮蔽，从而可通过在图9中从左侧入流的风在顺时针方向上驱动转子叶片22，其中，在与风向相反地旋转时通过引导装置14遮蔽转子叶片22。
如果现在同样在顺时针方向上驱动布置在横流转子12之内的马格纳斯转子16(这在图9中示意性地通过旋转箭头55指出)，这导致，马格纳斯转子16在转动时在其避风侧上(也就是说在图9中在马格纳斯转子16的右侧)相对于入流方向引起空气流的转向，这通过在该区域中变化地伸延的流动箭头指出(以参考标号56标记)。
从马格纳斯转子的这样的周向速度起进行该转向56，即，优选地，该周向速度大于风力混合转子的入流速度。
在图9中利用运动箭头55指出马格纳斯转子16的周向速度，利用风箭头60指出入流速度，也就是说风速。如可良好地看出的那样，如此进行转向，即，流经横流转子的空气流在扩大的圆弧62上作用到转子叶片22上，并且在此驱动转子叶片22，也就是说横流转子。
根据本发明的另一方面，转向引起，流经横流转子12的空气流在附加的直至约90°的圆弧区段64中作用到转子叶片22上。
因此，总地更长的路程用于通过风驱动横流转子，也就是说，使更有效地利用风能成为可能。
例如，横流转子12具有利用转动箭头58指出的周向速度，其约为风力混合转子的入流速度的50％。
根据本发明的另一方面，在横流转子12和马格纳斯转子16之间的转动比为约1∶2至1∶8。
根据本发明的另一方面，这得到风力混合转子的入流速度/横流转子的周向速度/马格纳斯转子的周向速度的比例约为1/0.5/1-4。
例如，在横流转子12和马格纳斯转子16之间可设置传动机构100，这在图19中示意性地指出。例如，传动机构可具有可无级地或按级变化的传动比。
根据另一然而未详细显示的实施例，横流转子12提供能量以用于驱动马格纳斯转子16。例如，这可利用电的驱动解决方案实现，然而，这未详细地显示。
在马格纳斯转子16的电的驱动解决方案中，可电地驱动马格纳斯转子16例如同样用于起动风力混合转子10，以使得即使在小风环境中起动也成为可能。
根据本发明的另一方面，罩壳区段24具有调整机构102，并且构造成至少可相对于横流转子12的旋转轴线摆动。在图20中这利用用于摆动的双箭头104指出。由此，在与在图20中利用箭头106指出的方向不同的入流方向的情况下可能的是，使罩壳区段24如此取向，即，其相对于横流转子的旋转轴线在迎风侧上在旋转轴线的一侧上遮蔽横流转子12。
例如，调整机构102具有风传感器，其在图20中示意性地通过风向标108指出，其与调整机构相联结。在风向改变时，风传感器允许跟随。
在水平地布置的转动轴线(未详细显示)时，调整机构使利用两个相反的风向成为可能，例如，这常常在海边出现。在一定程度上也可倾斜地朝向横流转子入流。当风向强烈变化时，例如变化大于30°，可设置取向机构，设备可利用该取向机构水平地摆动。
根据本发明的另一方面，也可设置探测器，利用该探测器获取风向，并且操控执行器，执行器取决于风向实施罩壳区段的摆动或调整。
在图21中示意性地显示了用于将风能转换成驱动能以用于完成工作的方法200，其包括以下步骤：
-在第一转动过程210中使横流转子转动，其中，以绕旋转轴线旋转的方式保持横流转子，并且横流转子具有多个轴向伸延的转子叶片。在此，设置有引导装置，其具有罩壳区段，罩壳区段如此在周向上部分地包围横流转子，即，通过入流的风驱动横流转子，这示意性地利用参考标号212指出。
-在另一转动过程214中使马格纳斯转子转动，马格纳斯转子布置在横流转子之内并且其马格纳斯转子轴线在旋转轴线的方向上伸延。在此，马格纳斯转子具有封闭的周面并且通过驱动装置绕马格纳斯转子轴线驱动马格纳斯转子。
-在驱动过程216中通过横流转子驱动驱动装置。
根据本发明，在转向过程218中，马格纳斯转子在其避风侧上相对于入流方向如此使在另一转动过程214中的空气流转向，即，在第一转动过程210中流经横流转子的空气流在扩大的圆弧中作用到转子叶片上，这通过从第二转动过程214到第一转动过程210的作用箭头220指出。
例如，从这样的周向速度起进行通过转动的转向，即，该周向速度大于风力混合转子的入流速度。
第一转动过程210也称为步骤或过程a)，另一转动过程214称为步骤或过程b)，并且驱动过程216称为步骤或过程c)。
步骤a)，b)和c)同时发生。
例如，工作装置的驱动可为电能的产生，这在图21中示意性地通过输出过程222示出。
根据本发明的然而未详细显示的另一方面，代替电流、或者同样作为产生电流的补充，可使用从步骤216中提供的驱动功率用于其它工作，例如用于泵水或不同的碾磨工作。
可以不同的方式组合以上描述的实施例。尤其地，也可使用用于该方法的实施形式的装置的以及装置的用途方面，且反之亦然。
补充地应指出的是，“包括”不排除其它元件或步骤，并且“一”或“一个”不排除多个。此外，应指出的是，参考以上实施例和方面之一描述的特征或步骤也可以与以上描述的其它实施例和方面中的其它特征或步骤组合的方式使用。在权利要求中的参考标号不应视为起限制作用。

Claims (12)

1.一种风力混合转子(10)，带有
-横流转子(12)；
-引导装置(14)；以及
-马格纳斯转子(16)；
其中，以绕旋转轴线D(18)旋转的方式保持所述横流转子，并且所述横流转子具有多个(20)轴向地伸延的转子叶片(22)；
其中，所述引导装置具有罩壳区段(24)，该罩壳区段(24)在周向上部分地如此包围所述横流转子，即，可通过入流的风W(26)驱动所述横流转子；并且
其中，所述马格纳斯转子布置在所述横流转子之内；其中，所述马格纳斯转子轴线在所述旋转轴线的方向上伸延；其中，所述马格纳斯转子具有封闭的周面(28)，并且可通过驱动装置(30)以绕所述马格纳斯转子轴线旋转的方式驱动所述马格纳斯转子。
2.根据权利要求1所述的风力混合转子，其特征在于，所述马格纳斯转子在转动时在其避风侧上相对于入流方向引起空气流的转向(56)。
3.根据权利要求1或2所述的风力混合转子，其特征在于，如此进行所述转向，即，流经所述横流转子的空气流在扩大的圆弧(62)中作用到转子叶片上，并驱动所述转子叶片。
4.根据权利要求1、2或3所述的风力混合转子，其特征在于，所述转子叶片在横截面中分别具有带有凹侧(72)和凸侧(74)的成拱形的形状(70)；其中，所述凹侧面对所述马格纳斯转子。
5.根据前述权利要求中任一项所述的风力混合转子，其特征在于，以这样的周向速度驱动所述马格纳斯转子，即，所述周向速度约为所述风力混合转子的入流速度的一至四倍。
6.根据前述权利要求中任一项所述的风力混合转子，其特征在于，所述横流转子驱动所述马格纳斯转子。
7.根据前述权利要求中任一项所述的风力混合转子，其特征在于，所述罩壳区段具有调整机构(102)，并且构造成可至少相对于所述横流转子的旋转轴线摆动(104)；其中，可取决于入流方向(106)如此调整所述调整机构，即，所述罩壳区段相对于所述横流转子的旋转轴线在迎风侧上在所述旋转轴线的一侧上遮蔽所述横流转子。
8.一种风力设备(110)，包括：
-用于将风运动转换成旋转运动的转子器械(111)；
-用于将所述旋转运动的动能转换成待完成的工作(114)的工作装置(112)；以及
-用于将所述转子器械联结到所述工作装置处以用于将所述旋转运动传递到所述工作装置处的传动装置(116)；
其中，所述转子器械具有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的风力混合转子(10)。
9.根据权利要求8所述的风力设备，其特征在于，设置发电机作为工作装置以用于产生电能。
10.根据权利要求8或9所述的风力设备，其特征在于，设置泵送器械作为工作装置。
11.一种根据权利要求1至7中任一项所述的风力混合转子在风力设备中的用途。
12.一种用于将风能转换成驱动能以用于完成工作的方法(200)，包括以下步骤：
a)使横流转子转动(210)，以绕旋转轴线旋转的方式保持所述横流转子并且所述横流转子具有多个轴向地伸延的转子叶片；
其中，设置引导装置，该引导装置具有罩壳区段，所述罩壳区段在周向上部分地如此包围横流转子，即，通过入流的风驱动(212)所述横流转子；
b)使马格纳斯转子转动(214)，所述马格纳斯转子布置在所述横流转子之内并且其马格纳斯转子轴线在旋转轴线的方向上伸延；其中，所述马格纳斯转子具有封闭的周面，并且通过驱动装置绕马格纳斯转子轴线驱动所述马格纳斯转子；并且
c)通过所述横流转子驱动(216)工作装置；
其中，在步骤b)中，所述马格纳斯转子相对于入流方向在其避风侧上如此使空气流转向(218)，即，在步骤a)中流经所述横流转子的空气流在扩大的圆弧中作用(220)到转子叶片上。
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