CN110719997B

CN110719997B - 竖直轴线风力涡轮发电机

Info

Publication number: CN110719997B
Application number: CN201880022227.2A
Authority: CN
Inventors: O.赛义德
Original assignee: Elemental Engineering AG
Current assignee: Elemental Engineering AG
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2018-03-27
Publication date: 2021-06-29
Anticipated expiration: 2038-03-27
Also published as: US20200132047A1; ZA201905591B; WO2018178120A1; EP3601790B1; EP3601790A1; CN110719997A; US11060505B2

Abstract

一种竖直轴线风力涡轮发电机包括支撑架（11）、限定纵向方向的轴（41）和发电机的轴线（19）。两个旋转构件（12、13）联接到支撑架（11）和轴（41）的上端部，从而使得它们能够围绕所述轴线（19）旋转。具有两个自由端部（15、16）的两个或更多个叶片（14、24、34）通过连接构件（17和18）连接到两个旋转构件（12、13），其中，第一旋转构件（12）和/或第二旋转构件（13）朝向或远离彼此的移动使叶片（14、24、34）移动得更远离或更靠近轴（41）。

Description

竖直轴线风力涡轮发电机

技术领域

本发明涉及一种竖直轴线风力涡轮发电机，其包括：支撑架；轴，其具有第一端部、第二端部和沿发电机的纵向方向延伸的轴线；第一旋转构件，其联接到轴的第一端部处的一部分；第二旋转构件，其联接到支撑架，其中，第一和第二旋转构件能够围绕所述轴线旋转；具有两个自由端部的两个或更多个叶片，其中，与第一自由端部相关的第一叶片部分通过第一连接构件连接到第一旋转构件，并且与第二自由端部相关的第二叶片部分通过第二连接构件连接到第二旋转构件，从而使得叶片能够围绕所述轴线旋转；以及致动装置，其布置成使第一和/或第二旋转构件沿着轴线朝向或远离彼此移动，其中该移动使叶片从轴移动得更远离或更靠近轴。

背景技术

US 2010/172759公开了一种风力涡轮机发电装置，其中包括翼型的叶片在操作期间是可缩回的。该特征旨在提供损坏防护和在大风条件期间保持操作的能力。还描述了控制缩回程度的计算机反馈回路。另外，描述了由离散段组装的轻质翼型涡轮叶片。

US 2010/314876公开了一种应用于使用启动马达或将能够使用以太阳能为动力的马达高效转动的各种类型的风力涡轮机的风力涡轮机太阳能控制系统。可再充电电池用于在预定的时间量内保持足以启动推进器的动力。风传感器将被包括在内以确定是否存在足以打开推进器的风。控制箱可包括在内以指定何时启动和关掉马达。它还控制电池充电量并调节何时停止充电。

WO 2009/047595公开了一种用于产生电力的具有光伏热电联产的竖直轴线风力系统，该竖直轴线风力系统包括竖直轴线螺旋转子以及固定或可移动的定子护罩的系统，所述定子护罩将风指向到转子上同时增加其与转子的冲击速度，以便提高风力发电机的效率并且使得它甚至在风力条件特别不利的情况下也能够操作。具体地，光伏热电联产装置定位在风力发电装置上方。

WO 2011/042687公开了一种转子系统，特别地用于风力涡轮发电机系统中的转子系统，其中，涡轮可以竖直或水平地安装。提供了一种支撑件，该支撑件具有与其联接的第一和第二旋转构件，这些旋转构件能够绕公共轴线旋转。提供了具有至少两个端部的一个或多个柔性叶片，其中一个端部安装在第一旋转构件上并且另一端部安装在第二旋转构件上，使得它们可围绕公共轴线旋转。第一和第二旋转构件布置成相对于彼此旋转，所述旋转允许柔性叶片围绕轴线盘绕。提供了致动装置，其布置成通过旋转构件中的至少一者沿着公共轴线的移动而使每个叶片的端部移动得更靠近一起，具体地，通过使第一和第二旋转构件相对于彼此旋转，该相对旋转使柔性叶片围绕轴线盘绕，由此使每个叶片的端部移动得更靠近一起。

DE 10 2011 012910公开了一种Darrieus H-转子风力涡轮机，其具有剪刀系统以用于性能调节以便解决在暴风条件下保护Darrieus H转子风力涡轮机和使Darrieus H转子风力涡轮机减速的问题。安装在转子轴和转子叶片之间的剪刀系统允许从转子轴拉动转子叶片以及将转子叶片推向转子轴，其中，转子叶片的水平移动由转子轴上的接收盘的竖直运动致动。具体地，该接收盘可以例如在马达驱动的升降机构上竖直地移动。替代地，离心力系统被紧固到接收盘，该接收盘被构造成在预定旋转速度的情况下借助于张紧弹簧释放使接收盘降低的机构的，由此，转子叶片在中心被拉向转子轴。在EP 0 049 634中示出了另一种风力涡轮机，特别是H型竖直轴线涡轮机，其具有可变几何结构作为动力控制器件。它包括：支撑构件；转子构件，其可在支撑构件上围绕旋转轴线旋转；以及多个转子叶片，其在围绕旋转轴线间隔开并与旋转轴线等距的位置处被转子构件承载。每个叶片具有能够相对于彼此枢转移动的两个部分，并且涡轮机包括收帆装置，所述收帆装置能够使叶片部分沿相反方向枢转以便将它们从平行于旋转轴线的位置移动到它们围绕垂直于旋转轴线的平面形成角度的位置，以便减小涡轮机上的扭矩。

发明内容

竖直轴线涡轮机或Darrieus涡轮机的另一个主要困难是使其自启动。竖直轴线涡轮发电机常常不在和风或微风情况下启动。另外，叶片并不总是定向在可延迟能量产生的最佳位置中。最后，一些现有技术装置不保护系统（如例如，太阳能面板）的叶片和附加元件免受大风的影响。

本公开的目的是提供一种竖直轴线涡轮发电机，特别是就在涡轮发动机处于操作中时允许诱发的无湍流气流方面改进的竖直轴线涡轮发电机，该竖直轴线涡轮发电机更早启动以产生能量。在最初没有给出叶片的最佳位置的情况下，该装置通过经由不受该装置的功能的影响的集成式太阳能面板提供必要的能量而自我维持。电池设置在装置的轴中以在夜间能量存储，以便能够在没有自然光的情况下也启动和定位叶片。

包括根据权利要求1的前序部分中所述的特征的竖直轴线风力涡轮发电机还包括：太阳能面板，其安装在轴（本文也表示为中心轴）的第一端部上；以及控制单元，其连接到太阳能面板和致动装置，以向致动装置提供动力来使第一和/或第二旋转构件朝向或远离彼此移动和/或向发电机提供动力来启动叶片的旋转。

在涡轮机操作期间，太阳能面板将优选地定位在水平取向中。太阳能面板可以安装在轴上以与轴一起旋转。在另一个实施例中，太阳能面板安装在轴的非旋转部分上。然后，轴具有旋转部分和支撑架延伸部分。主中心轴不一定是一件式元件。一个替代例使用固定地水平定向的太阳能面板，其对即将来临的风干扰最少。还有可能使用开关磁阻机构以在涡轮系统处于操作中时保持太阳能面板的静态取向。因此，磁场允许保持稳定的平台并减少摩擦场和湍流。

太阳能面板可以通过接头（尤其是万向接头）附接在轴的第一端部上，从而为太阳能面板提供倾斜和/或旋转能力。所述接头可以包括致动器以倾斜和/或旋转太阳能面板的取向。

太阳能面板可以包括太阳位置跟踪装置，该太阳位置跟踪装置基于太阳的当前位置来感测太阳能面板的取向。这可以在轴将不旋转（涡轮机例如处于几乎闭合构型）时使用，并且然后太阳能面板可以在各种条件下倾斜，以通过正确安置太阳能面板平面的主方向来收集最多的太阳能。

优选地，第一和第二连接构件可枢转地联接到旋转构件和叶片。

连接构件优选地包括笔直部分（本文也表示为笔直轮廓），并且各自包括以凸出的方式与另一者相对定向的弯曲部分。在装置的打开位置和构型中，连接构件的笔直部分进一步优选地在中心轴和弯曲部分的起点处在旋转构件之间彼此接触，从而稳定打开位置。

当连接构件具有内笔直轮廓时，于是内笔直轮廓可以定位成一者在另一者上，以在中心轴和竖直定向的叶片之间提供稳定的连接。上连接构件的下表面于是接触下连接构件的上表面。这些连接构件各自包括以凸出的方式与另一者相对定向的弯曲部分，使得在内笔直轮廓的一者位于另一者上时，在将叶片保持在适当位置的不同元件之间实现更牢固的关系。

内笔直轮廓可以彼此互补以在涡轮发电机的打开位置中联结在一起，以便形成空气动力学轮廓。连接构件的弯曲部分自身也可以具有空气动力学轮廓。

竖直轴线风力涡轮发电机可以仅包括两个叶片。然后，叶片将围绕中心轴轴线以180°的角距离安装。对于三个叶片，这三个叶片之间的角距离将为每次120°。当然，也有可以提供4、5或6个叶片，其相应的角距离为90°、72°和60°。而且，以相同的方式，更高数量的叶片是可能的。

如在涡轮机的打开位置中所见，笔直轮廓可以定位在上自由端部处、下自由端部处或其间的任何距离处。在优选实施例中，在涡轮机的打开位置中，笔直轮廓定位成距叶片的上自由端部的距离为约三分之二且距下自由端部的距离为约三分之一，使得叶片的2/3在其间没有任何障碍物，以允许诱发的无湍流气流。

叶片优选地以固定角度附接在连接构件处。然后，在改变叶片的展开状态时改变叶片的有效半径也更改了轮叶的迎角。这改进了涡轮系统抵抗不同风力条件的整体实度（solidity），由此更改风流量以便使其可更好地收获，即，较大的风比较小的风需要更小的直径来产生系统的交流发电机所需的相同的扭矩；由此减少齿轮布置结构上的总体需求的载荷。

下旋转构件优选地以预定高度在支撑架处固定在其竖直位置中，使得当叶片完全延伸和展开时，叶片的下自由端部处于地面上方的预定最小高度。这种最小高度可以是2.50米；以确保人员和小型车辆可以在下面通过。

太阳能面板的直径优选地被预定成使得叶片的内表面靠近太阳能面板的外周向部分或者在俯视图中甚至位于太阳能面板下方，或者当叶片处于其完全缩回状态时在太阳能面板的外周向部分处触碰太阳能面板。当叶片的内表面在闭合构型中触碰太阳能面板结构的外周向部分时，于是太阳能面板以及叶片受到更好的保护以免受大风的影响。当涡轮机闭合时，尤其是在预载荷或预拉伸下，当弯曲的连接部分缩回时，从上方看，叶片的上自由端部进一步优选地定位成抵靠盘形太阳能面板的外边缘。然后，叶片的自由端部保持与安装在中心的太阳能面板的接触，同时叶片的中间部分经由连接构件的弯曲部分与中心轴连接，使得该装置的任何元件都不易于振动。

连接构件优选地具有连接到旋转构件的内笔直轮廓（或部分）和与相应的叶片用铰链连接的外笔直轮廓（或部分）。在中间的是提供叶片的连接和取向的弯曲部分。进一步优选的是，在每个叶片的内表面处设置凹部以容纳优选地与内表面齐平的外笔直轮廓。

在从属权利要求中阐述了本发明的另外的实施例。

附图说明

下文参考附图描述了本发明的优选实施例，附图是为了说明本发明的目前优选的实施例的目的并且不是为了限制本发明的目前优选实施例的目的。在附图中，

图1示出了处于闭合构型的根据本发明的实施例的涡轮机的侧视图；

图2示出了处于打开构型的根据图1的涡轮机的侧视图；

图3示出了如与图1的实施例结合使用的叶片轮廓的俯视图；

图4示出了处于闭合构型的根据图1的涡轮机的俯视图；

图5示出了处于完全打开构型的根据图1的涡轮机的俯视图；

图6示出了处于其闭合构型的根据图4的涡轮机的侧视图；

图7示出了处于半开构型的根据图1的涡轮机的侧视图；

图8示出了处于其完全打开构型的根据图5的涡轮机的侧视图；

图9示出了根据本发明的实施例的涡轮机的侧视图，该涡轮机具有倾斜的太阳能面板并且处于几乎闭合的构型；

图10示出了用于处于完全打开构型的图1或图9的实施例的连接构件的详细视图，所述连接构件具有其弯曲部分；

图11示出了用于处于半开构型的图1或图9的实施例的连接构件以及与叶片的附接的详细视图，所述连接构件具有其弯曲部分；以及

图12示出了用于图1或图9的实施例的连接构件的弯曲部分及其与叶片的附接的详细视图。

具体实施方式

下文详细描述了本公开的实施例。在附图中示出了实施例的示例，其中从开始到结束相同或类似的附图标记表示相同或类似的部件或者具有相同或类似功能的部件。

图1示出了处于半闭合构型的根据本发明的实施例的涡轮机的侧视图。图2示出了处于打开构型的同一个涡轮机。注意，太阳能面板50水平地定位（如图5和图8中更好地看到），图2的视图是略微俯视的，以更好地区分太阳能面板50。

竖直轴线风力涡轮发电机包括定位在地面上的支撑架11。它基本上是竖直地定向的，其被示为具有发电机的纵向轴线19。具有第一端部和第二端部的伸缩轴41（本文也表示为中心轴）沿着所述轴线19延伸。

在操作模式的一个实施例中，轴41确实旋转，水平地安装在轴41上的太阳能面板50也将如此。然后，存在具有旋转轴41的两个替代性实施例。一个替代例使用固定地水平定向的太阳能面板50，其对即将来临的风的干扰最少。另一个替代例将使用开关磁阻机构，该开关磁阻机构使用交变场来保持稳定的太阳能面板。

在操作模式的另一个实施例中，轴41将不旋转（例如，涡轮机静止不动，例如，处于几乎闭合的构型，参见图9），并且然后太阳能面板50可以在各种条件下倾斜，以通过正确安置太阳能面板50平面的主方向来收集最多的太阳能。

另外，当存在不足以产生动力的风时，轴可以提供水平太阳跟踪。

第一旋转构件12联接到到轴41的第一端部处的一部分。在图1的构型中远离第一旋转构件12的第二旋转构件13联接到支撑件11。这些附接允许第一旋转构件12和第二旋转构件13围绕所述轴线19旋转。

为该发电机提供了各自具有两个自由端部15、16的三个叶片14、24和34。在更一般的方法中，该设备可以仅包括两个或多于3个叶片。叶片14、24和34中的每一者在其内侧上具有径向指向轴41的两个集成铰链。这些铰链在每个叶片的上部部分和下部部分处连接连接构件17和18的外端部，其中，连接构件17和18的内端部分别可枢转地附接在第一旋转构件12和第二旋转构件13处。因此，使得叶片能够围绕所述轴线19旋转。第一连接构件17将与第一自由端部16相关的第一叶片部分与第一旋转构件12连接，并且第二连接构件18将与第二自由端部15相关的第二叶片部分与第二旋转构件13连接。从发电机的结构和运动学清楚的是，第一旋转构件12和/或第二旋转构件13朝向或远离彼此的移动使叶片14、24、34移动得更远离或更靠近轴41。在该移动内，叶片14、24和34保持完美竖直地定向。图1示出了半开位置。图2、图5和图8示出了完全打开位置。

提供了致动装置（附图中未示出），以使第一旋转构件12和/或第二旋转构件13沿着轴线19朝向或远离彼此移动。通过将轴41的下端部42推进到支撑架11中，实现了图1和图2之间的移动。

与旋转构件12和13同步旋转的中心伸缩轴41利用容纳在支撑架11内的通孔齿轮布置结构连接到交流发电机。

太阳能面板50安装在轴41的第一端部上并连接到发电机的控制单元，以向发电机提供动力来使致动装置致动和/或启动叶片的旋转。清楚的是，虽然在附图中未示出，但是存在电线，所述电线设置在轴41旁边或集成在轴41中（尤其是经由竖直线性触点）并且终止于经由隔离动力和信号的滑环而容纳在支撑架11中的交流发电机前面。

图1的实施例的第一连接构件17和第二连接构件18可枢转地联接到旋转构件12、13以及叶片14、24、34。枢转轴线在所有情况下都是水平的并且与所有叶片14、24、34的旋转圆相切，以用于在叶片处进行外部固定并在旋转构件12和13附近在一圆上闭合。

在简单的实施例中，连接构件17和18可以是扁平带，但是它们优选地是NACA轮廓（每一者代表另一者的横截面的一半），这些连接构件各自包括以凸出的方式与另一带相对地定向并且融合以分别形成叶片14、24和34的缩进轮廓的弯曲部分27或28。上臂构件17和下臂构件18（本文也表示为第一和第二连接构件）中的每一者分别具有邻近于与轮叶（或叶片）14、24、34的连接的该弯曲部分27或28，所述弯曲部分以从水平到竖直的曲线扫掠，从而确保至少在处于完全展开状态时的平滑的连续轮廓。因此，在臂到轮叶的接合处存在平滑过渡：从共联结部分的完整空气动力学轮廓到上臂构件和下臂构件中的每一者在其最外部范围处的单独的弯曲空气动力学轮廓，并且尽可能无缝地联结轮叶的轮廓，这通过铰链联接实现。

竖直轴线风力涡轮机（VAWT）的原理是：扫掠区域越宽，需要的风力越小；扫掠区域越窄，所需的风速就越大。而且，存在“完美实度”的平衡点，在这种情况下，涡轮机以最佳速度运行，并且气流假定它在实体上运行。

因此，致动器（未示出）基于传感器输入针对实度点来调节旋转构件12和13之间的轴41的伸缩高度。图2示出了叶片14、24和34的最大延伸位置，其中对于每一对连接构件来说，连接构件17和18的一者位于另一者上，而弯曲部分27和28为始终竖直地定位的叶片的定位提供不同元件之间更牢固的连接。在完全展开构型中，伸缩轴41完全缩回到支撑架11内，并且上连接构件17下降并与下连接构件18在一起。在该位置中，每一对可展开臂的上连接构件17和下连接构件18联结在一起以形成空气动力学轮廓。该空气动力学轮廓给涡轮机带来空气动力学效率，并且可以被选择成调谐到涡轮机的预期操作速度。在这种状态下，顶部三分之二的轮叶/叶片没有任何障碍物；在那区域中的扫掠区域内部没有物体，并且因此气流没有诱发的湍流。具有延伸的叶片的装置的实施例的直径是例如4.5米。

更一般地，在打开位置中，连接构件17和18的内笔直轮廓可以定位在上（即，第一）自由端部16和下（即，第二）自由端部15之间且距上自由端部16的距离为叶片14、24和34的整个长度的80％至60％之间，并且定位在下自由端部15和上自由端部16之间且距下自由端部15的距离为叶片14、24和43的整个长度的约20％至40％，使得叶片14、24和34的多于一半的长度在其间没有任何障碍物，以允许诱发的无湍流气流。换句话说，叶片14、24和34的自由端部在涡轮机的打开位置中上升到构造上方从而允许更好的气流，而在缩回位置中或闭合位置中更低且更接近中心元件（如太阳能面板50）。

图3示出了如与图1的实施例结合使用的叶片轮廓的俯视图。从示出叶片从上自由端部16到下自由端部15的整个长度的角度略微示出了轮廓。图3中所示的轮廓是所谓的“NACA 14”轮廓，其沿着等分线弯曲以遵循涡轮机旋转轴线的半径，该轮廓在电流测试时在全扫掠直径构型下产生最佳结果。与叶片14结合使用附图标记。在两个自由端部15和16处，分别设置了边缘25和26。弯曲的附接部分27和28被示为用铰链与叶片14联接。图3示出了处于这样状态的叶片14：其中，伸缩轴41缩回，连接臂17和18朝向彼此铰接，从而使三个叶片向外延伸到臂17、18彼此覆盖以形成水平地延伸到竖直叶片的一组气动轮廓辐条的位置中，这些竖直叶片处于全径向延伸以实现最大扫掠区域，如图2中所示。基本竖直地定向的前缘22迎风，而相对端部处的后缘23标记叶片的端部，叶片的端部形成成避免叶片14、24和34后面的湍流。

当以类似的尺度并列看图4和图5时，从它们可以看到根据本发明的实施例的涡轮机的一个重要概念和优点。图4示出了处于闭合构型的根据图1的涡轮机的俯视图，并且图5示出了处于完全打开构型的根据图1的同一个涡轮机的俯视图。盘形太阳能面板50在两个附图中是相同的，且因此具有相同的表面。当涡轮机闭合时，在俯视图中，三个叶片14、24和34的自由端部16定位成非常靠近盘形太阳能面板50的外边缘52。取决于第一和第二连接构件的布局，太阳能面板50甚至可以具有部分或全部覆盖上自由端部16的盘尺寸，因为太阳能面板50可以在涡轮机的闭合构型中安装在自由上端部16上方。在图5的打开构型中，连接构件17和18定位成基本上一者在另一者上，于是叶片14、24和34距中心轴41的距离更远。

图4和图5之间的比较解释了本发明的另外的优点。每个叶片14、24或34具有迎角。该角度可以由叶片14、24或34的前部部分、中间部分或端部部分朝向径向连接线（该径向连接线朝向轴41的中心）可具有的任何角度限定。如果在图4的闭合构型中，叶片14的中间部分和轴41的中心之间的距离是r_closed，则前缘到中心的距离是r_closed减去第一距离，并且后缘到中心的距离是r_closed加上第一距离。在图5的打开构型中，延伸距离d被加到处于关键时刻的所有值，使得前缘现在具有r_closed加上d减去第一距离的距离，而后缘现在具有r_closed加上d加上第一距离的距离。虽然距中心的相关距离（r_closed加上d）现在也更高，但是第一距离的值对所述迎角的影响较小，且因此当叶片14、24、34处于打开构型时，迎角自身更小。

图6示出了处于其闭合构型的根据图4的涡轮机的侧视图。可以看到，叶片14、24和34的上自由端部16定位在太阳能面板50下方，但是它们在第一旋转构件12处的铰链上方延伸。三个上连接构件17并列竖直地定位，并且弯曲部分27形成90度的转弯以在每个叶片14、24和34的内侧上基本水平地接合铰链。附接到第二旋转构件的下连接构件18同样如此。

图7示出了处于半开构型的根据图1或图6的涡轮机的侧视图。此处，两个连接构件17和18不再围绕轴41竖直地定向，而是具有一者指向另一者的几乎45度取向，其中，弯曲部分27和28开始折叠在一起。从图7可以看到，尤其是与图6相比，上自由端部16现在被定向得高于由太阳能面板50提供的平面。在附图中未示出的另一个实施例中，上旋转构件12下降以打开涡轮机，并且上自由端部16保持定位成低于水平太阳能面板。

图8示出了处于其完全打开构型的根据图5的涡轮机的侧视图（未指示轴41，并且指示了下旋转构件13的位置）。由于上旋转构件12保持其到太阳能面板50的竖直距离，因此叶片14、24和34的主要部分现在位于太阳能面板50上方。上连接构件17和下连接构件18定位成一者在另一者上。上连接构件17的下表面37和下连接构件18的上表面38的互补形式在其径向长度（在分别用铰链连接到旋转构件12和13的部分和发散的弯曲部分27和28之间）上提供空气动力学形成的水平定向轮叶，从而保持叶片14、24、34竖直地定向。

图9示出了一操作模式的根据本发明的实施例的涡轮机的侧视图，该涡轮机具有倾斜的太阳能面板50并且处于几乎闭合的构型。上连接构件17的下表面37恰好离开中心轴41，并且叶片14、24和34的自由端部16上升。太阳能面板50略微倾斜。优选地，内轴41不旋转，并且太阳能面板指向太阳的当前方向。

图10示出了用于处于完全打开构型的图1或图9的实施例的连接构件17、18的详细视图，所述连接构件具有其弯曲部分27和28。上连接构件17的上表面47和下连接构件18的下表面48一起形成空气动力学轮叶，从而分别稳定恰好接触的下表面37和上表面38。下表面37和上表面38可以是平坦的，或者它们可以是弯曲的，以在连接构件17和18之间具有形式配合类似的连接。另一方面，上表面47和下表面48优选地是弯曲的，并且在连接构件17和18的两个侧边缘上彼此触碰。

弯曲部分27和28为每个叶片（此处为叶片14）提供通过连接构件17、18的配合支撑的稳定竖直位置的完美的90度腹板。

下一个附图页中的图11示出了用于处于半开构型的图1或图9的实施例的连接构件17和18以及与叶片14、24、34的附接的详细视图，所述连接构件具有其弯曲部分27和28。弯曲部分27经由外笔直部分（轮廓）56在叶片14处连接到铰链55。从叶片14的内表面包括被设置成容纳外笔直部分56以及弯曲部分27的转移部分的凹部的意义上说，铰链55可以设置在叶片14的内表面中。通过返回到图10可以更好地看到这一点，其中外笔直部分56与叶片14的内表面齐平地沉入。

最后，图12示出了用于图1或图9的实施例的连接构件的弯曲部分27及其与叶片14、24、34的附接的详细视图。凹部57在一侧上以铰链55结束，其中，在其另一侧上，凹部57允许弯曲部分27持续接触容纳在叶片14内部的外笔直部分56。

附图标记列表

11 支撑架

12 第一旋转构件

13 第二旋转构件

14 叶片/轮叶

15 第二/下自由端部

16 第一/上自由端部

17 第一连接构件/臂

18 第二连接构件/臂

19 纵向轴线

22 前缘

23 后缘

24 叶片/轮叶

25 边缘

26 边缘

27 弯曲部分

28 弯曲部分

34 叶片/轮叶

37 下表面

38 上表面

41 （中心）轴

42 轴的下端部

47 上表面

48 下表面

50 太阳能面板

51 取向致动器

52 外边缘

55 铰链

56 外笔直部分/轮廓

57 叶片中的凹部

Claims

1.一种竖直轴线风力涡轮发电机，其包括：

支撑架（11）；

轴（41），其具有第一端部、第二端部和沿所述风力涡轮发电机的纵向方向延伸的竖直轴线（19）；

第一旋转构件（12），其联接到所述轴（41）的所述第一端部处的一部分；

第二旋转构件（13），其联接到所述支撑架（11），其中，所述第一旋转构件（12）和第二旋转构件（13）能够围绕所述轴线（19）旋转；

两个或更多个叶片（14、24、34），其具有限定两个相对的叶片部分的两个自由端部（15、16），

第一连接构件（17），其将与第一自由端部（16）相关的第一叶片部分与所述第一旋转构件（12）连接，

第二连接构件（18），其将与第二自由端部（15）相关的第二叶片部分与所述第二旋转构件（13）连接，以及

致动装置，其布置成使所述第一旋转构件（12）和/或第二旋转构件（13）沿着所述轴线（19）朝向或远离彼此移动，

其中，所述第一旋转构件（12）和/或第二旋转构件（13）朝向或远离彼此的移动使所述叶片（14、24、34）移动得更远离或更靠近所述轴（41），

其中，所述轴（41）通过所述支撑架（11）与发电机连接，

其特征在于，所述风力涡轮发电机还包括：太阳能面板（50），其安装在所述轴（41）的所述第一端部上；以及控制单元，其连接到所述太阳能面板并且还连接到所述致动装置，以向所述致动装置提供动力来使所述第一旋转构件（12）和/或第二旋转构件（13）朝向或远离彼此移动和/或还连接到所述发电机以向所述发电机提供动力来启动所述叶片（14、24、34）的旋转，

所述第一连接构件（17）和第二连接构件（18）各自包括：连接到相应的第一旋转构件（12）和第二旋转构件（13）的基本上笔直内轮廓；用铰链连接到相应的叶片（14、24、34）的基本上笔直外轮廓（56）；以及其间的以凸出的方式与相应的另一者相对地定向的相应的弯曲部分（27、28）。

2.根据权利要求1所述的竖直轴线风力涡轮发电机，其中，所述发电机是交流发电机。

3.根据权利要求1所述的竖直轴线风力涡轮发电机，其中，所述太阳能面板（50）通过接头附接在所述轴（41）的所述第一端部上，从而为所述太阳能面板提供倾斜和/或旋转能力。

4.根据权利要求3所述的竖直轴线风力涡轮发电机，其中，所述接头包括致动器以倾斜和/或旋转所述太阳能面板（50）的取向。

5.根据权利要求3所述的竖直轴线风力涡轮发电机，其中，所述太阳能面板（50）包括太阳位置跟踪装置，所述太阳位置跟踪装置基于太阳的当前位置来感测所述太阳能面板的取向。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的竖直轴线风力涡轮发电机，其中，所述太阳能面板（50）安装在所述轴（41）上以与所述轴（41）一起旋转，或者其中，所述太阳能面板（50）安装在所述轴（41）的非旋转部分上。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的竖直轴线风力涡轮发电机，其中，所述第一连接构件（17）和第二连接构件（18）可枢转地联接到所述第一旋转构件（12）和第二旋转构件（13）和所述叶片（14、24、34）。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的竖直轴线风力涡轮发电机，其中，所述第一连接构件（17）和第二连接构件（18）用铰链（55）联接到所述第一旋转构件（12）和第二旋转构件（13）和所述叶片（14、24、34）。

9.根据权利要求1所述的竖直轴线风力涡轮发电机，其中，在打开位置中，所述第一连接构件（17）和第二连接构件（18）的所述基本上笔直内轮廓在所述轴（41）和所述弯曲部分（27、28）的起点处在所述第一旋转构件（12）和第二旋转构件（13）之间彼此（37、38）接触，从而稳定所述打开位置。

10.根据权利要求9所述的竖直轴线风力涡轮发电机，其中，在所述涡轮发电机的所述打开位置中，所述第一连接构件（17）和第二连接构件（18）的基本上笔直内轮廓互补以联结在一起，其中，所述第一连接构件（17）和第二连接构件（18）的外表面（47、48）形成空气动力学轮廓。

11.根据权利要求1所述的竖直轴线风力涡轮发电机，其中，所述弯曲部分（27、28）具有空气动力学轮廓。

12.根据权利要求9所述的竖直轴线风力涡轮发电机，其中，在所述打开位置中，所述第一连接构件（17）和第二连接构件（18）的基本上笔直内轮廓定位在所述第一自由端部（16）和所述第二自由端部（15）之间且距所述第一自由端部（16）的距离为所述叶片（14、24、34）的整个长度的80％和60％之间，并且定位在所述第二自由端部（15）和所述第一自由端部（16）之间且距所述第二自由端部（15）的距离为所述叶片（14、24、34）的整个长度的约20％至40％，使得所述叶片（14、24、34）的多于一半的长度在其间没有任何障碍物，以允许诱发的无湍流气流。

13.根据权利要求12所述的竖直轴线风力涡轮发电机，其中，在所述打开位置中，所述第一连接构件（17）和第二连接构件（18）的基本上笔直内轮廓定位在所述第一自由端部（16）和所述第二自由端部（15）之间且距所述第一自由端部（16）的距离为所述叶片（14、24、34）的整个长度的66.6%，并且定位在所述第二自由端部（15）和所述第一自由端部（16）之间且距所述第二自由端部（15）的距离为所述叶片（14、24、34）的整个长度的约33.3%，使得所述叶片（14、24、34）的2/3的长度在其间没有任何障碍物，以允许诱发的无湍流气流。

14.根据权利要求1所述的竖直轴线风力涡轮发电机，其中，所述第一连接构件（17）和第二连接构件（18）的所述基本上笔直外轮廓（56）用铰链（55）与相应的所述叶片（14、24、34）连接，其中，凹部（57）设置在每个叶片（14、24、34）的内表面处以在所述内表面中容纳所述基本上笔直外轮廓（56）。

15.根据权利要求14所述的竖直轴线风力涡轮发电机，其中，设置在每个叶片（14、24、34）的所述内表面处的所述凹部（57）适于容纳与所述内表面齐平的所述基本上笔直外轮廓（56）。

16.根据权利要求1至5中任一项所述的竖直轴线风力涡轮发电机，其中，所述叶片（14、24、34）以固定角度附接在所述第一连接构件（17）和第二连接构件（18）处，使得改变所述叶片（14、24、34）的有效半径也更改所述叶片的迎角。

17.根据权利要求1至5中任一项所述的竖直轴线风力涡轮发电机，其中，所述第二旋转构件（13）以预定高度在所述支撑架（11）处固定在其竖直位置中，使得当所述叶片（14、24、34）完全延伸和展开时，所述叶片的所述第二自由端部（15）处于地面上方的预定最小高度。

18.根据权利要求1至5中任一项所述的竖直轴线风力涡轮发电机，其中，所述太阳能面板（50）的直径被预定成使得所述叶片（14、24、34）的内表面靠近所述太阳能面板（50）的外周向部分或者在俯视图中甚至位于所述太阳能面板（50）的外周向部分内部，或者当叶片处于其完全缩回状态时触碰所述太阳能面板（50）。

19.根据权利要求18所述的竖直轴线风力涡轮发电机，其中，当所述风力涡轮发电机闭合时，当所述第一连接构件（17）和第二连接构件（18）缩回时，所述叶片（14、24、34）的所述第一自由端部（16）在预载荷下定位成抵靠所述太阳能面板（50）的外边缘。