DE102008063808A1

DE102008063808A1 - Wind turbine

Info

Publication number: DE102008063808A1
Application number: DE102008063808A
Authority: DE
Inventors: Gottfried Lehmann; Wolfgang Watermann
Original assignee: Lehmann Gottfried Obering (FH)
Current assignee: Lehmann Gottfried Obering (FH)
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2010-06-24
Anticipated expiration: 2028-12-20
Also published as: EP2370693A2; WO2010076219A2; DE102008063808B4; WO2010076219A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit einem Magnusrotor, einer eine Rotation des Magnusrotors um seine Längsachse ermöglichenden Lagerungseinheit sowie einer den Magnusrotor antreibenden Antriebseinheit. Um eine Windkraftanlage bereitzustellen, die sich besonders einfach und kostengünstig herstellen lässt, geringe Betriebskosten aufweist sowie umfangreich nutzbar ist, ist vorgesehen, dass die Lagerungseinheit (20) zur Umwandlung von auf den Magnusrotor wirkender Querkräfte in Kippbewegungen des Magnusrotors und zur Übertragung der Kippbewegungen des Magnusrotors (1) auf eine Generatoreinheit (21) ausgebildet ist und eine Regulierungseinheit (22) zur Steuerung der Windanströmung des Magnusrotors (1) vorgesehen ist.The invention relates to a wind turbine with a Magnus rotor, a rotation unit of the Magnus rotor enabling its longitudinal axis and a drive unit driving the Magnus rotor. In order to provide a wind turbine, which can be produced in a particularly simple and cost-effective manner, has low operating costs and can be used extensively, it is provided that the bearing unit (20) converts transverse forces acting on the Magnus rotor into tilting movements of the Magnus rotor and transmission of the tilting movements of the Magnus rotor (1) is formed on a generator unit (21) and a regulating unit (22) for controlling the Windanströmung the Magnus rotor (1) is provided.

Description

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit

– einem Magnusrotor,
– einer eine Rotation des Magnusrotors um seine Längsachse ermöglichenden Lagerungseinheit sowie
– einer den Magnusrotor in Rotation versetzenden Antriebseinheit.

The invention relates to a wind turbine with

- a Magnus rotor,
- A rotation of the Magnus rotor about its longitudinal axis enabling storage unit and
- A the Magnus rotor in rotation offset drive unit.

Magnusrotoren, wie sie in vielfältigen Anwendungen aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt sind, basieren auf dem Effekt, dass an einem vom Wind angeströmten, sich drehenden Zylinder (Magnusrotor) eine Querkraft erzeugt wird. Auf Schiffen eingesetzt, kann diese Querkraft beispielsweise dazu genutzt werden, um die Schiffe anzutreiben.Magnus rotors as used in diverse applications of the prior art are well known, based on the effect that on a wind-swept, rotating cylinder (Magnus rotor) a transverse force is generated. Used on ships, This lateral force can be used to, for example, the To drive ships.

Windkraftanlagen zur Stromerzeugung sind ebenfalls in vielfältigen Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt, wobei in der Regel die durch Wind erzeugte Rotationsbewegung von Rotorblättern mittels Generatoren in elektrischen Strom umgewandelt wird. Eine gattungsgemäße Windkraftanlage, die Magnusrotoren anstelle von konventionellen Rotoren verwendet, ist aus der WO 81/00435 bekannt. Die in dieser Druckschrift dargestellte Anlage weist jedoch den Nachteil eines sehr kostenintensiven Aufbaus auf.Wind turbines for power generation are also known in various designs from the prior art, which is usually converted by wind generated rotational movement of rotor blades by means of generators into electricity. A generic wind turbine that uses Magnus rotors instead of conventional rotors, is from the WO 81/00435 known. However, the system shown in this document has the disadvantage of a very expensive construction.

Konventionelle, Rotorblätter aufweisende Windkraftanlagen weisen den Nachteil auf, dass deren wesentlichen Bauteile, wie eine Gondel und die Rotorblätter in großen Höhen angeordnet werden müssen, was neben dem hohen Montageaufwand auch eine entsprechende bauliche Ausgestaltung der die Rotorblätter tragenden Türme und der zugrundeliegenden Fundamenten bedingt. Dies führt nicht zuletzt bei Offshore-Anlagen neben erheblichen Installationskosten auch zu hohen Wartungs- und Reparaturkosten, da sämtliche Arbeiten in großen Höhen durchgeführt werden müssen, wobei es insbesondere beim Austausch jeweils zwingend erforderlich ist, entsprechende Transportmittel wie Krane vorzusehen, um Bauelemente austauschen zu können.conventional Rotor blades having wind turbines have the disadvantage on that their essential components, such as a nacelle and the rotor blades must be arranged at high altitudes, which in addition to the high assembly costs and a corresponding structural Design of the rotor blades bearing towers and the underlying foundations. this leads to not least in offshore installations in addition to considerable installation costs also to high maintenance and repair costs, since all Work done at high altitudes especially when exchanging each one mandatory, appropriate means of transport such as cranes provided to exchange components.

Ein weiterer Nachteil unter Verwendung von Rotorblättern arbeitender Windkraftanlagen liegt in dem nur eng begrenzten Windgeschwindigkeitsbereich, in dem diese zur Energieerzeugung genutzt werden können. So ist es bereits ab Windgeschwindigkeiten von 13 m/sec erforderlich die Anlage herunterzuregeln und ab ca. 25 m/sec muss zum Schutz vor Beschädigungen die Anlage abgeschaltet werden.One Another disadvantage using rotor blades working Wind turbines are in the narrow wind speed range, where they can be used for energy production. So it is already required from wind speeds of 13 m / sec The system must be lowered and from approx. 25 m / sec Damage to the system can be switched off.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Windkraftanlage bereitzustellen, die sich besonders einfach und kostengünstig herstellen lässt, geringe Betriebskosten aufweist sowie umfangreich nutzbar ist.Of the Invention has for its object to provide a wind turbine, which are particularly easy and inexpensive to produce leaves, has low operating costs and extensively usable is.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Windkraftanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The Invention solves the problem with a wind turbine The features of claim 1. Advantageous developments of Invention are given in the dependent claims.

Kennzeichnend für die erfindungsgemäße Windkraftanlage ist zum einen die Ausbildung der Lagerungseinheit des Magnusrotors derart, dass diese von auf den Magnusrotor wirkende Querkräfte in Kippbewegungen des Magnusrotors umwandelt, die auf eine Generatoreinheit übertragen werden, sowie zum anderen eine Regulierungseinheit zur Steuerung der Windanströmung des Magnusrotors.characteristic for the wind turbine according to the invention is on the one hand the formation of the storage unit of the Magnus rotor in such a way that it acts on transverse forces acting on the Magnus rotor converted into tilting movements of the Magnus rotor, which are transmitted to a generator unit as well as a regulation unit for the control the Windanströmung the Magnus rotor.

Erfindungsgemäß ist die Lagerungseinheit, an der der Magnusrotor angeordnet ist, nicht allein zur drehbaren Aufnahme des Magnusrotors ausgebildet, sondern wandelt die auf den Magnusrotor wirkenden Querkräfte, die entstehen, wenn dieser in rotierendem Zustand vom Wind angeströmt wird, in Kippbewegungen des Magnusrotors um. Die Lagerungseinheit ist dabei ferner so ausgebildet, dass sie die Kippbewegungen des Magnusrotors auf die Generatoreinheit überträgt, die diese in elektrische Energie umwandelt.According to the invention the storage unit on which the Magnus rotor is located, not designed solely for rotatable recording of the Magnus rotor, but converts the lateral forces acting on the Magnus rotor, the arise when it flows in a rotating state by the wind is in tilting movements of the Magnus rotor. The storage unit is also designed so that it the tilting movements of the Magnus rotor transfers to the generator unit, which converts them into electrical energy.

Um eine kontinuierlich Kippbewegung mit einer periodisch wechselnden Richtung nach Art einer Pendelbewegung zu erreichen, welche zur Stromerzeugung zwingend erforderlich ist, weist die erfindungsgemäße Windkraftanlage die Regulierungseinheit auf, welche die Windanströmung des Magnusrotors steuert. Diese ermöglicht es, die Anströmung eines gekippten bzw. geneigten Magnusrotors vollständig zu unterbinden, was zu einem Abfall der wirkenden Querkraft und somit zu einem Zurückschwenken des Magnusrotors entgegen der durch die Querkraft hervorgerufenen Kippbewegung führt. Durch eine in Abhängigkeit von der Kippstellung des Magnusrotors erfolgende Regulierung der Windanströmung zwischen einer vollständigen Anströmung und einer vollständig unterbundenen Anströmung kann somit die wirkende Querkraft verändert werden, so dass eine pendelartige Kippbewegung des Magnusrotors erzeugt werden kann, die mittels der Generatoreinheit in elektrische Energie umgewandelt wird.Around a continuous tilting movement with a periodically changing Direction to achieve the type of pendulum movement, which to Power generation is mandatory, the inventive Wind turbine the regulating unit on which the wind flow of the Magnus rotor controls. This allows the flow a tilted or inclined Magnus rotor completely to stop, resulting in a drop in the effective lateral force and thus counteracting a pivoting back of the Magnus rotor which leads by the lateral force caused tilting movement. By taking place in dependence on the tilting position of the Magnus rotor Regulation of wind flow between a complete Flow and a completely suppressed Flow can thus change the acting shear force so that a pendulum-like tilting movement of the Magnus rotor can be generated by means of the generator unit in electrical Energy is converted.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Windkraftanlage zeichnet sich dabei dadurch aus, dass sämtliche Baugruppen im Wesentlichen ebenerdig angeordnet werden können. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Windkraftanlage gegenüber herkömmlichen Anlagen mit Rotorblättern einen geringen Bauraum auf und wird als weniger störend für im Bereich der Anlage ansässige Personen empfunden. Ferner können die Auflagen des Emissions-Schutzgesetzes mit dieser Technologie in jedem Fall mit geringeren Kosten realisiert werden, als mit der jetzigen Standardtechnologie.The embodiment of the wind turbine according to the invention is characterized in that all assemblies can be arranged substantially at ground level. In addition, the wind turbine according to the invention compared to conventional systems with rotor blades on a small space and is perceived as less disturbing for resident in the field of people. Furthermore, the conditions of the Emissi Ons protection law with this technology can be realized in any case at a lower cost than with the current standard technology.

Neben einer stationären Anordnung der Anlage kann diese jedoch auch in mobiler Form bspw. auf Schiffen zur Energieerzeugung eingesetzt werden.Next However, a stationary arrangement of the system can do this also in mobile form, for example, used on ships for energy production become.

Wie bereits eingangs dargelegt, ist es wesentlich für die Funktionsweise der Windkraftanlage, dass der Magnusrotor mittels der Antriebseinheit in Rotation versetzt wird, da dies Voraussetzung für die Erzeugung von Querkräften im Falle einer Windanströmung des Magnusrotors ist. Grundsätzlich kann die Antriebseinheit, mit der die Rotationsgeschwindigkeit frei variierbar ist, die somit an die Windgeschwindigkeiten optimal angepasst werden kann, dabei an beliebiger Stelle angeordnet sein. Besonders vorteilhafterweise ist jedoch die Lagerungseinheit zur Aufnahme der Antriebseinheit des Magnusrotors ausgebildet. Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung dient die Lagerungseinheit nicht nur zur drehbaren Lagerung des Magnusrotors sowie zur Umwandlung der entstehenden Querkräfte in eine Kippbewegung, sondern gleichzeitig auch zur Aufnahme der Antriebseinheit des Magnusrotors. Diese kann dabei an geeigneter Stelle in die Lagerungseinheit integriert werden, so dass die Zugänglichkeit zur Antriebseinheit in besonderer Weise gewährleistet wird. Zudem wird der beanspruchte Bauraum der Windkraftanlage dabei in ergänzender Weise reduziert.As already stated at the beginning, it is essential for the operation the wind turbine that the Magnus rotor by means of the drive unit is rotated as this is a prerequisite for the generation of lateral forces in the event of a wind inflow of the Magnus rotor. In principle, the drive unit, with which the rotational speed is freely variable, thus the can be optimally adapted to the wind speeds, thereby be arranged at any point. Particularly advantageous However, the storage unit for receiving the drive unit formed of the Magnus rotor. According to this embodiment the invention, the storage unit is not only used for rotatable Storage of the Magnus rotor and for the conversion of the resulting Transverse forces in a tilting motion, but at the same time for receiving the drive unit of the Magnus rotor. This can be on be integrated into the storage unit, so that the accessibility to the drive unit in particular Way is guaranteed. In addition, the claimed space the wind turbine reduced in a complementary manner.

Wie bereits zuvor dargelegt ist es wesentlich für die erfindungsgemäße Windkraftanlage, dass der Magnusrotor eine dauerhafte Kippbewegung in Form einer Hin- und Herbewegung bzw. Pendelbewegung ausführt, damit diese kontinuierlich mittels der Generatoreinheit in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Windkraftanlage wird dabei grundsätzlich bereits dann erfüllt, wenn mittels der Regulierungseinheit die Anströmung und somit die entstehende Querkraft reguliert wird, wobei davon auszugehen ist, dass sich der Magnusrotor im Falle einer vollständigen Blockade der Anströmung und einem damit einhergehenden Abfall der Querkraft selbsttätig entgegen der durch die Querkraft erzeugten Bewegung zurückbewegt, wobei vorzugsweise eine Bewegung über die Ausgangslage, in der der Magnusrotor senkrecht ausgerichtet ist, erfolgt.As already stated above, it is essential for the invention Wind turbine that the Magnus rotor a permanent tilting movement in the form of a reciprocating motion or oscillating movement, so that these continuously by means of the generator unit in electrical Energy can be converted. The operation of the invention Wind turbine is basically already fulfilled, if by means of the regulating unit the flow and thus the resulting lateral force is regulated, assuming it is that the Magnus rotor in the case of a complete Blockade of the flow and an associated Fall of the shear force automatically against the by Transverse force generated movement moved back, preferably a movement over the initial position in which the Magnus rotor is vertically aligned takes place.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Windkraftanlage jedoch eine Rückstelleinheit auf, die derart ausgebildet ist, dass sie der aus der Querkraft resultierenden Bewegung des Magnusrotors entgegenwirkt. Die Rückstelleinheit gewährleistet dabei in besonders zuverlässiger Weise, dass bei vollständig geschlossener Regulierungseinheit, d. h. eine Windanströmung des Magnusrotors ist vollständig behindert, dieser entgegen der durch die Querkraft erzeugten Kippbewegung zurückschwenkt.To an advantageous embodiment of the invention, the wind turbine however, a reset unit formed in such a way is that they are the movement resulting from the lateral force of the Counteracts Magnus rotor. The reset unit ensures doing so in a particularly reliable way that when completely closed regulatory unit, d. H. a Windanströmung the Magnus rotor is completely obstructed, this against the pivoted back by the lateral force generated tilting movement.

Die Ausgestaltung der Rückstelleinheit kann dabei in beliebiger Weise, beispielsweise mit Feder- oder Dämpfungselementen erfolgen, die elastisch verformbar sind. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Rückstelleinheit jedoch einen motorischen Antrieb auf. Entgegen elastischen Elementen weist eine motorisch angetriebene Rückstelleinheit den Vorteil auf, dass Trägheitseffekte vermieden werden. Die Verwendung eines motorischen Antriebs ermöglicht damit in ergänzender Weise eine Erhöhung der Frequenz der Bewegung des Magnusrotors und somit eine zusätzliche Steigerung der mittels der Generatoreinheit erzeugbaren elektrischen Energie. Die motorisch ausgestaltete Rückstelleinheit kann dabei beispielsweise durch einen Elektromotor gebildet sein, dessen Anschlussflansch exzentrisch mit einer mit dem Magnusrotor, bzw. der Lagerungseinheit verbundenen Pleuelstange verbunden ist. Entscheidend für die Frage, ob und ggf. wie die Rückstelleinheit ausgebildet ist, hängt von der Steifigkeit-Systemfederung der Anlage ab. Denkbar ist auch eine automatische Nachfederung durch einen hydraulisch gesteuerten Linearmotor.The Design of the reset unit can be in any Way, for example, with spring or damping elements take place, which are elastically deformable. According to a particularly advantageous embodiment However, according to the invention, the reset unit has a motor Drive up. Contrary to elastic elements has a motor driven reset unit on the advantage that inertia effects be avoided. The use of a motorized drive allows thus in a complementary way an increase in the frequency the movement of the Magnus rotor and thus an additional Increase of the generatable by the generator unit electrical Energy. The motorized reset unit can be formed for example by an electric motor whose Connecting flange eccentric with one with the Magnus rotor, or the storage unit connected connecting rod is connected. critical for the question of whether and, if necessary, how the reset unit is formed depends on the stiffness system suspension from the plant. It is also conceivable automatic Nachfederung by a hydraulically controlled linear motor.

Die Ausgestaltung der Regulierungseinheit zur Veränderung der Anströmung des Magnusrotors ist grundsätzlich frei wählbar. Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Regulierungseinheit jedoch zwischen einer die Anströmung des Magnusrotors vollständig blockierenden und einer eine vollständige Anströmung erlaubenden Stellung verstellbar. Diese Ausgestaltung der Regulierungseinheit gewährleistet eine besonders zuverlässige Funktionsweise der Windkraftanlage, da mittels der Regulierungseinheit die maximal erzielbare Querkraft bei vollständiger Anströmung erreicht, aber auch die Entstehung der Querkraft durch Blockierung der Anströmung vollständig verhindert werden kann. Besonders vorteilhafterweise ist dabei die Regulierungseinheit über Steuerungsmittel mit der Lagerungseinheit verbunden, die die Regulierungseinheit automatisch in Abhängigkeit von der Position des Magnusrotors steuert.The Design of the regulatory unit for the modification of the Flow of the Magnus rotor is basically freely selectable. After a particularly advantageous development However, in the invention, the regulating unit is between a the flow of the Magnus rotor completely blocking and a full flow permitting position adjustable. This embodiment of the regulatory unit ensures a particularly reliable functioning of the wind turbine, because by means of the regulating unit the maximum achievable lateral force achieved at full flow, but also the emergence of the shear force by blocking the flow can be completely prevented. Particularly advantageous is the regulatory unit via control means Connected to the storage unit, which is the regulation unit automatically depending on the position of the Magnus rotor controls.

Der Aufbau der Regulierungseinheit kann in beliebiger Weise erfolgen, sofern mit dieser zuverlässig die Anströmung des Magnusrotors regulierbar ist. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Regulierungseinheit jedoch verstellbare, insbesondere verdrehbare Lamellen auf, die vorzugsweise parallel oder senkrecht zur Längsachse des Magnusrotors angeordnet sind. Diese Ausgestaltung der Regulierungseinheit, bei der eine Anzahl benachbart angeordneter Lamellen in Abhängigkeit von der gewünschten Anströmung verdreht werden, ermöglicht ein besonders schnelles Umschalten zwischen einer eine vollständige Anströmung erlaubenden und einer diese blockierenden Stellung. Hierdurch kann der Wirkungsgrad der Windkraftanlage in ergänzender Weise gesteigert werden, da eine besonders hohe Frequenz der Kippbewegung erzielt werden kann. Die Lamellen können auch bogenförmig entsprechend dem Querschnitt des Rotors angeordnet sein, so dass die Lamellen alle den gleichen Abstand zum Magnusrotor aufweisen. Denkbar zur Realisierung der Anströmung ist auch ein Strömungs-Schnellverschluss, der auch hydraulisch oder pneumatisch gesteuert werden kann.The structure of the regulating unit can be done in any way, provided that reliably the flow of the Magnus rotor is regulated with this. According to a particularly advantageous embodiment of the invention, however, the regulating unit on adjustable, in particular rotatable blades, which are preferably arranged parallel or perpendicular to the longitudinal axis of the Magnus rotor. This embodiment of the regulation unit, in which a number of adjacently arranged blades ver depending on the desired flow be rotated, allows a particularly fast switching between a full flow permitting and blocking this position. In this way, the efficiency of the wind turbine can be increased in a complementary manner, since a particularly high frequency of the tilting movement can be achieved. The lamellae can also be arranged arcuately corresponding to the cross section of the rotor, so that the lamellae all have the same distance from the Magnus rotor. Conceivable for realizing the flow is also a flow quick release, which can also be controlled hydraulically or pneumatically.

Grundsätzlich kann die Regulierungseinheit starr gegenüber dem Magnusrotor angeordnet sein, um die Funktion der Windkraftanlage zu gewährleisten. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Regulierungseinheit jedoch gegenüber dem Magnusrotor verstellbar. Die Verstellbarkeit, beispielsweise eine Verdrehbarkeit der Regulierungseinheit gegenüber dem Magnusrotor, ermöglicht es, die Anströmungsrichtung auf den Magnusrotor zu variieren.in principle The regulating unit can be rigid with respect to the Magnus rotor be arranged to ensure the function of the wind turbine. According to a development of the invention is the regulation unit but adjustable with respect to the Magnus rotor. The adjustability, For example, a twistability of the regulating unit the Magnus rotor, it allows the flow direction to vary on the Magnus rotor.

In Abhängigkeit von der Windrichtung kann somit eine optimale Anströmung des Magnusrotors und somit ein besonders hoher Wirkungsgrad der Windkraftanlage gewährleistet werden.In Dependence on the wind direction can thus be optimal Flow of the Magnus rotor and thus a particularly high Efficiency of the wind turbine can be ensured.

Besonders vorteilhafterweise ist dabei nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Regulierungseinheit in ein den Magnusrotor umgebendes, ein die Winddurchströmung ermöglichendes Gehäuse integriert. Das Gehäuse, das dabei zudem einen Schutz des Rotors darstellt, zur Ausrichtung der Windströmung verwendbar ist, aber auch störende, die Querkraft reduzierende Anströmungen verhindert, steigert in ergänzender Weise den Wirkungsgrad der Windkraftanlage und ermöglicht eine besonders einfache Anordnung der Regulierungseinheit relativ zum Magnusrotor. Die Regulierungseinheit kann dabei gemeinsam mit dem Gehäuse aber auch separat von diesem verstellbar ausgebildet sein.Especially Advantageously, according to a further embodiment of the Invention the regulation unit in a surrounding the Magnus rotor, a wind flow permitting housing integrated. The case, which also provides protection of the Rotor represents, suitable for aligning the wind flow is, but also disturbing, the lateral force reducing flow prevents, in a complementary manner increases the efficiency the wind turbine and allows a particularly simple Arrangement of the regulating unit relative to the Magnus rotor. The regulation unit can also be used separately with the housing be designed adjustable by this.

Die Übertragung der Kipp- bzw. Nickbewegungen des Magnusrotors auf die Generatoreinheit kann grundsätzlich in beliebiger Weise erfolgen, beispielsweise über direkt an die Schwenkachse angekoppelte Generatoren. Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Kippbewegung des Magnusrotors jedoch mittels eines exzentrisch gegenüber dem Magnusrotor angeordneten Kopplungselements auf die Generatoreinheit übertragbar. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung, bei der das Kopplungselement besonders vorteilhafterweise im äußeren Bereich des Magnusrotors an der Lagerungseinheit angreift, um einen möglichst großen Hub zu erzeugen, ermöglicht einen besonders hohen Wirkungsgrad, da in diesem Bereich die Kippbewegung ihre maximale Wegstrecke aufweist. Möglich ist beispielsweise die Verbindung des Kopplungselementes mit einem Lineargenerator, der diese Linearbewegungen in elektrische Energie umwandelt.The transfer the tilting or pitching movements of the Magnus rotor on the generator unit can basically done in any way, for example via directly coupled to the pivot axis generators. After a particular embodiment of the invention is the tilting movement of the Magnus rotor however, by means of an eccentric to the Magnus rotor arranged coupling element transferable to the generator unit. at this embodiment of the invention, wherein the coupling element particularly advantageously in the outer area engages the Magnus rotor on the storage unit to a possible Generating a big stroke makes it possible high efficiency, since in this area the tilting movement their maximum Has distance. For example, the connection is possible of the coupling element with a linear generator, these linear movements converted into electrical energy.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Kopplungselement jedoch an einem dem Magnusrotor gegenüberliegendem Ende mit einer Kurbelwelle einer Generatoreinheit verbunden, die die Linearbewegung des Kopplungselementes, beispielsweise einer Pleuelstange, in eine Rotationsbewegung einer mit der Kurbelwelle verbundenen Generatorwelle überträgt. Diese Ausgestaltung lässt sich besonders einfach und kostengünstig herstellen und ermöglicht aufgrund der Erfassung einer im Wesentlichen maximalen Hubbewegung des Magnusrotors eine besonders hohe Energieerzeugung. Die Hubbewegung kann alternativ mittels bspw. linear arbeitender bewährter Standardkomponenten, wie hydraulischen Zylindern, Speichern, Pumpen, Motoren und/oder Generatoren in elektrische Energie umgesetzt werden.To a development of the invention, however, the coupling element at an opposite end of the Magnus rotor with a Crankshaft of a generator unit connected to the linear motion of the coupling element, for example a connecting rod, in a Rotational movement of a connected to the crankshaft generator shaft transmits. This embodiment can be particularly simple and inexpensive produce and allows due to the detection of a essentially maximum stroke movement of the Magnus rotor a particularly high energy production. The lifting movement can alternatively by means of eg. linear working proven standard components, such as hydraulic cylinders, Save, pumps, motors and / or generators into electrical energy be implemented.

Für die grundsätzliche Funktion der Windkraftanlage reicht es bereits aus, wenn mittels der Regulierungseinheit die Anströmung des Magnusrotors variiert werden kann. Zur Steigerung des Wirkungsgrades kann, wie an obiger Stelle ausgeführt, vorgesehen werden, dass die Regulierungseinheit gegenüber dem Magnusrotor verstellbar ist, wodurch der Einsatzbereich in ergänzender Weise gesteigert wird sowie der Wirkungsgrad erhöht werden kann. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch eine Stelleinheit vorgesehen, mittels der der Magnusrotor, die Lagerungseinheit, die Antriebseinheit, die Regulierungseinheit und die Generatoreinheit gemeinsam um eine Längsachse des Magnusrotors verstellbar, insbesondere um die Längsachse des Magnusrotors verdrehbar sind. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Windkraftanlage in grundsätzlich allen Windrichtungen ausgerichtet werden kann und somit universell einsetzbar ist. Die Stelleinheit ermöglicht dabei eine Ausrichtung der Einheiten in Abhängigkeit von der Windrichtung. Somit wird gewährleistet, dass mit Ausnahme für den Fall der Windstille dauerhaft eine Energieerzeugung möglich ist.For the basic function of the wind turbine is sufficient it already out, if by means of the regulating unit the inflow of the Magnus rotor can be varied. To increase the efficiency can be provided, as stated above, that the regulating unit faces the Magnus rotor is adjustable, whereby the application area in complementary Way is increased and the efficiency can be increased can. According to a particularly advantageous embodiment of the invention However, an actuator is provided by means of the Magnus rotor, the storage unit, the drive unit, the regulation unit and the generator unit together about a longitudinal axis of the Magnus rotors adjustable, especially around the longitudinal axis of the Magnus rotor are rotatable. This will ensure that the wind turbine in basically all wind directions can be aligned and thus is universally applicable. The Actuator allows an alignment of the units depending on the wind direction. This ensures that that except in the case of calm, permanent an energy production is possible.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:One Embodiment of the invention will be with Referring to the drawings explained. In the drawings demonstrate:

1 eine Skizze einer Seitenansicht eines Teilbereich einer Windkraftanlage und 1 a sketch of a side view of a portion of a wind turbine and

2 eine Skizze einer Draufsicht auf die Windkraftanlage von 1. 2 a sketch of a top view of the wind turbine of 1 ,

1 zeigt skizzenhaft in einer Seitenansicht den unteren Bereich einer Windkraftanlage. Ein Magnusrotor 1 ist durch einen zylindrischen Körper gebildet, der einenends starr an einer Grundplatte 26 einer Lagerungseinheit 20 angeordnet ist. Die Grundplatte 26 der Lagerungseinheit 20 lässt sich mittels einer Antriebseinheit 23 in Rotation versetzen. Hierzu weist die Antriebseinheit 23 einen Antriebsmotor 4 auf, der mittels einer Kugeldrehverbindung 3 die Rotationsbewegung des Antriebsmotors 4 auf die Grundplatte 26 überträgt. 1 shows a sketch in a side view of the lower portion of a wind turbine. A Magnus rotor 1 is by a cylindrical body formed, one end rigidly on a base plate 26 a storage unit 20 is arranged. The base plate 26 the storage unit 20 can be by means of a drive unit 23 set in rotation. For this purpose, the drive unit 23 a drive motor 4 on, by means of a ball slewing connection 3 the rotational movement of the drive motor 4 on the base plate 26 transfers.

Die Lagerungseinheit 20, die die Antriebseinheit 23 als integrierten Bestandteil aufweist, ist an zwei diametral gegenüber dem Magnusrotor 1 angeordneten Lagerböcken 2 kippbar ge lagert. Kippbewegungen der Lagerungseinheit 20 um die Lagerungsachse der Lagerungseinheit 20 werden mittels eines als Pleuelstange 6 ausgebildeten Kopplungselements auf eine Kurbelwelle 8 einer Generatoreinheit 21 übertragen.The storage unit 20 that the drive unit 23 as an integral part, is at two diametrically opposite the Magnus rotor 1 arranged bearing blocks 2 tiltable ge stores. Tilting movements of the storage unit 20 around the bearing axis of the bearing unit 20 be using a as a connecting rod 6 trained coupling element on a crankshaft 8th a generator unit 21 transfer.

Die Drehbewegungen der Kurbelwelle 8 der Generatoreinheit 21 werden unter Zwischenschaltung von Kupplungseinheiten 9, 11 über ein Getriebe 10 auf einen Generator 12 übertragen, der Drehbewegung der Kurbelwelle 8 in elektrische Energie umwandelt. Lagerungselemente 7 dienen dabei zur Aufnahme der Kurbelwelle 8.The rotational movements of the crankshaft 8th the generator unit 21 be with the interposition of coupling units 9 . 11 via a gearbox 10 on a generator 12 transmitted, the rotational movement of the crankshaft 8th converted into electrical energy. storage elements 7 serve to accommodate the crankshaft 8th ,

Mehrere senkrecht zur Längsachse des Magnusrotors 1 und im Abstand zueinander angeordnete Lamellen 16 einer Regulierungseinheit 22 ermöglichen eine Regulierung der Windanströmung des Magnusrotors 1. Die Lamellen 16 sind dabei über eine Stelleinheit 15 zwischen einer die Windanströmung komplett blockierenden und einer die Windanströmung vollständig ermöglichenden Stellung verstellbar.Several perpendicular to the longitudinal axis of the Magnus rotor 1 and spaced apart lamellae 16 a regulatory unit 22 allow regulation of the Windanströmung the Magnus rotor 1 , The slats 16 are about an actuator 15 between a position completely blocking the Windanströmung and the Windanströmung completely enabling position adjustable.

Infolge einer Windanströmung des sich rotierenden, durch den Antriebsmotor 4 angetriebenen Magnusrotors 1 entsteht eine Querkraft die im Wesentlichen in Anströmungsrichtung gerichtet ist. Die auf den Magnusrotor 1 wirkende Querkraft wird aufgrund der Anordnung des Magnusrotors 1 an der Lagerungseinheit 20 in eine Kippbewegung umgewandelt, die über die Pleuelstange 6 auf die Generatoreinheit 21 übertragen wird. Im Bereich um die maximale Auslenkung der Lagerungseinheit 20, die durch den unteren Totpunkt der Kurbelwelle 8 festgelegt wird, werden die Lamellen 16 der Regulierungseinheit 22 derart eingestellt, dass sie die Anströmung vollständig verhindern.As a result of a Windanströmung of the rotating, by the drive motor 4 powered Magnus rotor 1 creates a lateral force which is directed essentially in the direction of flow. The on the Magnus rotor 1 acting lateral force is due to the arrangement of the Magnus rotor 1 at the storage unit 20 converted into a tilting movement that over the connecting rod 6 on the generator unit 21 is transmitted. In the area around the maximum deflection of the storage unit 20 passing through the bottom dead center of the crankshaft 8th is determined, the slats 16 the regulatory unit 22 adjusted so that they completely prevent the flow.

Der damit einhergehende Abfall der Querkraft führt in Verbindung mit einer Rückstelleinheit 5 zu einer der Querkraft entgegengesetzten Kippbewegung und zu einem Weiterdrehen der Kurbelwelle 8 bis in dessen Obertotpunktstellung. Im Bereich um diese Position wird die Regulierungseinheit 22 wieder geöffnet, so dass eine Windanströmung des Magnusrotors 1 gewährleistet ist, welcher aufgrund der sich dann wieder einstellenden Querkraft eine erneute, in Richtung auf die Generatoreinheit 21 gerichtete Kippbewegung ausführt.The consequent drop in the lateral force leads in conjunction with a reset unit 5 to a transverse force opposite tilting movement and to further rotation of the crankshaft 8th to the top dead center position. In the area around this position becomes the regulatory unit 22 reopened, leaving a Windanströmung the Magnus rotor 1 is guaranteed, which due to the then resetting lateral force a renewed, in the direction of the generator unit 21 directed tilting movement performs.

Die Rückstelleinheit 5, die in ergänzender Weise eine Hin- und Herbewegung des Magnusrotors 1 unterstützt, weist einen auf einer Motorausgangswelle angeordneten Flansch auf, an dem exzentrisch ein mit der Lagerungseinheit 20 verbundenes Stützelement angeordnet ist. Eine Verdrehung des Flansches durch den Elektromotor unterstützt dann ein Zurückkippen des Magnusrotors 1 mit der Lagerungseinheit 20.The reset unit 5 , which in a complementary manner a reciprocating motion of the Magnus rotor 1 supports, has a arranged on a motor output shaft flange, on the eccentric one with the storage unit 20 connected support member is arranged. A rotation of the flange by the electric motor then supports a tilt back of the Magnus rotor 1 with the storage unit 20 ,

Um eine optimale Ausrichtung der Anströmung zu erreichen, ist die Regulierungseinheit 22 in ein den Magnusrotor 1 umgebendes Gehäuse 24 integriert, wobei das gesamte Gehäuse 24, in dem auch die Lagerungseinheit 20, die Antriebseinheit 23, die Generatoreinheit 21 und die Rückstelleinheit 5 integriert sind, gemeinsam über eine Stelleinheit 25, welche an einer ortsfesten Grundplatte angeordnet ist, mittels eines Antriebsmotors 13 verdrehbar ist. Die Übertragung der Drehbewegung des Antriebsmotors 13 auf das Gehäuse 24 erfolgt dabei über eine Kugeldrehverbindung 14. Somit kann die Windkraftanlage optimal zum Wind ausgerichtet werden.In order to achieve an optimal alignment of the flow, is the regulating unit 22 in a Magnus rotor 1 surrounding housing 24 integrated, with the entire case 24 in which also the storage unit 20 , the drive unit 23 , the generator unit 21 and the reset unit 5 integrated, together via an actuator 25 , which is arranged on a stationary base plate, by means of a drive motor 13 is rotatable. The transmission of the rotary motion of the drive motor 13 on the case 24 takes place via a ball slewing connection 14 , Thus, the wind turbine can be optimally aligned to the wind.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 81/00435 [0003]

Claims

Wind turbine with - a Magnus rotor, - a rotation of the Magnus rotor about its longitudinal axis enabling storage unit and - a the Magnus rotor in rotation staggering drive unit, characterized in that the storage unit ( 20 ) for the conversion of the Magnus rotor ( 1 ) acting transverse forces in tilting movements of the Magnus rotor ( 1 ) and for transmitting the tilting movements to a generator unit ( 21 ) and a regulation unit ( 22 ) for controlling the Windanströmung the Magnus rotor ( 1 ) is provided.

Wind power plant according to claim 1, characterized in that the storage unit ( 20 ) for receiving the drive unit ( 23 ) of the Magnus rotor ( 1 ) is trained.

Wind turbine according to claim 1 or 2, characterized in that a reset unit ( 22 ) is designed such that it the tilting movement of the Magnus rotor ( 1 ) counteracts.

Wind power plant according to one of the preceding claims, characterized in that the reset unit ( 5 ) has a motor drive.

Wind turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the regulation unit ( 5 ) between a flow of the Magnus rotor ( 1 ) blocking and a full flow permitting position is adjustable.

Wind turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the regulation unit ( 22 ) adjustable slats ( 16 ), which are preferably parallel or perpendicular to the longitudinal axis of the Magnus rotor ( 1 ) are arranged.

Wind turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the regulation unit ( 22 ) opposite the Magnus rotor ( 1 ) is adjustable.

Wind turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the regulation unit ( 22 ) in a Magnus rotor ( 1 ) surrounding, a wind flow permitting housing ( 24 ) is integrated.

Wind turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the tilting movement of the Magnus rotor ( 1 ) by means of an eccentric with the Magnus rotor ( 1 ) connected coupling element ( 6 ) on the generator unit ( 21 ) is transferable.

Wind turbine according to one of the preceding claims, characterized in that preferably as a connecting rod ( 6 ) formed coupling element on a the Magnus rotor ( 1 ) opposite end eccentric to a crankshaft ( 8th ) of the generator unit ( 21 ) is arranged.

Wind power plant according to one of the preceding claims, characterized in that an actuating unit ( 25 ) is provided, by means of which the Magnus rotor ( 1 ) the storage unit ( 20 ) the drive unit ( 23 ), the regulatory unit ( 22 ) and the generator unit ( 21 ) together about a longitudinal axis of the Magnus rotor ( 1 ) are adjustable.