DE102014119257B4

DE102014119257B4 - Durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102014119257B4
Application number: DE102014119257.5A
Authority: DE
Inventors: Chih-Hung Wei; Hao-En Wei; Hao-Ting Wei; Chi-Che Hsu; Rou-An Lai; Chih-Ying Huang; Pin-Yi Wu; Xin-Wen Lai; Hui-Yu Chan
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2019-01-31
Anticipated expiration: 2034-12-20
Also published as: TW201525276A; TWI571563B; JP6174007B2; DE102014119257A1; JP2015126696A

Abstract

Durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung (1), umfassend:
einen Befestigungsabschnitt (10);
einen Stromerzeugungsmechanismus (30), der an dem Befestigungsabschnitt befestigt ist und eine Antriebswelle (31), ein erstes Antriebsrad (32), ein zweites Antriebsrad (33) und ein durch das Fluid angetriebenes Flügelrad (35) aufweist;
einen Getriebemechanismus (20), der an dem Befestigungsabschnitt befestigt ist und eine erste Getriebebaugruppe (201) und eine zweite Getriebebaugruppe (202) aufweist, wobei die erste Getriebebaugruppe (201) eine Abtriebswelle (21) und ein erstes angetriebenes Rad (23) aufweist, das mit der Abtriebswelle (21) verbunden ist und durch das erste Antriebsrad (32) angetrieben wird um sich zu drehen, und wobei die zweite Getriebebaugruppe (202) einen Hohlkörper (22), der mit der Abtriebswelle (21) verbunden ist, und ein zweites angetriebenes Rad (24) aufweist, das mit dem Hohlkörper (22) verbunden ist und durch das zweite Antriebsrad (33) angetrieben wird, wobei die Drehrichtung der Abtriebswelle (21) entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Hohlkörpers (22) verläuft;
und
einen Generator (40) mit einem Hauptrotor (41) und einem Sekundärrotor (42), der koaxial zum Hauptrotor gelagert ist, wobei der Hauptrotor (41) mit der Abtriebswelle (21) verbunden ist und sich gemeinsam mit der Abtriebswelle (21) dreht, und wobei der Sekundärrotor (42) mit dem Hohlkörper (22) verbunden ist und sich gemeinsam mit dem Hohlkörper (42) dreht,
gekennzeichnet dadurch, dass sich die Antriebswelle (31) senkrecht zur Abtriebswelle (21) erstreckt, wobei das Flügelrad (35), das erste Antriebsrad (32) und das zweite Antriebsrad (33) mit der Antriebswelle (31) verbunden sind, sodass sich diese gleichzeitig oder synchron drehen, wobei das erste Antriebsrad (32) und das zweite Antriebsrad (33) auf entgegengesetzten Seiten einer Drehmitte der Abtriebswelle (21) an der Antriebswelle (31) vorgesehen sind, so dass die Drehrichtung der Abtriebswelle (21) automatisch entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Hohlkörpers (22) ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung, und betrifft insbesondere eine durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung, die elektrischen Strom unter Ausnutzung von Wind oder einer hydraulischen Kraft erzeugt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In den letzten Jahren sind Fragen des Umweltschutzes und die zunehmende Erschöpfung der fossilen Energieträger immer stärker in unsere Aufmerksamkeit gelangt und eine der Lösungen, um einen Weg zur Lösung der vorgenannten Probleme zu finden, ist die Nutzung natürlicher Ressourcen, wie Wind-, Wasser- und Solarenergie. Die natürlichen Ressourcen haben den Vorteil, dass sie eine unerschöpfliche Energiequelle darstellen, und ziehen deshalb die Aufmerksamkeit von Wissenschaft und Industrie auf sich. Beispielsweise erzeugt ein Windkraftgenerator aus Windkraft, die von einem Flügelrad eingefangen wird, elektrischen Strom, der durch das Flügelrad in elektrischen Strom umgewandelt wird und dann abgegeben wird. Ein Hydraulikenergiegenerator erzeugt elektrische Energie, indem statt der Windkraft eine hydraulische Kraft genutzt wird, und hat wie Windkraftanlagen ebenfalls einen Generator.
Im Allgemeinen umfasst ein herkömmlicher Stromgenerator einen Generator und ein Flügelrad; und der Generator umfasst eine Drehwelle, einen Rotor und einen Stator, wobei der Rotor in Entsprechung zu dem Stator ausgelegt ist, wobei das Flügelrad an der Drehwelle befestigt ist. Wenn Wind das Flügelrad anströmt, treibt das Flügelrad die Drehwelle an und diese dreht sich gemeinsam mit dem Rotor. Die Magnetisierungswirkung des Stators und des Rotors erzeugt einen elektrischen Strom, wodurch ein Stromerzeugungseffekt erzielt werden kann.
Allerdings hat ein herkömmlicher Stromerzeuger im tatsächlichen Einsatz insbesondere die folgenden Nachteile: Weil die Erzeugung von elektrischem Strom einfach auf der Drehung des Rotors, angetrieben durch das Flügelrad, beruht, ist die erzeugte Leistung bzw. der Wirkungsgrad sehr gering. Wenn die Spezifikationen eines Flügelrads einer bestimmten Größe auf eine andere Größe erweitert werden sollen, muss die Windgeschwindigkeit des Flügelrads entsprechend höher sein, was nicht immer möglich ist. Deshalb kann der Generator in einen unerwünschten Zustand geraten, in welchem dieser aufgrund unzureichender Windgeschwindigkeit einfach stillsteht und die erzeugte Stromleistung gering ist.
DE 10 2008 064 244 A1 offenbart eine durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, mit einer Antriebswelle und einem ersten Antriebsrad sowie einem zweiten Antriebsrad und einem Flügelrad, wobei sich das Antriebsrad synchron mit der Antriebswelle dreht und ein Getriebemittel antreibt, das unter anderem eine Antriebswelle und ein angetriebenes Rad aufweist.
Allerdings handelt es sich dabei um einen Stromerzeugungsmechanismus, der eine Antriebswelle und ein zweiteiliges Getriebemittel aufweist. Die Antriebswelle kann durch diesen Aufbau jedoch nur einen Teil des Getriebemittels direkt antreiben. Direkte Synchronität kann nur zwischen der Antriebswelle und diesem Teil des Getriebemittels bestehen. Dass sich das erste Antriebsrad und das zweite Antriebsrad gleichzeitig oder synchron drehen, ist nicht offenbart. Des Weiteren handelt es sich dabei um eine parallele Struktur in Bezug auf die Position des Antriebsmechanismus zum Getriebemechanismus. Dass sich die Antriebswelle senkrecht zur Abtriebswelle erstreckt, ist somit nicht offenbart.
Im Hinblick auf die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung basierend auf jahrelanger Erfahrung in der einschlägigen Industrie aufwendige Untersuchungen und Experimente durchgeführt und schließlich eine praktikable Lösung entwickelt, mit der die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik überwunden werden können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Daher ist eine vorrangige Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung bereitzustellen, die mit einem einfachen und kostengünstigen Aufbau insbesondere einen höheren Wirkungsgrad ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1 und 12 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der rückbezogenen Unteransprüche.
Die durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet ein erstes Antriebsrad, um eine Drehbewegung eines ersten angetriebenen Rads anzutreiben, sowie ein zweites Antriebsrad, um eine Drehbewegung eines zweiten angetriebenen Rads anzutreiben, wodurch ein höherer Wirkungsgrad des Generators erzielt werden kann.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht insbesondere die folgenden Wirkungen:

1. Die magnetisch abstoßende Struktur kann so ausgelegt werden, um das Drehmoment beim Start bzw. Beginn der Drehbewegung zu verringern.
2. Die geeignete Anordnung des ersten Antriebsrads und des zweiten Antriebsrads verringert die Reibung zu Beginn der Drehbewegung der Antriebswelle und während des Drehvorgangs.

Die koaxiale Anordnung des ersten angetriebenen Rads und des zweiten angetriebenen Rads hält eine ausgewogene und gleichmäßige Drehbewegung der Abtriebswelle aufrecht, um insbesondere das Auftreten von Unwuchten oder nicht-synchronen Drehbewegungen jedes Rotors zu reduzieren, sodass die Lebensdauer der durch ein Fluid angetriebenen Stromerzeugungsvorrichtung erhöht werden kann.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine perspektivische Ansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Explosionsansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine erste schematische Ansicht eines Betriebszustands der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine zweite schematische Ansicht eines Betriebszustands der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine schematische Ansicht eines Betriebszustands einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 ist eine schematische Ansicht eines Betriebszustands einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine schematische Ansicht eines Betriebszustands einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 ist eine schematische Ansicht eines Betriebszustands einer fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
10 ist eine schematische Ansicht eines Betriebszustands einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Die technischen Inhalte der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen gemeinsam mit der Darstellung in den zugehörigen Zeichnungen besser ersichtlich werden. Es sei angemerkt, dass in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen für die gleichen Elemente oder Elementgruppen verwendet werden.
Wie in der 1, einer schematischen Ansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, dargestellt, stellt die vorliegende Erfindung eine durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung 1 bereit, die ein strömendes Fluid (also ein gasförmiges oder flüssiges Medium), beispielsweise Wind, Wasser oder Meeresströmungen, ausnutzt, um elektrische Energie zu erzeugen. Die durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung 1 umfasst einen stabil ausgelegten Befestigungsabschnitt 10, einen Getriebemechanismus 20, eine Stromerzeugungsmechanismus 30 und einen Generator 40.
Die 2 und 3 zeigen eine perspektivische Ansicht bzw. Explosionsansicht der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Befestigungsabschnitt 10 weist einen ersten Stütz- oder Lagerungsrahmen 11 und einen zweiten Stütz- oder Lagerungsrahmen 12 auf.
Der Getriebemechanismus 20 ist auf dem Befestigungsabschnitt 10 befestigt oder gelagert und in Entsprechung zu dem Stromerzeugungsmechanismus 30 ausgelegt. Der Getriebemechanismus 20 umfasst eine erste Getriebebaugruppe 201 und eine zweite Getriebebaugruppe 202. Die erste Getriebebaugruppe 201 umfasst eine Abtriebswelle 21 (wie in der 4 gezeigt) und ein erstes angetriebenes Rad 23. Die zweite Getriebebaugruppe 202 umfasst einen Hohlkörper 22 und ein zweites angetriebenes Rad 24. Der Hohlkörper 22 ist auf der Außenseite der Abtriebswelle 21 abgestützt, und ein Ende der Abtriebswelle 21 ist nach außen hin verlängert und aus dem Hohlkörper 22 herausgeführt, um einen Verbindungsabschnitt 211 auszubilden. Das erste angetriebene Rad 23 ist auf dem Verbindungsabschnitt 211 befestigt und das zweite angetriebene Rad 24 ist auf der Außenseite des Hohlkörpers 22 befestigt. Sowohl das erste angetriebene Rad 23 als auch das zweite angetriebene Rad 24 sind Kegelräder.
Der Stromerzeugungsmechanismus 30 umfasst eine Antriebswelle 31, ein erstes Antriebsrad 32, ein zweites Antriebsrad 33 und ein Flügelrad 35, wobei die Enden der Antriebswelle 31 jeweils mit dem ersten Stützrahmen 11 bzw. dem zweiten Stützrahmen 12 gekoppelt bzw. an diesem gelagert sind und der Stromerzeugungsmechanismus 30 zwischen dem ersten Stützrahmen 11 und dem zweiten Stützrahmen 12 angeordnet ist. Das erste Antriebsrad 32, das zweite Antriebsrad 33 und das Flügelrad 35 sind an der Antriebswelle 31 befestigt, wobei sich das erste Antriebsrad 32 und das zweite Antriebsrad 33 auf entgegensetzen Seiten eine Drehmitte finden. Das erste Antriebsrad 32 steht mit dem ersten angetriebenen Rad 23 in Eingriff, und das zweite Antriebsrad 33 steht mit dem zweiten angetriebenen Rad 24 in Eingriff, so dass, wenn sich die Antriebswelle 31 dreht, das erste Antriebsrad 32 die Drehung des ersten angetriebenen Rads 23 antreibt und das zweite Antriebsrad 33 die Drehung des zweiten angetriebenen Rads 24 antreibt. Die Drehrichtung der Abtriebswelle 21 ist entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Hohlkörpers 22. Darüber hinaus ist auf der Innenumfangsfläche des ersten Antriebsrades 32 eine Mehrzahl von Bohrungen oder Durchgangslöchern 321 beabstandet zueinander ausgebildet, und ist auf der Innenumfangsfläche des zweiten Antriebsrads 33 ebenfalls eine Mehrzahl von Löchern oder Bohrungen 331 beabstandet zueinander ausgebildet, wobei sowohl das erste Antriebsrad 32 als auch das zweite Antriebsrad 33 Kegelräder sind.
Das Flügelrad 35 ist an der Antriebswelle 31 befestigt und das Flügelrad 35 weist eine Mehrzahl von Hauptflügeln 351 auf, die beabstandet zueinander, insbesondere unter gleichen Winkelabständen zueinander, und um die Antriebswelle 31 herum angeordnet sind, so dass jedes Flügelrad 35 ein in Rückwärtsrichtung betriebenes Flügelrad (reverse fan) ist.
Der Generator 40 weist einen Hauptrotor 41 und ein Sekundärrotor 42 auf, der in Entsprechung zu dem Hauptrotor 41 ausgelegt und angeordnet ist, wobei der Hauptrotor 41 auf der Abtriebswelle 21 befestigt ist und sich gemeinsam mit der Abtriebswelle 21 dreht. Der Sekundärrotor 42 ist an dem Hohlkörper 22 befestigt und dreht sich gemeinsam mit dem Hohlkörper 22. Der Hauptrotor 41 weist eine Mehrzahl von Wicklungen bzw. Spulen 411 auf, die um die Außenseite der Abtriebswelle 21 herum bzw. auf dieser befestigt sind. Der Sekundärrotor 42 umfasst eine Mehrzahl von Permanentmagneten 421 oder besteht aus diesen, die um die Innenumfangsfläche des Hohlkörpers 22 herum bzw. auf dieser befestigt sind, und die Permanentmagneten 421 sind Magnete mit entgegengesetzten Polaritäten, die alternierend zueinander angeordnet sind.
Ferner weist die durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung weiterhin eine magnetisch abstoßende Struktur 60 auf, die zwischen dem ersten Stützrahmen 11 und dem zweiten Stützrahmen 12 angeordnet ist. Die magnetisch abstoßende Struktur 60 umfasst einen ersten kreisförmigen Rahmen 61, einen zweiten kreisförmigen Rahmen 62, eine erste Magnetgruppe 63 und eine zweite Magnetgruppe 64, wobei der erste kreisförmige Rahmen 61 um die Außenseite des ersten Antriebsrades 32 herum angeordnet ist und wobei der erste kreisförmige Rahmen 61 eine Mehrzahl von Aufnahmebohrungen 611 aufweist, die auf der Innenumfangsoberfläche des ersten kreisförmigen Rahmens 61 beabstandet zueinander angeordnet sind. Der zweite kreisförmige Rahmen 62 ist um die Außenseite des zweiten Antriebsrades 33 herum angeordnet ist, und der zweite kreisförmigen Rahmen 62 weist eine Mehrzahl von Befestigungslöchern 621 auf, die auf der Innenumfangsfläche des zweiten kreisförmigen Rahmens 62 beabstandet zueinander ausgebildet sind. Die erste Magnetgruppe 63 ist zwischen dem ersten Antriebsrad 32 und dem ersten kreisförmigen Rahmen 61 angeordnet, und die zweite Magnetgruppe 64 ist zwischen dem zweiten Antriebsrad 33 und dem zweiten kreisförmigen Rahmen 62 angeordnet.
Die erste Magnetgruppe 63 weist eine Mehrzahl von Primär-Magneteinheiten 631 und eine Mehrzahl von Sekundär-Magneteinheiten 632 auf und jede Primär-Magneteinheit 631 ist in einer zugeordneten Bohrungen 321 des ersten Antriebsrades 32 entsprechend befestigt, und jede Sekundär-Magneteinheit 632 ist in einer zugeordneten Aufnahmebohrung 611 des ersten kreisförmigen Rahmen 61 befestigt. Die Primär-Magneteinheiten 631 und die Sekundär-Magneteinheiten 632 sind jeweils einander gegenüberliegend angeordnet sind und weisen gleiche Polaritäten auf.
Die zweite Magnetgruppe 64 weist eine Mehrzahl von Primär-Magneteinheiten 641 und eine Mehrzahl von Sekundär-Magneteinheiten 642 auf und jede der Primär-Magneteinheiten 641 ist in einem zugeordneten Loch 331 des zweiten Antriebsrades 33 befestigt ist, und jede der Sekundär-Magneteinheiten 642 ist in einem zugeordneten Befestigungsloch 621 des zweiten kreisförmigen Rahmen 62 befestigt. Die Primär-Magneteinheiten 641 und die Sekundär-Magneteinheiten 642 sind jeweils einander gegenüberliegend angeordnet sind und weisen gleiche Polaritäten auf.
Gemäß der 4, die schematische Darstellungen eines Betriebszustands der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen, wird die durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung 1 für die Stromerzeugung durch strömende Fluide, wie beispielsweise Wasser oder Wind, eingesetzt. Wenn die Stromerzeugungsvorrichtung 1 zur Erzeugung von Strom oder Energie durch ein Fluid, wie beispielsweise Wasser oder Wind, eingesetzt wird, wird die durch das Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung 1 durch eine Windkraft W angetrieben. Dabei treibt das Flügelrad 35 die Antriebswelle 31 an, sodass diese sich in eine zweite Drehrichtung L dreht und die Drehbewegung des ersten Antriebsrads 32 antreibt, um das erste angetriebene Rad 23 und die angetriebene Welle 21 anzutreiben, sodass diese sich in einer ersten Drehrichtung R drehen, wobei das zweite Antriebsrad 33 das zweite angetriebene Rad 24 und den Hohlkörper 22 antreibt, sodass diese sich in einer zweiten Drehrichtung L drehen. Dabei ist die erste Drehrichtung R eine Drehrichtung im Uhrzeigersinn und die zweite Drehrichtung L eine Drehrichtung um Gegenuhrzeigersinn.
Der Hauptrotor 41 und der Sekundärrotor 42 werden relativ zueinander bewegt, um in jeder Spule 411 des Hauptrotors 41 einen Strom zu erzeugen.
Weil das erste Antriebsrad 32 das erste angetriebene Rad 23 antreibt, sodass dieses sich in einer ersten Drehrichtung R dreht, und das zweite Antriebsrad 33 das zweite angetriebene Rad 24 antreibt, sodass dieses sich in einer zweiten Drehrichtung L dreht, so dass sich der Sekundärrotor 42, der an dem Hohlkörper 22 befestigt ist, und der Hauptrotor 41, der an der Abtriebswelle 21 befestigt ist, in entgegengesetzte Drehrichtungen drehen, erhöht sich pro Zeiteinheit der Abstand zwischen dem Hauptrotor 41 und dem Sekundärrotor 42 als Folge der relativen Bewegung, so dass die Relativgeschwindigkeit des Hauptrotors 41 relativ zu dem Sekundärrotor 42 und folglich die Größe des Stroms, der in dem Hauptrotor 41 erzeugt wird, erhöht werden kann und die Fähigkeit der durch ein Fluid angetriebenen Stromerzeugungsvorrichtung 1 zur Erzeugung von Strom verbessert wird.
Zusätzlich hat jede Primär-Magneteinheit 631 der ersten Magnetgruppe 63 und jede Sekundär-Magneteinheit 632 der ersten Magnetgruppe 63 die gleiche Polarität und jede Sekundär-Magneteinheit 641 der zweiten Magnetgruppe 64 und jede Primär-Magneteinheit 642 der zweiten Magnetgruppe 64 die gleiche Polarität, so dass, wenn sich das erste Antriebsrad 32 relativ zu dem ersten kreisförmigen Rahmen 61 dreht, das Drehmoment, das zu Beginn der Drehbewegung auftritt, aufgrund des Prinzip einer magnetischen Abstoßung zwischen jeder Primär-Magneteinheit 631 der ersten Magnetgruppe 63 und jeder Sekundär-Magneteinheit 632 der ersten Magnetgruppe 63 reduziert wird. Wenn sich das zweite Antriebsrad zu drehen beginnt und auch während des Drehvorgangs, wird das Drehmoment zu Beginn der Drehbewegung in ähnlicher Weise aufgrund des Prinzips einer magnetischen Abstoßung zwischen jeder Primär-Magneteinheit 641 der zweiten Magnetgruppe 64 und jeder Sekundär-Magneteinheit 642 der zweiten Magnetgruppe 64 reduziert.
Gemäß den 5 und 6, die schematische Darstellungen eines Betriebszustands der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen, besteht der Unterschied dieser bevorzugten Ausführungsform zu der ersten bevorzugten Ausführungsform darin, dass der Stromerzeugungsmechanismus 30 weiterhin mindestens ein sekundäres Flügelrad 36 und eine sekundäre Welle 34 aufweist.
Gemäß der 6, ist das erste Antriebsrad 32 ist an der Hauptwelle 31 befestigt und das zweite Antriebsrad 33 ist an der sekundären Welle 34 befestigt, und die Enden der Hauptwelle 31 und der sekundären Welle 34 sind an dem ersten Stützrahmen 11 bzw. dem zweiten Stützrahmen 12 abgestützt bzw. gelagert. Das Flügelrad 35 ist an der Hauptwelle 31 befestigt und das zweite Flügelrad 36 ist an der sekundären Welle 34 befestigt, wobei das erste Flügelrad 35 ein in Vorwärtsrichtung betriebenes Flügelrad (forward fan) ist und das zweite Flügelrad 36 ein in Rückwärtsrichtung betriebenes Flügelrad (reverse fan) ist. Außerdem sind das erste angetriebene Rad 23, das zweite angetriebene Rad 24, das erste Antriebsrad 32 und das zweite Antriebsrad 33 Vorwärtsgang-Räder (forward gear).
Wenn das Flügelrad 35 und das sekundäre Flügelrad 36 durch eine Windkraft W angetrieben werden, treibt das Flügelrad 35 die Antriebswelle 31, sodass dieses sich in einer ersten Drehrichtung R dreht, so dass das erste Antriebsrad 32 das erste angetriebene Rad 23 und die Abtriebswelle 21 in der ersten Drehrichtung R antreiben. Gleichzeitig treibt das sekundäre Flügelrad 36 die sekundäre Welle 34 in einer zweiten Drehrichtung L, und das zweite Antriebsrad 33 treibt das zweite angetriebene Rad 24 und den Hohlkörper 22 in der zweiten Drehrichtung, wobei die erste Drehrichtung R eine Drehrichtung im Uhrzeigersinn und die zweite Drehrichtung L eine Drehrichtung im Gegenuhrzeigersinn ist. Daher werden der auf der Abtriebswelle 21 befestigte Hauptrotor 41 und der an dem Hohlkörper 22 befestigte sekundäre Rotor 42 in Bezug zueinander in entgegengesetzte Richtungen gedreht, sodass die Fähigkeit der durch ein Fluid angetriebenen Stromerzeugungsvorrichtung 1 zur Erzeugung von Strom verbessert wird.
Gemäß der 7, einer schematischen Darstellung eines Betriebszustands der dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, besteht der Unterschied dieser bevorzugten Ausführungsform zu den vorgenannten bevorzugten Ausführungsformen darin, dass der erste kreisförmige Rahmen 61 um die Außenseite des ersten Antriebsrads 32 herum angeordnet sein kann, das an der Antriebswelle 31 befestigt ist, und dass der zweite kreisförmige Rahmen 62 um die Außenseite des zweiten Antriebsrads 33 herum angeordnet sein kann, das an der sekundären Welle 34 befestigt ist, und dass die erste Magnetgruppe 63 zwischen dem ersten Antriebsrad 32 und dem ersten kreisförmigen Rahmen 61 angeordnet sein kann, und dass die zweite Magnetgruppe 64 zwischen dem zweiten Antriebsrad 33 und dem zweiten kreisförmigen Rahmen 62 angeordnet sein kann, so dass die Abstoßung zwischen jeder der Primär-Magneteinheiten 631, 641 und jeder der Sekundär-Magneteinheiten 632, 642 der ersten Magnetgruppe 63 und der zweiten Magnetgruppe 64 dazu verwendet werden kann, um das Drehmoment zu Beginn der Drehbewegung bzw. beim Anlaufen zu reduzieren.
Gemäß der 8, einer schematischen Darstellung eines Betriebszustands der vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, besteht der Unterschied dieser bevorzugten Ausführungsform zu den vorgenannten bevorzugten Ausführungsformen darin, dass eine kreisförmige Scheibe 212 mit einem Ende der Abtriebswelle 21 verbunden sein kann, die dem Verbindungsabschnitt 211 abgewandt ist, und dass der erste kreisförmige Rahmen 61 um die Außenseite der kreisförmigen Scheibe 212 herum angeordnet sein kann, und dass der zweite kreisförmige Rahmen 62 um die Außenseite des Hohlkörpers 22 herum angeordnet sein kann, und dass die erste Magnetgruppe 63 zwischen der kreisförmigen Scheibe 212 und dem ersten kreisförmigen Rahmen 61 angeordnet sein kann, und dass die zweite Magnetgruppe 64 zwischen dem Hohlkörper 22 und dem zweiten kreisförmigen Rahmen 62 angeordnet sein kann.
Die erste Magnetgruppe 63 weist eine Mehrzahl von Primär-Magneteinheiten 631 auf, die an der Innenumfangsfläche der kreisförmigen Scheibe 212 befestigt ist, und eine Mehrzahl von Sekundär-Magneteinheiten 632, die an der Innenumfangsfläche des ersten kreisförmigen Rahmens 61 befestigt ist, wobei die Primär-Magneteinheiten 631 und die Sekundär-Magneteinheiten 632 einander gegenüberliegend angeordnet sind und gleiche Polaritäten aufweisen.
Die zweite Magnetgruppe 64 weist eine Mehrzahl von Primär-Magneteinheiten 641, die an der Innenumfangsfläche des Hohlkörpers 22 befestigt ist, und eine Mehrzahl von Sekundär-Magneteinheiten 642 auf, die an der Innenumfangsfläche des zweiten kreisförmigen Rahmens 62 befestigt ist, wobei die Primär-Magneteinheiten 641 und die Sekundär-Magneteinheiten 642 einander gegenüberliegend angeordnet sind und einen gleichen Magnetpol bzw. gleiche Polaritäten aufweisen. Daher kann die Abstoßungskraft zwischen jeder der Primär-Magneteinheiten 641 und jeder der Sekundär-Magneteinheiten 642 dazu verwendet werden, um das Drehmoment zu Beginn der Drehbewegung bzw. beim Anlaufen zu verringern.
Gemäß der 9, einer schematischen Darstellung eines Betriebszustands der fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, besteht der Unterschied dieser bevorzugten Ausführungsform zu den vorgenannten bevorzugten Ausführungsformen darin, dass ein zweites kreisförmiger Rahmen 62 um die Außenseite des Hohlkörpers 22 herum angeordnet sein kann, dass aber der erste kreisförmige Rahmen 61 nicht um die Außenseite der Abtriebswelle 21 herum angeordnet ist, und dass eine zweite Magnetgruppe 64 zwischen dem Hohlkörper 22 und dem zweiten kreisförmigen Rahmen 62 angeordnet sein kann, aber die erste Magnetgruppe 63 nicht zwischen der Abtriebswelle 21 und dem ersten kreisförmigen Rahmen 61 angeordnet ist, sodass der vorgenannte Aufbau das Drehmoment zu Beginn der Drehbewegung bzw. beim Anlaufen verringert werden kann.
Gemäß der 10, einer schematischen Darstellung eines Betriebszustands der sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, besteht der Unterschied dieser bevorzugten Ausführungsform zu den vorgenannten bevorzugten Ausführungsformen darin, dass diese bevorzugte Ausführungsform weiterhin eine Windeinfanghaube 70 aufweist, die auf der Vorderseite des Flügelrads 35 angebracht ist, und dass die Windeinfanghaube 70 einen im Profil kreisförmigen, geraden Rohrabschnitt 71 und einen trichterförmigen Windeinlassabschnitt 72 aufweist, der mit einem distalen Abschnitt des geraden Rohrabschnitts 71 verbunden ist. Der gerade Rohrabschnitt 71 weist eine Mehrzahl von Durchgangsbohrungen 711 auf, die darauf ausgebildet sind, sodass dann, wenn ein Fluid aus dem Windeinlassabschnitt 72 in die Windeinfanghaube 70 eintritt, das Fluid komprimiert wird, wodurch dessen Geschwindigkeit erhöht wird, bevor es in den geraden Rohrabschnitt 71 einströmt, so dass das externe Fluid aus jeder Durchgangsbohrung 711 in den geraden Rohrabschnitt 71 einströmen kann, um die Ausgabemenge des Fluids zu erhöhen, wodurch die Drehzahl des Flügelrads 35 erhöht werden kann.
Zusammenfassend erzielt die vorliegende Erfindung die angestrebten Ziele und überwindet die Nachteile des Standes der Technik, und die Erfindung erfüllt die Anforderungen an die Patentfähigkeit einer Patentanmeldung und wird daher als Patentanmeldung eingereicht.
Wenngleich die Erfindung anhand von speziellen Ausführungsformen beschrieben worden ist, kann der Fachmann zahlreiche Modifikationen und Variationen vornehmen, ohne von dem Schutzumfang und allgemeinen Lösungsgedanken der Erfindung abzuweichen, wie in den beigefügten Patentansprüchen festgelegt.

Claims

Durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung (1), umfassend: einen Befestigungsabschnitt (10); einen Stromerzeugungsmechanismus (30), der an dem Befestigungsabschnitt befestigt ist und eine Antriebswelle (31), ein erstes Antriebsrad (32), ein zweites Antriebsrad (33) und ein durch das Fluid angetriebenes Flügelrad (35) aufweist; einen Getriebemechanismus (20), der an dem Befestigungsabschnitt befestigt ist und eine erste Getriebebaugruppe (201) und eine zweite Getriebebaugruppe (202) aufweist, wobei die erste Getriebebaugruppe (201) eine Abtriebswelle (21) und ein erstes angetriebenes Rad (23) aufweist, das mit der Abtriebswelle (21) verbunden ist und durch das erste Antriebsrad (32) angetrieben wird um sich zu drehen, und wobei die zweite Getriebebaugruppe (202) einen Hohlkörper (22), der mit der Abtriebswelle (21) verbunden ist, und ein zweites angetriebenes Rad (24) aufweist, das mit dem Hohlkörper (22) verbunden ist und durch das zweite Antriebsrad (33) angetrieben wird, wobei die Drehrichtung der Abtriebswelle (21) entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Hohlkörpers (22) verläuft; und einen Generator (40) mit einem Hauptrotor (41) und einem Sekundärrotor (42), der koaxial zum Hauptrotor gelagert ist, wobei der Hauptrotor (41) mit der Abtriebswelle (21) verbunden ist und sich gemeinsam mit der Abtriebswelle (21) dreht, und wobei der Sekundärrotor (42) mit dem Hohlkörper (22) verbunden ist und sich gemeinsam mit dem Hohlkörper (42) dreht, gekennzeichnet dadurch, dass sich die Antriebswelle (31) senkrecht zur Abtriebswelle (21) erstreckt, wobei das Flügelrad (35), das erste Antriebsrad (32) und das zweite Antriebsrad (33) mit der Antriebswelle (31) verbunden sind, sodass sich diese gleichzeitig oder synchron drehen, wobei das erste Antriebsrad (32) und das zweite Antriebsrad (33) auf entgegengesetzten Seiten einer Drehmitte der Abtriebswelle (21) an der Antriebswelle (31) vorgesehen sind, so dass die Drehrichtung der Abtriebswelle (21) automatisch entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Hohlkörpers (22) ist.
Durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Befestigungsabschnitt (10) einen ersten Stützrahmen (11) und einen zweiten Stützrahmen (12) aufweist, die zueinander beabstandet auf entgegengesetzten Seiten einer Drehmitte der Antriebswelle (21) angeordnet sind, und wobei die Enden der Antriebswelle (31) durch den ersten Stützrahmen und den zweiten Stützrahmen hindurchgeführt sind und an diesem gelagert sind.
Durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 2, weiterhin umfassend eine magnetisch abstoßende Struktur (60), die zwischen dem ersten Stützrahmen (11) und dem zweiten Stützrahmen (12) vorgesehen ist, wobei die magnetisch abstoßende Struktur einen ersten kreisförmigen Rahmen (61), der um die Außenseite des ersten Antriebsrades (32) herum angeordnet ist, einen zweiten kreisförmigen Rahmen (62), der um die Außenseite des zweiten Antriebsrades (33) herum angeordnet ist, eine erste Magnetgruppe (63), die zwischen dem ersten Antriebsrad (32) und dem ersten kreisförmigen Rahmen (61) angeordnet ist, und eine zweite Magnetgruppe (64) aufweist, die zwischen dem zweiten Antriebsrad (33) und dem zweiten kreisförmigen Rahmen (62) angeordnet ist.
Durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das erste Antriebsrad (32) eine Mehrzahl von Bohrungen oder Durchgangslöchern (321) aufweist, die auf der Außenumfangsfläche des ersten Antriebsrades (32) beabstandet zueinander vorgesehen sind, und wobei der erste kreisförmige Rahmen (61) eine Mehrzahl von Aufnahmebohrungen (611) aufweist, die auf der Innenumfangsfläche des ersten kreisförmigen Rahmens (61) beabstandet zueinander vorgesehen sind, und wobei die erste Magnetgruppe (63) eine Mehrzahl von Primär-Magneteinheiten (631), die jeweils in den Bohrungen oder Durchgangslöchern (321) befestigt sind, und eine Mehrzahl von Sekundär-Magneteinheiten (632) aufweist, die jeweils in den Aufnahmebohrungen (611) befestigt sind, und wobei die Primär-Magneteinheiten und die Sekundär-Magneteinheiten einander gegenüberliegend angeordnet sind und einen gleichen Magnetpol oder gleiche Polaritäten aufweisen.
Durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei das zweite Antriebsrad (33) eine Mehrzahl von Löchern oder Bohrungen (311) aufweist, die auf der Außenumfangsfläche des zweiten Antriebsrades beabstandet zueinander vorgesehen sind, und wobei der zweite kreisförmige Rahmen (62) eine Mehrzahl von Befestigungslöchern (621) aufweist, die auf der Innenumfangsfläche des zweiten kreisförmigen Rahmens (62) beabstandet zueinander vorgesehen sind, und wobei die zweite Magnetgruppe (64) eine Mehrzahl von Primär-Magneteinheiten (641), die jeweils in den Löchern oder Bohrungen (331) befestigt sind, und eine Mehrzahl von Sekundär-Magneteinheiten (642) aufweist, die jeweils in den Befestigungslöchern (621) befestigt sind, und wobei die Primär-Magneteinheiten (641) und die Sekundär-Magneteinheiten (642) einander gegenüberliegend angeordnet sind und einen gleichen Magnetpol oder gleiche Polaritäten aufweisen.
Durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend eine magnetisch abstoßende Struktur (60), wobei die Abtriebswelle (21) mit einer kreisförmigen Scheibe (212) verbunden oder gekoppelt ist, und wobei die magnetisch abstoßende Struktur einen ersten kreisförmigen Rahmen (61), der um die Außenseite der kreisförmigen Scheibe herum angeordnet ist, und eine erste Magnetgruppe (63) aufweist, die zwischen der kreisförmigen Scheibe und dem ersten kreisförmigen Rahmen (61) angeordnet ist, wobei die erste Magnetgruppe (63) eine Mehrzahl von Primär-Magneteinheiten (631) aufweist, die an der Außenumfangsfläche der kreisförmigen Scheibe (212) befestigt sind, und eine Mehrzahl von Sekundär-Magneteinheiten (632) aufweist, die an der Innenumfangsfläche des ersten kreisförmigen Rahmens (61) befestigt sind, wobei die Primär-Magneteinheiten und die Sekundär-Magneteinheiten einander gegenüberliegend angeordnet sind und gleiche Polaritäten aufweisen.
Durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend eine magnetisch abstoßende Struktur, wobei die magnetisch abstoßende Struktur einen zweiten kreisförmigen Rahmen aufweist, der um die Außenseite des Hohlkörpers (22) herum angeordnet ist, und eine zweite Magnetgruppe (64) aufweist, die zwischen dem Hohlkörper (22) und dem zweiten kreisförmigen Rahmen (62) angeordnet ist, wobei die zweite Magnetgruppe eine Mehrzahl von Primär-Magneteinheiten (641), die an der Außenumfangsfläche des Hohlkörpers befestigt sind, und eine Mehrzahl von Sekundär-Magneteinheiten (642) aufweist, die an der Innenumfangsfläche des zweiten kreisförmigen Rahmens (62) befestigt sind, wobei die Primär-Magneteinheiten und die Sekundär-Magneteinheiten einander gegenüberliegend angeordnet sind und gleiche Polaritäten aufweisen.
Durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hauptrotor (41) eine Mehrzahl von Wicklungen (411) aufweist, die beabstandet zueinander auf dem Umfang der Abtriebswelle (21) angeordnet sind, und wobei der Sekundärrotor (42) aus einer Mehrzahl von Permanentmagneten (421) besteht oder diese umfasst, die auf der Außenumfangsfläche des Hohlkörpers (22) befestigt sind, wobei die Permanentmagnete (421) Magnete mit entgegengesetzten Polaritäten sind, die alternierend zueinander angeordnet sind.
Durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend eine Windeinfanghaube (70), die auf der Vorderseite des Flügelrads (35) angeordnet ist.
Durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Windeinfanghaube (70) einen im Profil kreisförmigen, geraden Rohrabschnitt (71) und einen trichterförmigen Windeinlassabschnitt (72) aufweist, der mit einem distalen Abschnitt des geraden Rohrabschnitts verbunden ist.
Durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der gerade Rohrabschnitt (71) eine Mehrzahl von Durchgangsbohrungen (711) aufweist, die darauf ausgebildet sind.
Durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung (1), umfassend: einen Befestigungsabschnitt (10); einen Stromerzeugungsmechanismus (1), der auf dem Befestigungsabschnitt (10) befestigt ist und eine Hauptwelle (31), ein erstes Antriebsrad (32), ein zweites Antriebsrad (33), eine sekundäre Welle (34), ein Flügelrad (35) und ein sekundäres Flügelrad (36) aufweist; einen Getriebemechanismus (20), der auf dem Befestigungsabschnitt (10) befestigt ist und in Entsprechung zu dem Stromerzeugungsmechanismus (1) ausgelegt ist, mit einer ersten Getriebebaugruppe und einer zweiten Getriebebaugruppe, wobei die erste Getriebebaugruppe eine Abtriebswelle (21) und ein erstes angetriebenes Rad (23) aufweist, das mit der Abtriebswelle (21) verbunden ist und von dem ersten Antriebsrad (32) angetrieben ist, um sich zu drehen, und wobei die zweite Getriebebaugruppe einen Hohlkörper (22), der mit der Abtriebswelle (21) verbunden ist, und ein zweites angetriebenes Rad (24) aufweist, das mit dem Hohlkörper (22) verbunden ist, wobei das zweite angetriebene Rad (74) von dem zweiten Antriebsrad (33) angetrieben wird, um sich zu drehen, wobei die Drehrichtung der Abtriebswelle (21) entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Hohlkörpers (20) ist; und einen Generator mit einem Hauptrotor (41) und einem Sekundärrotor (42), der in Entsprechung zu dem Hauptrotor (41) ausgelegt ist, wobei der Hauptrotor (41) mit der Abtriebswelle (21) verbunden ist und sich gemeinsam mit der Abtriebswelle (21) dreht, und wobei der Sekundärrotor (42) mit dem Hohlkörper (22) verbunden ist und sich gemeinsam mit dem Hohlkörper (62) dreht, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromerzeugungsvorrichtung zwei Flügelräder (35, 36) aufweist und, dass sich die Hauptwelle (31) senkrecht zur Abtriebswelle (21) erstreckt, wobei das Flügelrad (35) und das erste Antriebsrad (32) mit der Hauptwelle (31) verbunden sind, sodass sich diese gleichzeitig oder synchron drehen, und dass sich die sekundäre Welle (34) senkrecht zur Abtriebswelle (21) erstreckt, wobei das sekundäre Flügelrad (36) und das zweite Antriebsrad (33) mit der sekundären Welle (34) verbunden sind, sodass sich diese gleichzeitig oder synchron drehen, wobei das erste Antriebsrad (32) und das zweite Antriebsrad (33) auf entgegengesetzten Seiten der Abtriebswelle (21) vorgesehen sind und jeweils derart an der Hauptwelle (31) und der sekundären Welle (34) angebracht sind, dass die Drehrichtung der Abtriebswelle (21) automatisch entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Hohlkörpers (22) ist.
Durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung (1) nach Anspruch 12, wobei der Befestigungsabschnitt (10) ein Paar von ersten Stützrahmen (11) und ein Paar von zweiten Stützrahmen (12) aufweist, die zueinander beabstandet angeordnet sind, und wobei Enden der Hauptwelle (31) und der Sekundärwelle (34) an einem ersten Stützrahmen des Paars von ersten Stützrahmen bzw. an einem ersten Stützrahmen des Paars von zweiten Stützrahmen gelagert sind und wobei der Stromerzeugungsmechanismus zwischen dem anderen Stützrahmen des Paars von ersten Stützrahmen und dem anderen Stützrahmen des Paars von zweiten Stützrahmen angeordnet ist und sich quer zu diesen erstreckt.
Durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei das erste Flügelrad (35) ein in Vorwärtsrichtung betriebenes Flügelrad (forward fan) und das zweite Flügelrad (36) ein in Rückwärtsrichtung betriebenes Flügelrad (reverse fan) ist.
Durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, weiterhin umfassend eine Windeinfanghaube (70), die auf der Vorderseite des Flügelrads (35) angeordnet ist.
Durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung (1) nach Anspruch 15, wobei die Windeinfanghaube (70) einen im Profil kreisförmigen, geraden Rohrabschnitt und einen trichterförmigen Windeinlassabschnitt aufweist, der mit einem distalen Abschnitt des geraden Rohrabschnitts verbunden ist.
Durch ein Fluid angetriebene Stromerzeugungsvorrichtung (1) nach Anspruch 16, wobei der gerade Rohrabschnitt eine Mehrzahl von Durchgangsbohrungen (711) aufweist, die darauf ausgebildet sind.