DE102020116374A1

DE102020116374A1 - Vertikalachswindturbine

Info

Publication number: DE102020116374A1
Application number: DE102020116374.6A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Ando; Rang-Rong Chang
Original assignee: Hong Xing Tech Co Ltd; HONG XING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Hong Xing Tech Co Ltd; HONG XING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2020-06-22
Publication date: 2020-12-31
Also published as: CN112145341A; US20200408192A1; JP2021008881A

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Vertikalachswindturbine bereit, die für kleine und mittlere Windkraftanlagen verwendet werden kann. Die kleine und mittlere Windkraftanlage ist mit mehreren horizontal drehenden Flügeln versehen. Die horizontalen Flügel weisen externe und interne Luvflügeln auf. Während des Betriebs sind die horizontalen Flügel weniger räumlich und von Umgebungsbedingungen abhängig und benötigen zum vertikalen Drehen nur einen schwachen Wind. Wenn die Windkraft geringer als die Magnetkräfte der auf den Befestigungsscheiben und den Flügeln befindlichen Magneten ist, befinden sich die Flügel im offenen Zustand, um die Windaufnahmefläche zu vergrößern. Wenn jedoch die Windkraft derart zunimmt, dass sie größer als die Magnetkräfte der auf den Befestigungsscheiben und den Flügeln befindlichen Magneten ist, nehmen die Flügel aufgrund der Zentrifugalkraft eine Kugelform an und werden geschlossen. Wenn die Flügel im offenen Zustand eine Kugelform aufweisen, kann der Effekt eines verstärkten Drehmoments erzielt werden. Zu diesem Zeitpunkt werden nur die Windaufnahmeflächen externer Luvflügel minimiert, sodass auf natürliche Weise die Drehgeschwindigkeit der Windkraftanlage stabilisiert wird. Wenn die Windgeschwindigkeit schwächer wird, kehren die Flügel in den offenen Zustand zurück, sodass jeder Flügel in einer bogenförmigen Bahn zwischen den Winkelbegrenzungsausnehmungen der ersten Befestigungsscheibe und den Winkelbegrenzungsausnehmungen der zweiten Befestigungsscheibe geschwenkt werden kann. Durch die Regulierung können die Flügel immer dem Wind zugewandt werden, um den vorgegebenen Drehzahlbereich zu erreichen und somit den Mechanismus der Windkraftanlage zu schützen und die Lebensdauer der Windkraftanlage zu verlängern.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vertikalachswindturbine und insbesondere eine Windkraftanlage, die für kleine und mittlere Windkraftanlagen geeignet ist. Die Windkraftanlage ist mit mehreren horizontal drehenden Flügeln versehen. Während des Betriebs sind die horizontalen Flügel weniger räumlich und von Umgebungsbedingungen abhängig und benötigen zum Drehen nur einen schwachen Wind.
Stand der Technik
Die Industrietechnologie hat große Fortschritte gemacht. Ein großer Teil davon ist auf die Erfindung der Elektrizität zurückzuführen. Strom kann von normalen Haushalten und Industrien genutzt werden. Mit dem Aufstieg verschiedener Fertigungsindustrien und der Nachfrage nach Smart-Home-Geräten ist der weltweite Stromverbrauch fast jedes Jahr gestiegen, was zu einer großen Anzahl von Stromlücken geführt hat. In vielen Ländern sind die Hauptquellen für herkömmlichen Strom nur die thermische Stromerzeugung und die Kernenergieerzeugung. Bei der thermischen Stromerzeugung wird viel Kraftstoff verbraucht, was zwangsläufig zur Erschöpfung der Brennstoffressourcen und gleichzeitig zu einer starken Luftverschmutzung führt. Die Kernenergieerzeugung ist die effizienteste Energiequelle für die Stromerzeugung. Mit den unvorhergesehenen Kernenergiekatastrophen in der Welt hat sich jedoch die Angst der Menschen vor Kernenergie verstärkt. Die Anti-Atomkraft-Bewegung wird ebenfalls immer größer und veranlasst die Länder, alternative Energiequellen zu finden, durch die die beiden oben genannten Hauptenergiequellen ersetzt werden können.
Unter „alternativer Energie“, auch als „grüne Energie“ bezeichnet, ist die Verwendung verschiedener Kräfte in der natürlichen Umgebung zum Antreiben von Generatoren oder zum Speichern von Strom zu verstehen. Grüne Energie besteht hauptsächlich aus Sonnenenergie, Windkraft, Wasserkraft und Meereswellenenergie. Bei der Windenergie werden Blätter durch Wind zur Drehung angetrieben und wird die durch die Rotation erzeugte mechanische Energie mittels eines Generators in elektrische Energie umgewandelt. In der Regel weist der Aufbau einer großen Horizontalachswindturbine einen Mast und am oberen Ende des Masts vorgesehene vertikale, kreuzförmig angeordnete Blätter auf. Die Blätter können nur durch starken Wind zur Drehung angetrieben werden. Solche großflächigen Windkraftanlagen haben ein großes Volumen, verursachen hohe Kosten und die Aufstellungsorte sind Beschränkungen unterworfen (meistens am Meer oder in Gebieten mit starkem Wind), weshalb sie nicht in großer Anzahl gebaut werden können. Darüber hinaus sind die Blätter dieser großen Windkraftanlage bereits fest montiert und lassen sich nicht nach der Windrichtung einstellen. Wenn der Wind zu stark ist, kann die Windkraftanlage nicht betrieben werden. Das Problem liegt nicht in der Windkraftanlage, sondern darin, dass durch zu starken Wind eine zu hohe Drehgeschwindigkeit verursacht wird. Wenn die Nenndrehzahl des Generators überschritten wird, brennt der Generator durch, sodass, wenn der Wind zu stark ist, eine große Windkraftanlage ebenfalls nicht funktionsfähig ist. Wenn die Windverhältnisse nicht stimmen, funktioniert eine große Windkraftanlage nicht, was sich direkt auf die Effizienz der Stromerzeugung auswirkt. Änderungen der Jahreszeiten und des Klimas waren schon immer die größten Variablen für grüne Energie. Wie eine von nachteiligen Umgebungsfaktoren weniger anfällige Windkraftanlage entwickelt werden kann, ist für die damit in Zusammenhang stehende Industrie von großer Bedeutung und stellt eine wichtige Forschungsrichtung dar.
Eine herkömmliche Vertikalachswindturbine ist in 1 gezeigt. 1 zeigt den Gesamtaufbau der herkömmlichen Windkraftanlage, die primär Blätter 1, eine Drehachse 11, Tragbalken 12, einen Generatorsatz 13 und einen Mast 14 umfasst. Bei der Windkraftanlage ist ein Generatorsatz 13 am oberen Ende des Masts 14 angeordnet, wobei mehrere Blätter 1 radial am Umfang der Drehachse 11 vorgesehen sind, wobei die mehreren Blätter 1 in Form gekrümmter Bogenflügel gestaltet sind und die Drehachse 11 senkrecht zur Windrichtung steht, sodass, wenn die Blätter 1 vom Wind angeblasen werden, die Drehachse 11 zur Drehung angetrieben und somit der Generatorsatz 13 angetrieben und dadurch betrieben werden kann. Die Richtung des Monsuns variiert jedoch mit den Jahreszeiten. Wenn sich die Windrichtung ändert und die Blätter 1 nicht entsprechend eingestellt werden können, weil sie häufig nicht dafür ausgelegt sind, bei durch schiefen Wind erzeugtem Schub betrieben zu werden, kann es leicht passieren, dass die Blätter 1 aufgrund abnormaler Beanspruchung beschädigt werden, was zu Ermüdung, Alterung und anderen Problemen führt. Darüber hinaus sind die Größe und Form der herkömmlichen Blätter 1 festgelegt. Wenn die Windgeschwindigkeit niedrig ist, ist die Fläche eines Blatts 1 nicht groß genug, um den Wind zu fangen, wodurch der Generatorsatz 13 in diesem Fall nicht voll funktionsfähig ist. Die von der Windkraftanlage dem Generatorsatz 13 zur Verfügung gestellte mechanische Energie nimmt mit zunehmender Windgeschwindigkeit zu. Bei starken Winden (> 14 m/s) muss die Windkraftanlage aufhören, sich zu drehen, oder muss der Luvwinkel angepasst werden, um eine Beschädigung des Generatorsatzes 13 und des Ladesystems zu vermeiden. Die Nennwindgeschwindigkeit vieler Windkraftanlagen liegt bei ca. 12 m/s und die Windgeschwindigkeit, bei der die Stromerzeugung gestoppt werden muss, liegt bei ca. 15 m/s. Der Unterschied zwischen den beiden ist nicht groß. Es kommt selten vor, dass eine hohe Windgeschwindigkeit vorliegt und es ist in diesem Fall wünschenswert, dass Strom unter Ausnutzung der gesamten Geschwindigkeit erzeugt wird, jedoch ist es häufig erforderlich, einen Betrieb mit zu hoher Geschwindigkeit zu verhindern, was die Effizienz der Stromerzeugung und die gesamte Energieerzeugungsmenge beeinträchtigt. Um die oben genannten Mängel der geringen Festigkeit der herkömmlichen Blätter 1 und der geringen Stabilität des Generatorsatzes 13 zu überwinden, hat der Erfinder eine eine hohe Festigkeit aufweisende und eine zeitsparende Verarbeitung ermöglichende leichte Windkraftanlage entwickelt. Durch die Art des Auffangens von Wind mittels der Blätter 1 lässt sich mechanische Energie gut bei niedrigen Windgeschwindigkeiten erzeugen. Ferner kann der Luftwiderstand der Blätter 1 mit zunehmender Windgeschwindigkeit reguliert werden. Dadurch, dass zur Anpassung an den Wind die Anpassung der Windkraftanlage und des Generatorsatzes 13 von leichtem Wind bis zu starkem Wind in einem sicheren Bereich abläuft, kann der vorgegebene Drehzahlbereich automatisch erreicht werden, um die Windkraftanlage zu schützen und die Lebensdauer und die Effizienz der Windkraftanlage zu verlängern bzw. zu erhöhen. Nach mehreren Versuchen hat der Erfinder schließlich die innovative und für den industriellen Einsatz geeignete Vertikalachswindturbine hervorgebracht, durch die die Probleme im Stand der Technik gelöst werden können.
Aufgabe der Erfindung
Angesichts der oben genannten Probleme und Mängel hat sich der Erfinder der Lösung des Problems gewidmet und damit zusammenhängende Informationen gesammelt und nach mehreren Änderungen, Versuchen und Verbesserungen schließlich die erfindungsgemäße Windkraftanlage entwickelt.
Es ist die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vertikalachswindturbine bereitzustellen, wobei die Windkraftanlage mit mehreren horizontal drehenden Flügeln versehen ist, wobei während des Betriebs die horizontalen Flügel weniger räumlich und von Umgebungsbedingungen abhängig sind und zum Drehen nur einen schwachen Wind benötigen. Ferner ist eine erste Befestigungsscheibe unterhalb der ersten Öffnung der Flügel angeordnet, wobei die erste Befestigungsscheibe und jeder Flügel jeweils mittels einer Drehstütze miteinander verbunden sind, wobei eine zweite Befestigungsscheibe oberhalb der zweiten Öffnung angeordnet ist, wobei die zweite Befestigungsscheibe und jeder Flügel jeweils mittels einer Drehstütze miteinander verbunden sind, wobei alle Flügel bogenförmig zwischen der ersten Befestigungsscheibe und der zweiten Befestigungsscheibe schwenkbar sind. Der Hauptkörper wird von drei Schraubenstangen, drei dreieckigen Vierkantrohr-Platten und einem Ring getragen. Der Ring hat die Aufgabe, die drei Schraubenstangen gleichzeitig zu umgeben, um den Hauptkörper zu stabilisieren und das Problem des durch ein ungleichmäßiges Drehmoment verursachten Rüttelns zu lösen. Gleichzeitig werden die Flügel so eingestellt, dass sie immer dem Wind zugewandt sind, um den Mechanismus der Windkraftanlage zu schützen und die Lebensdauer der Windkraftanlage zu verlängern.
Die Nebenaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ferner jeweils einen internen Luvflügel, der im offenen Zustand zur Vergrößerung der Windaufnahmefläche der Flügel dient, auf der Innenseite eines jeweiligen Flügels anzuordnen. Durch die Art des Auffangens von Wind mittels der Flügelstruktur lässt sich mechanische Energie gut bei niedrigen Windgeschwindigkeiten erzeugen, um zu erreichen, dass die Flügel bereits bei leichtem Wind schnell gedreht werden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ferner jeweils einen externen Luvflügel, der im geschlossenen Zustand zur Vergrößerung der Windaufnahmefläche der Flügel und zur Aufrechterhaltung der Betriebszeit mit konstanter Geschwindigkeit dient, auf der Außenseite des jeweiligen Flügels anzuordnen, um den Mechanismus der Windkraftanlage zu schützen und die Lebensdauer der Windkraftanlage zu verlängern und die Effizienz der Windkraftanlage zu verbessern.
Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Magnet in die obere Seite der jeweiligen Drehsäule einzubetten, wobei Magneten in die erste und die zweite Befestigungsscheibe eingebettet sind, wobei ein erster Magnet in das in der Nähe des äußeren Kreises befindliche Loch der jeweiligen Winkelbegrenzungsausnehmung der ersten und der zweiten Befestigungsscheibe eingebettet ist, wodurch dieser und der auf der Drehsäule des jeweiligen Flügels befindliche Magnet sich gegenseitig abstoßen; wobei ein zweiter Magnet in das in der Nähe des Kreismittelpunkts befindliche Loch eingebettet ist, wodurch sich der im inneren Loch befindliche Magnet und der auf der Drehsäule des jeweiligen Flügels befindliche Magnet gegenseitig anziehen. Auf diese Weise wird zwischen dem ersten und dem zweiten Magneten eine Abstoßungskraft oder eine Anziehungskraft erzeugt, um die Drehung der Flügel zu unterstützen und zu verhindern, dass die Flügel mit zu hoher Geschwindigkeit gedreht werden, und um zu bewirken, dass die mehreren Flügel gleichzeitig automatisch stabil geschlossen oder geöffnet werden.
Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, dritte Magnetgruppen mit gleicher Polarität in die Flügel einzubetten, wobei mehrere vierte Magnetgruppen mit abwechselnden Polaritäten (d. h. abwechselnd angeordnete N-Pol-Magneten und S-Pol-Magneten) an der äußeren Ringstruktur der Windkraftanlage angeordnet sind, um anziehende oder abstoßende Magnetfeldkräfte zwischen den dritten und den vierten Magnetgruppen zu erzeugen. Dies ähnelt dem Betriebsprinzip eines Elektromotors (Motors), d. h. bei schwachem Wind wird das Starten der Drehung der Flügel unterstützt und bei starkem Wind wird eine Drehung der Flügel mit zu hoher Geschwindigkeit verhindert.
Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass, wenn die Windkraft geringer als die Magnetkraft der an den Flügeln befindlichen Magneten ist, sich die Windkraftanlage im offenen Zustand befindet, wobei, wenn jedoch die Windkraft zunimmt und größer als die Magnetkraft ist, die Flügel eine Kugelform annehmen und geschlossen werden. Die Flügel bilden eine Kugelform und weisen ein verstärktes Drehmoment auf. Zu diesem Zeitpunkt wird die Windaufnahmefläche minimiert und die Geschwindigkeit der Windkraftanlage automatisch verringert. Sobald die Windgeschwindigkeit stabil ist, kehren die Flügel in den offenen Zustand zurück. Die linke und rechte Seite der Flügelstruktur haben unterschiedliche Gewichte. Je nach Drehzahl der Windkraftanlage können die mehreren Flügel gleichzeitig automatisch geöffnet oder geschlossen werden. Dadurch, dass die linke und rechte Seite der Flügelstruktur durch Windkraft unterschiedliche Gewichte haben und physikalische Phänomene wie Druckdifferenz zwischen dem inneren und äußeren Luftstrom der Flügelstruktur, Zentrifugalkraft sowie Anziehungskraft und Abstoßungskraft der Magneten genutzt werden, können während der Drehung der Windkraftanlage die mehreren Flügel für lange Zeit gleichzeitig stabil automatisch geöffnet oder geschlossen werden, sodass die Flügel einen Teil ihrer Windauffangfunktion verlieren und die zum Betreiben der Spindel erzeugte Schubkraft verringert wird und somit die Erfindung bei zu starkem Wind weiterhin sicher verwendet werden kann.
Figurenliste

1 zeigt eine Ansicht des Gesamtaufbaus einer herkömmlichen Windkraftanlage;
2 zeigt eine Ansicht des Aufbaus der erfindungsgemäßen Windkraftanlage;
3 zeigt eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Windkraftanlage, in der die Flügel geöffnet sind;
4 zeigt eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Windkraftanlage, in der die Flügel geschlossen sind;
5 zeigt eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Windkraftanlage, in der die Flügel geschlossen sind;
6 zeigt eine Ansicht des Aufbaus der ersten Befestigungsscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung;
7 zeigt eine Ansicht des Aufbaus der zweiten Befestigungsscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung;
8 zeigt eine Ansicht des Aufbaus des Gestells der erfindungsgemäßen Windkraftanlage;
8A zeigt eine Ansicht des Aufbaus der Ringteile der erfindungsgemäßen Windkraftanlage;
8B zeigt eine Ansicht des Aufbaus der erfindungsgemäßen Windkraftanlage im kombinierten Zustand;
9 zeigt eine Draufsicht der Position des geöffneten Flügelrads relativ zur Ringstruktur der erfindungsgemäßen Windkraftanlage;
10 zeigt eine Draufsicht der Position des geschlossenen Flügelrads relativ zur Ringstruktur der erfindungsgemäßen Windkraftanlage;
11 zeigt eine Explosionsansicht der erfindungsgemäßen Windkraftanlage;
12 zeigt eine schematische Ansicht des elliptischen Flügelrads der erfindungsgemäßen Windkraftanlage;
13 zeigt eine Ansicht des Aufbaus gemäß der vorliegenden Erfindung, in der mehrere Windkrafteinheiten miteinander in einer Reihe verbunden sind.

Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Für eine besseres Verständnis der oben genannten Ziele und vorteilhaften Effekte, die durch die in der vorliegenden Erfindung verwendeten technischen Mittel erreicht werden, wird nachfolgend ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren zur Beschreibung der Merkmale und Funktionen detailliert beschrieben.
Es wird auf die 2 bis 13 Bezug genommen, die jeweils eine Ansicht des Aufbaus der erfindungsgemäßen Windkraftanlage, eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Windkraftanlage, in der die Flügel geöffnet sind, eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Windkraftanlage, in der die Flügel geschlossen sind, eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Windkraftanlage, in der die Flügel geschlossen sind, eine Ansicht des Aufbaus der ersten Befestigungsscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung, eine Ansicht des Aufbaus der zweiten Befestigungsscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung, eine Ansicht des Aufbaus des Gestells der erfindungsgemäßen Windkraftanlage, eine Ansicht des Aufbaus der Ringteile der erfindungsgemäßen Windkraftanlage, eine Ansicht des Aufbaus der erfindungsgemäßen Windkraftanlage im kombinierten Zustand, eine Draufsicht der Position des geöffneten Flügelrads relativ zur Ringstruktur der erfindungsgemäßen Windkraftanlage, eine Draufsicht der Position des geschlossenen Flügelrads relativ zur Ringstruktur der erfindungsgemäßen Windkraftanlage, eine Explosionsansicht der erfindungsgemäßen Windkraftanlage, eine schematische Ansicht des elliptischen Flügelrads der erfindungsgemäßen Windkraftanlage und eine Ansicht des Aufbaus gemäß der vorliegenden Erfindung, in der mehrere Windkrafteinheiten miteinander in einer Reihe verbunden sind, zeigen. Aus den Figuren ist ersichtlich, dass die erfindungsgemäße Vertikalachswindturbine primär einen Generator 6 umfasst, der durch Windkraft eine Übertragungswelle 62 antreibt, wodurch Strom erzeugt wird. Nachfolgend sind die Komponenten der erfindungsgemäßen Windkraftanlage und deren Verbindungsbeziehungen beschrieben:
Es wird auf 2 Bezug genommen, die eine Ansicht des Aufbaus der erfindungsgemäßen Windkraftanlage zeigt. Hierbei umfasst die Windkraftanlage Folgendes: Die Windkraftanlage ist mit mehreren horizontal drehenden Flügeln 2 versehen, wobei die Flügel 2 auf der Außenseite der Übertragungswelle 62 des Generators 6 angeordnet sind und zum Antreiben der Übertragungswelle 62 vom Wind gedreht werden, wobei während des Betriebs die Flügel 2 weniger räumlich und von Umgebungsbedingungen abhängig sind und zum Drehen nur einen schwachen Wind benötigen, wobei ferner eine erste Befestigungsscheibe 3 unterhalb der ersten Öffnung der Flügel 2 angeordnet ist, wobei die erste Befestigungsscheibe 3 und jeder Flügel 2 jeweils mittels einer Drehstütze 23 miteinander verbunden sind, wobei eine zweite Befestigungsscheibe 4 oberhalb der zweiten Öffnung der Flügel 2 angeordnet ist, wobei die zweite Befestigungsscheibe 4 und jeder Flügel 2 jeweils mittels einer Drehstütze 23 miteinander verbunden sind, wobei alle Flügel 2 bogenförmig zwischen der ersten Befestigungsscheibe 3 und der zweiten Befestigungsscheibe 4 schwenkbar sind, wobei der Hauptkörper der Windkraftanlage von drei Schraubenstangen 77, drei dreieckigen Vierkantrohr-Platten 71, 72, 73 und einem Ring 5 getragen wird, wobei der Ring 5 die Aufgabe hat, die drei Schraubenstangen 77 gleichzeitig zu umgeben, um den Hauptkörper des Generators zu stabilisieren und das Problem des durch ein ungleichmäßiges Drehmoment verursachten Rüttelns zu lösen. Gleichzeitig werden die Flügel 2 so eingestellt, dass sie immer dem Wind zugewandt sind, um den Mechanismus der Windkraftanlage zu schützen und die Lebensdauer der Windkraftanlage zu verlängern.
Es wird auf die 3 bis 7 Bezug genommen. Zwei Arten von Zylindern sind an den Flügeln 2 montiert, der eine ist eine Drehstütze 23 und der andere ist eine Drehsäule 24, wobei jeweils ein Kugellager 35, 45 an den beiden Enden einer jeweiligen Drehstütze 23 angebracht ist, wodurch die jeweilige Drehstütze 23 problemlos und effektiv kreisförmig gedreht und die jeweilige Drehsäule 24 in der jeweiligen Winkelbegrenzungsausnehmung 31, 41 der ersten bzw. der zweiten Befestigungsscheibe 34, 44 bogenförmig geschwenkt werden kann. Ein Magnet 25 ist in die obere Seite der jeweiligen Drehsäule 24 eingebettet, wobei Magneten in die erste und zweite Befestigungsscheibe 3, 4 eingebettet sind, wobei ein erster Magnet 33, 43 in das in der Nähe des äußeren Kreises befindliche Loch der jeweiligen Winkelbegrenzungsausnehmung 31, 41 der ersten bzw. der zweiten Befestigungsscheibe 3, 4 eingebettet ist, wodurch dieser und der auf der Drehsäule 24 des jeweiligen Flügels 2 befindliche Magnet 25 sich gegenseitig abstoßen; wobei ein zweiter Magnet 34, 44 in das in der Nähe des Kreismittelpunkts befindliche Loch eingebettet ist, wodurch sich der im inneren Loch befindliche Magnet und der auf der Drehsäule 24 des jeweiligen Flügels 2 befindliche Magnet 25 gegenseitig anziehen, wobei auf diese Weise zwischen dem ersten und dem zweiten Magneten 33, 34 eine Abstoßungskraft oder eine Anziehungskraft erzeugt wird, um die Drehung der Flügel 2 zu unterstützen und zu verhindern, dass die Flügel 2 mit zu hoher Geschwindigkeit gedreht werden, und um zu bewirken, dass die mehreren Flügel 2 gleichzeitig automatisch stabil geschlossen oder geöffnet werden.
Es wird auf 3 Bezug genommen, die eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Windkraftanlage, in der die Flügel geöffnet sind, zeigt. Damit die Flügel 2 leicht vom Wind gedreht werden können, ist in Drehrichtung jeweils ein interner Luvflügel 22 auf der Innenseite am vordersten Ende des jeweiligen Flügels 2 angebracht, wobei diese internen Luvflügel 22 wie Segel eines Segelschiffs funktionieren und zur Gewinnung von Energie sich in Vorwärtsrichtung an die Windrichtung anpassen. Durch die Anordnung der internen Luvflügel 22 kann der über die Öffnungen der Flügel 2 in die Windkraftanlage wehende Wind aufgefangen werden, sodass ein Drehmoment am jeweiligen Flügel 2 erzeugt wird und somit die Flügel leichter gedreht werden können. Durch die Art des Auffangens von Wind mittels der Flügel 2 kann die zum Starten des Drehmoments dienende Windaufnahmefläche vergrößert werden, sodass, wenn in der Umgebung der Windkraftanlage ein schwacher Windzustand vorliegt, die Flügel 2 immer noch zum Drehen angetrieben werden können. Der Bereich des Winkels X1 zwischen dem jeweiligen internen Luvflügel 22 und der Innenseite des jeweiligen Flügels 2 liegt zwischen 10° und 60°. Die Größe des jeweiligen internen Luvflügels 22 ist gemäß der äußeren Bogengröße des jeweiligen Flügels 2 gewählt. Für die Anordnungsstruktur und die Winkel der internen Luvflügel 22 wird die Bernoulli-Gleichung verwendet. Dinge mit hoher Windströmungsgeschwindigkeit bewegen sich zu Dingen mit niedriger Windströmungsgeschwindigkeit, sodass die Flügel 2 vom Wind leichter gedreht werden können. Die Anordnung der Winkel der internen Luvflügel 22 steht im Mittelpunkt der erfindungsgemäßen Windkraftanlage. Die Winkel der internen Luvflügel 22 beeinflussen den Lufteinlass der Flügel 2 der Windkraftanlage. Gegenwärtig beträgt bei der erfindungsgemäßen Windkraftanlage der beste Winkel des jeweiligen internen Luvflügels 22 50°, der in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fällt.
Es wird auf die 4 und 5 Bezug genommen, die jeweils eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Windkraftanlage, in der die Flügel geschlossen sind, und eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Windkraftanlage, in der die Flügel geschlossen sind, zeigen. Hierbei ist ferner jeweils ein externer Luvflügel 21 auf der Außenseite des jeweiligen Flügels 2 angeordnet. Der Bereich des Winkels X2 zwischen dem jeweiligen externen Luvflügel 21 und der Außenseite des jeweiligen Flügels 2 liegt zwischen 10° und 60°. Der jeweilige externe Luvflügel 21 ist in Form eines lang rechteckigen Bogenstücks gestaltet und dient im geschlossenen Zustand der Flügel 2 zur Vergrößerung der Windaufnahmefläche. Das Ziel der Aufrechterhaltung der Zeit, in der die Flügel 2 geschlossen bleiben, besteht darin, zu verhindern, dass, wenn ein starker Wind direkt weht, die Flügel der Windkraftanlage der Drehzahl nicht standhalten können und sich öffnen und somit der interne Mechanismus direkt angeblasen und beschädigt wird. Bevor die Windgeschwindigkeit abnimmt, kann, wenn die Windkraftanlage weiterhin in Kugelform gedreht wird, sichergestellt werden, dass sie kontinuierlich Strom erzeugt und sicher gedreht wird. Wenn kein oder ein schwacher Wind weht, kann der Effekt der kontinuierlichen Drehung bei der in Kugelform erfolgenden Drehung der Windkraftanlage mit hoher Geschwindigkeit durch die auf der Außenseite des jeweiligen Flügels 2 befindlichen und der Windkraftanlage eine leichte Drehung ermöglichenden externen Luvflügel 21 beibehalten werden. Die externen Luvflügel 21 der Flügel 2 dienen dazu, dass die bei Hochgeschwindigkeitsrotation gebildete Kugel nur einem mäßigen Winddruck ausgesetzt ist, um eine kontinuierliche und sichere Drehung zu gewährleisten. Gegenwärtig liegt bei der erfindungsgemäßen Windkraftanlage der beste Winkel des jeweiligen externen Luvflügels 21 im Bereich von 21° bis 30°, die in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fallen.
Es wird auf die 6 und 7 Bezug genommen, die jeweils eine Ansicht des Aufbaus der ersten Befestigungsscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung und eine Ansicht des Aufbaus der zweiten Befestigungsscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. Hierbei ist jeweils eine Befestigungsscheibe an der Unterseite der ersten Öffnung und an der Oberseite der zweiten Öffnung angeordnet, wobei eine erste Befestigungsscheibe 3 an der Unterseite der ersten Öffnung angeordnet ist, wobei die erste Befestigungsscheibe 3 mittels einer Drehstütze 23 mit einem jeweiligen Flügel 2 verbunden ist, wobei eine zweite Befestigungsscheibe 4 an der Oberseite der zweiten Öffnung angeordnet ist, wobei die zweite Befestigungsscheibe 4 mittels einer Drehstütze 23 mit einem jeweiligen Flügel 2 verbunden ist, wobei jeweils ein Kugellager 35, 45 an den beiden Enden der Drehstütze 23 des jeweiligen Flügels 2 angebracht ist, wodurch die Flügel 2 bogenförmig zwischen der ersten Befestigungsscheibe 3 und der zweiten Befestigungsscheibe 4 schwenkbar sind. Dadurch, dass eine erste Befestigungsscheibe 3 und eine zweite Befestigungsscheibe 4 vorhanden sind, eine Tragscheibe für die untere Rundsäule 36 in der Mitte der ersten Befestigungsscheibe 3 befestigt ist, eine Tragscheibe für die obere Rundsäule 46 in der Mitte der zweiten Befestigungsscheibe 4 befestigt ist und eine Zentralwelle 61 zur Bildung einer festen Struktur gleichzeitig durch die Tragscheibe für die untere Rundsäule 36 und die Tragscheibe für die obere Rundsäule 46 durchgesteckt ist, kann erreicht werden, dass die Gesamtstruktur der Windkraftanlage stabiler ist und die Windkraftanlage durch starken Wind nicht leicht beschädigt wird. Es wird gleichzeitig auf 12 Bezug genommen. Der Abstand zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung ist ein Öffnungsabstand 85. Die breiteste Stelle in horizontaler Richtung der Kugel ist eine horizontale Breite 86. Das Verhältnis zwischen dem Öffnungsdurchmesser 84 des durch mehrere Flügel 2 gebildeten Flügelrads und der horizontalen Breite 86 kann für die Erfindung genutzt werden. Dadurch, dass ein vorgegebenes Verhältnis zwischen dem Öffnungsdurchmesser 84 und der horizontalen Breite 86 im Bereich von 1:1 bis 1:3 liegt, kann der eingeführte Luftstrom in Richtung der Unterseite der ersten Öffnung und in Richtung des an der Oberseite der zweiten Öffnung befindlichen Öffnungsdurchmessers 84 strömen und verteilt werden, ohne dass ein Gegendruck entsteht und der Betrieb der Windkraftanlage beeinflusst wird.
Es wird auf 8 Bezug genommen, die eine Ansicht des Aufbaus des Gestells der erfindungsgemäßen Windkraftanlage zeigt. Der Maschinenrahmen 7 der Windkraftanlage umfasst eine erste Befestigungsscheibe 3, eine zweite Befestigungsscheibe 4, einen Ring 5, einen Generator 6, eine Zentralwelle 61, eine untere dreieckige Vierkantrohr-Platte 71, eine mittlere dreieckige Vierkantrohr-Platte 72, eine obere dreieckige Vierkantrohr-Platte 73, einen unteren Kugellagersitz 74, einen oberen Kugellagersitz 75, eine Schraubenstange 77 und eine Sockelscheibe 78. Es wird gleichzeitig auf die 2 und 8A Bezug genommen. 8A zeigt eine Ansicht des Aufbaus der Ringteile der erfindungsgemäßen Windkraftanlage. Es ist ersichtlich, dass ein Maschinenrahmen 7 auf der Außenseite des Generators 6 und der Flügel 2 angeordnet ist, wobei der Maschinenrahmen 7 ferner mit einem Ring 5 versehen ist, wobei der Ring 5 aus drei ersten Ringscheibenstücken 51 und drei zweiten Ringscheibenstücken 52, die abwechselnd angeordnet sind, besteht, wobei ein Ringscheibenstückvorsprung 53 und eine Ringscheibenstückaussparung 54 jeweils an zwei Enden des jeweiligen ersten und des jeweiligen zweiten Ringscheibenstücks 51, 52 vorgesehen sind. Durch Kombinieren der Ringscheibenstückvorsprünge 53 und der Ringscheibenstückaussparungen 54, die jeweils an zwei Enden des jeweiligen ersten und des jeweiligen zweiten Ringscheibenstücks 51, 52 vorgesehen sind, kann der Ring 5 gebildet werden. Mehrere vierte Magnetgruppen 56 mit abwechselnden Polaritäten (d. h. abwechselnd angeordnete N-Pol-Magneten und S-Pol-Magneten) sind am inneren Ring der ersten und der zweiten Ringscheibenstücke 51, 52 angeordnet, anschließend wird die jeweilige Schraubenstange 77 durch das jeweilige Ringscheibenstückrundloch 55 und die jeweilige Sechskantmutter 76 durchgesteckt, um die drei miteinander zu verriegeln und somit den Aufbau des Maschinenrahmens 7 der Windkraftanlage zu bilden. Das Öffnen und Schließen der Flügel 2 der Windkraftanlage wird durch die Stärke des Winds bestimmt. Wenn die Windkraft geringer als die Magnetkraft ist, werden die Flügel 2 der Windkraftanlage geöffnet, um die Windaufnahmefläche zu vergrößern. Wenn die Windkraft größer als die Magnetkraft ist, werden die Flügel 2 der Windkraftanlage geschlossen. Da in der Windkraftanlage kein mechanischer Schalter für die Flügel 2 vorgesehen ist, hängt das Öffnen und Schließen der Flügel 2 von der Größe der durch den äußeren Wind erzeugten Zentrifugalkraft ab. Bei diesem Aufbau besteht ein Problem: Wenn der Wind aus einer bestimmten Richtung kommt, werden die Flügel 2 mit Zeitverschiebung nacheinander vom Wind angeblasen. Wenn diese Flügel 2 nicht alle gleichzeitig geöffnet werden, tritt das Problem einer ungleichmäßigen Beanspruchung auf, durch die der Maschinenrahmen 7 leicht ins Rütteln gerät. Der Maschinenrahmen 7 wird von den drei Schraubenstangen 77 getragen. Die Funktion des Rings 5 besteht darin, die drei Schraubenstangen 77 gleichzeitig zu umgeben, um den Maschinenrahmen 7 zu stabilisieren und somit das Problem des durch ungleichmäßige Beanspruchung verursachten Rüttelns zu lösen.
Es wird auf 8B Bezug genommen, die eine Ansicht des Aufbaus der erfindungsgemäßen Windkraftanlage im kombinierten Zustand, zeigt. Hierbei besteht die Struktur und Funktion des Generators darin, dass die Flügel 2 durch Wind angetrieben werden und die mit der Übertragungswelle 62 verbundene Übertragungsscheibe 66 sich mitbewegt, wobei die auf dem Generator 6 befindliche Antriebswelle 63 über die Kupplung 64 zur Drehung angetrieben wird, wobei der Generator 6 oberhalb der Generator-Befestigungsscheibe 65 befestigt ist. Dadurch, dass die durch die Antriebswelle 63 erzeugte mechanische kinetische Energie durch den Generator 6 in elektrische Energie umgewandelt wird, kann Elektrizität erzeugt werden. Die mehreren Flügel 2 sind auf der Außenseite der Zentralwelle 61 angeordnet und werden durch die kinetische Energie des Winds gedreht, wodurch die Antriebswelle 63 angetrieben und somit Strom erzeugt wird.
Es wird auf die 9 und 10 Bezug genommen, die jeweils eine Draufsicht der Position des geöffneten Flügelrads relativ zur Ringstruktur der erfindungsgemäßen Windkraftanlage und eine Draufsicht der Position des geschlossenen Flügelrads relativ zur Ringstruktur der erfindungsgemäßen Windkraftanlage zeigen. Hierbei sind dritte Magnetgruppen 26 mit gleicher Polarität in die Flügel 2 eingebettet, wobei jeweils ein Magnet auf der linken und der rechten Seite einer jeweiligen dritten Magnetgruppe vorgesehen ist (im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die dritten Magnetgruppen 26 alle stehende, versetzte N-pol-Magneten), wobei mehrere vierte Magnetgruppen 56 mit abwechselnden Polaritäten (d. h. abwechselnd angeordnete N-Pol- und S-Pol-Magneten) auf der Innenseite des Rings 5 und auf der Außenseite der Windkraftanlage angeordnet sind, wobei jeweils ein Magnet auf der linken und der rechten Seite einer jeweiligen vierten Magnetgruppe vorgesehen ist, um anziehende oder abstoßende Magnetfeldkräfte F (wie durch den Pfeil angegeben) zwischen den dritten und den vierten Magnetgruppen 26, 56 zu erzeugen. Dies ähnelt dem Betriebsprinzip eines Elektromotors (Motors), d. h. bei schwachem Wind wird das Starten der Drehung der Flügel 2 unterstützt und bei starkem Wind wird eine Drehung der Flügel 2 mit zu hoher Geschwindigkeit verhindert. In den 9 und 10 sind die an der oberen Position befindlichen vierten Magnetgruppen 561 als erste Gruppen und die an der unteren Position befindlichen vierten Magnetgruppen 562 als zweite Gruppen bezeichnet. Fachleute auf diesem Gebiet können auch alle dritten Magnetgruppen 26 auf N-Polarität (oder S-Polarität) und alle vierten Magnetgruppen 56 auf N-Polarität (oder S-Polarität) setzen, um eine Drehung durch die abstoßende Kraft zwischen den dritten Magnetgruppen 26 und den vierten Magnetgruppen 56 zu erzeugen. Oder die dritten Magnetgruppen 26 können so eingestellt werden, dass N-Pol- und S-Pol-Magneten versetzt angeordnet sind, wobei die vierten Magnetgruppen 56 so eingestellt werden können, dass N-Pol- und S-Pol-Magneten versetzt angeordnet sind, um anziehende oder abstoßende Kräfte zwischen den dritten und den vierten Magnetgruppen 26, 56 zu erzeugen. Die drei oben angeführten Ausführungsbeispiele der polaren Anordnung der dritten Magnetgruppen 26 und der vierten Magnetgruppen 56 fallen alle in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung. Das Prinzip bei der Anordnung des Winkels einer jeweilige dritten Magnetgruppe 26 besteht darin, dass die Zentralwelle als Bezugsachse verwendet wird und bei der Drehung der Flügel der Öffnungswinkel z im Bereich von 100° bis 140° liegt und der Winkel der jeweiligen vierten Magnetgruppe 56 gleich wie der Winkel der jeweiligen dritten Magnetgruppe 26 ist. Die dritten Magnetgruppen 26 und die vierten Magnetgruppen 56 sind Permanentmagneten oder Elektromagneten, wobei Permanentmagneten aus einem NdFeB-Material bestehen. Es wird auf 10 Bezug genommen, die eine Draufsicht der Position des geschlossenen Flügelrads relativ zur Ringstruktur der erfindungsgemäßen Windkraftanlage zeigt. Hierbei sind eine dritte Magnetgruppe 26 und mehrere vierte Magnetgruppen 56 jeweils an einem jeweiligen Flügel 2 bzw. am auf der Außenseite dieser Flügel 2 befindlichen Ring 5 angeordnet. Um die Drehzahl dieser Flügel 2 zu erhöhen und die Stabilität während der Drehung zu verbessern, ist eine dritte Magnetgruppe 26 an einer Seite des jeweiligen Flügels 2 angebracht. Die vierten Magnetgruppen 56 sind auf der Außenseite des Rings 5 angeordnet. Die dritten Magnetgruppen 26 sind gleich beabstandet an einer horizontal (in gleicher Höhe) zum Magneten der Flügel 2 vorgesehenen Position angebracht. Um die Anziehungskraft der Magneten nutzen zu können, weisen alle an den Flügeln 2 angebrachten dritten Magnetgruppen 26 die gleiche Polarität auf. Die eine von den dritten Magnetgruppen 26 verschiedene Polarität aufweisenden vierten Magnetgruppen 56 sind am Ring 5 angebracht. In diesem Fall ist ein Magnet (N-Pol) in einem Bereich des Winkels y1, in dem bei der auf der Außenseite des jeweiligen Flügels 2 befindlichen dritten Magnetgruppe 26 eine Seite des jeweiligen Flügels als Bezugsachse verwendet wird, von 10° bis 20° auf der rechten Seite angeordnet und sind zwei vierte Magnetgruppen 56 auf der Innenseite des Rings 5 angeordnet, wobei bei der jeweiligen in einer höheren Position befindlichen dritten Magnetgruppe ein Magnet (S-Pol) in einem Bereich des Winkels y3 von 15° bis 30° auf der linken Seite angeordnet ist, um zu gewährleisten, dass die Magnetflächen einander zugewandt sind, wobei zur gegenseitigen Anziehung die am Ring 5 befindlichen Magneten im gleichen Winkel angebracht sein müssen. Um die Abstoßung der Magneten nutzen zu können, sind an den Flügeln 2 Permanentmagneten oder Magneten mit gleicher Polarität und am Ring 5 Permanentmagneten oder Magneten mit gleicher Polarität wie die der Flügel 2 angebracht. In diesem Fall ist ein Magnet (N-Pol) in einem Bereich des Winkels y2, in dem bei der auf der Außenseite des jeweiligen Flügels 2 befindlichen dritten Magnetgruppe 26 eine Seite des jeweiligen Flügels 2 als Bezugsachse verwendet wird, von 5° bis 15° auf der linken Seite angeordnet und ist bei der auf der Innenseite des Rings 5 und in einer niedrigeren Position befindlichen jeweiligen zweiten vierten Magnetgruppe 562 ein Magnet (N-Pol) in einem Bereich des Winkels y4 von 0° bis 10° auf der rechten Seite angeordnet, um zu gewährleisten, dass die Magnetflächen einander zugewandt sind, wobei zur gegenseitigen Abstoßung die auf der Außenseite der Flügel 2 befindlichen Magneten im gleichen Winkel angebracht sein müssen. Bei Verwendung der Anziehungs- und Abstoßungskräfte der Magneten wird für den Winkel γ1 der auf der Außenseite des jeweiligen Flügels 2 befindlichen linken und rechten Magneten der jeweiligen dritten Magnetgruppe 26 eine Seite des jeweiligen Flügels 2 als Bezugsachse verwendet, wobei der Winkelbereich zwischen 5° und 15° und zwischen 10° und 20° liegt und alle Permanentmagneten oder Magneten die gleiche Polarität aufweisen. Der linksseitige am Ring 5 angeordnete Magnet der jeweiligen ersten vierten Magnetgruppe 561 weist eine der des am jeweiligen Flügel 2 angeordneten dritten Magneten 26 entgegengesetzte Polarität auf und ist in einem Winkel y3 von 15° bis 30° in der Anziehungsrichtung angeordnet. Wenn er und der auf der Außenseite des jeweiligen Flügels 2 befindliche Magnet die gleiche Polarität aufweisen, weist der am Ring 5 angeordnete rechtsseitige Magnet der jeweiligen zweiten vierten Magnetgruppe 562 die gleiche Polarität wie die des am jeweiligen Flügel 2 angeordneten dritten Magneten 26 auf und ist in einem Winkel y4 von 0° bis 10° in der Abstoßungsrichtung angeordnet, wobei mehrere Magnetgruppen am Ring 5 angeordnet sein können. In diesem Fall befinden sich die auf der Außenseite der Flügel 2 angeordneten Permanentmagneten oder Elektromagneten und die am Ring 5 angeordneten Permanentmagneten oder Elektromagneten in einer gleichen Höhe. Die Größe, Magnetkraft und Anzahl der Permanentmagneten oder Elektromagneten der Flügel 2 und des Rings 5 hängen von der tatsächlichen Größe der Windkraftanlage ab.
Es wird auf die 2 bis 11 Bezug genommen. 11 zeigt eine Explosionsansicht der erfindungsgemäßen Windkraftanlage. Der Längsmittelpunkt des jeweiligen Flügels 2 wird als Drehpunkt verwendet. Wenn die in Vorwärtsdrehrichtung befindliche Seite (die linke Seite des jeweiligen Flügels) des jeweiligen Flügels 2 schwerer als die rechte Seite des jeweiligen Flügels 2 ist, weisen die mehreren Flügel 2 eine geöffnete Kugelform auf und können unidirektional gedreht werden. Wenn daher in der Umgebung kein oder ein schwacher Wind vorhanden ist (wenn sich die Windkraftanlage nicht dreht), neigt sich aufgrund des bei allen Flügeln 2 vorhandenen Gewichtsunterschieds zwischen der linken Seite und der rechten Seite daher die linke Seite des jeweiligen Flügels 2 zum Mittelpunkt, was für die Flügel 2 vorteilhaft ist, um den Wind aufzufangen, wodurch eine Kugelform der Wind zugewandten Seite beim Widerstandskrafttyp und eine Kugelform der Wind zugewandten Seite beim Auftriebskrafttyp, die leicht zum Drehen gebracht werden können, gebildet sind. Durch diese Kugelformen kann bei der Hochgeschwindigkeitsrotation der Flügel 2 eine größere Zentrifugalkraft erzeugt werden. Durch die Zentrifugalkraft entfernt sich in Drehrichtung die linke Seite des jeweiligen Flügels 2 allmählich vom Mittelpunkt des Flügels 2, schließlich weisen die Flügel 2 eine geschlossene Kugelform auf. Zu diesem Zeitpunkt weisen die Flügel 2 nicht mehr die Form der Wind zugewandten Seite beim Widerstandskrafttyp, sondern eine Form auf, die sich halb aus der Form der Wind zugewandten Seite beim Widerstandskrafttyp und halb aus der Form der Wind zugewandten Seite beim Auftriebskrafttyp ergibt. Wenn der Wind schwächer wird, wird bei der Drehung die Zentrifugalkraft kleiner und es nähert sich in Drehrichtung die linke Seite des jeweiligen Flügels 2 allmählich dem Mittelpunkt des Flügels 2. Zu diesem Zeitpunkt weisen die Flügel 2 wieder die Form der Wind zugewandten Seite beim Widerstandskrafttyp auf. Gemäß dieser Struktur können alle Flügel 2 gleichzeitig und über einen langen Zeitraum automatisch geöffnet oder geschlossen werden. Da die Windkraftanlage nicht durch die Festigkeit, die Eigenschaften, die Lebensdauer und das Gewicht der Federn, den Öldruck, die pneumatischen Teleskopverbindungen usw. beeinflusst wird, kann die Stabilität bei der Drehung der Flügel 2 erhöht werden. Darüber hinaus wird durch die Vereinfachung der Struktur erreicht, dass das Gesamtgewicht der Windkraftanlage verringert, die Hochgeschwindigkeitsrotation der Windkraftanlage verwirklicht und die Wartung oder Reparatur der Windkraftanlage einfacher und effizienter wird.
Jede Einheit der vorliegenden Erfindung besteht aus sechs Flügeln 2, wobei die Flügel 2 unabhängig voneinander existieren. In Bezug auf die Wartung und Reparatur kann ein Flügel 2 separat ausgetauscht werden, ohne dass wie bei der herkömmlichen mit kreuzförmigen Blättern ausgestatteten Offshore-Windkraftanlage die gesamte Einheit ausgetauscht werden muss. Ein jeweiliger Flügel 2 ist in Form eines nach außen vorstehenden bogenförmigen Stücks gestaltet. Ferner ist in Vorwärtsdrehrichtung jeweils ein externer Luvflügel 21 auf der Außenseite des vorderen Endes des jeweiligen Flügels 2 (auf der linken Seite) angeordnet, wobei jeweils ein interner Luvflügel 22 auf der Innenseite angeordnet ist, wobei in Drehrichtung der linksseitige Teil des jeweiligen Flügels 2 schwerer als der rechtsseitige Teil des jeweiligen Flügels 2 ist und die Form und das Gewicht des linksseitigen Teils des jeweiligen Flügels 2 größer als die des rechtsseitigen Teils sind, um eine unidirektionale Drehung zu erzeugen. Wenn die Gewichtsverhältnisse der linken und rechten Seite des jeweiligen Flügels 2 unterschiedlich sind, neigt sich die schwerere linke Seite zum Mittelpunkt des Flügels 2, um einen kugelförmigen Zustand einzunehmen, in dem die Flügel 2 dem Wind zugewandt sind und leicht zu drehen sind. Darüber hinaus hat der linksseitige Teil des jeweiligen Flügels 2 eine Stromlinienform und weist die konkave Form auf der Innenseite des jeweiligen Flügels 2 einen hohen Windwiderstand auf, wodurch Wind leicht aufgefangen und eine Rotation erzeugt wird. In Vorwärtsdrehrichtung ist in der Stromlinie des jeweiligen Flügels 2 (auf der linken Seite des jeweiligen Flügels) und beim jeweiligen externen Luvflügel 21 und jeweiligen internen Luvflügel 22 auf der Innenseite bzw. Außenseite des jeweiligen Flügels 2 jeweils ein Windaufnahmewinkel vorgesehen. In Bezug auf die Stromlinienform von der linken Seite zur rechten Seite des jeweiligen Flügels 2 liegt der Grundwinkel des links auf der Innenseite des jeweiligen Flügels 2 angeordneten internen Luvflügels 22 und des auf der Außenseite des jeweiligen Flügels 2 angeordneten externen Luvflügels 21, d. h. der nach außen aufgeweitete Grundwinkel und der nach außen verlängerte Grundwinkel, jeweils im Bereich von 10° bis 60°. Während der Drehung können zwei Kräfte, nämlich die Widerstandskraft und die Auftriebskraft, genutzt werden, um die Drehung der Windkraftanlage von niedriger auf hohe Drehzahl zu beschleunigen und schließlich eine stabile Drehzahl aufrechtzuerhalten. Eine Drehstütze 23 ist zum Stützen am oberen Ende und in der Mitte des Bodens des jeweiligen Flügels 2 angeordnet und eine Drehsäule 24 ist in der Vorwärtsdrehrichtung angeordnet, um die Drehung zu gewährleisten. Jeder Flügel 2 ist mit zwei Kugellagern 35, 45 ausgestattet, damit die Flügel 2 leicht gedreht werden können. Die am oberen Ende und am Boden befindlichen Lagerkomponenten des jeweiligen Flügels 2 sind auf der ersten bzw. der zweiten Befestigungsscheibe 3, 4 angebracht, wobei diese Befestigungsscheiben 3, 4 zusammen mit der Zentralwelle 61 des Generators 6 gedreht werden. Die Befestigungsscheiben 3, 4 sind mit Drehstützenlöchern 32, 42, die zum Anbringen der Lagerkomponenten am oberen Ende und am Boden des jeweiligen Flügels 2 dienen, und mit Winkelbegrenzungsausnehmungen 31, 41, die zum Anbringen der Lagerkomponenten dienen, versehen. Ferner sind die Drehstützenlöcher 32, 42 und die Winkelbegrenzungsausnehmungen 31, 41 der Befestigungsscheiben 3, 4 in Form von Ausnehmungen gestaltet. Durch die Drehstützenlöcher 32, 42 lassen sich die Flügel 2 leicht drehen. Durch die Winkelbegrenzungsausnehmungen 31, 41 kann der bewegliche Bereich (Öffnungs- und Schließwinkel) der Flügel 2 eingestellt werden, wobei alle Flügel 2 gleichzeitig geöffnet bzw. geschlossen werden können. An der Stelle auf der linken Seite des jeweiligen Flügels 2, an der die jeweilige Winkelbegrenzungsausnehmung 31, 41 nahe dem Mittelpunkt des jeweiligen Flügels 2 liegt, ist der Öffnungswinkel des jeweiligen Flügels 2 am größten und kann die Innenseite des jeweiligen Flügels 2 am leichtesten dem Wind zugewandt werden. Bei der Drehstütze 23 des jeweiligen Flügels 2 und an der Stelle auf der linken Seite des jeweiligen Flügels 2, an der die jeweilige Winkelbegrenzungsausnehmung 31, 41 am weitesten vom Mittelpunkt des jeweiligen Flügels 2 entfernt ist, befindet sich der jeweilige Flügel 2 im geschlossenen Zustand und sein Inneres ist keinem Wind ausgesetzt. Die Längen- und Breitenmaße des Bogens einer Winkelbegrenzungsausnehmung 31, 41 und die Durchmessermaße eines Drehstützenlochs 32, 42 fallen je nach Größe der verschiedenen Lager verschieden groß aus. Die Längen- und Breitenmaße des Bogens einer Winkelbegrenzungsausnehmung 31, 41 stellen den Bewegungsbereich des jeweiligen Flügels 2 dar, wobei der Bewegungsbereich so definiert ist, dass das jeweilige Drehstützenloch 32, 42 als Mitte verwendet wird und eine Aufweitung nach außen zwischen 5° und 50° durchgeführt wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass bei verschiedenen Drehzahlen mehrere Flügel 2 ohne mechanische Schalter automatisch geöffnet und geschlossen werden können. Die Zentrifugalkraft, die durch die Hochgeschwindigkeitsrotation der Flügel 2 erzeugt wird, kann bewirken, dass die Flügel 2 zu einer Kugel werden, sodass sie keinem zu starken Wind mehr standhalten müssen und sich im sicheren Zustand befinden. Wenn vor der Erreichung der vorgegebenen Drehzahl sich die Flügel 2 durch die Zentrifugalkraft zu früh in eine geschlossene Kugel verwandeln und in diesem Zustand die Drehzahl der in eine Kugel verwandelten Flügel 2 nicht mehr erhöht werden kann, ist es möglich, dass die vorgegebene Menge an erzeugtem Strom nicht erreicht werden kann. Um zu verhindern, dass die sich in eine Kugel verwandelnden Flügel 2 geschlossen werden, bevor sie die vorgegebene Drehzahl erreichen, und um zu erreichen, dass die Flügel 2 weiterhin durch den Wind gedreht werden, ist ein Magnet 34, 44 an einer nahe der Mittelachse der Windkraftanlage befindlichen Stelle der jeweiligen Winkelbegrenzungsausnehmung 31, 41 der ersten bzw. der zweiten Befestigungsscheibe 3, 4 eingebettet. Die Funktion besteht darin, die an den beiden Enden der durch einen jeweiligen Flügel 2 hindurchgehenden Drehsäule 24 angeordneten Magneten 34, 44 anzuziehen und während der Drehung durch die Anziehungskraft der Magneten 34, 44 der Zentrifugalkraft entgegenzuwirken. Wenn die Drehzahl der Windkraftanlage abnimmt und die Zentrifugalkraft geringer als die Magnetkraft ist, werden die Flügel 2 wieder in einen offenen Zustand, bei dem die Flügel durch den Wind gedreht werden, versetzt. Durch die Anziehungs- und Abstoßungskraft der auf den Befestigungsscheiben 3, 4 und den Flügeln 2 angeordneten Magneten 34, 44 können die Flügel 2 bei niedriger Drehzahl der Windkraftanlage weiterhin geöffnet sein. Zu diesem Zeitpunkt dreht sich die Windkraftanlage weiter und die Drehzahl steigt stetig und allmählich an oder sie steigt nicht an, wobei zu diesem Zeitpunkt das Phänomen der verringerten Stromerzeugung auftritt. Wenn die vorgegebene Drehzahl der Windkraftanlage nicht erreicht wurde, müssen die Flügel so gehalten werden, dass sie jederzeit dem Wind zugewandt werden können. Die Stellen, an denen Lager eingebaut werden können, nämlich die nahe dem Mittelpunkt des jeweiligen Flügels 2 befindlichen Stellen der Winkelbegrenzungsausnehmungen 31, 41 der Befestigungsscheiben 3, 4, die vom Mittelpunkt des jeweiligen Flügels 2 entfernte Außenseite und die Stellen der Drehsäule 24 des jeweiligen Flügels 2 in der Vorwärtsdrehrichtung, sind mit Magneten 25 ausgestattet. Um eine Abstoßung zu erreichen, weisen die auf der Außenseite der Winkelbegrenzungsausnehmungen 31, 41 der Befestigungsscheiben 3, 4 angeordneten Magneten 33, 43 und die in Vorwärtsdrehrichtung in den an der Drehsäule 24 des jeweiligen Flügels 2 angebrachten Lagern angeordneten Magneten 34, 44 eine gleiche Polarität auf. Um eine Anziehung zu erzielen, weisen die an den nahe der Zentralwelle 61 des Generators 6 befindlichen Stellen der Winkelbegrenzungsausnehmungen 31, 41 der Befestigungsscheiben 3, 4 angeordneten Magneten unterschiedliche Polaritäten auf. Die Magneten können übereinander oder nebeneinander angeordnet sein. Durch die Anziehungskraft und Abstoßungskraft der Magneten können vor der Erreichung der vorgegebenen Drehzahl die Flügel 2 immer dem Wind zugewandt werden. Ferner können zur Erleichterung der Entwässerung Entwässerungslöcher in den Winkelbegrenzungsausnehmungen 31, 41 der am oberen Ende der Flügel 2 befindlichen ersten bzw. zweiten Befestigungsscheibe 3, 4 vorgesehen sein.
Es wird auf 12 Bezug genommen, die eine schematische Ansicht des elliptischen Flügelrads der erfindungsgemäßen Windkraftanlage zeigt. Verschiedene Arten von Ellipsoiden werden durch das unter Verwendung der mehreren Flügel 2 entstehende Verhältnis zwischen dem Flügelrad-Öffnungsdurchmesser und der horizontalen Breite gebildet, die von links nach rechts dargestellt sind: Zylinder 81, Kugel 82 und flaches Ellipsoid 83. Im geschlossenen Zustand bilden die mehreren Flügel 2 ein Ellipsoid, wobei eine erste Öffnung an einem Ende der Flügel 2 (im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die durch die Oberränder der geschlossenen Flügel 2 gebildete Öffnung gemeint) und eine zweite Öffnung am anderen Ende der Flügel 2 (im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die durch die Unterränder der geschlossenen Flügel 2 gebildete Öffnung gemeint) gebildet ist, wobei die erste bzw. die zweite Öffnung einen bestimmten Öffnungsdurchmesser 84 hat und der Abstand zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung ein vorgegebener festgelegter Öffnungsabstandswert ist. Die breiteste Stelle in horizontaler Richtung des durch die Flügel 2 gebildeten Ellipsoids ist eine horizontale Breite 86. Die Variable des Öffnungsdurchmessers 84 ist D und die Variable der horizontalen Breite 86 ist L. Unter Verwendung der obigen beiden Variablen kann das vorgegebene Verhältnis R = D/L berechnet werden. Wenn der Wert des vorgegebenen Verhältnisses R größer als 1 ist, bedeutet dies, dass die Form des Flügelrads einer konkav geformten Sanduhr ähnelt, was beim Einströmen von Luft leicht einen Gegendruck verursacht und den Betrieb der Windkraftanlage beeinträchtigt. Wenn der Wert des vorgegebenen Verhältnisses R kleiner als 1 ist, bedeutet dies, dass die Form des Flügelrads einem konvexen Ellipsoid ähnelt, sodass der Luftstrom zum an der ersten Öffnung (unten) und der zweiten Öffnung (oben) befindlichen Öffnungsdurchmesser strömen und verteilt werden kann. Es ist keinen Gegendruck vorhanden, der den Betrieb der Windkraftanlage beeinträchtigt. Der Bereich des vorgegebenen Verhältnisses R liegt zwischen 1:1 und 1:3. Wenn sich das vorgegebene Verhältnis R 1:1 nähert, bedeutet dies, dass die Form des Ellipsoids einem Zylinder ähnelt; Wenn sich das vorgegebene Verhältnis R 1:1,5 nähert, bedeutet dies, dass die Form des Ellipsoids einer Kugel ähnelt; Wenn sich das vorgegebene Verhältnis R 1:3 nähert, bedeutet dies, dass die Form des Ellipsoids einem flachen Ellipsoid ähnelt.
Es wird auf 13 Bezug genommen, die eine Ansicht des Aufbaus gemäß der vorliegenden Erfindung, in der mehrere Windkrafteinheiten miteinander in einer Reihe verbunden sind, zeigt. Hierbei sind mehrere Windkrafteinheiten 9, nämlich eine erste Flügelradeinheit 91, eine zweite Flügelradeinheit 92 und eine dritte Flügelradeinheit 93, auf der Übertragungswelle 62 des Generators 6 miteinander in einer Reihe verbunden, um eine Windkraftanlage mit hohem Drehmoment zu bilden. Durch das hohe Drehmoment, das durch Verbindung mehrerer Windkraftanlagen-Flügelradeinheiten in einer Reihe erzeugt wird, kann eine große Windkraftanlage hergestellt werden, sodass zur Stromerzeugung ein Stromerzeugungsmodul mit hoher Leistung angetrieben wird. Im Vergleich zu den herkömmlichen mit kreuzförmigen Blättern ausgestatteten Großwindkraftanlagen wird das Drehmoment der erfindungsgemäßen kugelförmigen und zylindrischen Windkraftanlage aufgrund der großen Oberfläche der Flügel erhöht. Die Methode zur Erhöhung der Stromerzeugungsmenge in derselben Anlage besteht darin, kugelförmige und zylindrische Windkraftanlagen miteinander in einer Reihe zu verbinden, sofern eine Mittelachse und ein großer Generator vorhanden sind. Das vorliegende Ausführungsbeispiel hat die Vorteile einer hohen Energieerzeugungseffizienz, niedriger Herstellungskosten, einer hohen Sicherheit und einer einfachen Montage.
Durch die Offenbarung der 2 bis 13 kann verstanden werden, dass die erfindungsgemäße Vertikalachswindturbine hauptsächlich für kleine und mittlere Windkraftanlagen verwendet wird. Die kleine und mittlere Windkraftanlage ist mit mehreren horizontal drehenden Flügeln versehen. Die horizontalen Flügel sind während des Betriebs weniger räumlich und von Umgebungsbedingungen abhängig und benötigen zum Drehen nur einen schwachen Wind. Wenn bei den Flügeln die Windkraft geringer als die Magnetkräfte der Magneten ist, befinden sich die Flügel im offenen Zustand, wodurch die Windaufnahmefläche vergrößert werden kann. Wenn jedoch die Windkraft derart zunimmt, dass sie größer als die Magnetkräfte ist, nehmen die mehreren Flügel eine Kugelform an und werden geschlossen. Wenn die Flügel eine Kugelform angenommen haben, kann der Effekt eines verstärkten Drehmoments erzielt werden. Zu diesem Zeitpunkt wird die Windaufnahmefläche minimiert, um auf natürliche Weise die Drehgeschwindigkeit der Windkraftanlage zu verringern. Wenn sich die Windgeschwindigkeit stabilisiert, kehren die Flügel in den offenen Zustand zurück. Durch die Regulierung können die Flügel immer dem Wind zugewandt werden, um den Mechanismus der Windkraftanlage zu schützen und die Lebensdauer der Windkraftanlage zu verlängern. Gleichzeitig sind mehrere Magnetgruppen mit gleicher Polarität in die Flügel eingebettet, wobei mehrere Magneten mit abwechselnden Polaritäten am äußeren Ring der Windkraftanlage angeordnet sind, wobei der Ring mit mehreren vorgegebenen Magnetgruppen versehen ist, um anziehende oder abstoßende Magnetfeldkräfte zwischen den Magnetgruppen der Flügel und den Magnetgruppen des Rings zu erzeugen. Dies ähnelt dem Betriebsprinzip eines Elektromotors (Motors), d. h. bei schwachem Wind wird das Starten der Drehung der Flügel unterstützt.
Die vorstehende Beschreibung stellt nur bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und soll nicht die Schutzansprüche beschränken. Alle gleichwertigen Änderungen und Modifikationen, die gemäß der Beschreibung und den Zeichnungen der Erfindung von einem Fachmann auf diesem Gebiet vorgenommen werden können, fallen in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass mit der erfindungsgemäßen Vertikalachswindturbine der erwünschte Effekt und das gesetzte Ziel tatsächlich erreicht werden. Die Erfindung ist fortschrittlich und stellt eine hervorragende Neuheit mit einem hohen Funktionalitätsgrad dar und erfüllt somit die Anforderungen für eine Anmeldung eines Patents. Gesetzesgemäß wird die Anmeldung gestellt.
Bezugszeichenliste

1:: Blatt
11:: Drehachse
12:: Tragbalken
13:: Generatorsatz
14:: Mast
2:: Flügel
21:: externer Luvflügel
22:: interner Luvflügel
23:: Drehstütze
24:: Drehsäule
25:: Magnet
26:: dritte Magnetgruppe
3:: erste Befestigungsscheibe
31:: Winkelbegrenzungsausnehmung
32:: Drehstützenloch
33:: erster Magnet
34:: zweiter Magnet
35:: Kugellager
36:: Tragscheibe für die untere Rundsäule
4:: zweite Befestigungsscheibe
41:: Winkelbegrenzungsausnehmung
42:: Drehstützenloch
43:: erster Magnet
44:: zweiter Magnet
45:: Kugellager
46:: Tragscheibe für die obere Rundsäule
5:: Ring
51:: erstes Ringscheibenstück
52:: zweites Ringscheibenstück
53:: Ringscheibenstückvorsprung
54:: Ringscheibenstückaussparung
55:: Ringscheibenstückrundloch
56:: vierte Magnetgruppe
561:: erste vierte Magnetgruppe
562:: zweite vierte Magnetgruppe
6:: Generator
61:: Zentralwelle
62:: Übertragungswelle
63:: Antriebswelle
64:: Kupplung
65:: Generator-Befestigungsscheibe
66:: Übertragungsscheibe
7:: Maschinenrahmen
71:: untere dreieckige Vierkantrohr-Platte
72:: mittlere dreieckige Vierkantrohr-Platte
73:: obere dreieckige Vierkantrohr-Platte
74:: unterer Kugellagersitz
75:: oberer Kugellagersitz
76:: Sechskantmutter
77:: Schraubenstange
78:: Sockelscheibe
8:: Verhältnis zwischen dem Flügelrad-Öffnungsdurchmesser und der horizontalen Breite
81:: Zylinder
82:: Kugel
83:: flaches Ellipsoid
84:: Öffnungsdurchmesser
85:: Öffnungsabstand
86:: horizontale Breite
9:: Windkrafteinheit
91:: erste Flügelradeinheit
92:: zweite Flügelradeinheit
93:: dritte Flügelradeinheit
F:: Magnetfeldkraft

Claims

Eine Vertikalachswindturbine, umfassend: einen Generator (6), bei dem mehrere Flügel (2) durch Windkraft angetrieben werden, wodurch eine Übertragungswelle (62) angetrieben und somit Strom erzeugt wird; und mehrere Flügel (2), die auf der Außenseite der Übertragungswelle (62) des Generators (6) angeordnet sind und zum Antreiben der Übertragungswelle (62) vom Wind gedreht werden, wobei eine erste Öffnung an einem Ende der mehreren Flügel (2) und eine zweite Öffnung am anderen Ende gebildet ist, wobei ferner eine erste Befestigungsscheibe (3) an der Oberseite der ersten Öffnung angeordnet ist, wobei die erste Befestigungsscheibe (3) und jeder Flügel (2) jeweils mittels einer Drehstütze (23) und einer Drehsäule (24) schwenkbar miteinander verbunden sind, wobei eine zweite Befestigungsscheibe (4) an der Unterseite der zweiten Öffnung angeordnet ist, wobei die zweite Befestigungsscheibe (4) und jeder Flügel (2) jeweils mittels einer Drehstütze (23) und einer Drehsäule (24) schwenkbar miteinander verbunden sind, wobei alle Flügel (2) jeweils eine Winkelbegrenzungsausnehmung (31, 41) aufweisen und bogenförmig zwischen der ersten Befestigungsscheibe (3) und der zweiten Befestigungsscheibe (4) schwenkbar sind.
Vertikalachswindturbine nach Anspruch 1, bei der die Flügel (2) im geschlossenen Zustand eine Kugel (82) bilden, wobei eine erste Öffnung an einem Ende der mehreren Flügel (2) und eine zweite Öffnung am anderen Ende gebildet ist, wobei die erste Öffnung bzw. die zweite Öffnung einen Öffnungsdurchmesser (84) hat, wobei der Abstand zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung ein Öffnungsabstand (85) ist, wobei bei den Flügeln (2) die breiteste Stelle in horizontaler Richtung der Kugel (82) eine horizontale Breite (86) ist, wobei ein vorgegebenes Verhältnis zwischen dem Öffnungsdurchmesser (84) und der horizontalen Breite (86) vorliegt, sodass der eingeführte Luftstrom in Richtung der Unterseite der ersten Öffnung und der Oberseite der zweiten Öffnung strömen und verteilt werden kann, wobei der Bereich des vorgegebenen Verhältnisses zwischen 1:1 und 1:3 liegt, wobei, wenn sich das vorgegebene Verhältnis R 1:1 nähert, dies bedeutet, dass die Form des Ellipsoids einem Zylinder (81) ähnelt; wobei, wenn sich das vorgegebene Verhältnis R 1:1,5 nähert, dies bedeutet, dass die Form des Ellipsoids einer Kugel (82) ähnelt; wobei, wenn sich das vorgegebene Verhältnis R 1:3 nähert, dies bedeutet, dass die Form des Ellipsoids einem flachen Ellipsoid (83) ähnelt.
Vertikalachswindturbine nach Anspruch 1, bei der ein Maschinenrahmen (7) auf der Außenseite des Generators (6) und der Flügel (2) angeordnet ist, wobei der Maschinenrahmen (7) ferner mit einem Ring (5) versehen ist, wobei der Ring (5) aus drei ersten Ringscheibenstücken (51) und drei zweiten Ringscheibenstücken (52), die abwechselnd angeordnet sind, besteht, wobei ein Ringscheibenstückvorsprung (53) und eine Ringscheibenstückaussparung (54) jeweils an zwei Enden des jeweiligen ersten Ringscheibenstücks (51) und des jeweiligen zweiten Ringscheibenstücks (52) vorgesehen sind, wobei der Ring (5) durch Kombinieren der Ringscheibenstückvorsprünge (53) und der Ringscheibenstückaussparungen (54), die jeweils an zwei Enden des jeweiligen ersten und des jeweiligen zweiten Ringscheibenstücks (51, 52) vorgesehen sind, gebildet wird, wobei mehrere vierte Magnetgruppen (56) mit abwechselnden Polaritäten am inneren Ring der ersten und der zweiten Ringscheibenstücke (51, 52) angeordnet sind.
Vertikalachswindturbine nach Anspruch 1, bei der jeweils ein interner Luvflügel (22), der im offenen Zustand zur Vergrößerung der Windaufnahmefläche der Flügel (2) dient, auf der Innenseite eines jeweiligen Flügels (2) angeordnet ist, wobei der Bereich des Winkels (X1) zwischen dem jeweiligen internen Luvflügel (22) und der Innenseite des jeweiligen Flügels (2) zwischen 10° und 60° liegt; wobei jeweils ein externer Luvflügel (21), der im geschlossenen Zustand zur Vergrößerung der Windaufnahmefläche der Flügel (2) und zur Aufrechterhaltung der Betriebszeit dient, auf der Außenseite des jeweiligen Flügels (2) angeordnet ist, wobei der Bereich des Winkels (X2) zwischen dem jeweiligen externen Luvflügel (21) und der Außenseite des jeweiligen Flügels (2) zwischen 10° und 60° liegt, wobei der jeweilige interne Luvflügel (22) und der jeweilige externe Luvflügel (21) am linksseitigen Teil des jeweiligen Flügels (2) angeordnet sind, wobei die Form und das Gewicht des linksseitigen Teils des jeweiligen Flügels (2) größer als die des rechtsseitigen Teils sind, um eine unidirektionale Drehung zu erzeugen.
Vertikalachswindturbine nach Anspruch 1, bei der dritte Magnetgruppen 26 mit gleicher Polarität in die Flügel 2 eingebettet sind, wobei mehrere vierte Magnetgruppen 56 mit abwechselnden Polaritäten am äußeren Ring 5 der Windkraftanlage angeordnet sind, um anziehende oder abstoßende Magnetfeldkräfte zwischen den dritten Magnetgruppen 26 und den vierten Magnetgruppen 56 zu erzeugen und somit die Drehung der Flügel 2 zu unterstützen und eine Drehung der Flügel 2 mit zu hoher Geschwindigkeit zu verhindern.
Vertikalachswindturbine nach Anspruch 5, bei der, wenn eine Anziehungskraft und eine Abstoßungskraft zwischen den dritten Magnetgruppen (26) und den vierten Magnetgruppen (56) erzeugt werden, der Winkel des linken und des rechten Magneten einer dritten Magnetgruppe (26) auf der Außenseite des jeweiligen Flügels (2), in dem eine Seite des jeweiligen Flügels (2) als Bezugsachse verwendet wird, jeweils im Bereich von 5° bis 15° und im Bereich von 10° bis 20° liegt, wobei alle Magneten Permanentmagneten oder Magneten mit gleicher Polarität sind.
Vertikalachswindturbine nach Anspruch 5, bei der, wenn eine Anziehungskraft zwischen den dritten Magnetgruppen (26) und den vierten Magnetgruppen (56) erzeugt wird, ein N-Pol-Magnet in einem Bereich des Winkels, in dem bei der auf der Außenseite des jeweiligen Flügels (2) befindlichen dritten Magnetgruppe (26) eine Seite des jeweiligen Flügels (2) als Bezugsachse verwendet wird, von 10° bis 20° auf der rechten Seite angeordnet ist und zwei vierte Magnetgruppen (56) auf der Innenseite des Rings (5) angeordnet sind, wobei bei der jeweiligen in einer höheren Position befindlichen ersten vierten Magnetgruppe (561) ein S-Pol-Magnet in einem Bereich des Winkels von 15° bis 30° auf der linken Seite angeordnet ist, wobei zur gegenseitigen Anziehung die am Ring (5) befindlichen Magneten im gleichen Winkel angebracht sein müssen.
Vertikalachswindturbine nach Anspruch 5, bei der, wenn eine Abstoßungskraft zwischen den dritten Magnetgruppen (26) und den vierten Magnetgruppen (56) erzeugt wird, ein N-Pol-Magnet in einem Bereich des Winkels, in dem bei der auf der Außenseite des jeweiligen Flügels (2) befindlichen dritten Magnetgruppe (26) eine Seite des jeweiligen Flügels (2) als Bezugsachse verwendet wird, von 5° bis 15° auf der linken Seite angeordnet ist und bei der auf der Innenseite des Rings (5) und in einer niedrigeren Position befindlichen jeweiligen zweiten vierten Magnetgruppe (562) ein N-Pol-Magnet in einem Bereich des Winkels von 0° bis 10° auf der rechten Seite angeordnet ist, um zu gewährleisten, dass die Magnetflächen einander zugewandt sind, wobei zur gegenseitigen Abstoßung die am Ring (5) befindlichen Magneten im gleichen Winkel angebracht sein müssen.
Vertikalachswindturbine nach Anspruch 1, bei der Drehstützenlöcher (32, 42) und Winkelbegrenzungsausnehmungen (31, 41), die jeweils schwenkbar mit der jeweiligen Drehstütze (23) und der jeweiligen Drehsäule (24) verbunden sind, auf der ersten Befestigungsscheibe (3) und der zweiten Befestigungsscheibe (4) angeordnet sind, wobei die Längen- und Breitenmaße des Bogens einer Winkelbegrenzungsausnehmung (31, 41) den Bewegungsbereich des jeweiligen Flügels (2) darstellen, wobei der Bewegungsbereich so definiert ist, dass das jeweilige Drehstützenloch (32, 42) als Mitte verwendet wird und eine Aufweitung nach außen zwischen 5° und 50° durchgeführt wird.
Vertikalachswindturbine nach Anspruch 9, bei der ein Magnet (25) in die obere Seite der jeweiligen Drehsäule (24) eingebettet ist, wobei Magneten in die erste und zweite Befestigungsscheibe (3, 4) eingebettet sind, wobei ein erster Magnet (33, 43) in das in der Nähe des äußeren Kreises befindliche Loch der jeweiligen Winkelbegrenzungsausnehmung (31, 41) der ersten bzw. der zweiten Befestigungsscheibe (3, 4) eingebettet ist, wodurch dieser und der auf der Drehsäule (24) des jeweiligen Flügels (2) befindliche Magnet (25) sich gegenseitig abstoßen; wobei ein zweiter Magnet (34, 44) in das in der Nähe des Kreismittelpunkts befindliche Loch eingebettet ist, wodurch sich der im inneren Loch befindliche Magnet und der auf der Drehsäule (24) des jeweiligen Flügels (2) befindliche Magnet (25) gegenseitig anziehen, wobei auf diese Weise zwischen dem ersten und dem zweiten Magneten (33, 34) eine Abstoßungskraft oder eine Anziehungskraft erzeugt wird, um die Drehung der Flügel (2) zu unterstützen und zu verhindern, dass die Flügel (2) mit zu hoher Geschwindigkeit gedreht werden, und um zu bewirken, dass die mehreren Flügel (2) gleichzeitig automatisch stabil geschlossen oder geöffnet werden.