DE4202649A1 - Wind energy converter e.g. for poor wind conditions - has parabolic housing for generator swivelling on vertical axis and rear-mounted rotor blades with outer shroud - Google Patents

Wind energy converter e.g. for poor wind conditions - has parabolic housing for generator swivelling on vertical axis and rear-mounted rotor blades with outer shroud

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Abstract

A wind energy converter (for electricity generation) has an axial rotor within a swivelling housing, the rotor being at the rear of the housing with respect to wind direction. The housing (containing the generator) swivels on a vertical axis to bring the rotor blades into the wind. The inclined rotor blades have an outer shroud coaxial with the rotor shaft and partially overlapping the end of the housing. This housing is parabolic in shape and its diameter is about 3/7 of the rotor diameter. Its length is about 7/10 of the rotor diameter. The axial length of the shroud is 1/5 to 1/4 of the rotor diameter. The width of each rotor blade is 1/6 to 1/5 of the rotor diameter. ADVANTAGE - Simple design especially suitable for low wind speeds.

Description

Die Erfindung betrifft einen Windkonverter, insbesondere für windschwache Gebiete, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a wind converter, in particular for windless areas, according to the preamble of the claim 1.

Ein derartiger Windkonverter ist bereits in der DE-OS 29 49 057 offenbart. Bei diesem Windkonverter ist der Rotor mit bis zu 50 Flügeln bzw. Rotorblättern versehen, die zwischen einer Rotor­ achse und der Rotorummantelung schwenkbar gelagert sind. Das Generatorgehäuse ist im Bereich der Nabe des Rotors angeordnet und als doppelkegelförmiger Leitkörper zu beiden Seiten des Rotors sich nach außen verjüngender Leitkörper ausgebildet, wobei die vertikale Drehachse, um die der Windkonverter schwenkbar ist, in Windanströmrichtung vor dem Generatorgehäuse liegt. Such a wind converter is already in DE-OS 29 49 057 disclosed. The rotor of this wind converter is up to 50 Wings or rotor blades provided between a rotor axis and the rotor casing are pivotally mounted. The The generator housing is arranged in the area of the hub of the rotor and as a double cone-shaped guide body on both sides of the Rotor formed outwardly tapered guide body, wherein the vertical axis of rotation about which the wind converter can be pivoted, is in the wind flow direction in front of the generator housing.  

Als nachteilig ist an diesem vorbekannten Windkonverter dessen aufwendiger Aufbau aus zahlreichen bewegten Teilen und vor allem eine geringe Energieausbeute. Hinzu kommt, daß durch die hohe Zahl von Flügeln bzw. Rotorblättern Luftstauprobleme und damit verbunden eine Bremswirkung auftreten, die den Wirkungsgrad des Windkonverters erheblich beeinträchtigt.The disadvantage of this known wind converter complex construction from numerous moving parts and above all a low energy yield. Add to that the high Number of blades or rotor blades, air congestion problems and thus connected a braking effect occur that affect the efficiency of the Wind converter significantly affected.

Bekannt sind weiterhin dreiflügelige Windkonverter, die bei­ spielsweise an der Nordseeküste bereits eingesetzt werden. Die Flügel sind in ihrem Anstellwinkel verstellbar und besitzen ein sich radial nach außen verjüngendes Querschnittsprofil. Hierdurch stehen in den radialen äußeren Bereichen, die eine vergleichs­ weise größere Hebelwirkung auf die Rotorachse ausüben als die inneren Bereiche der Flügel geringere Anströmflächen zur Ver­ fügung, so daß auch bei Dreiflüglern der Wirkungsgrad verbes­ serungsbedürftig ist. Hinzu kommt zudem, daß es im Bereich der radialen Flügelenden zu Ablösungen der Luftströmungen und Wirbel­ bildung kommt, die aus strömungstechnischen Gründen für die Energieausbeute ungünstig sind.Three-bladed wind converters are also known already used on the North Sea coast, for example. The Wings are adjustable in their angle of attack and have a cross-sectional profile that tapers radially outward. Hereby stand in the radial outer areas, which is a comparative exert greater leverage on the rotor axis than that inner areas of the wing smaller inflow areas for ver Addition, so that the efficiency verbes even with three-winged is in need of maintenance. In addition, it is in the area of radial wing ends to detach air currents and vortices education comes for fluidic reasons for the Energy yield are unfavorable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Windkonverter der eingangs genannten Gattung hinsichtlich einer günstigeren Ener­ gieausbeute bei einfacher konstruktiver Gestaltung weiterzubil­ den.The invention has for its object a wind converter genus mentioned at the beginning with regard to a cheaper energy to further improve yields with simple constructive design the.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Bevorzugte Merkmale, die die Erfindung vorteilhaft weiterbilden, sind den nachgeordneten Patentansprüchen zu entnehmen.According to the invention, this object is achieved by the in claim 1 marked features solved. Preferred features that the Advantageously further develop the invention are the subordinate Claims to be found.

Die Erfindung schafft demgemäß vorteilhaft einen insbesondere für windschwache Gebiete geeigneten Windkonverter, bei dem die an­ strömende Luft wirkungsvoll an die Peripherie des Rotors gelenkt wird, wo die Hebelkraft der Rotorblätter auf die Rotorachse größer ist als im Mittelbereich des Rotors. Hierdurch läßt sich in günstiger Weise bei windschwachen Gebieten, d. h. bei Windge­ schwindigkeiten von etwa 20 bis 25 km/h (ca. 3 Beau-fort) fünfmal mehr Energie der bewegten Luftmasse umsetzen als mit den derzeit bekannten Dreiflüglern. Günstiger ist der erfindungsgemäße Wind­ konverter auch im Vergleich zu dem Windkonverter, der aus der oben erwähnten DE-OS 29 49 057 bekannt ist, da dort die Energie des Windes nicht an die Peripherie des Rotors, sondern gerade auf das Mittelfeld des Rotors gelenkt wird, wo die Energieausbeute am geringsten ist.The invention accordingly advantageously creates a particularly for wind-weak areas suitable wind converter, in which the at flowing air is effectively directed to the periphery of the rotor is where the leverage of the rotor blades on the rotor axis is larger than in the central area of the rotor. This allows conveniently in low wind areas, d. H. at Windge  speeds of around 20 to 25 km / h (approx. 3 Beau-fort) five times convert more energy of the moving air mass than with the currently well-known three-winged. The wind according to the invention is more favorable converter also compared to the wind converter that comes from the DE-OS 29 49 057 mentioned above is known because there the energy the wind not to the periphery of the rotor, but straight up the middle field of the rotor is steered where the energy yield at least.

Vorzugsweise beträgt die Länge des sich bis auf etwa 3/7 des Rotordurchmessers zum Rotor erweiternden paraboloidförmigen Windleitkörpers etwa das 0,7fache des Rotordurchmessers D. Auf­ grund dieser Konfiguration wird in vorteilhafter Weise beim Betrieb eine Selbstausrichtung des Windkonverters in die optimale Anströmstellung erreicht, bei der der Windleitkörper sich ent­ gegengesetzt zur Windanströmrichtung orientiert.The length of the is preferably up to about 3/7 of the Paraboloid-shaped rotor diameter widening to the rotor Wind deflector about 0.7 times the rotor diameter D. Auf due to this configuration is used in an advantageous manner Operation a self-alignment of the wind converter in the optimal Inflow position reached, in which the wind deflector ent oriented opposite to the wind flow direction.

Der maximale Durchmesser des strömungsgünstig sich erweiternden paraboloidförmigen Windleitkörpers ist vorteilhaft derart ge­ wählt, daß der Mittelfeldbereich des Rotors im hinteren Ende des Windleitkörpers, der etwa 3/7 des Rotordurchmessers beträgt, abgedeckt wird. Hierdurch wird in wirkungsvoller Weise eine Optimierung der Windausnutzung erreicht, indem die Windströmung in dem Außenbereich des Rotors verstärkt zum Einsatz kommt. Dabei trägt die ringförmige Rotorummantelung in günstiger Weise zur Strömungsleitung und Konzentration bei und verhindert das radiale Abwandern von Strömungsanteilen sowie die Bildung unerwünschter Strömungswirbel.The maximum diameter of the aerodynamically widening paraboloidal wind deflector is advantageous ge chooses that the center field of the rotor in the rear end of the Wind deflector, which is about 3/7 of the rotor diameter, is covered. This effectively becomes a Optimizing wind utilization achieved by the wind flow is increasingly used in the outer area of the rotor. Here contributes to the ring-shaped rotor casing in a favorable manner Flow conduction and concentration and prevents the radial Migration of flow components and the formation of undesirable Flow vortex.

Der erfindungsgemäße Windkonverter zeichnet sich auch durch eine besonders einfache konstruktive Gestaltung aus, die zu Vorteilen bei der Herstellung und der Wartung führen. Insbesondere die feste Montage von 16 Rotorblättern zwischen Rotorscheibe und Ummantelung verringert die Zahl der beweglichen Teile im Bereich des Rotors auf nur noch ein bewegliches Teil, das aus Rotorachse und Rotor besteht. Die Rotorblätter sind dabei vorzugsweise zur Windanströmrichtung etwa um 45° schräggestellt.The wind converter according to the invention is also characterized by a particularly simple constructive design, which has advantages lead in manufacturing and maintenance. especially the Fixed assembly of 16 rotor blades between the rotor disk and Sheathing reduces the number of moving parts in the area of the rotor on only one moving part, the rotor axis and rotor exists. The rotor blades are preferably for  Wind flow direction inclined by about 45 °.

Zur weiteren Verbesserung der Strömungsverhältnisse im Anström­ bereich weist nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung der Windleitkörper an seiner Oberfläche Windleitelemente auf, die sich geradlinig von dem Bereich der Kuppe zu dem Ende des Wind­ leitkörpers erstrecken, deren Zahl vorzugsweise 16 beträgt und die bevorzugt als Längsrillen in den Windleitkörper eingeformt Strömungstechnisch günstig ist es ferner, wenn nach einer be­ vorzugten Ausgestaltung der Erfindung sich die ringförmige Ro­ torummantelung entgegen der Windanströmrichtung von dem Ende der daran befestigten Rotorblätter bis über das Ende des paraboloid­ förmigen Windleitkörpers hinaus erstreckt, da hierdurch eine gewisse "Bündelung" des anströmenden Windes bis in das Innere der Rotorummantelung erreicht wird.To further improve the flow conditions in the inflow area has according to a preferred embodiment of the invention the wind deflector has wind deflector elements on its surface which straight from the top of the crest to the end of the wind extend body, the number of which is preferably 16 and which are preferably formed as longitudinal grooves in the wind deflector From a fluidic point of view, it is also advantageous if after a be preferred embodiment of the invention, the annular Ro gate shroud against the wind flow direction from the end of the rotor blades attached to it beyond the end of the paraboloid shaped Windleitkörper extends, as a result certain "bundling" of the incoming wind into the interior of the Rotor sheathing is reached.

Die Breite der ringförmigen Rotorummantelung beträgt bevorzugt etwa 1/5 bis 1/4 des Rotordurchmessers, und die Rotorblätter weisen vorzugsweise ein in radialer Richtung konstantes Flug­ zeugflügel-Querschnittsprofil auf, wobei die Breite jedes Ro­ torblattes etwa 1/6 bis 1/5 des Rotordurchmessers beträgt.The width of the annular rotor casing is preferred about 1/5 to 1/4 of the rotor diameter, and the rotor blades preferably have a constant flight in the radial direction wing cross-sectional profile, the width of each Ro door leaf is about 1/6 to 1/5 of the rotor diameter.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besitzt der Rotor 16 Rotorblätter, die an einer zentralen Rotorscheibe be­ festigt sind, deren Durchmesser etwa 3/7 des Rotordurchmessers beträgt.According to a preferred embodiment of the invention, the Rotor 16 rotor blades that be on a central rotor disk are consolidated, the diameter of which is about 3/7 of the rotor diameter is.

Ein Vergleich des erfindungsgemäßen Windkonverters mit einem Dreiflügler vom Typ "Aeroman" ergab bei gleichem Rotordurchmesser und gleicher Windgeschwindigkeit eine etwa sechsmal höhere Ener­ gieausbeute.A comparison of the wind converter according to the invention with a Three-wing aircraft of the "Aeroman" type gave the same rotor diameter and the same wind speed an about six times higher energy yield.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention is described below using an exemplary embodiment explained in more detail in the accompanying drawings. Show it:  

Fig. 1 einen schematisierten Längsschnitt durch eine Ausge­ staltung eines erfindungsgemäßen Windkonverters; und Figure 1 is a schematic longitudinal section through a configuration of a wind converter according to the invention. and

Fig. 2 eine Vorderansicht des Windkonverters gemäß Fig. 1 in Windanströmrichtung gesehen. Fig. 2 is a front view of the wind converter according to FIG. 1 seen in the wind flow direction.

In den Figuren ist ein insbesondere für windschwache Gebiete vorgesehener Windkonverter 10 schematisiert dargestellt. Der Windkonverter 10 besteht aus einem Generatorgehäuse 11, einem Rotor 12 und einer in dem Generatorgehäuse 11 untergebrachten Lagereinrichtung 13, über die das Generatorgehäuse 11 um eine vertikale Drehachse 14 schwenkbar ist, welche mit der Längssym­ metrieachse eines Haltemastes 15 zusammenfällt.A wind converter 10, which is provided in particular for areas with little wind, is shown schematically in the figures. The wind converter 10 consists of a generator housing 11 , a rotor 12 and a bearing device 13 accommodated in the generator housing 11 , via which the generator housing 11 can be pivoted about a vertical axis of rotation 14 which coincides with the longitudinal axis of a holding mast 15 .

Das Generatorgehäuse 11 enthält einen Montagerahmen 16, in dem auf einem Auflager 17 ein Generator 18, ein Getriebe 19 und ein Lager 20 montiert sind. Das Auflager 17 stützt sich auf der als Drehbühne ausgebildeten Lagereinrichtung 13 ab. Ein weiteres Lager 21 ist an dem Montagerahmen 16 in der Mitte des Endes des Generatorgehäuses 11 vorgesehen. Umgeben ist das Generatorgehäuse 11 von einem paraboloidförmigen Windleitkörper 22, der mantelähn­ lich das Generatorgehäuse 11 unter Bildung einer Kuppe 23 und einer Auslaßöffnung 24 für den Haltemast 15 umschließt, wobei auch das hintere Ende des Windleitkörpers 22 um das Lager 21 herum geschlossen ist. Der paraboloidförmige Windleitkörper 22 ist dem Kopf eines Geschosses nachgebildet und sorgt für eine turbulenzarme Ablenkung des Windes, der aus der mit dem Pfeil A angedeuteten Windanströmrichtung auf den Windkonverter 10 auf­ trifft.The generator housing 11 contains a mounting frame 16 , in which a generator 18 , a gear 19 and a bearing 20 are mounted on a support 17 . The support 17 is supported on the bearing device 13 designed as a rotating platform. Another bearing 21 is provided on the mounting frame 16 in the middle of the end of the generator housing 11 . The generator housing 11 is surrounded by a paraboloid-shaped wind deflector 22 , which encloses the generator housing 11 in a jacket-like manner, forming a dome 23 and an outlet opening 24 for the holding mast 15 , the rear end of the wind deflector 22 around the bearing 21 also being closed. The paraboloid-shaped wind deflector 22 is modeled on the head of a projectile and ensures a low-turbulence deflection of the wind which strikes the wind converter 10 from the direction of the wind flow indicated by the arrow A.

Wie in Fig. 2 angedeutet, weist der Windleitkörper 22 an seiner Oberfläche Windleitelemente 24 auf, die sich geradlinig aus dem Bereich der Kuppe 23 zu dem rückseitigen Ende des Windleitkörpers 22 erstrecken. Es sind insgesamt 16 Windleitelemente 24 vorgese­ hen, die gleichmäßig über die Oberfläche des Windleitkörpers 22 verteilt und in strömungsgünstiger Weise als eingeformte Längs­ rillen ausgebildet sind.As indicated in FIG. 2, the wind guide body 22 has wind guide elements 24 on its surface, which extend in a straight line from the area of the dome 23 to the rear end of the wind guide body 22 . There are a total of 16 wind deflector elements 24 , which are evenly distributed over the surface of the wind deflector body 22 and are formed in a streamlined manner as molded longitudinal grooves.

Der Rotor 12 weist senkrecht zur Drehachse 14 eine zentrale Rotorwelle 25 auf, die innerhalb des Generatorgehäuses 11 in den Lagern 20 und 21 waagrecht drehbar gelagert ist. Die Rotorwelle 25 ist an einer Rotorscheibe 26 befestigt und erstreckt sich bis zu dem Getriebe 19. Zwischen dem Getriebe 19 und dem Generator 18 befindet sich eine Kupplungswelle 27.The rotor 12 has a central rotor shaft 25 perpendicular to the axis of rotation 14 , which is rotatably mounted horizontally within the generator housing 11 in the bearings 20 and 21 . The rotor shaft 25 is fastened to a rotor disk 26 and extends up to the gear 19 . A clutch shaft 27 is located between the transmission 19 and the generator 18 .

Die Rotorscheibe 26 besitzt einen Durchmesser d, der etwa 3/7 des Durchmessers D des Rotors beträgt. Radial an der Rotorscheibe 26 sind gleichmäßig über den Umfang verteilt insgesamt 16 Rotor­ blätter 28 mittig befestigt. Die Rotorblätter 28 sind jeweils zur Windanströmrichtung A um einen Winkel α schräggestellt, der etwa 45° beträgt. In der schematischen Darstellung von Fig. 1 ist dieser Winkel zwischen einem Rotorblatt und der Rotorwelle 25 angegeben.The rotor disk 26 has a diameter d which is approximately 3/7 of the diameter D of the rotor. Radially on the rotor disk 26 a total of 16 rotor blades 28 are attached centrally distributed evenly over the circumference. The rotor blades 28 are each inclined to the wind flow direction A by an angle α, which is approximately 45 °. This angle between a rotor blade and the rotor shaft 25 is indicated in the schematic illustration in FIG. 1.

Die Rotorblätter 28 weisen in radialer Richtung ein konstantes Flugzeugflügel-Querschnittsprofil auf. Wie in Fig. 1 zur Verein­ fachung an nur einem einzigen Rotorblatt angedeutet, weist dieses Querschnittsprofil eine geringer gewölbte bzw. flache Profil­ fläche auf, die gegen die Windanströmrichtung A schräg orientiert ist. Die Rotorummantelung 29 hat den Zweck, das eine Bremswirkung auf den Rotor 12 ausübende radiale Hinausschleudern der Luft­ ströme zu verhindern. Die Breite B jedes Rotorblattes 28 beträgt etwa 1/6 bis 1/5 des Rotordurchmessers D.The rotor blades 28 have a constant aircraft wing cross-sectional profile in the radial direction. As indicated in Fig. 1 for simplification on only a single rotor blade, this cross-sectional profile has a less curved or flat profile surface which is oriented obliquely against the wind flow direction A. The purpose of the rotor casing 29 is to prevent the radial ejection of the air flows which exert a braking effect on the rotor 12 . The width B of each rotor blade 28 is approximately 1/6 to 1/5 of the rotor diameter D.

Die Breite B der Rotorummantelung ist so bemessen, daß ein auf den Rotor wirkender Bremseffekt durch Luftstau, Reibung und Wirbelbildung minimiert ist. An ihrem radialen äußeren Ende sind die Rotorblätter 28 an einer ringförmigen Rotorummantelung 29 befestigt, deren Breite B etwa 1/5 bis 1/4 des Rotordurchmessers D beträgt. Die Rotorummantelung 29 schließt, wie aus Fig. 1 ersichtlich, mit der in Windanströmrichtung liegenden hinteren Kante der Rotorblätter 28 ab und erstreckt sich entgegen der Windanströmrichtung A bis über den Endabschnitt 30 des parabo­ loidförmigen Windleitkörpers 22 hinaus.The width B of the rotor casing is dimensioned so that a braking effect on the rotor caused by air build-up, friction and eddy formation is minimized. At their radially outer end, the rotor blades 28 are fastened to an annular rotor casing 29 , the width B of which is approximately 1/5 to 1/4 of the rotor diameter D. The rotor casing 29 closes, as can be seen from FIG. 1, with the rear edge of the rotor blades 28 lying in the upstream flow direction and extends counter to the upstream wind direction A beyond the end section 30 of the paraboloidal wind guide body 22 .

Aus Vereinfachungsgründen wurden bei der schematischen Darstel­ lung elektrische Anschlußleitungen des Generators und sonstige nicht zum Gegenstand der Erfindung gehörende Einzelheiten weg­ gelassen.For the sake of simplicity, the schematic representation development electrical connecting lines of the generator and others Details not belonging to the subject of the invention away calmly.

Der erfindungsgemäße Windkonverter 10 eignet sich besonders für Schwachwindgebiete, in denen eine Windgeschwindigkeit von 20 bis 25 km/h, also ca. 3 Baufort, herrschen. Aufgrund der erfindungs­ gemäßen Konzeption vermag der erfindungsgemäße Windkonverter bei derartigen Windgeschwindigkeiten fünf- bis sechsmal mehr Energie der bewegten Luftmasse umsetzen als die derzeit bekannten Zwei- und Dreiflügler bei gleichem Rotordurchmesser D. Bei 20 km/h erreichte ein Prototyp des erfindungsgemäßen Windkonverters eine Drehzahl von 200 Umdrehungen pro Minute.The wind converter 10 according to the invention is particularly suitable for low wind areas in which there is a wind speed of 20 to 25 km / h, that is to say about 3 construction sites. Due to the conception according to the invention, the wind converter according to the invention is able to convert five to six times more energy of the moving air mass at such wind speeds than the currently known two- and three-wing aircraft with the same rotor diameter D. At 20 km / h, a prototype of the wind converter according to the invention reached a speed of 200 Revolutions per minute.

Durch die vorgesehene Lagerung des Generatorgehäuses 11 auf dem Haltemast 15 und einer Länge L des paraboloidförmigen Windleit­ körpers 22, die etwa das 0,7fache des Rotordurchmessers D be­ trägt, wird zudem beim Betrieb des Windkonverters eine selbstein­ stellende Ausrichtung des Windkonverters unter Ausnutzung der Windkräfte in der Form erreicht, daß der paraboloidförmige Wind­ leitkörper 22 sich automatisch gegen die Windanströmrichtung A ausrichtet.The proposed storage of the generator housing 11 on the support mast 15 and a length L of the paraboloid-shaped Windleit body 22 , which carries about 0.7 times the rotor diameter D be, is also a self-adjusting orientation of the wind converter using the wind forces in operation of the wind converter the shape achieved that the paraboloidal wind guide body 22 is automatically aligned against the wind flow direction A.

Claims (12)

1. Windkonverter (10), insbesondere für windschwache Gebiete, bestehend aus
einem Generatorgehäuse (11),
einem Rotor (12), der auf einer in dem Generatorgehäuse (11) drehbar gelagerten Rotorwelle (25) befestigt ist, die mit einem Generator (18) in Verbindung steht, wobei der Rotor (12) zur Windanströmrichtung (A) schräggestellte Rotorblät­ ter (28) aufweist, die mit einer ringförmigen Rotorummante­ lung (29) verbunden sind, und aus
einer Lagereinrichtung (13), über die das Generatorgehäuse (11) um eine senkrecht zur Rotorwelle (25) verlaufende Drehachse (14) schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das Generatorgehäuse (11) als paraboloidförmiger Wind­ leitkörper (22, 23, 30) ausgebildet ist, der in Windan­ strömrichtung (A) vor dem Rotor (12) angeordnet ist, und dessen Durchmesser sich auf etwa 3/7 des Rotordurchmessers (D) zum Rotor (12) erweitert.1. Wind converter ( 10 ), in particular for low-wind areas, consisting of
a generator housing ( 11 ),
a rotor ( 12 ) which is fastened on a rotor shaft ( 25 ) which is rotatably mounted in the generator housing ( 11 ) and which is connected to a generator ( 18 ), the rotor ( 12 ) being inclined to the wind flow direction (A) rotor blades ( 28 ), which are connected to an annular rotor casing ( 29 ), and from
a bearing device ( 13 ) by means of which the generator housing ( 11 ) can be pivoted about an axis of rotation ( 14 ) running perpendicular to the rotor shaft ( 25 ), characterized in that
that the generator housing ( 11 ) is designed as a paraboloidal wind guide body ( 22 , 23 , 30 ), which is arranged in the wind direction (A) in front of the rotor ( 12 ), and whose diameter is approximately 3/7 of the rotor diameter (D) extended to the rotor ( 12 ). 2. Windkonverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L) des paraboloidförmigen Windleitkörpers (22, 23, 30) etwa das 0,7fache des Rotordurchmessers (D) beträgt.2. Wind converter according to claim 1, characterized in that the length (L) of the paraboloid-shaped wind deflector ( 22 , 23 , 30 ) is approximately 0.7 times the rotor diameter (D). 3. Windkonverter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Windleitkörper (22) an seiner Oberfläche Windleitelemente (22) aufweist, die sich geradlinig von dem Bereich seiner Kuppe (23) zu seinem Endbereich (30) erstrek­ ken.3. Wind converter according to claim 1 or 2, characterized in that the wind deflector ( 22 ) on its surface has wind deflector elements ( 22 ) which extend in a straight line from the region of its tip ( 23 ) to its end region ( 30 ). 4. Windkonverter nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß sich die ringförmige Rotorumman­ telung (29) entgegen der Windanströmrichtung (29) von dem Ende der daran befestigten Rotorblätter (28) bis über den Endbereich (30) des Windleitkörpers (22) erstreckt.4. Wind converter according to one of the preceding claims, characterized in that the annular Rotorumman telung ( 29 ) against the wind flow direction ( 29 ) from the end of the rotor blades attached ( 28 ) to the end region ( 30 ) of the wind deflector ( 22 ) extends. 5. Windkonverter nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Breite (B) der ringförmigen Rotorummantelung (29) etwa 1/5 bis 1/4 des Rotordurchmessers (D) beträgt.5. Wind converter according to one of the preceding claims, characterized in that the width (B) of the annular rotor casing ( 29 ) is approximately 1/5 to 1/4 of the rotor diameter (D). 6. Windkonverter nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Rotorblätter (28) in radialer Richtung ein konstantes Flugzeugflügel-Querschnittsprofil aufweisen. 6. Wind converter according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor blades ( 28 ) have a constant aircraft wing cross-sectional profile in the radial direction. 7. Windkonverter nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Breite (b) jedes Rotorblatts (28) etwa 1/6 bis 1/5 des Rotordurchmessers (D) beträgt.7. Wind converter according to one of the preceding claims, characterized in that the width (b) of each rotor blade ( 28 ) is approximately 1/6 to 1/5 of the rotor diameter (D). 8. Windkonverter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rotorblätter (28) zur Windanströmrichtung (A) um einen Winkel (α) von etwa 45° schräggestellt sind, wobei die geringer gewölbte bzw. flache Profilfläche gegen die Windanströmrichtung (A) orientiert ist.8. Wind converter according to claim 6 or 7, characterized in that the rotor blades ( 28 ) to the wind flow direction (A) are inclined by an angle (α) of about 45 °, the less curved or flat profile surface against the wind flow direction (A ) is oriented. 9. Windkonverter nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Rotor (12) 16 Rotorblätter (28) aufweist.9. Wind converter according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor ( 12 ) has 16 rotor blades ( 28 ). 10. Windkonverter nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Rotorblätter (28) an einer zentralen Rotorscheibe (26) befestigt sind, deren Durch­ messer (d) etwa 3/7 des Rotordurchmessers (D) beträgt.10. Wind converter according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor blades ( 28 ) are attached to a central rotor disc ( 26 ) whose diameter (d) is approximately 3/7 of the rotor diameter (D). 11. Windkonverter nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß über die Oberfläche des Windleitkörpers (22) 16 Windleitelemente (24) gleichmäßig verteilt sind.11. Wind converter according to one of claims 3 to 10, characterized in that 16 wind deflector elements ( 24 ) are evenly distributed over the surface of the wind deflector ( 22 ). 12. Windkonverter nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Windleitelemente (24) als Längs­ rillen in den Windleitkörper (22) eingeformt sind.12. Wind converter according to one of claims 3 to 11, characterized in that the wind deflector elements ( 24 ) are formed as longitudinal grooves in the wind deflector ( 22 ).
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1001163C2 (en) * 1995-09-08 1997-03-11 Pieter Arie Jan Eikelenboom Windmill for generation of electrical power
FR2760049A1 (en) * 1997-02-21 1998-08-28 Georges Jules Guerin Wind power turbine for installation on vehicle or on fixed tower
DE10208561A1 (en) * 2002-02-27 2003-09-04 Andreas Zott Wind wheel has preferably conical pointed rotating wind wheel body whose point always faces into wind, and peripheral vane strips uniformly distributed about peripheral surface
GB2451478A (en) * 2007-07-30 2009-02-04 Subsea Energy Wind turbine and generator with ovoid frame.
CN102777331A (en) * 2012-08-06 2012-11-14 国电联合动力技术有限公司 Method for determining diameter of wind wheels of wind driven generator set

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1001163C2 (en) * 1995-09-08 1997-03-11 Pieter Arie Jan Eikelenboom Windmill for generation of electrical power
FR2760049A1 (en) * 1997-02-21 1998-08-28 Georges Jules Guerin Wind power turbine for installation on vehicle or on fixed tower
DE10208561A1 (en) * 2002-02-27 2003-09-04 Andreas Zott Wind wheel has preferably conical pointed rotating wind wheel body whose point always faces into wind, and peripheral vane strips uniformly distributed about peripheral surface
GB2451478A (en) * 2007-07-30 2009-02-04 Subsea Energy Wind turbine and generator with ovoid frame.
CN102777331A (en) * 2012-08-06 2012-11-14 国电联合动力技术有限公司 Method for determining diameter of wind wheels of wind driven generator set
CN102777331B (en) * 2012-08-06 2013-12-04 国电联合动力技术有限公司 Method for determining diameter of wind wheels of wind driven generator set

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