NO760480L - Vindkraftverk. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår et vindkraftverk med minst en rotor som både er dreibar om en rotorakse og er opplagret i en bærekonstruksjon for svingning om en oppstående akse som danner en vinkel med rotoraksen, for orientering i forhold til vinden ved

hjelp av en innstillingsinnretning, og som driver en arbeidsmaskin, f.eks. en strømgenerator.

Der er kjent vindkraftverk av den foran angitte art hvor en propell er dreibart opplagret om en horisontal akse ved forenden av en hovedsakelig horisontal bærer som selv er dreibart opplagret om en hovedsakelig vertikal akse, samtidig som der ved den bakre ende av bæreren er anordnet en vindfane eller ledeflate ved hvis hjelp propellen eller vindskovlhjulet skal innstilles automatisk i vindretningen ved svingning av bæreren om den vertikale akse. Herunder tas der ikke hensyn til den vertikale vindretningskomponent. Slike kjente vindkraftmaskiner er blitt begrenset til relativt små propell-diametre av en størrelse på 1 til høyst ganske få meter i diameter. Ved slike dimensjoner er det ennå mulig å beherske de krefter som oppstår på lagrene for propellens eller rotorens dreieaksel, og som opptrer ved retningsendringer av propellen som følge av propellens gyroskopvirkning. Ytelsesevnen av slike vindkraftmaskiner er som følge av deres begrensede dimensjoner også meget begrenset. Man har allerede forsøkt å fremstille større vindkraftverk av den innledningsvis angitte art. Forslag i denne retning er f.eks. gjort av Honnef i skriftet "Windkraftwerke"Berlin 1932, ELGAWE-Tagesfragen,

Forlag Dr. Fritz Pfotenhauer, samt i DT-PS 556 032. Et amerikansk forsøksanlegg med en rotor med en diameter på ca. 70 m ble, til tross for meget langsom dreining av rotoren, ødelagt ved en rotorretnings-endring, idet rotoren ble revet løs fra sitt opplagringsstativ og slynget bort. De krefter og deformasjoner som opptrer ved slike store anlegg, som i mange tilfelle er nødvendige foråt vindforholdene skal kunne utnyttes til levering av utnyttbar energi, har hittil ikke kunnet beherskes, slik at utnyttelse av vindkraften hittil bare har funnet sted i meget begrenset utstrekning og i små vindkraftanlegg.

I lys av den tiltagende mangel og økende pris av andre energikilder er imidlertid en økonomisk utnyttelse av den foreliggende vindkraft av stadig større betydning.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å skaffe et vindkraftverk av den innledningsvis beskrevne art som ved enkel, konstruktivt lett og økonomisk utførelse også kan utføres som storanlegg, samtidig som det raskt, nøyaktig og pålitelig kan styres i vindretningen uten at der opptrer vanskelige eller ikke-beherskbare krefter. Dessuten skal kraftverket i drift ved optimal utnyttelsesgrad av vindkraften være sikkert, pålitelig og økonomisk.

Denne oppgave blir ifølge oppfinnelsen løst ved at rotoraksen er anordnet i bærekonstruksjonen på en måte som tillater en presesjon av rotoren eller rotorene for svingning om en ytterligere tenkt vippeakse som strekker seg gjennom både rotoraksen og den stående akse og danner en vinkel med begge, og at en posisjoneringsinnretning til posisjonering av rotorhovedplanet foruten en innstillingsinnretning for svingning av den stående akse for rotoren eller rotorene for det tilfelle at der skal finne sted en innstilling av rotoren eller rotorene i avhengighet av horisontale vindretningsendringer, har minst en stillinnretning som direkte eller indirekte utøver et dreiemoment på rotoren eller rotorene resp. på en aksel for disse, idet dreiemomentet har en momentvektorkomponent som står vinkelrett på rotoraksen og vinkelrett på den stående akse, og hvis størrelse til enhver tid kan styres ved hjelp av en styreinnretning under hensyntagen til gyroskoppresesjonslovene i avhengighet av rotorens turtall og den vindretnings-orienteringsbevegelse som skal utøves på rotoren eller rotorene, og avstemt etter det dreiemoment som skal utøves av innstillingsinnrétningen for den stående akse.

Vindkraftverket ifølge oppfinnelsen har vesentlige fordeler i forhold til teknikkens stand. Ved de kjente vindkraftverk tilsvarer produktet av det dreiemoment som er nødvendig for dreining av rotoren med dennes bærer om den stående akse, og dreievinkelen det i systemet innførte arbeid, som resulterer i at dreiebevegelsen av rotoren eller rotorene blir langsommere. Bruken av denne energi må anses som et dobbelttap, da den energi som må anvendes til dreining av systemet om den stående akse, kommer til syne som et tilsvarende tap av dreieenergi for rotoren eller rotorene. I motsetning til dette er oppfinnelsen basert på den tanke å betrakte rotorene i et vindkraftverk som gyroskoper og å utnytte den presesjon som opptrer ved ytre dreiemomentpåvirkninger av et roterende gyroskop, for posi-sjoneringsbevegelsen av rotoren eller rotorene.

Ved vindkraftverket ifølge oppfinnelsen e-r hver rotor dreibart opplagret om tre akser som hver danner en vinkel med hverandre, nemlig rotoraksen, den stående akse og dessuten en vippeakse. Hvis der for enkelhets skyld gås ut fra at den stående akse er vertikal, at rotoraksen er hovedsakelig horisontal og ligger i vindretningen, og at vippeaksen er hovedsakelig horisontal og strekker seg på tvers av vindretningen, samtidig som rotorene dreier seg og således danner gyroskoper, så vil ved dreining av den bærekonstruksjon som bærer rotoren eller rotorene, om den stående akse ved hjelp av en innr stillingsinnretning, f.eks. et rotasjonsdrivverk eller styreklaffer, rotoraksen som følge av den oppnådde presesjon av rotoren eller rotorene, vippe om vippeaksen oppover eller nedover, alt etter retningen for dreiningen av bærekonstruksjonen om den stående akse. Anordningen av vippeaksen medfører altså at lagerkrefter som mot-virker presesjonen, ikke må opptas av bærekonstruksjonen. Ved høye rotorturtall eller store dimensjoner (i størrelsesorden 100 m) blir slike lagerkrefter selv ved langsom rotasjon av rotoren så store at de ville kreve uøkonomisk kraftig dimensjonerte bærekonstruksjoner. Ved kjente vindkraftanlegg ville man dessuten ved en dreining om den stående akse uten anordningen av en vippeakse måtte tåle det foran nevnte, i dobbelt grad virkende energitap. I forhold til dette kan bærekonstruksjonen ved vindkraftverk ifølge oppfinnelsen være meget lett, fordi den bare skal oppta vekten av rotoren eller rotorene og ikke ytterligere lagerkrefter som følge av presesjon. Et vindkraftverk ifølge oppfinnelsen hvor der ved en dreining av systemet om den stående akse finner sted en vipping av rotoraksen oppover eller nedover, kan anvendes uten at der foreligger ytterligere stillinnretninger, når den horisontale vindretning er hovedsakelig konstant, men der skal finne sted en tilpasning av rotorstillingen til en endring av den vertikale vindkomponent, f.eks. oppadgående eller nedadgående vinder. Dette kan f.eks. tenkes ved anordning av et vindskovlhjul på tvers av en dypt innskåret dal eller kløft (canyon) hvor vinden alltid blåser i kløftens retning, men kan ha en varier-ende hastighetskomponent oppover eller nedover. Når der ved et vindkraftverk i henhold til oppfinnelsen skal finne sted en tilpasning av rotorstillingen ikke bare til en endring av den vertikale vindretningskomponent, men også til den horisontale vindretning, blir der i henhold til oppfinnelsen dessuten anordnet en stillinnretning som tillater utøvelse av et dreiemoment på rotoropplagringens vippeakse. Når rotoren eller rotorene i et slikt vindkraftverk i henhold til oppfinnelsen dreier seg, bevirker utøvelsen av et dreiemoment på vippeaksen en presesjon av det av rotorene dannede gyrosystem om den stående akse, dvs. en innstillingsbevegelse av rotorene med hensyn til den horisontale vindretning. Når der skal finne sted en tilpasning til både den horisontale og den vertikale vindretning,

kan der under utnyttelse av presesjonen utøves dreiemomenter på

den stående akse av systemet ved hjelp av innstillingsinnretningen og på systemets vippeakse ved hjelp av stillinnretningen. Som innstillings- og stillinnretninger kan der f.eks. anvendes elektromotorer som virker på opplagringen om den stående akse resp. vippeaksen. Innstillingsinnretningen og stillinnretningen kan påvirkes og styres av en styreinnretning som mates med turtallet for rotoren resp. rotorene samt den ønskede vinkelendring av rotoraksen i horisontal og vertikal retning som målestørrelser. De ønskede vinkelendringer kan f.eks. måles ved hjelp av en kardansk opphengt vindfane, dvs. en vindfane som reagerer på vindretningsendringer både i horisontal og vertikal retning. Disse vinkelendringer kan omsettes i elektriske signaler og tilføres en styreinnretning. Rotorturtallet kan måles ved hjelp av en vanlig turtallsmåler og likeledes mates inn i styreinnretningen som et elektrisk signal. Styreinnretningen, som kan være utformet som en elektronisk innretning, omdanner de innmatede signaler i ordrer til innstillingsinnretningen resp. stillinnretningen i henhold til de ligninger som gjelder innenfor gyroskop-teorien. På denne måte er det mulig å oppnå en løpende, fintfølende retningsstyring av rotoren eller rotorene i vindkraftverket ifølge oppfinnelsen i avhengighet av vindretningen.

Et vindkraftverk ifølge oppfinnelsen kan være slik utformet at alle innretninger til frembringelse av dreiemomenter på akser (stående akse resp. vippeakse resp. rotorakse) i systemet, f.eks. innstillingsinnretningen og en eller flere stillinnretninger, settes ut av virkning når der raser storm av stor styrke, spesielt orkaner, dvs. at alle tvangsbetingelser på de tre nevnte akser da er utkoblet. I et slikt tilfelle vil rotoren eller rotorene under innvirkningen

av vindkraften av seg selv ved presesjon automatisk innstilles i en nøytral stilling hvor vindmotstanden er minimal. Derved kan der oppnås en automatisk overbelastningssikring av vindkraftverket.

Ved vindkraftverket ifølge oppfinnelsen kan både innstillingsinnretningen til dreining om den stående akse og eventuelt også foreliggende stillinnretninger til svingning om vippeaksen fylle en dobbelt funksjon, spesielt når det dreier seg om mekaniske eller elektromekaniske innretninger. Ved hjelp av disse innretninger kan det omløpende rotorsystem føres til en bestemt vindretning ved presesjon og holdes i denne vindretning. Ved stillestående rotorsystem kan innretningene tjene til å dreie rotoren eller rotorene til en ønsket stilling.

Felles for alle utførelsesformer av vindkraftverket ifølge oppfinnelsen er at de med meget liten konstruktiv innsats kan frem-stilles i lett utførelse og dermed med relativt lite materialforbruk og små kostnader, samtidig som de tillater en løpende, nøyaktig tilpasning til den herskende vindretning og dermed en spesielt økonomisk utnyttelse av vindkreftene. Ifølge utkoblingen av innvirkningen av presesjonskreftene på bærestillaset ved vindkraftmaskinen ifølge oppfinnelsen er det også mulig å bygge storanlegg som tillater en økonomisk utnyttelse selv av vinder med meget liten vind-hastighet.

Vindkraftverket ifølge oppfinnelsen er fordelaktig slik utformet at konstruksjonen av alle deler av vindkraftverket og opplagringen av rotoren eller rotorene er slik utført at der for dreie-bevegelsene om hver av de tre akser, nemlig rotoraksen, vippeaksen og den stående akse, til enhver tid foreligger en masseutligning.

På denne måte sikres det at der ikke som følge av tyngdekraftens innflytelse, f.eks. som følge av ujevn fordeling av tyngden av bærekonstruksjonen i forhold til vippeaksen, utøves dreiemomenter som ville frembringe en presesjon av rotorsystemet så snart rotorene dreier seg. Hvis en slik tyngde- resp. masseutligning ikke foreligger, må virkningen av tyngdekraften eventuelt kompenseres av den innstillings- eller stillinnretning som virker om den respektive akse for at uønskede presesjoner skal unngås. Under visse omstendigheter kan imidlertid også en slik konstruksjon være fordelaktig, hvis der som følge, av forekomsten av tilsiktet ulik vekt med hensyn til tyngdefordelingen skal frembringes en automatisk presesjon og dermed en automatisk overføring av rotoren eller rotorene til en bestemt stilling for det tilfelle at innstillingsinnretningen resp. stillinnretningen er ute av drift.

En gunstig utformning av vindkraftverket ifølge oppfinnelsen fås når to koaksiale, i samme plan liggende, motsatt dreiende rotorer er dreibart opplagret om rotoraksen. Når der ved et vindkraftverk ifølge oppfinnelsen anvendes to motsatt dreiende, koaksiale og i samme plan liggende rotorer, vil den vind som strømmer mot rotorene, påvirke disse med samme hastighet. Derav følger at den luftimpuls som treffer hver av rotorene, er proporsjonal med den respektive rotorflate. Men dermed er også den energi som overføres fra vinden til hver ro.tor, proporsjonal med den respektive rotorflate. Ved koaksiale og i samme plan liggende rotorer har den indre rotor vanligvis en mindre flate enn den ytre rotor, såfremt skovllengdene er passende dimensjonert i overensstemmelse med aerodynamiske syns-punkter. Vanligvis vil turtallet for den ytre rotor da være større enn turtallet for den indre rotor, spesielt når de to motsatt dreiende rotorer utgjør de to deler av en strømgenerator ("stator" og "rotor"), slik det vil bli omtalt senere, idet dreiemomentet på den ytre rotor må være like stort som dreiemomentet på den indre rotor, men ha motsatt fortegn, og ytelsen av hver rotor er proporsjonal med produktet av turtall og dreiemoment. Teoretisk ville det være mulig ved en slik utformning av et vindkraftverk ifølge oppfinnelsen å utbalansere spinnet (bevegelsesmengdemomentet) for de to koaksiale, motsatt, dreiende rotorer mot hinannen. Dette ville ha den virkning at gyroskopvirkningen av de motsatt dreiende rotorer i dette tilfelle ville kompensere hinannen innbyrdes, bg at en dreiemomentinnvirkning på rotoraksen ikke lenger ville frembringe noen presesjon, uavhengig av om den finner sted på den stående akse, vippeaksen eller rotoraksen. I praksis er en slik spinnutligning av rotorene med henblikk på de foran beskrevne forhold ved koaksiale, motsatt dreiende rotorer en meget vanskelig oppgave, da man enten må gi den mindre indre rotor en uforholdsmessig høy vekt for å øke massetreghetsmomentet tilsvarende eller må øke turtallet for den indre rotor ut over turtallet for den ytre rotor, f.eks. ved egnet påvirkning av den mot rotoren strømmende vind, noe som imidlertid sterkt ville påvirke virkningsgraden av det samlede system. Ved anvendelse av koaksiale, i samme plan liggende, motsatt dreiende rotorer i et vindkraftverk i henhold til oppfinnelsen er det derfor vanligvis fordelaktig å dimensjonere de to rotorer hver for seg for mest mulig optimal strømningsteknisk virkningsgrad og lavest mulig tyngde. Ved en slik utformning vil gyroskopvirkningene av begge de motsatt dreiende rotorer ikke oppheve hverandre innbyrdes, men der vil bli tilbake et resulterende spinn-moment som ifølge oppfinnelsen kan anvendes til å lette orienteringen av det dreiende rotorsystem i den ønskede vindretning ved utnyttelse av presesjonen. Ved en anordning av koaksiale, motsatt dreiende rotorer kan i alle tilfelle den samlede presesjonsvirkning, selv ved meget store og hurtigløpende rotorer, reduseres til et lavere nivå enn ved anvendelse av bare én rotor med samme totale ytterdiameter eller eventuelt fullstendig elimineres, slik at presesjonsvirkningen ved innstillingsbevegelsene av rotorene blir relativt.liten og eventuelt faller helt bort, så der tilsammen bare opptrer små krefter. Dessuten fås der ved en dobbeltrotorutførelse meget fordel-aktige konstruktive utformningsmuligheter som vil bli nærmere beskrevet nedenfor.

Et vindkraftverket ifølge oppfinnelsen med-to koaksiale, i samme plan liggende, motsatt dreiende rotorer, er med fordel utformet slik at hver av de to motsatt dreiende rotorer fordelt rundt omkretsen bærer et antall magnetpoler som samvirker med magnetpoler på den annen rotor, idet minst polene på den ene rotor har elektriske ledningsviklinger som via ledninger er forbundet med en kollektor, slik at begge rotorer danner de i forhold til hinannen dreibare deler ("stator" og "rotor") av en strømgenerator resp. av en elektromotor ved innmating av strøm i kollektoren. Langs omkretsen av hver av de motsatt dreiende rotorer kan der anbringes en flerhet av poler. Disse poler kan ha en meget liten og lett utførelse. På denne måte er det mulig å skaffe strømgeneratorer resp. elektromotorer som danner en enhet med rotoren og har en meget lav tyngde i forhold til ytelsen. Den strøm som frembringes i en slik strømgenerator, kan via en kollektor og eventuelt en etterfølgende likeretter eller omformer-enhet føres inn på et strømnett eller tilføres et arbeidsapparat.

En annen gunstig utformning av vindkraftmaskinen ifølge oppfinnelsen, hvor der enten kan være anordnet en eneste rotor eller også to koaksiale, i samme plan liggende, motsatt dreiende rotorer, oppnås ved at rotoren eller hver av de motsatt dreiende rotorer fordelt rundt omkretsen bærer et antall magnetpoler som samvirker med magnetpoler som er anordnet rundt rotoraksen og er sikret mot dreining om denne, samtidig som enten polene på rotoren eller rotorene eller de mot dreining om rotoraksen sikrede poler har elektriske ledningsviklinger som via ledninger er forbundet med en kollektor, slik at rotoren eller hver av de motsatt dreiende rotorer sammen med de tilhørende, mot dreining om rotoraksen sikrede poler, danner delene ("rotor" og "stator") av en strømgenerator resp. en elektromotor ved innmating av strøm i kollektoren. Også ved denne utfør-elsesform er det mulig å anordne en flerhet av poler rundt omkretsen av den respektive rotor, resp. rundt rotoraksen, nærmere bestemt på en sirkel med relativt stor diameter. På denne måte kan der også med denne konstruksjon skaffes en strømgenerator eller en elektromotor med en meget lav vekt i forhold til ytelsen.

Fordelaktig er en vindkraftmaskin i henhold til et av.de foran beskrevne utførelseseksempler slik utformet at polene på den ene del av strømgeneratoren resp. elektromotoren, f.eks. polene på en rotor eller de mot dreining om rotoraksen sikrede poler, er utformet som permanentmagneter. Ved en slik.utførelse må strøm bare føres bort fra resp. tilføres ledningsviklingene for polene i den ene del, f.eks. en av rotorene når det dreier seg om to motsatt dreiende rotorer, eller fra ledningsviklingene hos de mot dreining om rotoraksen sikrede poler. Som allerede nevnt foran blir der ved denne utfør-elsesform av vindkraftmaskinen ifølge oppfinnelsen frembragt strøm så snart rotorene dreier seg som følge av den gjennomstrømmende vind. Disse utførelsesformer har imidlertid den store fordel at systemet virker som elektromotor ved stillestående eller langsomtløpende rotorer, hvis der mates strøm inn i de med elektriske ledningsviklinger forsynte poler. På denne måte kan rotoren reps. rotorene settes i omdreining eller deres turtall økes. På denne måte er det f.eks. også mulig ved igangsetting av vindkraftmaskinen raskt å tilpasse rotorturtallet til det turtall som er optimalt for utnyttelse av vindstrømhingen ved de herskende vindforhold. Så snart dette optimale turtall er nådd, kan motordriften avsluttes ved ut-kobling av strømtilførselen og omkobling til generatordrift.

En gunstig utformning av vindkraftmaskinen i henhold til oppfinnelsen fås også når rotorbladkranseh for hver rotor både langs den indre og den ytre omkrets er omsluttet av en mantelring. Derved fås strømningsføring av den vindstrømning som strømmer gjennom rotor-flaten, hvorved en langt gunstigere utnyttelse av vindenergien blir mulig.

En fordelaktig utformning av vindkraftverket ifølge oppfinnelsen oppnås også når hver av de koaksiale, i samme plan liggende, motsatt dreiende rotorer er opplagret på en rotoraksel ved hjelp av minst ett nav, samtidig som den ytre rotor er festet til sitt resp. sine nav ved hjelp av strevere som strekker seg skrått utover mot det respektive nav og griper rundt den indre rotor på begge sider. Ved hjelp av en slik konstruksjon fås der en meget lett konstruksjon som allikevel er stiv med hensyn til utbøyninger fra rotorhovedplanet under innvirkning av presesjonskrefter, samtidig som konstruksjonen på enkel måte sikrer at den i motsatte retninger fra rotorhovedplanet forløpende utbøyning av de motsatt dreiende rotorer under virkningen av presesjonskrefter forblir meget liten, hvorved endringen av ring-spalten mellom de to motsatt dreiende rotorer og dermed endringen av virkningsgraden av en av rotorene dannet strømgenerator forblir meget liten. Uavhengig av den foran beskrevne streverkonstruksjon har koaksiale, i samme plan liggende, motsatt dreiende rotorer også den fordel i forhold til en tidligere benyttet, kjent rotoranordning av to koaksiale, motsatt dreiende, bak hinannen anordnede rotorer, at det ved anvendelse av i samme plan liggende rotorer som deler av en strømgenerator er radialavstanden som er avgjørende, og denne blir hovedsakelig konstant rundt omkretsen også ved små deformasjoner som følge av presesjonspåvirkningen, mens det ved bak hinannen anordnede rotorer er aksialavstanden som er avgjørende. Denne aksialavstand forandrer seg meget sterkt rundt omkretsen under innvirkning av presesjonen og vanskeliggjør eller umuliggjør bruken av slike rotorer som deler av en strømgenerator fordi den virksomme luftspalte endrer seg for sterkt.

En spesielt gunstig utformning;.som kreves beskyttet ikke bare

i forbindelse med vindkraftmaskinen ifølge oppfinnelsen, men også uavhengig av denne i forbindelse med strømgeneratorer eller elektromotorer med radialt overfor hinannen liggende, innbyrdes bevegelige poler, oppnås ved åt enten de poler av de overfor hinannen stående poler i innbyrdes bevegelige polrekker på de deler som danner en strømgenerator eller en motor, som befinner seg på den radialt ytre del, eller de poler som befinner seg på den radialt indre del,

strekker seg parallelt med retningen for rotoraksen til begge sider utenfor de motstående poler på den annen del. Når de i forhold til hinannen dreiende deler av strømgeneratoren resp. motoren ved en slik utformning beveger seg aksialt i retningen for rotoraksen bort fra hinannen eller mot hinannen, f.eks. under innvirkning av presesjonen på motsatt dreiende rotorer, blir det fra den ene til den annen pol løpende magnetfelt ikke svekket eller brutt av den aksiale relative forskyvning, men blir opprettholdt i sin fulle styrke som følge av at en pol i hvert polpar er lengre til begge sider i aksialretningen enn den motliggende pol. Da det ved slike aksialforskyv-ninger dreier seg om relativt små forskyvninger hvor radialavstanden mellom polene blir hovedsakelig uendret, sikres det ved en slik polkonstruksjon at magnetfeltforholdene under drift forblir praktisk talt uforandret, slik at en uhindret frembringelse av.strøm eller motorytelse er sikret. En slik polkonstruksjon kan med-fordel anvendes ikke bare i forbindelse med rotorene i vindkraftmaskiner, men også i andre strømgeneratorer eller elektromotorer hvor der kan finne sted en aksialforskyvning mellom "stator" og "rotor" som følge av ytre påvirkninger.

En fordelaktig utformning av vindkraftverket ifølge oppfinnelsen fås også hvis der på hver rotor aksialt ved siden av hverandre i retningen for rotoraksen er anordnet et antall polrekker som samvirker med motsvarende polrekker på den annen del som sammen med rotoren danner en strømgenerator eller en elektromotor. På denne måte kan der anbringes et meget stort antall poler slik at en meget høy elektrisk ytelse kan frembringes, resp. at motoren kan oppta en meget høy ytelse på et relativt lite volum ved anvendelse av bare en eller to motsatt dreiende rotorer.

Fordelaktig kan et utførelseseksempel på vindkraftverket ifølge oppfinnelsen være slik utformet at rotoren eller rotorene er dreibart opplagret om en akse omtrent på midten av en bærekonstruksjon som strekker seg diametralt og parallelt med hovedplanet for rotorene på minst en side av disse og med sine ender er dreibart opplagret i diametralt overfor hinannen på hver sin side av rotoraksen liggende lagre hvis dreiéakser ligger 1 rotorenes hovedplan og flukter med hinannen, og som på sin side er festet til en støttekonstruksjon.

En slik konstruksjon gjør det mulig å realisere svingbarheten av rotoraksen om en ytterligere vippeakse, samtidig som oppbygningen blir lett og allikevel stabil.

En ytterligere utførelsesform går fortrinnsvis ut på at støttekonstruksjonen er utformet som et stillas som er dreibart opplagret om den stående akse i en dreielagerkonstruksjon. På denne måte fås der et vindkraftverk hvor rotoren eller rotorene er dreibare om tre akser, nemlig rotoraksen, vippeaksen og den stående akse.

Ved en slik utformning av vindkraftmaskinen ifølge oppfinnelsen kan der fordelaktig som stillinnretning ved minst én ende av bærekonstruksjonen være anordnet en innretning til utøvelse av et dreiemoment på bærekonstruksjonen med en dreiemomentvektor som ligger i vippeaksen. Innretningen til utøvelse av dreiemomentet kan f.eks. være en elektromotor som utøver et dreiemoment om bærekonstruksjonens dreieakse, dvs. om vippeaksen, idet dreiemomentvektoren ligger i vippeaksen. Driften kan være slik utformet at den, når den ikke er innkoblet, tillater en fri dreining, dvs. en tomløpsdreining, av bærekonstruksjonen-om vippeaksen.

Ved anvendelse av koaksiale og i samme, plan liggende, motsatt dreiende rotorer kan en spesielt gunstig utformning av vindkraftverket ifølge oppfinnelsen også oppnås ved at bærekonstruksjonen har en bærering som er anordnet mellom de koaksiale, i samme plan liggende rotorer og konsentrisk med disse, og som er dreibart opplagret på den ytre omkrets av den indre rotor og på den indre omkrets av den ytre rotor. Ved denne konstruksjon er det mulig både på den ytre omkrets av den indre rotor og på den indre omkrets av den ytre rotor å anordne hver sin polrekke av permanentmagneter og på omkretsen av bæreringen å anordne magnetpoler med ledningsviklinger som samvirker med permanentmagnetpolrekkene. Ved denne utformning er det ikke nød-vendig å anordne slepekontakter til å føre strøm fra den indre eller den ytre rotor til bærestillaset.

Den foran beskrevne utførelsesform av vindkraftverket ifølge oppfinnelsen kan fordelaktig være slik utformet at der på den endekant av bæreringen som vender mot vinden, er innstillbart og forstillbart lagret en styreklaff. Ved hjelp av en slik styreklaff eller flere diametralt anordnede eller rundt bæreringens omkrets fordelte styreklaffer er det f.eks. mulig å styre strømningen av den mot rotorene strømmende vind slik at vinden f.eks. fortrinnsvis ledes mot den ene av rotorene. Videre er det ved hjelp av slike styreklaffer mulig under utnyttelse av de vindkrefter som virker på styreklaff ene, å frembringe vippemomenter på rotorsysternet og derved oppnå en presesjon av rotorsystemet. Slike styreklaffer kan således under visse omstendigheter anvendes istedenfor mekaniske eller elektromekaniske inn.stillingsinnretninger for utøvelse av dreiemomenter, eksempelvis med en vektor som ligger i vippeaksen. Herunder er det riktignok en forutsetning at en eller flere styreklaffer kan innstilles slik at der ikke fås en rundt omkretsen jevn kraftvirkning av vinden på styreklaffene.

En annen utformning av det foran nevnte utførelseseksempel, hvor en bærekonstruksjon som bærer rotoren eller rotorene, er svingbart opplagret om en vippeakse i en støttekonstruksjon, erkarakterisert vedat støttekonstruksjonen er utformet som en stillaskon-struksjon som er stivt forbundet med jorden. En slik utformning er f.eks. tenkelig ved anordning av en eller flere motsatt dreiende rotorer i en kløft (canyon) hvor endene av bærekonstruksjonen på motsatte sider av kløften er opplagret for svingning om vippeaksen i støttekonstruksjoner som er festet på begge sider av kløften.

Foråt- det ved en slik utformning skal .være mulig å tilpasse rotoren eller rotorene til en endring av den vertikale vindstrømnings-komponent ved utnyttelse av rotorpresesjonen, kan dette utførelses-eksempel være slik utformet at bærekonstruksjonen strekker seg til begge sider av rotoren eller rotorene, og at disse har en rotoraksel med endepartier som rager utenfor rotoren fortil og baktil, og som ved hjelp av en innstillingsinnretning er bevegelige frem og tilbake i føringsbaner i den fremre og bakre del av bærekonstruksjonen i et tenkt plan som strekker seg gjennom rotoraksen og bærekonstruksjonens lagre på en måte som medfører en dreiemomentinnvirkning med en i den stående akse liggende vektor. På denne måte er det innenfor visse vinkelgrenser mulig å svinge rotoraksen om den stående akse. Ved en slik svingning vil rotoren utføre en presesjon og herunder svinge opp. eller ned og dermed tilpasse seg en endring av den vertikale vind-strømningskomponent. Den horisontale vindretning må ved en slik utformning av vindkraftverket ifølge oppfinnelsen forbliShovedsakelig konstant, noe som imidlertid er tilfellet for vindstrømningen gjennom

En gunstig konstruktiv utformning av det foran nevnte"ut-førelseseksempel erkarakterisert vedat endene av rotorakselen er opplagret i kuleleddlagre i glidestener som på sin side ve,d hjelp av skruespindeldrivverk er bevegelige frem og tilbake i motsatte retninger i føringsbanene i de fremre og bakre deler/av bærekonstruksjonen.

En annen gunstig konstruktiv utformning av vindkraftverket ifølge oppfinnelsen kan oppnås ved at rotoren eller rotorene har en aksel med endepartier som rager utenfor rotorhovedplanet fortil og baktil, og som er opplagret i føringsbaner i en fremre og en bakre del av bærekonstruksjonen og ved hjelp av en stillinnretning er be-vegelig opp og ned i et tenkt plan som strekker seg gjennom rotoraksen og den stående akse på en måte som medfører en dreiemomentinnvirkning med en i vippeaksen liggende vektor. Ved denne utformning blir en svingbarhet av rotorsystemet om en vippeakse ikke oppnådd ved at rotoren er opplagret i en bærekonstruksjon som på sin side er svingbar om vippeaksen, men ved at rotorakselen er slik opplagret i bærekonstruksjonen at den både er dreibar om rotoraksen og vippbar om en vippeakse ved tilsvarende føring av endene av rotorakselen. En slik konstruksjon kan på grunn av sin enkelhet være fordelaktig spesielt ved mindre enheter av vindkraftverk ifølge oppfinnelsen når relativt små bevegelser om vippeaksen er nødvendige.

Også i dette utførelseseksempel fås der en gunstig konstruksjon når endene av rotorakselen er opplagret i kuleleddlagré i glidestener som på sin side, f.eks. ved hjelp av skruespindeldrivverk eller pneumatiske eller hydrauliske sylinderenheter, er bevegelige opp og ned i motsatte retninger.

I det etterfølgende vil der i forbindelse med tegningen bli beskrevet utførelseseksempler på et vindkraftverk ifølge oppfinnelsen. Fig. 1 er et oppriss av et første utførelseseksempel av et vindkraftverk ifølge oppfinnelsen, delvis i snitt. Fig. 2 er et oppriss av et annet utførelseseksempel, delvis skjematisert og delvis i snitt. Fig. 3 er et snitt i større målestokk gjennom utførelses-eksempelet på fig. 2 etter linjen III-III på fig. 2. Fig. 4 er et oppriss av et tredje utførelseseksempel som er anordnet i en kløft, og som er vist delvis skjematisk og delvis i snitt. Fig. 5 er et lengdesnitt gjennom et fjerde utførelseseksempel av et vindkraftverk ifølge oppfinnelsen. Fig. 6 er et lengdesnitt gjennom et femte utførelseseksempel.. Fig. 7 er et lengdesnitt gjennom et sjette utførelseseksempel. Fig. 8 er et utsnitt av et polpar i en strømgenerator i et vindkraftverk i henhold til oppfinnelsen, delvis i snitt.

I det på fig. 1 viste første utførelseseksempel av vindkraftverket er to koaksiale, i samme plan liggende, motsatt dreiende rotorer 1 og 2 dreibart anordnet om en felles rotoraksel 3. Kransen av blader eller skovler på hver rotor 1 resp. 2 er både langs sin indre omkrets og langs sin ytre omkrets omgitt av en mantelring 1', 1" resp. 2', 2". Rotorakselen 3 er dreibart opplagret i midten av en bærekonstruksjon 4. Bærekonstruksjonen er i det på tegningen viste utførelseseksempel utført som en av flere profiler eller rør sammen-sveiset konstruksjon, idet en del av konstruksjonen strekker seg langs den ene side av de to rotorer (synlig på fig. 1), mens den annen del strekker seg langs den motsatte side av de to rotorer. Ved de to ender av bærekonstruksjonen er de på hver sin side av rotorene forløpende deler forbundet. Ved den ene ende av bærekonstruksjonen er der anordnet en akseltapp 4', og ved den annen ende er der anordnet en akseltapp 4" som flukter med akseltappen 4". De to akseltapper 41 og 4" ligger i rotorens hovedplan. Akseltappene 4' og 4"

er dreibart opplagret i diametralt overfor hinannen liggende lagre 5 og 6 hvis dreieakser ligger 1 rotorhovedplanet og flukter med hinannen. Lagrene 5 og 6, som i det viste utførelseseksempel er utformet som kulelagre, er festet i en støttekonstruksjon 7 som i det viste utførelseseksempel er utformet som et stillas som er sveiset sammen av strevere. I det nedre parti av støttekonstruksjonen 7 er der en grunnplate 71 som via løperullepar 8 er dreibart opplagret på en dreiekrans 9 for omdreining om en stående, tilnærmet vertikal akse som skjærer dreieakselen 3 og aksen, gjennom lagrene 5 og 6. Løpe-eller dreiekransen 9 er festet til jorden ved hjelp av en forankrings-konstruksjon 10.

En av løperullene 8 står i drivforbindelse med en elektromotor 11 som er festet til grunnplaten 7'. Løperullen 8, som er utformet som friksjonsrulle, dreier ved innkobling av elektromotoren 11 støtte-konstruks jonen og dermed også rotorene om den stående akse, som i det foreliggende eksempel er vertikal.

Akseltappen 4" på bærekonstruksjonen 4 står i drivforbindelse med en elektromotor 12 som er festet til støttekonstruksjonen 7. Når elektromotoren 12 er innkoblet, utøver den et dreiemoment på akseltappen. 4" med en vektor som ligger 1 akseretningen for akseltappen. Derved blir rotorene svingt om vippeaksen 4'-4". I dette utførelses-eksempel på vindkraftverket er de to motsatt dreiende rotorer således dreibare om tre akser som innbyrdes danner en vinkel med hverandre, nemlig om aksene 3 og 4'-4" og om den i midten av dreiekransen 9 liggende vertikale akse.

Hvis begge de motsatt dreiende rotorer i det på fig. 1 viste utførelseseksempel på vindkraftverket dreier seg, utgjør de to koaksiale og i samme plan liggende, motsatt dreiende gyroskoper. Hvis disse to gyroskoper ikke er slik dimensjonert at deres spinn har motsatt fortegn og er like store, vil der fås en presesjon av de to rotorer 1 og 2 i henhold til gyroskoplovene når støttekonstruksjonen 7 dreies om den stående akse ved hjelp av elektromotoren 11. Som følge av denne presesjon blir rotoraksen 3 svingt oppover eller nedover om vippeaksen 4'-4".. Videre vil der finne sted en presesjon av systemet om den vertikale akse når, under de samme forutsetninger, elektromotoren 12 kobles inn og dermed svinger rotoraksen med rotorene 1 og 2 om vippeaksen 4'-4".. Dvs. at støttekonstruks jonen 7 da vil dreie seg om den stående akse. I det viste vindkraftverk har man således mulighet for ved utøvelse av dreiemomenter på systemet om den stående akse ved hjelp av elektromotoren 11, resp. om vippeaksen ved hjelp av elektromotoren 12, å tilveiebringe en nøyaktig retningsinnstilling av rotorene etter den til enhver tid herskende vindretning ved utnyttelse av gyroskoppresesjonen. Under visse omstendigheter må begge elektromotorer 11 og 12 kobles inn samtidig en viss tid for oppnåelse av den ønskede retningsinnstilling. I alle tilfelle er det imidlertid tilstrekkelig med meget- små dreiemomenter fra elektromotorene 11 og 12 for selv ved meget kraftig dimensjonerte rotorsystemer raskt og nøyaktig å oppnå den riktige posisjonering, da innstillingen av de store masser finner sted ved presesjon uten at rotorenes dreining for endring av rotorenes stilling først må bremses ned til null. Samtidig må bærekonstruksjonen 4 og støttekonstruksjonen 7 bare oppta meget små krefter som er bestemt av rotorenes tyngde. Lagerkrefter som skyldes presesjon, og som opptrer i skadelig grad ved kjente vindkraftverk ifølge teknikkens stand, er fullstendig unngått som følge av opplagringen av rotorene om tre akser.

Styringen av rotorens retningsinnstilling kan i det viste ut-førelseseksempel finne sted ved hjelp av en styreinnretning som avgir styresignaler i avhengighet av rotorenes turtall og den ønskede retning av rotorene. Den ønskede retning, som er retningen for vind-strømningen, kan herunder fastlegges ved hjelp av et måleapparat, f.eks. en kardansk opphengt målefane, ved hvis hjelp den nødvendige dreievinkel i både vertikal og horisontal retning kontinuerlig kan fastslås. Målefanesignalene kan omdannes i elektriske signaler som bearbeides i styreinnretningen og omdannes til styrekommandoer til elektromotorene 11 og 12. På denne måte er det mulig å oppnå en løp-ende automatisk retningsinnstilling av rotorene etter vindretningen.

I det på fig. 1 viste utførelseseksempel er der på den indre omkrets av den ytre rotor og på den ytre omkrets av den indre rotor festet en rekke, på tegningen ikke viste magnetpoler fordelt rundt omkretsen. Polene på den indre rotor er utformet som permanentmagneter, mens polene på den ytre rotor er utformet som elektromagnetpoler omgitt av elektriske ledningsviklinger. Anordningen av disse poler er ikke vist på fig. 1, men svarer til hva som er vist på fig. 5, som vil bli omtalt senere. De elektriske ledningsviklinger på polene på den ytre rotor er forbundet med et strømnett eller et strømforbrukende apparat via en likeledes ikke vist kollektor som er anordnet rundt dreieaksen 3, og via heller ikke viste, langs bærekonstruksjonen 4 forløpende ledninger som fortsetter til støttekonstruksjonen 7 via en slepering-kontakt. De motsatt dreiende rotorer 1 og 2 danner i denne utførelses-form de i forhold til hinannen dreibare deler av en strømgenerator. Når rotorene således settes i omdreining i motsatte retninger av vind-strømningen, leverer denne generator strøm til det tilkoblede nett eller forbruksapparatet. Omvendt kan de motsatt dreiende rotorer 1

og 2 bringes i rotasjon hvis der fra en ytre strømkilde mates inn en egnet strøm i polene på den ytre rotor, idet rotorene 1 og 2 da virker som deler av en elektromotor. På denne måte er det mulig ved igangsetting av vindkraftverket raskt å bringe rotorene opp i et turtall som tilsvarer den optimale utnyttelse av den foreliggende vind-strømning.

Opplagringsmåten for rotorene 1 og 2 om rotoraksen 3 er på

fig. 1 bare vist skjematisk. Rotorkonstruksjonen og opplagringen kan imidlertid finne sted på den samme måte som senere vil bli omtalt under henvisning til fig. 5.

På fig. 2 er der vist et annet utførelseseksempel på et vindkraftverk ifølge oppfinnelsen. Ved dette kraftverk er der igjen anordnet to koaksiale, i samme plan liggende, motsatt dreiende rotorer i og 2 som er dreibart opplagret i en bærekonstruksjon 4A. Bærekonstruksjonen har en bærering 3 3 på hvis ytre omkrets den ytre rotor 1 er dreibart opplagret, mens den indre rotor 2 er dreibart opplagret pa den indre omkrets av bæreringen. Bærearmer 34 og 34' strekker seg ut til begge sider i diametralt motsatte retninger fra bæreringen 3 3 på begge sider av rotorenes hovedplan. Ved begge ender av den bærekonstruksjon 4A som er dannet av bæreringen 33 og de på begge sider av rotorenes hovedplan liggende bærearmer 34 og 34', er endene av henholdsvis bærearmene 34 og bærearmene 34' festet til med hinannen fluktende akseltapper 4' resp. 4" som ligger i rotorenes hovedplan. Opplagringen av disse akseltapper 4' og 4", som sammen defi-nerer vippeaksen 4"-4", i overfor hinannen liggende lagre 5 og 6, fastholdelsen av disse lagre i en støttekonstruksjon 7 og den dreibare opplagring av støttekonstruksjonen tilsvarer konstruktivt hva som allerede er beskrevet under henvisning til utførelseseksempelet på fig. 1, slik at der i denne sammenheng kan henvises til beskrivelsen av fig. 1. Dette gjelder også for anordningen av elektromotoren 12 som stillinnretning til utøvelse av et dreiemoment om vippeaksen 4'-4". Orienteringen av rotorene i ønsket retning finner i utførelseseksempelet på fig. 2 sted på samme måte som i utførelses-eksempelet på fig. 1, slik at der også i denne forbindelse kan henvises til beskrivelsen av fig. 1.

På fig. 3 er der i større målestokk vist et snitt gjennom rotor-anordningen i utførelseseksempelet på fig. 2. Av snittet på fig. 3 vil det ses at der fordelt rundt omkretsen av bæreringen 33 er dreibart opplagret ruller 35' og 35" hvis løpeflater er frie på ytter-siden av bæreringen 33, og hvorpå den ytre rotor 1 er dreibart opplagret ved hjelp av løpeskinner 37. På lignende måte er den indre rotor 2 opplagret på den indre omkrets av bæreringen 33, idet løpe-skinner 37 ligger an mot løperuller 36' og 36". Ved omdreining av rotorene 1 og 2 i motsatte retninger vil bæreringen 33, som tjener som opplagring for løperullene 35', 35",. 36' og 36".og utgjør en del av bærekonstruksjonen 4a, stå stille. Bæreringen 33 er i dette utførelseseksempel utformet som en "stator" i en strømgenerator, mens de to rotorer 1 og 2 begge er utformet som en "rotor" i en strømgenerator. Både på den ytre og den indre omkrets av bæreringen 33 er der festet rundt omkretsen fordelte elektromagnetiske poler

21som er forsynt med ledningsviklinger for føring av strøm. Overfor disse poler er der både på den ytre rotor 1 og på den indre rotor 2 festet permanentmagnetpoler 25 som kan samvirke med de respektive poler 21 for strømgenerering. Anordningen og utformningen av disse poler vil i det etterfølgende bli nærmere beskrevet ved hjelp av utførélseseksemplene på fig. 5 og 7. Utførelseseksempelet på fig. 2 har den fordel at strøm ikke må ledes bort via.slepekontakter fra hverken rotoren 1 eller rotoren 2 til bærekonstruksjonen 4A, men at den frembragte strøm dannes i ledningene i polene 21 på den bærering 33 som allikevel tilhører bærekonstruksjonen 4A. Derved fås der en slepekontaktfri og dermed enkel konstruksjon av den av bæreringen 33 og de to rotorer dannede strømgenerator.

Som vist på fig. 2 og 3 er der på den endekant 33' av bæreringen 33 som vender mot vinden, svingbart opplagret fire styreklaffer 38 som er fordelt rundt omkretsen, og som er lagret for fastholdelse i sine respektive stillinger. Hver av styreklaffene 38 kan forstilles og fastholdes av en på fig. 3 vist stillmotor 39, f.eks. et elektro-magnetisk solenoid eller en hydraulisk eller pneumatisk sylinder. Hvis utsvingningen av alle fire styreklaffer 38 finner sted samtidig, vil det virksomme tverrsnitt av den ytre rotor bli innsnevret på fire rundt omkretsen fordelte steder. Derved kan tilstrømningen av luft til det samlede rotorsystem påvirkes. Styreklaffene 38 kan imidlertid også beveges enkeltvis etter valg. Hvis f.eks. bare den styreklaff som er vist øverst på fig. 2, svinges ut, mens de andre styreklaffer holdes i lukket stilling, fås der en usymmetrisk innstrømning i rotoren 4 i forhold til vippeaksen, noe som medfører et vippemoment på rotorsystemet om vippeaksen. På denne måte er det mulig å anvende styreklaffene som stillinnretning til utøvelse av et dreiemoment om vippeaksen og dermed til posisjonering av rotorsystemet, enten istedenfor motoren 12 eller i tillegg til denne. Størrelsen av det vippemoment som kan oppnås ved utsvingning av en styreklaff 38, kan innstilles ved hjelp av utsvingningsvinkelen for styreklaffen, som kan innstilles trinnløst.

På fig. 4 er der vist et utførelseseksempel på et vindkraftverk hvor to motsatt dreiende, koaksiale og i samme plan liggende rotorer 1 og 2 roterer om en dreieaksel 3 som på sin side er opplagret i en bærekonstruksjon 13. Bærekonstruksjonen 13 er utført som sveisekon-struksjon av rør eller profiler og tilsvarer i sin oppbygning stort sett den bærekonstruksjon 4 som er beskrevet under henvisning til utførelseseksempelet på fig. 1. Endene av bærekonstruksjonen 13 er igjen dreibart opplagret i lagre 5 og 6 hvis akser flukter med hinannen og ligger i hovedplanet for rotorene 1 og 2 og således defi-nerer en vippeakse 13' -.13" for rotorene 1 og 2. Lagrene 5 og 6 er fastholdt i støttestillaser 14 og 15 som i sin tur er festet til overfor hinannen liggende vegger av en kløft (canyon). Hovedplanet

for rotorene 1 og 2 strekker seg på tvers av denne kløft.

Utførelsen av bærekonstruksjonen 13 avviker prinsipielt fra den på fig. 1 beskrevne bærekonstruksjon 4 ved at der er anordnet føringsbaner eller kulisser 16 i midten av bærekonstruksjonen 13 i de deler av denne som strekker seg foran og bak rotorhovedplanet.

I disse føringsbaner 16 har de fra rotorhovedplanet fortil og baktil utragende ender av rotorakselen føring. F.eks. er endene av rotorakselen 3 lagret i kuleleddlagre i glidestener, idet kuleleddlagrene og glidestenene av hensyn til oversikten ikke er vist på tegningen. Glidestenene er på sin side bevegelige frem og tilbake i førings-banene i den fremre og bakre del av bærekonstruksjonen 13 i motsatte retninger ved hjelp av skruespindeldrivverk som av hensyn til oversikten heller ikke er vist. Disse drivverk kan på sin side være styrt av en. styreinnretning som som målesignal får tilført den vertikale vindretningskomponent, som f.eks. måles ved hjelp av en vindfane. Føringsbanene 16 strekker seg på tvers av rotorakselen, parallelt med vippeaksen 13"-13". Ved hjelp av en forskyvning av endene av rotorakselen i disse føringsbaner er det således mulig å svinge rotorhovedplanet for rotorene 1 og 2 sammen med rotorakselen 3 om en stående akse som står vinkelrett på vippeaksen 13'-13" og vinkelrett på rotorakselen 3. Når de motsatt dreiende rotorer 1 og 2 i dette anlegg roterer og der finner sted en slik svingning av rotorakselen 3 i føringene 16, vil der foregå en presesjon av rotorene 1 og 2, hvorved rotorakselen vil bli vippet oppover eller nedover om vippeaksen 13<1->13".. På denne måte kan der oppnås en tilpasning av rotorenes stilling til en retning av vinden oppover eller nedover, dvs. til en endring i den vertikale strømningskomponent av vinden, idet gyroskoppresesjonen utnyttes. Til dette er det tilstrekkelig med bare små utsvingninger av retningen for rotorakselen 3 i før-ingene 16. En tilpasning til horisontale vindretningsendringer er i det viste utførelseseksempel ikke nødvendig, da vinden i en kløft alltid strømmer i kløftens retning og herunder ikke forandrer retning vesentlig. På støttestiilaset 15 er der festet en elektromotor 12 som kan utøve et vippemoment på akseltappen 13". Denne elektromotor virker på lignende måte som elektromotoren 12 i ut-førelseseksemplene på fig. 1 og 2. I utførelseseksempelet på fig. 4 vil imidlertid elektromotoren 12 bare bli anvendt som stillinnretning i meget liten utstrekning, om overhodet, idet en tilpasning til en horisontal vindretning her stort sett ikke er nødvendig. Elektromotoren 12 blir i dette utførelseseksempel anvendt til vipping av hele systemet om vippeaksen når rotorene står stille.

På fig. 5 er der vist et ytterligere utførelseseksempel på et vindkraftverk i lengdesnitt. I den utstrekning deler av kraftverket ifølge dette utførelsesekempel i prinsippet tilsvarer deler i allerede beskrevne utførelseseksempler, er igjen de samme henvisningstall benyttet. I dette utførelseseksempel er der igjen anordnet to koaksiale, i samme plan liggende, motsatt dreiende rotorer 1 og 2

som er dreibart opplagret om en rotoraksel 3'. Rotorskovlkransen for hver rotor er både ved sin indre omkrets og ved sin ytre omkrets omgitt av en mantelring. På denne måte fås der en strømningsføring som fører til en optimal utnyttelse av vindenergien. Den indre rotor 2 er ved hjelp av et nav 17 lagret på rotorakselen 3' i kulelagre,

og den ytre rotor 1 er ved hjelp av to på begge sider av navet 17 anordnede nav 18 og 18" dreibart opplagret på rotorakselen 3' via kulelagre. Den ytre rotor 1 er festet til navene 18 og 18" ved hjelp av strevere 19 og 19' som strekker seg skrått utover mot navene 18

og 18' og griper rundt den indre rotor 2 på begge sider av denne.

Den indre rotor 2 er på sin side festet til sitt nav 17 ved hjelp av skråttløpende strevere 20. Ved hjelp av en slik streverkonstruksjon fås der en lett oppby<q>nina som allikevel er stiv mot utbøyninger fra rotorhovedplanet.

Også i utførelseseksempelet på fig. 5 er der'som i de foran angitte utførelseseksempler anordnet magnetpoler rundt den indre omkrets av den ytre rotor 1 og den ytre omkrets av den indre rotor 2. I u£førelseseksempelet på fig. 5 er tb poler anordnet ved siden av hinannen i aksialretningen. De på den ytre rotor 1 anordnede poler 21 har elektriske ledningsviklinger som via ikke viste ledninger som strekker seg langs streverne 19 og 19', er forbundet med kollektorer 22 som står i berøring med slepekontakter 23 som er festet til en bærekonstruksjon 24. Ledninger som for oversiktens skyld ikke er vist, fører fra slepekontaktene 23 til et strømnett eller et strøm-forbrukende apparat. Eventuelt kan der være innkoblet en strømomformer. Polene 25 på den ytre omkrets av den indre rotor 2 er utformet som permanentmagneter. De motsatt dreiende rotorer 1 og 2 danner såledeshoveddelene av en strømgenerator eller delene av en elektromotor hvis strøm mates utenfra inn i viklingen for polene 21.

I utførelseseksempelet på fig. 5 har rotorakselen 3' ender som strekker seg forover og bakover ut fra rotorhovedplanet, og som er lagret i føringsbaner 16' og 16" i en fremre og bakre del av bærekonstruksjonen 24. Disse føringsbaner strekker seg parallelt med hinannen i vertikalretningen. I området for hver føringsbane 16', 16" er der på bærekonstruksjonen 24 anordnet en stillmotor, f.eks. en hydraulisk eller pneumatisk sylinder, eller en elektromotor 39 med spindeldrift. Disse stillmotorer 39 virker slik på endene av dreieakselen 3' at disse ender beveges like langt i motsatte retninger, dvs. at den ene ende løfter seg når den annen senkes.

På denne måte utøves der på dreieakselen et dreiemoment med en vektor som ligger i vippeaksen, dvs. at den ligger i rotorhovedplanet og skjærer den stående akse. Ved hjelp av et slikt vippemoment kan rotorakselen og dermed det av de to rotorer 1 og 2 bestående rotorsystem svinges om vippeaksen. Når rotorene dreier seg, vil der da finne sted en presesjon om den stående akse,, hvorved rotorenes orientering kan tilpasses en endret horisontal vindretning. Retnings-innstillingen av rotorene finner i dette utførelseseksempel sted på en måte som er analog med den i utførelseseksempelet på fig. 1. I utførelseseksempelet på fig. 5 er bærekonstruksjonen 24 dreibart opplagret om den stående akse ved hjelp av en plate 24' i det nedre parti av bærekonstruksjonen 24. Denne opplagring og den som stillinnretning anordnet elektromotor 11 tilsvarer i sin konstruksjon og virkemåte opplagringen om den stående akse i utførelseseksempelet på fig. 1, slik at der skal henvises til hva som er sagt i forbindelse med fig. 1. I utførelseseksempelet på fig. 3 er utstrekningen av en vippebevegelse av rotorene naturligvis meget begrenset som følge av utstrekningen av føringsbanene 16' og 16".. I mange tilfelle er imidlertid en slik begrenset vippbarhét uten videre tilstrekkelig til en retningsstyring av rotorene.

Den streverkonstruksjon for rotorene som anvendes i utførelses-eksempelet på fig. 3, kan f.eks. også anvendes i vindkraftverkene i henhold til fig. 1,3 og 4.

På fig. 6 er der vist et ytterligere utførelseseksempel på et vindkraftverk hvis'prinsipielle oppbygning svarer til oppbygningen av.vindkraftverket på fig. 5. Deler med prinsipielt samme funksjon er betegnet med de samme henvisningstall. I dette utførelseseksempel er der på hver rotor 1 resp. 2 i retning for rotorakselen 3' og aksialt ved siden av hverandre anordnet et antall polrekker som samvirker med motsvarende polrekker på den annen rotor. Herunder er der på den indre omkrets av den ytre rotor 1 anordnet to polrekker 21 aksialt ved siden av hinannen, og disse polrekker står rett overfor to polrekker 25 som er anordnet på den ytre omkrets av den indre rotor 2. I tillegg er der på streverne 19 og 19' for den ytre rotor 1 på høyde med den indre omkrets av den indre rotor 2 anordnet ytterligere polrekker 21" aksialt ved siden av hverandre, og disse polrekker står rett overfor polrekker 25' som er festet til streverne 20 på den indre rotor 2. Ved økning av antall polrekker er det mulig å øke den ytelse som kan oppnås i strømgeneratoren, resp. den innmatede ytelse når systemet arbeider som motor.

På fig. 7 er der vist et ytterligere utførelseseksempel i lengdesnitt. Den prinsipielle oppbygning svarer igjen til utførelses-eksempelet på fig. 5 eller det på fig. 6. I utførelseseksempelet på fig. 7 er imidlertid den ytre rotor festet direkte til rotorakselen 3" ved hjelp av strevere 19", mens den indre rotor ved hjelp av strevere 20' og 20" er festet til nav 27 og 27' som er dreibart opplagret på rotorakselen 3". Rotorakselen, som i dette utførelses-eksempel roterer med rotoren 1, er forsterket på sitt midtparti og bærer på sin ytre omkrets et antall magnetpolrekker med rundt omkretsen fordelte magnetpoler. Disse magnetpolrekker 28 er anordnet på aksial avstand fra hverandre. På streverne 20' og 20" for den indre rotor 2 er der rett overfor magnetpolrekkene 28 anordnet et antall magnetpolrekker 29 hvis magnetpoler er omgitt av elektriske viklinger. Polviklingene for magnetpolrekkene 29 er igjen via ikke viste ledninger forbundet med en likeledes ikke vist kollektor som enten fører den frembragte strøm ut til et forbrukssystem via slepekontakter eller får tilført strøm hvis rotorene skal arbeide som elektromotor.

Til forbedring av strømningsforholdene er det sentrale parti

i midten av de koaksiale rotorer 1 og 2 i de viste utførelses-eksempler aerodynamisk innkledd ved hjelp av kledninger eller ommantlinger. Slike kledninger og ommantlinger er vist i snitt på fig. 5, 6 og 7.

På, fig. 8 er der i. større målestokk vist magnetpoler slik de kan være anbragt på den ytre rotor 1 resp. den indre rotor 2 i et av de foran beskrevne utførelseseksempler på en vindkraftmaskin. På den indre omkrets av den ytre rotor 1 er der på aksial avstand fra hinannen anordnet to rekker permanentmagnetiske poler 30 og 30<1>. På den ytre omkrets av den indre rotor 2 er der anordnet to elektro-magnetpolrekker 31 og 31' som står radialt rett overfor polrekkene

30 og. 30*. Hver pol i polrekkene 31 og 31' har en elektrisk lednings-vikling 32. Disse ledningsviklinger er via ikke viste ledninger forbundet med allerede nevnte kollektorer. Fig. 8 viser at polene 30 og 30' i de overfor hinannen liggende polpar 30, 31 resp. 30', 31' er forlenget til begge sider i forhold til de motliggende poler 31 og 31' i retning parallelt med rotoraksen. Når der ved stillingsendring av rotoraksen finner sted en presesjon av rotorene 1 og 2, vil disse forsøke å presesere i hver sin retning, da rotorene dreier seg i motsatte retninger. Dermed vil rotorene være utsatt for motsatt virkende dreiemomenter som forsøker å bøye rotorene 1 og 2 ut fra rotorhovedplanet i motsatte retninger. Som følge av elastisiteten i rotorene 1 og 2 kan det som følge av disse momenter finne sted små aksiale forskyvninger mellom den indre omkrets av den ytre rotor 1

og den ytre omkrets av den indre rotor 2, dvs. der kan fås aksiale forskyvninger som fører til at polene 30 og 30' på den ytre rotor beveger seg aksialt til den ene eller den annen side i forhold til polene 31 og 31' på den indre rotor. Som følge av at polene 30 og 30' i ubelastet stilling av rotorene strekker seg i aksialretningen forbi polene 31 og 31' på den indre rotor til begge sider, er det også ved en slik liten aksial forskyvning sikret at magnetfeltet mellom polene 30 og 31 resp. 30' og 31' ikke svekkes eller brytes, men opprettholdes med full styrke. Også luftspaltetykkelsen mellom polene blir hovedsakelig uendret under den svake aksiale forskyvning mellom rotorene, idet radialavstanden hovedsakelig-blir den samme.

På denne måte er det sikret at generatorytelsen ikke blir redusert selv ved en innstillingsbevegelse av de motsatt dreiende rotorer

og herunder opptredende presesjonsmomenter.

Den på fig. 8 viste polkonstruksjon kan anvendes ikke bare ved motsatt dreiende rotorer i vindkraftverk, men også helt generelt ved strømgeneratorer eller elektromotorer hvor der kan opptre en aksial forskyvning av de deler (f.eks. "stator"og "rotor"), som er dreibare i forhold til hinannen om en akse. Herunder er det for viklingen av polkonstruksjonen likegyldig hva som er årsaken til aksialforskyv-ningen mellom polene.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til de foran beskrevne utfør-elseseksempler. F.eks. kan et vindkraftverk i henhold til oppfinnelsen også være slik utformet at der foreligger flere enn to koaksiale, i samme plan liggende rotorer. Det er også mulig ved flere koaksiale, i samme plan liggende rotorer å la alle rotere i samme retning. På denne måte vil rotorenes gyroskopvirkning addere seg, mens der ved motsatt dreiende rotorer fås en delvis utligning av gyroskopvirkningene.

I de utførelseseksempler som er beskrevet foran under henvisning til figurene, har to motsatt dreiende rotorer dannet en strøm-generator. Det er imidlertid uten videre mulig å utforme et vindkraftverk i henhold til oppfinnelsen slik at en rotor eller flere motsatt dreiende rotorer via en rotoraksel, eventuelt under innkobling av transmisjoner, driver en separat strømgenerator eller direkte driver en annen arbeidsmaskin, f.eks. en pumpe. Herunder kan det drevne apparat f.eks. være koblet til rotorakselen via en kardang-kobling, slik at en allsidig svingbarhet av rotorakselen ikke påvirkes uheldig av sammenkoblingen med det apparat som skal drives.

Forøvrig kan der tenkes alle mulige kombinasjoner av de trekk som fremgår av beskrivelsen og tegningen.

Claims (19)

1. Vindkraftverk med minst en rotor som både er dreibar om en rotorakse og er opplagret i en bærekonstruksjon for svingning om en stående akse som danner en vinkel med rotoraksen, for orientering i forhold til vinden ved hjelp av en innstillingsinnretning, og som driver en arbeidsmaskin, f.eks. en strømgenerator, karakterisert ved at rotoraksen (3) er anordnet i bærekonstruksjonen på en måte som tillater en presesjon av rotoren eller rotorene (1, 2) for svingning om en ytterligere tenkt vippeakse (4 <1> ,. 4",. 13', 13"). som strekker seg gjennom både rotoraksen og den

stående akse og danner en vinkel med begge, og at en posisjoneringsinnretning til posisjonering av rotorhovedplanet, foruten en innstillingsinnretning (11) for svingning av den stående akse for rotoren eller rotorene for det tilfelle at der skal finne sted en innstilling av rotoren eller rotorene i avhengighet av horisontale vindretningsendringer, har minst én stillinnretning (12) som direkte eller indirekte utøver et dreiemoment på rotoren eller rotorene resp. en aksel for disse, idet dreiemomentet har en momentvektorkomponent som står vinkelrett på rotoraksen og vinkelrett på den stående akse, og hvis størrelse til enhver tid kan styres ved hjelp av en styreinnretning under hensyntagen til gyroskoppresesjonslovene i avhengighet av rotorens turtall og den vindretnings-orienteringsbevegelse som skal meddeles rotoren eller rotorene, og avstemt etter det dreiemoment som skal utøves av innstillingsinnretningen (11)' for den stående akse.

2. Vindkraftverk som angitt i krav 1, karakterisert ved at konstruksjonen av alle deler av vindkraftverket og opplagringen av rotoren eller rotorene er slik anordnet at der for dreie-bevegelsene om hver av de tre akser, nemlig rotoraksen, vippeaksen og den stående akse, til enhver tid foreligger en masseutligning.

3. Vindkraftverk som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at to koaksiale, i samme plan liggende, motsatt dreiende rotorer (1, 2) er dreibart opplagret om dreieaksen (3 resp. 3').

4. Vindkraftverk som angitt i krav 3, karakterisert ved at hver av de to motsatt dreiende rotorer (1, 2) fordelt rundt omkretsen bærer et antall magnetpoler (21 resp. 25) som samvirker med magnetpoler på den andre rotor, samtidig som minst polene (21) på den ene rotor har elektriske ledningsviklinger som via ledninger er forbundet med en kollektor, slik at begge rotorer danner de i forhold til hinannen dreibare deler ("stator" og "rotor") av en strømgene-rator resp. av en elektromotor ved innmating av strøm i kollektoren. .

5. Vindkraftverk som angitt i et av kravene 1-3, karakterisert ved at rotoren eller hver av de motsatt dreiende rotorer fordelt rundt omkretsen bærer et antall magnetpoler som samvirker med magnetpoler som er anordnet rundt rotoraksen og er sikret mot dreining om denne, samtidig som enten polene på rotorene eller de mot dreining om rotoraksen sikrede poler har elektriske ledningsviklinger som via ledninger er forbundet med en kollektor, slik at rotoren eller hver av de motsatt dreiende rotorer sammen med de til-støtende, mot dreining om rotoraksen sikrede poler danner delene ("stator" og "rotor"), av en strømgenerator resp. av en elektromotor ved innmating av strøm i kollektoren.

6. Vindkraftverk som angitt i krav 4 eller 5, karakterisert ved at polene på. den ene del av strømgeneratoren resp. elektromotoren, f.eks. polene på en rotor eller de mot dreining om rotoraksen sikrede poler, er utformet som permanentmagneter (25, 30, 30' ) .

7. Vindkraftverk som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at rotorbladkransen for hver rotor både langs den indre og den ytre omkrets er omsluttet av en mantelring (1', 1" resp. 2', 2").

8. Vindkraftverk som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at hver av de koaksiale, i samme plan liggende, motsatt dreiende rotorer (1, 2) er opplagret på en rotoraksel (3'). ved hjelp av minst ett nav (18, 18', 17), og at den ytre rotor (1) er festet til sitt resp. sine nav ved hjelp av strevere (19 resp. 19') som strekker seg skrått utover mot det respektive nav (18 resp. 18') og griper rundt den indre rotor på begge sider.

9. Vindkraftverk, spesielt som angitt i et av kravene 4-6, karakterisert ved at enten de poler (30) av de overfor hinannen stående poler (30, 31) i innbyrdes bevegelige polrekker på de deler som danner en strømgenerator eller en motor, som befinner seg på den radialt ytre del, eller de poler (31) som befinner seg på den radialt indre del, strekker seg parallelt med retningen for rotoraksen til begge sider utenfor de motstående poler (31) på den annen del.

10.. Vindkraftverk som angitt i et av kravene 3-9,' karakterisert ved at der på hver rotor (1, 2) aksialt ved siden av hverandre i retningen for rotoraksen (3 <1> ) er anordnet et antall polrekker (21') som samvirker med motsvarende polrekker (26") på den annen del som sammen med rotoren danner en strømgenerator eller en elektromotor.

11. Vindkraftverk som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at rotoren eller rotorene er dreibart opplagret om en akse (3) omtrent på midten av en bærekonstruksjon (4 resp. 13) som strekker seg diametralt og parallelt med hovedplanet for rotorene på minst en side av disse og med sine ender (4', 4") er dreibart opplagret i diametralt overfor hinannen på hver sin side av rotoraksen (3) liggende lagre (5, 6), hvis dreieakser ligger i rotorenes hovedplan og flukter med hinannen, og som på sin side er festet til en støttekonstruksjon (7, 14, 15).

12. Vindkraftverk som angitt i krav 11, karakterisert ved at støttekonstruksjonen (7) er utformet som et stillas som er dreibart opplagret om den stående akse i en dreielagerkonstruksjon (8, 9) .

13. Vindkraftverk som angitt i krav 11 eller 12, karakterisert ved at der som stillinnretning ved minst én ende av bærekonstruksjonen er anordnet en innretning (12) til utøvelse av et dreiemoment på bærekonstruksjonen (4) med en dreiemomentvektor som ligger i vippeaksen (4 <1> , 4").

14. Vindkraftverk som angitt i et av kravene 11-13, karakt terisert ved at bærekonstruksjonen har en bærering som er anordnet mellom de koaksiale, i samme plan liggende rotorer og konsentrisk med disse, og som er dreibart opplagret på den ytre omkrets av den indre rotor og på den indre omkrets av den ytre rotor.

15. Vindkraftverk som angitt i krav 14, karakterisert ved at der på den endekant av bæreringen som vender mot vinden, er innstillbart og forstillbart lagret en styreklaff.

16. Vindkraftverk som angitt i krav 11, karakterisert ved at støttekonstruksjonen (14, 15) er utformet som en stillas-konstruksjon som er stivt forbundet med.jorden.

17.. Vindkraftverk som angitt i krav 16, karakterisert ved at bærekonstruksjonen (13) strekker seg til begge sider av rotoren eller rotorene, og at disse har en rotoraksel (3) med endepartier som rager utenfor rotoren fortil og baktil, og som ved hjelp av en innstillingsinnretning er bevegelige frem og tilbake i før-ingsbaner (16) i den fremre og bakre del av bærekonstruksjonen i et tenkt plan som strekker seg gjennom rotoraksen og bærekonstruksjonens lagre (5', 6), på en måte som medfører en dreiemomentinnvirkning med en i den stående akse liggende vektor.

18. Vindkraftverk som angitt i et av kravene 1-10, karakterisert ved at rotoren eller rotorene har en aksel med endepartier som rager utenfor rotorhovedplanet fortil og baktil, og som er opplagret i føringsbaner i en fremre og en bakre del av bærekonstruksjonen og ved hjelp av en stillinnretning er bevegelige opp og ned i et tenkt plan som strekker seg gjennom rotoraksen og den stående akse, på en måte som medfører en dreiemomentinnvirkning med en i vippeaksen liggende vektor.

19. Vindkraftverk som angitt i krav 17 eller 18/karakterisert ved at endene av rotorakselen (3) er opplagret i kuleleddlagre i glidestener som på sin side ved hjelp av skruespindeldrivverk er bevegelige frem og tilbake i motsatte retninger i førings-banene (16) i de fremre og bakre deler av bærekonstruksjonen (13).