TW200944654A - Wind deflector for wind turbine and wind turbine incorporating same - Google Patents
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Description
200944654 六、發明說明: c發明戶斤屬之技術領域3 發明領域 本發明涉及風輪機,尤其涉及用於風輪機的導風裝置。 5 【先前技術】 發明背景 在本領域中,垂直軸式風輪機是公知的。在垂直軸式 風輪機中,主轉子軸是垂直地設置並有徑向延伸的臂支撐 著葉片。在升力型的垂直軸式風輪機,具有翼型的葉片使 10 得大部分的旋轉力來自由於風通過葉片而產生的空氣動 力。因為渦輪的旋轉,所述翼片的受風方向,在整個圓形 的路徑上不斷改變,並且每個葉片在每一圈旋轉内均受到 正面的和負面的風力作用。這可能使風輪機的效率低於它 本應實現的最高效率。 15 【發明内容】
發明概要 本發明的一個目的是提供一種用於風輪機的導風裝 置,該導風裝置克服或至少改善上述的問題,或至少為現 有技術提供了有用的選擇。 根據本發明的第一個方面,提供了用於風輪機的導風 裝置。該導風裝置具有一位於導軌或旋轉盤上的垂直導風 表面,並可沿圓形路徑環繞風輪機移動。 優選地,所述導風表面的圓周跨度小於圓形路徑的30 20 200944654 優選地,所述導風表面的圓周跨度在圓形路徑的5度到 30度之間。 優選地,其中所述導風表面沿著水平向彎曲。 優選地,所述的導風裳置進一步具有控制裝置用以移 5 動所述導風表面炱超前於主導風向30度的位置。 根據本發明的第二個方面,提供一種風輪機。該風輪 機包括:固定中芯;可旋轉地支撐於所述中芯並具有多個 徑向延伸轉子臂的轉子,每個轉子臂置有轉子葉片;以及 上述的導風裝裏。 10 優選地,所述圓形路徑環繞所述轉子的外周。 優選地,所述導風表面的圓周跨度小於圓形路徑的30 度。 優選地,所述導風表面的水平跨度在圓形路徑的5到30 度之間。 15 優選地,所述導風表面的垂直高度高於轉子葉片的高 度。 優選地,所述導風表面是直的或是沿著水平方向彎曲 的。 優選地,所述導風表面超前於主導風向3〇度。 20 減本發明的第三個方面,提供-種操作垂直軸式風 輪機的方法,包拉設置-垂直導風表面在環繞風輪機的圓 形導軌或旋轉盤上,沿圓形路徑移動導風表面,使其面對 主導風向。 優選地,所述導風表面沿圓形路徑移動致超前於主風 200944654 導向30度。 本發明的更多 等描述僅為示例, 圍。 方面將會在隨後的描述中變得明確。該 並無意圖限制本發明的使用或功能的範 圖式簡單說明 並以隨 見本發9㈣實姉,僅料例子進行描述, 附的附圖作為參考,其中. θ A有導風裝置的垂直軸式風輪機的透視圖; 10 署右=圖广馮輪順時針方向轉動時,從主導風向觀看的 置有V風裝置的風輪機的正視圖; 第3圖是置有導風裝置的風輪機的平面圖;以及 第圖疋可採用導風裝置的第二種類型的垂直軸式風 輪機的透視圖。 【】 15 較佳實施例之詳細說明 ❹ 在第1圖巾描述了根據本發明的置有導風裝置風輪機 的透視圖。對本發明來說風輪機的規模並不是關鍵的。它 可以是任何的規模,從小屋頂式的到大型風輪機,例如直 徑300米的和高度達5〇〇米的。這種規模的風輪機已經由申 20 請人在早期的專利申請中提出。 第1圖所示的風輪機含裝置發電機ίο的基座。固定的渦 輪支撑条26從所述基座垂直地延伸並涵蓋著連接發電機的 垂直旋轉軸11。所述的軸11與三個徑向葉片結構連接,各 自支樓著升力式翼型葉片12。葉片12於旋轉軸11間隔120度 5 200944654 設置。如在本領域中已知的,風作用於葉片12導致旋轉軸 11旋轉以發電。 10 15 20 所述風輪機在沿基座處置有導軌2〇。該導軌2〇沿所述 葉片12的旋轉路線的圓周,形成一條圓形路徑。可移動框 架21被設置成可在圓形軌道20上移動。該框架垂直地延伸 至高於葉片12頂端。在所述框架21和渦輪支撐架%之間的 兩個徑向延伸臂22、23,在框架21的頂端和中部的位置上 支撑著框架21。兩個徑向臂22、23被分別垂直地設置在低 於和高於轉子葉片12的位置上。所述框架21置有輪子或滚 輪(未有顯示)’使其可在圓形軌道2G上自由移動並因此而 可沿著風輪機的圓周移動。在基架置有動力驅動系統,用 乂推動框架21沿著圓形軌道2G移動。垂直的導風表面練 於框架21的外向面上。該導風表面25寬約橫跨圓周部分的 二度’垂直高度B長於轉子葉片12的垂直長度。導風表面Μ +架^的位置需使整個B長度的延伸與轉子葉片12的整 個垂直南度相應。所料絲面25沿水平方向是平直的。 =曲一 Γ供選擇的實施例中,導風表面25沿著水平方向 的位=置:=風向編和導風裝* 確定後,位置时,仙於風輪機的主導風向被 風向㈣㈣^可驅純架21致導縣面25在主導 赠位置編號^。在_中,如時鐘的表面,圓形軌道 它們不構成所述二。的僅是為7提供示範。 置的實體的任何部份亦無意圖限制本發 200944654 5 ❹ 10 15 ❹ 20 明的使用或功能的範圍。如第1圖所述示,在該實施例中, 翼型渦輪葉片12使渦輪沿著順時針方向旋轉。在該實施例 中,主導風向來自6點鐘的位置。如果導風表面乃被放置於 超前於主導風向大約30度的位置上,轉子的旋轉可達最大 效率和速度。在實施例中,超前於主風方向3〇度的位置是 指時鐘表面5點鐘的位置。在本文件,術語“超前於,,是指告 轉子葉片12到達與主導風向成90度垂直的位置之前,該轉 子葉片12經過導風表面25後已轉動了三十度。 即使放置一個圓周跨度只有1〇度的導風表面25在超前 於主導風向30度的位置,風輪機在同一風強度的旋轉速度 和效率亦獲得重大改善。導風表面25使渦輪在較低風速時 開始旋轉,並且在同一風強度的情況下,比沒有導風表面 25時的旋轉速度更快。導風表面25放置的最佳位置可根據 導風表面的規模尺寸和風輪機轉子葉片的類型和規模尺寸 而有所改變,而非確切地為3〇度。 應該理解,對本領域的技術人員來說顯而易見的修改 和替換不超出本發明的範圍。例如,在優選的實施例中, 導風表面25的水平跨度是1G度。然而,這對於本發明來說 不是必要的,所述跨度可以是小於30度的任何跨度。另外, 發明人目前相信導風表面25最有效率的位置是超前於主導 風向30度。然而,這對於本發明來說並不是必要的,除了 30度之外的其他位置也有可接受的效果。另外,可以預見 的是’導風表Φ25的最有效率的位置可能與導風表面跨度 有關。例如,如果說所述跨度從1〇度增加至3〇度,那麼相 7 200944654 5 10 對於主導風向的最優位置可能從優選的3〇度有所變化。 第4圖描述了由申請人在早期的專利申請中提出的大 規模多層風輪機。第4圖所描述的風輪機有三層獨立旋轉的 渦輪’ 一層疊於另一層之上。這種風輪機可延伸達3〇〇至5〇〇 米的高度。因受地形的影響,對這樣高的風輪機,在不同 高度的各層所受的風可能有所改變。因此,若每層的導風 表面可放置於韻不同的方向,射應付在不同高度的風 的方向會有所改變的情況’域果會更好。在該實施例中, 設置於風輪機外_旋轉盤能為在不同垂直高度的每層滿 輪,攜帶-可分立旋轉的導風表面。所述旋轉盤可由 管狀的框架構件組成’以避免旋轉盤在導風表面區域外對 作用於風輪機的風造成過大影塑。
【围式*簡明】 15 第1圖是置有導風裝置的垂直 軸式風輪機的透視圖; 苐圖是當渴輪順時針方向轉動時,從主導風向觀看纪 置有導風裝置的風輪機的正视圖. ° 第3圖是置有導風裝置的風輪 第4圖是可採用導風裝置 面圖’以及 „ 第一種類型的垂直轴式雇
輪機的透視圖 20 【主要元件符號說明】 10…發電機 11···垂直旋轉轴 12…翼型葉片 20…導軌 21···可移動框架 22、23...延伸臂 25·’·表面 26···渦輪支撐架 8 200944654 B…垂直高度
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Claims (1)
- 200944654 七、申請專利範圍: 1. 一種用於風輪機的導風裝置,該導風裝置具有一位於導 軌或旋轉盤上的垂直導風表面,並可沿圓形路徑環繞風 輪機移動。 5 2.如申請專利範圍第1項所述的導風裝置,其中導風表面 的圓周跨度小於圓形路徑的30度。 3. 如申請專利範圍第2項所述的導風裝置,其中導風表面 的圓周跨度在圓形路徑的5到30度之間。 4. 如申請專利範圍第1項所述的導風裝置,其中導風表面 10 沿著水平方向彎曲。 5. 如申請專利範圍第1項所述的導風裝置,進一步具有控 制裝置以移動所述導風表面至超前於主導風向30度的 位置。 6. —種風輪機,其包括: 15 固定中芯; 可旋轉地支撐於所述中芯並具有多個徑向延伸轉 ^ 子臂的轉子,每個轉子臂置有轉子葉片;以及 如申請專利範圍第1項所述的導風裝置。 7. 如申請專利範圍第6項所述的風輪機,其中所述圓形路 20 徑環繞轉子的外周。 8. 如申請專利範圍第7項所述的風輪機,其中導風表面的 圓周跨度小於圓形路徑的30度。 9. 如申請專利範圍第6項所述的風輪機,其中導風表面的 水平跨度在圓形路徑的5到30度之間。 10 200944654 10. 如申請專利範圍第6項所述的風輪機,其中導風表面的 垂直高度高度高於轉子葉片。 11. 如申請專利範圍第6項所述的風輪機,其中導風表面是 平直的或是沿著水平方向彎曲的。 5 12.如申請專利範圍第6項所述的風輪機,其中導風表面超 前主導風向30度。 13. —種操作垂直軸式風輪機的方法包括,設置一垂直導風 表面在環繞風輪機轉子的圓形導軌或具有圓形路徑的 旋轉盤上,以及繞著圓形路徑移動所述導風表面,使其 10 面對主導風向。 14. 如申請專利範圍第13項所述的方法,其中導風表面沿圓 形路徑移動,以使其超前於主導風向30度。11
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