風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)，是將發(fā)電環(huán)置于風(fēng)洞之內(nèi)，利用風(fēng)洞提升風(fēng)力。發(fā)電環(huán)由無(wú)中軸的環(huán)狀風(fēng)輪(即翼環(huán))與發(fā)電機(jī)組合構(gòu)成。翼環(huán)只保留了遠(yuǎn)離軸心的翼段(高效集風(fēng)翼段)，而完全放棄了連接軸心和靠近于軸心的翼段(集風(fēng)功能為零的和較差的翼段)，并且，翼環(huán)沒(méi)有中軸，不依靠遠(yuǎn)離高效翼段的中軸支撐翼片，而是以環(huán)狀支架直接支撐高效翼段，相比原先遠(yuǎn)端的、單側(cè)的軸心支撐，力臂不但縮短，還從一支增加到兩支，而且兩支力臂分置于兩側(cè)支撐，其結(jié)果是支撐力及穩(wěn)定度大為提高，翼片的搖擺幅度和振動(dòng)頻率大為降低。風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)由于無(wú)中軸，風(fēng)或水流更為順暢、能量損耗更小。風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)既適用于風(fēng)力發(fā)電，也適用于水流發(fā)電。
【專(zhuān)利說(shuō)明】風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)，涉及一種管道內(nèi)置風(fēng)輪的發(fā)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，現(xiàn)有各種風(fēng)輪發(fā)電機(jī)主要采用有軸心的風(fēng)輪，風(fēng)輪與軸聯(lián)動(dòng)，軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)子。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明的目的
目前各種風(fēng)輪發(fā)電機(jī)的共同之處，是采用有軸的風(fēng)輪(旋翼也是一種風(fēng)輪)，有軸風(fēng)輪的三個(gè)致命弱點(diǎn)是:
一、每個(gè)翼片從軸心往外的大部分翼段集風(fēng)能力不大，而且越靠近軸心的翼段采集風(fēng)能效力越小，直至為零，真正高效集風(fēng)翼段是越遠(yuǎn)離軸心的翼段，高效翼段至軸心之間的翼段是應(yīng)該省略卻無(wú)法省略的，因?yàn)楦咝б矶芜€得靠這低效翼段和無(wú)效翼段來(lái)維系其與軸心之間的聯(lián)動(dòng)，這就增加了整機(jī)重量，妨礙了發(fā)電機(jī)形體進(jìn)一步擴(kuò)大；
二、高效翼段只能得到單側(cè)的而且是處于遠(yuǎn)端的軸心支撐，所以風(fēng)輪直徑越大，其翼片的高效翼段就只能做得越尖細(xì)，因此集風(fēng)效率低，無(wú)法推動(dòng)更大型的發(fā)電機(jī)；
三、只能由中軸帶動(dòng)內(nèi)層鐵芯和繞組(內(nèi)轉(zhuǎn)子)旋轉(zhuǎn)，或只能由外軸帶動(dòng)外層鐵芯和繞組(外轉(zhuǎn)子)旋轉(zhuǎn)，而不能讓內(nèi)、外鐵芯繞組互為轉(zhuǎn)子同時(shí)相對(duì)反向旋轉(zhuǎn)。
[0004]現(xiàn)有高轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)為了減少因離心力而產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力以及降低風(fēng)摩耗，轉(zhuǎn)子直徑一般做得比較小，長(zhǎng)度比較大，即采用細(xì)長(zhǎng)的轉(zhuǎn)子，特別是在3000轉(zhuǎn)/分以上的大容量高速機(jī)組，由于材料強(qiáng)度的關(guān)系，轉(zhuǎn)子直徑受到嚴(yán)格的限制，一般不能超過(guò)1.2米。而轉(zhuǎn)子本體的長(zhǎng)度又受到臨界速度的限制。當(dāng)本體長(zhǎng)度達(dá)到直徑的6倍以上時(shí)，轉(zhuǎn)子的第二臨界速度將接近于電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，運(yùn)行中可能發(fā)生較大的振動(dòng)。所以大型高速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的尺寸受到嚴(yán)格的限制。正是由于這個(gè)原因，在增大發(fā)電機(jī)體形方面存在著技術(shù)極限，要開(kāi)發(fā)更大容量的機(jī)型困難很大。如何突破這個(gè)技術(shù)極限？增加電磁負(fù)荷、加強(qiáng)散熱降溫，但這些措施目前似乎也不易進(jìn)一步提高，所以只能另辟蹊徑。如果讓原來(lái)固定不動(dòng)的鐵芯繞組(即定子繞組)也旋轉(zhuǎn)起來(lái)且旋轉(zhuǎn)方向相反，那么原先的轉(zhuǎn)子就可以得到高一倍的相對(duì)轉(zhuǎn)速，就可以用較低的絕對(duì)轉(zhuǎn)速達(dá)到較高轉(zhuǎn)速的發(fā)電容量。
[0005]本系列發(fā)明就是要針對(duì)以上幾個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的弱點(diǎn)，解決如下幾個(gè)技術(shù)難題:
一、只保留風(fēng)輪發(fā)電機(jī)翼片的高效翼段而省去無(wú)效翼段、低效翼段和軸心，從而減少累贅、減輕重量、節(jié)省材料。
[0006]二、在不擴(kuò)大風(fēng)輪直徑的前提下，大大拓寬翼片高效翼段的尺寸，同時(shí)降低翼片的搖擺和振動(dòng)幅度。
[0007]三、讓相鄰的兩個(gè)環(huán)形鐵芯繞組互為轉(zhuǎn)子同時(shí)反向旋轉(zhuǎn)，使它們的相對(duì)速度提高一倍，從而在不擴(kuò)大發(fā)電機(jī)體形、不提高轉(zhuǎn)子速度、不增加電磁負(fù)荷的前提下使發(fā)電容量成倍提高，甚至突破目前發(fā)電機(jī)的體形極限和容量極限。[0008]四、提供一種風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)。
[0009]風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)的技術(shù)方案:
將高空發(fā)電環(huán)置于風(fēng)洞之中，將所有鐵芯繞組和電路皆作防水密封，舍棄高空發(fā)電環(huán)的牽引纜和向翼環(huán)外側(cè)伸出的翼片，只保留向翼環(huán)內(nèi)伸出的翼片和翼環(huán)外側(cè)的軌道及其滑輪車(chē)，滑輪車(chē)的車(chē)架與風(fēng)洞內(nèi)壁相連；風(fēng)洞可以是水平走向，也可以是垂直走向。(如圖14、圖15所示。注意:雖然兩圖所示的發(fā)電機(jī)翼環(huán)組是由圓心處于同一軸心線上的、平行的兩個(gè)翼環(huán)組成，但風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)的翼環(huán)組并非只能由圓心處于同一軸心線上的、平行的兩個(gè)翼環(huán)組成，亦可由圓心處于同一點(diǎn)的、直徑不同的兩個(gè)翼環(huán)組成。)
高空發(fā)電環(huán)的結(jié)構(gòu)如下:
環(huán)狀支架上等距離設(shè)置翼片而形成翼環(huán)；翼片采用切割空氣會(huì)產(chǎn)生升力的翼片，每個(gè)翼片皆如同中軸式風(fēng)輪的翼片的末段，翼面與翼環(huán)的圓周面之間形成夾角，即迎風(fēng)角；翼片可以向環(huán)外或環(huán)內(nèi)伸出，也可以同時(shí)向兩側(cè)伸出；同一翼環(huán)上所有翼片的迎風(fēng)角度相同，而相鄰的翼環(huán)的迎風(fēng)角度相反。
[0010]翼環(huán)上的翼片可以是向環(huán)內(nèi)伸展或向環(huán)外伸展的單翼，也可以是從環(huán)上同一點(diǎn)向環(huán)內(nèi)、環(huán)外兩側(cè)伸出的雙翼?，F(xiàn)一翼環(huán)上的單翼可以完全設(shè)置于環(huán)的內(nèi)側(cè)成為內(nèi)翼，或完全設(shè)置于環(huán)的外側(cè)成為外翼，也可以按內(nèi)翼、外翼相間的方式設(shè)置翼片，無(wú)論內(nèi)、外翼，各翼片間隔距離相等；同一翼環(huán)的雙翼的內(nèi)翼和外翼可以對(duì)稱(chēng)也可以不對(duì)稱(chēng)，但同一側(cè)的所有翼的規(guī)格、構(gòu)造和迎角迎角必須相同。
[0011]上述的翼環(huán)可直觀地見(jiàn)于圖2、圖3，上述的翼環(huán)組可直觀地見(jiàn)于圖1，各圖的詳細(xì)說(shuō)明可參見(jiàn)本文的【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】。
[0012]翼環(huán)雖然形似一個(gè)由單翼飛行器或雙翼飛行器首尾相接形成的環(huán)，但實(shí)際上它是一個(gè)風(fēng)輪，而且是一個(gè)迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)時(shí)能產(chǎn)生升力的自旋翼風(fēng)輪；它雖然是一個(gè)自旋翼風(fēng)輪，但與普通的自旋翼風(fēng)輪又有不同，它的翼片可以不與軸心聯(lián)動(dòng)，甚至可以把軸心完全省略，即使保留軸心，也不是為了讓軸心帶動(dòng)翼片，而是為了是在翼環(huán)旋轉(zhuǎn)速度過(guò)快、離心力過(guò)大的情況下在環(huán)體與軸心之間架設(shè)輻條，從而達(dá)到加固環(huán)體的目的，這種情況下，如有必要，可將輻條設(shè)計(jì)為翼形，使其既有輻條的作用又有翼片的作用。
[0013]由兩個(gè)或三個(gè)翼環(huán)組成一個(gè)翼環(huán)組，同組各翼環(huán)處于同一平面并有同一圓心，或各環(huán)互為平行面且圓心處于同一軸心線上；整機(jī)中可以只有一組翼環(huán)，也可以有兩組或兩組以上翼環(huán)，每組翼環(huán)可以構(gòu)成一個(gè)完整的發(fā)電機(jī)構(gòu)(比如圖10所示的機(jī)型就有內(nèi)、外兩個(gè)翼環(huán)組，圖12所示則有上下兩個(gè)翼環(huán)組，這兩個(gè)機(jī)型中的每個(gè)翼環(huán)組都是一個(gè)完整的、可以獨(dú)立的發(fā)電機(jī)構(gòu)，即使拆卸掉其中一組翼環(huán)，剩下的一組翼環(huán)仍然可構(gòu)成完整的發(fā)電機(jī)構(gòu))。
[0014]本發(fā)明中的發(fā)電機(jī)的兩種優(yōu)選結(jié)構(gòu)方式:
第一種，以各個(gè)翼環(huán)的支架為支架分別設(shè)置相當(dāng)于普通發(fā)電機(jī)的定子鐵芯、繞組和轉(zhuǎn)子鐵芯、繞組，由兩個(gè)或三個(gè)這樣的翼環(huán)組成一個(gè)巨大的發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)實(shí)際上并不存在定子鐵芯繞組，因?yàn)槊總€(gè)鐵芯繞組環(huán)都隨翼片旋轉(zhuǎn)于風(fēng)中，相鄰的環(huán)旋轉(zhuǎn)方向相反，因此實(shí)際上是互為轉(zhuǎn)子、互為定子。(可參見(jiàn)圖4、圖5)
第二種，在翼環(huán)的支架上等距離安裝有動(dòng)力軸的發(fā)電機(jī)，讓發(fā)電機(jī)動(dòng)力軸上的輪以相鄰的翼環(huán)上相應(yīng)部位的環(huán)形軌道相耦合，環(huán)形軌道繞環(huán)(翼環(huán)的環(huán)狀支架)而設(shè)并與環(huán)連為一體。軌道隨翼環(huán)旋轉(zhuǎn)的同時(shí)必然帶動(dòng)與之相耦合的發(fā)電機(jī)動(dòng)力輪旋轉(zhuǎn)。(可參見(jiàn)圖6、圖
7、圖 8)
由于同組中相鄰的翼環(huán)的迎風(fēng)角度相反，因此它們的旋轉(zhuǎn)方向必然相反，兩環(huán)反向旋轉(zhuǎn)的結(jié)果是兩個(gè)翼環(huán)的相對(duì)速度都提高了一倍，也就是說(shuō)翼環(huán)組上的鐵芯繞組的相對(duì)旋轉(zhuǎn)速度提高一倍，這里所說(shuō)的鐵芯繞組包括直接以翼環(huán)為支架的鐵芯繞組和軸式發(fā)電機(jī)上的鐵芯繞組。因此與普通發(fā)電機(jī)相比，如果轉(zhuǎn)子的直徑、長(zhǎng)度和轉(zhuǎn)速相同，而且電磁負(fù)荷相同，那么本發(fā)明的發(fā)電機(jī)容量會(huì)大幅度增加，甚至可能增加一倍。
[0015]在上述第二種結(jié)構(gòu)當(dāng)中，與軸式發(fā)電機(jī)動(dòng)力輪耦合的環(huán)形軌道可設(shè)置于環(huán)的外圈邊沿、內(nèi)圈邊沿或側(cè)邊邊沿等三處位置中的任意一處；發(fā)電機(jī)動(dòng)力輪和軌道的耦合方式當(dāng)然可以效仿火車(chē)輪與軌道的耦合，但最好的方式是采用互相嚙合的齒輪和齒式軌道。此種結(jié)構(gòu)中，相鄰的兩個(gè)翼環(huán)中最少要有一個(gè)翼環(huán)安裝軸式發(fā)電機(jī)，而另一個(gè)翼環(huán)設(shè)置與之相耦合的軌道，也可以?xún)蓚€(gè)翼環(huán)都安裝軸式發(fā)電機(jī)并設(shè)置與另一個(gè)翼環(huán)上的軸式發(fā)電機(jī)相耦合的軌道。
[0016]除了用于帶動(dòng)軸式發(fā)電機(jī)的環(huán)形軌道之外，還有一種槽型軌道，它與滑輪車(chē)相耦合，這種軌道的橫截面為槽型，與滑輪車(chē)正好配對(duì)耦合，從而將兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的翼環(huán)連接起來(lái)，圖9即是此種槽型軌道與滑輪車(chē)耦合示意圖。
[0017]須要注意的是，以上兩種軌道皆是不間斷的閉合環(huán)，而滑輪車(chē)或軸式發(fā)電機(jī)的動(dòng)力輪則是間斷的、等距離分布于軌道上的；軌道上的滑輪車(chē)不能少于三個(gè)，而且翼環(huán)直徑越大，軌道上的滑輪車(chē)就應(yīng)該越多，目的是使兩翼環(huán)不即不離、保持固定間距，作順暢的反向旋轉(zhuǎn)。
[0018]整機(jī)中各翼環(huán)組的圓心處于同一點(diǎn)或同一軸心線上，處于同一點(diǎn)則呈同層面內(nèi)外環(huán)排列，處于同一軸心線則呈平行面層疊排列；處于同一圓心的兩個(gè)相鄰的翼環(huán)組，或處于同一軸心線上的半徑不同的兩個(gè)相鄰的翼環(huán)組可以通過(guò)輻條連接，這些輻條也可以同時(shí)作為翼片(參見(jiàn)圖10)，作為翼片的輻條切割空氣必須能產(chǎn)生升力；兩個(gè)相鄰的翼環(huán)的旋轉(zhuǎn)方向相反，并且同組中順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的翼環(huán)和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的翼環(huán)在任何同一時(shí)間段采集的風(fēng)能總量相等。由兩組或兩組以上翼環(huán)組成的整機(jī)，如果其中部份翼環(huán)組由于連接器阻礙或吊掛機(jī)艙占用了空間等原因不便于安排翼片，那么可以將整機(jī)視如一個(gè)大的翼環(huán)組，只要整機(jī)所有順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的翼環(huán)和所有逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的翼環(huán)在任何同一時(shí)間段采集的風(fēng)能總量相等即可，兩個(gè)相反方向旋轉(zhuǎn)的扭力就能達(dá)到平衡，從而使整機(jī)在風(fēng)中保持穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0019]風(fēng)洞的設(shè)置:
選常年有風(fēng)的山口、峽谷(或水流湍急的河流、海底峽谷)，以土石填塞，僅留一洞讓風(fēng)或水流通，這種風(fēng)洞(水洞)的風(fēng)(或水)的流力將十分可觀；大型輸水管道內(nèi)亦可設(shè)置風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)。
[0020]也可以在風(fēng)向穩(wěn)定的曠野壘石、砌磚建造擋風(fēng)墻，留出墻洞安置風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)，墻洞的兩端的開(kāi)口應(yīng)寬于發(fā)電機(jī)翼環(huán)的直徑，使風(fēng)洞的兩端形成兩個(gè)反向的喇叭口 ；如果墻砌得不太高，也不太寬，那么墻盡頭邊線可以放長(zhǎng)，即把墻往風(fēng)洞的軸心線方向拉長(zhǎng)，這樣，風(fēng)洞成為一個(gè)長(zhǎng)筒，而風(fēng)洞壁的側(cè)剖面形如飛機(jī)的機(jī)翼(如圖15所示)。由于流過(guò)風(fēng)洞內(nèi)壁的風(fēng)走的是弧線，流過(guò)風(fēng)洞外壁的風(fēng)走的是直線，兩股風(fēng)必然同時(shí)在風(fēng)洞的后方匯合，因此風(fēng)洞內(nèi)的風(fēng)會(huì)得到加速。[0021]風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)的有益效果:
風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)承襲了高空發(fā)電環(huán)的翼片優(yōu)勢(shì)和相鄰翼環(huán)互為轉(zhuǎn)子優(yōu)勢(shì)，從而成為鶴立雞群的地面和低空風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
[0022]風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)的有益效果:
現(xiàn)有風(fēng)輪皆具有中軸，此種中軸式風(fēng)輪越靠近軸心的翼段集風(fēng)能力越小，直至為零，而越遠(yuǎn)離軸心的翼段集風(fēng)能力越大，前者是低效翼段和無(wú)效翼段，后者是高效翼段。實(shí)際上，中軸式風(fēng)輪低效翼段的主要功能不是集風(fēng)，而是支撐遠(yuǎn)端高效翼段，保證其與軸聯(lián)動(dòng)，稱(chēng)之為“聯(lián)動(dòng)杠桿”可能更為合適。這條“杠桿”由于僅得到單側(cè)支撐而且支撐點(diǎn)遠(yuǎn)在軸心，如果有效翼段太寬、集風(fēng)能過(guò)多，就必然會(huì)發(fā)生嚴(yán)重振動(dòng)、搖晃，影響運(yùn)行，其實(shí)際效果還比不上較尖細(xì)的翼，所以中軸式風(fēng)輪的翼片的末段也就是高效翼段，不能拓寬，只能尖細(xì)。翼環(huán)的翼全是效率最高的翼段，它完全放棄了集風(fēng)功能為零的和較差的翼段，并改而依靠近端的、兩側(cè)相鄰的翼片提供支撐，相比原先遠(yuǎn)端的、單側(cè)的軸心支撐，力臂不但縮短，還從一支增加到兩支，而且兩支力臂分置于兩側(cè)支撐，其結(jié)果是支撐力及穩(wěn)定度大為提高，翼片的搖擺幅度和振動(dòng)頻率大為降低。
[0023]因此現(xiàn)有風(fēng)輪發(fā)電機(jī)很難進(jìn)一步擴(kuò)大其風(fēng)輪的翼展半徑，而本高空發(fā)電環(huán)的翼展半徑則可以輕而易舉地?cái)U(kuò)展至數(shù)百米。
[0024]因此與相同翼展半徑的現(xiàn)有高空風(fēng)輪發(fā)電機(jī)相比，本發(fā)明的翼片數(shù)量可以更多，單個(gè)翼片的面積可以更大。
[0025]因此，即使不考慮本發(fā)明的相鄰翼環(huán)互為轉(zhuǎn)子反向旋轉(zhuǎn)的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，與相同翼展半徑的普通高空風(fēng)輪發(fā)電機(jī)相比，本發(fā)明的發(fā)電能力也要強(qiáng)大得多。
[0026]本發(fā)明具有相鄰翼環(huán)互為轉(zhuǎn)子反向旋轉(zhuǎn)的特點(diǎn)，使各翼環(huán)的相對(duì)速度提高一倍，從而在不擴(kuò)大發(fā)電機(jī)體形、不提高轉(zhuǎn)子速度、不增加電磁負(fù)荷的前提下使發(fā)電容量提高一倍，因此可突破目前發(fā)電機(jī)的體形極限和容量極限，開(kāi)發(fā)出以目前技術(shù)不敢想象的巨型風(fēng)力發(fā)電機(jī)和巨型的非風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
[0027]由于放棄了中軸式風(fēng)輪的“聯(lián)動(dòng)杠桿”，因此在數(shù)倍地提高發(fā)電能力的同時(shí)，還可降低整機(jī)重量并節(jié)省原材料。
[0028]圖面說(shuō)明
一、標(biāo)記說(shuō)明
1:翼環(huán)
1-1:外層翼環(huán) 1-2:內(nèi)層翼環(huán)
1-3:上層翼環(huán)
1-4:下層翼環(huán)
2:翼片
2-1:向外伸的單側(cè)翼片
2-1.3:上層翼環(huán)向外伸的單側(cè)翼片
2-1.4:下層翼環(huán)向外伸的單側(cè)翼片
2-2:向內(nèi)伸的單側(cè)翼片
2-2.3:上層翼環(huán)向內(nèi)伸的單側(cè)翼片 2-2.4:下層翼環(huán)向內(nèi)伸的單側(cè)翼片
2-3:向兩側(cè)伸出的雙翼片
3:槽型軌道+滑輪車(chē)及其組件
3-1:槽型軌道
3-2:滑輪車(chē)的車(chē)架
3-3:滑輪車(chē)與滑輪車(chē)之間的連桿
3-4:滑輪
3-5:滑輪車(chē)
3-6:滑輪車(chē)與翼環(huán)或機(jī)艙的連桿
4:通過(guò)中軸線的連桿或翼片式輻條
4-1:通過(guò)中軸線的連桿
4-2:翼片式輻條或翼片式連桿 5:牽引纜(或牽引纜、電纜二合一)
6:軸式發(fā)電機(jī)
7:發(fā)電機(jī)動(dòng)力輪
8:軸式發(fā)電機(jī)輪的軌道
10:風(fēng)洞內(nèi)壁
19:高空發(fā)電環(huán)或飛行器
二、附圖序號(hào)及內(nèi)容
圖1:同圓心的大小兩翼環(huán)組成的內(nèi)外翼環(huán)組俯視圖、圓心處于同一軸心線的上下兩翼環(huán)組成的上下翼環(huán)組俯視圖；
圖2:圖1中內(nèi)外翼環(huán)組的各翼環(huán)單獨(dú)俯視圖；
圖3:圖1中上下翼環(huán)組的各翼環(huán)單獨(dú)俯視圖；
圖4:以翼環(huán)支架為鐵芯繞組支架的內(nèi)外翼環(huán)互為轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)垂直剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5:以翼環(huán)支架為鐵芯繞組支架的上下翼環(huán)互為轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)垂直剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6:以翼環(huán)支架為普通發(fā)電機(jī)機(jī)座的內(nèi)外翼環(huán)機(jī)組垂直剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7:以翼環(huán)支架為普通發(fā)電機(jī)機(jī)座的上下翼環(huán)機(jī)組垂直剖面結(jié)構(gòu)示意圖(軸式發(fā)電機(jī)的軸與翼環(huán)面垂直);
圖8:以翼環(huán)支架為普通發(fā)電機(jī)機(jī)座的上下翼環(huán)機(jī)組垂直剖面結(jié)構(gòu)示意圖(軸式發(fā)電機(jī)的軸與翼環(huán)面平行);
圖9:槽型軌道與滑輪車(chē)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖10:處于同一圓心的兩個(gè)相鄰的翼環(huán)組或處于同一軸心線上的半徑不同的兩個(gè)相鄰的翼環(huán)組俯視圖；
圖11:處于同一圓心的兩個(gè)相鄰的翼環(huán)組的垂直剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖12:處于同一軸心線上的半徑不同的兩個(gè)相鄰的翼環(huán)組垂直剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖13:風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)正面結(jié)構(gòu)示意視圖；
圖14:風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)垂直剖面結(jié)構(gòu)示意視圖；
最佳實(shí)施例
下面結(jié)合附圖介紹幾個(gè)實(shí)施例。[0029]聞空發(fā)電環(huán)實(shí)施例一(如圖4所不):
分別以翼環(huán)1-1、翼環(huán)1-2的支架為支架設(shè)置鐵芯、繞組；環(huán)1-1、翼環(huán)1-2的上下兩端分別連接環(huán)形軌道3-1，軌道3-1繞翼環(huán)一周，實(shí)際上與翼環(huán)同體；軌道3-1的橫截面為槽型，槽型內(nèi)耦合滑輪車(chē)3-5 (由包容于槽型軌道3-1之內(nèi)的車(chē)架3-2、連桿3-3、滑輪3_4組成，詳見(jiàn)于圖9);各軌道上等距離設(shè)置若干個(gè)(不少于四個(gè))滑輪車(chē)3-5，兩臺(tái)相鄰的滑輪車(chē)
3-5通過(guò)連桿3-3連接，因此兩個(gè)翼環(huán)雖然各自朝不同方向旋轉(zhuǎn)，卻不會(huì)相互分離或碰撞。
[0030]一個(gè)翼環(huán)的各臺(tái)滑輪車(chē)與另一翼環(huán)相應(yīng)位置上的滑輪車(chē)通過(guò)連桿3-3互相連接；連桿4的兩端分別與一個(gè)連桿3-3相連接，各條連桿4在翼環(huán)的軸心線上相交，并且在交點(diǎn)相互固定連接，除在交點(diǎn)固定連接外，還可以在各相交的連桿4之間焊接支撐桿以形成三角形力矩結(jié)構(gòu)，目的是保證各滑輪車(chē)的相對(duì)位置不改變，使它們能夠保持平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)。由于兩組滑輪車(chē)的車(chē)架連接固定在一起，而兩個(gè)滑輪車(chē)卻分別耦合于兩個(gè)翼環(huán)的軌道，因此兩個(gè)朝相反方向快速旋轉(zhuǎn)的翼環(huán)，既不會(huì)分離也不會(huì)碰撞。
[0031]在此實(shí)施例中，同一翼環(huán)的各個(gè)翼片，它們的面積必須相同，但不同翼環(huán)的翼片面積可以不同。由于內(nèi)環(huán)翼片采集風(fēng)能的效率比相同面積的外環(huán)翼片小，因此必須讓內(nèi)環(huán)翼片的面積大于外環(huán)翼片面積，至于兩者的比例大小，必須遵循一個(gè)原則，就是使兩個(gè)逆向旋轉(zhuǎn)的翼環(huán)采集風(fēng)能的效率相等，使兩環(huán)在迎風(fēng)逆向旋轉(zhuǎn)過(guò)程中扭力相互抵消，避免整機(jī)隨扭力較大的那個(gè)翼環(huán)旋轉(zhuǎn)，從而保證機(jī)構(gòu)持續(xù)正常工作并杜絕擰纜事故發(fā)生。
[0032]至于翼片的迎角，如果外翼環(huán)翼片的迎角是n，那么內(nèi)翼環(huán)翼片的迎角為-n，所以?xún)梢憝h(huán)旋轉(zhuǎn)方向必然相反，兩翼環(huán)上的鐵芯繞組隨翼片逆向旋轉(zhuǎn)互相切割磁力線而發(fā)電。發(fā)電機(jī)構(gòu)的電路通過(guò)電刷連接電纜上端，電纜下端與地面用電設(shè)施連接。 [0033]在各條連桿4的相交點(diǎn)連接牽引纜的上端，牽引纜的下端連接下方用電設(shè)施。
[0034]牽引纜和電纜可以合二為一。
[0035]高空發(fā)電環(huán)實(shí)施例二 (如圖5所示):
用同相直徑的三個(gè)翼環(huán)1，按同一軸心線上下排列，上下兩端的翼環(huán)I各有一條軌道
3-1環(huán)繞，中間的翼環(huán)I有兩條軌道3-1環(huán)繞；各軌道上等距離設(shè)置若干個(gè)(不少于四個(gè))滑輪車(chē)3-5 ;上翼環(huán)的滑輪車(chē)與中翼環(huán)上沿的滑輪車(chē)，中翼環(huán)下沿的滑輪車(chē)與下翼環(huán)的滑輪車(chē)通過(guò)連桿3-3連接。
[0036]分別以三個(gè)翼環(huán)I的支架為支架設(shè)置鐵芯、繞組，中間的翼環(huán)與上下的翼環(huán)互相切割磁力線從而發(fā)電(在這里，也可以除去最上層或最下層的翼環(huán)，只讓兩個(gè)翼環(huán)互相切割磁力線發(fā)電)，最上層和最下層的兩個(gè)環(huán)的翼片迎角相同、面積相同，從而使這兩個(gè)翼環(huán)作同步旋轉(zhuǎn)，這樣它們的鐵芯繞組產(chǎn)生的電就是一樣的，不會(huì)互相干擾。
[0037]如果最上層和最下層兩個(gè)翼環(huán)的翼片迎角是n，那么中間翼環(huán)的翼片迎角為-η。同一翼環(huán)同一側(cè)(即統(tǒng)一伸向環(huán)的外側(cè)或內(nèi)側(cè))的翼片，它們的面積必須相同，但不同翼環(huán)的翼片或同一翼環(huán)不同側(cè)的翼片的面積可以不同，要對(duì)它們的面積作適當(dāng)調(diào)整，使所有順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的翼片和所有逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的翼片采集的風(fēng)能相等。
[0038]各條軌道3-1皆繞它的翼環(huán)一周，實(shí)際上它是與翼環(huán)溶為一體的；軌道3-1的橫截面為槽型，槽型內(nèi)耦合滑輪車(chē)(由包容于槽型軌道3-1之內(nèi)的車(chē)架3-2、連桿3-3、滑輪3-4組成，詳見(jiàn)圖9)。由于兩臺(tái)相鄰的滑輪車(chē)3-2通過(guò)連桿3-3連接，因此兩個(gè)翼環(huán)雖然各自朝不同方向旋轉(zhuǎn)，卻不會(huì)相互分離或碰撞。[0039]關(guān)于連桿3-3與連桿4和牽引纜、電纜的設(shè)置以及它們之間的連接結(jié)構(gòu)，請(qǐng)參照實(shí)施例一。
[0040]高空發(fā)電環(huán)實(shí)施例三(如圖6所示):
在內(nèi)翼環(huán)1-2和外翼環(huán)1-1上分別按等距離安裝若干個(gè)軸式發(fā)電機(jī)6，翼環(huán)支架作為軸式發(fā)電機(jī)6的支架，各翼環(huán)上的發(fā)電機(jī)的動(dòng)力輪7皆與另一翼環(huán)上的環(huán)形軌道8相耦合。
[0041]其他各部位的結(jié)構(gòu)比如實(shí)施例一。
[0042]以翼環(huán)支架為普通發(fā)電機(jī)機(jī)座的內(nèi)外翼環(huán)機(jī)組剖面圖；
高空發(fā)電環(huán)實(shí)施例四(如圖7所示):
在內(nèi)翼環(huán)1-2和外翼環(huán)1-1上分別按等距離安裝若干個(gè)軸式發(fā)電機(jī)6，翼環(huán)支架作為軸式發(fā)電機(jī)6的支架，各翼環(huán)上的發(fā)電機(jī)的動(dòng)力輪7皆與另一翼環(huán)上的環(huán)形軌道8相耦合。
[0043]其他各部位的結(jié)構(gòu)比如實(shí)施例二。
[0044]高空發(fā)電環(huán)實(shí)施例五(如圖8所示)
發(fā)電機(jī)的軸向從垂直變?yōu)樗街?，與實(shí)施例四完全相同。
[0045]高空發(fā)電環(huán)實(shí)施例六(如圖10、圖11所示)
內(nèi)、外兩個(gè)翼環(huán)組，內(nèi)翼環(huán)組中的外翼環(huán)1-1與外翼環(huán)組中的內(nèi)翼環(huán)1-2通過(guò)翼片式輻條4-2固定連接、同步轉(zhuǎn)動(dòng)，這些輻條是翼片狀的輻條，因此既起到輻條的作用，又有翼片的功能。同組中兩翼環(huán)的連接方式與實(shí)施例一相同。
[0046]高空發(fā)電環(huán)實(shí)施例七(如圖12所示)
上下兩個(gè)翼環(huán)組，上翼環(huán)組中的下翼環(huán)1-4與下翼環(huán)組中的上翼環(huán)1-3的連接方式可以有兩種:
第一種，與同一翼環(huán)組中上下兩翼環(huán)的連接方式相同，如此這兩個(gè)翼環(huán)的旋轉(zhuǎn)方向可以設(shè)定為相同或相反；
第二種，用將上翼環(huán)組中的下翼環(huán)與下翼環(huán)組中的上翼環(huán)用翼片式連桿4-2固定連接，如此，這兩個(gè)翼環(huán)翼片的迎角必須一樣，它們迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)的方向必須相同(因?yàn)樗鼈冎荒茏魍竭\(yùn)動(dòng))。
[0047]高空發(fā)電環(huán)實(shí)施例八(如圖13所示)
高空發(fā)電環(huán)19-1的下端連接牽引纜5-1的下端，牽引纜5-1的下端連接高空發(fā)電環(huán)19-2的上端，高空發(fā)電環(huán)19-2的下端連接牽引纜5-2的上端，牽引纜5_2的下端連接高空發(fā)電環(huán)19-3的上端，高空發(fā)電環(huán)19-3的下端連接牽引纜5-3的上端，牽引纜5_3的下端連接地面設(shè)施；高空發(fā)電環(huán)19-1、19-2、19-3的電路作并聯(lián)，匯合為一根電纜與地面用電設(shè)施連接，該電纜可以與牽引纜5-3合二為一。
[0048]米用本實(shí)施例時(shí)最好將高空發(fā)電環(huán)19-1、19-2、19_3放飛于同一氣流層中，使得各機(jī)發(fā)出的電壓相同，方便各機(jī)并網(wǎng)發(fā)電以同一電纜5-3向下輸送。
[0049]風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)實(shí)施例(如圖13、圖14所示)
本實(shí)施例的風(fēng)洞式發(fā)電環(huán)的翼環(huán)組，由圓心處于同一軸心線上的、平行的兩個(gè)翼環(huán)1-3和翼環(huán)H組成，翼片2-2.3的迎角與翼片2-2.3的迎角相反。
[0050]翼環(huán)1-3、翼環(huán)1-4與風(fēng)洞壁的連接方式:槽型軌道3-1繞翼環(huán)一周并與之結(jié)合為一體，滑輪車(chē)的三個(gè)滑輪分別與槽型軌道3-1的三個(gè)面耦合，滑輪車(chē)的車(chē)架3-2與風(fēng)洞壁10固定相連。
【權(quán)利要求】
1.風(fēng)洞式發(fā)電機(jī)，由兩個(gè)或三個(gè)鐵芯繞組相對(duì)運(yùn)動(dòng)發(fā)電，鐵芯繞組由螺旋槳風(fēng)輪推動(dòng)，機(jī)架通過(guò)牽引纜與下方提供牽引力的設(shè)施相連，發(fā)電機(jī)構(gòu)的電路則通過(guò)電刷與電纜的上端相連，電纜的下端與下方用電設(shè)施相連，其特征是:將高空發(fā)電環(huán)置于風(fēng)洞之中，所有鐵芯繞組和電路皆作防水密封，舍棄高空發(fā)電環(huán)的牽引纜和向翼環(huán)外側(cè)伸出的翼片，保留向翼環(huán)內(nèi)伸出的翼片和翼環(huán)外側(cè)的軌道及其滑輪車(chē)，滑輪車(chē)的車(chē)架與風(fēng)洞內(nèi)壁相連；風(fēng)洞可以是水平走向，也可以是垂直走向； 高空發(fā)電環(huán)的結(jié)構(gòu):在環(huán)狀支架上等距離設(shè)置翼片而形成翼環(huán)；其翼片采用切割空氣會(huì)產(chǎn)生升力的翼片，每個(gè)翼片皆如同普通風(fēng)輪的翼片的末段，翼面與翼環(huán)的圓周面之間形成夾角，即迎風(fēng)角；翼片可以向環(huán)外或環(huán)內(nèi)伸出，也可以同時(shí)向兩側(cè)伸出；同一翼環(huán)上所有翼片的迎風(fēng)角度相同，而相鄰的翼環(huán)的迎風(fēng)角度相反；由兩至三個(gè)翼環(huán)組成一個(gè)翼環(huán)組，同組各翼環(huán)處于同一平面并有同一圓心，或各環(huán)互為平行面且圓心處于同一軸心線上，整機(jī)中可以只有一組翼環(huán)，也可以有兩組或兩組以上翼環(huán)，每組翼環(huán)可以構(gòu)成一個(gè)完整的發(fā)電機(jī)構(gòu)；兩個(gè)或兩個(gè)以上的高空發(fā)電環(huán)整機(jī)之間可以通過(guò)牽引纜和電纜首尾相連，即處于上端或下風(fēng)頭的整機(jī)，其下端通過(guò)牽引纜和下方或上風(fēng)頭的另一整機(jī)的上端連接，各整機(jī)的電路通過(guò)電纜相連最終通過(guò)同一電纜與地面用電設(shè)施連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)洞式發(fā)電機(jī)，其特征是:以同一翼環(huán)組中各翼環(huán)的支架為支架分別設(shè)置定子鐵芯、繞組或轉(zhuǎn)子鐵芯、繞組使整個(gè)翼環(huán)組成為一個(gè)不依靠軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)子的發(fā)電機(jī)；或者在翼環(huán)的支架上等距離安裝有動(dòng)力軸的發(fā)電機(jī)，讓發(fā)電機(jī)動(dòng)力軸上的輪以相鄰的任一翼環(huán)上相應(yīng) 部位的環(huán)形軌道相偶合，環(huán)形軌道繞環(huán)而設(shè)并與環(huán)連為一體。
【文檔編號(hào)】F03D5/00GK104018990SQ201410208121
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月14日
【發(fā)明者】羅琮貴 申請(qǐng)人:羅琮貴