[发明专利]无轴的垂直轴式风轮机

说明书

技术领域

本发明涉及风轮机，尤其涉及垂直轴式的风轮机。

背景技术

随着人类，尤其是发展中的国家，对能源需求的不断增加及对传统化石燃料供应是有限的认识，人们对可再生能源，诸如阳光、风、雨(水)、潮汐及地热等的利用的新方式及改进方式，兴趣越来越浓厚。几十年来，水力发电(Hydro-electricity)已经成为了可再生能源的的主流。然而，随着对阻堰塞水道造成的环境影响日益重视以及认识到清洁的饮用水是一种重要的资源，水力发电(hydro-generation)计划的认可性渐减。人们的关注已逐渐转移到利用风力作为未来大规模发电的资源。

风轮机可分类为水平轴式或垂直轴式风轮机。一般水平轴式风轮机具有一塔，塔上置有一围绕水平轴旋转的大型风扇状叶片，与风车相似。迄今，最大的水平轴式风轮机约高40层楼，叶片直径约126米。为了生产足够的电力供给公用电网，水平轴式风轮机被设置于大型风力发电场，该风力发电场拥有数百个分布于广范地区的风轮机。虽然它们能大量利用可再生能源，但是这些风力发电场占地面积大并且有碍观瞻。

传统的垂直轴式风轮机具有垂直延伸的旋转中轴。垂直轴式风轮机的主要优点是发电装置和变速箱可被设置在轴的底部，靠近地面，无需支撑塔去承担这些重量。另外，垂直轴式风轮机能接收来自任意方向的风，不需要沿垂直轴线转动或偏转以面对主风向。然而，因垂直轴式风轮机的受风面较大，垂直轴和风轮结构需承受巨大的侧向作用力。因此，迄今已知的垂直轴式风轮机的规模受到实际的限制。此外，因垂直轴式风轮机的转子环绕垂直轴线旋转，顺风部位随风移动，但相应的直径对立部位则逆风移动必需消抵迎面而来的风力。

本发明的目的之一是提供一种无轴的垂直轴式风轮机，使风轮机的规模可比迄今为止已知的风轮机更高、更大，能更大地利用风能。本发明的另一目的是提供一种克服或至少改善了已知风轮机缺点的垂直轴式风轮机，或至少为公众提供一有用的选择。

发明内容

根据本发明，提供一种无轴的垂直轴式风轮机，其包括：

固定的中空芯，该中空芯有内部的圆形墙壁和外部的圆形墙壁，内壁和外壁之间留有空间；和

转子，该转子被可旋转地支撑于中空芯，并且具有多个径向延伸的转子臂，每个转子臂的远端有风力驱动的转子叶片。

优选地，所述风轮机在内墙壁与外墙壁间的空间内进一步设有多个连接内壁和外壁的垂直肋式骨干。

优选地，所述风轮机进一步具有两个或以上，各自独立围绕所述中空芯旋转的转子。

优选地，每一个转子用机械的方式与发电装置连接。

优选地，每个转子均驱动一发电装置。

优选地，发电装置是直驱式风力发电装置。

优选地，所述风轮机进一步置有分别位于中空芯和转子的对应发电绕圈组，用于在所述中空芯和转子相对运动过程中发电，无需使用任何的机械传动系统。

优选地，所述转子被可旋转地支撑于中空芯外壁延伸出的壁架上。

优选地，所述中空芯的外壁为阶梯形，用以形成所述壁架。

优选地，所述转子具有一组上部滚子或轮子，可旋转地支撑转子于壁架上，及一组下部滚子或轮子，可旋转地支撑转子于中空芯的外壁。

优选地，所述转子进一步置有第二组上部滚子或轮子，可旋转地支撑转子于中空芯的外壁。

优选地，所述壁架置有翼墙，至少有上部轮子或第二上部轮子的其中一组与翼墙接合。

优选地，所述径向延伸的转子臂设有系-拉(tie-stayed)桁架构件。

优选地，所述径向延伸的转子臂朝远端方向逐渐变细。

优选地，所述风力驱动的转子叶片是升力型的转子叶片，并且所述转子臂进一步在邻近中空芯的位置设有阻力型的转子叶片。

优选地，所述转子具有一筒状的旋转盘，该旋转盘可旋转地支撑于中空芯，且有多个转子臂从旋转盘向外延伸出去。

优选地，所述风力驱动转子叶片是升力型的转子叶片，并且该转子进一步于旋转盘设置多个阻力型的转子叶片。

优选地，所述风轮机进一步包括抽水蓄能水力发电系统。

本发明的其它方面将会在随后的描述中变得明确，该等描述仅为示例，并无意图限制本发明的使用或功能的范围。

附图说明

现以本发明的实施例，仅作为例子进行描述，并以随附的附图作参考，其中：

图1是根据本发明的第一实施例的多层风轮机的截面正视图；

图2是经过图1的A-A线的截面平面图；

图3是经过图1的B-B线的截面平面图；

图4是第一实施例的风轮机的转子臂和叶片的截面正视图；