可折疊的葉片風力渦輪機的制作方法
【專利摘要】提供了一種風力渦輪機。渦輪機包括支撐裝置，具有旋轉軸；發(fā)電機；多個葉片，相對于所述旋轉軸而可旋轉地安裝在所述支撐裝置上，五個葉片能夠在基本上平行于所述旋轉軸的收縮位置和基本上垂直于所述旋轉軸的完全展開位置之間移動；所述葉片連接到所述發(fā)電機，使得所述葉片在風力所誘導的方向上的旋轉導致所述發(fā)電機發(fā)電，以及對所述發(fā)電機的供電使所述葉片旋轉；以及控制器，連接到所述發(fā)電機，用于傳遞電流到所述發(fā)電機，所述電流足以使所述葉片從所述收縮位置朝所述完全展開位置移動，且所述電流不足以使所述葉片一直移動到所述完全展開位置。
【專利說明】
可折疊的葉片風力渦輪機
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2013年12月3日提交的美國專利申請61/911000名稱為可折疊的葉 片風力渦輪機的優(yōu)先權。本申請還涉及2009年8月21日提交的美國專利申請12/461716和 2009年8月17日提交的美國專利申請12/461575。前述申請的內容因此將其全部內容整體并 入本文。
技術領域
[0003] 本文描述的各種實施例通常涉及風力渦輪葉片的展開和收縮。更具體地，本文描 述的各種實施例涉及使用電誘導的旋轉和風力誘導的旋轉的組合的風力渦輪機葉片的收 縮和展開。
【背景技術】
[0004] 現(xiàn)代，風力驅動的發(fā)電機誕生于1970年代晚期。直到1970年代早期，風能滿足小的 機會市場，該機會市場供應用于磨谷物和栗水的機械能以及用于鄉(xiāng)村電池充電的電力。除 電池充電器和具有較大的電力產(chǎn)生的機器的少有實驗外，1850年和甚至1950年的風力站與 它們所源自的原始裝置區(qū)別很小。截止2008年7月，風能提供大約1%的總的美國電力生成。 具有多達30個葉片的較小設計對于農(nóng)業(yè)中的灌溉是常見的。
[0005] 大多數(shù)現(xiàn)代風力渦輪機典型地具有安裝在60-80米塔頂上的具有10-80米直徑的 3_葉片的轉子。2006年在美國安裝的普通渦輪機能夠產(chǎn)生大約1.6兆瓦的電力。渦輪機電力 輸出通過當葉片圍繞轉子轂旋轉時使葉片圍繞它們的長軸旋轉以改變相對于相對風力的 沖角(傾伏角）來控制。渦輪機通過使吊艙圍繞塔旋轉(偏轉)來指向風中。渦輪機典型地采 用30-150個機器的陣列(場)來安裝。（用于葉片傾伏角的)傾伏角控制器調節(jié)電力輸出和轉 子速度以防止對結構組件過載-在非常強的風力條件期間。通常地，渦輪機將在大約5.36 米/秒的風中開始產(chǎn)生電力以及在大約12.52-13.51米/秒(每小時28-30英里)達到最大電 力輸出。渦輪機將使葉片傾斜或使葉片與水面平行以停止電力產(chǎn)生和以大約22.35米/秒 (每小時50英里）的旋轉。
[0006] 已經(jīng)做出努力提供以下機制：是葉片從打開的展開位置過渡到閉合的收縮位置 (收攏），在所述打開的展開位置中，葉片基本上平行于桅桿以及徑向圍繞旋轉轂，在所述閉 合的收縮位置中葉片通常采用緊密的群集來垂直于桅桿。這允許在高的風力環(huán)境中降低表 面積，以及允許存儲和易于運輸。合并到本文中的美國專利申請12/461716和12/461575均 公開用于打開和閉合葉片的設計。

【發(fā)明內容】

[0007] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供一種風力渦輪機。該渦輪機包括支撐裝置，具有旋轉 軸;發(fā)電機;多個葉片，相對于所述旋轉軸而可旋轉地安裝在所述支撐裝置上，所述葉片能 夠在基本上平行于所述旋轉軸的收縮位置和基本上垂直于所述旋轉軸的完全展開位置之 間移動;所述葉片連接到所述發(fā)電機，使得所述葉片在風力所誘導的方向上的旋轉導致所 述發(fā)電機發(fā)電，以及對所述發(fā)電機的供電使所述葉片旋轉；以及控制器，連接到所述發(fā)電 機，用于傳遞電流到所述發(fā)電機，所述電流足以使所述葉片從所述收縮位置朝所述完全展 開位置移動，且所述電流不足以使所述葉片一直移動到所述完全展開位置。所述電流誘導 所述葉片在風力所誘導的方向上旋轉，所述旋轉形成離心力，所述離心力使所述葉片從所 述收縮位置朝所述完全展開位置移動。當所述葉片從所述收縮位置移動時，所述葉片具有 增加的暴露于環(huán)境風力的部位以接收來自環(huán)境風力的額外的旋轉力，以及所述額外的旋轉 力單獨或與所述電流組合足以使所述葉片移動到所述完全展開位置中。
【附圖說明】
[0008] 根據(jù)本公開的各種實施例將參考圖進行描述，其中：
[0009] 圖1展示了本發(fā)明的實施例在閉合位置的側視圖。
[0010] 圖2展示了本發(fā)明的實施例在閉合位置的立體圖。
[0011] 圖3展示了本發(fā)明的實施例在部分展開位置中的側視圖。
[0012] 圖4展示了本發(fā)明的實施例在部分展開位置的立體圖。
[0013] 圖5展示了本發(fā)明的實施例在理想完全展開位置的側視圖。
[0014]圖6展示了本發(fā)明的實施例在理想完全展開位置的立體圖。
[0015] 圖7展示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的控制器的功能模塊圖。
[0016] 圖8展示了本發(fā)明的另一實施例在閉合位置的側視圖。
[0017] 圖9展示了本發(fā)明的實施例在部分展開的位置的側視圖。
[0018] 圖10展示了本發(fā)明的實施例在理想完全展開位置的側視圖。
【具體實施方式】
[0019] 在下面的描述中，各種實施例在附圖的圖中將作為示例以及不作為限制來展示 了。對該公開中的各種實施例的引用不一定是相同的實施例，以及這樣的引用意指至少一 個。盡管討論特定的實現(xiàn)和其他細節(jié)，要理解的是，這樣做僅僅為了說明目的。本領域技術 人員將意識到，在不脫離要求權利的范圍和精神的情況下，可以使用其他組件和配置。
[0020] 在附圖中示出葉片配置。通常垂直的桅桿支撐渦輪機。多個渦輪機葉片在它們的 根部樞轉地安裝到吊艙上的支撐轂。樞軸允許葉片在完全展開/打開位置和踏縮到完全閉 合/收縮位置之間移動。葉片也可以采取展開和收縮位置之間的部分展開位置。
[0021] 圖中的完全展開位置示出葉片為垂直的，盡管在實踐中實施例的性質可能具有偏 離垂直大約0-15度的一些小的角度。在該上下文中，本文中的"水平的"和"垂直的"的任何 使用要理解成被"通常"修改為說明與正常位置中絕對完美這樣的偏差。
[0022]渦輪機通常能夠圍繞桅桿旋轉以取向成主要風的方向。本文中參考的渦輪機優(yōu)選 是順風渦輪機，其中葉片朝(相對于風的)轂和吊艙的順風的渦輪機尾部取向。
[0023] 支撐轂連接到用于生成電的發(fā)電機/馬達(本文之后簡稱"發(fā)電機"），例如永磁電 動機。葉片的旋轉導致發(fā)電機中的旋轉，所述發(fā)電機采用已知的方式來生成電。使支撐轂互 連到永磁電動機的各種元件在風力渦輪機領域中是熟知的以及因此不再本文中示出。
[0024] 可滑動的跟蹤環(huán)定位在支撐轂的后面的軸上。跟蹤環(huán)樞軸支撐若干連接桿，所述 若干連接桿連接到葉片。單獨連接的桿保持通常的角度以用于展開各個葉片，使得葉片相 對于彼此具有相同的位置，而不論展開位置。
[0025] 當在完全展開位置中時，跟蹤環(huán)在它最向前的位置中以及最接近支撐轂。當葉片 開始閉合時，跟蹤環(huán)將向后移動。完全閉合位置將使跟蹤環(huán)(或連接到其的一些限位器)接 近于軸上的末端或限位器。優(yōu)選地，跟蹤環(huán)和/或軸的末端中的一些組件將在其中具有磁性 材料以建立對于閉合位置的弱磁鎖定以防止組件的輕度位移。這也可以通過彈簧-加載的 機械滑動或滾動制動裝置。
[0026] 以上涉及的架構的非限制示例在圖1-6中示出，現(xiàn)在參考圖1和2,吊艙102支撐在 桅桿104的頂上。吊艙102具有朝支撐轂106延伸的旋轉軸。渦輪機葉片110具有樞軸安裝到 支撐轂106的軸108。在圖1和2中，葉片110在收縮位置中，盡管他們可以圍繞樞軸連接旋轉 以支撐轂106到其他位置中，如以下討論的。
[0027] 吊艙102包括發(fā)電機112。發(fā)電機112響應于葉片110的風誘導的旋轉而生成電，發(fā) 電機112將電轉發(fā)到一般由控制器/電池114示出的下游設備(盡管下游設備的功能不一定 限于控制器和/或電池）。發(fā)電機112也充當馬達以驅動葉片110的旋轉。吊艙102的內部的全 部架構與本領域的知識一致以及不在本文進一步討論。發(fā)電機112可以包括用于減慢旋轉 的機械制動器。
[0028] 圖3和4示出部分展開位置中的圖1-2的組件，以及揭示支撐桿116和安裝在其上的 滑動環(huán)118的存在。每個葉片110的軸108經(jīng)由托架120和樞軸點122來樞軸連接到滑動環(huán) 118。圖5和6示出理想完全展開位置中的圖1-2的組件。
[0029] 現(xiàn)在參考圖7,控制器114控制葉片展開的打開、閉合和全部位置?？刂破骺梢允侨?何軟件和/或硬件組合以執(zhí)行發(fā)電機112所施加的扭力的控制。就存在計算機控制來說，那 么存在包括存儲器、處理器等等的典型計算機元件。經(jīng)由電池或其他源的能量源被提供以 支持控制器114和/或提供電流以使葉片110旋轉?？刂泼羁刹捎密浖男问今v留在計算 機上，以及同樣存儲在適當?shù)挠嬎銠C可讀介質上，例如硬件驅動器或閃存驅動器。本發(fā)明不 限于任何特定類型的計算機架構和/或存儲介質，以及圖7的組件和功能性可以按適當捆扎 或分布。
[0030] 為了從收縮位置打開葉片110，來自電池或其他電源的反向電流施加到發(fā)電機 112;優(yōu)選地，該電流從零到預定值來逐漸施加，盡管這不需要是這樣，以及如果漸近，它不 一定是線性的。電輸入導致發(fā)電機112充當旋轉馬達以使葉片110的整個組件在與風力將誘 導的相同方向上旋轉。
[0031] 該旋轉運動導致葉片110通過旋轉動作所給予的離心力的影響從它們的頂端向外 移動。葉片110因此將移動到收縮和完全展開位置之間的過渡中間位置。該過渡一般通過比 較圖1和3以及2和4來分別示出。圖3和4示出過渡中間位置的一般45度角，但是這僅僅是為 了展示了目的以及不基于電流來限制葉片110的展開狀態(tài)。
[0032]當葉片110從收縮位置向外移動時，相對于風力的葉片110的表面積增加。因為葉 片110設計成在風力存在時圍繞軸旋轉，當風在葉片110上移動時進入的環(huán)境風力將開始對 葉片110施加旋轉力；當葉片110進一步展開時該旋轉力增加。盡管由于小的展開角而風力 的影響初始可忽略，在足夠的展開角處，風力的交互作用將導致葉片比電流誘導的速度更 快地旋轉。該速度增加進一步增強離心力作用以使葉片110朝圖5和6中完全展開位置的進 一步展開。風力也將使葉片110向后朝收縮位置物理偏離，但是在正常的操作中離心力的打 開作用比直接風力的閉合作用強;來自風網(wǎng)的收集力導致葉片110朝完全展開位置的進一 步展開。
[0033] 該循環(huán)隨葉片110繼續(xù)展開而繼續(xù)，在展開期間表面積的增加捕獲更多的風力，風 力捕獲的增加進一步增加旋轉速度，旋轉速度增加使離心力增加，這導致進一步展開。循環(huán) 繼續(xù)直到速度和離心力達到葉片110移動到完全展開位置的點。
[0034] 在從收縮位置到完全打開位置的初始過渡中，呈現(xiàn)給風力的葉片110的表面積不 足以誘導單獨來自風力的足夠旋轉以展開葉片110。如果在該初始階段中施加的反向電流 被去除或減少，葉片110將保持在它們的當前展開狀態(tài)中或收縮到收縮位置。
[0035] 以上展開的方法論僅僅需要用于葉片110的足夠展開的足夠的反向電流以達到過 渡點，其中風力單獨可誘導葉片110的足夠旋轉以繼續(xù)展開過程而沒有來自電流的幫助。與 該過渡事件一致的系統(tǒng)參數(shù)可以是最大旋轉速度的百分比、渦輪機的電輸出和/或展開角； 也可以使用其他適當?shù)南到y(tǒng)參數(shù)。一旦該過渡點達到(或稍微超過的點，如可以通過預定電 壓、速度、百分比或諸如此類來測量的），控制器114就開始使反向電流的施加逐漸減少回到 零，同時風力施加必要的能量以繼續(xù)展開。如果由于一些原因在完全展開之前速度減少(例 如，風速減?。?，反向電流可以重新接入以再發(fā)起展開過程。在備選中，在整個展開循環(huán)期間 電流可以繼續(xù)施加。
[0036] 以上控制方法論因此初始依賴于反向電流誘導的旋轉以部分展開葉片110。該反 向電流優(yōu)選不足以誘導完全展開，使得在沒有風貢獻的情況下葉片110將不會達到完全展 開位置。一旦達到過渡點，反向電流可以降低以及發(fā)電機112慢慢開始充當電的發(fā)電機而不 是馬達，同時風力接管展開。如果由于任何原因存在反向滑動（例如，風力的突然減少），則 控制可增加反向電流以使發(fā)電機12回到優(yōu)選的展開狀態(tài)。
[0037] -旦葉片110達到完全展開位置，它們在沒有控制收縮時將趨于保持展開。這是因 為旋轉導致的離心力克服風力的趨勢以迫使葉片110向后。該平衡保持展開而不管正常操 作范圍內的風速。
[0038]發(fā)電機112提取來自風力渦輪機葉片110給予的旋轉力的能量，它們形成扭力牽 弓丨，所述扭力牽引允許風力將葉片110從它們的完全展開位置稍微向后推動成稍微錐形的 配置，這可以對于到風中的渦輪機的直接控制是有一些益處的（以及也誘導錐形或部分打 開位置以減輕損壞風的作用以及仍然允許部分操作）。這里是減慢旋轉的發(fā)電機112給予的 扭力和對葉片110施加的風力的向后力之間的平衡點，所述向后力導致葉片110被向后推動 到部分展開或錐形位置中。換句話說，當葉片110加速時，發(fā)電機112自動通過它的基本形式 來給予另外的扭力，因此減慢葉片110的旋轉，稍微保持部分展開或錐形位置。以及相反地， 當風速稍微減慢時，風力對葉片110給予的向后力也減少，允許葉片110朝它們的垂直操作 位置打開更多。該活動可以自動地形成強的潛在損壞風中安全錐形操作的期望平衡點?？?制器114也可以用于加強該自然發(fā)生條件。這可以說明從完美垂直的完全展開位置中的一 些偏差，以及這在本文中稱為一般豎直或一般垂直于渦輪機的旋轉軸。
[0039]有時可以期望的是，使展開的葉片110移動離開完全展開位置到部分展開位置或 收縮位置中。例如，風力可以達到它們在完全展開中對系統(tǒng)施加不適當?shù)膽Φ狞c。葉片 110的部分收縮將降低風力對葉片110的作用，以及因此降低系統(tǒng)的整體應力。這可以通過 添加來自發(fā)電機和/或機械制動器的扭矩來進行。在另一示例中，風力可以達到葉片110需 要閉合的必要臨界點。在再另一示例中，葉片110可能需要閉合以執(zhí)行渦輪機再定位或維 護。
[0040] 用于使葉片110從完全展開位置移動到部分展開位置或收縮位置的方法論依賴于 足夠風力的存在。
[0041] 在存在足夠風力的情況下，葉片110典型地在它們的完全展開位置中以及將保持 這樣，因為旋轉誘導有利于展開的離心力，所述離心力強于有利于收縮的對葉片110的收縮 風壓。該平衡通過經(jīng)由控制器114將受控的制動應用于例如發(fā)電機112誘導的葉片110的旋 轉來改變，發(fā)電機112添加過多的扭矩或可靠的機械制動。減慢葉片110的旋轉將降低使葉 片110保持在完全展開位置中的離心力。當離心力的展開影響下架低于對葉片的風力的直 接結果壓力時，風流將開始使葉片110移動離開完全展開的位置。
[0042]當葉片110移動離開完全展開位置時，環(huán)境風力提供越來越少的旋轉力。如果該施 加的力下降低于減少的離心力，達到平衡點以及限定部分展開位置，其中葉片110將安定和 繼續(xù)旋轉。然而，如果離心力不足以維持葉片在任何展開位置中，它們將移動一直到收縮位 置。
[0043] 制動可以通過按照控制器114的機械制動操作來發(fā)起。另外和/或備選地，永磁發(fā) 電機可以充當制動器，如果控制器導致發(fā)電機提取比它們在正常操作期間將正常使用的顯 著更多的電能。當這發(fā)生時，制動動作通過發(fā)電機112應用于旋轉軸和葉片組裝件。
[0044] 應用的制動優(yōu)選地控制成使葉片110按期望移動。為了完全閉合，葉片110將簡單 地允許移動，盡管優(yōu)選地對旋轉的約束僅將足以允許慢的過渡(而不是可能損壞架構的非 受控的運動），
[0045] 為了部分閉合，制動的應用將足以達到期望的展開角，以及調節(jié)成保持葉片110在 該位置中。在備選中，在制動可以釋放的這樣的情況中一個或多個物理限位器或鎖定器可 用于維持期望的角度，但是限位器物理防止超過期望的角度的另外的展開。風速、旋轉速度 和/或其他系統(tǒng)傳感器可以提供以監(jiān)測展開的狀態(tài)，所述展開的狀態(tài)允許控制器對其作出 反應。大約45度的收縮的向上角度可以是可能，盡管本發(fā)明不限于此。
[0046]在存在足夠風力的情況下，以上收縮方法論將不是有效的，因為沒有足夠的風力 來誘導葉片110的向后運動。在這些情形中（其中葉片110將靜止或輕度旋轉），控制將反向 電流施加到發(fā)電機112以使葉片110在風力將正常誘導的方向的相對方向上旋轉。這形成對 葉片110的反向力，該反向力迫使葉片110朝收縮位置，以及它們將如此移動。
[0047] 圖8-10示出本發(fā)明的另一實施例，其中類似的標號表示類似的元件。該實施例示 出吊艙102可以省略而有利于支撐組件。限位器124也可以設置在桿116上以防止滑動環(huán)118 的另外移動。限位器124也可以包括如本文描述的鎖定組件以使葉片110保持在收縮位置 中。
[0048] 本文描述的計算元件可以在其他通用或專用計算裝置中執(zhí)行，諸如個人計算機、 臺式計算機或膝上型計算機、或主計算機、以及運行移動軟件的和能夠支持多個聯(lián)網(wǎng)和消 息發(fā)送協(xié)議的蜂窩、無線、和手持裝置?？梢源嬖谶\行任意各種商業(yè)可用的操作系統(tǒng)和其他 已知的應用的任意數(shù)量的工作站。這些裝置也可以包括其他電子裝置，例如虛擬終端、瘦客 戶端、游戲系統(tǒng)和能夠經(jīng)由網(wǎng)絡通信的其他裝置。
[0049] 大多數(shù)實施例利用將對本領域技術人員熟悉的至少一個網(wǎng)絡以用于支持使用任 意各種商業(yè)可用的協(xié)議的通信，例如!^/1?、？了？、3?了？、1^1^、冊3和(：正3。網(wǎng)絡可以例如是 局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、虛擬私用網(wǎng)絡、因特網(wǎng)、內聯(lián)網(wǎng)、外聯(lián)網(wǎng)、公共交換電話網(wǎng)絡、紅外網(wǎng)絡、無 線網(wǎng)絡和其任意組合。
[0050] 在計算裝置包括服務器的實施例中，服務器可以運行任意各種服務器或中間層應 用，包括HTTP服務器、FTP服務器、CGI服務器、數(shù)據(jù)服務器、Java服務器和商業(yè)應用服務器。 一個或多個服務器也可以能夠響應于來自用戶裝置的請求而執(zhí)行程序或腳本，例如通過執(zhí) 行可以實現(xiàn)為以任何編程語言寫的一個或多個腳本或程序的一個或多個Web應用，例如 Java?、C、C#或C++，或任意的編腳本語言，例如？從1、？7他〇11或了(^，以及其組合。一個或多 個服務器也可以包括數(shù)據(jù)庫服務器，包括不限于從Oracle?、Microsoft?、Sybase?和 IBM?商業(yè)可得的那些。
[0051] 環(huán)境可以包括如上討論的各種數(shù)據(jù)存儲裝置和其他存儲器和存儲介質。這些可以 駐留在各種位置中，例如在一個或多個計算機本地(和/或駐留其中）的或跨越網(wǎng)絡的與任 意或所有計算機遠離的存儲介質上。在特定的一組實施例中，信息可以駐留在本領域技術 人員熟悉的存儲域網(wǎng)絡（"SAN"）中。類似地，用于執(zhí)行分布給計算機、服務器或其他網(wǎng)絡裝 置的功能的任何必要文件可以按適當?shù)乇镜睾?或遠程存儲。當系統(tǒng)包括計算化的裝置時， 每個這樣的裝置可包括硬件元件，所述硬件元件可以經(jīng)由總線電親合，所述元件包括例如 至少一個中央處理單元(CHJ)、至少一個輸入裝置(例如，鼠標、鍵盤、控制器、觸摸屏、或小 鍵盤)和至少一個輸出裝置(例如，顯示裝置、打印機或揚聲器）。這樣的系統(tǒng)也可以包括一 個或多個存儲裝置，例如盤驅動器、光學存儲裝置和固態(tài)存儲裝置，例如隨機存取存儲器 ("RAM"）或只讀存儲器（"ROM"）以及可移除介質裝置、存儲器卡、閃存卡等等。
[0052] 這樣的裝置也可以包括如上描述的計算機可讀存儲介質讀取器、通信裝置(例如， 調制解調器、網(wǎng)卡(無線的或有線的）、紅外通信裝置等等)和工作存儲器。計算機可讀的存 儲介質讀取器可以連接到或用于接收計算機可讀的存儲介質、表示遠程、本地、固定和/或 可移除的存儲裝置以及暫時和/或更永久地包含、存儲、傳送和檢索計算機可讀信息的存儲 介質。系統(tǒng)和各種裝置也將典型地包括多個軟件應用、模塊、服務或位于至少一個工作存儲 器裝置內的其他元件，包括操作系統(tǒng)和應用程序，例如客戶端應用或Web瀏覽器。應該意識 到的是，備選實施例可以與以上描述的多種變形。例如，定制的硬件也可以使用和/或特定 的元件可以實現(xiàn)在硬件、軟件(包括便攜式軟件，例如小應用程序)或兩者中。另外，到例如 網(wǎng)絡輸入/輸出裝置的其他計算裝置的連接可以使用。
[0053]用于包含代碼或部分代碼的存儲介質和計算機可讀介質可以包括本領域已知的 或使用的任何適當?shù)慕橘|，包括存儲介質和通信介質，例如但不限于采用存儲和/或傳送信 息（例如，計算機可讀指令、數(shù)據(jù)結構、程序模塊、或其他數(shù)據(jù)）的任何方法和技術實現(xiàn)的易 失和非易失的、可移除的和非可移除的介質，包括RAM、R0M、EEPR0M、閃存或其他存儲器技 術、CD-ROM、數(shù)字通用光盤(DVD)或其他光學存儲裝置、磁帶盒、磁帶、磁盤存儲裝置或其他 磁存儲裝置或能夠用于存儲期望的信息和能夠被系統(tǒng)裝置訪問的任何其他介質?；诒疚?中提供的公開和教導，本領域技術人員將意識到實現(xiàn)各種實施例的其他方式和/或方法。 [0054]因此，要在說明而不是限制的意義中看待說明書和圖。然而，將明顯的是，在不脫 離如權利要求中陳述的本發(fā)明的更寬的精神和范圍的情況下可對其做出各種修改和改變。
【主權項】
1 · 一種風力渦輪機，包括： 支撐裝置，具有旋轉軸； 發(fā)電機； 多個葉片，相對于所述旋轉軸而可旋轉地安裝在所述支撐裝置上，所述葉片能夠在基 本上平行于所述旋轉軸的收縮位置和基本上垂直于所述旋轉軸的完全展開位置之間移動； 所述葉片連接到所述發(fā)電機，使得所述葉片在風力所誘導的方向上的旋轉導致所述發(fā) 電機發(fā)電，以及對所述發(fā)電機的供電使所述葉片旋轉； 控制器，連接到所述發(fā)電機，用于傳遞電流到所述發(fā)電機，所述電流足以使所述葉片從 所述收縮位置朝所述完全展開位置移動，且所述電流不足以使所述葉片一直移動到所述完 全展開位置； 其中，所述電流誘導所述葉片在風力所誘導的方向上旋轉，所述旋轉形成離心力，所述 離心力使所述葉片從所述收縮位置朝所述完全展開位置移動； 其中，當所述葉片從所述收縮位置移動時，所述葉片具有增加的暴露于環(huán)境風力的部 位以接收來自環(huán)境風力的額外的旋轉力，以及所述額外的旋轉力單獨或與所述電流組合足 以使所述葉片移動到所述完全展開位置。2. 根據(jù)權利要求1所述的渦輪機，其特征在于，基于環(huán)境風速，所述收縮位置和所述完 全展開位置之間存在有部分展開的過渡中間位置，在所述過渡中間位置處，所述環(huán)境風力 對所述葉片提供足夠的旋轉力以使所述葉片移動到所述完全展開位置中。3. 根據(jù)權利要求2所述的渦輪機，其特征在于，在所述葉片從所述收縮位置移動到所述 過渡中間位置后，所述控制器降低所述電流。4. 根據(jù)權利要求2所述的渦輪機，其特征在于，所述控制器用于基于所述葉片的旋轉速 度何時超過所述電流所誘導的旋轉速度來識別所述過渡中間位置。5. 根據(jù)權利要求4所述的渦輪機，其特征在于，在所述葉片從所述收縮位置移動到所述 過渡中間位置后，所述控制器降低所述電流。6. 根據(jù)權利要求1所述的渦輪機，其特征在于，所述控制器用于通過減慢所述葉片的旋 轉來使所述葉片移動離開所述完全展開位置，使得來自所述環(huán)境風力的力克服旋轉的葉片 的離心力，所述來自所述環(huán)境風力的力使所述葉片朝所述收縮位置偏離，所述離心力使所 述葉片朝所述完全展開位置偏離。7. 根據(jù)權利要求1所述的渦輪機，其特征在于，還包括： 存儲在存儲器中的第一和第二收縮規(guī)程，所述第一收縮規(guī)程使所述葉片的旋轉減慢以 及所述第二收縮規(guī)程使所述葉片在與環(huán)境風力所誘導的方向的相對方向上旋轉； 所述控制器用于(a)選擇所述第一或第二收縮規(guī)程，以及(b)實施所述選擇。8. 根據(jù)權利要求1所述的渦輪機，其特征在于，還包括控制器，所述控制器用于使所述 葉片從所述完全展開位置移動到部分展開位置以及通過減慢所述葉片的旋轉來保持所述 部分展開位置。9. 根據(jù)權利要求1所述的渦輪機，其特征在于，還包括： 相對于所述軸可旋轉安裝的轂； 每個葉片樞轉地安裝到所述支撐轂； 支撐桿，與所述旋轉軸共軸； 滑動環(huán)，安裝在所述支撐桿上；以及 多個托架，每個托架將所述葉片中的一個樞轉地連接到所述滑動環(huán)； 其中當所述葉片打開和關閉時，所述環(huán)分別朝向和遠離所述支撐轂移動。10. 根據(jù)權利要求1所述的渦輪機，其特征在于，所述支撐裝置包括吊艙。11. 一種使風力渦輪機的葉片移動的方法，包括： 提供風力渦輪機，所述風力渦輪機包括： 支撐裝置，具有旋轉軸； 發(fā)電機； 多個葉片，相對于所述旋轉軸而可旋轉地安裝在所述支撐裝置上，所述葉片能夠在基 本上平行于所述旋轉軸的收縮位置和基本上垂直于所述旋轉軸的完全展開位置之間移動； 所述葉片連接到所述發(fā)電機，使得所述葉片在風力所誘導的方向上的旋轉導致所述發(fā) 電機發(fā)電，以及對所述發(fā)電機的供電使所述葉片旋轉； 傳遞電流到所述發(fā)電機，所述電流足以使所述葉片從所述收縮位置朝所述完全展開位 置移動，且所述電流不足以使所述葉片一直移動到所述完全展開位置； 其中，所述電流誘導所述葉片在風力所誘導的方向上旋轉，所述旋轉形成離心力，所述 離心力使所述葉片從所述收縮位置朝所述完全展開位置移動； 其中，當所述葉片從所述收縮位置移動時，所述葉片具有增加的暴露于環(huán)境風力的部 位以接收來自環(huán)境風力的額外的旋轉力，以及所述額外的旋轉力單獨或與所述電流組合足 以使所述葉片移動到所述完全展開位置中。12. 根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，基于環(huán)境風速，所述收縮位置和所述完 全展開位置之間存在有部分展開的過渡中間位置，在所述過渡中間位置處，所述環(huán)境風力 對所述葉片提供足夠的旋轉力以使所述葉片移動到所述完全展開位置中。13. 根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征在于，還包括在所述葉片從所述收縮位置移動 到所述過渡中間位置后，降低所述電流。14. 根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征在于，還包括基于所述葉片的旋轉速度何時超 過所述電流所誘導的旋轉速度來識別何時開始降低電流。15. 根據(jù)權利要求14所述的方法，其特征在于，還包括在所述葉片從所述收縮位置移動 到所述過渡中間位置后，降低所述電流。16. 根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，還包括通過減慢所述葉片的旋轉來使所 述葉片移動離開所述完全展開位置，使得來自所述環(huán)境風力的力克服旋轉的葉片的離心 力，所述來自所述環(huán)境風力的力使所述葉片朝所述收縮位置偏離，所述離心力使所述葉片 朝所述完全展開位置偏離。17. 根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，還包括： 將第一和第二收縮規(guī)程存儲在存儲器中，所述第一收縮規(guī)程使所述葉片的旋轉減慢以 及所述第二收縮規(guī)程使所述葉片在與環(huán)境風力所誘導的方向的相對方向上旋轉； 基于所述渦輪機的系統(tǒng)參數(shù)來選擇所述第一或第二收縮規(guī)程；以及 實施所述選擇。18. 根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，還包括： 使所述葉片從所述完全展開位置移動到部分展開位置；以及 通過減慢所述葉片的旋轉來保持所述部分展開位置。
【文檔編號】F03D7/04GK105940217SQ201480074486
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2014年12月3日
【發(fā)明人】約翰·彼得雷
【申請人】自然動力概念公司