本發(fā)明涉及能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，并且更特別地涉及為一般連續(xù)風(fēng)和頻繁變向風(fēng)設(shè)計(jì)的風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)。本發(fā)明通過增強(qiáng)自啟動(dòng)的新的慣性裝置和新的選擇性止動(dòng)裝置介紹了運(yùn)動(dòng)的守恒。

集中于更加生態(tài)可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能源政策的新近推動(dòng)已導(dǎo)致從風(fēng)源中提取能量。用于從大氣風(fēng)中收集能量的機(jī)器分為水平軸線風(fēng)力渦輪機(jī)(HAWT)和豎直軸線風(fēng)力渦輪機(jī)(VAWT)。在機(jī)器不必在大氣風(fēng)中(從而在水平風(fēng)中)操作的一般情況下，HAWT是其中旋轉(zhuǎn)軸線平行于(parallel to)風(fēng)矢量的機(jī)器(HAWT成為PAWT)，而VAWT是其軸線線與風(fēng)矢量交叉(cross)的機(jī)器(VAWT成為CAWT)。

PAWT必須與風(fēng)矢量相反轉(zhuǎn)動(dòng)其軸線，而CAWT則內(nèi)在地在包含風(fēng)矢量的平面內(nèi)全方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

CAWT分為拉力操作機(jī)器和升力操作機(jī)器：以Savonius命名的拉力型驅(qū)動(dòng)裝置通常在TSR～1下工作，而以Darrieus命名的升力型驅(qū)動(dòng)裝置在TSR＞＞1下工作。TSR被定義為葉片末梢的切向速度和實(shí)際風(fēng)速之比。已知功率是扭矩和轉(zhuǎn)速的乘積，結(jié)果就是Darrieus型機(jī)器比Savonius型機(jī)器更有效率，但是在另一方面，升力型驅(qū)動(dòng)裝置的開始旋轉(zhuǎn)的問題也是公知的，以致到了關(guān)于CAWT的新近專利的大部分都旨在提高這些機(jī)器的自啟動(dòng)能力的程度。

近來的另一類專利覆蓋從包含在交通系統(tǒng)的道路例如機(jī)動(dòng)車道、高速公路、隧道以及鐵路旁邊產(chǎn)生的風(fēng)中的特別的能量源中收集能量的一般的以及創(chuàng)新的想法。大體上，這些專利包含用于沿著道路交通系統(tǒng)的一般位置中的風(fēng)力發(fā)電站的裝置的概念性表示，但是沒有特別地旨在用于由交通產(chǎn)生的風(fēng)的機(jī)械裝置的特別的發(fā)明。收集由車輛交通產(chǎn)生的風(fēng)能可被視作尋求可持續(xù)能源政策與交通領(lǐng)域中的更可持續(xù)的發(fā)展的結(jié)合。

例如，在討論可再生能源的最優(yōu)水平時(shí)，Munasinghe(2009)指出可再生能源系統(tǒng)的邊際成本的量恰好等于避免與化石燃料產(chǎn)生的能量相關(guān)的成本，包括環(huán)境破壞。至于用于交通產(chǎn)生的風(fēng)的風(fēng)力發(fā)電站，我們可以看到，總會(huì)有與運(yùn)輸需求增量相關(guān)的能源供應(yīng)的最優(yōu)增量：假設(shè)其中交通系統(tǒng)不基于化石燃料且從交通產(chǎn)生的風(fēng)中收獲的能量的固定成本低于相關(guān)的空氣動(dòng)力學(xué)損失的更加可持續(xù)的未來的話，則現(xiàn)在這個(gè)量處于其最大值，這是由于交通系統(tǒng)基于化石燃料且總會(huì)有與空氣動(dòng)力學(xué)損失內(nèi)在相關(guān)的基本的量。

本發(fā)明的CAWT渦輪機(jī)可用于使用交通產(chǎn)生的風(fēng)的上述風(fēng)力發(fā)電，但應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，該特定的用途被包括在本發(fā)明特別涉及的可變風(fēng)力渦輪機(jī)的更一般的環(huán)境中。

背景技術(shù)：

Darrieus專利，1931 US1835018，可被認(rèn)為是升力型CAWT風(fēng)力渦輪機(jī)的先祖：Darrieus設(shè)想具有直的H或懸鏈的幾何形狀的葉片，這為在大型應(yīng)用中減少因離心力產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)負(fù)擔(dān)提供了好的解決方案，同時(shí)還引入了可變節(jié)距葉片的首次應(yīng)用。

源自Darrieus概念的用于CAWT渦輪機(jī)的專利族涉及涉及利用被動(dòng)可變節(jié)距系統(tǒng)的原理來改進(jìn)自啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)的能力，如US4299537所示。該啟動(dòng)實(shí)際上與在低葉片速度/風(fēng)速比率下迎角的顯著變化相關(guān)，其涉及超過葉片的失速閾值，借此最小化升力并由此最小化扭矩；改變?nèi)~片的節(jié)距的有效的被動(dòng)系統(tǒng)在低TSR下將迎角降低到低于失速閾值，且必須為更高的TSR提供用于從最小值到無的修正。引起節(jié)距變化的葉片的樞轉(zhuǎn)通過由機(jī)構(gòu)激活的扭轉(zhuǎn)彈簧來使空氣動(dòng)力學(xué)力矩與再激活力矩相等而獲得的。特別地，該再激活扭矩由剛性分量的向心加速度[Kirke，1998]或由其剛度隨離心力的增大而增大的彈性體分量[Pawsey]提供。后者在高TSR下提供更多的控制以有效地鎖定葉片并防止附加的和不必要的俯仰。

關(guān)于可變節(jié)距葉片的專利族由其它相關(guān)概念補(bǔ)充：如在例如US2013078092的示例中，葉片延伸部的樞轉(zhuǎn)可被用于控制轉(zhuǎn)速；或者如在US20120195761A1的示例中，鉸接到葉片定點(diǎn)的翼片可被用于抑制超速。

另一個(gè)關(guān)于CAWT的專利族使用葉片的部分的輔助運(yùn)動(dòng)/樞轉(zhuǎn)以便改變暴露于空氣阻力的表面。由于樞轉(zhuǎn)葉片在初始瞬態(tài)之后可被升力驅(qū)動(dòng)或者保持在拉力的影響下，這些專利可被認(rèn)為基于Darrieus或Savonius概念。

在US20120039714中，葉片相對于轉(zhuǎn)子徑向配置并具有在它們的軸線上樞轉(zhuǎn)來改變它們的拉力表面的能力，而在專利WO13026127中，葉片使用凹槽和浮凸來增大拉力表面。相反，在US8057159B2中，(拉力型)葉片的可動(dòng)部分沿葉片本身的固定部分平移并由徑向彈簧保持，從而隨著轉(zhuǎn)速的增加(連同離心力)而減小拉力表面。在專利US5083901A中，彈簧被用于打開/關(guān)閉V形葉片以在打開時(shí)使拉力表面最大化。

第三個(gè)CAWT渦輪機(jī)的專利族包括葉片或部分葉片的平移/樞轉(zhuǎn)的主動(dòng)控制。例如在WO2011021733中，伺服電動(dòng)機(jī)被用來改變?nèi)~片與旋轉(zhuǎn)軸之間的距離，而在US2007257494A1中，葉片的輔助動(dòng)作(繞它們的軸線的旋轉(zhuǎn)，在徑向方向上的平移)由計(jì)算機(jī)主動(dòng)控制。主動(dòng)控制應(yīng)用于最大化/穩(wěn)定在可變風(fēng)的情況下的能量收集。

最后一個(gè)CAWT渦輪機(jī)的專利族是使用輔助機(jī)制以被動(dòng)地改變渦輪機(jī)的幾何形狀以獲得在一定風(fēng)力條件下的最優(yōu)配置。例如在DE29716129U1中，葉片在徑向臂中的導(dǎo)軌上樞轉(zhuǎn)并可平行于該徑向臂滑動(dòng)(在低TSR下拉力表面暴露在風(fēng)中)，直到到達(dá)臂中的最終位置，于此葉片可在葉片的弦與葉片的圓周運(yùn)動(dòng)相切的情況下樞轉(zhuǎn)(在高TSR下葉片輪廓工作于升力驅(qū)動(dòng)模式中)。專利DE29716129U1還要求這種滑動(dòng)/旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可以通過自動(dòng)控制來激活。在US5083901A中，雖然空氣動(dòng)力學(xué)概念的相當(dāng)不同之處在于CAWT是不打開的，但其基于與葉片產(chǎn)生Venturi效應(yīng)的筒表面，所以在低TSR下通過使用壓縮彈簧來將葉片沿徑向方向朝中心推壓。專利CN102562441A旨在利用風(fēng)的峰值，且配重的輔助被動(dòng)運(yùn)動(dòng)被用來在風(fēng)的峰值的下降部分中限制渦輪機(jī)的減速。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所述的裝置是風(fēng)力渦輪機(jī)，其結(jié)構(gòu)在采用經(jīng)典Darrieus方法的同時(shí)進(jìn)一步被設(shè)計(jì)成有助于初始加速并防止機(jī)器在出現(xiàn)風(fēng)源短暫下降、無風(fēng)的氣潭時(shí)止動(dòng)或者在較長的無風(fēng)情況下止動(dòng)在預(yù)定的位置中止動(dòng)。根據(jù)下述實(shí)施例或配置，這提高了渦輪機(jī)的自啟動(dòng)的能力。

如下所述，向?qū)＠宓默F(xiàn)有技術(shù)中加入創(chuàng)造性的步驟，即使用輔助機(jī)構(gòu)以被動(dòng)地改變渦輪機(jī)的幾何形狀來實(shí)現(xiàn)在一定風(fēng)力條件下的最優(yōu)配置(US5083901 A、DE29716129U1、CN102562441 A)是本發(fā)明的目的和優(yōu)勢，用以提供新的手段來使機(jī)器的幾何形狀適應(yīng)可變風(fēng)。

本發(fā)明的有助于初始加速以及暫時(shí)防止機(jī)器止動(dòng)的機(jī)制基于變量稠度原理，其中轉(zhuǎn)子稠度被定義為Nc/R，其中N是葉片數(shù)目，c是葉片的弦的長度，R是轉(zhuǎn)子的半徑。與本發(fā)明相關(guān)的變量是通過半徑R來獲得，且這種可變性以I＝Nm1R2作用在機(jī)器的主慣量上，其中，m1是單個(gè)葉片的質(zhì)量。本發(fā)明的機(jī)制允許在啟動(dòng)過程中發(fā)展最小慣量以提高加速度，同時(shí)如果風(fēng)源整體下降的話則提供最大慣量，以便與類似情況中的現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)器相比而言減小減速度并保持較大的轉(zhuǎn)速。根據(jù)無風(fēng)氣潭的形狀、持續(xù)時(shí)間并且基于機(jī)器的尺寸，本發(fā)明的機(jī)制允許渦輪機(jī)避免止動(dòng)，因此：(1)這樣避免了接下來的階段需要能量消耗來重新啟動(dòng)，不然的話這將在旨在用于能量收集的任意階段之前不可或缺，以及(2)機(jī)器被保持在相對高的轉(zhuǎn)速，這為它提供了直接發(fā)電的能力，即使在漸變速期間。

因此，本發(fā)明優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的整體效果在于渦輪機(jī)在一般與風(fēng)速瞬間下降相關(guān)的變化速度下操作的改進(jìn)，從而使得可以利用機(jī)器的功率曲線的更有效的區(qū)域。

考慮到在啟動(dòng)/減速階段葉片的弦c相同的情況下，與慣量I＝Nm1R2隨R2二次降低相比，空氣動(dòng)力學(xué)力矩隨RFTR線性減小(其中FT是獨(dú)立于R的空氣動(dòng)力學(xué)切向力)。

附圖說明

本發(fā)明的細(xì)節(jié)和不同的實(shí)施例可以在附圖的幫助下得到更好的理解，其中：

圖1示出了第一實(shí)施例的示意圖：風(fēng)力渦輪機(jī)(A)為豎直結(jié)構(gòu)，也就是說，其具有豎直的軸或旋轉(zhuǎn)軸線(Z)以及半徑(R)可變的轉(zhuǎn)子，其中半徑(R)是葉片(1)和旋轉(zhuǎn)軸線(Z)之間的距離；在這種結(jié)構(gòu)中，每個(gè)葉片(1)的相對于渦輪機(jī)(A)的旋轉(zhuǎn)軸線(Z)的徑向運(yùn)動(dòng)通過伸縮平移而發(fā)生。

圖2示出了第二實(shí)施例的示意圖：風(fēng)力渦輪機(jī)(A)為水平結(jié)構(gòu)，也就是說，其具有水平的旋轉(zhuǎn)軸線(Y)以及半徑(R)可變的轉(zhuǎn)子；在這種結(jié)構(gòu)中，每個(gè)葉片(1)的相對于渦輪機(jī)(A)的旋轉(zhuǎn)軸線(Y)的徑向運(yùn)動(dòng)通過伸縮平移而發(fā)生。

圖3a示出在第三實(shí)施例的示意圖：具有半徑(R)可變的轉(zhuǎn)子的另一種水平或豎直結(jié)構(gòu)。根據(jù)該第三實(shí)施例，該設(shè)計(jì)也可設(shè)想被動(dòng)重力系統(tǒng)以改變?nèi)~片(1)的傾斜角；在該結(jié)構(gòu)中，葉片(1)的運(yùn)動(dòng)通過在導(dǎo)軌或臂(3)上的平移而發(fā)生，其中局部止動(dòng)元件(CC)在每個(gè)臂(3)上且與臂(3)本身成一體。

圖3b示出了第四實(shí)施例的示意圖：具有半徑(R)可變的轉(zhuǎn)子的水平或豎直結(jié)構(gòu)。根據(jù)該第四實(shí)施例，該設(shè)計(jì)也可設(shè)想被動(dòng)重力系統(tǒng)以改變?nèi)~片(1)的傾斜角；在該結(jié)構(gòu)中，葉片(1)的運(yùn)動(dòng)通過在導(dǎo)軌或臂(3)上的平移而發(fā)生，其中止動(dòng)元件(CC1)在臂(3)之間完全延伸，所述止動(dòng)元件例如具有與葉片(1)相同的長度。

圖4a和4b從兩個(gè)剖面分別示出了葉片(1)的縱剖面(圖4a)和葉片(1)的橫剖面(圖4b)，可變的半徑(R)的操作通過用同軸的牽引彈簧(13)將葉片(1)安裝到徑向的臂(3)的方式來實(shí)現(xiàn)，這適用于本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例(圖1、圖2)；

圖5a是示出了可變的半徑(R)的操作的剖視圖，通過用同軸牽引彈簧(13)將葉片(1)結(jié)合到裝有空氣動(dòng)力學(xué)止動(dòng)元件(CC、CC1)的臂(3)的方式來實(shí)現(xiàn)，這適用于本發(fā)明第三和第四實(shí)施例(圖3a、3b)；這種情況還包括被動(dòng)重力系統(tǒng)和臂(3)與葉片(1)之間的可能的間隙以改變?nèi)~片的傾斜角：在詳細(xì)表示中，葉片保持在沿著臂(3)的中間位置，在最小半徑和最大半徑之間。

附圖示出了用于葉片(1)的徑向平移的主輪(4)，其中通過結(jié)合到主輪(4)的兩個(gè)軸(12)上的至少一個(gè)壓縮彈簧(41)，主輪(4)自由或保持與臂(3)的導(dǎo)軌(2)接觸，軸(12)依次在槽孔(42)中滑動(dòng)。

圖5b是示出了可變的半徑(R)的操作的剖視圖，通過用同軸牽引彈簧(13)將葉片(1)結(jié)合到裝有空氣動(dòng)力學(xué)止動(dòng)元件(CC、CC1)的臂(3)的方式實(shí)現(xiàn)，這適用于本發(fā)明第二，第三和第四實(shí)施例(圖3a，3b)；在這種情況下，通過消除臂(3)和葉片(1)之間的間隙，改變?nèi)~片(1)的傾斜角的被動(dòng)重力系統(tǒng)是無效的：在詳細(xì)表示中，葉片(1)保持在沿著臂(3)的中間位置，在最小半徑和最大半徑之間。

圖5c是具有可變的半徑的葉片(1)的平面圖，該葉片用同軸的牽引彈簧(13)結(jié)合到裝有空氣動(dòng)力學(xué)止動(dòng)元件(CC，CC1)臂(3)，這適用于本發(fā)明第三或第四實(shí)施例，在后一個(gè)實(shí)施例中可能具有被動(dòng)系統(tǒng)以改變節(jié)距：在詳細(xì)表示中，葉片(1)保持在最小半徑和最大半徑之間的中間位置中。

圖5d以兩種可能的位置示出了如何能夠改變?nèi)~片(1)的角度的的示意圖。

圖6示出具有可變的半徑(R)的葉片(1)的剖面，該葉片用同軸的牽引彈簧(13)結(jié)合到裝有空氣動(dòng)力學(xué)止動(dòng)元件(CC、CC1)的臂(3)，這適用于本發(fā)明第三或第四實(shí)施例，在后一個(gè)實(shí)施例中可能具有被動(dòng)系統(tǒng)以改變節(jié)距：在詳細(xì)表示中，葉片(1)保持在由止動(dòng)元件限制的最大半徑(Rmax)處，并且，空氣動(dòng)力學(xué)止動(dòng)元件(CC)連同具有拱形翼面形狀的葉片(1)一起在這個(gè)位置中形成對稱翼型(P)。

圖7示出適用于本發(fā)明的第四實(shí)施例的選擇性止動(dòng)裝置，其結(jié)構(gòu)為軸線線(Y)水平，表明用于選擇性止動(dòng)的稍有不同的2個(gè)最大半徑(RmaxA，RmaxB)，選擇性止動(dòng)是通過其自身的幾何形狀或彈簧(13)結(jié)構(gòu)或通過在葉片(1)或臂(3)上的最合適的位置中施加重量以獲得期望的不平衡來實(shí)現(xiàn)的。

在圖7的示例中，止動(dòng)位置是Y形的，其中處于其最大半徑(RmaxB)的葉片(1B)面向下，表征0°的位置。

圖8示出了在瞬變風(fēng)的情況下CAWT的自由運(yùn)行速度(ωfr)的行為的四個(gè)曲線圖，并且其葉片安裝在具有足夠的剛度的彈簧上以允許葉片在最小和最大半徑之間振蕩，與現(xiàn)有技術(shù)中具有固定的最小半徑和最大半徑的兩個(gè)CAWT相比。

圖10是示出了對于典型的對稱翼型(NACA 0015)和典型的不對稱翼型(NACA4415)，作為葉片速度/風(fēng)速比的函數(shù)的無量綱扭矩系數(shù)的曲線圖。

葉片長度和葉片的弦之間的折合比是葉尖渦旋的形成的主要原因，該葉尖渦旋表征為第三維中能量交換過程，即在豎直于機(jī)器的軸線的平面之外。應(yīng)盡可能地避免來自上述平面的尾流的這個(gè)偏差，這是因?yàn)槠浣档蜋C(jī)器效率。特別地，在CAWT渦輪機(jī)中，來自葉尖的渦量與能量收集機(jī)制無關(guān)，而是僅與前述平面渦量有關(guān)，因此可以研究葉片的輪廓以便避免這個(gè)偏差。

具體實(shí)施方式

風(fēng)力渦輪機(jī)(A)包括適于豎直或水平地定位的旋轉(zhuǎn)軸或軸線(Z，Y)以及安裝在軸線(Z，Y)上的N個(gè)葉片(1)。

旋轉(zhuǎn)軸或軸線(Z，Y)適于適當(dāng)?shù)匾约霸谌魏吻闆r下連接到至少一個(gè)發(fā)電機(jī)(B)，如圖1、圖2、圖3a和圖3b所示。

在附圖的實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)(A)包括三個(gè)葉片(1)，所述葉片被布置成實(shí)質(zhì)上平行于旋轉(zhuǎn)軸線(Z，Y)且軸對稱分布。然而，這些葉片(1)可能具有實(shí)質(zhì)上的盤旋狀、螺旋形、懸鏈或其它形狀。

每個(gè)葉片(1)具有特定形狀的翼型，例如不對稱的駝峰狀或凸面布置，或任意其他形式。

每個(gè)葉片(1)經(jīng)由一個(gè)或更多徑向臂(3)間接地結(jié)合到軸(Z，Y)，所述徑向臂又與軸(Z，Y)成一體，其中，由于葉片(1)本身由于風(fēng)力作用而旋轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生的離心力，葉片(1)可在徑向方向上相對于軸(Z，Y)移動(dòng)。

在圖1和圖2的實(shí)施例中，葉片(1)具有相對于相對應(yīng)的臂(3)在徑向方向上完成平移運(yùn)動(dòng)的能力，如圖5詳細(xì)示出的，經(jīng)由彈性裝置彼此結(jié)合。

與US5083901A所涉及的在中心筒和徑向葉片之間的“Venturi槽”不同，本發(fā)明的創(chuàng)新還在于葉片不是由壓縮彈簧推到最小半徑，而是由牽引彈簧(13)朝向最大半徑驅(qū)動(dòng)。

在所示實(shí)施例中，葉片(1)包括用于臂(3)的自由端(31)的插入的孔(103)，所述臂又裝有用于臂(3)在葉片(1)上的孔(103)的內(nèi)壁上滑動(dòng)的裝置或輪或軸承(32)。

葉片(1)也可能包括裝置或輪或軸承(104)以用于葉片(1)的一部分沿臂(3)的外表面(33)滑動(dòng)，其中無論在有間隙還是沒有間隙的情況下發(fā)生滑動(dòng)都允許葉片(1)相對于臂(3)的任意傾斜。

葉片(1)的至少朝向外側(cè)的徑向平移被同軸地插入臂(3)中的彈簧(13)抵消，該彈簧又將一端(132)結(jié)合到臂(3)而將相反端(131)結(jié)合到葉片(1)。

在圖3a、圖3b、圖5a、圖5b、圖5c和圖6的實(shí)施例中，葉片(1)沿著相對應(yīng)的臂(3)在徑向方向上可移動(dòng)，在通過將徑向臂(3)部分分為例如兩個(gè)C型導(dǎo)軌而獲得的導(dǎo)軌(2)上滑動(dòng)。

此外，與US5083901 A不同，本發(fā)明的創(chuàng)新在于這樣的事實(shí)，即葉片不是由壓縮彈簧推到最小半徑，而是由牽引彈簧(13)朝向最大半徑引導(dǎo)。

借助于至少一個(gè)但優(yōu)選為至少兩個(gè)沿導(dǎo)軌(2)滾動(dòng)的主輪(4)，每個(gè)葉片(1)能夠在徑向上平移。一個(gè)或優(yōu)選為兩個(gè)或更多的主輪(4)中的每一個(gè)都安裝在通過一個(gè)或更多端板(6)與葉片(1)成一體并且組裝在一起的滑動(dòng)框架(5)上，所述端板(6)用固定裝置(7)例如螺栓連接安裝到葉片(1)本身。為此，葉片(1)設(shè)有用于徑向臂(3)的插入的至少一個(gè)孔(8)，其形如沿圓周方向具有外偏移或間隙(9)的臂(3)本身。外偏移(9)的空間容納適當(dāng)數(shù)量的較小的輪(10)，其允許在它們的滾動(dòng)輪廓和徑向臂(3)的外壁(31)之間的間隙(11)：間隙(11)被設(shè)計(jì)為允許葉片(1)圍繞主輪(4)的軸線(12)輕微旋轉(zhuǎn)，從而允許被動(dòng)可變的傾斜。

圖5a和5d示出了如何通過在兩個(gè)邊緣上存在的具有穩(wěn)定功能的至少一個(gè)或優(yōu)選為兩個(gè)輪(10)來允許和控制間隙的示意圖。

可選地，如圖5b所示，上述間隙可被最小化或消除，且在這種情況下，優(yōu)選配置是在兩個(gè)邊緣上設(shè)置單個(gè)輪(10)。

與包括US4299537的專利族不同，在圖3所示的實(shí)施例中，本發(fā)明的可變傾斜由重力控制。相反地，在圖5b的情況下，間隙(11*)被最小化為機(jī)械公差以使得能夠滾動(dòng)，借此消除葉片(1)的傾斜的變化的影響，因此在本發(fā)明的領(lǐng)域中所述葉片也可能以固定節(jié)距安裝。

每個(gè)主輪(4)的軸(12)相對于葉片(1)重心以及葉片(1)的翼型的壓力中心的相對位置也是本發(fā)明的一部分，這是因?yàn)樗鱿鄬ξ恢猛ㄟ^平衡隨著葉片(1)和臂(3)之間的約束的變化而變化的離心、空氣動(dòng)力學(xué)和重力影響來控制。

滑動(dòng)框架(5)還包括連接牽引彈簧(13)的鉤(131)的鉸鏈關(guān)節(jié)(51)：當(dāng)離心力起作用時(shí)，牽引彈簧(13)通過其剛度調(diào)整渦輪機(jī)(A)的可變的半徑(R)，阻礙葉片(1)至少向外的平移運(yùn)動(dòng)。

作為其應(yīng)用領(lǐng)域的一部分，在可變風(fēng)條件下本發(fā)明的用途包括由交通產(chǎn)生的風(fēng)源，其最優(yōu)布置是水平配置(圖2、圖3)，其中渦輪機(jī)(A)的較低負(fù)載被處于法律所允許的相對于道路表面或者軌頭的水平的最小公差水平。

作為對圖7所示的實(shí)施例的進(jìn)一步說明，允許稠度Nc/R變化的與本發(fā)明圖5所示相同的裝置可能被設(shè)計(jì)以與單個(gè)葉片(1)特別不同的方式運(yùn)行。

事實(shí)上，約束一個(gè)葉片(1)的拉力彈簧(13)可能具有不同于約束其余葉片(1)的那些的剛度或結(jié)構(gòu)或機(jī)械特性，從而使得渦輪機(jī)(A)具有不對稱分布的葉片(1)以便于選擇止動(dòng)位置。

例如，在N＝3的情況下，例如由但不僅僅由葉片(1)相對于其他兩個(gè)葉片的纏繞數(shù)目確定的彈簧(13)的剛度的增加引入了不平衡，所述不平衡允許機(jī)器止動(dòng)在顛倒的Y位置。

與此相反，例如由但是不僅僅由葉片(1)自身相對于其他葉片的纏繞數(shù)目確定的彈簧(13)的剛度的降低引入不平衡，根據(jù)重力(G)和來風(fēng)(W)的方向，所述不平衡允許機(jī)器止動(dòng)在Y位置。

期望的不平衡通過改變彈簧(13)的配置或機(jī)械特性和/或根據(jù)最合適的布置對臂(3)和/或葉片(1)施加一個(gè)或更多重量而獲得的。

在圖7的示例中，處于其最大半徑(RmaxB)的葉片(1B)面向下，呈Y形結(jié)構(gòu)，確定0°位置。

這些實(shí)施例在軸(Y)水平定位的情況下是適用的。然后類似的裝置可能允許同時(shí)實(shí)現(xiàn)前述的主慣性效應(yīng)以及在兩個(gè)優(yōu)選位置中的選擇性止動(dòng)：與葉片的初始不平衡相關(guān)聯(lián)的Y位置對于本發(fā)明而言是尤其相關(guān)的。實(shí)際上，原型和仿真的扭矩圖示出了在N＝3且沒有轉(zhuǎn)速的情況下，只要機(jī)器具有大約從-5°至+5°的優(yōu)選的啟動(dòng)角，即所述裝置產(chǎn)生不平衡所獲得的Y位置，則CAWT中的扭矩值對于所有葉片均為正。因此，本發(fā)明通過使用這種選擇性止動(dòng)裝置能夠改進(jìn)自啟動(dòng)能力。

新的風(fēng)力渦輪機(jī)(A)還包括，在每個(gè)臂(3)上的適于限制葉片(1)朝向外側(cè)平移的至少一個(gè)止動(dòng)元件(CC，CC1)，并且其中當(dāng)葉片(1)在距軸(Z，Y)最大距離處時(shí)，葉片(1)與止動(dòng)元件(CC，CC1)接觸，形成由葉片(1)的輪廓和止動(dòng)元件(CC，CC1)的輪廓的結(jié)合所確定的翼型。

在葉片的最大半徑(Rmax)的位置中以及因此在靜止?fàn)顟B(tài)下，葉片(1)克服空氣動(dòng)力學(xué)止動(dòng)元件(CC，CC1)由離心力投射到徑向彈簧(13)上，這可能是在徑向臂(3)上的局部(圖3a)或沿著葉片(3)的長度完全延伸(CC1)(圖3b)：因此，根據(jù)本實(shí)施例，假定葉片被壓靠在圖6的止動(dòng)元件(CC，CC1)上，則任何被動(dòng)可變節(jié)距系統(tǒng)都被阻止運(yùn)行，這是因?yàn)槿~片(1)被擋在最大半徑(Rmax)處，即在經(jīng)典的“Darrieus”切向位置中。

自啟動(dòng)能力的改進(jìn)可以通過使用圖3b的結(jié)構(gòu)中的非對稱的駝峰狀/凸面翼型來獲得，當(dāng)在全勢能下操作并因此與延伸的止動(dòng)元件(CC1)接觸時(shí)，創(chuàng)建附加的翼型，這時(shí)該翼型基本上對稱(圖6)：因此，本發(fā)明通過在啟動(dòng)階段使用非對稱輪廓以及在全勢能下使用必要的對稱輪廓來優(yōu)化機(jī)器的性能，如圖9中的兩條不同的曲線所示，它們都可被包括在本發(fā)明的表現(xiàn)中。與本發(fā)明的葉片(1)的末梢接觸的止動(dòng)元件(CC，CC1)也可以被設(shè)計(jì)成具有直的前緣(102)和鈍的后緣(101)，如圖3和圖6所示，從而產(chǎn)生較低的渦量，進(jìn)而降低轉(zhuǎn)換之前的能量損失。

如圖8所示，雖然現(xiàn)有技術(shù)中具有恒定半徑的機(jī)器可在無風(fēng)氣潭期間提取最少的電力或不提取電力，但本發(fā)明的機(jī)器在這種情況下能夠提取更多的能量，這是因?yàn)榫哂锌勺兊陌霃?R)的渦輪機(jī)(A)的自由運(yùn)行速度與半徑(R1，R2)恒定的情況相比而言更高，多虧本發(fā)明的可變慣性設(shè)備。

因此，參考前面的描述和附圖，聲明以下權(quán)利要求。