风力涡轮机的制作方法

文档序号:23314020发布日期:2020-12-15 11:46阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种风力涡轮机,包括基本竖直的塔架(1);布置在所述塔架(1)的顶部并且以可控或可调节的方式绕所述塔架(1)的纵轴(2)旋转的机舱(3);可绕基本水平对准的所述旋转轴(4)旋转的转子(5),其具有布置在轮毂上的至少两个转子叶片(6);可操作地连接至所述轮毂的发电机(8);用于确定流向(s)的至少一个装置(10)和用于确定入射到所述风力涡轮机上的风的速度(v)和流向(s)的至少一个装置;以及至少用于控制或调节所述转子(5)相对于入射在所述风力涡轮机上的风的对准的控制或调节装置(9),其中用于确定入射在所述风力涡轮机上的风的速度(v)和流向(s)的至少一个装置包括

·布置到所述轮毂的至少四个直线接收天线(12.11、12.12、12.21、12.22、...12.n1、12.n2),其中n为正整数,入射风流过所述接收天线(12.11、12.12、12.21、12.22,...12.n1、12.n2),并且所述接收天线(12.11、12.12、12.21、12.22、...12.n1、12.n2)被设计使电信号通过所述接收天线(12.11、12.12、12.21、12.22、...12.n1、12.n2)中的由在入射风中受电影响并被携带并经过所述接收天线(12.11、12.12、12.21、12.22、...12.n1、12.n2)的粒子和分子产生的静电感应生成,其中每两个所述接收天线(12.11、12.12、12.21、12.22、...12.n1、12.n2)形成一个相应的接收天线对((12.11-12.12)、(12.21-12.22)...(12.n1-12.n2)),其中相应的接收天线对((12.11-12.12)、(12.21-12.22)...(12.n1-12.n2))的所述接收天线(12.11、12.12、12.21、12.22、...12.n1、12.n2)相对于彼此以预定距离(a)平行地布置并相对于所述转子(5)的所述旋转轴(4)一前一后地布置,使得移动经过相应的接收天线对((12.11-12.12)、(12.21-12.22)...(12.n1-12.n2))的所述第一接收天线(12.11、12.21、...12.n1)也移动经过相应的所述接收天线对((12.11-12.12)、(12.21-12.22)...(12.n1-12.n2))的所述第二接收天线(12.11、12.21、...12.n1),并且至少一个相应的接收天线对((12.11-12.12)、...(12.n1-12.n2))的所述接收天线(12.11、12.12、...12.n1、12.n2)相对于所述转子(5)的所述旋转轴(4)或相对于由位于所述接收天线对((12.11-12.12)、(12.21-12.22)...(12.n1-12.n2))之间的直线(17)与所述转子(5)的所述旋转轴(4)张成的平面成10°<α1<80°,优选地成15°<α1<60°的角度α1布置,或相对于由位于至少一个其他相应的接收天线对((12.21-12.22)、...(12.n1-12.n2))的所述接收天线(12.21、12.22、...12.n1、12.n2)之间的直线(17)张成的平面相对于所述转子(5)的所述旋转轴(4)或相对于由所述接收天线对((12.11-12.12)、(12.21-12.22)...(12.n1-12.n2))和所述转子(5)的所述旋转轴(4)之间张成的平面成-10°>α2>-80°,优选地成-15°>α2>-60°的角度α2布置,

·至少一个相关性测量装置(15),其被设计为通过相关测量入射风中携带的受电影响的粒子和分子经过形成一个相应的接收天线对((12.11-12.12)、(12.21-12.22)...(12.n112.n2))的所述接收天线(12.11、12.12、12.21、12.22、...12.n1、12.n2)之间的距离(a)所需的时间(t),其中相对于所述转子(5)的所述旋转轴(4)或相对于由所述接收天线对((12.11-12.12)、(12.21-12.22)...(12.n1-12.n2))之间设置的直线(17)和所述转子(5)的所述旋转轴(4)张成的平面成角度α1布置的相应的第一接收天线对((12.11-12.12)...(12.n1-12.n2))的所述接收天线(12.11、12.12、...12.n1、12.n2)以及成角度α2布置的相应的第二接收天线对((12.21-12.22)...(12.(n+1)1-12.(n+1)2)的所述接收天线(12.21、12.22...12.(n+1)1、12.(n+1)2)分别连接至相关性测量装置(15)的输入端,

·以及用于根据所述距离(a)和入射风中携带的受电影响的粒子和分子需要经过形成一个相应的接收天线对((12.11-12.12)、(12.21-12.22)...(12.n1-12.n2))的所述接收天线(12.11、12.12、12.21、12.22...12.n1、12.n2)之间的距离(a)所需的时间(t)计算相应的速度(v1...vn)的计算装置(16),其中相应的所述速度(v1...vn)是垂直于一个相应的接收天线对((12.11-12.12)、(12.21-12.22)...(12.n1-12.n2))的所述直线接收天线(12.11、12.12、12.21、12.22...12.n1、12.n2)的入射风的速度(v)的方向分量,并且所述入射风的速度(v)和所述入射风的流向(s)根据入射风的方向分量的速度(v1...vn)计算。

2.一种风力涡轮机,包括基本竖直的塔架(1);布置在所述塔架(1)的顶部并且以可控或可调节的方式绕所述塔架(1)的纵轴(2)旋转的机舱(3);可绕基本水平对准的所述旋转轴(4)旋转的转子(5),其具有布置在轮毂上的至少两个转子叶片(6);可操作地连接至所述轮毂的发电机(8);沿所述转子(5)的所述旋转轴(4)在所述轮毂的尖端处布置的并且指向远离所述轮毂方向的矛杆(11);用于确定流向(s)的至少一个装置(10)和用于确定入射到所述风力涡轮机上的风的速度(v)和流向(s)的至少一个装置,以及至少用于控制或调节所述转子(5)相对于入射在所述风力涡轮机上的风的对准的控制或调节装置(9),其中用于确定入射在所述风力涡轮机上的风的速度(v)和流向(s)的至少一个装置包括

·布置到所述矛杆(11)上的至少四个直线接收天线(12.11、12.12、12.21、12.22、...12.n1、12.n2),其中n为正整数,入射风流过所述接收天线(12.11、12.12、12.21、12.22,...12.n1、12.n2),并且所述接收天线(12.11、12.12、12.21、12.22、...12.n1、12.n2)被设计使电信号由在所述接收天线(12.11,12.12,12.21,12.22,...12.n1,12.n2)中的由在入射风中受电影响并被携带并经过所述接收天线(12.11、12.12、12.21、12.22、...12.n1、12.n2)的粒子和分子生成的静电感应产生,其中每两个所述接收天线(12.11、12.12、12.21、12.22、...12.n1、12.n2)形成一个相应的接收天线对((12.11-12.12)、(12.21-12.22)...(12.n1-12.n2)),其中一个相应的接收天线对((12.11-12.12)、(12.21-12.22)...(12.n1-12.n2))的所述接收天线(12.11、12.12、12.21、12.22、...12.n1、12.n2)相对于彼此以预定距离(a)平行地布置并相对于所述转子(5)的所述旋转轴(4)一前一后地布置,使得移动经过一个相应的接收天线对((12.11-12.12)、(12.22-12.22)...(12.n1-12.n2))的所述第一接收天线(12.11、12.21、...12.n1)也移动经过相应的所述接收天线对((12.12-12.12)、(12.21-12.22)...(12.n1-12.n2))的所述第二接收天线(12.11、12.21、...12.n1),并且至少一个相应的接收天线对((12.11-12.12)、...(12.n1-12.n2))的所述接收天线(12.11、12.12、...12.n1、12.n2)相对于所述转子(5)的所述旋转轴(4)成10°<α1<80°,优选地15°<α1<60°的角度α1布置,并且至少一个其他相应的接收天线对((12.21-12.22)、...(12.n1-12.n2))的所述接收天线(12.21、12.22,...12.n1、12.n2)相对于所述转子(5)的所述旋转轴(4)成-10°>α2>-80°,优选地-15°>α2>-60°的角度α2布置,

·至少一个相关性测量装置(15),其被设计为通过相关测量入射风中携带的受电影响的粒子和分子经过形成一个相应的接收天线对((12.11-12.12)、(12.21-12.22)...(12.n112.n2))的所述接收天线(12.11、12.12、12.21、12.22、...12.n1、12.n2)之间的距离(a)所需的时间(t)来确定,其中相对于所述转子(5)的所述旋转轴(4)成角度α1布置的相应的第一接收天线对((12.11-12.12)...(12.n1-12.n2))的所述接收天线(12.11、12.12、...12.n1、12.n2)以及成角度α2布置的相应的第二接收天线对((12.21-12.22)...(12.(n+1)1-12.(n+1)2)的所述接收天线(12.21、12.22...12.(n+1)1、12.(n+1)2)分别连接至相关性测量装置(15)的输入端,

·以及用于根据所述距离(a)和入射风中携带的受电影响的粒子和分子需要经过形成一个相应的接收天线对((12.11-12.12)、(12.21-12.22)...(12.n1-12.n2))的所述接收天线(12.11、12.12、12.21、12.22...12.n1、12.n2)之间的距离(a)所需的时间(t)计算相应的速度(v1...vn)的计算装置(16),其中相应的所述速度(v1...vn)是垂直于一个相应的接收天线对((12.11-12.12)、(12.21-12.22)...(12.n1-12.n2))的所述直线接收天线(12.11、12.12、12.21、12.22...12.n1、12.n2)的入射风的速度(v)的方向分量,并且入射风的速度和相对于所述旋转轴(4)的所述入射风的流向(2)根据所述入射风的所述方向分量的所述速度(v1...vn)计算。

3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机,

其特征在于

形成一个相应的接收天线对((12.11-12.12)、(12.21-12.22)...(12.n1--12.n2))的所述接收天线(12.11、12.12、12.21、12.22...12.n1、12.n2)被构造为相互平行的杆或线。

4.根据权利要求1所述的风力涡轮机,

其特征在于

在所述轮毂上布置旋转器(7),并且在所述旋转器(7)的壁上布置所述接收天线(12.11、12.12、12.21、12.22...12.n1、12.n2)。

5.根据权利要求4所述的风力涡轮机,

其特征在于

由介电材料构成的旋转器(7)布置在所述轮毂上,所述接收天线(12.11、12.12、12.21、12.22...12.n1、12.n2)布置在所述旋转器(7)的所述壁内或在所述旋转器(7)的所述壁的内侧上。

6.根据权利要求1所述的风力涡轮机,

其特征在于

在所述轮毂上布置旋转器(7),并且所述接收天线(12.11、12.12、12.21、12.22...12.n1、12.n2)分别由成排布置的且从所述旋转器(7)突出的多个电互连针形成。

7.根据权利要求1至6所述的风力涡轮机,

其特征在于

·至少一个电极(13),其至少一个电极段的电极轮廓的平均半径rm为0.01毫米≤rm≤1.2毫米,并相对于第一接收天线(12.11、12.21...12.n1)布置,相对于所述转子(5)的所述旋转轴(4)与入射在所述风力涡轮机上的风的流向(s)相反并且相对于入射在所述风力涡轮机上的风的流向(s),距离为100毫米至1500毫米,优选地约为200毫米,相对于入射在所述风力涡轮机上的风的流向(s)布置在所述第一接收天线(12.11、12.21...12.n1,12.n2))前方,以使流过具有平均半径rm为0.01毫米≤rm≤1.2毫米的电极轮廓的电极段的至少一部分风以相距距离<500毫米流过所述接收天线(12.11、12.12、12.21、12.22...12.n1、12.n2),

·形成相对于所述电极(13)电操作的至少一个反电极(18),以及

·所述风力涡轮机包括高压源(14),其电压u的大小为12千伏≤|u|≤20千伏,优选地15千伏≤|u|≤17千伏,所述电极(13)和所述反电极(18)连接到所述高压源(14)的不同极上。

8.根据权利要求1和7所述的风力涡轮机,

其特征在于

所述风力涡轮机具有导电轮毂,并且所述轮毂相对于所述电极(13)作为反电极(18)电连接,即,电连接至所述高压源(14)的极。

9.根据权利要求2和7所述的风力涡轮机,

其特征在于

导电矛杆(11)布置在所述轮毂上并且所述矛杆(11)相对于所述电极(13)作为反电极(18)电连接,即电连接至所述高压源(14)的极。

10.根据权利要求7所述的风力涡轮机,

其特征在于

导电旋转器(7)布置在所述轮毂上并且所述旋转器(7)相对于所述电极(13)作为反电极(18)电连接,即电连接至所述高压源(14)的极。

11.根据权利要求7所述的风力涡轮机,

其特征在于

所述电极(13)连接为阴极并且所述反电极(18)连接至地电势。

12.根据权利要求7至11所述的风力涡轮机,

其特征在于

所述电极(13)构造为从所述旋转器(7)突出的至少一根杆或为从所述旋转器(7)突出的至少一根针。

13.根据权利要求7至12所述的风力涡轮机,

其特征在于

所述电极(13)具有一个或多个尖端或切割边缘,其轮廓的平均半径rm为0.01毫米≤rm≤1.2毫米,或者构造为平均半径rm为0.1毫米≤rm≤1.2毫米的导线。

14.根据权利要求1至13所述的风力涡轮机,

其特征在于

所述接收天线(12.11、12.12、12.21、12.22...12.n1、12.n2)牢固地连接至可旋转的所述转子(5)并且设有用于检测可旋转的所述转子(5)的旋转角度的旋转角度检测装置,并且所述旋转角度检测装置可操作地连接到所述计算装置(16),并且可旋转的所述转子(5)的旋转角度包括在所述入射风的方向的计算中。

15.根据权利要求1至13所述的风力涡轮机,

其特征在于

所述接收天线(12.11、12.12、12.21、12.22...12.n1、12.n2)牢固地连接到可旋转的所述转子(5)和设置用于检测随所述转子(5)绕所述转子(5)的所述旋转轴(4)旋转的至少一点的装置,并且用于检测随所述转子(5)绕所述转子(5)的所述旋转轴(4)旋转的至少一个点的所述装置可操作地连接至所述计算装置(16)并且来自用于检测随所述转子(5)绕所述转子(5)的所述旋转轴(4)旋转的至少一个点的所述装置的输出信号包括在所述入射风的方向的计算中。


技术总结
本发明涉及一种用于发电的风力涡轮机,包括配备有可旋转机舱的塔架,该机舱具有可绕水平旋转轴旋转的转子,并且包括发电机。该风力涡轮机还包括用于确定流向和入射风的速度的装置以及用于控制或调节转子相对于入射风的对准的装置。为此目的,用于确定速度和流向的装置包括接收天线对,借助于接收天线对,使用由入射风携带的受电影响的粒子或空气分子获得电信号,并将其提供给相关性测量装置。在相关性测量装置中,确定受电影响的粒子或分子经过一个接收天线对中的接收天线之间的距离所需的时间。随后,在计算装置中计算风的速度和流向,并将其提供给用于控制或调节转子的对准的装置。

技术研发人员:汉斯·格奥尔格·康拉兹;马蒂亚斯·梅德
受保护的技术使用者:普美康过程测量控制有限公司
技术研发日:2019.04.26
技术公布日:2020.12.15
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