CN102720633A - 卸纳翼环、卸纳翼环机构及其发电机、活水机暨方法 - Google Patents

Abstract

卸纳翼环、卸纳翼环机构及其发电机、活水机暨方法。以卸纳式翼片与环状支架配合而成卸纳翼环及卸纳翼环机构。该机构翼片重量极轻，然而尺寸和纳风能力皆十分巨大，故其大型单机发电容量可赶超汽轮发电机。该机构还能够轻易建造超过500米百的高塔，也可以无需建造高塔而悬浮于高空而成为悬浮式大型风轮发电机，也可直接浮于水面而成为水上风轮发电机或水产养殖用风力充氧活水机。垂直式卸纳翼环机构能够接纳任何方向的来风，无需转向机构，此种机型可接座落于建筑物的顶部，也可与浮筒式支架结合而悬浮于空中，通过多条走向不同的牵引缆与地面连接而固定悬停于露天场地的上空，成为集发电、通讯、遮阳、挡雨、装饰等功能于一体的空中风电场。

Description

卸纳翼环、卸纳翼环机构及其发电机、活水机暨方法

技术领域

卸纳翼环，属于一种风轮或水轮，翼片围绕圆心。

卸纳翼环机构，属于一种风轮机构或水轮机构，翼片可围绕圆心旋转。风轮或水轮机构或者只有一个旋翼，或者有两个或多个旋翼。风轮或水轮机构与发电机结合可成为风轮发电机或水轮发电机。

背景技术

人类渴望以风电完全取代火电、核电，因此发明了各种各样的风电机构，其中应用最为广泛的是风轮发电机，风轮发电机目前主要是座落于地面或海面的塔式机型。

塔式机型必须依靠塔身高度使风轮取得更高处的风力，因为塔高每增加一米，都会使风轮机的动力得到增加，然而目前建造100米以上的塔座已经十分艰难、费用已经十分高昂；至于200米以上的塔架，目前技术难度很大，而300米以上的塔架目前几乎不可企及，即使建造起来也是得不偿失。

目前所有的水平轴风轮发电机的风轮都采用轴式结构，轴式结构与生俱来的弱点使其风轮翼片的有效翼段总面积极小，也不可能建造数百米乃至数千米直径的风轮，现有垂直轴风轮发电机，无论其风轮是竖翼式或螺旋翼式，皆采用轴式结构，因此皆存在如下致命弱点：

因此，现有塔式风轮发电机，无论是水平轴的，还是垂直轴的，它们的最大单机容量而言，都达不到汽轮发电机的1%。以数千万元之巨建造高塔，仅为支撑数兆瓦小型发电机，显然得不偿失。

现有塔式风轮发电机，即使是垂直轴风轮发电机，也不能脱离轴式结构。而轴式结构由于每个翼片皆只能得到处于远端的轴心提供的单侧且力臂过长的支撑，得到的支撑力十分有限，因此翼片不能随风轮直径的扩大而扩大，并且翼片数量也不能随风轮直径扩大而大幅度增加，并且风轮直径本身就不可能大幅扩展。如果勉为其难地大幅度增加翼片数量、加大翼片面积或扩展风轮直径，那么轴心将不堪重负，因为翼片越多则连杆越多，翼片越大则连杆越粗，直径越大则连杆越长，三种情况都会使风轮自重和有害风负荷加大。因此现有垂直轴风轮和现有水平轴风轮一样，不可能推动大型发电机。

本人于去年公开的翼环风轮技术解决了轴式旋翼（风轮）存在的各种技术问题，并且用作高空风轮发电机，其单机容量可超越汽轮发电机。但是其用作高空风轮发电机时，对空气动力技术要求较高，普通厂家难以生产；用作塔式风轮发电机时，又不能很好地解决机构如何随风转向的问题；即使是用于高空悬停发电，也必须随风向改变走向从而发生大范围飘移，占用空域较多，如以多条缆绳从多个不同走向加以固定，却又必然同时限制了随风转向的功能。

发明内容

一、创新目的

创造一种足以取代火电、核电的塔式风轮发电机构，这种塔式风轮发电机构能够同时实现以下四个技术指标：

一、单机容量超越或赶上汽轮发电机；

二、完全适应各种风向变化，并且结构简单，完全不依靠任何转向机构；

三、塔身高度达到300米至1000米，同时大大降低高塔的建造难度和单位建造费用；

四、无论风速如何变化，均能无波动地、不间断地发电。

五、可由漂浮物体带飞于空中，在空中悬停发电，即使是没有空气动力技术背景的厂家也可以生产；

六、不但可在空中悬停发电，并且可由多条走向不同的缆绳加以固定而无须考虑其随风转向问题。

风轮发电机如果能够同时实现上述目标中的前四个，它就必然引起风电业的震动；如果再能够实现后两个目标，那么它的应用前景就更为乐观！

二、技术方案

卸纳翼环的技术方案：

卸纳翼环，涉及一种风轮或水轮，翼片围绕圆心排列，其特征是：各翼片与环状支架相连；翼片具备迎风纳流、背风卸流的特征；每个翼片在风中或水流中每次圆周运动都会历经纳流过程和卸流过程。

例如常见的竖翼垂直轴风轮和英国风能（Wind Power）工程公司最新研发的垂直轴V型螺旋风轮，它们的翼片就具备此种迎风纳流背风卸流的特征。而本方案中的翼片，其种类包括但不限于以下几种：风勺、风斗、迎风张开而背风闭合的风伞、迎风纳流而背风卸流的筝或帆、迎风纳流而背风卸流的螺旋翼，如风速测量仪的勺形风叶就是一种风杯，现有垂直风轮的斗形风叶就是一种风斗，普通雨伞只要加以改变，使其开、闭过程所受阻力减少，就会成为迎风张开、背风闭合的风伞，英国风能（Wind Power）工程公司的V型螺旋风轮中的两翼都是典型的迎风纳流、背风卸流的螺旋翼，而带有卸流口且卸流口有配盖的筝或帆就是一种迎风纳流而背风卸流的筝或帆，此种筝详见于本人的CN201210101117X或CN201220145598X。这里所谓“纳流”指兜纳、接受风或水流的冲击力，所谓“卸流”指消卸风或水流的冲击力。

通常情况下（指翼片间隔相等且设置特别的卸纳机构或挡风板），卸纳翼环的全部翼片中，处于纳流状态的翼片和处于卸流状态的翼片各占50%。

通常情况下，各翼片只与环状支架相连而与轴心不相连，如果翼片通过连杆与轴心相连，那也并非为了带动轴心旋转，而是利用连杆增加翼环结构的向心拉力、防止翼环转速过高时被自身的离心力支解。

翼片与环状支架可以直接连接或通过连杆、支架连接；翼片可以安置在以下五种位置中的一种或一种以上（也就是说一个卸纳翼环可以有一排、两排、三排或更多排翼片）：环状支架的圆外侧、圆内侧、圆环上侧、圆环下侧或支架的内腔内（如图26　）；

卸纳翼环有多种形式，其优选之一，其特征是：同一翼环上可以有多种形式不同的翼片，既可以有不同的卸纳式翼片，也可以有卸纳式翼片之外的其他各种翼片（包括切割翼片，这里所谓“切割翼片”指形似普通风轮、普通螺旋桨的翼片或切割空气产生升力的翼片），还可以有由卸纳翼片和其他各种翼片结合而成的特殊翼片（比如说，为了增加飘浮式卸纳翼环风轮机的悬浮能力，可以将竖向的卸纳翼片与横向的升力翼片合二为一形成一种两功能翼片；再比如，将卸纳翼片与普通风轮翼片相结合，就会得到另一种适用于本溪式卸纳翼环风轮机的特殊翼片）。

卸纳翼环优选之二，其特征是：翼片在环状支架上等距离设置，或不等距设置。某些特殊情况并不需要完全等距离设置，甚至某些情况下还需要特意将翼片间的距离设置为不等距（比如为了使风轮机输出的动力呈现规律性波动的特殊效果，就需要不完全等距离设置翼片）。

卸纳翼环机构的技术方案：

卸纳翼环机构，涉及一种风轮机构或水轮机构，翼片可围绕圆心旋转，其特征是：由一个卸纳翼环与最少一条环状轨道和最少三组轨道车组成（轨道车也可由实际上起到轨道车作用的其它物体代替）；各组轨道车的轮与环状轨道偶合连接（如果采用常见的火车轨道，则轨道车应采用与之相偶合的火车轮；如果采用齿条式轨道，则轨道车应采用与之相啮合的齿轮），而卸纳翼环的环状支架或者与轨道车的车架连接，或者与环状轨道连接；

卸纳翼环机构的轨道车车架或环状轨道与地台、塔台等固定载体连接就成为地面卸纳式风轮机构或水轮机构与飞艇、轻质气球或旋翼飞行器等载体连接就成为悬停或巡航的卸纳式风轮机构。

从上面的介绍可以明确看到，卸纳翼环机构和本人去年已经公开的切割式翼环机构（详见CN2011102796483或CN2011203528410）一样有三种基本组件和两种基本结构形式。

三种基本组件：翼片、环状轨道、轨道车。三种基本组件在其功能不缺失的前提下，可以用其他物体代替。比如，用发电机的动力输入轮或电动机、发动机的动力输出轮代替轨道车的轮，而用发电机、电动机或发动机的机身、机架代替轨道车的车架，又比如用磨擦系数小的非轮状物体代替轨道车的轮，而将车架（即轮架）完全省略，双比如用磁悬浮机构代替轨道车。

卸纳翼环机构有两种基本结构形式：

一、“环接轨式”，即环状支架与轨道连接（直接相连或通过连杆、支架相连），然后轨道与轨道车连接（如图C）；

二、“环接架式”，即环状支架与轨道车车架连接，然后轨道车才与轨道连接（如图3）。在实际应用中，环接轨式单翼环机构以轨道车的车架连接它的固定载体或移动载体，环接架式单翼环机构则以轨道车的轨道连接它的固定载体或移动载体。这里所谓“固定载体”指塔台、塔杆、基座等，“移动载体”指飞行器、车辆、船舶等。另外，载体也可以是另一个单翼环机构。

“环接架式”，有一种特殊情况，即轨道车的车架由翼环环状支架代替。

轨道车与其轨道偶合必须遵循的原则：

一、每个轨道车可以只有一个轮，也可以有一组轮，无论轮的数量、排列方式和各轮的轴向如何，都必须保证全部轨道车能向且只向轨道伸展的圆周方向运动。只有符合这个原则，才可以采用；只要符合这个原则，就可以采用。

二、 轨道上的轨道车不能少于三个，而且翼环直径越大，轨道上的轨道车就应该越多。

三、轨道车的轮的类型与轨道的类型必须相配。比如，轨道是形如铁路的光滑轨道，那么轨道车的轮就应采用与之相偶合的轮沿光滑的轮；又比如，轨道是齿状轨道（即轨道与轮的接触面为齿状），那么轨道车的轮就应采用与之相啮合的齿轮。

需要特别指出的是：在图6中，整个大塔架实际上成为卸纳翼环机构的一部份，可以将其视为环状支架的一部份，也可以将其视为扩大、放长的轨道车的车架（即是连接环状支架与轨道车的架子），图6中的整体机构实际上就是一个巨大的“环接轨式”的卸纳翼环机构，其与轨连接，轨道与发电机或空气压缩机的动力输入轮（或轨道车的轮）偶合，发电机或空气压缩机或轨道车的车架安装在地台上；该机构也可以设置为一个巨大的“环接架式”的卸纳翼环机构，也就是发电机安装在大塔架的底端，它们的动力输入轮与轨道偶合，而轨道直接铺设于地台上。

卸纳翼环机构可以有多种形式，从其中优选之一，其特征是：两个或两个以上的卸纳翼环机构直接相连或通过连接同一载体而连接。此种卸纳翼环组合机构，是一种有多个风轮或水轮的风轮机构或水轮机构。这里所谓“载体”，指塔、台、车辆、飞行器、船舶、悬浮物体等等。卸纳翼环机构实施例十三的双翼环悬浮机构（图27）就是被壳体4.4.2连接在一起的，而实施例十四的内、外两个翼环机构都与底座1.5连接。

卸纳翼环机构优选之二，其特征是：各个卸纳翼环机构的轴心线重叠为同一条直线（如图12至图21所示的上、下双翼环机构）；各卸纳翼环的环状支架或者不处于同一平面但所处的平面互为平行面，或者处于同一平面并有同一圆心但半径不同（如图29、图30所示的内、外双翼环机构）。

卸纳翼环机构优选之三，其特征是：顺时针方向的总扭矩和反时针方向的总扭矩相抵消。一般来说，同一卸纳翼环组合机构中既有顺时针旋转的翼环，也有反时针旋转的翼环，并且两个方向的扭矩相互抵消，但也可以有特殊情况，比如虽然顺时针旋转的扭矩与反时针的扭矩并不相等（甚至只有一个方向的扭矩），但由于存在着其他旋转体，加入其他旋转体的扭矩之后两个方向的扭矩平衡即可。

卸纳翼环机构优选之四，其特征是：卸纳翼环机构的轨道车的车架或环状轨道与固定的塔台连接，塔台的种类包括但不限于地台、塔架、楼房的顶部。此种塔台式卸纳翼环风轮机，十分适用于地面或海上风发电，也适用于流向不恒定的平流水（如潮汐）发电（如同地面风轮发电机一样将塔台固定在潮汐往复流过的海滩）。

卸纳翼环机构优选之五，其特征是：卸纳翼环机构的轨道车的车架或环状轨道与提供浮力的载体连接；所述载体包括而不限于飞艇、轻质气囊、旋翼飞行器（包括轴式旋翼飞行器和翼环式旋翼飞行器）、浮筒、船舶。此种载体最好设置于如下几个位置：翼环的上方、翼环所包围的空间、环状支架内部的环状空间，这些位置不会妨碍卸纳式翼片受风。卸纳翼环的轴心线保持垂直状态，才能发挥其随时适应风向或水流方向变化的优势。此种漂浮式卸纳翼环风轮机，适用于高、低空风力发电和平流水（如潮汐、海流）发电，尤其适用于家庭、小区、农场、工厂等自行低空发电，只要是空管政策之外的高度，就可以自由放飞、让它长期悬停于低空并发电，这样既不用建造昂贵的高塔，又取得了近千米的高度，还不必耽心空管局的干预。

飞艇、轻质气囊、旋翼飞行器等连接风轮机构并使之漂浮在空中或水中，风轮机构或水轮机构与发电机作动力连接，漂浮机构与地面或水底之间有缆绳或链条连接，这就构成了一个完整的风能或水流能发电机。漂浮式卸纳翼环风轮机并非不可采用单个的卸纳翼环机构，但采用卸纳翼环组合机构可以更简单、更有效地防止机构整体向一个方向旋转，从而杜绝拧缆事故。采用卸纳翼环组合机构应注意使其顺时针方向的总扭矩和反时针方向的总扭矩相抵消。漂浮式卸纳翼环风轮机要采用单个（或多个同向旋转）的卸纳翼环机构，则应充分考虑如何防止其整体旋转的问题，而图23、图26、图29所示的结构形式可以完全解决此方面问题。

卸纳翼环机构优选之六，其特征是：所述轨道车的轮或者直接由发电机的动力输入轮代替，或者通过传动、变速机构与发电机的动力输入轮作动力连接。也就是使卸纳翼环机构成为风电机构，发电机可以安装在车架上作为车架的一部份或直接取代车架，而发电机的动力输入轮与轨道偶合连接。

卸纳翼环机构优选之七，其特征是：所述轨道车的轮或者直接由空气压缩机的动力输入轮代替，或者通过传动、变速机构与空气压缩机的动力输入轮作动力连接，而空气压缩机与高压储气罐作气路连接，高压储气罐与空气马达作气路连接，空气马达与发电机作气路连接。此种结构主要用于解决低空风力发电过程中风力时有时无、忽大忽小的问题，通过储气罐将风能转化为空气能存储起来、平缓释放，使包括停风期和风力不稳期在内的整个发电过程能够保持无波动地、不间断地发电。

这里所谓“气路连接”指通过各种送气管道连接，达到以高压气体传递动能的目的，而前面所谓“动力连接”，指可能传递机械动力的各种连接方式，包括传动机构连接或通过气路连接在内的各种连接方式，但不包括电路连接方式。

卸纳翼环机构优选之八，其特征是：以各翼环的环状支架为支架设置铁芯和绕组，使整个环状支架成为发电转子，而相邻翼环互为转子、互为定子。这种以整个翼环环状支架为转子，且相邻翼环互为转子的发电机称为翼环整体发电机。

旋转中的发电机怎么与外接电路相连呢？其实很简单，无论发电机设置有多少个电极，先把能并联的并联到同一个接头，然后将每个接头与对应的电刷轨道连接，电刷轨道附着于翼环槽型轨道3-1的外沿（电刷轨道与翼环轨道之间要设置绝缘隔离层），电刷轨道与各自的电刷触碰连通，外接电路与电刷相连，而电刷则固定在轨道车车架的外接连杆上，这样旋转的电刷轨道与电刷就形成了不间断的电路连接。轨道车的轮也可以作为一种电刷，而其所偶合的轨道则可以作为相应的电刷轨道，只要有两条轨道，就可以形成完整的回路；即使只有一条轨道，也只需增加一条电刷轨道和一组电刷。

由于本发明中相邻的翼环绕组可以互为转子反向旋转，使互为转子的各个翼环绕组的相对速度提高了一倍，从而在不扩大发电机体形、不提高转子速度、不增加电磁负荷的前提下使发电容量提高一倍，因此可突破目前发电机的体形极限和容量极限，开发出以目前技术不敢想象的巨型发电机。

目前的发电机只能由中轴带动内层铁芯和绕组（内转子）旋转，或只能由外轴带动外层铁芯和绕组（外转子）旋转，而不能让内、外铁芯绕组互为转子同时相向逆转。现有高转速发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子，特别是在3000转／分以上的大容量高速机组，由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时，运行中可能发生较大的振动，直至发生断轴事故。所以大型高速发电机转子的尺寸受到严格的限制。正是由于这个原因，在增大发电机体形方面存在着技术极限，要开发更大容量的机型困难极大，目前的技术措施主要是增加电磁负荷、加强散热降温等，很难取得飞跃性进展。

由于本发明具有相邻的翼环相向逆转的特点，因此可以直接将翼环的环状支架当作转子的支架设置铁芯和绕组从而使整个翼环成为一个大转子，并让两到三个这样的翼环配对成为一个巨大的发电机，其中每两个相邻的翼环互为转子逆向旋转而发电。直径为1000米的大型翼环角速度达到0.1转/秒，或直径100米的小型翼环速度达到1转/秒，其外沿的线速度就已高达1130.98公里/小时。由于角速度很小，因此翼环式转子的每一段都会比一辆拐大弯的高速列车更平稳，不会发生普通转子直径过大时的危险，也就是说，翼环式发电机的转子直径可以超过千米，转子长度（也就是翼环组的轴向尺寸）可以达到数十米以上。不仅如此，由于相邻的翼环互为转子逆向旋转，因此每个翼环式转子的速度虽然不变，但它们彼此的相对速度都提高了一倍，因此，一台现有轴式转子发电机即使其转子能够具有大型翼环式转子的尺寸和转速，其发电容量还是会比翼环式转子发电机的发电量低一倍。

CN2011100729802、CN2011102796483和CN2011200778503、CN2011203528410中关于单翼环机构与发电机的连接方法或关于相邻而且逆转的翼环机构之间的配合以及它们与发电机的连接方法皆适用于本发明。

一种逆向流发电方法的技术方案：

用卸纳翼环机构作为发电机的动力源，而卸纳翼环机构与提供浮力的载体连接，此种载体包括而不限于飞艇、轻质气囊和浮筒；卸纳翼环机构漂浮于空中或水中，用牵引缆将卸纳翼环机构与下方固定点连接，并控制卸纳翼环机构的轴心线呈水平状态地垂直于风或水流的方向，并使卸纳翼环机构的上段置于上层风或上层水流中，下段置于下层风或上层水流中，而翼环中段置于上下层风或水流的过渡区域，从而利用两个方向相反的风或水共同驱动机构发电。

地球上有相邻且逆向的风。地球大气环流图表明：60°N－90°N，60°S－90°S极地东风带；30°N－60°N，30°S－60°S中纬西风带；0°－30°N东北信风带；0°－30°S东南信风带，这六个风带的上层皆为与之风向相反的风带。而南、北中纬度环流圈的西风带又可以各自与其同一半球高纬度环流圈的极地东风带和低纬度环流圈的信风带组成一组逆向平流风(共四组)。还有，位置更高的平流层底层盛行西风，而平流层西风之上盛行平流层东风。这十一组逆向平流风属于同一个风带里上下相逆的两个风层的组合。以上几种逆向风组都具有终年不息、风力稳定的特点，是老天爷送给人类的巨大能源宝库，它们分布广泛并且取之不尽用之不竭，而且就大规模开发而言，其难度和成本都会低于其他能源（包括核电、水电、太阳能发电和石油、煤碳能源），因为高空风电既没有钻探、挖掘和运输的成本，也没有崩塌、冒水、毒害和燃爆的危险，更没有核电泄漏、水库崩坝的灭顶之灾，是一劳永逸的清洁能源!

地球上也有相邻且逆向的水流。最广为人知的，是处于黑海和地中海之间的土耳其海峡（由博斯普鲁斯海峡、马尔马拉海和达达尼尔海峡三部份串连组成），世界其他海域也存在这种上下层逆向平流的水层，比如我国南海，“南沙群岛海域环流主要有三大特点，即：南沙上层环流具有闭合结构，自成体系；下层环流与南海中部下层环流形成闭合环流；上层环流和下层环流总是方向相反。”（摘自中国科学院南海海洋所《代表性研究成果之二“南海环流***主要动力过程的特征和演变机理”》），又比如我国著名的钱塘潮奇观，其实也是由上下两个逆流的水层造成的，上层是要流向大海的江水，下层是上涨的海潮。

一种利用悬浮风轮发电机作为建筑物或露天场地篷顶的方法的技术方案：

将轴心线呈垂直走向的卸纳翼环风轮发电机悬浮于露天场地的上空或直接座落于建筑物的顶部。

三、有益效果

卸纳翼环的有益效果：

一、拦截和转换风能或水流能的能力巨大，能够推动大型发电机，并且一个大型卸纳翼环可以同时推动数台大型发电机。

适于建造数百米仍至数千米直径的风轮或水轮，并且与相同直径的轴式风轮或水轮（包括水平轴风轮和垂直轴风轮）相比，拦截和转化风能或水流能的效率高出数倍甚至数百倍，直径越大，相差越大。

即使是现有垂直轴风轮或水轮的翼片，也同样只能得到处于远端的轴心提供的单侧支撑，而作为力臂的轴心与翼片之间的连杆不但过于“纤细”，而且过长，力臂过长的、单侧的支撑显然会极不稳固。而卸纳翼环的翼片得到环状支架的强力稳固支撑，环状支架直接支撑翼片，不但对翼片两侧皆提供支撑，还使力臂大大缩短，同时使力臂的“粗壮”程度扩大数十倍仍至数百倍。因此，就单个翼片的面积而言，后者肯定可以数十倍、数百倍于前者；就整体的翼片数量而言，后者肯定可以数倍、数十倍于前者；就拦截风能或水流能的能力而言，后者肯定可以数十倍、数百倍于前者。

二、适应除垂直流向之外的任何流向的风或水流，不需要附加任何转向机构。

由于采用了卸纳式翼片，同一翼环上各卸纳式翼片的纳流（纳能）面统一朝向同一圆周运动方向，因此无论风（或水）的流向如何改变，总会有一部份翼片处于纳流状态、一部份翼片处于卸流状态，并且任何方向的风（或水）流推动任何一个翼片都会在环状支架的引导下向同一圆周运动方向作圆周运动。

卸纳翼环机构的有益效果：

一、承袭了卸纳翼环的全部优点，并且机构整体将普通风轮或水轮里只能由一根轴承担的扭矩分摊给数组甚至数百组轨道车，因此可以轻松承接卸纳翼环收纳的巨大能量并将其传输给发电机。

二、用于建造发电机组，其单机容量不但可以赶上并且可以超越汽轮发电机组。

由于卸纳式翼片面积可以极其大，并且是下面迎风，因此大型卸纳翼环甚至可推动数台大型发电机，加上采用卸纳组合翼环机构时，相邻翼环的相对转速可以提高一倍，每一发电部的发电容量亦可能提高一倍。因此单机容量可以超载汽轮发电机。

三、由于翼片直接连接在环状支架上，受到极为稳固的支撑，不易为强风或逆流损坏，而且机构整体将普通风轮里只能由一根轴承担的扭矩分摊给数组甚至数百组轨道车，整体机构完全可以承受突然大幅增加的风（水流）能，因此可以在十分恶劣的气象条件下正常运行，基本不需要停机避险，从而大大增加正常发电期。

四、结构简单，设计和施工中对空气动力技术的要求不高，运行费用低。

由于卸纳式翼片具有自动卸风功能，由于原本只能由一根轴承担的扭矩数组至数百组轨道车分担，也由于储气罐解决了翼环转速和发电机转速不一致的问题，并且解决了发电机如何才能持续、无波动地发电的问题，因此复杂的缓冲和自动控制机构基本可以免除，整体结构最大程度地得到简化。

五、可在空中悬停发电，并且即使是垂直轴的悬浮发电机也可由多条走向不同的缆绳加以固定而无须考虑其随风转向问题，因此卸纳翼环风轮发电机的可以不必建造塔架而取得数百米甚至数千米的高度。

现有许多大型体育场馆或高层商业楼、写字楼的年电费超过千万元，而数年的电费已经足够为场馆或大楼建造一个图30所示的篷顶式风轮发电机，这样一个巨型风轮发电机不但完全场馆、大楼用电，还可以向外供电，使原来只能烧钱的场馆、大楼变为印钞机。

六、也可以建造高塔，并且在现有技术条件下塔身高度可以达到300米至1000米，同时大大降低高塔的建造难度和单位建造费用：

（一）现有风轮发电机的设备运输难、建设施工更难的主要原因：

1．其处于塔顶的“机头”内不得不附加用于变速、冷却、自动控制等功能的机构，即使是现有兆瓦级风轮发电机的“机头”（发电机组），其整体重量也超过直升机的起飞重量；而塔架、轮毂、翼片等部件也都超出了直升机的起飞重量，无法用直升机起吊、移运、安装，只能依靠专业设备来运输、起吊、安装，因此运输、起吊、安装都十分艰难缓慢且费用巨大。

2．由于不能利用直升机，而目前又没有起吊高度能够达到300米的起重设备，因此其塔架不可能达到300米及以上高度。

3．其翼片对材料和工艺要求极高，只能在工厂整片生产、整片运输、整片安装，而不能在工厂分段生产，不能分集装箱运输，还能到现场后再拼装。

4．每个塔架都只能独自矗立，即使是相邻的塔架之间也不可能相互支撑、相互加固，因此每个塔架都不得不极其厚重，否则不足以支撑“机头”的重量，更不足以抵御强风的袭击。

（二）以下七个技术条件决定卸纳翼环风轮发电机的塔架能够高达千米：

1.一个卸纳翼环或卸纳翼环组合机构可以由数个、数十个甚至数百个较纤细的塔架共同支撑（如图8），这些纤细的塔架相互支撑、相互加固从而形成一个足以支撑巨大重量、足以抵御强风袭击的大型组合塔架。

2.翼片环状支架的直径完全可以达到数百米、甚至超过1000米，而当环状支架直径达到500米时，其高度即使达到千米也已经稳如泰山。

3.由于其翼片可采用筝式、帆式或伞式卸纳翼片，而筝、帆、伞不但可以造得极大，而且即使极大，重量也很轻，并且可以拆分，到现场后再作组装。

4.由于其翼片并非整体呈薄片状而边沿必须呈刃状的切割型翼片，而是卸纳型翼片，因此即使给翼片充装轻质气体，使之成为厚片状的浮囊式翼片也不会影响其正常运转，而这种浮囊式翼片可进一步减轻塔架的负担。

5.由于其可采用“塔架与翼环一体化风轮发电机”（如图6），使得塔架上可以只有翼片而没有任何其他设施，发电机组及全部配套设备都可以放在地面；或者，虽不采用“塔架与翼环一体化风轮发电机”，但翼环上仅安置空气压缩机，从而极大地减轻了塔架需要承载的重量。这两种情况（尤其是前者），使得塔架所需承载的重量极小，塔架各部件的尺寸可以大为缩小、重量大大减轻，因而每个部件都可以控制在现有直升机承载重量范围内。

6.即使不采用“塔架与翼环一体化风轮发电机”，而是采用发电机或空压机置于塔顶，也可以设置两个（两个以上）旋转方向相反的卸纳翼环，使塔架所受到的扭矩平稳，从而确保多少不点“头重脚轻”的超高塔架在强风或地震中屹立不倒。

7.高度超过千米的高塔虽然会经常接触到高空大气中的静电场，但由于高塔通体为钢结构，翼环机构的轨道车和轨道又都是钢铁或其他金属制作，导电性很好，只要装上避雷针、埋下地线，就完全可以避免雷击。

（三）卸纳翼环风轮发电机便于运输：

所有部件都可以拆解、装箱，因此十分便于运输、安装，也能减少运输和安装的费用的原因。

七、无论风速如何变化，均能无波动地、不间断地发电，理由是：

1．由于可以建造千米高塔，并且可以不依靠高塔而取得超过数千米的高度，而数千米高度的风已经具备长年风向、风力基本恒定的特点，而某些地区即使仅仅在千米左右也已经具备长时期风向、风力基本恒定的风；

2．即使在风向、风力经常不稳定的地区，也可以采用以翼环驱动空气压缩机给储气罐充气储能、通过储气罐给发电机提供恒定的动力。

八、由于具备上述优势，卸纳翼环风轮发电机将十分易于为市场接受，并可能在较短时间内基本取代现有的风轮发电机。

一种逆向流发电方法的有益效果：

利用地环三圈环流和平流层的七组逆向风和自然界的逆向水流组，取得双倍的风力功率或水流功率，并可只用电缆或辅以较细小的牵引缆而取代一般高空悬浮发电机构必须的粗、重缆绳，从而扩大了发电机的重量比例。

一种利用悬浮风轮发电机作为建筑物或露天场地篷顶的方法的有益效果：

作为建造建筑物顶篷的方法，既可降低房地产开发成本，又可大大提升房地产价值，还使小区或楼房从此电能自给。

作为建造露天场地篷顶的方法，可用建造一个高空顶篷的费用取得一个电能自给并对外供电的，而且安居效益、军事效益、公安效益、广播通讯效益都极其巨大的风轮发电机。

附图说明

一、附图标记：

1:卸纳翼环

1.1:翼环的环状支架（与翼片连接的环状支架）

1.2：普通环状支架（并非翼环的环状支架）

1.3：轨道滑轮

1.4：轨道

1.5：底座（地上台基或水上浮台）

1.6：轨道车车架

2:卸纳翼片

2.1：处于环圈外侧的翼片

2.2：处于环圈内侧的翼片

2.3：处于环圈上方的翼片

2.4：处于环圈下方的翼片

2.5：处于环状支架的腔体内的翼片

2.6：卸流口的配盖

3：切割翼片

4：连杆或支撑杆

4.1：限制绳或限制杆

4.1.1：缓冲限制块

4.2：支柱或小塔架

4.4：大塔架

4.4.1：浮筒式支架

4.4.2：浮筒式壳体

4.4.3：卸纳翼环风轮发电机

4.5：悬臂

4.6：导流板

4.6.1：上导流板

4.6.2：下导流板

4.6.3：侧导流板

4.7：弹簧

4.8：托盘

5：轴承

5.1：轴

5.2：锚链或缆绳

5.3：固定点

5.4：波浪线

6：发电机或空气压缩机

6.1：抽水机

6.2：水管

6.3：进水口或进风口

6.4：喷水口或出风口

6.5：发电机、空气压缩机或抽水机的动力轮

7：照明灯或装饰灯

二、图面说明

图1：是翼片相对于翼环所处位置示意图

图2：一种翼片带卸流口的卸纳翼环侧视图

图3：两种活页式翼片卸纳翼环的侧视图

图4：卸纳翼片的五种主要类型示意图

图5：卸纳翼片沿翼环排列的朝向示意图

图6：大塔架单翼环卸纳翼环机构正视图

图7：大塔架单翼环卸纳翼环机构俯视图、仰视图

图8：大塔架式环状支架结构示意图

图9：风力充氧活水机俯视图、正视剖面图

图10：水上卸纳翼环风轮发电机俯视图、正视剖面图

图11：水上卸纳翼环风轮发电机正视剖面图

图12：大塔架双翼环卸纳翼环风轮发电机正视图

图13：大塔架双翼环卸纳翼环风轮发电机俯视图、仰视图

图14：一种悬浮式垂直轴卸纳翼环风轮发电机正视图

图15：一种悬浮式垂直轴卸纳翼环风轮发电机俯视图

图16：图14中的空中机构组合示意图

图17：图14中的空中机构分解示意图

图18：一种悬浮式垂直轴卸纳翼环风轮发电机正视剖面图

图19：一种悬浮式垂直轴卸纳翼环风轮发电机正视剖面图

图20：一种悬浮加支柱式垂直轴卸纳翼环风轮发电机正视剖面图

图21：一种悬浮式双翼环水平轴卸纳翼环风轮发电机正视剖面图

图22：一种悬浮式双翼环水平轴卸纳翼环风轮发电机侧视图

图23：一种悬浮式单翼环水平轴卸纳翼环风轮发电机的正视图、侧视图

图24：涡道增压单翼环卸纳翼环风轮发电机的壳体正视、侧视剖面图

图25：涡道增压单翼环卸纳翼环风轮发电机壳体正视图、壳体仰视图

图26：涡道增压单翼环卸纳翼环风轮发电机整体侧视图和侧视剖面图

图27：涡道增压双翼环（上下排列）卸纳翼环风轮发电机整体侧视剖面图

图28：涡道增压双翼环（前后排列）卸纳翼环风轮发电机壳体侧视剖面图

图29：内外结构的双翼环卸纳翼环机构侧视剖面图

图30：内外结构的双翼环卸纳翼环机构俯视图

图31：卸纳翼环风轮发电机逆向流发电方法示意图

图32：利用悬浮卸纳翼环风轮发电机作为露天场地篷顶的示意图

图33：利用卸纳翼环风轮发电机作为建筑物篷顶的示意图

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

卸纳翼环实施例

例一（如图1）：

翼片或者处于环圈内侧，或者处于环圈外侧，或者处于环圈上方，或者处于环面下方，或处于环状支架的腔体内部。既可以仅仅是环圈内、外、上、下或腔体内部等五个圆周中的一个圆周线上等距离设置翼片，也可以在此五个圆周中的两个、三个、四个或五个同时设置翼片，并且这种分别设置于不同圆周上的翼片可以各自不连成片，也可以连接成一个大翼片，从而对环状支架的架腔形成半包围状，或形成几乎全包围状（只需留出一点缺口给轨道车的支架通过即可，如图20、图I中的翼片）。某些特殊用途的卸纳翼环，甚至可以将五个位置的翼片完全连成一片（如图9中的翼片2）。

例二（如图2、图3）：

各翼片2与翼环环状支架1通过轴4.1连接，形成活页式翼片，就是象活页门一样以轴为支点开合的翼片。如图3之右图所示：翼片随翼环旋转到迎风位置时，在风力作用下张开，由于有限制绳4.1的拉扯或缓冲限制块4.1.1的抵抗，翼片张开的角度受到了限制，不会过度张开，形成纳流（兜风）状态；在翼片随翼环旋转到背风位置时，又会自然被风推动闭合，形成卸流状态。图3之左图是所有翼片皆张开时的状态。缓冲限制块，是配置有弹簧等缓冲物的限制块。

图3翼环的翼片是图4中的型C翼片，但本实施例中的翼片还可以换用图4中的D型翼片，C型、D型两种翼片皆为迎风张开、背风闭合的翼片。此类翼片最好能设置两个弹簧或其他缓冲物，不一定要设置在图3表示的位置，但必须对翼片起到缓冲保护作用。

D型翼片可完全用不可变形的硬质材料制成，也可用柔软轻薄材料制成而配以硬质的不可变形的骨架，还可完全由柔软布料制成（尤如降落伞或风筝），但转轴5.1就需要变成一个固定点或一根固定杆，而且翼片也就不需要缓冲物了。

例三（如图2）：

选用图4中的E型翼片，翼片根部与翼环环状支架连接，翼片骨架的上端与连杆4一端连接，连杆4另一端与环状支架1.1连接，连杆4与翼片骨架形成一个三角形。E型翼片有不变形的骨架，骨架之外既可以是硬质材料，又可以是软质布料；E型翼片的卸流口配盖2.6在翼片上对应的位置即是卸流口，卸流口尤如窗口，卸流口配盖尤如窗户的门。

例四（如图5）：

以上各实施例及一切卸纳翼环，凡同一个环状支架上的所有卸纳翼片，其纳流面（兜风的一面）皆朝向同一圆周运动方向，其卸流面（不兜风的一面）皆朝向另一方向。凡设置于同一圆周线上的翼片，一般须作等距离排列（需要取得波动性旋转力的除外）。

例五（如图4）：

以上各实施例中的所有卸纳翼片，皆可采用柔软轻薄的材料制成呈厚片状的中空翼片，中空部份可以采用现有风筝或降落伞的“隔间”结构，不过“隔间”在翼片边沿处必须完全封闭以防漏气，并且“隔间”之间最好不要设置通气孔；“隔间”之间可以有“肋条”，也可以不设置“肋条”而在翼片边沿或其他需要加固之处设置骨架；在“隔间”内充装轻质气体。此种厚片状的浮囊式翼片，可进一步减轻塔架式风轮发电机对塔架负重能力的要求，也可进一步提高悬浮式风轮发电机的悬浮能力，从而增加发电部位的重量比。

例六（如图4）：

图4中的五种翼片皆具有迎风纳流、背风卸流的特征，都是典型的卸纳翼片，取其中任何一种或一种以上安装在环状支架之上，即可组成卸纳翼环。

一个环状支架上最好只安装同一种卸纳翼片，如图2、图3、图5、图6、图7中每个翼环都只有一种翼片。不同的翼片如果安装于同一环状支架上，不同的翼片最好是安装在不同的圆周线上，即同一圆周线上安装同一种翼片，如图9、图10、图11中的每个翼片都有三种翼片，大的卸纳翼片安装于最上面的圆周线上，小的卸纳翼片于水下的圆周线上，切割翼片安装在最下面的圆周线上。

同一圆周线上如果有超过一种以上的翼片，最好是每种翼片间隔相同距离安装。此种情况实用价值不大。

图4中的各种卸纳翼片和其他任何卸纳翼片，无论其形状如何，皆可选用硬质的不可变形的材料作为翼片全身的材料，也可以选用柔软的布料制作翼片，但选用柔软材料制作翼片，必须给翼片配以硬质、不可变形的材料制作的骨架，只有图4中的D型翼片可以通体皆由柔软布料制成（尤如降落伞）。

图4中其有五种卸纳翼片，每种翼片皆有其纳流状态图和卸流状态图，两种图垂直对应排列，并且纳流状态图用大写英文字母标注其类型，卸流状态图用小写英文字母标注其类型。

E型翼片的详细特点详见于实施例三，D型翼片的详细特点详见于实施例二。

卸纳翼环机构实施例

例一（如图6、图7）：

本实施例中的整个大塔架是一种变形后的翼环的环状支架。本方案中所谓“大塔架”就是超高、超大的翼片环状支架。这种超高、超大的的翼环，可以只安装一圈巨型翼片（如图6），也可以将每个巨型翼片化为数段，从上到下分排列成数个翼片较小的翼环圈。

如图6、图7，设置底座1.5，底座1.5的直径等于或大于将建造在其上的大塔架的直径。底座1.5可以是地面上的台基或水面上的浮台，底座1.5上沿大塔架4.4最底层环状支架1.1在底座1.5上的投影线等距离设置轨道车，轨道车的车架1.6与底座1.5连接，轨道车的轮1.3与轨道1.4偶合连接，轨道1.4贴附在大塔架最底层的环状支架1.1的下边沿。底座1.5如果是水面上的浮台，该浮台最好是游泳圈形，即是中心部位为空心，这样有利于减少波浪起伏对它的影响。

本实施例中的卸纳翼环机构，可以很容易地运用于风力发电，只需将发电机的基座安装在底座1.5上，将发电机的动力轮偶合连接至底层环状支架1.1上，利用环状支架1.1的旋转带动发电机。本实施例如采用下一个实施例的方法建造大塔架，可以建成高达数百米乃至千米的卸纳翼环风轮发电机。

例二（如图8）：

采用分层组装、逐层加高的方法建造大塔架的方法、步骤如下：

如图8之左图，在最底层的环状支架1.1上等距离竖起多个（比如30至50个）高度适宜（比如100米）的支柱或小塔架4.2，再沿各个支柱或小塔架4.2的顶端架设上一层的环状支架1.1（或环形正多边形梁架），从而将各个支柱或小塔架连接为一个整体，使它们能够相互支撑、相互加固。如有必要进一步加固，可按固定的规律用一字形梁架将不相邻的支柱或小塔架4.2连接起来（如图8之右图所示）。这就形成了第一层大塔架。

如果采用的小塔架5.1还是无法由直升机吊起，那么可以将其先拆分为更小的单位装箱运输、起吊安装，要拆分为直升机能够起吊的单位，这样才能方便于起吊、安装。

在第一层大塔架的基础上建造第二层大塔架，在第二层基础上建造第三层，依此类推到层层加高（凡上一层的各个支柱或小塔架4.2的底端必须与下一层对应的支柱或小塔架4.2的顶端连接），如此即可构成超高的大塔架（如图8之左图）。

如果每层是100米，则建到第5层即可得到500米高度的大塔架（如图8之左图），建到第10层，即可得到1000米高度的大塔架。

图8中的小塔架或连杆4.2虽然在本图中仅画为一线段，但实际上亦可采用力学构架的钢架梁。

例三（如图9）：

这是一种风力充氧、活水机，可以完全依靠风力使水产养殖池形成水平流动和上下水层交换。

其具体结构：环状支架1.1同时也是一个环状的浮筒，担负着将整体机构浮起的任务；每个卸纳翼片2都将环状支架的架腔包围并与环状支架固定连接，每个卸纳翼片2的水下部分可以较小，每个卸纳翼片2的下段两边各与一个切割翼片3连接，切割翼片3的翼面基本呈水平状态，但翼片的前边沿（旋转时首先切割水体的边沿）向下倾斜，使翼面与水平面形成一定的角度，以便在旋转中翼面将底层水向上赶（也可设置切割翼片将水向下赶，但那样效果可能会较差）；连杆4经过翼环的圆心，并且其两端各与一个卸纳翼片2的下端连接；连杆4的中心连接有轴承5，轴承5的内壁连接轴5.1，轴5.1连接锚链5.2，锚链5.2的下端连接固定点5.3（锚或拴桩）。

在本方案中，凡需要悬浮水中或空中的卸纳翼环机构，其环状支架皆可采用中空结构并填充轻质气体。

例四（如图10、图11）：

这是一种多功能的水上风力机组，既可发电，同时又能充氧、活水，可大大降低水产养殖的成本。

其结构：在上一个实施例的基础上，增加了抽水机、发电机和上下两个环状支架1.2，环状支架1.2的三个面上设置有轨道；抽水机固定连接于翼环环状支架1.1，其动力轮与环状支架1.2上的轨道偶合连接；发电机固定连接于上层的环状支架1.2，其动力轮与环状支架1.1上的轨道偶合连接；上下两个环状支架1.2之间用多条连杆4连接固定；下层环状支架1.2与锚链5.2连接，锚链5.2的下端与固定点5.3（锚或拴桩）连接。并在上一个实施例的基础上取消连杆4、轴承5、轴5.1，轴5.1、锚链5.2和固定点5.3。

两个环状支架1.2与发电机成为同一体系，该体系与锚链5.2连接，因此是不能旋转的，而抽水机、翼片和翼环的环状支架1.1成为另一体系，在风的驱动下该体系会旋转，因此两个体系会产生相对运动。由于抽水机和发电机的动力轮分别偶合在对方体系的轨道上，因此两个体系的相对运动会带动对方体系上抽水机或发电机工作。

本实施例的发电机可用空气压缩机取代，空气压缩机与输气管道连接，输气管道与气动发电机（即是用高压气流驱动的发电机）连接。此种情况，发电机既可安置于环状支架1.2之上，也可以安置于另外设置的浮筏上。

例五（如图12和图13）：

大塔架4.4座落于底座1.5之上，大塔架从上到下伸出三组悬臂4.5，每组六根悬臂4.5，三组悬臂的位置上下对应；上、中、下三层悬臂4.5的末端皆连接有轨道车的车架1.6，车架1.6连接车轮1.3，车轮1.3与翼环的环状支架1.1偶合连接，其中下层悬臂和中层悬臂的末端朝向上的轨道车车轮1.3分别与上、下两个翼环环状支架1.1的下侧面偶合连接（实际上是以环状支架的下侧面为轨道），而中、上两层悬臂末端朝向下的轨道车车轮1.3分别与上、下两个翼环环状支架1.1的上侧面偶合连接（以环状支架的上侧面为轨道）。中、下两层悬臂朝向上的轨道车起到挺举翼环环状支架的作用，而中、上两层悬臂向下的轨道车的夹持作用使翼环旋转更为稳定。

中层悬臂4.5上各安置两个发电机或空气压缩机，此两机的动力轮分别与上层或下层翼环的环状支架的内圈边沿偶合连接（也是将环状支架当作轨道）。

上、下两个翼环环状支架1.1分别与各自的翼片连接，两翼环的翼片卸纳朝向相反，因此它们的旋转方向会相反。当风驱动翼环旋转时，发电机的机身被塔架和悬臂固定着不能动，因此其动力轮会被翼环1.1的旋转运动所驱动。

例六（如图14、图15、图16、图17）：

以“卸纳翼环机构实施例”之例一的卸纳翼环机构（如图6）为基础，将图6中的底座1.5和底座1.5上设置的轨道车（包括车架1.6和车轮1.3）去除，使之从卸纳翼环机构变为一个卸纳翼环，然后将一个浮筒式支架4.4.1（内部充装轻质气体）置于该翼环的环状支架内，目的是形成一个悬浮式卸纳翼环。

将两个这种悬浮卸纳翼环对接成可以悬空逆向旋转的翼环机构（如图16）。设置方法和步骤：

一．分别在两个此种悬浮卸纳翼环内的浮筒式支架4.4.1上设置槽型轨道1.4，在对应于槽型轨道1.4的垂直支柱4.2或环状支架1.1上设置轨道车（如图17）。

二．在上、下两翼环内的浮筒式支架4.4.1上分别设置发电机6，将上、下两浮筒式支架4.4.1上的发电机6的动力轮6.5分别与对方翼环上的环状支架1.1偶合连接，将对方的环状支架当作已方发电机动力轮的轨道（如图17）。

三．然后在两个浮筒式支架4.4.1的末端各连接六根水平走向的连杆4，此六根连杆4呈放射状伸出与环状支架1.2连接，而这两个分别处于最顶端和最底端的环状支架1.2通过六根垂直走向的连杆4连接为一体（如图15、图16）。

四．将上、下两翼环翼片的卸纳朝向设置相反。

五．将这两个已经连为一体的翼环机构、放飞悬浮于空中，通过6条缆绳5.2将整体机构与地面的6个固定点连接起来（如图14）。

至此两个悬浮卸纳翼环对接成为悬空并逆向旋转的卸纳风轮发电机。

须要注意：上下两个卸纳翼环机构的翼片的卸纳朝向必须相反，这样才能驱动发电机，并且使发电机转速在翼环单翼环转速不变的前提下提高一倍。

在本实施例及以下的实施例中（实施例十三除外），各种导流板皆为中空浮箱，内部充装轻质气体，而且导流板和浮筒式支架最好用不透气的轻薄材料分隔成许多不空间，目的是当某个小空间因故漏气时不影响其他空间的浮力。

例七（如图18）：

以实施例四（图12、13）为基础，将底座1.5省略，将其塔架4.4变成一个轻质气体容器即浮筒式支架4.4.1，并在浮筒式支架4.4.1的上下两端各连接一块导流板，即上导流板4.6.1和下导流板4.6.2。导流板中空、填装轻质气体。上下两个导流板实际上形成了一个进风口、泄风口较宽而翼片纳风处风口较狭窄的结构，从而增加风的压力和速度。

由于上、下导流板和浮筒式支架皆为轻质气体容器，只要设计体积合理，就可以将风轮发电机悬浮于空中。用数条缆绳5.2从四面八方延伸到地面并与各个固定点5.3连接，整体机构就可以成为一个可以悬停在空中不随风大幅度飘移的垂直轴风轮发电机。

例八（如图19）：

翼环1.1、翼片2、浮筒式支架4.4.1、上导流板4.6.1、下导流板4.6.2、缆绳5.2、固定点5.3的设置与上一实施例相同。不同之处是发电机改为置于环状支架1.1之内，随翼环作圆周运动，并且两翼环上的发电机6的动力轮6.5的轨道1.4皆在对方的环状支架1.1上。因此和上一实施例一样，两翼环逆向旋转，发电机的转速实际上是两个翼环相对运动的转速（比单翼环转速高一倍）。

此种发电机随两个相对逆转的翼环作圆周运动的风轮发电机，不但可以如图17或图19所示方法直接安装现有轴式发电机，还可以在各个翼环机构的环状支架上设置铁芯、绕组，使各翼环成为一个巨大的发电线圈，相邻的两个翼环绕组实际上互为转子、互为定子（相互逆向旋转发电），成为一个体形巨大的、不依靠轴带动转子的发电机。这种发电机实际上没有定子，因为每个以翼环为骨架的铁芯绕组都在旋转。两个同轴且相邻的翼环绕组，当它们逆向旋转时就可以互相切割磁力线发电（如果采用三个翼环绕组，当居中者旋转方向与居一于两旁者的旋转方向相反，也同样可以互相切割磁力线而发电。

旋转中的翼环发电机构与外接电路连接的方法举例：

例一：将各发电机的电路与电刷连接，电刷与发电机动力轮连接，将外接电路与轨道连接，通过轮与轨道的偶合接触达成电路连接。

例二：无论发电机设置有多少个电极，先把能并联或串连的并联或串连到同一个接头，然后将每个接头与对应的电刷轨道连接，电刷轨道附着于翼环轨道的外沿（电刷轨道与翼环轨道之间要设置绝缘隔离层），电刷轨道与各自的电刷触碰连通，外接电路与电刷相连，而电刷则固定在滑轮车车架的外接连杆上，这样旋转的电刷轨道与电刷就形成了不间断的电路连接。

与上一实施例不同之处是仅有一个卸纳翼环机构，而且发电机安装在大塔架（轻质气体容器）4.4上，翼环环状支架1.1实际上成为轨道而与发电机动力轮6.5偶合连接。其余部份与上一实施例完全相同。

例九（如图20）：

在上一实施例基础上，取消下导流板4.6.2（亦可保留），增加一根支柱4.2，支柱4.2的上端有一个缓冲弹簧4.7，缓冲弹簧4.7与原有机构之间有一个托盘4.8。支柱4.2的作用是减少整体机构对轻质气室的需求，并且在遇到风力极大的情况，整体机构也不会降低高度（风力和缆绳的合力会使整体机构下沉）。缓冲弹簧4.7和托盘4.8的作用是减少支柱4.2的反作用力对浮筒式支架4.4.1造成的损伤。

例十（如图21、图22）：

在上一实施例的基础上，将其支柱4.2、弹簧4.7、托盘4.8、缆绳5.2、固定点5.3和导流板4.6取消，仅保留浮筒式支架4.4.1和卸纳翼环发电机组。

将机构整体从垂直轴向调整为水平轴向，并以U形连杆4的两端连接大塔架4.4的两侧，U形连杆4的中点连接缆绳5.2的上端，缆绳5.2的下端连接地面固定点5.3。

两翼环上的卸纳翼片的卸纳朝向相反，使扭矩相互抵消，整体机构不会向某个方向滚转，因此大塔架4.4两侧皆可只用一个固定点5.3与缆绳5.2连接。

例十一（如图23）：

在上一实施例的基础上，将翼环机构从两个减少为一个，相应地，将浮筒式支架4.4.1两侧的固定点5.3从一个增加到最少两个（否则空中机构会整体滚转而拧缆）。

例十二（如图24、图25、26）：

如图26所示：浮筒式壳体4.4.2内置卸纳风轮发电机4.4.3，卸纳风轮发电机4.4.3套在浮筒式支架4.4.1***；壳体通过缆绳5.2与地面固定点5.3连接。

如图24所示：浮筒式壳体4.4.2由上导流板4.6.1、下导流板4.6.2、侧导流板4.6.3和浮筒式支架4.4.1构成；上导流板4.6.1、下导流板4.6.2之间是浮筒式支架4.4.1，三者由侧导流板4.6.3连接为一体。

如图24之右图所示，此种壳体的构造的好处：

一．进风口的外口很宽，内口很狭窄，使得风轮受到的风压和风速大大增强；

二．出风口变得很宽，在壳体出风口及后部形成一个低压区，进一步增强了对风的吸力，使风压、风速进一步加强；

三．进风口、出风口之间只有翼环的上沿能让风通过，形成唯一风道，而且这条弧形风道延长了风力推动风轮旋转的时间，进一步增加了发电效率。

这里所说的卸纳风轮发电机，可根据需要选用各种类型的卸纳风轮发电机，包括只有一个翼环机构的卸纳风轮发电机，也包括有两个或多个翼环机构（相邻翼环机构旋转方向相反）的卸纳风轮发电机；包括发电机安装于翼环环状支架的卸纳风轮发电机，也包括发电机安装于翼环内置浮筒上的卸纳风轮发电机。

例十三（如图27、图28）：

在上一实施例的基础上，将卸纳风轮发电机从一个增加为两个，呈上下排列、前后排列或左右排列均可（图27为上下排列，图28为前后排列，而图27的壳体只需旋转90°，就可呈左右排列），而三种排列方式中，最好的方式应该是前后排列方式，因为风道最长且最为狭窄，使翼片得到最大风压和最长时间的推动。

图27所表现的翼片，是图4中的C类翼片，不过，由于风道狭窄，必须预先避免限制绳的纠缠或限制杆的阻挡，因此其翼片的限制物只能选用缓冲限制块（详见于卸纳翼环实施例二及图3）。

例十四（如图29、图30）：

两个卸纳翼环处于同一平面并有同一圆心但半径不同，它们的翼片的卸纳朝向相反，因此它们的旋转方向相反。如要将此种翼环机构用于发电，可以在两个翼环环状支架上安置发电机，而将内翼环上的发电机的动力轮与外翼环偶合（），同时将外翼环上的发电机的动力轮与内翼环偶合（将外内翼环当作其轨道）

逆向流发电方法实施例

例一（如图31）：

建造直径超过500米的大型卸纳风轮发电机，按图26所示放飞空中，使其翼环上段的翼片置于上层风（或水流）中，而下段的翼片置于下层风（或水流）中，翼环中段置于上下层风（或水流）的过渡区域。

关于本方案各实施例的几点说明：

一．本方案将水流视同气流（风），因此各种形式的卸纳翼环风轮发电机皆可用于平流水发电机。

二．本方案的所有实施例中的发电机6皆应按现有技术接通电路向用电区域供电，悬浮空中的机型，其电线可以与牵引缆合二为一。

三．而且本方案的所有实施例中的发电机6皆可用空气压缩机6替换，换为空气压缩机时，电线则相应换为高压输气管道，并且还要相应设置高压储气罐和空气马达，空气压缩机、高压储气罐、空气马达和发电机之间用高压输气管道连接。悬浮空中的机型，其高压输气管道也可以与牵引缆合二为一。

四．双翼环的翼片机构中两个翼环的翼片的卸纳方向设置相反，并且使顺时针方向的总扭矩和反时针方向的总扭矩相抵消

利用悬浮风轮发电机作为建筑物或露天场地篷顶的实施例：

例一（如图32）：

放飞悬浮式垂直轴卸纳翼环风轮发电机（比如卸纳翼环机构实施例六、七、八、九中的机型），并用多条不同走向的缆绳固定在露天的社区、街道、公园、运动场、体育馆或其他类似的露天场所的上空，就可以给这些场所供电、照明、遮阳、挡雨，还可以在其巨大的身躯上安置公共安全监控摄像机、各种通讯微波收发***、民用和军用雷达***、电视屏幕、广告画面等等。

如此可用建造一个高空顶篷的费用取得一个电能自给并对外供电的，而且安居效益、军事效益、公安效益、广播通讯效益都极其巨大的风轮发电机。

例一（如图33）：

在一座楼房或多座楼房顶部设置垂直轴卸纳翼环风轮发电机，用楼房代替塔架，用卸纳翼环风轮发电机代替楼房的顶篷。

此设计既可降低房地产开发成本，又可大大提升房地产价值，还使小区或楼房从此电能自给。

Claims (14)

1.卸纳翼环，涉及一种风轮或水轮，翼片围绕圆心排列，其特征是：各翼片与环状支架相连；翼片具备迎风纳流、背风卸流的特征；每个翼片在风中或水流中每次圆周运动都会历经纳流过程和卸流过程。

2.根据权利要求1所述的卸纳翼环，其特征是：同一翼环上可以有多种形式不同的翼片，既可以有不同的卸纳式翼片，也可以有卸纳式翼片之外的其他各种翼片，还可以有由卸纳翼片和其他各种翼片结合而成的特殊翼片。

3.根据权利要求1或2所述的卸纳翼环，其特征是：翼片在环状支架上等距离设置，或不等距设置。

4.卸纳翼环机构，涉及一种风轮机构或水轮机构，翼片围绕圆心旋转，其特征是：由一个卸纳翼环与最少一条环状轨道和最少三组轨道车组成；各组轨道车的轮与环状轨道偶合连接，而卸纳翼环的环状支架或者与轨道车的车架连接，或者与环状轨道连接。

5.根据权利要求4所述的卸纳翼环机构，其特征是：两个或两个以上的卸纳翼环机构直接相连或通过连接同一载体而连接。

6.根据权利要求5所述的卸纳翼环机构，其特征是：各个卸纳翼环机构的轴心线重叠为同一条直线；各卸纳翼环的环状支架或者不处于同一平面但所处的平面互为平行面，或者处于同一平面并有同一圆心但半径不同。

7.根据权利要求5或6所述的卸纳翼环机构，其特征是：顺时针方向的总扭矩和反时针方向的总扭矩相抵消。

8.根据权利要求4或5或6所述的卸纳翼环机构，其特征是：卸纳翼环机构的轨道车的车架或环状轨道与固定的塔台连接，塔台的种类包括但不限于地台、塔架、楼房的顶部。

9.根据权利要求4或5或6所述的卸纳翼环机构，其特征是：卸纳翼环机构的轨道车的车架或环状轨道与提供浮力的载体连接；所述载体包括而不限于飞艇、轻质气囊、旋翼飞行器。

10.根据权利要求4或5或6所述的卸纳翼环机构，其特征是：所述轨道车的轮或者直接由发电机的动力输入轮代替，或者通过传动、变速机构与发电机的动力输入轮作动力连接。

11.根据权利要求4或5或6所述的卸纳翼环机构，其特征是：所述轨道车的轮或者直接由空气压缩机的动力输入轮代替，或者通过传动、变速机构与空气压缩机的动力输入轮作动力连接，而空气压缩机与高压储气罐作气路连接，高压储气罐与空气马达作气路连接，空气马达与发电机作气路连接。

12.根据权利要求5或6所述的卸纳翼环机构，其特征是：以各翼环的环状支架为支架设置铁芯和绕组，使整个环状支架成为发电转子，而相邻翼环互为转子、互为定子。

13.一种逆向流发电方法，根据权利要求4或5或6所述的卸纳翼环机构，其特征是：用卸纳翼环机构作为发电机的动力源，而卸纳翼环机构与提供浮力的载体连接，此种载体包括而不限于飞艇、轻质气囊和浮筒；卸纳翼环机构漂浮于空中或水中，用牵引缆将卸纳翼环机构与下方固定点连接，并控制卸纳翼环机构的轴心线呈水平状态地垂直于风或水流的方向，并使卸纳翼环机构的上段置于上层风或上层水流中，下段置于下层风或上层水流中，而翼环中段置于上下层风或水流的过渡区域，从而利用两个方向相反的风或水共同驱动机构发电。

14.一种利用悬浮风轮发电机作为建筑物或露天场地篷顶的方法，根据权利要求4或5或6所述的卸纳翼环机构，其特征是：将轴心线呈垂直走向的卸纳翼环风轮 发电机悬浮于露天场地的上空或直接座落于建筑物的顶部。 

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