CN107110115B - 轮毂驱动风力涡轮机 - Google Patents

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Abstract

公开了一种轮毂驱动风力涡轮机装置。该装置可以包括主体(101)以及安装到所述主体(101)上以便将施加到至少一个垂直轴线风力涡轮机叶片(102)上的风力转移到该主体(101)的至少一个垂直轴线风力涡轮机叶片(102)，使得主体(101)移动。该装置还可以包括至少一个轮毂(105a,105b,105c,105d)，其附接到主体(101)且构造为当由主体(101)移动驱动时旋转。该装置还可以包括至少一个发电机(106)，其与至少一个轮毂(105a,105b,105c,105d)耦合以便当由至少一个轮毂(105a,105b,105c,105d)的旋转驱动时而产生电力。

Description

轮毂驱动风力涡轮机
技术领域
本发明涉及风力发电机领域，并且更特别地，涉及轮毂驱动风力涡轮机，其中电力发电机与垂直轴线风力涡轮机叶片所驱动的轮毂耦合并且在带轮的大尺寸垂直轴线风力驱动装置的移动路线的周边处利用线性速率来产生电力。
背景技术
风力发电机能够按涡轮机轴线构造或按尺寸来分类。水平轴线风力涡轮机包括沿水平方向定位在塔顶部的主转子轴，并且指向风内或者风外。垂直轴线风力涡轮机包括横向于风且不一定垂直于风定位的主转子轴。一般的，从发电单位成本、陆地使用效率、发电效率、运行成本和维护成本方面讲，大尺寸风力发电机相比于小尺寸风力发电机更有益。
水平轴线风力发电机的当前最大功率容量是5-6MW。功率容量的进一步的增加需要风力涡轮机叶片具有更大的直径并且因此在叶片末端具有更大的线性速率(即，速度)。例如，对于2.5-MW的风力发电机，风力涡轮机叶片具有大约100米的直径以及在叶片末端具有200km/h的线性速率，达到与高速列车相当的速度。然而，叶片的尺寸受到惯性力、重力和与交变负荷关联的机械疲劳的限制。而且，更大的叶片需要更高的塔，从而使得安装和维护更复杂且昂贵。因此，进一步增加水平轴线风力发电机的功率容量非常难。
相比而言，垂直轴线风力发电机(VWPG)能够克服水平轴线风力发电机的缺点。首先，VWPG不需要高的塔，并且因此，能够在地面水平上完成设备的安装。其次，VWPG可安装有更多的叶片，并且甚至当叶片以慢速旋转时仍能够工作。第三，VWPG是全向的，不需要跟踪风力，并且因此不需要复杂的机构来横摆(yaw)转子或纵摇(pitch)叶片。
然而，在常规的VWPG中，发电机直接由位于涡轮机中央的垂直中央轴驱动，并且因此驱动发电机的中央处的旋转速率比涡轮机周边处的线性速率低得多。由于VWPG通常以比水平轴线风力发电机更低的速度以及更高的扭矩旋转，所以它们具有差的发电性能并且因此增加了发电的成本。例如，安装到水漂浮平台上的常规的VWPG、安装到磁轨上的常规VWPG以及安装到超大轨道上的常规的VWPG使用涡轮机中央处而不是周边处的线性速率来驱动发电机，并且因此具有差的发电效率。另外，那些常规的VWPG具有其它缺陷，诸如高制造成本、高技术难度等。
发明概述
在一个方面，本发明涉及轮毂驱动风力涡轮机装置。该装置可包括主体以及安装到所述主体上的至少一个垂直轴线风力涡轮机叶片，所述垂直轴线风力涡轮机叶片被构造为将施加到至少一个垂直轴线风力涡轮机叶片上的风力转移到主体，使得主体移动。该装置还可以包括附接到主体且构造为当由主体的移动驱动而旋转的至少一个轮毂。装置还可以包括至少一个发电机，其与至少一个轮毂耦合且构造为当由至少一个轮毂的旋转驱动时产生电力。
本公开的另外的目的和优点将部分地在下面的详细说明中阐述，部分地将从说明书中推导出，或者可以通过实践本公开来获知。本公开的目的和优点将通过尤其在随附权利要求中指出的要素和组合来实现和达到。
应当理解，上述的大概说明和下面的详细说明仅是示范性和说明性的，不是限制本发明的权利要求。
附图说明
构成本说明书的一部分的附图图示了若干实施例，并且与说明一起解释公开的轮毂驱动风力涡轮机。
图1A是与本公开一致的示范性的轮毂驱动风力涡轮机的实施例的示意性侧视图。
图1B是图1A的示范性的轮毂驱动风力涡轮机的实施例的示意性俯视图。
图2A是与本公开一致的示范性的轮毂驱动风力涡轮机的另一实施例的示意性侧视图。
图2B是图2A的示范性的轮毂驱动风力涡轮机的实施例的示意性俯视图。
图3A是与本公开一致的示范性的轮毂驱动风力涡轮机的另一实施例的示意性侧视图。
图3B是图3A的示范性的轮毂驱动风力涡轮机的实施例的示意性俯视图。
图4A是与本公开一致的示范性的轮毂驱动风力涡轮机的又一实施例的示意性侧视图。
图4B是图4A的示范性的轮毂驱动风力涡轮机的实施例的示意性俯视图。
图5A是与本公开一致的示范性的轮毂驱动风力涡轮机的另一实施例的示意性侧视图。
图5B是图5A的示范性的轮毂驱动风力涡轮机的实施例的示意性俯视图。
图6是与本公开一致的示范性的轮毂驱动风力涡轮机的另一实施例的示意性俯视图。
图7是与本公开一致的示范性的轮毂驱动风力涡轮机的另一实施例的示意性俯视图。
发明详述
现在将具体参考在附图中示出的示范性的实施例。相同的附图标记在全部的附图中尽可能地指代相同或相似的零件。诸如100a和100b的数字字母组合代表了可能具有下面所述的相似的结构或功能的相似部件。
图1A是示范性的轮毂驱动风力涡轮机100的实施例的示意性侧视图，与本公开一致，其中发电机布置在轮毂内，发电机的外转子可与轮毂一体地形成。图1B是图1A的示范性的轮毂驱动风力涡轮机100的实施例的示意性俯视图。装置100的一些部件可显示在图1A和图1B中的仅一个中以保持图示清楚。例如，部件102显示在图1A中，但是没有显示在图1B中。由于视角原因，一些相似的部件可能没有显示在图1A中。例如，从图1B的俯视图中，示出了四个相似的部件106a-106d(或者105a-105d或者107a-107d)，但是从图1A的侧视图中，仅能够看到106a和106b(或者105a和105b，或者107a和107b)。装置100可包括多个部件，一些可以是任选的。
装置100可包括：主体101；安装到主体101上的至少一个垂直轴线风力涡轮机叶片102；至少一个制动单元，例如103a(或者103b，103c或103d)；附接到主体101的至少一个连接单元，例如104a(或者104b，104c，或104d)；至少一个轮毂，例如105a(或者105b，105c，或105d)，具有中央轴，例如107a(或者107b，107c，或107d)，中央轴位于轮毂105a(或者105b，105c，或105d)的中央且附接到连接单元104a(或者104b，104c，或104d)；以及与轮毂105a(或者105b，105c，或105d)耦合的至少一个发电机，例如106a(或者106b，106c，或106d)。在图1A中，发电机106a(或者106b)由虚线表示以显示出其各自可以布置在轮毂105a(或105b)内且不能从侧视图中看到。
在一些实施例中，制动单元103a可以使得移动的装置100在预定距离内停止或者放缓。装置100可具有足以承载全部部件的负荷容量。
垂直轴线风力发电机叶片102可以在形状上具有多种构造并且由许多不同的材料或者材料的组合制成。在一些实施例中，例如，垂直轴线风力发电机叶片102可具有螺旋形或帆形。
可以存在用于诸如104a的连接单元的许多构造。在一个示例中，连接单元可以固定到主体101且变成主体101的部分。在另一示例中，装置100可以在不平坦的表面上移动，并且连接单元还可以是减少装置100沿垂直方向的移动的悬置单元。
带有诸如105a(或者105b，105c，或105d)的轮毂的轮可以在表面、双轨式轨道、单轨式轨道、浮式轨道或者磁悬浮轨道上移动。轮毂可以是带有轮胎或不带有轮胎的轮的毂。
诸如106a(或者106b，106c，或106d)的发电机可以通过诸如107a(或者107b，107c，或107d)的中央轴与诸如105a(或者105b，105c，或105d)的轮毂耦合。在一些实施例中，中央轴可以固定到轮毂的中央，使得其可以具有与轮毂相同的转速。在一些实施例中，诸如107a(或者107b，107c，或107d)的中央轴还可以固定到诸如106a(或者106b，106c，或106d)的发电机的转子上，使得转子可具有与中央轴相同的转速并且可以驱动发电机产生电力。转子可以与轮毂同轴地旋转。在图1B所示的一个示例中，诸如106a(或者106b，106c，或106d)的发电机布置在诸如105a(或者105b，105c，或105d)的轮毂内，发电机的外转子可以与轮毂一体地形成。在一个实施例中，诸如105a(或者105b，105c，或105d)的轮毂的诸如107a(或者107b，107c，或107d)的中央轴还可以是诸如106a(或者106b，106c，或106d)的发电机的内转子。
在一个示例中，当风施力于垂直轴线风力涡轮机叶片102时，垂直轴线风力涡轮机叶片102可以将风力转移到主体101，使得主体101移动。主体101的移动可以驱动轮毂105a(或者105b，105c，或105d)旋转。轮毂105a(或者105b，105c，或105d)的旋转可以驱动相应的发电机106a(或者106b，106c，或106d)产生电力。
除了风力之外的外力可以驱动装置100。在一个实施例中，除了风力之外的外力可以暂时地将装置100从静止位置驱动而运动。
装置100可进一步包括检测器单元108和控制单元109，如图1A所示。至少一个发电机可包括第一发电机106a和第二发电机106b，如图1A和图1B所示。在一些实施例中，检测器单元108可以检测风速和风向。控制单元109可接收来自检测器单元的检测结果。基于检测结果，控制单元109可以控制第一发电机106a在第一风速或风向下运转，并且可以控制第二发电机106b在第二风力或风向下运转。
控制单元109可进一步包括非暂态计算机可读存储介质(存储器)和处理器。在一些实施例中，存储器可以存储检测结果和指令，当通过处理器执行指令时，使得控制单元109接收来自检测器单元的检测结果，并且基于检测结果，控制第一发电机106a在第一风速或风向下运转，并且控制第二发电机106b在第二风力或风向下运转。
图2A是与本公开一致的示范性的轮毂驱动风力涡轮机200的另一实施例的示意性侧视图，其中发电机布置成靠近轮毂且轮毂的中央轴固定到发电机的转子以驱动发电机产生电力。图2B是图2A的示范性的轮毂驱动风力涡轮机200的实施例的示意性俯视图。装置200的一些部件可由图2A和图2B中的仅一个示出以保持图示清楚。例如，部件202显示在图2A中，而没有显示在图2B中。由于视角的原因，一些相似的部件没有显示在图2A中。例如，从图2B的俯视图看出，示出了四个相似的部件206a-206d(或者205a-205d或者207a-207d)，但是从图2A的侧视图中，仅能够看到206a和206b(或者205a和205b，或者207a和207b)。装置200可包括多个部件，一些可以是任选的。
装置200可包括：主体210；安装到主体201上的至少一个垂直轴线风力涡轮机叶片202；至少一个制动单元，例如203a(或者103b，103c，或103d)；至少一个连接单元，例如204a(或者204b，204c，或204d)，其附接到主体201；至少一个轮毂，例如205a(或者205b，205c，或205d)，具有中央轴，例如207a(或者207b，207c，或207d)，中央轴位于轮毂205a(或者205b，205c，或205d)的中央且附接到连接单元204a(或者204b，204c，或204d)；以及至少一个发电机，例如206a(或者206b，206c，或206d)，其与轮毂205a(或者205b，205c，或205d)耦合。在图2A中，发电机206a(或206b)可以由虚线表示，因为其布置成靠近轮毂205a(或205b)的内侧并且不能从外侧视图中看出。
在一些实施例中，制动单元203a(或203b)可以使移动的装置200在预定距离内停止或放缓。装置200可具有足以承载全部部件的负荷容量。
垂直轴线风力涡轮机叶片202可在形状上具有许多构造并且由许多不同的材料或材料的组合制成。在一些实施例中，垂直轴线风力涡轮机叶片202可具有螺旋形或帆形。
可以存在用于诸如204a的连接单元的许多构造。在一个示例中，连接单元可以固定到主体201且变成主体201的部分。在另一示例中，装置200可以在不平坦的表面上移动，并且连接单元还可以是减少装置200沿垂直方向的移动的悬置单元。
带有轮毂205a(或者205b，205c，或205d)的轮可以在表面、双轨式轨道、单轨式轨道、浮式轨道或者磁悬浮轨道上移动。轮毂可以是带有轮胎或不带有轮胎的轮的毂。
诸如206a(或者206b，206c，或206d)的发电机可以通过诸如207a(或者207b，207c，或207d)的中央轴与诸如205a(或者205b，205c，或205d)的轮毂耦合。在一些实施例中，中央轴可以固定到轮毂的中央，使得其可以具有与轮毂相同的转速。在一些实施例中，诸如207a(或者207b，207c，或207d)的中央轴还可以固定到诸如206a(或者206b，206c，或206d)的发电机的转子上，使得转子可具有与中央轴相同的转速并且可以驱动发电机产生电力。转子可以与轮毂同轴地旋转。在图2B所示的一个示例中，诸如206a(或者206b，206c，或206d)的发电机布置成靠近诸如205a(或者205b，205c，或205d)的轮毂。在一些实施例中，诸如205a(或者205b，205c，或205d)的轮毂的诸如207a(或者207b，207c，或207d)的中央轴还可以是诸如206a(或者206b，206c，或206d)的发电机的转子。
在一个示例中，当风施力于垂直轴线风力涡轮机叶片202上时，垂直轴线风力涡轮机叶片202可以将风力转移到主体201上，使得主体201移动。主体201的移动可以驱动轮毂205a(或者205b，205c，或205d)旋转。轮毂205a(或者205b，205c，或205d)的旋转可以驱动相应的发电机206a(或者206b，206c，或206d)产生电力。
除了风力之外的外力可以驱动装置200。在一个实施例中，除了风力之外的外力可以暂时地将装置200从静止位置驱动而运动。
装置200可进一步包括检测器单元208和控制单元209。至少一个发电机可以包括第一发电机206a以及第二发电机206b，如图2A和图2B所示。在一些实施例中，检测器单元208可以检测风速和风向。控制单元209可以接收来自检测器单元的检测结果。基于检测结果，控制单元209可以控制第一发电机206a在第一风速或风向下运转，并且可以控制第二发电机206b在第二风力或风向下运转。
控制单元209可进一步包括非暂态计算机可读存储介质(存储器)以及处理器。在一些实施例中，存储器可以存储检测结果和指令，当由处理器执行时，指令使得控制单元209接收来自检测器单元的检测结果，并且基于检测结果，控制第一发电机206a在第一风速或风向下运转，并且控制第二发电机206b在第二风力或风向下运转。
图3A是示范性的轮毂驱动风力涡轮机300的另一实施例的示意性侧视图，与本公开一致，其中发电机布置成靠近轮毂，并且轮毂的旋转磁驱动发电机以产生电力。图3B是图3A的示范性的轮毂驱动风力涡轮机300的实施例的示意性俯视图。装置300的一些部件可以仅显示在图3A和图3B中的一个中以保持图示清楚。例如，部件302显示在图3A中，但是没有显示在图3B中，部件327a-327d显示在图3B中，而没有显示在图3A中。由于视角的原因，一些相似的部件没有显示在图3A中。例如，从图3B的俯视图中，显示出四个相似的部件306a-306d(或者305a-305d或者317a-317d)，但是从图3A的图中，仅能够看到306a和306b(或者305a和305b，或者317a和317b)。装置300可以包括多个部件，其中一些部件可以是任选的。
装置300可以包括：主体301；安装到主体301上的至少一个垂直轴线风力涡轮机叶片302；至少一个制动单元，例如303a(或者303b，303c，或303d)；至少一个连接单元，例如304a(或者304b，304c，或304d)，其附接到主体301；至少一个轮毂，例如305a(或者305b，305c，或305d)，具有中央轴，例如317a(或者317b，317c，或317d)，该中央轴位于轮毂305a(或者305b，305c，或305d)的中央且附接到连接单元304a(或者304b，304c，或304d)；以及至少一个发电机，例如，306a(或者306b，306c，或306d)，其与轮毂305a(或者305b，305c，或305d)耦合。在图3A中，发电机306a(或306b)可以由虚线表示，因为其可以布置成靠近轮毂305a(或305b)的内侧，并且不能从外侧视图看到。
在一些实施例中，制动单元303a(或者303b)可以使得移动的装置300在预定距离内停止或放缓。装置300可具有足以承载全部部件的负荷容量。
垂直轴线风力涡轮机叶片302可以在形状上具有多种构造且由许多不同的材料或材料组合制成。在一些实施例中，垂直轴线风力涡轮机叶片302可以具有螺旋形状或者帆形。
可以存在用于诸如304a的连接单元的许多构造。在一个示例中，连接单元可以固定到主体301且变成主体301的部分。在另一示例中，装置300可以在不平坦的表面上移动，并且连接单元还可以是减少装置300沿垂直方向的移动的悬置单元。
带有诸如305a(或者305b，305c，或305d)的轮毂的轮可以在表面、常规的双轨式轨道、浮式轨道、单轨式轨道或者磁悬浮轨道上移动。轮毂可以是带有轮胎或不带有轮胎的轮的毂。
诸如306a(或者306b，306c，或306d)的发电机可以与诸如305a(或者305b，305c，或305d)的轮毂磁耦合。在一些实施例中，诸如317a(或317b，317c或317d)的中央轴可以与诸如306a(或者306b，306c，或306d)的发电机的诸如327a(或327b，327c或327d)的转子分离。轮毂的旋转可以磁驱动发电机以产生电力。
在一个示例中，当风施力于垂直轴线风力涡轮机叶片302上时，垂直轴线风力涡轮机叶片302可将风力转移到主体301，使得主体301移动。主体301的移动可以驱动轮毂305a(或者305b，305c，或305d)旋转。轮毂305a(或者305b，305c，或305d)的旋转可以驱动相应的发电机306a(或者306b，306c，或306d)以产生电力。
除了风力之外的外力可以驱动装置300。在一个实施例中，除了风力之外的外力可以暂时地将装置300从静止位置驱动而运动。
装置300可进一步包括检测器单元308以及控制单元309。至少一个发电机可以包括第一发电机306a和第二发电机306b，如图3A和图3B所示。在一些实施例中，检测器单元308可以检测风速和风向。控制单元309可以接收来自检测器单元的检测结果。基于检测结果，控制单元309可以控制第一发电机306a在第一风速或风向下运转，并且可以控制第二发电机306b在第二风力或风向下运转。
控制单元309可进一步包括非暂态计算机可读存储介质(存储器)和处理器。在一些示例中，存储器可以存储检测结果和指令，当由处理器执行时，指令使得控制单元309接收来自检测器单元的检测结果，并且基于检测结果，控制第一发电机306a在第一风速或风向下运转，控制第二发电机306b在第二风力或风向下运转。
图4A是示范性的轮毂驱动风力涡轮机400的又一实施例的示意性侧视图，与本公开一致，其中轮毂的中央轴与传动装置的低速输入轴耦合，传动装置的高速输出轴与发电机的旋转轴耦合。图4B是图4A的示范性的轮毂驱动风力涡轮机400的实施例的示意性俯视图。装置400的一些部件可以仅显示在图4A和图4B中仅一个中以保持图示清楚。例如，部件402，403a-403b和404a-404b显示在图4A中但是没有显示在图4B中。一些相似的部件会由于视角而没有显示在图4A中。例如，从图4B的俯视图，示出了四个相似的部件405a-405d，但是从图4A的侧视图中，仅能够看到405a和405b。装置400可以包括多个部件，一些部件可以是任选的。
装置400可以包括：主体401；至少一个垂直轴线风力涡轮机叶片402，其安装到主体401上；至少一个制动单元，例如403a(或403b)；至少一个连接单元，例如404a(404b)，其附接到主体401；至少一个轮毂，例如405a(或405b，405c或405d)，具有中央轴，例如407a(或407b)，该中央轴位于轮毂405a/405c(或405b/405d)的中央且附接到连接单元404a(或404b)；至少一个发电机，例如406a(或406b)，其与轮毂405a(或406b)耦合；至少一个主悬置单元，例如412a(或412b)；以及至少一个传动装置(诸如变速箱、传动链或传动带)，例如411a(或411b)。在图4A中，虚线可表示对象布置在另一对象的后面，从侧视图中无法看到。
在一些实施例中，制动单元403a(或403b)可以使得移动的装置400在预定距离内停止或放缓。主悬置单元412a(或412b)可以从主体401悬置传动装置411a(或412b)和/或发电机406a(或406b)。装置400可具有足以承载全部部件的负荷容量。
垂直轴线风力涡轮机叶片402可以在形状上具有多种构造且由不同的材料或材料组合制成。在一些实施例中，垂直轴线风力涡轮机叶片402可具有螺旋形或帆形。
可以存在用于连接单元404a(或404b)的许多构造。在一个示例中，连接单元可以固定到主体401且变成主体401的部分。在另一示例中，装置400可以在不平坦的表面上移动，连接单元还可以是减少装置400沿垂直方向的移动的悬置单元。
带轮毂405a(或405b，405c或405d)的轮可以在表面、双轨式轨道、单轨式轨道、浮式轨道或磁悬浮轨道上移动。轮毂可以是带有或者不带有轮胎的轮的毂。
诸如406a(或406b，406c或406d)的发电机可以通过传动装置411a(或411b)与诸如405a(或405b，405c，405d)的轮毂耦合。传动装置可以包括至少一个齿轮、链条或带。在一个示例中，传动装置可以是齿轮系。
在一些实施例中，中央轴407a(或407b)和发电机406a(或406b)可以均与同一传动装置411a(或411b)耦合，使得轮毂405a/405c(或405b/405d)的旋转可以通过传动装置411a(或411b)来驱动发电机406a(或406b)。从一些实施例的侧视图中，发电机406a可以定位在传动装置411a的内侧，发电机406b可以定位在传动装置411b的外侧。在一些实施例中，诸如405a(或405b)的轮毂的诸如407a(或407b)的中央轴与诸如411a(或411b)的传动装置的低速输入轴耦合，并且传动装置的高速输出轴与诸如406a(或406b)的发电机的旋转轴耦合。
在一个示例中，当风施力于垂直轴线风力涡轮机叶片402上时，垂直轴线风力涡轮机叶片402可以将风力转移到主体401，使得主体401移动。主体401的移动可以驱动诸如405a(或405b，405c，或405d)的轮毂旋转。轮毂405a(或405b，405c，或405d)的旋转可以驱动相应的发电机406a(或406b)来产生电力。
除了风力之外的外力可以驱动装置400。在一个实施例中，该外力可以暂时地将装置400从静止位置驱动而运动。
装置400可进一步包括检测器单元408以及控制单元409。至少一个发电机可以包括第一发电机406a和第二发电机406b，如图4A和图4B所示。在一些实施例中，检测器单元408可以检测风速和风向。控制单元409可以接收来自检测器单元的检测结果。基于检测结果，控制单元409可以控制第一发电机406a在第一风速或风向下运转，并且可以控制第二发电机406b在第二风力或风向下运转。
控制单元409可进一步包括非暂态计算机可读存储介质(存储器)和处理器。在一些实施例中，存储器可以存储检测结果和指令，当通过处理器执行时，所述指令使得控制单元409接收来自检测器单元的检测结果，并且基于该检测结果，控制第一发电机406a在第一风速或风向下运转，并且控制第二发电机406b在第二风力或风向下运转。
图5A是示范性的轮毂驱动风力涡轮机500的另一实施例的示意性侧视图，与本公开一致，其中轮毂的中央轴与传动装置的低速输入轴耦合，传动装置的高速输出轴经由万向轴与发电机的旋转轴耦合。图5B是图5A的示范性的轮毂驱动风力涡轮机500的实施例的示意性俯视图。装置500的一些部件可以显示在图5A和图5B中的仅一个中以保持图示清洁。例如，部件502显示在图5A中而没有显示在图5B中。一些相似的部件由于视角而没有显示在图5A中。例如，从图5B的俯视图中，示出了四个相似的部件505a-505d，但是从图5A的侧视图仅能够看到505a和505b。装置500可包括多个部件，其中一些部件可能是任选的。
装置500可以包括：主体501；至少一个垂直轴线风力涡轮机叶片502，其安装到主体501上；至少一个制动单元，例如503a(或503b)；至少一个连接单元，例如504a(或504b)，其附接到主体501；至少一个轮毂，例如505a(或505b，505c，或505d)，具有中央轴，例如507a(或507b)，中央轴位于轮毂505a(或505b)的中央且附接到连接单元504a(或504b)；至少一个发电机506，其与轮毂505b耦合；传动装置(诸如变速箱、传动链或传动带)512；万向轴511；检测器单元508；以及控制单元509。在图5A中，虚线可表示对象布置在另一对象的后面并且从侧视图中无法看出。
在一些实施例中，诸如503b的制动单元可使得移动的装置500在预定距离内停止或放缓。发电机506可以附接到主体501。装置500可以具有足以承载全部部件的负荷容量。
垂直轴线风力涡轮机叶片502可以在形状和材料上具有许多构造。在一些实施例中，垂直轴线风力涡轮机叶片502可具有螺旋形或帆形。
诸如504a(或504b)的连接单元可有多种构造。在一个示例中，连接单元可以固定到主体501且变成主体501的部分。在另一示例中，装置500可以在不平坦的表面上移动，连接单元可以是减少装置500沿垂直方向的移动的悬置单元。
带有诸如505b的轮毂的轮可以在表面、双轨式轨道、单轨式轨道、浮式轨道或磁悬浮轨道上移动。诸如505b的轮毂可以是带有或者不带有轮胎的轮的毂。
在一些实施例中，诸如505b的轮毂的诸如507b的中央轴与传动装置512的低速输入轴耦合，并且传动装置的高速输出轴经由万向轴511与发电机506的旋转轴耦合。发电机506可以通过万向轴511和传动装置512与轮毂505b耦合。传动装置可以包括至少一个齿轮、链条或带。在一个示例中，传动装置可以是齿轮系。轴511可以是耦合轴或者驱动轴。在一些实施例中，中央轴507b可以与传动装置512耦合，传动装置可以与轴511耦合，并且轴511可以与发电机506耦合。通过这种方式，轮毂505b的旋转可通过传动装置512和轴511来驱动发电机506。
在一个示例中，当风施力于垂直轴线风力涡轮机叶片502时，垂直轴线风力涡轮机叶片502可以将风力转移到主体501，使得主体501移动。主体501的移动可以驱动轮毂505b旋转。轮毂505b的旋转可以驱动发电机506产生电力。
除了风力之外的外力可以驱动装置500。在一个实施例中，该外力可以暂时地将装置500从固定位置驱动而运动。
图6是根据本公开的实施例的沿着轨道602移动的示范性的轮毂驱动风力涡轮机601的实施例的示意性俯视图。装置601可以是或者可以包括装置100、装置200、装置300、装置400和/或装置500。轨道602可以是任选的。轨道602可以是圆形或椭圆形。
在一个示例中，轨道602可以是单轨式轨道。在另一示例中，轨道602可以是磁悬浮单轨式轨道。在又一示例中，轨道602可以是供装置601在表面上要遵循的虚拟引导轨道。在另一示例中，轨道602可以是浮在液体表面上的轨道。
图7是根据本公开的实施例的沿着轨道702移动的示范性的轮毂驱动风力涡轮机701的另一实施例的示意性俯视图。装置701可以是或者可以包括装置100、装置200、装置300、装置400和/或装置500。轨道702可以是任选的。轨道702可以是圆形或椭圆形。
在一个示例中，轨道702可以是双轨式轨道。在另一示例中，轨道702可以是磁悬浮双轨式轨道。在又一示例中，轨道702可以是供装置701在表面上要遵循的虚拟引导轨道。在另一示例中，轨道702可以是浮在液体表面上的双轨式轨道。
说明书已经描述了轮毂驱动风力涡轮机的***。图示的步骤被阐述以解释所示的示范性的实施例，应当预期的是，技术的不断发展将改变执行特定功能的方式。因此，这些示例在此是为了示例而不是限制的目的而呈现，例如，本文公开的步骤或过程不限于按所描述的顺序来执行，而是按任意顺序来执行，并且一些步骤可以省去，这与公开的实施例一致。此外，在本文中为便于说明，已经任意限定了功能构建框的边界。只要规定的功能及其关系被适当地执行，能够限定可选的边界。基于本文包含的教导，替选方案(包含本文所描述的那些的等同方案、延伸、变型、偏差等)对于相关领域技术人员而言是显然的。这些替代方案落入公开的实施例的范围和精神内。
虽然本文中描述了所公开的原理的示例和特征，但是可以进行修改、改动以及其它实现，而不偏离公开的实施例的精神和范围。而且，用语“包括”、“具有”、“含有”和“包含”以及其它类似的形式意在含义等同且开放式，即在这些用语中的任一个之后的一项或多项不意在该一项或多项的穷尽列表，或者意在仅限于所列的一项或多项。还必须注意到，如在本文中以及在随附的权利要求中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包含了复数指代物，除非上文明确规定。
此外，在实现与本公开一致的实施例中可以使用一个或多个非暂态计算机可读存储介质。非暂态计算机可读存储介质是指可以存储有能够由处理器读取的信息或数据的任何类型的物理存储器。因此，非暂态计算机可读存储介质可以存储由一个或多个处理器执行的指令，包括用于使处理器执行与本文所描述的实施例一致的步骤或阶段的指令。术语“非暂态计算机可读介质”应当理解为包含有形的项且排除了非暂态的载波或暂态信号。非暂态计算机可读介质的示例包括RAM、ROM、易失性存储器、非易失性存储器、硬盘驱动器、CDROM、DVD、闪速驱动器、磁盘以及任何其它已知的物理存储介质。
将意识到，本发明不限于上文已经描述以及在附图中示出的确切的构造，而且可以做出各种修改和改变，而不背离其范围。目的在于本发明的范围仅由随附的权利要求书来限定。

Claims (16)

1.一种轮毂驱动的风力涡轮机装置，包括：
主体；
至少一个垂直轴线风力涡轮机叶片，其安装到所述主体上并且构造为将施加到所述至少一个垂直轴线风力涡轮机叶片的风力转移到所述主体上，使得所述主体移动；
至少一个轮毂，其附接到所述主体且构造为当被所述主体的移动驱动时旋转；以及
至少一个发电机，其与所述至少一个轮毂耦合且构造为当被所述至少一个轮毂的旋转驱动时产生电力，其中，所述至少一个发电机包括第一发电机和第二发电机；
检测器单元，用于检测风向；以及
控制单元，用于控制所述第一发电机在第一风向下运转，并且控制所述第二发电机在第二风向下运转；
其中所述至少一个轮毂沿着圆形或椭圆形的轨道移动，所述轨道是单轨式轨道或双轨式轨道。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述至少一个发电机每个均包括转子，并且每个转子直接与所述至少一个轮毂中的一个耦合。
3.如权利要求2所述的装置，其中每个转子与所述至少一个轮毂中的一个同轴地旋转。
4.如权利要求3所述的装置，其中所述至少一个发电机布置在所述至少一个轮毂内。
5.如权利要求4所述的装置，其中所述至少一个发电机的外转子与驱动所述至少一个发电机以产生电力的所述至少一个轮毂一体地形成。
6.如权利要求3所述的装置，其中所述至少一个发电机布置成靠近所述至少一个轮毂。
7.如权利要求6所述的装置，其中所述至少一个轮毂的中央轴固定到所述至少一个发电机的转子以驱动所述至少一个发电机产生电力。
8.如权利要求1所述的装置，其中所述至少一个发电机与所述至少一个轮毂磁耦合。
9.如权利要求8所述的装置，其中所述至少一个轮毂磁驱动所述至少一个发电机以产生电力。
10.如权利要求1所述的装置，其中所述至少一个轮毂在磁悬浮轨道上移动。
11.如权利要求1所述的装置，其中所述至少一个发电机从所述主体悬置。
12.如权利要求1所述的装置，其中所述至少一个发电机每个均包括转子，并且至少一个转子通过轴或传动装置与所述至少一个轮毂间接地耦合。
13.如权利要求12所述的装置，其中所述至少一个轮毂的中央轴与所述传动装置的低速输入轴耦合，并且所述传动装置的高速输出轴与所述至少一个发电机的旋转轴耦合。
14.如权利要求13所述的装置，其中所述传动装置的所述高速输出轴经由万向轴与发电机的旋转轴耦合。
15.如权利要求1所述的装置，其中所述至少一个轮毂是带有或者不带有轮胎的轮的毂。
16.如权利要求1所述的装置，其中所述至少一个发电机包括在第一风速下运转的第一发电机以及在第二风速下运转的第二发电机。
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