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CN107532566A - 闭环多翼型件风力涡轮机 - Google Patents

闭环多翼型件风力涡轮机 Download PDF

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CN107532566A
CN107532566A CN201680020342.7A CN201680020342A CN107532566A CN 107532566 A CN107532566 A CN 107532566A CN 201680020342 A CN201680020342 A CN 201680020342A CN 107532566 A CN107532566 A CN 107532566A
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China
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airfoil
wind turbine
airfoils
rotor
blade wind
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CN201680020342.7A
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哈佛·M·法兰特
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Abstract

公开了一种多叶片风力涡轮机(MBWT)。该MBWT包括：至少一个转子，其包括彼此平行或等距定位的两个闭环轨道，以及在轨道内间隔的多个翼型件。多个翼型件在每一端连接到所述轨道中的一个轨道，并且能够相对于所述闭环轨道完全旋转。传动装置连接到轨道中的一个轨道。轨道驱动该传动装置，并且发电机连接到所述传动装置以用于发电。这些转子相对于用于支撑这些转子的垂直支撑结构垂直地或水平地定向。MBWT的设计允许发电机和传动系统相对接近地面地被容纳。该配置减少了中心支撑塔的质量，并且减少了结构和持续的维护成本。

Description

闭环多翼型件风力涡轮机
技术领域
本发明一般涉及风能技术。更具体地说，本发明涉及一种多叶片风力涡轮机。
背景技术
风力发电机是使用可再生能源(即风力)发电的重要技术。其千瓦生产的年增长率目前大于任何其他形式的发电技术。
目前，最受欢迎类型的大型风力涡轮机(即大于25kW(额定峰值功率))具有水平轴(称为水平轴风力涡轮机(HAWT))，并且可以具有一个或多个高速、翼型类型的转子叶片以用于产生升力。风力涡轮机是变速型或固定速度型。
风的动能可以表示为：其中m是空气的质量，ρ是空气密度，A是由风力涡轮机叶片扫过的面积，t是时间，并且V是风速。因此，风的功率(即能量/时间)可以表示为：我们可以看到，风的功率与风速的立方直接相关。例如，当风速加倍时，其功率增加了八倍(即23＝8)。
由风力涡轮机利用的功率与穿过风力涡轮机叶片扫过的区域的风的功率直接相关。
以前已经考虑过多个叶片风力涡轮机。例如，美国专利8,618,682描述了环形翼型风力涡轮机(LAWT)，并且在图1a和图1b中示出。LAWT基于水平翼型件的输送带布置。美国专利7,075,191描述了一种使用轨系统的风力及水力发电设备(WWPGD)，如图2所示。该WWPGD系基于垂直安装的翼型件的输送带布置。
美国专利4,049,300描述了一种流体驱动的功率产生装置(FDPPA)，如图3所示。该FDPPA系基于水平安装的翼型件的输送带布置。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种多叶片风力涡轮机，其包括至少一个转子，该至少一个转子包括彼此平行或等距定位的两个闭环轨道以及在轨道内间隔的多个翼型件。多个翼型件在每一端连接到所述轨道中的一个轨道，并且能够相对于所述闭环轨道完全旋转。传动装置连接到轨道中的一个轨道。轨道驱动该传动装置，并且发电机连接到所述传动装置以用于发电。
在本发明的一个实施例中，多叶片风力涡轮机还包括支撑结构以用于将转子相对于该支撑结构保持在固定取向。
在本发明的另一个实施例中，转子保持平行或垂直于支撑结构。
在本发明的另一个实施例中，转子能够围绕支撑结构的纵向轴线旋转。
在本发明的又一实施例中，两个转子围绕支撑结构定位成分开大约180度。
在本发明的另一个实施例中，翼型件是对称的或非对称的。
在本发明的又一实施例中，闭环轨道是驱动带或驱动链。
在另一个实施例中，翼型件间隔开1.2弦长，但是在0.3与6.0弦长之间的其他间距也是可能的。
在又一实施例中，单个转子包括两个椭圆形轨道，其中一个轨道在内并且与另一个轨道同心，并且这些轨道位于中心支撑塔的前面或后面。椭圆形轨道的取向可以是垂直的或水平的。
根据本发明的一个方面，提供了一种多叶片风力涡轮机，包括：轮毂(hub)；从该轮毂径向延伸的多个翼型件；以及连接所述翼型件中的每个翼型件以维持所述翼型件之间的间隔的环。
在另一个实施例中，多个翼型件包括18个翼型件。然而，翼型件的总数通常也可以在10到40个翼型件之间。
附图说明
参考以下描述和附图将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，在附图中：
图1a是现有技术的环形翼型风力涡轮机(LAWT)的三维表示；
图1b是现有技术的LAWT的二维表示；
图2是使用现有技术的轨系统的风力及水力发电设备(WWPGD)的三维表示；
图3是现有技术的流体驱动的功率产生装置(FDPPA)的二维表示；
图4是根据本发明实施例的多叶片风力涡轮机(MBWT)的侧视图；
图5是根据本发明实施例的使用垂直移动叶片的MBWT系统的前视图；
图6是根据本发明实施例的使用水平移动叶片的水平MBWT系统的前视图；
图7是在计算流体动力学(CFD)分析中使用具有两列的NACA0016翼型件的MBWT转子的侧视图，其示出了速度轮廓和流线；
图8a是在CFD分析中使用对称的NACA0016翼型件向上移动的MBWT转子的第一列(迎风)的侧视图，其示出了速度轮廓和流线；
图8b是在CFD分析中使用NACA0016翼型件向下移动的MBWT转子的第二列(背风)的侧视图，其示出了速度轮廓和流线；
图9a是在CFD分析中使用NACA0016翼型件向上移动的MBWT转子的第一列(迎风)的侧视图，其示出了气压轮廓；
图9b是在CFD分析中使用NACA0016翼型件向下移动的MBWT转子的第二列(背风)的侧视图，其示出了气压轮廓；
图10a是在CFD分析中使用非对称的NACA4412翼型件向上移动的MBWT转子的第一列(迎风)的侧视图，其示出了速度轮廓和流线；
图10b是在CFD分析中使用NACA4412翼型件向下移动的MBWT转子的第二列(背风)的侧视图，其示出了速度轮廓和流线；
图11是根据本发明的实施例的使用柔性GOE531翼型件的MBWT转子的侧视图，其中第二列翼型件是翻转取向的；
图12是根据本发明的实施例的单个GOE531翼型件的三维视图，其具有用于附接到驱动链的中心轴和在前缘附近的较短的柱(其是引导销)；
图13是根据本发明的实施例的用铰链翼片部分改进的NACA0016翼型件的侧视图；
图14是根据本发明的实施例的单转子MBWT系统的前视图，其包括两个椭圆形轨道，其中一个轨道在内并且与另一个轨道同心，其中轨道位于中心支撑塔的前面，并且椭圆形轨道处于垂直取向；
图15是根据本发明的实施例的单转子MBWT系统的侧视图，其包括两个椭圆形轨道，其中一个轨道在内并且与另一个轨道同心，其中轨道位于中心支撑塔的前面，并且椭圆形轨道处于垂直取向；
图16是根据本发明的实施例的单转子水平MBWT系统的前视图，其包括两个椭圆形轨道，其中一个轨道在内并且与另一个轨道同心，其中轨道位于两个支撑塔的前面，并且椭圆形轨道处于水平取向；以及
图17是根据本发明的实施例的具有18个紧密间隔的NACA4412翼型件的水平轴风力涡轮机(HAWT)转子，其包括环形叶片支撑件。
具体实施方式
以下描述仅通过示例的方式作为一个特定实施例，而不限于实现本发明所必需的特征的组合。
多叶片风力涡轮机(MBWT)具有至少一个转子，其由在相同的垂直列中或水平成一行中彼此平行定位的两个闭环轨道构成。几个翼型件或叶片在轨道内间隔开。在一个实施例中，提供了64个翼型件(图5)。然而，一些更少甚至更多的翼型件(例如一百多个)可以被纳入单个MBWT。每个翼型件的末端连接到闭环轨道。翼型件被连接以允许翼型件相对于轨道旋转。
另一个MBWT设计变体包含单个转子，其包括两个椭圆形轨道，其中一个轨道在内并与另一个轨道同心，并且这两个轨道位于中心支撑塔前面或后面。椭圆形轨道在取向上或者是垂直或者是水平。几个翼型件或叶片在轨道内间隔开。每个翼型件的末端连接到椭圆形轨道。翼型件被连接以允许翼型件相对于轨道旋转。传动装置(可以是齿轮箱、可调速驱动器或无级变速器)连接到轨道之一。轨道接合传动装置以将轨道的低速旋转转换成能够发电的高速旋转。然后，传动装置接合发电机以用于生成实际电力。
通常提供垂直中心支撑塔以支撑转子。优选的布置包括：用于翼型件的垂直输送带布置或水平输送带布置，它们都依赖于垂直中心支撑塔来维持转子相对于该支撑塔的位置。垂直中心支撑塔还可以在中心支撑塔底部处容纳发电机和传动系统。
优选地，两个转子附接到垂直中心支撑件并且围绕该支撑结构间隔开大约180度并且能够围绕垂直支撑结构旋转以最大程度地与风接触。
相邻的翼型件可以间隔开小于一个弦长或多于一个弦长，例如隔开1.2个弦长。然而，0.3至6.0弦长的间距也将提供期望的结果。叶片的紧密间距增加了叶片前方的空气压力，这使得在叶片紧后面的空气压力更大地下降以用于附加的升力。此外，叶片的紧密间距增加了叶片之间的空气速度(由于动量守恒)，这也增加了升力。
如上所述，翼型件能够相对于轨道完全旋转360度。叶片能够定向在相对于水平0度与95度之间的任何地方以优化发电量。转子的线速度可以超过风速，以增加功率产出(即叶片速比(TSR)>1)而不会使叶片停滞。
一个对称的翼型是优选的，如NACA(国家航空咨询委员会)0016翼型件(或类似分类的翼型件)，因为它将使翼型件的背风柱的升力最大化，但也可以使用非对称的翼型件，如NACA4412或GOE(哥廷根，Gottingen)531翼型件，特别是如果在背风柱下降时可以旋转和翻转它们以优化下升力。
转子中的轨道可以是直接链驱动或带驱动，并且由于每个翼型件在两端均被支撑，翼型件跨度与弦长之比可以相当高，例如10：1至20：1。
目前的MBWT提供了从穿过风力涡轮机叶片的扫掠区域的风中捕获功率的可衡量的改进。
许多相同的、平行(或近似平行)的翼型件或叶片紧密相隔的使用有助于MBWT捕获功率的能力。通常小于叶片弦长的两倍(2x)的相对小的叶片间距离确保在叶片之间穿过的风直接贡献叶片的提升力。
当风在两个相邻的、紧密间隔的叶片之间穿过时，叶片速度由于动量守恒而增加，这增加了在每个叶片上的升力。这是由于空气的内部能量(U)被转化为动能(W)。此外，当风在两个相邻的叶片之间穿过时，它从水平方向重新定向到负向倾斜的方向。根据牛顿第三运动定律，这种重定向的垂直分量有助于叶片的向上运动。
当第一列叶片向上移动时，它们经历在负向倾斜方向上移动的相对风。MBWT叶片的形状、取向和受控的垂直速度可以确保相对风的负向倾斜方向不会将叶片的攻角(AoA)降低到小于零。这使升力最大化并降低了叶片间的气流分离。
由于相对风的攻角(AoA)不超过每个叶片的最佳取向，因此可以提高转子的线速度，这直接增加MBWT的功率产出。因此，叶片与风速之比为3(即叶片的线速度是风速的三倍)甚至更高是非常有可能的。
通过使用紧密间隔的平行(或近似平行)的翼型件，MBWT的功率密度以kW/扫掠面积(m2)而最大化。
当风穿过在向下垂直方向上移动的第二列叶片时，由于这些叶片的取向和倾斜，可能产生附加的向下升力。然而，MBWT产生的大部分功率将来源于由第一列叶片产生的升力。
由多个叶片产生的总升力经由转子的链驱动系统传递到由变速箱或液压传动装置连接到发电机的动力齿轮。
在一个实施例中，(一个或多个)发电机和传动机构位于地面附近，允许使用比用于具有相同峰值功率额定值的工业标准HAWT的塔小得多且价格便宜的支撑塔。此外，多个叶片将是重量上轻的并且大量生产相对便宜。
图4是使用具有1.2弦长间隔的对称NACA0015翼型件的MBWT转子设计的实施例的侧视图。进入的风1随着它接近列一翼型件2而减慢，并且或是穿过平行的、相邻的翼型件之间的空间，或是在列一翼型件的侧面周围流过。随着风在单独的翼型件2周围流动，产生了向上升力3以及水平推力4。每个翼型件2连接到转子的驱动链5上，因此每个翼型件产生的向上升力3使得列一翼型件向上垂直移动6。驱动链5由顶部前链轮7和顶部后链轮8引导。当风穿过列二翼型件9时，产生向下的升力10以及水平推力11。产生的向下升力使得列二翼型件向下垂直移动12，然后风13离开列二翼型件。底部后链轮14和底部前链轮15引导驱动链5通过主驱动齿轮16，该主驱动齿轮16经由齿轮箱或液压传动装置连接到发电机(未示出)。在两个底部链轮14与15之间水平移动之后，每个翼型件在其向上垂直运动开始之前在其跨度轴线上旋转。
图5是MBWT系统的一实施例的前视图。混凝土基座1直接支撑具有维护检修门3的发电机壳体2。发电机平台4支撑每个发电机5，该发电机5连接到变速箱6或液压传动装置。每个齿轮箱轴7的端部具有与水平的环形齿轮组件8啮合的齿轮，其也与转子的主驱动齿轮9啮合。当每个连接的翼型件14水平向前移动然后垂直向上移动时，底部前链轮10引导驱动链。大的环形支撑轨13引导和支撑直接连接到中心结构框架15的下部结构框架12。主塔架11具有中心结构支撑件16和上部结构框架18。随着翼型件垂直向上移动然后水平向后移动，顶部前链轮17引导驱动链。所有的结构框架12、15、16和18是相互连接的并且可以旋转360度，使得整个结构框架的平面总是垂直于主要的风向，以便最大功率产出。MBWT的完全旋转允许机器偏转，使得整个结构框架的平面平行于风向，以在大风或阵风条件下显著减少机器上潜在的破坏性风力。
图6是水平MBWT系统的一实施例的前视图。混凝土基座1直接支撑具有维护检修门3的发电机壳体2。发电机平台4支撑每个发电机5，该发电机5连接到变速箱6或液压传动装置。每个齿轮箱轴7的端部具有与水平的环形齿轮组件8啮合的齿轮，其也与转子的主驱动齿轮9啮合。随着每个连接的翼型件14向前移动然后水平向外移动19，底部内前链轮10引导驱动链。下部结构框架12由在大的圆形金属轨18上行进的辊系统13支撑。主结构框架15由下部结构框架12支撑且由直接连接到主塔架11的中心结构支撑件16支撑。当翼型件水平向外移动然后向后移动时，顶部外前链轮17引导驱动链。所有结构框架12、15和16是相互连接的并且可以旋转360度，使得在发电期间这些框架的平面总是垂直于主要的风向。MBWT的完全旋转允许机器偏转，使得结构框架的平面平行于风向，以在大风或阵风条件下显著减少机器上潜在的破坏性风力。水平MBWT系统的另一版本，其中翼型件以两个或更多支撑塔架之间的延伸的水平轨迹移动，也是可能的。
图7是使用NACA0016翼型件轮廓流过(从左到右)转子的两列翼型件的空气的计算流体力学(CFD)分析。列一(迎风)翼型件具有15度(相对于水平)的倾角(即斜率)，并且间隔开1.2弦长。列二(背风)翼型件具有相同的翼间间距，并且具有-10度的倾角。每列中的翼型件的后缘之间的水平距离为3.0弦长。当MBWT刚刚起动时，风的空气速度为水平方向10m/s、垂直方向0m/s，以模拟通过两列翼型件的气流。在列一中，随着风在每个翼型件的顶面上流过，空气速度从10m/s增加到最大15m/s。根据伯努利原理，该速度的增加是由于空气的内部能量被转化为附加的动能，同时空气压力相应地下降。该压降导致对于列一翼型件产生显著的向上力(即升力)。在列二中，随着风在每个翼型件的底面上流过，空气速度从10m/s增加到最大15m/s。所产生的压降对于列二翼型件产生显著的向下的力，这被称为“下升力”。
图8a是使用NACA0016翼型件轮廓流过(从左到右)转子的第一列翼型件的空气的计算流体力学(CFD)分析。列一(迎风)翼型件具有70度(相对于水平)的倾角，并且间隔开1.2弦长。风的空气速度为水平方向10m/s、垂直方向20m/s，以模拟以20m/s的线速度向上移动的列一翼型件。由于紧密间隔的翼型件的物理阻塞，风速直接在翼型件前方减小到约8m/s。因此，翼型件经受21.5m/s的相对风力，方向为-68.2度。在列一中，当风在两个相邻翼型件之间以漏斗状通过(聚拢)时，空气速度大幅上升至最大35.0m/s。根据伯努利原理，该速度的增加是由于空气的内部能量被转化为附加的动能，同时空气压力相应地下降。该压降导致对于列一翼型件产生显著的向上升力。
在图8b中，列二(背风)翼型件具有相同的翼间间距，并且具有-70度的倾角。每列中的翼型件的后缘之间的水平距离为3.0弦长。在列二翼型件的紧前面，风具有略低的空气速度：水平方向7m/s、垂直方向-20m/s，以模拟以20m/s的线速度向下运动的列二翼型件。翼型件经受21.2m/s的相对风力，方向为70.7度。当风在列二中的两个相邻的翼型件之间以漏斗状通过时，空气速度沿着每个翼型件的下表面大幅增加到最大约30.0m/s。空气速度的这种增加导致相应的压降，这为列二翼型件产生显著的下升力。
图9a是使用NACA0016翼型件轮廓对转子的第一列翼型件周围的空气压力的计算流体动力学(CFD)分析。这些翼型件的配置与图8a相同，并且风速也相同。空气压力轮廓清楚地表明在翼型件的迎风面上的高压区域(高达101640Pa)以及在翼型件的背风侧上的较低压力区域(低至100766Pa)。874Pa的压差对于列一翼型件产生向上升力。它还在风向(从左到右)上在翼型件上产生推力。
图9b是使用NACA0016翼型件轮廓对转子的第二列翼型件周围的空气压力的计算流体动力学(CFD)分析。这些翼型件的配置与图8b相同，包括风速。空气压力轮廓表明在翼型件的迎风面上的高压区域(高达101630Pa)以及在翼型件的背风侧上的较低压力区域(低至100846Pa)。784Pa的压差对于列二翼型件产生下升力。它还在风向(从左到右)上在这些翼型件上产生推力。
图10a是使用NACA4412翼型件轮廓流过(从左到右)转子的第一列翼型件的空气的计算流体动力学(CFD)空气速度轮廓图。列一(迎风)翼型件具有75度(相对于水平)的倾角，并且间隔开0.9弦长。风的空气速度为水平方向10m/s、垂直方向-20m/s，以模拟以20m/s的线速度向上移动的列一翼型件。由于紧密间隔的翼型件的物理阻塞，风速直接在翼型件前方减小到约5.5m/s。因此，翼型件经受20.7m/s的相对风力，方向为-74.6度。在列一中，当风在两个相邻翼型件之间以漏斗状通过(聚拢)时，空气速度大幅上升至最大36.0m/s。这种速度的增加是由于空气的内部能量被转换成附加的动能，同时空气压力相应地下降。该压降导致对于列一翼型件产生显著的向上升力。
图10b是使用NACA4412翼型件轮廓流过(从左到右)转子的第二列翼型件的空气的计算流体动力学(CFD)空气速度轮廓图。列二(背风)翼型件具有75度(相对于水平)的倾角，并且间隔开0.9弦长。风的空气速度为水平方向10m/s、垂直方向20m/s，以模拟以20m/s的线速度的向下运动。由于紧密间隔的翼型件的物理阻塞，风速直接在翼型件前方减小到约6.3m/s。因此，翼型件经受21.0m/s的相对风力，方向为72.5度。尽管翼型件面向迎风侧的较高弧形表面，但是由于最大空气速度沿翼型件的底部背风侧发生，所以每个翼型件仍然产生下升力。随着从列一向列二翼型件转变，每个翼型件的高弧形表面在每个翼型件逆时针旋转150度之后面向迎风面。
图11是使用高外倾角GOE531翼型件的转子的侧视图，其中第二列翼型件处于翻转取向。使得翼型件能够翻转将显著地增加由第二列产生的下升力。具有这种能力的翼型件可能由柔性材料制成，或用于被柔性皮肤覆盖的内部铰接框架中。列一翼型件具有70度(相对于水平)的倾角，并且间隔开1.2弦长。列二翼型件具有相同的翼间间距，并且具有-60度的倾角。每列中的翼型件的后缘之间的水平距离为2.0弦长。
图12是GOE531翼型件转子叶片1的三维端视图。该叶片2的端部包含两个柱状突起。直径较大的中心柱是翼型件的驱动轴3。该驱动轴包含一个狭窄的轴部分4，它配合到圆形轴承中，该圆形轴承是修改后的驱动链条的一部分。该驱动轴允许翼型件1轴向旋转，并且还将来自翼型件的升力直接转换到驱动链。翼型件的前缘附近的较小的柱是导销组件5。辊6附接到导销的端部。该导销组件配合到引导通道中以控制翼型件的仰角。引导通道位于每个翼型件的边缘2与驱动链机构之间。引导通道连接到MBWT的结构框架，并且能够实时移动以优化翼型件的仰角。清楚的是，可以采用其他机械方法来准确地控制每个翼型件的俯仰角度。
图13是用平翼片部分改装的转子的NACA0016翼型件的侧视图。翼型件1的后缘具有附接到翼片3的可动铰链2。可以移动该翼片以调节气流经过翼型件的方向以增加升力。类似的配置可以与其他类型的翼型件一起使用。还可以使用其他类型的翼片，如分裂翼片、单槽翼片或双槽翼片。
图14是单转子MBWT系统的一实施例的前视图。箭头表示翼型件行进的方向。混凝土基座1直接支撑具有维护检修门3的发电机壳体2。发电机平台4支撑发电机5，该发电机5连接到变速箱6或液压传动装置。齿轮箱轴7的端部具有与水平的环形齿轮组件8啮合的齿轮，该环形齿轮组件8包含与转子的内部驱动链17啮合的链轮。内部驱动链17连接到沿垂直椭圆形轨迹移动的每个翼型件11。外部驱动轨道16引导且支撑每个翼型件11的外端。外部椭圆形结构框架12通过下部结构支撑件10和上部结构支撑件13连接到主塔架9。内部椭圆形结构框架15通过内部结构支撑件14连接到主塔架9。外部椭圆形结构框架12和内部椭圆形结构框架15两者均可旋转360度，使得整个结构框架的平面总是垂直于主要风向，以实现最大功率产出。单转子MBWT的完全旋转允许机器偏转，使得整个结构框架的平面平行于风向，以在大风或阵风条件下显著减少机器上潜在的破坏性风力。如图16所示，单转子MBWT系统的水平版本也是可能的，其中翼型件以水平椭圆形轨迹移动，或者在两个或更多支撑塔之间以延伸的水平椭圆形轨迹移动。
图15是单转子MBWT系统的一实施例的侧视图。混凝土基座1直接支撑具有维护检修门3的发电机壳体2。发电机平台4支撑发电机5，该发电机5连接到变速箱6或液压传动装置。齿轮箱轴7的端部具有与水平的环形齿轮组件8啮合的齿轮。外部椭圆形结构框架12通过下部结构支撑件和上部结构支撑件14连接到主塔架9。该右侧视图示出了由箭头所示的由于风产生的下升力而向下移动的翼型件11。靠近塔顶的翼型件15在从开始垂直向下移动之前从前方观察MBWT时以弧形轨迹运动。
图16是单转子水平MBWT系统的一实施例的前视图。箭头表示翼型件行进的方向。混凝土基座1直接支撑具有维护检修门3的发电机壳体2。发电机平台4支撑发电机5，该发电机5连接到变速箱6或液压传动装置。齿轮箱轴7的端部具有连接到上部塔架19的连杆，该塔架19连接到水平的环形齿轮组件8，该齿轮组件8包含与转子的内部驱动链17啮合的链轮。内部驱动链17连接到沿水平的椭圆形轨迹移动的每个翼型件11。外部驱动轨道16引导且支撑每个翼型件11的外端。外部椭圆形结构框架12通过基部结构支撑件10和周边结构支撑件13连接到主塔架9。内部椭圆形结构框架15通过内部结构支撑件14连接到主塔架9。水平的转子组件通过允许转子旋转完全的360度的齿轮机构20连接到上部塔架19。通过借助于由固体基座23支撑的跟踪系统22使周边塔架21在圆形路径中移动来实现该旋转。旋转水平的MBWT系统允许当其平面垂直于主要风向时的最大功率产出，并且允许偏航风，以在高风力条件下最小化潜在的破坏性风力。
图17是具有紧密间隔的NACA4412翼型件的18叶片转子。为了附加的强度，结构箍减少叶片振动，并确保翼型件以恒定的弦长距离(即1至4个弦长)保持分离。叶片在周边处与叶片的最厚部分扭曲并渐缩。在周边处，静止时的叶片相对于环境风向具有约80度(加10度或减20度)的仰角。该转子具有非常高的起动转矩。与类似外观的美国中西部农场风车不同，该转子使用刚性翼型件而不是弯曲的叶片，并具有更高的空气动力学效率。
目前的MBWT制造相对便宜。此外，计算流体动力学(CFD)分析表明，当转子链传动的线速度等于或大于环境风速的60％时，它在千瓦/每平方米的扫掠面积方面具有比工业标准水平轴风力涡轮机(HAWT)更高的功率密度。
虽然本文已经对本发明的优选实施例进行了详细描述，但是应当理解，在不脱离本发明的精神或所附权利要求的范围的情况下，本领域技术人员可以对其进行修改。

Claims (12)

1.一种多叶片风力涡轮机，包括：
至少一个转子，包括彼此平行或等距定位的两个闭环轨道；
在所述轨道内间隔的多个翼型件，其中所述多个翼型件中的每个翼型件在每个端部连接到所述轨道中的一个轨道，并且能够相对于所述闭环轨道完全旋转；
连接到所述轨道中的一个轨道的传动装置，其中所述轨道驱动所述传动装置；以及
连接到所述传动装置以用于发电的发电机。
2.根据权利要求1所述的多叶片风力涡轮机，还包括支撑结构，所述支撑结构用于将所述转子维持在相对于所述支撑结构的固定取向。
3.根据权利要求2所述的多叶片风力涡轮机，其中所述转子维持平行于或垂直于所述支撑结构。
4.根据权利要求2或3所述的多叶片风力涡轮机，其中所述转子能够围绕所述支撑结构的纵向轴线旋转。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的多叶片风力涡轮机，其中两个转子围绕所述支撑结构定位成分开大致180度。
6.根据权利要求2至4中任一项所述的多叶片风力涡轮机，其中包含两个同心椭圆形轨道的单个转子位于所述中心支撑塔的前面或后面。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的多叶片风力涡轮机，其中所述翼型件是对称的或非对称的。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的多叶片风力涡轮机，其中所述闭环轨道是驱动带或驱动链。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的多叶片风力涡轮机，其中所述翼型件间隔开0.3与6.0之间的弦长。
10.一种多叶片风力涡轮机，包括：
轮毂；
从所述轮毂径向延伸的多个翼型件；以及
环，所述环连接所述翼型件中的每个翼型件以维持所述翼型件之间的间隔。
11.根据权利要求10所述的多叶片风力涡轮机，其中所述环与所述多个翼型件相交。
12.根据权利要求10至11中任一项所述的多叶片风力涡轮机，其中所述多个翼型件包括10个与40个之间的翼型件。
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