涡激共振风力涡轮机.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103052798A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN103052798A(43)申请公布日2013.04.17(21)申请号201180038079.1F03D5/06(2006.01)(22)申请日2011.08.01F03D9/00(2006.01)(30)优先权数据P2010010032010.08.02ES(85)PCT申请进入国家阶段日2013.02.01(86)PCT申请的申请数据PCT/ES2011/0002522011.08.01(87)PCT申请的公布数据WO2012/017106ES2012.02.09(71)申请人德泰科诺有限公司地址西班牙马德里(72)发明人大卫·吉瑟斯·亚内斯·维拉里尔(74)专利代理机构北京华夏正合知识产权代理事务所(普通合伙)11017代理人韩登营(51)Int.Cl.F03G7/08(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书55页页附图附图33页按照条约第19条修改的权利要求书按照条约第19条修改的权利要求书11页页(54)发明名称涡激共振风力涡轮机(57)摘要涡激共振风力涡轮机，包括：锚固或基座以及桅杆，调节所述桅杆的固有振荡频率以使其与层状稳定气流冲击桅杆表面后产生的气流旋涡或涡流的生成频率相适应。由此，通过使用高机电耦合材料，将吸收到的空气弹性形变能量转化成电能。CN10352798ACN103052798A权利要求书1/1页1.涡激共振风力涡轮机，包括：锚固或基座，用于将所述风力涡轮机固定在地面上；电子控制及调节机构，用于控制及调节所述风力涡轮机的多种操作参数；以及负责获取风能的部件，其特征在于，所述负责获取风能的部件为直立的立方体或由多个高机电耦合部件（13）构成的桅杆（4），所述桅杆（4）的截面（15）和几何结构（图2）将稳定的层状气流（14）转化为湍流，在所述湍流中，旋涡（17）或涡流（16）以同步的方式生成在所述桅杆（4）的整个长度范围上。2.根据权利要求1所述的涡激共振风力涡轮机，其特征在于，所述电子控制及调节机构（3）主动调节所述桅杆（4）的固有振荡频率，使所述桅杆（4）的固有振荡频率与所述旋涡（17）的生成频率相匹配或相一致。2CN103052798A说明书1/5页涡激共振风力涡轮机技术领域[0001]本发明涉及一种新型发电设备。[0002]本发明客体包括属于再生能源工业的将风能转化为可用电势的发电设备。其设计整合了三种已知物理原理：与振荡固有频率的结构耦合、流体旋涡的生成以及一些由诸如铁电效应或压电效应引起的某种材料的机电耦合。[0003]本系统的新颖性在于在发电装置中协调整合这三种物理原理，使发电装置的固有振荡频率与整个结构中以同步方式生成的旋涡生成频率相一致。背景技术[0004]作为分布最广泛的再生能源之一的风能依赖于一次能源（primaryenergy）—风。[0005]将风能转化为电能的最常见装置为多叶片式风力涡轮机。尽管该领域持续不断地实现了清晰、公认的技术改进，但这些系统仍受到四点根本缺陷的影响：[0006]a)因为这些系统包含机械零件，例如齿轮、绕阻等，由于润滑剂的消耗、零件的磨损、绝缘树脂的热衰减以及其他由摩擦力引起的摩擦及热效应等，使这些系统需要一定的维护费用；[0007]b)基于贝茨（Betz）于1927年完成的理论而进行工作的常规多叶片使风力涡轮机通过较高的转子旋转速度来提高其工作效率。结合下述事实，即，环形表面上的可用能量与叶片长度的平方成正比，这意味着叶片顶端的速度非常高，由此会对鸟群造成极大的威胁，显而易见地会带来许多意外事故；[0008]c)叶片尺寸的蓄意增加会转化为系统总成复杂度的增加，以及初装成本的增加；[0009]d)风力涡轮机的主观视觉影响可以用许多方法描述，但不管怎样，因其动作的宽度范围的增加，其所占空间也相应地变大。[0010]为了使风力涡轮机的上述方面有所改善，本发明所创造的装置基于三种物理原理或理论。这些原理分别广泛地应用于工业领域。[0011]第一种原理为机电耦合。当某些物质间被施加一定力时，会在其表面之间产生电势差，由此产生机电耦合效应。就任意一种发电机而言，其操作是可逆的，而且其表面间存在的电压会引起形变。其中，上述物质为铁电物质（例如锆钛酸铅及其衍生物）和压电物质（某种晶体，例如石英等）。[0012]带有某种类型机电耦合特性的物质应用范围较广，例如应用于致动器（定位器、马达）、扬声器（导入电能获得机械能）、诸如压力、位置、接触、形变传感器以及各种类型的转换器（导入机械能以获得电能）。[0013]这些物质于发电领域的应用并不广泛，但已存在将行人在人行道和地板上行走的脚步所产生的能量转化为可用电能的应用。目前，已存在利用从人体移动中获取的