小型风力涡轮机正处于广泛且持续增长的使用中。小型风力涡轮机被典 型地用来为蓄电池组充电，或者将电能供给至电线。然而，目前的风力涡轮 机典型地具有某些缺点。它们通常缺乏多功能性和耐久性、在低于所需的性 能下工作、未能提供足够的成本效益、并产生无法忍受的噪音声响。如果能 够解决这些缺点，结果涡轮机对住宅和其它使用更具有吸引力。
例如，现有技术中的涡轮机的一个缺点是它们在执行多功能或者用于宽 广范围应用的局限能力。一种涡轮机设计可以被用于连接电网的工作。另一 种设计可以为蓄电池组充电，以用于电网的备用。第三种设计可以作为单独 的电力设备，不利用电网而被使用。然而，这些应用要求每个风力发电机的 不同的连接方法。并且，依赖于具体应用(例如，为单独应用而提供电池组)， 涡轮机设计经常需要根据特定场地环境而调整(例如在选定电压下提供电 能)。因此，通常不能够在各种设定值下使用的现有风力涡轮机，需要制造 商贮存和分配多种风力涡轮机设计，从而也使得制造和库存后勤变得复杂。
现有的涡轮机的另一个缺点是典型应用的交流发电机的成本和辅助优 化性能。现有的交流发电机通常包含对铜绕组进行保持的钢槽，所述铜绕组 与永磁体的应用相配合，将风能转换为电输出。在现有技术设计中，槽总是 在运行中趋向振动。该振动产生无法容忍的噪音和齿槽转矩，该齿槽转矩在 低风下阻止风力涡轮机发动或者干扰发动。此外，现有技术中的交流发电机 通常具有低失速转矩和很高的制造成本。因此需要一种新型的交流发电机设 计，来消除不必要的振动，提升失速转矩并降低制造成本。
电容器导致了通常用于现有发电机的单相换流器的另外的成本和可靠 性问题。现有涡轮机中的主要的电容器要求用于存储能量，以对典型输出的 50或60Hz电能级进行振荡。然而，电容器为涡轮机增加了昂贵的元件，该 元件在发电机的生命周期内可能需要替换或维修。因此，需要一种系统能使 用如旋转叶片的动能来存储能量。这种动力系统会增加风力涡轮机系统的寿 命，并降低其成本。
此外，现有的顺风涡轮机中的转子叶片总是在叶片旋转过程中产生不希 望的噪声声响。例如，当每个叶片遇到风速降低时，该叶片进入涡轮机塔架 的顺风的平面会发出重击的声音。当转子快速转动时，生成很多重击声响， 产生了不希望的噪音。因此需要一种改进的叶片设计，来减少重击的声响， 尤其用于住宅区的叶片设计。

本发明解决了以上确定的、以及其它的需求和缺点，相对于现有技术而 言，本发明提供了一种风力涡轮机，其降低了噪音、成本并提高了效率。本 发明中的风力涡轮机的具体实施例还包括专门的壳体和叶片设计，来减少噪 音声响。本发明进一步涉及专用的电能输出装置，例如交流发电机，其可用 来为其它的、非风力的电力应用提供电能，例如交通工具(如自行车、汽车)。
本发明的涡轮机提供相对高的电压(例如，该电压与小型现有风力涡轮 机的典型的12、24、46或48VDC(直流电压)相比，大约100V或200V 或更高)的电能，因而允许风力涡轮机位于远离其正在服务的负载，而没有 显著的电损耗。
备用电池或DC负载可以通过与装置中元件的连接而连接至风力涡轮机 的电能输出，以产生合适的输出。该元件典型地为控制除其他的以外，控制 感应负载的换流器，其中如果所述换流器无法吸取电能，并将这种电能导向 回至电池的情况下会引起电压峰值；如果有必要的话，该元件例如为双向换 流器，允许电能从所述换流器中流入和流出，并且在合适的情况下，流回至 供给处(例如电池)。例如，电池可以连接至与涡轮机系统相分离的风力涡 轮机(例如，用于分离的能量存储)，电池可以作为备用而被连接至电网(例 如在涡轮机输出有损耗的情况下，作为住宅使用的电池备用)，或者负载可 以不利用电池而被连接。当连接至电池时，过量的电能可以被存储一直到例 如当负载高于风力涡轮机输出的时刻。其它DC和AC负载也可以类似地被 连接至风力涡轮机的输出，所述负载包括泵、压缩机、加热器、阴极保护 装置、DC到DC转换器、电解器、和/或变压器。
在本发明的一个可能的应用当中，风力涡轮机仅仅与DC负载相连 接。在现有技术的风力涡轮机当中，风力涡轮机的电能作为相对低电压 DC电能而被传送至负载。在本发明的某些具体实施例当中，电能作为相 对高电压的AC电能而从风力涡轮机被传输至负载。在本发明的变例当 中，整流器或其它AC到DC转换器可以提供在物理上靠近DC负载的区 域内，以改变频率来对变压器功率和成本进行优化。
由于在该变例中电能作为高电压的AC电能而被传输，变压器或其它 电压转换装置可以被用来将电压转换成适合于DC负载的电压。通过这种 方式，任何与从风力涡轮机到负载的电能传输相关的电损耗可以被最小 化。然而，变压器的使用可以导致额外的损耗。在低电能情况下，芯损 耗对于变压器占主要地位，而变压器的电流相关的损耗在高电能情况下 占主要地位。依赖于电能高低，整个的变压器损耗可以通过利用DC到 AC转换器(例如换流器)而被最小化，以产生风力涡轮机在可变频率下 的输出。在低电能情况下，当来自变压器的铁芯损耗占主要地位时，输 出装置的频率可以进行较低设置，以弥补这些损耗。在高电能情况下， 输出装置的频率可以被增大，从而将变压器电流相关的损耗最小化。
本发明的一个具体实施例中的交流发电机大致呈辐射状，并包括绕 组部和转子部。所述绕组部包括线圈绕组，所述线圈绕组由扁平导体材 料形成，并围绕磁通量传导材料的芯来设置。转子部包括连接至边缘的 永磁体，或者转子以另外的方式产生磁场(例如，磁场由转子的一部分 或多个部分生成或制造)。在某些具体实施例当中，所述边缘包括磁通 量传导材料，例如含铁材料。这种变例消除或者显著减少了现有技术中 振动槽的噪音声响，并与现有交流发电机相比，能够产生更大的失速扭 矩(例如大约是某些现有交流发电机能够达到的失速扭矩的2倍)。该 新型的交流发电机设计还在启动时减少或消除齿槽(cogging)效应产生 的转矩。
该具体实施例中的交流发电机(此处还可以可替换地称作“辐射状 的、无槽交流发电机”)的另一个好处为制造成本低廉。导体线圈缠绕 在生产机器上，并位于在最终装配上发射转子的磁场的周边。因此，该 辐射状的无槽交流发电机的设计的生产可重复性很廉价。尽管该辐射状 的无槽交流发电机是本发明的一个具体实施例，其它的交流发电机设计 结合本发明的其余装置，仍然能够运行良好。
本发明的具体实施例利用了增压交流发电机系统，该系统在专利号 为6,730,718、申请人为凯利等人、名称为“风力涡轮机控制器”的美国 专利中得以描述，该专利通过引用的方式整体并入本文中。利用增压交 流发电机、开关装置(例如场效应晶体管(FET)或者绝缘栅双极型晶体 管(IGBT))、加上至少一个二极管，即刻短路每个交流发电机绕组来 允许在交流发电机的内电感中的能量存储。当开关装置重新打开时，存 储在交流发电机电感内的能量被释放，暂时增大了输出电压。本发明通 过提供开关来对整流器的AC或DC一侧进行短路，而融合了专利号 6,730,718中描述的装置的变例，以达到增压模式功能。该增压模式特性 被融入本发明的某些具体实施例当中。
本发明的具体实施例包括一个或多个传感器以及合适的信号处理性 能来允许对系统或设备的电压和频率进行检测，其中输出待被提供至所 述系统或设备，或者用来提供其它被感测的输入，例如叶片每分钟的转 数(RPM)、风速、或电能输出。基于待将输出提供到的系统或设备的 被感测到的特性，而正例如控制器所确定的那样，该输出被适当调节， 以允许整合系统或设备的适当的电压和频率，以及允许在待将输出提供 到的系统或设备的适当的电压和频率下工作。该特性的通用性能简化了 风力涡轮机的制造和分配，因为单一的系统能够被生产和售卖，而与很 宽范围的电网以及其它应用一起工作。单独的控制器还可以控制多个风 力涡轮机或多个风力涡轮机的部分。
一个具体实施例涉及壳体内的控制器以及DC到AC转换器(例如换 流器)的安装，其中所述壳体例如为铸造金属(例如铝)或其它合适材 料的舱体。该种结构设置减少了成本，并利用交流发电机的绕组的电感， 而不是必须利用独立的并且昂贵的感应器。压铸铝或另一种高热导材料 被利用，以及DC到AC转换器和控制器恰好位于壳体一端的内部，这样 使得壳体外部的空气或其它流体增强了热量从这些装置中的消散。将这 些零件和其它零件设置在所述壳体内的另一个优势是电磁干扰(EMI)效 应和物理以及其它易损性都被最小化或者减少。通过将控制电路设置在 靠近涡轮机的位置，例如在壳体内部并且位于滑动环或其它能量传输元 件之前，干扰传输的电势则会显著减少，其中所述其它能量传输元件包 括连接线和其它物理或电力易损元件或EMI放射元件。
除了其它之外，本发明还减少或消除了对用于单相换流器的电容器 的需求，该电容器通常用于现有发电机中来存储能量，以对典型产生的 50或60Hz电能进行振荡。本发明能够利用旋转叶片的动能来存储能量， 以执行通常由用于现有发电机的这种电容器来执行的功能。在一个具体 实施例当中，当将输出供应至电网或其它负载时，被存储的能量进一步 能够用来校正功率因数(例如提供无功伏安，此文中也被称作“VARs”)。 在某些具体实施例当中，对于该应用，双向换流器被用于本发明。
在一个具体实施例当中，壳体包括将DC到AC转换器和控制器连接 至可移除舱盖的装置。由于空气在热导壳体周围流动，由装置产生的热 量从换流器内部驱散，因而冷却了系统，而不必利用额外的风扇或者其 它冷却设备。使用传导材料或其它类似特性材料而制成的罩壳的另一个 益处是罩壳从而减少了对于受屏蔽的设备的电磁干扰。尽管该变例为本 发明提供了一种可行的壳体设计，本发明通常将在没有这些壳体设计的 特性下进行工作。本发明还典型地利用各种不同形状、尺寸或材料的壳 体(包括具有尾翼的壳体)一起来进行工作。
本发明中的叶片被设计用来减少与现有的(顺风的)风力发电机工 作相关的不希望的噪音。与现有设备不同的是，本发明的叶片具有曲端。 因此，在工作中，叶片的根部首先进入塔架的顺风截面，叶片的其余部 分逐渐穿过塔架，最后是叶片的端部穿过。叶片阶段性进入塔架的截面 减少了噪音声响，因为叶片在任何给定时刻正在及时地进入或离开塔架 截面的部分被最小化。一个具体实施例的叶片由玻璃增强聚酯制成，其 可以是例如多部分压缩模制，并利用多部分注塑模而制成。利用这种材 料制成叶片使得拥有可靠的质量和高容量生产。然而，叶片还可以利用 其它耐用材料制造，并且可以不必利用多部分注塑模而制成。本发明还 允许其它叶片种类与其它发明装置相结合而被利用。
例如，可以利用两部分注塑或压缩模制的叶片，其中叶片的两部分 包括升力面和压力面。例如，通过以这种方式来分开叶片，而不是如某 些现有技术那样沿着叶片的长度来分开，叶片可以被“去芯”，以致叶 片更轻(例如将不必要的材料去除)，而使得壁厚度可以一致。可以增 加叶肋来提供更高的强度和更大的联结区域。
本发明其它的优势和新颖性特征部分将会在以下的描述中阐述，部 分对于本领域技术人员而言，在对以下描述的研究以及通过对本发明的 实践中将会变得显而易见。
附图简要说明
本发明以上列举的和其它特征及优点将会结合附图而从详细描述中变 得显而易见，其中：
图1为按照本发明具体实施例的示例的风力涡轮机；
图2为按照本发明具体实施例的示例的风力涡轮机的切面图；
图3为可用于本发明具体实施例的示例的换流器的代表图示；
图4为可用于本发明具体实施例的示例的换流器的方块图示；
图5显示了将本发明的示例性的风力涡轮机与负载相连接的第一配置；
图6显示了将本发明的示例性的风力涡轮机与负载相连接的第二配置；
图7显示了将本发明的示例性的风力涡轮机与负载相连接的第三配置；
图8显示了将本发明的示例性的风力涡轮机与负载相连接的第四配置；
图9显示了按照本发明具体实施例的图表，该图表表示从示例的换流器 中的AC输出频率可以随着驱动变压器或其它装置的输出电能而变化；
图10A～10C显示了按照本发明的具体实施例，示例的无槽交流发电机 设计的局部视图；
图11为可用于本发明具体实施例的示例的叶片设计的立体图；
图12以及图13A～13C显示了按照本发明的具体实施例，位于塔架截面 内以及穿越塔架截面的叶片视图；
图14A和14B显示了按照本发明的具体实施例的涉及制造示例性的叶 片的装置；
图15A～15F显示了按照本发明的具体实施例，与风力涡轮机结合使用 的示例性的偏航组件的代表图示。
本发明具体描述
图1示出了按照本发明的具体实施例的示例性的风力涡轮机20，其具有 三个叶片24、壳体22、以及连接至塔架28的连接件。图1中所示的风力涡 轮机20的具体实施例被连接至单极塔架28。尽管在图1的变例中显示了三 个叶片，不同数量的叶片24可以用于本发明。此外，塔架结构的不同形式， 包括管状塔架、拉线式塔架、格构塔架，以及其它涡轮机设备和定向将与本 发明的许多方面来进行作业。图1中所示的风力涡轮机20被设计用于给电 池充电、或者用来提供住宅并网的电能。本发明可以用于几乎任何尺寸的风 力涡轮机，并且可用于广泛的电能用途。
叶片24安装至毂38(见图2)，该毂38置于前锥体26内来与其一同转 动。叶片24可选择地可以单独形成，然后再连接至毂38，或者它们可以与 毂38作为单一的部件而一体设置。在一个具体实施例当中，叶片24紧固至 二板毂38。前锥体26可以包括连接至毂38的分离元件，或者它可以与所述 毂一体设置。毂38在本发明的某些变例中也可以完全省略。
叶片24相对于毂38的倾角可以是固定的，尽管本发明的多个实施例可 以利用可变倾角叶片来运行。毂38安装在铸件或成形的壳体22上、或者设 置在铸件或壳体22旁边。在某些具体实施例当中，毂38或连接在毂33上 的轴，通过例如轴承、轴衬、或其它合适的微小摩擦配合机构来与壳体22 相配合。一个具体实施例的壳体22通过例如夹紧式偏航组件轴承而被连接 在塔架28，其中该轴承允许壳体22绕着竖向轴线A转动，这样风力涡轮机 20能够根据改变的风向作适当地调整。在图2中所示的具体实施例当中，由 于转子的顺风型配置，壳体22相对于风向而自动导向，因而穿过叶片24的 成角度的表面的风流将涡轮机20相对于风流方向W来进行导向，并且壳体 22的主体因而随着叶片24相对于风流方向W而导向。尽管一个具体实施例 融入了夹紧式偏航轴承设计，利用其它装置来导向壳体22的风力涡轮机也 可以被应用于本发明中，例如尾翼或主动偏航驱动装置。
结合图15A～15G的以下进一步描述中，按照本发明具体实施例的示例 性的偏航组件包括具有振动/震动装置的偏航接线盒。除了其它的以外，该偏 航组件还阻止或减少了由于涡轮机的工作而导致的塔架中的噪音的传输或 产生。该偏航组件包括滑动连接装置，例如一个或多个滑移环片以及设于其 间的分隔装置，其中所述滑动连接装置被焊接或者直接连接在印刷电路板 (PCB)或其它电路装置上。在装配和安装时，电刷被竖向支撑和驱动，以 与滑动连接装置产生向上的接触。由于电刷磨损，传导粒子由于磨损而脱离 电刷。电刷的竖向设置容许粒子掉落在电刷下面的孤立表面上，从而减少或 消除了潜在的电短路(电弧)。在一个具体实施例当中，偏航组件包括一个 或多个刚性连接装置，例如，位于外部终端接线片和内部电刷导线组件之间 的刚性工业连接管。在现有技术中，紧包在偏航接线盒中的电线由于电线绝 缘层与偏航壳体的壁进行接触，而会磨损地磨蚀。但是在本发明的具体实施 例当中，刚性连接装置的使用减少或消除了绝缘层的磨蚀破坏以及这种潜在 的短路。
本发明具体实施例中的偏航组件包括振动/震动衰减装置。促成涡轮机产 生振动的因素可以包括失衡旋转元件、不均匀的气隙和电不平衡、温度改变、 和材料共振和缺陷。振动/震动衰减装置吸收并因此减少这种振动和该振动传 输至其它风力涡轮机装置，例如塔架。
如图2所示，一个实施例当中的壳体22在位于壳体22的迎风端的尾部 具有可移除的舱盖30。一个实施例的盖子30可从壳体22中移除，例如为了 对罩设在壳体22内的电元件和机械元件进行维修。尽管图2中的实施例利 用了该可移除的舱盖30的设计，风力涡轮机20的具体实施例可以在没有该 可移除的舱盖30的情况下工作，或者在舱盖置于壳体22上的任何位置的情 况下进行工作。舱盖30可以具有任何适宜的尺寸或形状。
如图2所示，风力涡轮机通过电输出装置32来产生电能，例如通过交 流发电机或发电机。某些具体实施例中的电输出装置32包含转子34和无槽 定子36。举例来说，定子36包括钢或其它适宜的芯材料以及铜(或者其它 电导材料)绕组。图2所示的具体实施例中的定子36被保持在相对于转子 34的固定位置，例如通过连接至壳体22而被保持相对固定。转子34随着叶 片24的转动而转动。转子34例如通过结合在转子34内的或连接在转子34 上的永磁体或其它磁性元件的旋转，而产生变化的磁场。这些具体实施例当 中的永磁体的使用在小型风力涡轮机中尤其有用，例如那些用于电池充电和 住宅发电的风力涡轮机。图2中所示的涡轮机20的定子36是无槽的，并且 包括低损耗芯，例如具有一个或多个叠层(例如钢板或其它合适材料，此处 还可以互换地称作“层叠”)的芯或包括其它涡电流减少材料的芯，例如包 括含铁材料，并具有铜或其它适宜的导体绕组。当转子34的磁场相对于 定子36的绕组旋转时，由于与转子相关的磁场穿越定子绕组圈而导致的 通量改变，因此在绕组中有电流感应。尽管本发明的定子的该变例具有 无槽设计，本发明可以利用其它定子设计和其它电输出装置而被使用。 某些通用的定子设计包含多个绕组，通常构成三个感应器部分，以用于 三相输出。本发明的某些方面可以与其它类型的电能输出装置一起同样 地运行良好，例如绕线磁极或感应发电机，而替换那些使用永磁体作为 转子磁场来源的发电机。
在图2中所示的本发明的变型当中，AC到DC转换器和/或DC到 AC转换器和/或其它元件40置于壳体22的一端，并连接至可移除的舱盖 30，以对在壳体22周围流动或者与之热交换接触的空气或其它流体(例 如冷却水)进行最大化冷却效果。例如，当风穿过壳体22时，从风力涡 轮机20的壳体元件40中产生的热被带走。在某些具体实施例当中，舱 盖30由高热导材料制成，例如铝，并且舱盖元件40置于与舱盖30直接 接触的位置，以便于热传递。尽管图2中的示例的具体实施例中的舱盖 元件40被置于相对于风向W的壳体22的引线端，以有益于最大化冷却， 舱盖元件40还可以置于壳体22内的其它位置，并仍然接收足够的冷却。
连接至毂38的是叶片24。在本发明当中，如以下进一步讨论所述， 叶片24为锥形、扭曲的、弯曲设计，以最大化能量捕捉和对噪音最小化。 尽管一个实施例使用了这种设计，本发明将可以利用其它叶片设计来工 作。
图3显示了按照本发具体实施例，用于风力涡轮机的示例的输出转换装 置的代表图示。在图3中，风力涡轮机的交流发电机42在变化频率和电压 下产生AC输出。交流发电机42的AC输出经过AC到DC转换器43，例 如整流器，该AC到DC转换器43包括一个或多个二极管46。应当注意到， 所示的示例的AC到DC转换器43b是基于二极管的被动整流器，但其他整 流器或其它电路，例如电桥可以被用于本发明来执行类似的功能。增压模式 控制器44增强了风力涡轮机在低风环境下的性能，消除了对待被AC到DC 转换器执行的增压功能的需求，并允许风力涡轮机选择性地减慢或停止。
图3所示的增压模式控制器类似于在美国专利号6,703,718中描述的增 压模式控制器。从图3中的风力涡轮机的输出被传递穿过DC到AC转换器 48，例如换流器，该DC到AC转换器48包含一个多个晶体管，例如N型 绝缘栅场效应晶体管(IGFET)，来在选定的电压和频率下将输出转换成AC。 换流器可以为任何合适的设计，其中的一个例子显示于图3中，包括四个高 速开关装置50，例如场效应晶体管(FETs)、绝缘栅双极型晶体管(IGBTs)、 金氧半场效晶体管(MOSFETs)、可关断晶闸管(GTOs)、其它晶体管电路 或其它装置，或者以上的某些结合。开关装置50被适宜地控制，以在合适 的电压和频率下产生近似的正弦波输出。在图3所示的示例的具体实施例当 中，DC到AC转换器48是用于电系统的单相换流器。然而，多相DC到 AC转换器48可以用于其它的电系统，例如三相系统或其它多相系统。该 DC到AC转换器48还可以包括感应器52或其它滤波器，或者与感应器52 或其它滤波器相连接，以使得转换器48的输出平稳。如果开关装置50运行 足够快(例如相对于输出的频率)，那么因此导致的输出的谐波量可以足够 少，以显著减少滤波的需要。
DC到AC转换器48内的开关装置50被控制器54控制。控制器54协 调开关装置50的工作，以产生AC输出，该AC输出处在对风力涡轮机相连 接的AC线路58或其它输出电能接收装置或系统的合适的电压和频率下。 可选择地，适当时，电压和频率监控器56对与风力涡轮机相连接的AC线 路58或其它输出电能接收装置或系统的电压和频率进行度量。所述电压和 频率监控器可选择地，还度量电力线路58或其它输出电能接收装置或系统 上的AC信号的相角。电压和频率监控器56可以通过例如印刷电路板而实 施，其中所述印刷电路板具有合适的滤波器和包含在其上的数字信号处理 器。电压和频率监控器56的其它实施也可以用于本发明。
如果涡轮机被设置用于电网连接模式(例如用于连接至商业电网)，例 如，当按照本发明的风力涡轮机首先连接至AC电力线路58或其它输出电 能接收装置或系统时，控制器54起初度量电压、频率、和接收装置或系统 的相角。控制器54利用度量值来控制DC到AC转换器48内的开关装置50 的工作，这样风力涡轮机的输出将会与线路58或其它输出电能接收装置或 系统上的AC电能相一致。当图3中的风力涡轮机起初工作时，或者当控制 器54执行了待被传导电能的AC线路58或其它电能接收装置或系统的电压、 频率、和相角的可靠度量时，在某些管辖区域权限中可能需要最多至几分钟 的延迟来证明或者满足法律要求。
接着，控制器54将风力涡轮机的输出与线路58或其它输出电能接收装 置或系统上的AC电能同步。通常而言，电压和频率的标准化值通常用于典 型的电网AC线路58或其它标准输出电能接收装置或系统。例如，美国商 业电网的频率最有可能在50Hz或60Hz之间，住宅或商业电压最有可能为 近似离散值，例如120VAC或240VAC。不同的国家可能具有其它标准化的 电压(例如，日本使用100和200VAC作为住宅和商用级别的标准电压)， 但是，电网应用的典型的连接电压通常被标准化至某些层级。
风力涡轮机控制器54在一个具体实施例当中被设计用于满足特定的证 明需求，该风力涡轮机控制器54通过例如将熟知的标准电压和频率表与被 监测的电压和频率相比较，而确定合适的输出，并且如果电压和频率值未落 入标准值的其中之一的可接收的误差内，则风力涡轮机输出将不会被连接。 通过度量电压和频率，并且通过适宜地控制DC到AC转换器48的运行来匹 配线路58或者其它输出电能接收装置或系统上的电能，可以产生风力涡轮 机的单独模型，该单独模型与实际用于接收涡轮机输出的任何AC住宅家用 电网或其它设备或系统相一致。除了这些以外，这些装置极大简化了制造、 配送、库存、和市场后勤。
图4显示了类似于图3的增压模式控制器的另一个实施例。然而，与图 3中的增压模式控制器相对比，多个增压模式开关装置被替换成连接DC线 路的单一的开关装置60，其中该DC线路连接AC到DC转换器43和DC 至AC转换器70，并且一个或多个增压感应器61位于开关装置60和AC到 DC转换器43的至少一个二极管之间，例如二极管46和/或二极管47。此外， 电容器或其它电荷存储装置65以及一个或多个二极管66、67置于开关装置 60和AC到DC转换器43之间。进一步地，其他电荷存储装置62的电容器 被置于开关装置60和DC到AC转换器70之间。图4中的DC到AC转换 器70包含与图3中的DC到AC转换器48中不相同的晶体管，例如双极连 接晶体管(例如NPN晶体管)。此外，无线频率干扰(RFI)滤波器75被 设置在DC到AC转换器70和输出电能接收装置(例如单相AC电线)之间。
图4所示的风力涡轮机中的开关装置60的工作类似于美国专利号 6,703,718中描述的开关装置的工作，其目的在于通过DC到AC转换器70 而达到增压功能。开关装置60可以通过工作来改进风力涡轮机在轻风下的 性能，以增加DC链路上的电压，其为了消除在DC到AC转换器70中对增 压功能的需求，并且为了对风力涡轮机转子进行减速或停止。通过对风力涡 轮机转子的减速，开关装置60可以被用来通过例如空气动力减速，而限制 电能输出或停止风力涡轮机，这将在申请人共同悬而未决的美国临时专利申 请中、(申请号为60/760,407，名称为“减速控制器和风力涡轮机支持”，申 请日为2006年1月20日)、以及相对应的美国专利申请中(名称为“减速 控制器和风力涡轮机支持”，并与本申请同时递交)得以进一步的描述，这 两个申请以引用的方式整体并入本文中。
图5显示了用于本发明的风力涡轮机的一个示例的连接配置。风力涡轮 机20包括设置在壳体上的舱盖30，所述壳体包含输出装置40，所述输出装 置40包括，例如：AC到DC转换器、和/或DC到AC转换器、和/或产生 适当标准化的输出(例如，在适当的频率和电压下的DC输出或AC输出) 的其它设备和装置。从所述输出装置40，一组电缆62或其它连接器将来自 风力涡轮机塔架的电能传导至互连点和负载。电缆62被部分显示，设于地 下风力涡轮机20和互连点之间，尽管电缆62还可以在地上被单独通线路。
图5中的本发明的示例性的具体实施例中的一个特征为：在连接电缆62 中传输的输出是具有相对高压(例如作为例子的120或240VAC，尽管其它 电压也可以)的AC电能。现有的用于住宅使用的风力涡轮机通常产生带有 相对低电压的DC电能(典型地为12、24、36或48VDC)，并且换流器位于 负载或互连点上或者位于负载或互连点附近。现有技术中的风力涡轮机的结 果是涡轮机需要设在相对靠近负载或互连点的位置，以为了将低电压DC电 缆中的线路损耗和成本最小化。本发明允许产生更高输出电压的风力涡轮机 位于远离负载或互连点的位置，例如潜在地更加多风的位置，因为在传输更 高电压输出的电缆62中的相对电损耗比传输低电压的电缆中的电损耗要低 得多。
在互连点位置(例如在住宅处)，典型地提供有电能配电盘64，该电能 配电盘64可以包括断路器或其它保护装置。在电能配电盘64的位置或其附 近还可以具有需给电表66。电负载68可选择地，可以与电能电缆在电能配 电盘64的位置连接。该电负载68在图5中当作住宅负载而被显示。然而， 任何电负载可以通过连接电缆62而被可能连接。例如，负载68可以是具有 电阻的、感应的、电容性的、或其以上的结合。并且，在电能配电盘的位置， 电能电缆62可以与公用电线线路70互连。这种配置可以被用于例如“净计 量”的情形下，其中公用电力用户依赖公共电力设施来提供电能，但是利用 风力涡轮机来抵消用户使用的部分或全部能源。在某些情形下，用户还可以 将多余的已产生的电能出售给当地公共部门。
图6显示了按照本发明的用于连接风力涡轮机的第二可能配置。该配置 类似于图5所示的那样，除了在当公共电网发生故障时，电池或其它电能存 储装置72被连接至系统，以做备用电能。当公共电力价格很高，但是当风 已经停止提供足够的电能产生能源的时候，存储在存储装置72中的能量还 可以被用来馈给电网或供应当地负载68。预料到这些情况，存储装置72可 以例如在当风很大或者当公共电力费用很低的时期被充电。为了将这些存储 装置72与系统相连接，以提供备用电能，典型地必须将存储装置72的DC 输出转换成AC输出。例如，双向换流器74可以在公共电力可用期间被用 于对存储装置72进行充电，并且可以在缺乏公共电力时被用来将存储装置 72的输出转换成AC输出。
充电监控装置106可以与存储装置72连接，其目的在于度量存储装置 72的充电状态。例如，充电监控装置106可以将信号或其它信息传输给风力 涡轮机20的控制器，这样当存储装置72充满电时，风力涡轮机20的输出 可以被减少，例如通过对转子进行减速和/或失速或者通过对电路开路而减少 风力涡轮机20的输出。充电监控装置106可以通过例如铜线、纤维光纤、 或通过无线通信连接而与风力涡轮机内的控制器进行通信。一个具体实施例 提供了在充电监控装置106和风力涡轮机内的控制器之间的无线通信连接。 该充电监控装置106还可以监控负载68的电平，这样当存储装置72充满电 时，风力涡轮机20的输出被限制，以适合于负载68。可能有必要提供变压 器或其它电压转换装置，这样存储装置72可以在与公用电线线路70和/或负 载68不相同的电压下使用。
无线装置还可以被用于其它目的。例如，在一个具体实施例当中，使用 者可以选择“安静”操作模式，其中RPM或电能被限制，或者产生较低的 尖速比(TSR)，以致减少声音的发出。
图7显示了按照本发明的用于连接风力涡轮机的第三种可能配置。该种 配置类似于图5和图6所示的配置，除了没有显示将电能供应至负载的公共 线路。这是一种独立配置，其可以用在遥远地点中，例如，公共电能无法到 达的地区。在这种配置中，电能从风力涡轮机20中通过电能电缆62传输。 电能进入电能配电盘64，所述电能配电盘64可以包括当地法规想要的或要 求的断路器、电能调节设备、计量仪、保险装置、或其它装置。电能可以从 所述电能配电盘64被提供至负载68，例如可以被住宅使用。在图7中，负 载68作为住宅负载而被显示，尽管很宽范围的负载可以被风力涡轮机进行 电能提供，包括雷达站、微波发射机、科学监控站、或其它任何可以想到的 负载。电池或其它电能存储装置72通过双向换流器或其它输出标准化装置 74而与负载68相连接。除了风力涡轮机20提供在传统电能备用系统中公共 电线通常提供的功能，存储装置72和标准化装置74以类似于图6所描述的 配置的方式运行。
当风力涡轮机20产生了多于负载68正在消耗的电能，过量的电能被转 移至存储装置72。当风力很小，并且风力涡轮机产生的电能小于负载68所 消耗的电能，那么所需要的额外电能就从存储装置72中提取出来。这样， 标准化装置74允许电能流入或者流出存储装置，并且输出是可控的，这样 可以服务于感应负载。
除了负载68，例如可以是AC负载，图7中所示的配置包括单独的DC 负载76，该DC负载76包括加热器、DC灯泡、氢电解器、阴极保护系统、 泵、加热器或其它DC设备或负载。充电监控装置106可以与存储装置72 相连接，其目的在于度量存储装置的充电状态。该充电监控装置106传输信 号、或者与风力涡轮机20的控制器相通信，这样当存储装置72充满电时， 风力涡轮机的输出可以被减少，例如通过对转子进行减速和/或失速或者通过 对电路开路而减少风力涡轮机20的输出。充电监控装置106可以通过例如 铜线、纤维光纤、或通过无线通信连接而与风力涡轮机内的控制器进行通信。
一个示例的具体实施例提供了在充电监控装置106和风力涡轮机20的 控制器之间的无线通信连接。该充电监控装置106还可以监控DC负载76 的电平，这样当存储装置72充满电时，风力涡轮机20的输出被限制，以适 合于DC负载76。可能需要变压器或其它电压转换装置来允许风力涡轮机用 于与风力涡轮机20和负载68不同电压的存储装置72和/或DC负载76。
图8显示了按照本发明的用于连接风力涡轮机的第四种可能配置。除了 其它的以外，本发明的该实施例允许对频率进行控制，这样频率就对效率和 成本来说是最优的。例如，图8中的配置涉及对高频率(例如大约400Hz) 变压器的输入。此外，通过图8中所示的具体实施例，由于电能的来源可以 被控制(例如，通过控制风力涡轮机20的工作)，因此在DC一侧(例如在 DC负载76的位置)不需要额外的调节器；作为代替，从AC一侧(例如， 在电能到达整流器104之前在风力涡轮机20内或者系统内)的输出可以被 控制，以控制DC输出。该具体实施例中的风力涡轮机20可以进一步地利 用单相而得以运行，其允许在系统内使用的变压器(例如变压器102)更加 容易和便利地获取，从而减少成本(例如，比通常需要三相交流发电机的时 候更容易和便利-合适的三相变压器通常在该实施例中的涡轮机的典型应 用中更加难以获得和使用。进一步地，众所周知，现有涡轮机最多至在相对 的高电压(例如大约240VAC)下提供可变的三相AC输出(例如根据涡轮 机速度而变化)，这种现有的涡轮机的输出通常被输入至三相变压器，并且 三相变压器的输出被输入至整流器。整流器的输出被输入至调节器，该调节 器与负载相连接。)。
在图8所示的实施例当中，风力涡轮机20仅仅与DC负载76相连接。 在现有的风力涡轮机中，从风力涡轮机20至负载的电能会作为相对低电压 的DC电能而被传输。在本发明的该应用当中，从风力涡轮机20至负载的 电能作为在电缆62上的相对高电压的AC电能而被传输。所述AC电压可以 取决于设计选择而被选定，但优选地应当与实践一样高，以减少电缆62的 尺寸并对线路损耗最小化。可以预计，120VAC或240VAC的电压可以在很 多应用中进行良好作业。
在本发明的该变型当中，AC到DC转换器104(例如整流器)被提供在 例如DC负载76、以及/或者能量存储装置72(例如电池)附近。并且，由 于电能作为高电压AC电能而被传输，可以利用变压器或者其它电压转换装 置来将电压转换至适合于存储装置72和/或DC负载76的级。典型地，DC 负载76可以在12、24、36、或48伏特的电压下工作，尽管取决于设计选择， 其它电压也是可行的。充电监控装置106可以与存储装置72连接，其目的 在于度量存储装置72的充电状态。该充电监控装置106应当与风力涡轮机 20的控制器相通信，这样当存储装置72充满电时，风力涡轮机20的输出可 以被减少或停止。
充电监控装置106可以通过例如铜线、纤维光纤、或通过无线通信连接 而与风力涡轮机20进行通信。一个具体实施例提供了充电监控装置106和 风力涡轮机20之间的无线通信连接。
在图8中所示的具体实施例当中，与导体62相关联的、从风力涡轮机 20到DC负载76的电损耗被最小化。然而，如果电压变换装置102是变压 器的话，还会导致额外的损耗。在低电能情况下，芯损耗对于变压器占主导 地位，而在高电能级下，电流相关的损耗对变压器占主导地位。依赖于电能 级，如图9所示，总体变压器损耗可以通过利用DC到AC转换器，例如换 流器而被最小化，以使得在可变频率下产生风力涡轮机的输出。图9显示了 换流器频率与风力涡轮机的电能输出的函数图表，其中在低电能级下，当来 自变压器的芯损耗占主导地位时，输出装置的频率可以被设置地较低，以弥 补这些损耗。在高电能级下，输出装置的频率可以被增大，从而对变压器电 流相关的损耗最小化。
依赖于风力涡轮机的大小、变压器的设计、风力涡轮机和变压器之 间的长度和尺寸、以及其它因素，频率和电能的关系可能会与图9所示 的不同。变压器的尺寸和成本可以通过最大换流器频率除以最小换流器 频率的比值而被缩减。因此，例如如果最小频率是50Hz，最大频率例如 是500Hz，那么变压器的尺寸可以仅为换流器在恒定频率下工作的情况下 所需尺寸的10％。
图10A～10C显示了按照本发明的具体实施例，示例的无槽交流发电 机设计32的局部视图。图10A和10B所示的交流发电机的切面视图包括 导体线圈80，所述导体线圈80由围绕叠层式的或其它形式的涡电流减少 材料设置的扁平导线材料(例如铜)形成，所述涡电流减少材料例如为铁 粉，并提供有低损耗的芯78，所述芯包括磁通量传导材料，例如钢或者其它 含铁材料。举例而言，扁平导线材料的使用将线圈80的间距最大紧密化， 而对涡电流和使用其它圆截面导体材料所带来相关的负面影响最小化，例如 典型的圆形断面的铜线。
叠层式或其它形式的低损耗芯78以及被设置的导体线圈80被模制的区 域53(例如塑胶罩壳)所环绕。交流发电机32的绕组部包括叠层式或其它 形式的低损耗芯78、线圈80、以及被模制区域53，该绕组部主要被固定在 风力涡轮机的壳体内。在图10A～10C所示的具体实施例当中，交流发电机 32的绕组部被分成三个部分：52a、52b、52c，尽管可以用任何合适的数量 (包括一个)来表示绕组部的部分的数量。使用这些部分52a、52b、52c的 优势包括：通过允许仅仅拆卸和替换交流发电机32的绕组部的部分而增强 的维修便利。此外，环绕叠层式或其它形式的低损耗芯78的线圈80的设置 被简化，因为线圈80可以脱离对应于绕组部的部分52a、52b、52c的芯部 分而缠绕，接着可滑动地或者以其他方式通过绕组部的部分52a、52b、52c 的端部而围绕绕组部的部分52a、52b、52c进行设置。进一步地，52a、52b、 52c部分可以通过包括交流发电机32的整体绕组部的更小的角部分而得以 更加容易地生产。例如，在一个具体实施例当中，叠层和/或其它芯材料从扁 材中盖印，并且通过使用交流发电机32的绕组部的三分之一(或者更小的) 部分，更大数量的叠层可能会更加有效地从扁材中得以制造。类似地，这样 制造的芯部分和制造的绕组部可能会更加容易地进行航运和存储。
如图10A所示的示例性的交流发电机32，交流发电机32的旋转部包括 转子部84和磁体部82。所述转子部84包含边缘部84a、毂部84b、以及一 个或多个辐条或其它连接器84c，所述辐条或连接器84c用于将所述边缘部 84a连结至毂部84b。磁体部82包含环绕并连接至边缘部84a设置的多个磁 性元件(例如，单独的磁铁或者磁性材料的被磁化部分)。例如，磁性元件 可以包括邻接至(例如通过粘结)边缘部84a的多个单独的磁铁，每个单独 的磁铁相对于每对邻近的单独磁铁在它的磁极方向进行180°导向，这样就形 成了邻近的北极和南极的交替对，并且通过这种磁铁而产生了场，每个场对 每个邻近磁铁产生的场具有相反的180°导向。为了增大通过磁性元件传输的 磁通量，例如相对于空气，芯78典型地包括磁通量传导材料，例如钢、铁 或其它含铁材料，并且转子部84的边缘部84a也包括磁通量传导材料，例 如钢、铁或其它含铁材料。
如图10A的最佳显示，用于图10A～10B的示例性的交流发电机32的 转子部84的毂84b被连接至轴95。所述轴95可以包括一个或多个装置96， 例如轴承或轴衬，以最低限度地与装置进行摩擦配合，例如在交流发电机壳 体内的开口。这样，在作业中，磁体部82能够通过转子部84和驱动轴95 (例如通过风力操作装置，例如风力发电机叶片而驱动)而相对于可固定保 持的绕组部进行可旋转地移动。
图10A和10B所示的示例性的实施例中的线圈80被连接，来形成六组 绕组81a、81b、81c、81d、81e、81f，该六组绕组互相毗邻，并围绕叠层式 或其他形式的低损耗芯18的周围顺次进行重复。如图10B的最佳显示，绕 组81a、81b、81c、81d、81e、81f中的每一组均沿着交流发电机32的绕组 部而在一端与紧邻的对应绕组相连接。在一个具体实施例当中，每组绕组的 连续对在相反的端部被连接，这样每个接连的线圈部对于之前被连接的线圈 部而言具有相反的极性。除了其他优点之外，这种方法允许获得多个连接以 及增加的冗余度，从而为冗余的失速控制提供必要的冗余度。通过确保绕组 81a、81b、81c、81d、81e、81f中的每组都非常相似或者大致相同，组装可 以变得很便利，并且性能可以得到改善。
图10C显示了交流发电机32的局部试图，其包括绕组部53、磁体部分 82和毂的边缘84a。在组装时，交流发电机32的三个绕组部部分52a、52b、 52c中的每一个均在其端部与邻近的两个部分相连接。六个电线端部(例如， 如图10B所示，接线端组105、106)，其中每一个用于图10A和10B所示 的六组绕组80a、80b、80c、80d、80e、80f中的一组，该六个电线端部从三 个绕组部部分53a、53b、53c中的每一部分的端部延伸。从每对毗邻的绕组 部部分53a、53b、53c中延伸的六个电线端部的每一个均被连接至从邻近绕 组部部分中延伸的六个电线端部。该连接可以通过例如印刷电路板或其它连 接元件97、98、99而进行。每个绕组部部分52a、52b、52c中的每个叠层 式或其它形式的低损耗芯78类似地互相毗邻。
因此，如图10A～10C所示，通过在每个绕组部部分53a、53b、53c中 的被连接的对应绕组，六个连续的绕组得以形成，其中六个连续绕组中的每 一个的第一端与连接元件97的其中之一进行端接，该连接元件97包括导线， 所述导线对应于六个连续绕组的第一端。六个连续绕组中的每个绕组第二端 通过连接元件97而被连接在一起，并连结至第七导线，这样，7根导线100 从连接元件97延伸出来，第七导线对应于六个连续绕组的中央点。对于绕 组的各种不同的电路图表显示在申请人共同悬而未决的美国临时申请和与 该临时申请相对应的美国专利申请当中，该临时申请的申请号为60/760,407， 名称为“失速控制器以及风力涡轮机的备用设备”，申请日为2006年1月20 日，该美国专利申请的名称为“失速控制器以及风力涡轮机的备用设备”， 申请日与本申请的申请日相同。
图11和12显示了本发明的叶片24的多种特征。图11和12中所示的 本发明的变型当中的叶片24可以例如由玻璃增强聚酯，在多部分注塑模或 多部分压缩模工艺中得以形成。本发明允许每个叶片24由其他材料制造而 成，只要叶片重量轻、经济且耐用即可。利用多部分注射模制成叶片24的 一个优点在于：叶片24能够以简单和廉价的方式进行大规模生产。另一个 优点是，通过将叶片24分割成在运转工作中面朝叶片24的低压侧的部分和 在运转工作中面向叶片24的高压侧的部分(以下会参照图14A和14B进行 更为详尽的描述)，叶片24可以被制造得重量更轻、并增加有内部加强部件， 例如叶肋。
如图13A～13C所示，当风使每个叶片24转动时，叶片24进入塔架92 的顺风区域C。由于塔架产生的涡区，塔架的顺风横截面空间C中的风速被 降低。本发明的具体实施例当中的叶片24利用后掠式轮廓而被构造，这样 叶片24的根部首先进入塔架的顺风横截面空间C(见图13A)，之后叶片24 的其余部分逐渐跟随着根端部(见图13B)，在叶片24的其余部分进入塔架 92的截面C之后，叶片24的顶部90也进入塔架92的截面C(见图13C)。 当每个叶片24旋转时，在叶片24的顶部90进入区域C之前，叶片24的根 部端离开塔架遮蔽。
由于现有的叶片在每个叶片没有这种连续的的进入和离开部的情况下 在塔架的顺风平面内进入和离开塔架遮蔽的时候，风速的相对突然的变化产 生了叶片迎角的脉冲变化，该变化导致了叶片穿越塔架遮蔽而产生的周期性 的噪音。通过提供后掠式的叶片外形，除了其它优点以外，本发明解决或缓 和了现有的风力涡轮机叶片发出的周期性噪音的问题。
图14A和14B显示了按照本发明的具体实施例，涉及示例性的叶片124 制造的特性。图14A显示了穿过示例性的叶片124的宽度的截面视图。如图 14A所示，叶片124被分成两个部分124a和124b，其在图14A中被显示在 组合位置。(叶片可以类似地被制成多于两个部分。)第一叶片部分124a在 工作时通常被导向在叶片124的高压侧，第二叶片部分124b在工作时通常 被导向在叶片124的低压侧。进一步如图14A所示，叶片124的容室部125 形成在组装后的第一叶片部分24a和第二叶片部分24b之间。
图14B显示了叶片124未装配的立体视图。如图14B所示，该实施例 的叶片124被分割成(通常沿着叶片124的长度方向L)第一叶片部分124a 和第二叶片部分124b。如图14A和14B所示的那样，例如将叶片124沿着 L方向分割是优于现有的形成叶片的方法，其中所述现有方法是将叶片垂直 于L方向进行分割，如图14A和14B所示，因为现有的方法易在叶片内的 分割点产生薄弱状况或者导致性能问题。
除了其它的以外，通过以图14A和14B所示的方法组装叶片124，依赖 所形成的中空的(容室)部125，所形成的叶片124重量比例如同种材料的 固态一体成型的叶片更轻。所形成的叶片124的重量和刚度还可以通过对第 一和第二叶片部分124a、124b中的每一个的壁厚的控制而被控制。进一步 地，叶片124的生产通过利用沿着图14A和14B所示的线的多叶片部分和 中空部的方法而便利很多，因为例如，与注射模制形成的固态叶片的生产方 法相比而言，本方法更加容易获得材料的均匀性，并且装置的形成也更加容 易(例如通过注射模制)。
在某些具体实施例当中，可以将叶肋加入到中空(凹陷)部125内，以 增强所形成的叶片的刚度和强度，并增加叶片部分124a、124b潜在地互相 接合的区域。示例的这种叶肋124c被显示在图14B的第二叶片部分124b的 一端内。在一个具体实施例当中，另外的叶肋被加入到第二叶片124b的内 部区域N(以及第一叶片部分124a的相对应的部分)当中，且每个这种肋 条在叶肋内的沿长度方向的大体导向平行于叶片124的长度方向L。肋条的 这种导向总体上在长度方向L上增强了叶片124的刚度，其中该方向为大致 上叶片124在工作时承受最大应力的方向。
图15A～15F显示了按照本发明的具体实施方式的示例的偏航组件150。 图15A包含示例性的偏航组件150的零件的分解图。这些零件包括可连接至 PCB或其它电路装置或者可结合在PCB或其它电路装置内的滑动环装置 151，该PCB或其它电路装置可以包括其它电子元件或电路元件，例如线路 滤波器或电涌放电器；一个或多个电刷或其它可变地连接的机构，所述一个 或多个电刷或其它可变地连接的机构具有间隔装置设置其间，以及具有保持 装置152、154，其用来将滑动环装置151连接至输出线或多条输出线170； 一个或多个偏移机构，例如弹簧，所述偏移机构用来将可变地连接的机构152 进行偏移，以接触滑动环装置151；一个或多个可滑动配合装置155、156、 159，例如卡环和轴承，用以允许涡轮机壳体22相对于偏航件162可滑动的 转动，所述偏航件162通过一个或多个柔性操作连接装置157a、157b、158、 160、167，例如螺栓和螺母、垫圈、以及柔性轴承，例如橡胶轴承；偏航屏 蔽装置，以在物理上或其它方式上保护偏航组件150的各种装置，例如避免 紫外线辐射；一个或多个具有可选择的绝缘袖套164的刚性连接装置163， 例如铜连接管，所述一个或多个刚性连接装置163与连接装置配合装置165 相配合，例如接线片，以将输出线或多条输出线170连接至刚性连接装置或 多个刚性连接装置163；绝缘装置166和盖子168，其用以允许接近偏航组 件150的装置；以及应变释放装置169，其用来释放应变，以允许输出线或 多条输出线连接至偏航组件170。
图15B显示了图15A中的示例的偏航组件150的特定装置的局部切面 图。如图15B所示，涡轮机壳体22通过偏航组件150而被连接至塔架28， 所述偏航组件150包括例如：轴承或者其它柔性操作连接装置，例如减少振 动/震动的装置67。
图15C显示图15A中的偏航组件150的各种元件、以及与这些元件相 互作用的其它装置的局部视图。如图15C所示，控制器和/或其它电路装置 180具有连接在其下侧的滑动环装置，其中所述控制器和/或其它电路装置例 如是PCB，所述PCB包含AC线路滤波器、电涌放电器、和/或其它元件。 配合所述滑动环装置的是包含在保持装置154内的一个或多个电刷或其它可 变地连接的机构。所述保持装置154(例如电刷固定座)被连接至偏航件162。 显示于图15C内的还有连接装置181、盖子168、和应变释放装置169，其 中所述连接装置181(例如接线片)用于将输出电线或其它可变地连接的机 构连接至输出线路170的单独线路170a。
图15D显示保持装置154的立体图。
图15E显示图15A中的偏航组件150的各种元件、以及与这些元件相 互作用的其它装置的另一局部视图。显示在图15E中的偏航组件150的装置 包括电路装置(例如PCB)180、各种示例的滑动环装置151、一个或多个 可变地可连接结构152、一个或多个偏移机构153、保持装置154、刚性连接 装置和被设置的绝缘衬套163、164、以及连接装置固定架192，其中所述滑 动环装置151包括一个或多个压片滑动环151a和一个或多个位于滑动环 151a之间的间隔装置151b，例如隔离器；所述一个或多个可变地可连接结 构152例如为电刷，所述可变地可连接结构152具有连接器190，例如导线； 所述偏移机构153例如为弹簧；所述连接装置固定架192用来保持和分隔附 件装置，例如图14C所示的附件装置。
图15F包含图15A中的偏航组件150的各种元件、以及与这些元件相互 作用的其它装置处于已装配后状态的视图。
本发明的示例性的具体实施例已经按照上述的优点而进行了描述。将会 被理解，这些例子仅仅为本发明的示例，许多变型和修改对于本领域技术人 员是显而易见的。
本申请主张申请人共同待决的美国临时专利申请，该临时专利申请的申 请号为60/699,940，名称为“通用风力涡轮机”，申请日为2005年7月15 日，在此以引用的方式整体并入本文中。