使用移动体的风力发电系统

技术领域

本发明涉及一种发电系统，具体涉及一种基于具备叶片的一个或多个移动体进行风力发电的风力发电系统及包含在其中的移动体。

背景技术

风力发电机是一种将风能转化为电能的设备。吹来的风使风力发电机的叶片旋转。此时，可利用叶片的旋转力发电。具体而言，风力发电机可由三部分组成：叶片、变速装置和发电机。叶片是随风旋转以将风能转化为机械能的装置。发电机是将叶片产生的机械能转化为电能的装置。

风力发电作为一种可替代现有化石燃料的新再生能源受到关注，但在通常配置的叶片旋转式风力发电机中，需要大型旋转叶片才能获得更大的电能，而大型旋转叶片存在周边环境中产生噪音的问题。

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种风力发电系统及其所使用的移动体，其基于利用风力沿轨道部提供的移动路径移动的移动体发电，以解决现有大型旋转叶片旋转所产生的噪音问题。

但是，本发明所要解决的课题不限于上述课题，可在不脱离本发明的思想及范围的情况下进行各种扩展。

解决问题的方法

为达到所述目的，一方面，本发明提供一种风力发电系统。所述风力发电系统，包括：轨道部，提供水平方向的移动路径；及多个移动体，配置为沿所述轨道部的移动路径移动。

所述移动体，包括：叶片，根据风能提供用于所述移动体的移动的动力；多个轮子，根据叶片提供的动力匹配于所述轨道部进行旋转，以沿所述轨道部的移动路径移动所述移动体；及机舱(nacelle)，具备根据所述轮子的旋转力发电的发电机。所述轨道部为两个轨道平行成对的铁道形式，所述轮子包括用于插入所述轨道的匹配槽。

所述发电机与所述轮子的旋转轴相连，并根据从所述轮子的旋转轴传递的旋转力发电。所述发电机、所述旋转轴、所述轮子、所述轨道部及用于向外输送电力的输电线路电连接，以通过所述旋转轴、所述轮子和所述轨道部将所述发电机产生的电力输送至所述输电线路。

所述轨道部形成一个环；具备于所述多个移动体上的多个叶片中的各叶片配置为根据按照所述环内的所述多个叶片中的各叶片的位置确定的目标移动方向信息及风向信息自适应旋转，以在所述目标移动方向上实现动力最大化。所述多个叶片中的各叶片，以垂直于地面的旋转轴为准进行旋转。

所述多个叶片中的各叶片，配置为响应于所述目标移动方向和风向一致的决定，沿进行下风航行的方向进行旋转；配置为响应于所述目标移动方向和风向相反的决定，沿进行上风航行的方向进行旋转。

所述多个叶片中的各叶片具备沿高度方向分开的第一部分叶片和第二部分叶片；所述第一部分叶片和所述第二部分叶片配置为可相互独立旋转；所述第一部分叶片和所述第二部分叶片配置为根据各自所处高度的风向信息自适应旋转，以在各所述目标移动方向上实现动力最大化。

所述轨道部形成一个环；具备于所述多个移动体上的多个叶片中的各叶片由柔性材料构成并具备多个气囊，配置为根据按照所述环内的所述多个叶片中的各叶片的位置确定的目标移动方向信息及风向信息控制所述多个气囊中至少一个气囊的充气量，以变形为在所述目标移动方向上实现动力最大化的形状。

所述轨道部形成一个环；对所述环内的所述多个叶片中的各叶片的位置的信息是具备于所述多个叶片中的各叶片的位置信号接收装置接收来自具备于所述环内的多个位置识别信号生成装置中至少一个的位置识别信号获得的。所述风向信息来自具备于多个叶片的风向传感器。

所述轨道部为多个；多个所述轨道部，包括：第一轨道部，形成第一环；及第二轨道部，形成设置于所述第一环的内部的第二环。

所述叶片的水平长度为90米，垂直高度为120米。多个叶片中的各叶片配置为自适应旋转，以使各所述移动体的移动速度接近1.9m/s。所述风力发电系统还包括连接所述移动体之间的连接部；所述连接部可变调整所述移动体之间的间距。

另外，为达到所述目的，另一方面，提供一种移动体。所述移动体，为用于风力发电系统的移动体，配置为沿提供水平方向的移动路径的轨道部的移动路径移动，包括：至少一个叶片，根据风能提供用于所述移动体的移动的动力；多个轮子，根据所述叶片提供的动力匹配于所述轨道部进行旋转，以沿所述轨道部的移动路径移动所述移动体；及机舱(nacelle)，具备根据所述轮子的旋转力发电的发电机。

所述轨道部为两个轨道平行成对的铁道形式，所述轮子包括用于插入所述轨道的匹配槽。所述发电机与所述轮子的旋转轴相连，并根据从所述轮子的旋转轴传递的旋转力发电；所述发电机、所述旋转轴、所述轮子、所述轨道部及用于向外输送电力的输电线路电连接，以通过所述旋转轴、所述轮子和所述轨道部将所述发电机产生的电力输送至所述输电线路。

所述叶片，根据按照在所述轨道部构成的环内的所述移动体的位置确定的目标移动方向信息及风向信息自适应旋转，以在所述目标移动方向上实现动力最大化。

所述叶片由柔性材料构成并具备多个气囊，配置为根据按照在所述轨道部构成的环内的所述移动体的位置确定的目标移动方向信息及风向信息控制所述多个气囊中至少一个气囊的充气量，以变形为在所述目标移动方向上实现动力最大化的形状。

所述叶片为多个；多个叶片中的各叶片具备沿高度方向分开的第一部分叶片和第二部分叶片；所述第一部分叶片和所述第二部分叶片配置为可相互独立旋转；所述第一部分叶片和所述第二部分叶片配置为根据各自所处高度的风向信息自适应旋转，以在各所述目标移动方向上实现动力最大化。

所述叶片的水平长度为90米，垂直高度为120米。所述叶片配置为自适应旋转，以使所述移动体的移动速度接近1.9m/s。

发明效果

上述公开的技术具有如下效果。但这不意味着特定实施例需包括全部如下效果或只包括如下效果，因此，所公开的技术的权利范围不受此限制。

根据前述根据本发明一实施例的风力发电系统，提供一种基于利用风力沿轨道部提供的移动路径移动的移动体发电，以解决现有大型旋转叶片旋转所产生的噪音问题的风力发电系统及其所使用的移动体。

配置为发电机的旋转轴利用沿轨道提供的移动路径移动的多个叶片和/或移动体的移动进行旋转，以解决现有大型旋转叶片旋转所产生的噪音问题。

此外，与现有的叶片旋转方式的风力发电机相比，在建设可产生大量电力的风力发电厂(Wind Farm)时，可以提高空间效率，还可降低建设成本。

此外，通过配置为使叶片根据风向自适应旋转，不受气象条件的影响，实现高效发电。

附图概述

图1为根据本发明一实施例的风力发电系统的概念图。

图2为根据本发明一实施例的环形风力发电系统的斜视图。

图3为根据第一方面的叶片和/或移动体与发电机中心轴之间的动力传递结构示意图。

图4为根据第二方面的叶片和/或移动体与发电机中心轴之间的动力传递结构示意图。

图5为伯努利定理的概念图。

图6为根据风和航行方式的帆船的速度示意图。

图7为根据一方面的叶片支架的截面图。

图8为根据一方面的高度分离型叶片的示例图。

图9为根据一个方面的轨道、移动体和叶片的结合关系图。

图10为根据一方面的风力发电系统的俯视图。

图11为叶片间距可调的风力发电系统的俯视图。

图12为发电机中心轴的设置示例图。

图13为齿轮可变的风力发电系统的示例图。

图14为单独建造的收纳库的示例图。

图15为轨道上建造的收纳库的示例图。

图16为叶片间结合形式的示例图。

图17为可向地面方向折叠的叶片的示例图。

图18为具备同心的多个轨道设置方式的示例图。

图19为层叠型多个轨道设置方式的示例图。

图20为根据本发明第二实施方式的风力发电系统的概念图。

图21为根据本发明第三实施方式的风力发电系统的概念图。

图22为图21的实施方式中的移动体与发电机中心轴之间的动力传递结构示意图。

图23为根据本发明第四实施方式的风力发电系统的概念图。

图24为说明图23所示的轨道和移动体的匹配结构，及该结构与旋转轴及机舱的连接结构的截面图。

图25为示例性地说明图24中的将发电机产生的电力输送至输电线路的路径的示例图。

图26为说明将轮子和轨道之间形成为锯齿形式以防止打滑的结构的概念图。

图27为说明构成环的轨道的斜视图。

图28为说明构成多个环的多个轨道的斜视图。

图29为对现有风力发电机和根据本发明一实施例的风力发电系统的输出的比较结果示意图。

具体实施方式

本发明可进行各种变形且可有各种实施例，将特定实施例示例于附图并进行详细说明。

但是，不是把本发明限定在特定事实方式，而需包含属于本发明的思想及技术范围的所有变更、均等物乃至替代物。

第一、第二等属于可用于说明各种结构，但上述结构不受上述术语的限制。上述术语的目的是区分一个结构和另一个结构。例如，在不超过本发明的权利范围的前提下，第一结构可以命名为第二结构，同样，第二结构也可以命名为第一结构。“及/或”表示多个相关记载项目的组合或多个相关记载项目中的某一项。

一个结构“连接”或“接入”另一个结构是指直接连接或接入另一个结构或通过其他结构连接或接入。与此相反，一个结构与另一个结构“直接连接”或“直接接入”是指中间不存在其他结构。

用于本申请的术语只是说明特定实施例而非限制本发明。在语境中没有明显的区别，则单数的记载包含复数的含义。在本申请中，“包括”或“拥有”等术语表示存在说明书上记载的特征、数字、步骤、动作、结构、部件或它们的组合，而非预先排除一个或以上的其他特征、数字、步骤、动作、结构、部件或它们的组合的存在或附加可能性。

除非有特别的说明，包括技术或科学术语在内的在此使用的所有术语的意思与本发明所属技术领域的技术人员通常所理解的意思一样。一般使用的与词典中定义的术语相同的术语具有与相关技术的语境中的意思相同的含义，除非有明确的定义，在本申请中不具有理想的或过度的含义。

下面，结合附图对本发明较佳实施例进行详细说明。在说明本发明的过程中，为便于理解，对附图中的相同构件使用相同的附图标记，省略对相同构件的重复说明。

如前所述，风力发电作为一种可替代现有化石燃料的新再生能源受到关注，但在通常配置的叶片旋转式风力发电机中，需要大型旋转叶片才能获得更大的电能，而大型旋转叶片存在周边环境中产生噪音的问题。为了尽量减少旋转噪音造成的损害，尝试将风力发电机的安装位置变更到海上，但海上安装会增加建筑成本，从而降低作为风力发电的优点的经济性，而且可能造成严重的环境问题。

为解决所述问题，根据本发明一实施例的风力发电系统，配置为发电机的旋转轴利用沿轨道提供的移动路径移动的多个叶片和/或移动体的移动进行旋转，以解决现有大型旋转叶片旋转所产生的噪音问题。下面，结合图附图对根据本发明一实施例的风力发电系统进行更具体的说明。

<第一实施方式>

图1为根据本发明一实施例的风力发电系统的概念图，图2为根据本发明一实施例的环形风力发电系统的斜视图。如图1或图2所示，根据本发明一实施例的风力发电系统100可包括轨道10、移动体20、多个叶片30及具备发电机的机舱(nacelle)40。

轨道10可提供可使移动体20和/或多个叶片30滑动移动的移动路径。虽然在图1所示的实施例中，轨道10被图示为在移动体20的侧面提供移动路径，但轨道10可以有可以提供可使移动体20和/或多个叶片30滑动移动的移动路径的各种设计方式。例如，可以采用火车轨道或单轨等形式。如图1所示，根据本发明一实施例的轨道10可配置为安装在地面上或通过支架安装，以便为移动体20和/或多个叶片30提供水平方向的移动路径。

移动体20可配置为沿轨道10提供的移动路径滑动移动，移动体上可安装多个叶片30，以根据风能为移动体20的移动提供动力。即当起风时，风提供的能量作用于叶片30，叶片30及所述叶片连接的移动体20被配置为移动。虽然在图1所示的实施例中图示为移动体20与轨道10接触且在移动体20上安装多个叶片30，但轨道10、移动体20和叶片30的安装形式和结构可以有各种变化。例如，在一方面，各叶片30可配置为可在轨道10上滑动移动，而移动体20可连接多个叶片30。在一方面，移动体20可以是如图1所示的一体型，或者在另一方面，也可以是具有多个分节结构的链条形式。此外，根据不同的实施方式，移动体20可以由柔性材料制成。

再参阅图1，在移动体20和/或叶片30的旁边，可以设置具备发电机的机舱40。根据一方面，发电机可以是基于与发电机中心旋转轴结合的发电机中心轴齿轮45的旋转而产生电力的发电机，所述发电机的中心旋转轴可配置为与移动体20和叶片30中至少一个的移动联动旋转。图1图示发电机的中心旋转轴与移动体20的移动联动旋转的配置。

与此相关地，图3为根据第一方面的叶片和/或移动体与发电机中心轴之间的动力传递结构示意图，图4为根据第二方面的叶片和/或移动体与发电机中心轴之间的动力传递结构示意图。

如图3所示，发电机具备发电机中心旋转轴45c及与发电机中心旋转轴45c结合的圆形锯齿齿轮45，在移动体20和叶片30中与至少一个发电机相对的面具备多个锯齿纹20a，发电机中心旋转轴45c可配置为根据移动体20和叶片30中至少一个的移动，锯齿纹20a与圆形锯齿齿轮45的锯齿纹45a啮合移动而进行旋转。虽然图3示例性地图示锯齿纹20a设置在移动体20上，但锯齿纹20a也可以设置在叶片30的面向发电机的一面。

或者，如图4所示，可在叶片30的面向发电机的一面设置叶片动力传输杆30a，并可配置为在叶片动力传输杆30a移动时，通过作用于形成在发电机中心轴齿轮45上的齿轮锯齿纹45a，实现发电机中心旋转轴45c的旋转。与如图4所示的不同，可在移动体20的面向发电机的一面以指定间距设置动力传输杆，并配置为实现中心旋转轴45c旋转。

图12为发电机中心轴的设置示例图。图12所示，发电机中心轴与轨道的关系可以有多种实施方式。根据一方面，如图2或图12所示，在轨道10和移动体20形成环的实施例中，发电机中心旋转轴1210、1220可以位于环之外，也可以位于环之内。此外，发电机中心旋转轴1210、1220的旋转可以直接与移动体和/或叶片的移动联动，也可以通过如发电机中心旋转轴1230等中间装置旋转联动。如图12所示，根据本发明一实施例的风力发电系统还可包括与移动体20和叶片30中的至少一个的移动联动旋转的动力传输轴1231，而设置于动力传输轴1231上的旋转滑轮和设置于发电机中心旋转轴1230上的旋转滑轮可配置为随旋转皮带1233旋转联动。例如，旋转带1233可配置为传送带或链条的形式。

再参阅图2，在根据本发明一实施例的风力发电系统中，轨道10可配置为形成一个环。根据一方面，轨道10还可包括被多个上框架支架13支撑的上框架11，上框架11可配置为保持叶片30的上部可移动，以提高叶片30的直立稳定性。

通过轨道10形成为环，多个叶片和/或移动体的移动路径可具有循环结构。在此，多个叶片30中的各叶片配置为根据按照环内的所述多个叶片30的各位置确定的目标移动方向信息及风向信息自适应旋转，以在目标移动方向上实现动力最大化。

根据另一方面，多个叶片30中的各叶片由柔性材料构成并具备多个气囊，配置为根据按照环内的多个叶片中的各叶片的位置确定的目标移动方向信息及风向信息控制多个气囊中至少一个气囊的充气量，以变形为在目标移动方向上实现动力最大化的形状。

关于目标移动方向，将参阅图10进行更详细的说明。图10为根据一方面的风力发电系统的俯视图。如图10所示，根据本发明一实施例，轨道10形成的环，例如可包括：提供第一方向移动路径的第一部分1010、提供与第一方向相反的第二方向移动路径的第二部分1030、提供从第一部分到第二部分的移动路径的第一连接部分1020，及提供从第二部分到第一部分的移动路径的第二连接部分1040。例如，叶片可配置为在环内沿顺时针方向移动，因此第一部分1010中叶片的目标移动方向可为图10中的(右→左)方向，而第一连接部分1020中叶片的目标移动方向可根据叶片从第一部分1010移动到第二部分1030的程度，逐渐从(右→左)方向变为(下→上)方向，再变为(左→右)方向。此外，第二部分1030中叶片的目标移动方向确定为(左→右)方向，而第二连接部分1040中叶片的目标移动方向可根据叶片从第二部分1030移动到第一部分1010的程度，逐渐从(左→右)方向变为(上→下)方向，再变为(右→左)方向。即根据各叶片在环中的位置，可以确定不同的叶片目标移动方向。

确定各叶片的目标移动方向之后，就可以配置各叶片基于风向信息自适应旋转，从而改变各叶片的方向，以在各所述目标移动方向上实现动力最大化。例如，多个叶片中的各叶片，以垂直于地面的旋转轴为准进行旋转。

关于根据风向的目标移动方向上的动力最大化，图5为伯努利定理的概念图，图6为根据风和航行方式的帆船的速度示意图。如图5所示，伯努利定理可以解释通过改变气流速度产生压力差而产生升力的现象，通过应用伯努利定理，可以改变叶片的方向，以在目标移动方向上实现动力最大化。此外，图6为根据风和航行方式的帆船的速度示意图。如图6所示，在风向相同的情况下，也通过适当调整帆(sail)的方向，使帆船的动力在所需方向上实现翻倍。根据类似的原理，也可在根据本发明一实施例的风力发电系统中，当根据叶片的位置确定目标移动方向之后，可以通过根据风向旋转叶片改变叶片的方向，从而在在目标移动方向上实现动力最大化。

例如，多个叶片中的各叶片，配置为响应于目标移动方向和风向一致的决定，沿进行下风航行的方向进行旋转；配置为响应于目标移动方向和风向相反的决定，沿进行上风航行的方向进行旋转。在图10中，当风向为(右→左)方向时，叶片可在第一部分1010中沿进行下风航行的方向进行旋转，而在第二部分1030中沿进行上风航行的方向进行旋转。在第一连接部分1020和第二连接部分1030中，叶片可根据按照叶片各位置的目标移动方向进行旋转，以实现动力最大化。

根据本发明的一方面，各叶片可配置为帆船的帆(sail)的形式。各叶片具备支架，并可配置为由支架保持帆(sail)形式的薄膜。因此，与具有大型旋转叶片的现有的风力发电机相比，根据本发明的一方面的风力发电系统可显著降低设备成本。帆状的薄膜可以由如耐磨布或棉布等遮阳篷材料形成，或可使用如Tetron等合成纤维或聚合物融合材料。

此外，如上所述，根据伯努利原理和/或帆船转向原理，可以对各叶片30进行改进，使其形状能够在目标移动方向上实现动力最大化。例如，根据伯努利定理，增加叶片一侧面的倾斜度以使其大于其他侧面的倾斜度，从而改变叶片两侧的气流速度，产生从叶片的特定侧面向相反侧面的动力。

在一示例性实施例中，多个叶片中的各叶片可由柔性材料制成，并可具备多个气囊，通过选择性地改变多个气囊中某些气囊的充气量，可将叶片塑造成在指定风力条件下在所需方向获得动力的形状。例如，可以使用气泵改变充气量。

在其他实施例中，不具备独立气囊的薄膜形式的叶片可通过可以分节单位改变角度的网格形式的支架进行控制，通过以各格子单位改变旋转量，将叶片变形为在指定风力条件下在所需移动方向上实现动力最大化的形状。

此外，根据本发明的一方面，各叶片可以垂直于地面的旋转轴为准进行旋转。图7为根据一方面的叶片支架的截面图。如图7所示，各叶片的支架可包括配置为支撑帆状的薄膜的上支架31和可供上支架31可旋转地结合的下支架32。下支架32提供一个与上支架31结合的叶片旋转轴35通过的空腔。叶片旋转轴35可与电机轴34相连，以根据来自电机33的旋转力进行旋转架以旋转上支架，并将帆状的薄膜的方向调整到所需的方向。

此外，图8为根据一方面的高度分离型叶片的示例图。在根据本发明的一方面的风力发电系统中，适合于实现发电效率最大化的叶片尺寸可能是很大的规模，而在不同高度的风向有可能不同。因此，在不同高度的风向不同时，为在叶片30的目标移动方向上实现动力最大化，叶片可具备根据高度分开的第一部分37a、第二部分37b和第三部分37c，及第一连接部38a、第二连接部38b和第三连接部38c，并通过将各连接部配置为可旋转，可将包含于各部分的帆状的薄膜的方向设置成不同。即多个叶片30中的各叶片具备沿高度方向分开的第一部分叶片和第二部分叶片；第一部分叶片和所述第二部分叶片配置为可相互独立旋转；第一部分叶片和所述第二部分叶片配置为根据各自所处高度的风向信息进行旋转，以在叶片30的目标移动方向上实现动力最大化。

用于确定叶片的目标移动方向的位置信息、风向信息等的获取可通过使用任何常规传感器系统实现，而用于确定和变更叶片方向的控制系统也可从任何常规控制系统中选择。

例如，对环内的所述多个叶片中的各叶片的位置的信息是具备于多个叶片中的各叶片的位置信号接收装置接收来自具备于环内的多个位置识别信号生成装置中至少一个的位置识别信号获得的。在另一方面，各叶片的位置信息可由GPS等定位系统确定。根据叶片位置的目标移动方向可以根据数据库中存储的表格信息确定，也可以配置为由计算设备根据各位置和环形状实时计算。此外，风向信息可从具备于多个叶片中的各叶片的风传感器获取，从而可使用各叶片的风向的准确信息。执行如方向确定等计算的控制系统可配置为为各叶片配备单独的计算设备或处理器，也可配置为具备与各叶片收发信息的集中控制系统，由集中控制系统执行对各叶片的控制。

再参阅图2，根据本发明一实施例的风力发电系统100可具备多个机舱。例如，机舱40可包括具备发电机中心轴齿轮45-1的发电机，还可包括单独的机舱，其中包括另一个具备发电机中心轴齿轮45-2的发电机。

此外，根据风力发电机的类型，机舱40中的发电机可配置为具有预定的目标转速。或者，也可以根据需要调整目标转速。

与此相关地，多个叶片30中的各叶片可配置为可改变其相对于移动体20的安装位置，从而相应调节叶片30之间的间距。此外，如前所述，各叶片30可配置为可在轨道10上滑动移动，而移动体20可形成为连接各叶片30的链条形式。此时，移动体20和叶片30的结合也可配置为可进行重新调整。图9为根据一个方面的轨道、移动体和叶片的结合关系图。如图9所示，多个叶片30可在轨道10上滑动移动，移动体20可联动各叶片30，但可重新调整结合位置。然而，图9的轨道、移动体和叶片的结合关系图是示例性的，可以采用其他各种实施例，例如移动体20和/或叶片30配置为可在轨道10上滑动移动。

图10为根据一方面的风力发电系统的俯视图，图11为叶片间距可调的风力发电系统的俯视图。在调节发电机中心旋转轴旋转速度方面，可以采用控制叶片移动速度的形式。如图11所示，轨道可包括直线区间1110和曲线区间1120-1、1120-2，多个叶片可配置为在位于曲线区间1120-1、1120-2时比位于直线区间1110时间距更近。

此外，在根据本发明一实施例的风力发电系统中，如图2所示，轨道10配置为形成一个环，还包括形成于环内侧以提供比环更短的移动路径的内环；发电机配置为具有预定的目标转速，并配置为与所述环和所述内环中的至少一个移动体及叶片中的至少一个的移动联动旋转，以根据风速信息实现更接近所述目标转速的转速。

更具体而言，图13为齿轮可变的风力发电系统的示例图。如图13所示，根据本发明一实施例的风力发电系统可包括环1310、第一内环1320和第二内环1330。第一内环1320配置为具有比环1310更短的移动路径，第二内环1330配置为具有比第一内环1320更短的移动路径。对于相同的风速，环1310、第一内环1320和第二内环1330可配置为具有不同的移动速度。如前所述，发电机可以配置为具有目标转速，因此可以配置为根据风速选择性地与能够为发电机目标转速提供最合适转速的环进行旋转联动。例如，如图13所示，发电机中心旋转轴1340可以通过第一旋转皮带1341连接到相对于环1310的第一旋转联动轴1311，通过第二旋转皮带1342连接到相对于第一内环1320的第二旋转联动轴1321，通过第三旋转皮带1343连接到相对于第二内环1330的第三旋转联动轴1331。第一旋转皮带1341至第三旋转皮带1343中的各旋转皮带可配置为可开启和关闭与发电机中心旋转轴1340的旋转联动，因此可将第一旋转皮带1341至第三旋转皮带1343中的任何一个选择性地与发电机中心旋转轴1340进行旋转联动。但图13所示的实施例只是示例性的，还可以通过齿轮箱等各种实施方式实现选择多个环中的任意一个旋转发电机的中心旋转轴的配置。

在此，风速信息可以从风速传感器获得。风速传感器可以具备一个，或也可以安装在每个环或每个叶片上，并配置为计算各风速下各环的预计移动速度。

此外，在根据本发明的一个实施例的风力发电系统中，在例如台风来袭等不能保证正常运行的情况下，可能需要采取保护叶片的措施。与此相关地，叶片的保护措施可以采用以下形式：例如，用于存放叶片的收纳库、叶片之间的固定装置或将叶片折向地面。

图14为单独建造的收纳库的示例图。如图14所示，根据本发明一实施例的风力发电系统还包括收纳多个叶片的收纳库1430，包括在轨道中的分岔口1410和提供从分岔口到收纳库的移动路径的收纳轨道1420，多个叶片30通过分岔口1410和收纳轨道1420被收纳于收纳库1430中。如上所述，移动体20和/或叶片30与轨道10的结合关系可通过多种实施方式实现，如果叶片30本身配置为可在轨道10上滑动移动，则叶片30可以被设置为在需要采取保护措施时从轨道10上的分岔口1410移动到收纳轨道1420，并沿收纳轨道1420滑动移动以被收纳于收纳库1430中。在另一实施例中，移动体20可以在轨道10上滑动移动，叶片30可以改变其在移动体20上的安装位置。在所述实施例中，移动体20配置为环的一部分可拆卸，当需要叶片的保护措施时，移动体20的环的一部分可以分离，并通过分岔口1410并沿收纳轨道1420延伸到收纳库1430。叶片可在移动体20上改变安装位置，以便在沿收纳轨道1420延伸的移动体20上移动并收纳于收纳库1430中。

图15为轨道上建造的收纳库的示例图。如图15所示，根据本发明一实施例的风力发电系统还可包括配置为供轨道10穿过的收纳库1530，多个叶片30可配置为沿轨道10移动并收纳于收纳库1530中。与在图14中一样，在图15所示的实施例中，根据移动体和/或叶片与轨道的结合关系，叶片30可以以多种方式移动至收纳库1530中。

图16为叶片间结合形式的示例图。如图16所示，当需要采取防台风措施时，叶片1630-1至叶片1630-2的多个叶片可以相互结合。

根据一方面，多个叶片中的各叶片都可以包括结合装置，用于在多个叶片之间的间隙最小化时结合相邻的叶片。即通过相邻叶片之间的结合实现多个叶片的整体结合，从而提高抗台风能力。

根据另一个方面，当多个叶片的间距最小时，多个叶片可包括位于最左边的第一叶片1630-1和位于最右边的第二叶片1630-2，第一叶片1630-1和第二叶片1630-2各自具备结合装置，并且多个叶片可配置为通过第一叶片的结合装置和第二叶片的结合装置的相互结合连接。此外，还可以通过其他各种实施方式将多个叶片连接在一起。

图17为可向地面方向折叠的叶片的示例图。如图17所示，多个叶片中的各叶片可配置为可向地面折叠。平时位于正常位置1730并根据风能发电的叶片，在因台风的危险等需要采取保护措施时，可折叠到邻近地面的位置1740，以尽量减少风的影响。

此外，根据本发明一实施例的风力发电系统可以能够产生大量电力的风力发电厂(Wind Farm)的形式建造。与此相关地，图18为具备同心的多个轨道设置方式的示例图，图19为层叠型多个轨道设置方式的示例图。如图18所示，第一环1810、第二环1820和第三环1830可以设置为具有同心但具有不同的移动长度，从而提高空间利用率。或者，如图19所示，第一环1810、第二环1820和第三环1830可以沿垂直方向逐个层叠，以提高空间利用率。图18和图19的实施方式可以结合使用。

此外，虽然图中显示轨道与地面完全水平，但根据地形的不同，轨道可以有很大程度的弯曲，轨道也可以由多条曲线而非直线组成。在本发明中，“水平方向”应理解为不仅包括所述的完全的水平方向，还包括除垂直方向以外的任何近似倾斜方向。

<第二实施方式>

图20为根据本发明第二实施方式的风力发电系统的概念图。如图20所示，根据本发明一实施例的风力发电系统2000可包括轨道2010、移动体2020、多个叶片2030、结合体2050及具备发电机的机舱(nacelle)2040。

轨道2010可以提供一条多个移动体2020可以滑动移动的水平方向的移动路径。如前所述，在此水平方向可以理解为不仅包括数学意义上的完全的水平方向，还包括大致沿地面或水面的移动路径。虽然在图20所示的实施例中，图示提供移动体2020在轨道2010上移动的移动路径，但如前述图1或图2所示，轨道2010可以具有各种设计形式，可以为移动体2020提供在其上滑动的移动路径，包括轨道2010在移动体2020的侧面提供移动路径的形式。如图20所示，根据本发明一实施例的轨道2010可配置为安装在地面上或通过支架安装，以便为移动体2020提供水平方向的移动路径。

多个移动体2020可配置为沿轨道2010提供的移动路径滑动移动。在此，多个移动体2020中的各移动体可包括安装在多个移动体中的各移动体上的叶片2030，以根据风的能量为多个移动体中的各移动体的移动提供动力。即各移动体2020可利用叶片2030根据风产生的动力沿轨道2010提供的移动路径滑动移动。

换言之，多个叶片2030可以安装在移动体2020上，以利用根据风能为移动体2020的移动提供动力。即当起风时，风提供的能量作用于叶片2030，叶片2030及所述叶片连接的移动体2020被配置为移动。虽然在图20所示的实施例中图示为移动体2020与轨道2010接触且在移动体2020上安装叶片2030，但轨道2010、移动体2020和叶片2030的安装形式和结构可以有各种变化。

如图20所示，多个移动体中的各移动体都可以具备结合体2050，该结合体2050与具备于多个移动体中的各移动体的叶片的上端结合，并根据叶片提供的动力移动。在一方面，结合体2050可以是如图20所示的一体型，或者在另一方面，也可以是具有多个分节结构的链条形式。此外，根据不同的实施方式，结合体2050可以由柔性材料制成。

再参阅图20，在结合体2050的旁边，可以设置具备发电机的机舱2040。根据一方面，发电机可以是基于与发电机中心旋转轴结合的发电机中心轴齿轮2045的旋转而产生电力的发电机，所述发电机的中心旋转轴可配置为与结合体2050的移动联动旋转。图20图示发电机的中心旋转轴与结合体体2050的移动联动旋转的配置。

与此相关地，如前述第一实施方式的说明，图3为根据第一方面的叶片和/或移动体与发电机中心轴之间的动力传递结构示意图，图4为根据第二方面的叶片和/或移动体与发电机中心轴之间的动力传递结构示意图。与此相关地，在第二实施方式的结合体2050与发电机中心旋转轴之间的动力传输结构中也可使用图3和图4的动力传输结构。

例如，如图3所示，发电机具备发电机中心旋转轴45c及与发电机中心旋转轴45c结合的圆形锯齿齿轮45，在结合体(图20的2050)中相对于发电机的一面具备多个锯齿纹，发电机中心旋转轴45c可配置为根据结合体2050的移动，锯齿纹与圆形锯齿齿轮45的锯齿纹45a啮合移动而进行旋转。

作为类似的宗旨，通过第一实施方式和相关附图说明的本发明的特征，下面也适用于第二实施方式。在以下说明中，虽然利用第一实施方式的轨道和移动体的附图标记进行说明，但本领域的技术人员可以很容易地将描述调整为第二实施方式。

图12为发电机中心轴的设置示例图。图12所示，发电机中心轴与轨道的关系可以有多种实施方式。根据一方面，如图12所示，在轨道10和移动体20形成环的实施例中，发电机中心旋转轴1210、1220可以位于环之外，也可以位于环之内。此外，发电机中心旋转轴1210、1220的旋转可以直接与结合体2050的移动联动，也可以通过如发电机中心旋转轴1230等中间装置旋转联动。根据本发明一实施例的风力发电系统还可包括与结合体2050的移动联动旋转的动力传输轴1231，而设置于动力传输轴1231上的旋转滑轮和设置于发电机中心旋转轴1230上的旋转滑轮可配置为随旋转皮带1233旋转联动。例如，旋转带1233可配置为传送带或链条的形式。

此外，再参阅图1和图2，在根据本发明一实施例的风力发电系统中，轨道10可配置为形成一个环。根据一方面，在第二实施方式中，轨道2010还可包括被多个上框架支架支撑的上框架，上框架可配置为保持结合体2050的移动，以提高叶片2030的直立稳定性。

通过轨道10、2010形成为环，多个叶片和/或移动体的移动路径可具有循环结构。在此，多个叶片2030中的各叶片配置为根据按照环内的所述多个叶片2030的各位置确定的目标移动方向信息及风向信息自适应旋转，以在目标移动方向上实现动力最大化。

*101根据另一方面，多个叶片2030中的各叶片由柔性材料构成并具备多个气囊，配置为根据按照环内的多个叶片中的各叶片的位置确定的目标移动方向信息及风向信息控制多个气囊中至少一个气囊的充气量，以变形为在目标移动方向上实现动力最大化的形状。

关于目标移动方向，将参阅图10进行更详细的说明。图10为根据一方面的风力发电系统的俯视图。如图10所示，根据本发明一实施例，轨道10形成的环，例如可包括：提供第一方向移动路径的第一部分1010、提供与第一方向相反的第二方向移动路径的第二部分1030、提供从第一部分到第二部分的移动路径的第一连接部分1020，及提供从第二部分到第一部分的移动路径的第二连接部分1040。例如，叶片可配置为在环内沿顺时针方向移动，因此第一部分1010中叶片的目标移动方向可为图10中的(右→左)方向，而第一连接部分1020中叶片的目标移动方向可根据叶片从第一部分1010移动到第二部分1030的程度，逐渐从(右→左)方向变为(下→上)方向，再变为(左→右)方向。此外，第二部分1030中叶片的目标移动方向确定为(左→右)方向，而第二连接部分1040中叶片的目标移动方向可根据叶片从第二部分1030移动到第一部分1010的程度，逐渐从(左→右)方向变为(上→下)方向，再变为(右→左)方向。即根据各叶片在环中的位置，可以确定不同的叶片目标移动方向。

确定各叶片的目标移动方向之后，就可以配置各叶片基于风向信息自适应旋转，从而改变各叶片的方向，以在各所述目标移动方向上实现动力最大化。例如，多个叶片中的各叶片，以垂直于地面的旋转轴为准进行旋转。

例如，多个叶片中的各叶片，配置为响应于目标移动方向和风向一致的决定，沿进行下风航行的方向进行旋转；配置为响应于目标移动方向和风向相反的决定，沿进行上风航行的方向进行旋转。在图10中，当风向为(右→左)方向时，叶片可在第一部分1010中沿进行下风航行的方向进行旋转，而在第二部分1030中沿进行上风航行的方向进行旋转。在第一连接部分1020和第二连接部分1030中，叶片可根据按照叶片各位置的目标移动方向进行旋转，以实现动力最大化。

根据本发明的一方面，各叶片可配置为帆船的帆(sail)的形式。各叶片具备支架，并可配置为由支架保持帆(sail)形式的薄膜。因此，与具有大型旋转叶片的现有的风力发电机相比，根据本发明的一方面的风力发电系统可显著降低设备成本。帆状的薄膜可以由如耐磨布或棉布等遮阳篷材料形成，或可使用如Tetron等合成纤维或聚合物融合材料。

此外，如上所述，根据伯努利原理和/或帆船转向原理，可以对各叶片30进行改进，使其形状能够在目标移动方向上实现动力最大化。例如，根据伯努利定理，增加叶片一侧面的倾斜度以使其大于其他侧面的倾斜度，从而改变叶片两侧的气流速度，产生从叶片的特定侧面向相反侧面的动力。

在一示例性实施例中，多个叶片中的各叶片可由柔性材料制成，并可具备多个气囊，通过选择性地改变多个气囊中某些气囊的充气量，可将叶片塑造成在指定风力条件下在所需方向获得动力的形状。例如，可以使用气泵改变充气量。

在其他实施例中，不具备独立气囊的薄膜形式的叶片可通过可以分节单位改变角度的网格形式的支架进行控制，通过以各格子单位改变旋转量，将叶片变形为在指定风力条件下在所需移动方向上实现动力最大化的形状。

此外，根据本发明的一方面，各叶片可以垂直于地面的旋转轴为准进行旋转。图7为根据一方面的叶片支架的截面图。如图7所示，各叶片的支架可包括配置为支撑帆状的薄膜的上支架31和可供上支架31可旋转地结合的下支架32。下支架32提供一个与上支架31结合的叶片旋转轴35通过的空腔。叶片旋转轴35可与电机轴34相连，以根据来自电机33的旋转力进行旋转架以旋转上支架，并将帆状的薄膜的方向调整到所需的方向。

此外，图8为根据一方面的高度分离型叶片的示例图。在根据本发明的一方面的风力发电系统中，适合于实现发电效率最大化的叶片尺寸可能是很大的规模，而在不同高度的风向有可能不同。因此，在不同高度的风向不同时，为在叶片30的目标移动方向上实现动力最大化，叶片可具备根据高度分开的第一部分37a、第二部分37b和第三部分37c，及第一连接部38a、第二连接部38b和第三连接部38c，并通过将各连接部配置为可旋转，可将包含于各部分的帆状的薄膜的方向设置成不同。即多个叶片30中的各叶片具备沿高度方向分开的第一部分叶片和第二部分叶片；第一部分叶片和所述第二部分叶片配置为可相互独立旋转；第一部分叶片和所述第二部分叶片配置为根据各自所处高度的风向信息进行旋转，以在叶片30的目标移动方向上实现动力最大化。

用于确定叶片的目标移动方向的位置信息、风向信息等的获取可通过使用任何常规传感器系统实现，而用于确定和变更叶片方向的控制系统也可从任何常规控制系统中选择。

例如，对环内的所述多个叶片中的各叶片的位置的信息是具备于多个叶片中的各叶片的位置信号接收装置接收来自具备于环内的多个位置识别信号生成装置中至少一个的位置识别信号获得的。在另一方面，各叶片的位置信息可由GPS等定位系统确定。根据叶片位置的目标移动方向可以根据数据库中存储的表格信息确定，也可以配置为由计算设备根据各位置和环形状实时计算。此外，风向信息可从具备于多个叶片中的各叶片的风传感器获取，从而可使用各叶片的风向的准确信息。执行如方向确定等计算的控制系统可配置为为各叶片配备单独的计算设备或处理器，也可配置为具备与各叶片收发信息的集中控制系统，由集中控制系统执行对各叶片的控制。

再参阅图2，根据本发明一实施例的风力发电系统100可具备多个机舱。例如，机舱40可包括具备发电机中心轴齿轮45-1的发电机，还可包括单独的机舱，其中包括另一个具备发电机中心轴齿轮45-2的发电机。

此外，根据风力发电机的类型，机舱40中的发电机可配置为具有预定的目标转速。或者，也可以根据需要调整目标转速。

与此相关地，在第二实施方式中，结合体2050和多个叶片2030中的各叶片可进行移动，以调整多个叶片之间的间距。在此，根据一方面，结合体2050可以配置为连接各叶片2030的链条的形式。此时，结合体2050和叶片2030的结合也可配置为可进行重新调整。

图10为根据一方面的风力发电系统的俯视图，图11为叶片间距可调的风力发电系统的俯视图。在调节发电机中心旋转轴旋转速度方面，可以采用控制叶片移动速度的形式。如图11所示，轨道可包括直线区间1110和曲线区间1120-1、1120-2，多个叶片可配置为在位于曲线区间1120-1、1120-2时比位于直线区间1110时间距更近。

此外，在根据本发明一实施例的风力发电系统中，轨道2010配置为形成一个环，还包括形成于环内侧以提供比环更短的移动路径的内环；发电机配置为具有预定的目标转速，并配置为与所述环和所述内环中的至少一个移动体及叶片中的至少一个的移动联动旋转，以根据风速信息实现更接近所述目标转速的转速。

更具体而言，图13为齿轮可变的风力发电系统的示例图。如图13所示，根据本发明一实施例的风力发电系统可包括环1310、第一内环1320和第二内环1330。第一内环1320配置为具有比环1310更短的移动路径，第二内环1330配置为具有比第一内环1320更短的移动路径。对于相同的风速，环1310、第一内环1320和第二内环1330可配置为具有不同的移动速度。如前所述，发电机可以配置为具有目标转速，因此可以配置为根据风速选择性地与能够为发电机目标转速提供最合适转速的环进行旋转联动。例如，如图13所示，发电机中心旋转轴1340可以通过第一旋转皮带1341连接到相对于环1310的第一旋转联动轴1311，通过第二旋转皮带1342连接到相对于第一内环1320的第二旋转联动轴1321，通过第三旋转皮带1343连接到相对于第二内环1330的第三旋转联动轴1331。第一旋转皮带1341至第三旋转皮带1343中的各旋转皮带可配置为可开启和关闭与发电机中心旋转轴1340的旋转联动，因此可将第一旋转皮带1341至第三旋转皮带1343中的任何一个选择性地与发电机中心旋转轴1340进行旋转联动。但图13所示的实施例只是示例性的，还可以通过齿轮箱等各种实施方式实现选择多个环中的任意一个旋转发电机的中心旋转轴的配置。

在此，风速信息可以从风速传感器获得。风速传感器可以具备一个，或也可以安装在每个环或每个叶片上，并配置为计算各风速下各环的预计移动速度。

此外，在根据本发明的一个实施例的风力发电系统中，在例如台风来袭等不能保证正常运行的情况下，可能需要采取保护叶片的措施。与此相关地，叶片的保护措施可以采用以下形式：例如，用于存放叶片的收纳库、叶片之间的固定装置或将叶片折向地面。

图14为单独建造的收纳库的示例图。如图14所示，根据本发明一实施例的风力发电系统还包括收纳多个叶片的收纳库1430，包括在轨道中的分岔口1410和提供从分岔口到收纳库的移动路径的收纳轨道1420，多个叶片30通过分岔口1410和收纳轨道1420被收纳于收纳库1430中。如果多个移动体2020配置为可在轨道2010上滑动移动，则在需要保护措施时，具备叶片2030的移动体2020可从轨道2010上的分岔口1410移动到收纳轨道1420，并沿收纳轨道1420滑动移动以收纳于收纳库1430中。

图15为轨道上建造的收纳库的示例图。如图15所示，根据本发明一实施例的风力发电系统还可包括配置为供轨道10穿过的收纳库1530，多个叶片30可配置为沿轨道10移动并收纳于收纳库1530中。在第二实施方式中，具备叶片2030的多个移动体2020可配置为沿轨道2010移动并收纳于收纳库中。

图16为叶片间结合形式的示例图。如图16所示，当需要采取防台风措施时，叶片1630-1至叶片1630-2的多个叶片可以相互结合。

根据一方面，多个叶片中的各叶片都可以包括结合装置，用于在多个叶片之间的间隙最小化时结合相邻的叶片。即通过相邻叶片之间的结合实现多个叶片的整体结合，从而提高抗台风能力。

根据另一个方面，当多个叶片的间距最小时，多个叶片可包括位于最左边的第一叶片1630-1和位于最右边的第二叶片1630-2，第一叶片1630-1和第二叶片1630-2各自具备结合装置，并且多个叶片可配置为通过第一叶片的结合装置和第二叶片的结合装置的相互结合连接。此外，还可以通过其他各种实施方式将多个叶片连接在一起。

<第三实施方式>

图21为根据本发明第三实施方式的风力发电系统的概念图。如图21所示，根据本发明一实施例的风力发电系统2100可包括轨道2110、移动体2120、多个叶片2130及具备发电机的机舱(nacelle)2140。

轨道2110可以提供一条多个移动体2120可以滑动移动的水平方向的移动路径。如前所述，在此水平方向可以理解为不仅包括数学意义上的完全的水平方向，还包括大致沿地面或水面的移动路径。虽然在图21所示的实施例中，图示提供移动体2120在轨道2110上移动的移动路径，但如前述图1或图2所示，轨道2110可以具有各种设计形式，可以为移动体2120提供在其上滑动的移动路径，包括轨道2110在移动体2120的侧面提供移动路径的形式。如图21所示，根据本发明一实施例的轨道2110可配置为安装在地面上或通过支架安装，以便为移动体2120提供水平方向的移动路径。

多个移动体2120可配置为沿轨道2110提供的移动路径滑动移动。在此，多个移动体2120中的各移动体可包括安装在多个移动体中的各移动体上的叶片2130，以根据风的能量为多个移动体中的各移动体的移动提供动力。即各移动体2120可利用叶片2130根据风产生的动力沿轨道2110提供的移动路径滑动移动。

换言之，多个叶片2130可以安装在移动体2120上，以利用根据风能为移动体2120的移动提供动力。即当起风时，风提供的能量作用于叶片2130，叶片2130及所述叶片连接的移动体2120被配置为移动。虽然在图21所示的实施例中图示为移动体2120与轨道2110接触且在移动体2120上安装叶片2130，但轨道2110、移动体2120和叶片2130的安装形式和结构可以有各种变化。

再参阅图21，在移动体2120和/或叶片2130的旁边，可以设置具备发电机的机舱2140。根据一方面，发电机可以是基于与发电机中心旋转轴结合的发电机中心轴齿轮2145的旋转而产生电力的发电机，所述发电机的中心旋转轴可配置为与移动体2120和叶片2130中至少一个的移动联动旋转。图21图示发电机的中心旋转轴与移动体2120的移动联动旋转的配置。与此相关地，在图21的示例性实施例中，可在移动体2120的面向发电机的一面具备动力传输杆2125。

更具体而言，图22为图21的实施方式中的移动体与发电机中心轴之间的动力传递结构示意图。如图22所示，发电机具备发电机中心旋转轴2145c和与发电机中心旋转轴2145c结合的圆形锯齿齿轮2145a，例如在移动体2120的面向发电机的一面设置叶片动力传输杆2125，并可配置为在叶片动力传输杆2125移动时，通过作用于形成在发电机中心轴齿轮2145上的齿轮锯齿纹2145a，实现发电机中心旋转轴2145c的旋转。与如图22所示的不同，可在叶片2130的面向发电机的一面设置动力传输杆，并配置为实现中心旋转轴2145c旋转。

作为类似的宗旨，通过第一实施方式和相关附图说明的本发明的特征，下面也适用于第三实施方式。在以下说明中，虽然利用第一实施方式的轨道和移动体的附图标记进行说明，但本领域的技术人员可以很容易地将描述调整为第三实施方式。

图12为发电机中心轴的设置示例图。图12所示，发电机中心轴与轨道的关系可以有多种实施方式。根据一方面，如图2或图12所示，在轨道10和移动体20形成环的实施例中，发电机中心旋转轴1210、1220可以位于环之外，也可以位于环之内。此外，发电机中心旋转轴1210、1220的旋转可以直接与移动体和/或叶片的移动联动，也可以通过如发电机中心旋转轴1230等中间装置旋转联动。如图12所示，根据本发明一实施例的风力发电系统还可包括与移动体20和叶片30中的至少一个的移动联动旋转的动力传输轴1231，而设置于动力传输轴1231上的旋转滑轮和设置于发电机中心旋转轴1230上的旋转滑轮可配置为随旋转皮带1233旋转联动。例如，旋转皮带1233可配置为传送带或链条的形式。

此外，再参阅图1和图2，在根据本发明一实施例的风力发电系统中，轨道10可配置为形成一个环。根据一方面，在第三实施方式中，轨道2110还可包括被多个上框架支架支撑的上框架，上框架可配置为保持具备于移动体2120的叶片2130的移动，以提高叶片2130的直立稳定性。

通过轨道10、2110形成为环，多个叶片和/或移动体的移动路径可具有循环结构。在此，多个叶片2130中的各叶片配置为根据按照环内的所述多个叶片2130的各位置确定的目标移动方向信息及风向信息自适应旋转，以在目标移动方向上实现动力最大化。

根据另一方面，多个叶片2130中的各叶片由柔性材料构成并具备多个气囊，配置为根据按照环内的多个叶片中的各叶片的位置确定的目标移动方向信息及风向信息控制多个气囊中至少一个气囊的充气量，以变形为在目标移动方向上实现动力最大化的形状。

关于目标移动方向，将参阅图10进行更详细的说明。图10为根据一方面的风力发电系统的俯视图。如图10所示，根据本发明一实施例，轨道10形成的环，例如可包括：提供第一方向移动路径的第一部分1010、提供与第一方向相反的第二方向移动路径的第二部分1030、提供从第一部分到第二部分的移动路径的第一连接部分1020，及提供从第二部分到第一部分的移动路径的第二连接部分1040。例如，叶片可配置为在环内沿顺时针方向移动，因此第一部分1010中叶片的目标移动方向可为图10中的(右→左)方向，而第一连接部分1020中叶片的目标移动方向可根据叶片从第一部分1010移动到第二部分1030的程度，逐渐从(右→左)方向变为(下→上)方向，再变为(左→右)方向。此外，第二部分1030中叶片的目标移动方向确定为(左→右)方向，而第二连接部分1040中叶片的目标移动方向可根据叶片从第二部分1030移动到第一部分1010的程度，逐渐从(左→右)方向变为(上→下)方向，再变为(右→左)方向。即根据各叶片在环中的位置，可以确定不同的叶片目标移动方向。

确定各叶片的目标移动方向之后，就可以配置各叶片基于风向信息自适应旋转，从而改变各叶片的方向，以在各所述目标移动方向上实现动力最大化。例如，多个叶片中的各叶片，以垂直于地面的旋转轴为准进行旋转。

例如，多个叶片中的各叶片，配置为响应于目标移动方向和风向一致的决定，沿进行下风航行的方向进行旋转；配置为响应于目标移动方向和风向相反的决定，沿进行上风航行的方向进行旋转。在图10中，当风向为(右→左)方向时，叶片可在第一部分1010中沿进行下风航行的方向进行旋转，而在第二部分1030中沿进行上风航行的方向进行旋转。在第一连接部分1020和第二连接部分1030中，叶片可根据按照叶片各位置的目标移动方向进行旋转，以实现动力最大化。

根据本发明的一方面，各叶片可配置为帆船的帆(sail)的形式。各叶片具备支架，并可配置为由支架保持帆(sail)形式的薄膜。因此，与具有大型旋转叶片的现有的风力发电机相比，根据本发明的一方面的风力发电系统可显著降低设备成本。帆状的薄膜可以由如耐磨布或棉布等遮阳篷材料形成，或可使用如Tetron等合成纤维或聚合物融合材料。

此外，如上所述，根据伯努利原理和/或帆船转向原理，可以对各叶片2130进行改进，使其形状能够在目标移动方向上实现动力最大化。例如，根据伯努利定理，增加叶片一侧面的倾斜度以使其大于其他侧面的倾斜度，从而改变叶片两侧的气流速度，产生从叶片的特定侧面向相反侧面的动力。

在一示例性实施例中，多个叶片中的各叶片可由柔性材料制成，并可具备多个气囊，通过选择性地改变多个气囊中某些气囊的充气量，可将叶片塑造成在指定风力条件下在所需方向获得动力的形状。例如，可以使用气泵改变充气量。

在其他实施例中，不具备独立气囊的薄膜形式的叶片可通过可以分节单位改变角度的网格形式的支架进行控制，通过以各格子单位改变旋转量，将叶片变形为在指定风力条件下在所需移动方向上实现动力最大化的形状。

此外，根据本发明的一方面，各叶片可以垂直于地面的旋转轴为准进行旋转。图7为根据一方面的叶片支架的截面图。如图7所示，各叶片的支架可包括配置为支撑帆状的薄膜的上支架31和可供上支架31可旋转地结合的下支架32。下支架32提供一个与上支架31结合的叶片旋转轴35通过的空腔。叶片旋转轴35可与电机轴34相连，以根据来自电机33的旋转力进行旋转架以旋转上支架，并将帆状的薄膜的方向调整到所需的方向。

此外，图8为根据一方面的高度分离型叶片的示例图。在根据本发明的一方面的风力发电系统中，适合于实现发电效率最大化的叶片尺寸可能是很大的规模，而在不同高度的风向有可能不同。因此，在不同高度的风向不同时，为在叶片30的目标移动方向上实现动力最大化，叶片可具备根据高度分开的第一部分37a、第二部分37b和第三部分37c，及第一连接部38a、第二连接部38b和第三连接部38c，并通过将各连接部配置为可旋转，可将包含于各部分的帆状的薄膜的方向设置成不同。即多个叶片30中的各叶片具备沿高度方向分开的第一部分叶片和第二部分叶片；第一部分叶片和所述第二部分叶片配置为可相互独立旋转；第一部分叶片和所述第二部分叶片配置为根据各自所处高度的风向信息进行旋转，以在叶片30的目标移动方向上实现动力最大化。

用于确定叶片的目标移动方向的位置信息、风向信息等的获取可通过使用任何常规传感器系统实现，而用于确定和变更叶片方向的控制系统也可从任何常规控制系统中选择。

例如，对环内的所述多个叶片中的各叶片的位置的信息是具备于多个叶片中的各叶片的位置信号接收装置接收来自具备于环内的多个位置识别信号生成装置中至少一个的位置识别信号获得的。在另一方面，各叶片的位置信息可由GPS等定位系统确定。根据叶片位置的目标移动方向可以根据数据库中存储的表格信息确定，也可以配置为由计算设备根据各位置和环形状实时计算。此外，风向信息可从具备于多个叶片中的各叶片的风传感器获取，从而可使用各叶片的风向的准确信息。执行如方向确定等计算的控制系统可配置为为各叶片配备单独的计算设备或处理器，也可配置为具备与各叶片收发信息的集中控制系统，由集中控制系统执行对各叶片的控制。

再参阅图2，根据本发明一实施例的风力发电系统100可具备多个机舱。例如，机舱40可包括具备发电机中心轴齿轮45-1的发电机，还可包括单独的机舱，其中包括另一个具备发电机中心轴齿轮45-2的发电机。

此外，根据风力发电机的类型，机舱40中的发电机可配置为具有预定的目标转速。或者，也可以根据需要调整目标转速。

在第三种实施方式中，多个移动体2120各自可在轨道2110上移动，以改变移动体2120之间的间距。图10为根据一方面的风力发电系统的俯视图，图11为叶片间距可调的风力发电系统的俯视图。在调节发电机中心旋转轴旋转速度方面，可以采用控制叶片移动速度的形式。如图11所示，轨道可包括直线区间1110和曲线区间1120-1、1120-2，多个叶片可配置为在位于曲线区间1120-1、1120-2时比位于直线区间1110时间距更近。

此外，在根据本发明的一个实施例的风力发电系统中，在例如台风来袭等不能保证正常运行的情况下，可能需要采取保护叶片的措施。与此相关地，叶片的保护措施可以采用以下形式：例如，用于存放叶片的收纳库、叶片之间的固定装置或将叶片折向地面。

图14为单独建造的收纳库的示例图。如图14所示，根据本发明一实施例的风力发电系统还包括收纳多个叶片的收纳库1430，包括在轨道中的分岔口1410和提供从分岔口到收纳库的移动路径的收纳轨道1420，多个叶片30通过分岔口1410和收纳轨道1420被收纳于收纳库1430中。如第三实施方式，如果具备于各移动体2120的叶片2130配置为可在轨道2110上滑动移动，则在需要保护措施时，具备叶片2130的移动体2120可从轨道2110上的分岔口1410移动到收纳轨道1420，并沿收纳轨道1420滑动移动以收纳于收纳库1430中。

图15为轨道上建造的收纳库的示例图。如图15所示，根据本发明一实施例的风力发电系统还可包括配置为供轨道10穿过的收纳库1530，多个叶片30可配置为沿轨道10移动并收纳于收纳库1530中。与在图14中一样，在图15所示的实施例中，根据移动体和/或叶片与轨道的结合关系，叶片30可以以多种方式移动至收纳库1530中。在第三实施方式中，多个移动体2120可配置为沿轨道2120移动并收纳于收纳库中。

图16为叶片间结合形式的示例图。如图16所示，当需要采取防台风措施时，叶片1630-1至叶片1630-2的多个叶片可以相互结合。

根据一方面，多个叶片中的各叶片都可以包括结合装置，用于在多个叶片之间的间隙最小化时结合相邻的叶片。即通过相邻叶片之间的结合实现多个叶片的整体结合，从而提高抗台风能力。

根据另一个方面，当多个叶片的间距最小时，多个叶片可包括位于最左边的第一叶片1630-1和位于最右边的第二叶片1630-2，第一叶片1630-1和第二叶片1630-2各自具备结合装置，并且多个叶片可配置为通过第一叶片的结合装置和第二叶片的结合装置的相互结合连接。此外，还可以通过其他各种实施方式将多个叶片连接在一起。

图17为可向地面方向折叠的叶片的示例图。如图17所示，多个叶片中的各叶片可配置为可向地面折叠。平时位于正常位置1730并根据风能发电的叶片，在因台风的危险等需要采取保护措施时，可折叠到邻近地面的位置1740，以尽量减少风的影响。

<第四实施方式>

此外，根据本发明的另一实施方式，可实现一种风力发电系统，该系统包括铁道形式的轨道部，并具备至少一个叶片，用于根据风力移动能够在轨道部上移动的移动体，并在移动体自身上进行发电之后，通过铁道传输所产生的电力。

图23为根据本发明第四实施方式的风力发电系统的概念图。

如图23所示，根据第四实施方式的风力发电系统3000可以包括：轨道部3010，提供水平方向的移动路径；及多个移动体3020，配置为沿所述轨道部3010的移动路径移动。

所述移动体3020可包括根据风能为移动体3020的移动提供动力的至少一个叶片3030。虽然图23所示的实施例中图示每个移动体3030具备一个叶片3030的示例，但具备于移动体3020的叶片当然可以是多个。例如，具备于移动体3020的叶片可以是如图8所示的高度分离型叶片，也可以具备多个高度分离型叶片。

所述移动体3020根据所述叶片3030提供的风力获得动能。所述移动体3020可具备根据所述叶片3030提供的动力匹配于所述轨道部3010进行旋转，以沿所述轨道部3010的移动路径移动所述移动体的多个轮子3022。

图24为说明图23所示的轨道部3010和移动体3020的匹配结构，及该结构与旋转轴及机舱的连接结构的截面图。

如图24所示，所述轨道部3010为两个轨道平行成对，下部安装有用于固定轨道对的支撑板3040。即轨道部3010可以配置成铁道形式。相应地，可在具备于移动体3020的用于移动移动体3020的轮子3022的外圆面的中心部形成用于插入轨道部3010的轨道的匹配槽3024。因此，移动体3020可配置为类似于火车的移动结构的形式，并可在轨道部3010上移动。

具备于移动体3020的轮子可以是多个，例如，图24中图示具备四个轮子的示例，但具备于移动体3020的轮子3022的数量可以根据实施环境而变化。根据本发明其他实施例，轨道部可由单轨等一个轨道构成，也可以由三个以上的轨道对构成。

在移动体3020的内部包括具备根据所述轮子3022的旋转力发电的发电机的机舱(nacelle)3028。具备于机舱3028的发电机的旋转轴与轮子3022的旋转轴3026直接或间接连接，以使发电机根据轮子3022的旋转产生的旋转力产生电力。

图25为示例性地说明图24中的将发电机产生的电力输送至输电线路的路径的示例图。

参阅图23和图25，发电机、轮子的旋转轴3026、轮子3022、轨道部3010和用于向外输送电力的输电线路3080电连接，图25所示的电力输送路径，以通过旋转轴3026、轮子3022和轨道部3010将机舱3028内的发电机产生的电力和/或由发电机产生并存储在机舱内的电容器中的电力输送至输电线路3080。为此，旋转轴3026、轮子3022和轨道部3010中的至少一部分可由易于传输电力的导体构成。

即根据本发明较佳的第四实施方式，可以实现一种风力发电系统，其中在铁道形式的轨道部3010上根据风力移动的移动体3020可以利用轮子3022的旋转力自主发电，并利用轨道部3010将产生的电力传输送外部，而无需安装额外的输送装置。

图26为说明将轮子和轨道之间形成为锯齿形式以防止打滑并易于控制的结构的概念图。

如图26所示，在轨道部4010的轮子接触面，例如上面形成有多个第一锯齿纹4012。相应地，在移动体的轮子4022的轨道部接触表面，例如轨道部匹配槽上沿其外周面形成有多个第二锯齿纹4023，以与轨道部4010的锯齿纹4012对应啮合。

此时，可防止移动体的不必要的滑动，有利于紧急情况时的制动。因此可以精确地控制车辆的移动。锯齿纹的形状可根据其截面，可以是多边形，如正方形或三角形，也可以是半圆形、波浪形等各种形状。

图27为说明构成环的轨道的斜视图，与如前所述的第一实施方式至第三实施方式相同的宗旨，轨道部3010可形成环。

此外，根据本发明其他实施例，风力发电系统可包括多个轨道部，以形成多个环。图28为说明构成多个环的多个轨道的斜视图，如图28所示，多个所述轨道部可包括形成第一环的第一轨道部3010-1和形成第二环的第二轨道部3010-2，第二环的尺寸相对较小，设置在所述第一环3010-1的内部。

此外，作为类似的宗旨，通过第一实施方式和相关附图说明的本发明的特征，下面也适用于第四实施方式。在以下说明中，虽然利用第一实施方式的轨道和移动体的附图标记进行说明，但本领域的技术人员可以很容易地将描述调整为第四实施方式。

例如，参阅图1和图2，在根据本发明一实施例的风力发电系统中，轨道10可配置为形成环，作为相同的宗旨，第四实施方式中的轨道部3010可以配置为形成环，如图27和图28所示。根据一方面，在第四实施方式中，风力发电系统还可包括被多个上框架支架支撑的上框架，上框架可配置为保持具备于移动体3020的叶片3030的移动，以提高叶片3030的直立稳定性。

通过轨道10、3010形成为环，多个叶片和/或移动体的移动路径可具有循环结构。在此，多个叶片3030中的各叶片配置为根据按照环内的所述多个叶片3030的各位置确定的目标移动方向信息及风向信息自适应旋转，以在目标移动方向上实现动力最大化。

根据另一方面，多个叶片3030中的各叶片由柔性材料构成并具备多个气囊，配置为根据按照环内的多个叶片中的各叶片的位置确定的目标移动方向信息及风向信息控制多个气囊中至少一个气囊的充气量，以变形为在目标移动方向上实现动力最大化的形状。

关于目标移动方向，将参阅图10进行更详细的说明。图10为根据一方面的风力发电系统的俯视图。如图10所示，根据本发明一实施例，轨道10(对应第四实施例中的轨道部3010)形成的环，例如可包括：提供第一方向移动路径的第一部分1010、提供与第一方向相反的第二方向移动路径的第二部分1030、提供从第一部分到第二部分的移动路径的第一连接部分1020，及提供从第二部分到第一部分的移动路径的第二连接部分1040。例如，叶片可配置为在环内沿顺时针方向移动，因此第一部分1010中叶片的目标移动方向可为图10中的(右→左)方向，而第一连接部分1020中叶片的目标移动方向可根据叶片从第一部分1010移动到第二部分1030的程度，逐渐从(右→左)方向变为(下→上)方向，再变为(左→右)方向。此外，第二部分1030中叶片的目标移动方向确定为(左→右)方向，而第二连接部分1040中叶片的目标移动方向可根据叶片从第二部分1030移动到第一部分1010的程度，逐渐从(左→右)方向变为(上→下)方向，再变为(右→左)方向。即根据各叶片在环中的位置，可以确定不同的叶片目标移动方向。

确定各叶片的目标移动方向之后，就可以配置各叶片基于风向信息自适应旋转，从而改变各叶片的方向，以在各所述目标移动方向上实现动力最大化。例如，多个叶片中的各叶片，以垂直于地面的旋转轴为准进行旋转。

例如，多个叶片中的各叶片，配置为响应于目标移动方向和风向一致的决定，沿进行下风航行的方向进行旋转；配置为响应于目标移动方向和风向相反的决定，沿进行上风航行的方向进行旋转。在图10中，当风向为(右→左)方向时，叶片可在第一部分1010中沿进行下风航行的方向进行旋转，而在第二部分1030中沿进行上风航行的方向进行旋转。在第一连接部分1020和第二连接部分1030中，叶片可根据按照叶片各位置的目标移动方向进行旋转，以实现动力最大化。

根据本发明的一方面，各叶片可配置为帆船的帆(sail)的形式。各叶片具备支架，并可配置为由支架保持帆(sail)形式的薄膜。因此，与具有大型旋转叶片的现有的风力发电机相比，根据本发明的一方面的风力发电系统可显著降低设备成本。帆状的薄膜可以由如耐磨布或棉布等遮阳篷材料形成，或可使用如Tetron等合成纤维或聚合物融合材料。

此外，如上所述，根据伯努利原理和/或帆船转向原理，可以对各叶片3030进行改进，使其形状能够在目标移动方向上实现动力最大化。例如，根据伯努利定理，增加叶片一侧面的倾斜度以使其大于其他侧面的倾斜度，从而改变叶片两侧的气流速度，产生从叶片的特定侧面向相反侧面的动力。

在一示例性实施例中，多个叶片中的各叶片可由柔性材料制成，并可具备多个气囊，通过选择性地改变多个气囊中某些气囊的充气量，可将叶片塑造成在指定风力条件下在所需方向获得动力的形状。例如，可以使用气泵改变充气量。

在其他实施例中，不具备独立气囊的薄膜形式的叶片可通过可以分节单位改变角度的网格形式的支架进行控制，通过以各格子单位改变旋转量，将叶片变形为在指定风力条件下在所需移动方向上实现动力最大化的形状。

此外，根据本发明的一方面，各叶片可以垂直于地面的旋转轴为准进行旋转。图7为根据一方面的叶片支架的截面图。如图7所示，各叶片的支架可包括配置为支撑帆状的薄膜的上支架31和可供上支架31可旋转地结合的下支架32。下支架32提供一个与上支架31结合的叶片旋转轴35通过的空腔。叶片旋转轴35可与电机轴34相连，以根据来自电机33的旋转力进行旋转架以旋转上支架，并将帆状的薄膜的方向调整到所需的方向。

此外，图8为根据一方面的高度分离型叶片的示例图。在根据本发明的一方面的风力发电系统中，适合于实现发电效率最大化的叶片尺寸可能是很大的规模，而在不同高度的风向有可能不同。因此，在不同高度的风向不同时，为在叶片30的目标移动方向上实现动力最大化，叶片可具备根据高度分开的第一部分37a、第二部分37b和第三部分37c，及第一连接部38a、第二连接部38b和第三连接部38c，并通过将各连接部配置为可旋转，可将包含于各部分的帆状的薄膜的方向设置成不同。即多个叶片30中的各叶片具备沿高度方向分开的第一部分叶片和第二部分叶片；第一部分叶片和所述第二部分叶片配置为可相互独立旋转；第一部分叶片和所述第二部分叶片配置为根据各自所处高度的风向信息进行旋转，以在叶片30的目标移动方向上实现动力最大化。

用于确定叶片的目标移动方向的位置信息、风向信息等的获取可通过使用任何常规传感器系统实现，而用于确定和变更叶片方向的控制系统也可从任何常规控制系统中选择。

例如，对环内的所述多个叶片中的各叶片的位置的信息是具备于多个叶片中的各叶片的位置信号接收装置接收来自具备于环内的多个位置识别信号生成装置中至少一个的位置识别信号获得的。在另一方面，各叶片的位置信息可由GPS等定位系统确定。根据叶片位置的目标移动方向可以根据数据库中存储的表格信息确定，也可以配置为由计算设备根据各位置和环形状实时计算。此外，风向信息可从具备于多个叶片中的各叶片的风传感器获取，从而可使用各叶片的风向的准确信息。执行如方向确定等计算的控制系统可配置为为各叶片配备单独的计算设备或处理器，也可配置为具备与各叶片收发信息的集中控制系统，由集中控制系统执行对各叶片的控制。

此外，根据风力发电机的类型，机舱中的发电机可配置为具有预定的目标转速。或者，也可以根据需要调整目标转速。

在第四种实施方式中，多个移动体3020各自可在轨道部3010上移动，以改变移动体3020之间的间距。例如，连接移动体3020之间的连接部3050可配置为可变调节移动体之间的间距。图10为根据一方面的风力发电系统的俯视图，图11为叶片间距可调的风力发电系统的俯视图。在调节发电机中心旋转轴旋转速度方面，可以采用控制叶片移动速度的形式。如图11所示，轨道可包括直线区间1110和曲线区间1120-1、1120-2，多个叶片可配置为在位于曲线区间1120-1、1120-2时比位于直线区间1110时间距更近。

此外，在根据本发明的一个实施例的风力发电系统中，在例如台风来袭等不能保证正常运行的情况下，可能需要采取保护叶片的措施。与此相关地，叶片的保护措施可以采用以下形式：例如，用于存放叶片的收纳库、叶片之间的固定装置或将叶片折向地面。

图14为单独建造的收纳库的示例图。如图14所示，根据本发明一实施例的风力发电系统还包括收纳多个叶片的收纳库1430，包括在轨道中的分岔口1410和提供从分岔口到收纳库的移动路径的收纳轨道1420，多个叶片30通过分岔口1410和收纳轨道1420被收纳于收纳库1430中。如第三实施方式，如果具备于各移动体2120的叶片2130配置为可在轨道2110上滑动移动，则在需要保护措施时，具备叶片2130的移动体2120可从轨道2110上的分岔口1410移动到收纳轨道1420，并沿收纳轨道1420滑动移动以收纳于收纳库1430中。如在第四实施方式中那样，具备叶片3030的各移动体3020配置为可在轨道3010上以类似火车的移动原理移动，那么在需要采取保护措施时，移动体3020可配置为从可具备于轨道3010的分岔口移动到收纳轨道，沿收纳轨道移动并收纳于收纳库中。

图15为轨道上建造的收纳库的示例图。如图15所示，根据本发明一实施例的风力发电系统还可包括配置为供轨道10穿过的收纳库1530，多个叶片30可配置为沿轨道10移动并收纳于收纳库1530中。与在图14中一样，在图15所示的实施例中，根据移动体和/或叶片与轨道的结合关系，叶片30可以以多种方式移动至收纳库1530中。在第四实施方式中，多个移动体3020可配置为沿轨道3010移动并收纳于收纳库中。

图17为可向地面方向折叠的叶片的示例图。如图17所示，多个叶片中的各叶片可配置为可向地面折叠。平时位于正常位置1730并根据风能发电的叶片，在因台风的危险等需要采取保护措施时，可折叠到邻近地面的位置1740，以尽量减少风的影响。所述可折叠的叶片可适用于第一实施方式至第四实施方式的任何一种。

图29为对现有风力发电机和根据本发明一实施例的风力发电系统的输出的比较结果示意图。在图29中，图示与现有风力发电机(NREL's EMD turbine installed inCalifornia，USA(rotor diameter 77m))进行比较预测的功率输出。与此相关地，与常用风力涡轮机相比，受到产生最大输出的顺风的单个涡轮机具有相似或更高的功率输出。而且，与产生噪音相关的压力损失仅为现有常规涡轮机的六十五分之一(最大压力损失基准为260Pa)(参考：Li et al.,2020,Renewable Energy)。

流体力学分析结果表明，在风向接近顺风的情况下，单个帆状涡轮机可产生与现有常规风力涡轮机相似或更好的输出功率，但当风向从发电机沿轨道的位置从顺风变为逆风时，输出功率会急剧下降，因此输出功率整体上低于相同设备容量的现有风力发电厂。但根据本发明的一方面，如果叶片根据风向自适应旋转以接收最大动力，输出功率降低的问题可以得到解决。

此外，根据本发明一实施例的风力发电系统与现有风力发电机相比，驱动部更少，结构更简单，因此可以通过使用更大的发电机来提高额外的功率输出。进一步地，表明与风力发电噪音直接相关的压力损失为相同规模的现有风力涡轮机的六十五分之一(最大压力损失为准)，具有低噪音运行的优点。

上述附图及实施例仅用以说明本发明而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改、变形或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

上述实施例仅基于一系列功能模块说明本发明而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改、变形或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

前述实施例的组合不受前述实施例的限制，可根据实现及/或需要不仅可提供前述实施例，还可提供各种形式的组合。

前述实施例包括各种形式的示例。虽然无法记述表示各种方面的所有可能的组合，本领域技术人员应当理解还可存在其他组合。因此，本发明包括属于以下权利要求书内的所有其他更换、修改及变更。