CN101487443B - 轨迹风帆动力产生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轨迹风帆动力产生装置,包括有输出轴、固定单元、外旋转固定单元与轨迹引导单元。该固定单元内贯穿设置有滚动轴承,而滚动轴承内孔供输出轴凸伸穿设;该外旋转固定单元内孔顶端设置有滚动轴承,而底端则固设于输出轴,且其外管壁开设有复数个开口与凸设有上衔接部与下衔接部;该轨迹引导单元以转动固定于输出轴顶端。而该轨迹引导单元更包括有转盘与导流尾板,该转盘配合容置于该外旋转固定单元内部,其转盘的外管壁凹设有轨迹控制导槽,该轨迹控制导槽弯延形成引导部,导流尾板,提供迎向流体,而通过流体转动转盘。

Description

轨迹风帆动力产生装置
技术领域
[0001] 本发明涉及到一种轨迹风帆动力产生装置。 背景技术
[0002] 人类已有数千年使用风力的历史。而风力发电的原理,是利用风力带动风 车 叶片或飞球转动,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。
[0003] 现有技术运用风力能源的装置,是使用四叶或三叶水平轴式风车叶片或飞球来转 动发电机机轴。叶片或飞球受风吹而转动,是源于气动力的作用(包括升力及阻力),对叶 片或飞球产生转动扭矩,以获取风的动能,进而转换成有用的机械能或电能。此型风车叶片 具有如下缺点:
[0004](一)叶片或飞球多不能有效的利用风能,大部分的叶片或飞球有效转换效 率约在20%〜30%之间。以实际上风向随时改变的情况下,约只剩下原效率的七成,再经由 机电转换之后,输出效率更所剩无多。
[0005] (二)需使用很高的塔来支撑整个风叶或飞球,除安装及拆解维修时相当困难,更 增添许多工程成本。
[0006](三)叶片或飞球切割风面时,除输出转动扭矩,亦同时有无效的阻力,对整个结 构产生倾覆力矩;受风过大时,容易倾覆。
[0007](四)风叶工作环境需面对截风面,故需时时追踪风向;也使叶片或飞球有效面积 大打折扣。
发明内容
[0008] 本发明的主要目的,在于提供一种将截风面风力转换成机械能的高转换效率的运 用风力能源技术的装置。
[0009] 本发明的次要目的,在与提供一种安全、安装方便、低工程成本的轨迹风帆动力产 生装置。
[0010] 本发明的另一目的,在于提供一种全角度,无需时时追踪风向的轨迹风帆动力产
生装置。
[0011] 为达到以上目的,本发明采用了以下的技术方案:轨迹风帆动力产生装置,其包括 有:
[0012] 输出轴;
[0013] 固定单元,其内贯穿设置有滚动轴承,而滚动轴承内孔供输出轴凸伸穿设;
[0014] 外旋转固定单元,其内孔顶端设置滚动轴承,而底端则固设于输出轴,且其外管壁 开设有复数个开口与凸设有上衔接部与下衔接部;
[0015] 轨迹引导单元,其以转动固定于输出轴顶端,包括有:该转盘,是配合容置于该外 旋转固定单元内部,其转盘的外管壁凹设有轨迹控制导槽,该轨迹控制导槽弯延形成引导 部;导流尾板,提供迎向流体,而通过流体转动转盘;[0016] 复数个旋翼单元,包括有:连杆支架,是以一侧固接于外旋转固定单元的上衔接部 与下衔接部;上旋翼,衔接在上侧连杆支架后缘;下旋翼,衔接在下侧连杆支架后缘;连动 元件,其设置有转轴、定位部、连动部与滚动部,该连动元件以定位部定位于连杆支架底部, 而得以固定于上旋翼与下旋翼,该滚动部则设置于转轴一端,其转轴再穿设于定位部与连 动部,并能于定位部中转动,而以紧固方式与连动部连接。
[0017] 其中该轨迹引导单元的导流尾板能自动迎向气体移动方向,而转盘其轨迹控制导 槽的引导部,其与导流尾板以垂直角度设置,故当导流尾板自动迎向气体移动方向时,旋翼 单元则能以滚动部沿该轨迹控制导槽移动至该引导部,则滚动部同时旋转带动转轴,而该 转轴则互相关联上旋翼与下旋翼,以带动上旋翼与下旋翼向下转动,进而增加上旋翼与下 旋翼的截风面积,故当上旋翼与下旋翼完全下拉时,正好与风向垂直,此时截风效益也最 大,进而同时增快输出轴转速,而滚动部未移动至引导部的其他旋翼单元则与气体移动方 向平行,以降低风阻效应。
[0018] 本发明所提供的轨迹风帆动力产生装置,与现有技术相比,具有下列的优点:
[0019] (1)本发明的旋翼单元采用复数个旋翼,以增加旋翼的截风面积,并提供将风力转 换成机械能的环保能源技术。
[0020] (2)本发明是提供全角度的风力能源,无需时时追踪风向的轨迹,就能提供最佳动 力的环保能源产生装置。
附图说明
[0021] 图1为本发明轨迹风帆动力产生装置的右上侧立体示意图;
[0022] 图2为该轨迹风帆动力产生装置其左下侧的立体示意图;
[0023] 图3为图2之A区域的外旋转固定单元与旋翼单元的局部放大示意图;
[0024] 图4为该旋翼单元其滚动部与轨迹引导单元的组合示意图;
[0025] 图5为图4之B区域的转盘与滚动部的局部放大示意图;
[0026] 图6为该输出轴、外旋转固定单元以及旋翼单元的组合示意图;
[0027] 图7为图6之C区域的旋翼单元其连动元件的示意图;
[0028] 图8为该轨迹引导单元的示意图;
[0029] 图9为该转盘的放大示意图;
[0030] 图10为该轨迹风帆动力产生装置的滚动轴承设置例部份剖视图;
[0031] 图11为该转盘结构变化例部份剖视图;
[0032] 附图标记说明:1、输出轴,2、固定单元,3、外旋转固定单元,31、开口,32、上衔接 部,33、下衔接部,4、轨迹引导单元,41、转盘,411、轨迹控制导槽,412、引导部,42、导流尾 板,43、44、45、滚动轴承,5、旋翼单元,51、连杆支架,52、上旋翼,53、下旋翼,54、连动元件, 55、转轴,56、定位部,57、连动部,58、滚动部。
具体实施方式
[0033] 请参阅图1至图10,本发明所提供的轨迹风帆动力产生装置,主要包括有:输出轴 1、固定单元2、外旋转固定单元3、轨迹引导单元4以及复数个旋翼单元5所组成。
[0034] 该固定单元2,其贯穿的内孔设置有滚动轴承44,而该滚动轴承44内孔则再提供输出轴1凸伸后穿设固定于其中。
[0035] 如图3所示,该外旋转固定单元3,其内孔顶端设置有滚动轴承43、45,而底端则固 设于输出轴1,且该外旋转固定单元3其外管壁开设有复数个开口 31与凸设有上衔接部32 与下衔接部33,该开口可供旋翼单元5的转轴55穿置,而该上衔接部32与该下衔接部33 则提供旋翼单元5的上旋翼52与下旋翼53固定,以供旋翼单元5的滚动部58于转盘41 的轨迹控制导槽411移动时,该输出轴1、外旋转固定单元3能与旋翼单元5同步转动。
[0036] 如图8与图9所示,该轨迹引导单元4,其底端以滚动轴承43固定于输出轴1顶 端,使其能于输出轴1顶端转动,而该轨迹弓I导单元4下方具有转盘41,该转盘41是配合容 置于该外旋转固定单元3内部,该转盘41的外管壁凹设有轨迹控制导槽411,该轨迹控制导 槽411弯延形成引导部412,在该轨迹引导单元4的后方有导流尾板42,提供迎向流体,而 通过流体转动转盘41。
[0037] 如图4、图5所示,该旋翼单元5其提供改变旋翼单元5角度,进而改变旋翼单元5 截风面的面积,以瞬间提供有效的截风面积,其包括有:连杆支架51、上旋翼52、下旋翼53 以及连动元件54。
[0038] 该连杆支架51,是以一侧固接于外旋转固定单元3的上衔接部32与下衔接部33, 以同步与外旋转固定单元3转动;
[0039] 该上旋翼52,是以转动方式衔接在上侧连杆支架51后缘;
[0040] 该下旋翼53,是以转动方式衔接在下侧连杆支架51后缘;
[0041] 该连动元件54,其设置有转轴55、定位部56、连动部57与滚动部58,该连动元件 54以定位部56定位于连杆支架51底部,而得以固定于上旋翼52与下旋翼53,该滚动部58 则设置于转轴55 —端,其转轴55再穿设于定位部56与连动部57,并能于定位部56中转 动,而以紧固方式与连动部57连接。
[0042] 因此,本发明的动力由上旋翼52与下旋翼53直接经由传外旋转固定单元3递到 输出轴1上,使其稳定性极高,效能当然提高,且不易受风力撞击损坏。又,该上旋翼52、下 旋翼53,是以一边为转轴55进行摆动,根据杠杆原理,其所接收的大部份风能,皆能有效经 由上衔接部32与下衔接部33而传递到输出轴进行输出,提高其工作效率。
[0043] 另外,该轨迹弓丨导单元4的导流尾板42具有锥度,能自动迎向气体移动方向,而转 盘41其轨迹控制导槽411的引导部412,其与导流尾板42以垂直角度设置,故当气体风力 瞬间变强或变弱时,旋翼单元5对外旋转固定单元3输出的转动力矩,亦随之瞬间变强或变 弱。
[0044] 该导流尾板42自动迎向气体移动方向时,可导引气体分流流经其表面,经由导流 尾板42的导流效应,使导流尾板42恒指向截风面,即可时时自动追踪风向,而使旋翼单元 5则能以滚动部58同步旋转带动转轴55,而该转轴55则以定位部56定位于连杆支架51, 以固定于上旋翼52与下旋翼53,故当转轴55互相关联上旋翼52与下旋翼53时,则能同步 带动上旋翼52与下旋翼53向下转动,进而增加上旋翼52与下旋翼53的截风面积。
[0045] 故当旋翼单元5的上旋翼52与下旋翼53完全下拉时,正好与风向垂直,此时截风 效益也最大,因旋翼单元5的上旋翼52与下旋翼53其截风面表面处气体分子速率约等于 风速,当气体分子流经上旋翼52与下旋翼53截风面表面处,再流至上旋翼52与下旋翼53 的背风面表面时,流动速速率逐渐迟缓,造成两面的速率差;也因上旋翼52与下旋翼53背风面形成紊流的粘滞力,皆造成上旋翼52与下旋翼53对外旋转固定单元3有顺时针的转 动力矩,进而同时增快输出轴1转速。
[0046] 其后当旋翼单元5的滚动部58逐渐脱离轨迹引导单元4的引导部412后,该滚动 部58则连动转轴55,逐渐将旋翼单元5的上旋翼52与下旋翼53倾斜角度上仰,而使其逐 渐相连牵引拉正上旋翼52与下旋翼53,使其上旋翼52与下旋翼53在截风面面积逐渐减 少,以降低风阻。
[0047] 如此,达到气体风力若持续吹动,则旋翼单元5的上旋翼52与下旋翼53将持续对 外旋转固定单元3输出转动力矩,提高整个装置利用风能转换机械能的有效效率。
[0048] 请参图10所示,如前所述,本发明的轨迹引导单元4底端连接转盘41,该转盘41 以滚动轴承43套置于输出轴1的顶端。而该输出轴1外是与外旋转固定单元3固定在一 起,该外旋转固定单元3内孔顶部则具有滚动轴承45,该外旋转固定单元3上下端凸设有上 衔接部32与下衔接部33,该上衔接部32与下衔接部33用来固定旋翼单元5的上旋翼52 与下旋翼53。又该固定单元2内孔设置有轴承44,该轴承44用来提供输出轴1的凸伸与 固定。因此,本发明将输出轴1、外旋转固定单元3、旋翼单元5固定为一组,用来产生旋转 动力;而轨迹引导单元4与转盘41为第二组,用来取得风向;该固定单元2则为第三组,用 来固定整体结构。
[0049] 上述的设置方式有其原因,因轨迹引导单元4在受风力旋转时,很容易产生摇摆, 导致其功能失常,故该输出轴1向上延伸贯穿转盘41,以及该外旋转固定单元3自外套住转 盘41,以内外包夹方式使轨迹引导单元4的行动更为稳定。而滚动轴承43、45则分别放置 于转盘41内外侧,以分隔并使转盘41与外旋转固定单元3可分别转动。同样地,该固定单 元2与输出轴1之间亦设置有轴承44,使该输出轴1可在固定单元2内顺利旋转。
[0050] 又如图11所示,由于本发明是属于双叶片的上旋翼52与下旋翼53结构,故实际 应用时,可将转盘41拉长,令其轨迹控制导槽411、滚动部58、转轴55可以采两组方式设 置,使上方的轨迹控制导槽411、滚动部58、转轴55控制上旋翼52,而下方的轨迹控制导槽 411、滚动部58、转轴55控制下旋翼53。如此,不仅操作更为顺利,且该转盘41的长度增加, 更增加操作时的稳定性。
[0051] 上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明,该实施例并非用以限制本发 明的专利范围,凡未脱离本发明所为的等效实施或变更,均应包含于本案的专利范围中。
6

Claims (7)

  1. 一种轨迹风帆动力产生装置,其特征在于,包括:输出轴;固定单元,其内贯穿设置有滚动轴承,该滚动轴承具有内孔,该内孔提供输出轴凸伸穿设;外旋转固定单元,其具有内孔,该内孔顶端设置有滚动轴承,而内孔底端则固设于输出轴,且该外旋转固定单元两端凸设有上衔接部与下衔接部;轨迹引导单元,其以转动方式固定于输出轴顶端,该轨迹引导单元下方具有转盘,该转盘是配合容置于该外旋转固定单元内部,该转盘的外管壁凹设有轨迹控制导槽,该轨迹控制导槽弯延形成引导部,而该轨迹引导单元后端具有导流尾板,提供迎向流体,而通过流体转动转盘;旋翼单元,绕设于该外旋转固定单元上,其具有上旋翼与下旋翼,分别固定于上衔接部与下衔接部,该上旋翼与下旋翼受该轴盘控制而改变截风角度,该旋翼单元以转轴控制上旋翼与下旋翼改变角度,该转轴末端设置有滚动部,该滚动部容置于轨迹控制导槽内,当该导流尾板自动迎向气体移动方向时,该旋翼单元能以滚动部沿该轨迹控制导槽移动至该引导部,以使滚动部同时旋转带动转轴。
  2. 2.如权利要求1所述轨迹风帆动力产生装置,其特征在于:该轨迹引导单元的导流尾 板具有锥度,能自动迎向气体移动方向,使导引气体分流流经其表面,使导流尾板恒指向截 风面。
  3. 3.如权利要求1所述轨迹风帆动力产生装置,其特征在于:该转盘上的轨迹控制导槽 的引导部,与该导流尾板以垂直角度设置。
  4. 4.如权利要求1所述轨迹风帆动力产生装置,其特征在于:该外旋转固定单元外管壁 开设有复数个开口,该开口可供旋翼单元的转轴穿置。
  5. 5.如权利要求1所述轨迹风帆动力产生装置,其特征在于:该轨迹引导单元以滚动轴 承固定于输出轴顶端。
  6. 6.如权利要求1所述轨迹风帆动力产生装置,其特征在于:该转盘内外侧各设置有滚 动轴承,该内侧滚动轴承用来间隔转盘与输出轴,该外侧滚动轴承则用来间隔转盘与外旋 转固定单元。
  7. 7.如权利要求1所述轨迹风帆动力产生装置,其特征在于:该转盘设置有两组轨迹控 制导槽,该上旋翼与下旋翼各设置有独立的滚动部与转轴,使上方的轨迹控制导槽控制上 旋翼,而下方的轨迹控制导槽用来控制下旋翼。
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