CN102011705A

CN102011705A - 风力发电装置

Info

Publication number: CN102011705A
Application number: CN2009101899860A
Authority: CN
Inventors: 苏宥豪
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2009-09-04
Publication date: 2011-04-13

Abstract

本发明公开了一种风力发电装置，其包含一底座及一风扇结构。底座具有一磁力盘，磁力盘上具有复数个磁性组件，此复数个磁力组件相互作用以使磁力盘转动，并通过磁力盘带动风扇结构转动。本发明技术方案提供的这种风力发电装置，可保护风扇结构，且可通过磁力盘之转动，于低风速之环境下发电，提高了风力能使用效率。

Description

风力发电装置

技术领域

本发明涉及一种风力发电装置，特别涉及一种保护扇体及提高动能利用效率之风力发电装置。

背景技术

目前，永不匮乏的绿色能源-动能，已为人类及地球带来了商机和希望，随着近年来风电技术大幅提升及市场需求快速增加，风力发电成本已与传统能源相当接近。在各类新兴能源中，风力发电被评为最具前景的领域之一，它能提供洁净且无污染排放之电能，有能源与环保之双重贡献。而我国历经风力示范推广时期之各项努力，已使风力发电设置风潮涌现，且政府对于风电开发积极制订相关推动政策，持续改善开发环境，促进风电产业发展。

习知风力发电机分别是以发电机之承轴分别，其可分为：

(一)具轴承之垂直式风力发电机：

发电机之承轴垂直于风向，主要采用推力型之叶片。因垂直型风机不易控制叶片的撷风面，因此无法在风速过高的情况下停机，易导致发电机的承轴在强风时转速过快而损毁。但是垂直风机因为具有构造简单、无方向性及低噪音之优点，因此在一些受到噪音管制及扫风范围限制的地方仍有采用，如：都市或人口稠密地区。惟垂直式风力发电机大多属于小型辅助式的能源供给系统。其叶片数目因设计不同所以数量不一定。

(二)具水平轴承之水平式风力发电机：

发电机承轴平行于风向，也就表示其叶片与风向垂直，所以采用升力型叶片，能比垂直风机的推力型叶片撷取更大动能，因此水平风力发电机就必须能360度旋转以追逐风向。其叶片形式有单叶、双叶、三叶及四叶。单叶及双叶的转速通常较快，齿轮比较低，但是叶片在上下区域的变动较大，容易衍生疲劳负荷，且动态视觉、叶片平衡及输出效率较差。四叶虽然输出效率最高，但是在成本考虑上仍是以三叶片最佳，因此三叶片形式的水平风机为目前最常见机种。另以其旋翼座向又可分为上风型及下风型两种。水平风力发电机亦具有于强风时，叶片容易损毁之缺点。

此外，众所皆知风力强烈而稳定的地区较有开发风力发电的效用。举例而言，台湾沿海、山区及离岛富有潜力，都值得开发利用。习知风力发电机需于蒲福氏风级表中第二级风方法方可发电。二级风于沿海、山区及离岛为易于启动风力发电之条件，但空旷地区之风力发电机所产生之电力，因距离以及电力损耗之问题，仅能给予附近居民使用，并无法传输予真正人口稠密之地区，如都市。然而，都市因大厦及建筑物众多，其阻挡空气之流动，使都市地区不易出现二级以上之风速，使风力发电所产生之电力无法真正为大部份人口所使用。最后，不论水平风力发电机或垂直风力发电机，其发电效率均在40-60％上下，故提高动能使用效率亦为现今最重要之课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种风力发电装置，以解决现有发电效率不佳之缺点。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种风力发电装置，是于一磁力盘包含一内盘及一外环。复数个第一磁力件沿内盘之周围环设于内盘上。外环包含复数个第二磁力件，复数个第二磁力件沿外环之周围环设于外环上。其中，复数个第一磁力件与复数个第二磁力件产生磁力作用以转动内盘。

进一步地，所述风力发电装置还包含一风扇结构及一底座。风扇结构还包含一轴承、一内转子、一壳体、至少一导风片及一检测单元。内转子包含至少一扇体及一轮毂，轮毂套接于轴承上，扇体带动轴承以产生一动能。壳体具有至少一开口，开口对应扇体，壳体与轴承连结且覆盖扇体。导风片设置于开口之一侧。检测单元设置于壳体上，其用以检测一气流之方向，以控制导风片之开合。

更进一步地，所述底座与风扇结构相连接，此底座包含一磁力盘及一下部发电单元。磁力盘包含一内盘及一外环。内盘与轴承相连接，复数个第一磁力件沿内盘之周围环设于内盘上。外环包含复数个第二磁力件，复数个第二磁力件沿外环之周围环设于外环上。下部发电单元与轴承相连接，下部发电单元转换动能为一电能。复数个第一磁力件与复数个第二磁力件产生磁力作用以转动内盘。

承上所述，依本发明之风力发电装置，其具有下述优点：

(1)此风力发电装置可通过导风片之闭合，达到叶片不易损毁之功能。

(2)此风力发电装置可通过磁力盘之转动，借此可于低风速之环境下发电，如：环境风速低于二级风。

(3)此风力发电装置可通过磁力盘之转动，借此可提高风力能使用效率。

附图说明

图1为本发明之风力发电装置之风扇结构剖面图；

图2为本发明之风力发电装置之磁力盘剖面图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，其为本发明之风力发电装置之风扇结构剖面图。图中，风扇结构1适用于一风力发电装置，风扇结构1包含一轴承11、一内转子12、一壳体13、至少一导风片14及一检测单元15。内转子12包含至少一扇体121及一轮毂122，轮毂122套接于轴承11上。壳体13具有至少一开口131，开口131对应扇体121，壳体13与轴承11连结且覆盖扇体121。导风片14设置于开口131之一侧。检测单元15设置于壳体13上，其用以检测一气流之方向，以控制导风片14之开合。导风片14以一电子关节16与开口131之一侧相连接，此电子关节16与检测单元15电性连接，以控制导风14之开合。风扇结构1还包含一上部发电单元17，此上部发电单元17与轴承11连接。

气流带动扇体13转动以产生一动能，动能透过轴承11传输予上部发电单元17，上部发电单元17将动能转换为一电能。当导风片14闭合以覆盖开口131，以使气流留置于壳体13内，提高动能之使用效率。检测单元15检测气流之方向后，则控制对应气流方向之导风片14开启，以供气流自开口131流入壳体13内。检测单元15内建一默认风速，若环境风速大于预设风速时，则各导风片14闭合以包覆开口131，借以保护扇体122。

请参阅图2，其为本发明之风力发电装置之磁力盘2剖面图。图中，风力发电装置尚包括一磁力盘2，磁力盘2包含一内盘21及一外环22。内盘21包含复数个第一磁力件211，复数个第一磁力件211沿内盘21之周围环设于内盘21上。外环22包含复数个第二磁力件221，复数个第二磁力件221沿外环22之周围环设于外环22上。其中，复数个第一磁力件211与复数个第二磁力件221产生磁力作用以转动内盘22。

其中，复数个第一磁力件211与通过内盘21圆心之切线25之间具有一第一预设角度θ。复数个第二磁力件221与通过外环22中心之切线25之间具有一第二预设角度Φ。第一预设角度θ对应第二预设角度Φ，借以令复数个第一磁力件211与复数个第二磁力件221相互作用以转动内盘21。外环22具有一第一组合部222及一第二组合部223，第一组合部222之一端及第二组合部223之一端由一活动轴24相连接，此活动轴24提供第一组合部222与第二组合部223彼此分合之自由度。第一组合部222之另一端设置一卡固组件224以连接第二组合部223之另一端，卡固组件224为一拆卸式结构。

当环境风速大于二级风时，则第一组合部222之另一端及第二组合部223之另一端则分开。环境风速小于二级风时，则第一组合部222之另一端及第二组合部223之另一端则通过卡固组件224相链接，并通过复数个第一磁力件211与复数个第二磁力件221产生磁力作用以转动内盘21。复数个第一磁力件21与复数个第二磁力件221彼此相对，两者相对端为相同磁极，且两者以一预设方式排列。

更进一步来说，其预设方式其中一第一磁力件211与其中一第二磁力件221两者直径面积为90％-100％相对应。依序向下之另一第一磁力件211与另一第二磁力件221两者直径面积为40-50％相对应。再依序向下，另一第一磁力件211则设置于另两个第二磁力件221之间。

承上所述，请再参阅图2，风力发电装置进一步包括一底座与风扇结构1相连接，风扇结构1的组件及连接方式与前述相同，在此不再赘述。此底座包含磁力盘2及一下部发电单元23。磁力盘2的组件及连接方式与前述相同。而下部发电单元23与轴承11相连接，下部发电单元23转换动能为一电能。

值得一提的是，复数个第一磁力件211与复数个第二磁力件221彼此相对，两者相对端为相同磁极，且两者以一预设方式排列。更进一步来说，其预设方式其中一第一磁力件211与其中一第二磁力件221两者直径面积为70％-100％相对应，较佳为90％-100％相对应。依序向下之另一第一磁力件211与另一第二磁力件221两者直径面积为40-50％相对应。再依序向下，第一磁力件211则设置于两个第二磁力件221之间。

另外，风扇结构1之扇体121或轮毂122可利用一轻材质制成，如：碳纤维。因本发明所提出之风扇结构1之重量极轻，故复数个第一磁力件211与复数个第二磁力件221相斥所产生之磁力不仅可带动风扇结构1转动，更具有加速风扇结构1转动之效果，可达到提升发电量之功效。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种风力发电装置，其特征在于：包含：

一风扇结构；以及

一磁力盘，包含：

一内盘，与所述风扇结构相连接，该内盘包含复数个第一磁力件，该复数个第一磁力件环设于该内盘上；以及

一外环，包含复数个第二磁力件，该复数个第二磁力件环设于该外环上；

其中，所述复数个第一磁力件与所述复数个第二磁力件产生磁力作用以转动所述内盘，并带动所述风扇结构转动以产生一动能。

2.如权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于：所述复数个第一磁力件与通过所述内盘圆心之切线之间具有一第一预设角度。

3.如权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于：所述复数个第二磁力件与通过所述外环中心之切线之间具有一第二预设角度。

4.如权利要求2或3所述的风力发电装置，其特征在于：所述第一预设角度对应所述第二预设角度，用以令所述复数个第一磁力件与所述复数个第二磁力件相互作用以转动所述内盘。

5.如权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于：所述外环具有一第一组合部及一第二组合部，所述第一组合部之一端及所述第二组合部之一端由一活动轴相连接。

6.如权利要求5所述的风力发电装置，其特征在于：所述活动轴提供所述第一组合部与所述第二组合部彼此分合之自由度。

7.如权利要求5所述的风力发电装置，其特征在于：所述第一组合部之另一端设置一卡固组件以连接所述第二组合部之另一端。

8.如权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于：所述复数个第一磁力件与所述复数个第二磁力件以一预设方式相对排列，两者相对端为相同磁极。

9.如权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于：还包含至少一发电单元，该发电单元转换该动能为一电能。

10.如权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于：所述风扇结构还包含：

一内转子；

一壳体，覆盖该内转子；

至少一导风片，设置于该壳体上；以及

复数个检测单元，与该导风片电性连接，该检测单元检测进入所述壳体之一气流，并依据检测结果控制所述导风片之开合。

11.如权利要求10所述的风力发电装置，其特征在于：所述导风片以一电子关节与所述壳体连接，所述检测单元控制该电子关节之运作以控制所述导风片之开合。

12.如权利要求10所述的风力发电装置，其特征在于：所述检测单元内设立一默认风速，若环境风速大于该预设风速时，则各所述导风片闭合以包覆所述开口，用以保护所述内转子。