CN102686874A - 风力发电用偏心双转子组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种风力发电用偏心双转子组件，其目的是利用从转子的前方吹过来的所有的风产生旋转力，从而更有效地利用风能。为此，本发明的风力发电用偏心双转子组件，包括：支撑结构物，可旋转地支撑主轴；第一转子，其包括：圆筒形结构的旋转框架，设置于可旋转地设置于从上述主轴延长的支撑杆的第一旋转轴；多个翼组件，具备于上述旋转框架外面并接受风力以正向旋转旋转框架；第二转子与上述第一转子形成对称结构，且包括：圆筒形结构的旋转框架，设置于可旋转地设置于从主轴延长的另一支撑杆的第二旋转轴；多个翼组件，具备于上述旋转框架外面并接受风力以逆向旋转旋转框架；导引部件，设置于主轴以位于上述主轴的前方，从而将从第一、第二转子之间吹来的风导引至第一、第二转子的前面；及动力传递构件，将通过上述第一、第二转子的旋转所产生的动力传递至发电装置。
Description
技术领域
本发明涉及用于风力发电装置的转子组件，尤其涉及两个转子以主轴为中心对称设置，并具备将从两个转子的中间吹来的风导引至两个转子的前面的导引部件，从而更有效地使用风力的风力发电用偏心双转子组件。
背景技术
现有的化石能量资源逐渐枯竭并污染地球环境，因此，长期以来人类致力于开发不会枯竭且不会污染环境的清洁替代能源利用装置的开发。这样的清洁替代能源有太阳能(solar energy)、风能(wind energy)、水能(current energy)、潮汐能(tidal energy)、地热能(geo-thermalenergy)、生化能(bio-thermal energy)等。另外，作为利用上述风能发电的装置有风力发电装置。
通常而言，风力发电装置分为旋转轴相对于地面水平设置的水平型风力发电装置，及旋转轴相对于地面垂直设置的垂直型风力发电装置。上述水平型风力发电装置是最普遍的形式，具有可实现高发电效率的特点，但在风向经常变化或疾风等很强的风力条件下不能顺利发电，而且，因转子等主要部件设置于高处，因此维护难，且对台风等强风的抵抗力较弱。
而上述垂直型风力发电装置可不受风向和风力的影响而进行发电，而且，增速机及发电机等主要部件的维护容易，因此，成为当前的研究重点。
上述垂直型风力发电装置，包括：圆筒形转子，在圆筒形旋转框架外面具备多个翼以将风能变换为机械能；发电装置，接收上述转子提供的机械能变换为电能。
图1为转子的平面图。
在上述在圆筒形旋转框架11外面具备多个翼12的圆筒形结构的转子10的情况下，位于转子的旋转方向和风的方向相同的一侧A的翼接受风产生旋转转子的旋转力，但位于转子的旋转方向和风向相反的一侧B的翼产生减少转子的旋转力的阻力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足提供一种风力发电用偏心双转子r组件，其可利用从转子的前方吹过来的所有的风产生旋转力，从而更有效地利用风能。
本发明的另一目的在于，提供一种风力发电用偏心双转子组件，其在以相同的发电容量为准时，可使用更小的转子，从而降低转子的制作所需的费用，而且，因容易制作而提高生产性。
为达到上述目的并解决现有技术中存在的问题，本发明的风力发电用偏心双转子组件，其特征在于，包括：支撑结构物，可旋转地支撑主轴；第一转子，其包括：圆筒形结构的旋转框架，设置于可旋转地设置于从上述主轴延长的支撑杆的第一旋转轴；多个翼组件，具备于上述旋转框架外面并接受风力以正向旋转旋转框架；第二转子，与上述第一转子形成对称结构，且包括：圆筒形结构的旋转框架，设置于可旋转地设置于从主轴延长的另一支撑杆的第二旋转轴；多个翼组件，具备于上述旋转框架外面并接受风力以逆向旋转旋转框架；导引部件，设置于主轴以位于上述主轴的前方，从而将从第一、第二转子之间吹来的风导引至第一、第二转子的前面；及动力传递构件，将通过上述第一、第二转子的旋转所产生的动力传递至发电装置。
另外，上述导引部件设置于主轴的前方，而上述第一、第二转子在主轴的后方以连接导引部件和主轴的中心的线为中心相互呈对称结构，从而根据风向使导引部件及第一、第二转子与主轴一并旋转，以转换方向。
另外，上述第一转子和第二转子通过动力合成构件连接以相互联动旋转，而只有上述第一、第二旋转轴中的某一个旋转轴通过动力传递构件向发电装置传递动力。
此时，上述动力合成构件由连接杆或齿轮组构成。
另外，上述动力传递构件，包括：第一正时带轮，具备于第一旋转轴或第二旋转轴；动力传递轴，围绕上述主轴形成双重轴结构并可旋转地设置，以向发电装置传递动力；第二正时带轮，具备于上述动力传递轴；及正时皮带，连接上述第一正时带轮和第二正时带轮。
另外，上述第一转子的翼组件，包括：多个翼固定部，突出形成于旋转框架；多个翼固定板，固定于上述翼固定部并具备弹性；多个翼，其中心部和末端之间的部分固定于上述翼固定板的一侧，以开放和闭合形成于翼固定部和翼固定部之间的空间，且在旋转以开放上述空间时，其一侧末端向旋转框架的外侧突出；而上述第二转子的翼组件，包括：多个翼固定部，突出形成于上述旋转框架；多个翼固定板，固定于上述翼固定部并具备弹性；多个翼，其中心部和末端之间的部分固定于上述翼固定板的一侧，以开放和闭合形成于翼固定部和翼固定部之间的空间，且在旋转以开放上述空间时，其一侧末端向旋转框架的外侧突出。
根据具备上述特征的本发明，导引部件将吹向第一、第二转子之间的风导引至第一、第二转子的前面，使第一、第二转子将从前方吹来的风全部用于产生旋转力，从而可更有效地使用风能。
另外，因可将从转子前方吹来的风全部用于产生旋转力，因此，较之现有技术，可用较小的转子获得大的旋转力，从而在以相同的发电容量为准时，降低转子的制作所需的费用，而且，因容易制作而提高生产性。
附图说明
图1为现有技术的转子平面图；
图2为本发明较佳实施例的双转子组件的俯视图；
图3为本发明较佳实施例的双转子组件的主视图；
图4为本发明的支撑结构物的立体图；
图5为本发明的第一转子的俯视图；
图6为本发明的第一转子的部分详细示意图；
图7为本发明的第二转子的俯视图；
图8为本发明的第二转子的部分详细示意图；
图9为本发明的动力传递构件的详细结构示意图；
图10为第一、第二转子通过连接杆连接的状态的俯视图；
图11为第一、第二转子通过齿轮组连接的状态的俯视图；
图12为吹向本发明的偏心双转子组件的风流动状态的俯视图。
附图标记：
110：支撑结构物 111：上端支撑部
112：下端支撑部 113：连接部
120：第一转子 121：第一旋转轴
122：旋转框架 123：翼组件
123a：翼固定部 123b：翼固定板
123c：翼 130：第二转子
131：第二旋转轴 132：旋转框架
133：翼组件 133a：翼固定部
133b：翼固定板 133c：翼
140：导引部件 150：动力传递构件
151：第一正时带轮 152：第二正时带轮
153：动力传递轴 154：正时皮带
160：主轴 161：支撑杆
162：支撑杆 180：动力合成构件
181：连接杆 182：齿轮组
具体实施方式
下面，结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明。
图2为本发明较佳实施例的双转子组件的俯视图，而图3为本发明较佳实施例的双转子组件的主视图。
本发明的偏心双转子组件的特征在于，利用两个转子产生用于风力发电的动力，且将从两个转子的前方吹来的风全部用于动力的产生，包括支撑结构物110、第一转子120、第二转子130、导引部件140及动力传递构件150。
上述支撑结构物110可旋转地支撑支撑第一、第二转子120、130的主轴160。该支撑结构物110通过轴承与主轴160的上端部及下端部连接以可旋转地支撑主轴160。
另外，上述支撑结构物110可以各种结构构成，但较佳地，在稳定支撑支撑第一、第二转子120、130的主轴160的同时，容易确保用于第一、第二转子120、130的维护的空间。
图4为本发明的支撑结构物的立体图。
本发明的支撑结构物110，包括：上端支撑部111，可旋转地支撑主轴160的上端部；下端支撑部112，可旋转地支撑主轴160的下端部；连接部113，连接上端支撑部111和下端支撑部112。
上述上端支撑部111由具备上部左右侧边111a、111b、下部左右侧边111c、111d及底边111e的正五边形的平面结构构成。
上述下端支撑部111由具备上部左右侧边112a、112b、下部左右侧边112c、112d及底边112e的正五边形的平面结构构成，而下端支撑部112的上部左右侧边112a、112b设置于上端支撑部111的底边111e的垂直下部，下端支撑部112的底边112e设置于上端支撑部111的上部左右侧边111a、111b的垂直下部，以使上端支撑部111的的某一边和位于对角方向的下端支撑部112的某一边维持相互平衡状态。根据这样的结构，上端支撑部111和下端支撑部122相互具有相反五角星的结构。
上述连接部113连接上端支撑部111和下端支撑部112，以使上端支撑部111的某一个顶点连接于下端支撑部112的两个顶点，从而在支撑结构物110的侧面形成三角形桁架结构。
根据上述支撑结构物110的结构，不仅可稳定支撑第一、第二转子120、130，而且，即使在为确保用于第一、第二转子120、130的维护的空间而去除上端支撑部111或下端支撑部112的某一侧边时，也能确保支撑结构物110不致崩溃而稳定支撑主轴，从而为转子组件的维护提供便利。
图5为本发明的第一转子的俯视图，而图6为本发明的第一转子的部分详细示意图。
上述第一转子120，包括：圆筒形结构的旋转框架122，设置于可旋转地设置于从主轴160延长的支撑杆161的第一旋转轴121；多个翼组件123，具备于上述旋转框架122外面并接受风力以正向旋转旋转框架122。
此时，上述翼组件123，包括：多个翼固定部123a，以一定间距突出形成于旋转框架122的外面；多个翼固定板123b，固定于上述翼固定部123a并具备弹性；多个翼123c，其中心部和末端之间的部分固定于上述翼固定板123b的一侧，以开放和闭合形成于翼固定部123a和翼固定部123a之间的空间S1，且在旋转以开放上述空间S1时，其一侧末端向旋转框架122的外侧突出。
图7为本发明的第二转子的俯视图，而图8为本发明的第二转子的部分详细示意图。
上述第二转子130，包括：圆筒形结构的旋转框架132，设置于可旋转地设置于从主轴160延长的另一支撑杆162的第二旋转轴131，从而与上述第一转子120形成对称结构；多个翼组件133，具备于上述旋转框架132外面并接受风力以逆向旋转旋转框架132。
此时，上述翼组件133，包括：多个翼固定部133a，以一定间距突出形成于旋转框架132的外面；多个翼固定板133b，固定于上述翼固定部133a并具备弹性；多个翼133c，其中心部和末端之间的部分固定于上述翼固定板133b的一侧，以开放和闭合形成于翼固定部133a和翼固定部133a之间的空间S2，且在旋转以开放上述空间S2时，其一侧末端向旋转框架132的外侧突出。
具备上述结构的第一转子120和第二转子130在受风力的空间S1、S2开放时，因翼123、133c的末端向旋转框架122、132的外侧突出，延迟空间S1、S2被翼123c、133c闭合的时间，从而可更有效地利用风力。
另外，如图2所示的上述导引部件140将从第一、第二转子120、130之间吹来的风导引至第一、第二转子120、130的前面，即将风导引至受风产生旋转力的面，从而使第一、第二转子120、130利用从前方吹来的全部封产生旋转力。
该导引部件140设置于主轴160以位于上述主轴160的前方，从而与第一、第二转子120、130一起完成换向，而位于前方的端部呈尖锐且越向后方面积越来越增加的类似于三角形的平面结构，从而将吹向第一、第二转子120、130之间的风分散至两侧。
在主轴160上设置第一、第二转子120、130和导引部件140时，导引部件140位于主轴160的前方，而第一、第二转子120、130在主轴160的后方以连接导引部件140和主轴160的中心的线L为中心相互呈对称结构，则导引部件140和第一、第二转子120、130形成三角形的排列结构，而主轴160将位于由导引部件140和第一、第二转子120、130构成的三角形内部。
根据上述结构，根据作用于导引部件140和第一、第二转子120、130的风向，导引部件140和第一、第二转子120、130及主轴160进行旋转而转换方向，从而正对风。这是因为在相同的风速下，因转子120、130和导引部件140的形状差异，第一、第二转子120、130将比导引部件140受到更大的压力，且因为这样的压力差异进行旋转，从而使受到更大的压力的第一、第二转子120、130位于主轴160的后方，而受到较小压力的导引部件140位于主轴160的前方。
另外，说明导引部件140和第一、第二转子120、130的位置关系的“前方”是指以主轴130为准靠近风吹来的方向的方向，而“后方”是指以主轴130为准远离风吹来的方向的方向。
图9为本发明的动力传递构件的详细结构示意图、图10为第一、第二转子通过连接杆连接的状态的俯视图，而图11为第一、第二转子通过齿轮组连接的状态的俯视图。
上述动力传递构件150将通过上述第一、第二转子120、130的旋转所产生的动力传递至发电装置170。
可使第一转子120和第二转子130通过动力传递构件150各自向发电装置170传递动力，但这样装置的结构将变得复杂，增加成本，从而较佳地，使第一、第二转子120、130联动旋转并通过某一个转子向发电装置170传递动力。
为使上述第一、第二转子120、130联动旋转，第一、第二转子120、130通过动力合成构件180相互连接。
上述动力合成构件180可由连接杆181或齿轮组182构成，而连接杆181的一端与向第一旋转轴121的上部延长并弯曲的弯曲轴181a连接，另一端与向第二旋转轴131的上部延长并弯曲的另一弯曲轴181b连接。根据该结构，在某一个转子受风旋转时，将产生连接杆181的位置移动，而这样的连接杆181的位置移动将通过旋转轴传递至另一转子，从而使第一、第二转子120、130联动旋转。
上述齿轮组182由各设置于第一旋转轴121和第二旋转轴131相互配合旋转的第一齿轮182a及第二齿轮182b构成。
在第一、第二转子120、130联动旋转时，上述动力传递构件150，包括：第一正时带轮151，设置于第一旋转轴121或第二旋转轴131；动力传递轴153，围绕上述主轴160以形成双重轴结构并以主轴160为中心可旋转地设置，与发电装置连接以向发电装置传递动力；第二正时带轮152，具备于上述动力传递轴153；及正时皮带154，连接上述第一、第二正时带轮151、152。
在此，上述发电装置170和动力传递轴153的连接可通过将已公开的发电机通过皮带、链条或齿轮等动力传递用机械结构相互连接而实现，而且，还可以像在本申请人的专利申请“风力发电机的可变型发电装置”(注册号10-0743475号)中那样，在动力传递轴153上利用另外的支架B设置多个磁铁171，以使磁铁171与动力传递轴153一并旋转，而且，利用支撑结构物110将多个对应于上述磁铁171的多个线圈172设置于接近磁铁的位置，从而使动力传递轴153和发电装置170直接连接。
图12为吹向本发明的偏心双转子组件的风流动状态的俯视图。
上述结构的本发明的偏心双转子组件，通过使第一、第二转子120、130受风旋转而产生用于驱动发电装置170的动力。
另外，若风向改变，则第一、第二转子120、130及导引部件140将与主轴160一并旋转，从而完成换向。
若导引部件140和第一、第二转子120、130及主轴160旋转而正对风，则吹向第一、第二转子120、130之间的风将沿导引部件140的两侧面流入第一、第二转子120、130的前面，此时，同时利用从第一、第二转子120、130的前方吹来的风和被导引部件140导引的风产生旋转力。如上所述，本发明的偏心双转子组件可利用从第一、第二转子120、130的前方吹来的所有风产生动力。
在上述第一转子120及第二转子130旋转时，第一转子120和第二转子130将通过连接杆181或齿轮组182联动旋转。
另外，因设置于第一旋转轴121或第二旋转轴131的第一正时带轮151和设置于动力传递轴153的第二正时带轮152通过正时皮带154相互连接，第一、第二转子120、130的旋转力将传递至动力传递轴153而带动动力传递轴153旋转，而动力传递轴153的旋转力将传递至发电装置170而进行发电。
上述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。
Claims (7)
1.一种风力发电用偏心双转子组件，其特征在于，包括：110支撑结构物，可旋转地支撑主轴160；
第一转子120，包括：圆筒形结构的旋转框架122，设置于可旋转地设置于从主轴160延长的支撑杆161的第一旋转轴121；多个翼组件123，具备于所述旋转框架122外面并接受风力以正向旋转所述旋转框架122；
第二转子，与所述第一转子120形成对称结构，且包括：圆筒形结构的旋转框架132，设置于可旋转地设置于从主轴160延长的另一支撑杆162的第二旋转轴131；多个翼组件133，具备于所述旋转框架132外面并接受风力以逆向旋转所述旋转框架132；
导引部件140，设置于所述主轴160以位于上述所述主轴160的前方，从而将从所述第一、第二转子120、130之间吹来的风导引至所述第一、第二转子120、130的前面；及
动力传递构件150，将通过所述第一、第二转子120、130的旋转所产生的动力传递至发电装置。
2.根据权利要求1所述的风力发电用偏心双转子组件，其特征在于：所述导引部件140位于所述主轴160的前方，而所述第一、第二转子120、130在所述主轴160的后方以连接所述导引部件140和所述主轴160的中心的线L为中心相互呈对称结构，从而根据风向使所述导引部件140及所述第一、第二转子120、130将与所述主轴160一并旋转，从而完成换向。
3.根据权利要求1所述的风力发电用偏心双转子组件，其特征在于：所述第一转子120和所述第二转子130通过所述动力合成构件180连接以相互联动旋转，而只有所述第一、第二旋转轴121、131中的某一个旋转轴通过所述动力传递构件150向发电装置传递动力。
4.根据权利要求3所述的风力发电用偏心双转子组件，其特征在于：所述动力合成构件180为连接杆181或齿轮组182。
5.根据权利要求3或4所述的风力发电用偏心双转子组件，其特征在于：
所述动力传递构件150，包括：
第一正时带轮151，设置于所述第一旋转轴121或所述第二旋转轴131；
动力传递轴153，围绕所述主轴160以形成双重轴结构并以所述主轴160为中心可旋转地设置，以向发电装置传递动力；
第二正时带轮152，具备于所述动力传递轴153；及
正时皮带154，连接所述第一、第二正时带轮151、152。
6.根据权利要求1所述的风力发电用偏心双转子组件，其特征在于：
所述第一转子120的所述翼组件123，包括：多个翼固定部123a，突出形成于所述旋转框架123；多个翼固定板123b，固定于所述翼固定部123a并具备弹性；多个翼123c，其中心部和末端之间的部分固定于所述翼固定板123b的一侧，以开放和闭合形成于所述翼固定部123a和所述翼固定部123a之间的空间S1，且在旋转以开放所述空间S1时，其一侧末端向所述旋转框架122的外侧突出；
所述第二转子130的所述翼组件133，包括：多个翼固定部133a，突出形成于旋转框架133；多个翼固定板133b，固定于所述翼固定部133a并具备弹性；多个翼133c，其中心部和末端之间的部分固定于所述翼固定板133b的一侧，以开放和闭合形成于所述翼固定部133a和所述翼固定部133a之间的空间S2，且在旋转以开放所述空间S2时，其一侧末端向所述旋转框架132的外侧突出。
7.根据权利要求1所述的风力发电用偏心双转子组件，其特征在于：
所述支撑结构物110，包括：
上端支撑部111，由具备上部左右侧边111a、111b、下部左右侧边111c、111d及底边111e的正五边形的平面结构构成；
下端支撑部112，由具备上部左右侧边112a、112b、下部左右侧边112c、112d及底边112e的正五边形的平面结构构成，并在所述上端支撑部111的垂直之下具备反五角星结构以可旋转地支撑所述主轴160的下端部；
多个连接部113，连接所述上端支撑部111和所述下端支撑部112的各顶点，以使所述上端支撑部111的某一个顶点连接于所述下端支撑部112的两个顶点，从而形成具备三角形桁架结构的多个侧面。
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