CN104937262B - 用于立式发电的倾斜式旋转叶片设备 - Google Patents

用于立式发电的倾斜式旋转叶片设备 Download PDF

Info

Publication number
CN104937262B
CN104937262B CN201380067069.XA CN201380067069A CN104937262B CN 104937262 B CN104937262 B CN 104937262B CN 201380067069 A CN201380067069 A CN 201380067069A CN 104937262 B CN104937262 B CN 104937262B
Authority
CN
China
Prior art keywords
vane
reverse
wind
wind direction
vertical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201380067069.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN104937262A (zh
Inventor
卢永逵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KOREA ROPAX
Original Assignee
KOREA ROPAX
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KOREA ROPAX filed Critical KOREA ROPAX
Publication of CN104937262A publication Critical patent/CN104937262A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104937262B publication Critical patent/CN104937262B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06—Rotors
    • F03D3/062—Rotors characterised by their construction elements
    • F03D3/066—Rotors characterised by their construction elements the wind engaging parts being movable relative to the rotor
    • F03D3/067—Cyclic movements
    • F03D3/068—Cyclic movements mechanically controlled by the rotor structure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/02—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having a plurality of rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/005—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  the axis being vertical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06—Rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/06—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

公开了一种用于立式发电的倾斜式旋转叶片设备。当叶片构件朝风向的逆向方向旋转时，叶片构件被倾斜，使叶片板与风向平行，从而仅施加顺向旋转力至垂直动力轴，使风力发电效率提升至最大。改良倾斜结构以平稳地进行倾斜操作，且改良叶片构件的结构，使叶片构件以与地面垂直的方向旋转，从而有效地产生风力而没有安装空间的限制。

Description

用于立式发电的倾斜式旋转叶片设备
技术领域
本发明涉及用于立式发电的倾斜式旋转叶片设备，且更具体的是用于立式发电、当叶片构件旋转时，能够通过只提供由风力产生的顺向方向旋转力至垂直动力轴，使得叶片板在片构件朝逆向方向转动时，与风向平行。更具体而言，本发明涉及用于立式发电的倾斜式旋转叶片设备，所述倾斜式旋转叶片设备可以通过简化的倾斜结构、加强更稳定运行的倾斜结构、并加强叶片构件以使旋转结构位于与地面垂直的方向而安装在所有地方而不受发电的安装空间的限制。
背景技术
风力发电是指以旋转轴为基础，通过使用风车，将风力转换成机械能(旋转力)，并通过驱动发电机，将机械能转换成电力以获得电力的发电机制。
因为风力发电不仅可以在目前已发展的新型及再生能源中产生最高的经济效应，而且可使用无限量且无需成本的干净能源的风来产生电力，即使是在美洲及亚洲，甚至是在风力发电工业已进行了初步开发的欧洲，皆已在风力发电上进行了积极投资。
具体而言，风力发电在改良电力生产成本价格竞争力，及最小化安装发电系统所需的区域的成本方面、在包含提供因为石化能源耗尽的替代能源及防止地球暖化的地球环境保护方面、及稳定的提供并减少对进口能源的依赖的经济方面具有优势。据此，甚至政府也在积极的扩展风力发电。
发电装置根据叶片的旋转轴方向，可被分类成具有平行于地面安装的旋转轴的卧式风力发电装置及垂直于地面安装的立式风力发电装置。
因为目前为止，卧式风力发电装置相较于立式风力发电装置具有较高的效率及稳定度，卧式风力发电装置已被用于多数的发电站中。
卧式风力发电装置是最典型的发电装置，且具有实现高发电效率的优点。然而，卧式风力发电装置难以在风向经常改变的地区顺利地发电。另外，因为包含旋转体的主要组件被安装于高处，需要高安装成本，且不易维护主要组件。另外，卧式风力发电装置对于像是台风的强风较弱。
当与卧式风力发电装置相比时，立式风力发电装置具有可独立于风向发电、需要的安装成本低、以及因为立式风力发电装置像是加速单元及发电机的主要组件被安装在地面而较易进行维护的优点。
然而，如上所述，因为与卧式风力发电装置的发电效率相比，立式风力发电装置的发电效率较差，从而卧式风力发电装置优选于立式风力发电装置。
如图15中所示，一个旋转叶片(a1)朝与风力方向相同的顺向方向旋转，以将风能转换成旋转轴(b)的旋转力。相对旋转叶片(a2)朝与风向(W)相反的逆向方向旋转以作为阻力，从而会降低能量的转换效率。
为了解决上述问题，本发明人取得了有关用于立式发电装置的倾斜式旋转叶片设备的专利权(公开于韩国专利登记号No.10-1180832中)。根据所述前案，叶片构件的叶片板具有朝逆向方向旋转时平行于风向倾斜，而朝顺向方向旋转时垂直于风向倾斜的一种配置，从而将由于叶片构件的逆向方向旋转所造成的阻力减到最小，使得发电效率可被提高。
然而，根据所述前案，倾斜结构包括固定齿轮、旋转齿轮及一对叶片导向件，其代表着一个明显复杂的结构。据此，当制造成本增加，由于齿轮的损坏或故障，可能难以长期稳定地倾斜操作，以致必须注意齿轮的维护。
另外，根据前案，叶片构件具有在平行于地面的方向围绕垂直轴旋转的结构。因为叶片需被设计成足以接收风力的尺寸，自垂直轴的整个安装半径增加，使得安装空间可能受限。据此，风力发电装置可能无法安装在不具有足够安装空间的住房密集区或是山林等地方。更进一步地，纵使在判定符合政府或地方政府法规的安装空间的情形下，可能产生难有适当政策的情况。
在此区域，具体而言，风力发电在改良电力生产成本价格竞争力，及最小化安装发电系统所需的区域的成本方面、在包含提供因为石化能源耗尽的替代能源及防止地球暖化的地球环境保护方面、及稳定的提供并减少对进口能源的依赖的经济方面具有优势。据此，甚至政府也在积极的扩展风力发电。
发电装置根据叶片的旋转轴方向，可被分类成具有平行于地面安装的旋转轴的卧式风力发电装置及垂直于地面安装的立式风力发电装置。
因为目前为止，卧式风力发电装置相较于立式风力发电装置具有较高的效率及稳定度，卧式风力发电装置已被用于多数的发电站中。
卧式风力发电装置是最典型的发电装置，且具有实现高发电效率的优点。然而，卧式风力发电装置难以在风向经常改变的地区顺利地发电。另外，因为包含旋转体的主要组件被安装于高处，需要高安装成本，且不易维护主要组件。另外，卧式风力发电装置对于像是台风的强风较弱。
当与卧式风力发电装置相比时，立式风力发电装置具有可独立于风向发电、需要的安装成本低、以及因为立式风力发电装置像是加速单元及发电机的主要组件被安装在地面而较易进行维护的优点。
然而，如上所述，因为与卧式风力发电装置的发电效率相比，立式风力发电装置的发电效率较差，从而卧式风力发电装置优选于立式风力发电装置。
如图15中所示，一个旋转叶片(a1)朝与风力方向相同的顺向方向旋转，以将风能转换成旋转轴(b)的旋转力。相对旋转叶片(a2)朝与风向(W)相反的逆向方向旋转以作为阻力，从而会降低能量的转换效率。
为了解决上述问题，本发明人取得了有关用于立式发电装置的倾斜式旋转叶片设备的专利权(公开于韩国专利登记号No.10-1180832中)。根据所述前案，叶片构件的叶片板具有朝逆向方向旋转时平行于风向倾斜，而朝顺向方向旋转时垂直于风向倾斜的一种配置，从而将由于叶片构件的逆向方向旋转所造成的阻力减到最小，使得发电效率可被提高。
然而，根据前案，叶片构件具有在平行于地面的方向围绕垂直轴旋转的结构。因为叶片需被设计成足以接收风力的尺寸，自垂直轴的整个安装半径增加，使得安装空间可能受限。据此，风力发电装置可能无法安装在不具有足够安装空间的住房密集区或是山林等地方。更进一步地，纵使在判定符合政府或地方政府法规的安装空间的情形下，可能产生难有适当政策的情况。
发明内容
本发明被提出以解决现有技术中存在的问题，而且本发明的目的是提供一种用于立式风力发电的倾斜式旋转叶片设备，其能够通过使叶片构件倾斜而改善风力发电效率，并且通过改善简单构成的倾斜结构以稳定地进行倾斜操作，以长期稳定地使用而没有维护相关的问题。
本发明的另一目的为提供用于立式发电的倾斜式旋转叶片设备，所述倾斜式旋转叶片设备通过加强其结构，使得在施加旋转力至垂直动力轴时，叶片构件在垂直方向旋转，从而可安装在各种地方而不受其安装空间的限制。
为了达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于立式发电的倾斜式旋转叶片设备。倾斜式旋转叶片设备包括垂直动力轴；独立于垂直动力轴安装以根据风向变化旋转的风向协同构件；垂直地固定于风向协同构件，并包括沿着其外周侧边形成的轨道的倾斜滚筒；包括叶片杆及叶片板的叶片构件，以通过风力在水平方向围绕倾斜滚筒转动的同时，施加旋转力至垂直动力轴；以及具有固定于叶片杆端部中心的端部及安装在轨道中的相对端部，以在叶片构件转动时沿着轨道移动的倾斜导向件。轨道包括具有直线形的顺向轨道部分及逆向轨道部分，以相等距离与叶片构件的转动路径双向地隔开，以180°的间隔交替地形成，并以具有倾斜状的一对切换轨道部分相互连接，并且倾斜导向件沿着顺向轨道部分移动，使得叶片构件在与风向相同的叶片构件的顺向方向转动时，叶片板变成与风向垂直；倾斜导向件沿着逆向轨道部分移动，使得叶片构件在与风向相反的逆向方向转动时，叶片板变成与风向平行，并通过切换轨道部分，以允许叶片构件以90°角自转，使得叶片板垂直或平行于风向倾斜。
此外，根据本发明的另一个方面，提供了一种用于立式发电的倾斜式旋转叶片设备。倾斜式旋转叶片设备包括垂直动力轴；独立于垂直动力轴安装以根据风向变化旋转的风向协同构件；耦接至垂直动力轴以传输动力，并水平地通过风向协同构件的水平旋转轴；水平地固定于风向协同构件，并包括沿着倾斜滚筒外周侧边形成的轨道的倾斜滚筒；包括叶片杆及叶片板的叶片构件，以通过风力于垂直方向围绕倾斜滚筒转动的同时，施加旋转力至水平动力轴；以及具有固定于叶片杆端部中心的端部及安装在轨道中的相对端部，以在叶片构件转动时沿着轨道轨迹移动的倾斜导向件。轨道包括具有直线形的顺向轨道部分及逆向轨道部分，顺向轨道部分及逆向轨道部分以相等距离与叶片构件的转动路径双向地隔开，以180°的间隔交替地形成，并以具有倾斜状的一对切换轨道部分相互连接，并且倾斜导向件沿着顺向轨道部分移动，使得叶片构件在与风向相同的叶片构件的顺向方向转动时，叶片板变成与风向垂直；倾斜导向件沿着逆向轨道部分移动，使得叶片构件在与风向相反的逆向方向转动时，叶片板变成与风向平行，并通过切换轨道部分，以允许叶片构件以90°角自转，使得叶片板垂直或平行于风向倾斜。
根据本发明的又一个方面，提供了一种用于立式发电的倾斜式旋转叶片设备，其施加由风力产生的旋转力至立式风力涡轮机的垂直动力轴。旋转叶片设备包括与垂直动力轴啮合，并具有与风向垂直且与地面平行的轴线的水平旋转轴；包括可自转地安装在水平旋转轴上的叶片杆及固定至叶片杆的叶片板的叶片构件，以通过从前侧吹来的风而围绕水平旋转轴转动，使得旋转力被施加至水平旋转轴；包括形成在叶片杆上以在水平方向朝叶片板的平表面突出的顺向导向件，及在垂直方向朝叶片板的平表面突出的逆向导向件的导向件构件；以及包括顺向轨道沟槽、逆向轨道沟槽及旋转诱导倾斜部分的叶片倾斜构件，顺向导向件插入顺向轨道沟槽中，使得当叶片构件在与风向相同的顺向方向，从前侧往背侧转动时，顺向导向件沿着顺向轨道沟槽被导引；逆向导向件插入逆向轨道沟槽中，使得当叶片构件在与风向相反的逆向方向，从背侧往前侧转动时，逆向导向件被导引；且旋转诱导倾斜部分分别形成于顺向轨道沟槽的后方部分及逆向轨道沟槽的前方部分，以诱导被导引的顺向导向件及逆向导向件旋转，并允许叶片构件以90°角转动，使得当叶片构件于顺向方向转动时，叶片板的平表面变成与风向垂直，而当叶片构件于逆向方向转动时，叶片板的平表面变成与风向平行。
如上所述，根据用于立式发电的倾斜式旋转叶片设备，
当叶片构件的叶片板于逆向方向(与风向相反)旋转时，叶片构件的叶片板变成与风向平行，且，当叶片构件的叶片板于顺向方向(与风向相同)旋转时，叶片构件的叶片板倾斜以变成与风向垂直。据此，只有顺向旋转力被施加至垂直动力轴，从而可增进风力发电效率。
特别是，由于根据现有技术，叶片构件仅通过沿着与传动机制不同的轨道移动的单一倾斜导向件而进行倾斜操作，叶片构件具有简单的结构，从而可节省制造成本，并且可长期稳定地及平稳地进行叶片构件的倾斜操作。
此外，由于叶片构件具有与地面垂直的方向旋转的结构，围绕垂直动力轴的叶片构件的安装半径可显著降低，使叶片构件可在没有安装空间的限制下轻易地安装。
附图说明
图1示出了根据第一实施例的整体结构的平面图，
图2是图1的剖视图，
图3示出了根据第一实施例的倾斜滚筒的图，
图4示出了根据第一实施例的叶片构件及倾斜导向件的图，
图5示出了根据第一实施例的叶片构件转动的图，
图6示出了根据第二实施例的整体结构的前视图，
图7是图6的剖视图，
图8示出了根据第二实施例的叶片构件转动的图，
图9示出了根据第三实施例的整体结构的前视图，
图10是图9的剖视图，
图11示出了叶片构件及叶片倾斜构件的分解立体图，
图12示出了叶片构件的轴体的立体图，
图13示出了叶片倾斜构件的侧视图，
图14示出了旋转操作中的导向件构件的剖视图，
图15示出了根据相关前案的典型立式风力发电涡轮机中的叶片旋转的图。
具体实施方式
在下文中，将详细地描述本发明的例示性实施例。
提供本发明的实施例以对本领域技术人员充分描述本发明，且应注意的是，为了清楚地描述元件，可夸大附图中元件的形状与尺寸。
在以下实施例的描述中，在可能模糊本发明的技术特征的时候，将不描述对于本领域技术人员而言为显而易见的物件，例如已知的功能及已知的构造。
关于本说明书中所使用的用语，用语“自转”指的是叶片构件围绕着叶片杆旋转而无关于旋转轴，而用语“转动”指的是叶片构件围绕着旋转轴旋转。
此外，用语“顺向方向”指与风向相同的方向，而用语“逆向方向”指与风向相反的方向。据此，用语“顺向转动”指的是叶片构件以0°至180°范围内的角度来旋转，而用语“逆向转动”指的是叶片构件以180°至360°(或0°)范围内的角度，朝着与风向相反的逆向方向旋转。
图1至图5示出了本发明的第一实施例的图。根据第一实施例的用于立式发电的倾斜式旋转叶片设备(100)包括垂直动力轴(110)、风向协同构件(120)、倾斜滚筒(130)、叶片构件(140)及倾斜导向件(150)。
垂直动力轴(110)作为垂直于地面安装的旋转轴，并通过电力传输单元而与发电机(未示出)相连接。据此，本领域中具有通常知识者可充分理解的是，由风力所产生的垂直动力轴(110)的旋转力被施加至发电机以产生电力。
风向协同构件(120)独立于垂直动力轴(110)而安装，以协同风向自由地旋转，而与垂直动力轴(110)无关。风向指示构件(未示出)可安装在风向协同构件(120)中，以根据风向变化而提供旋转力至风向协同构件(120)。由于风向指示构件的配置及操作的细节在现有技术中通常为习知的，将省略风向指示构件的细节。
此外，如图2中所示，风向协同构件(120)可通过支撑轴承(B)，如摆动轴承(swingbearing)，耦接至垂直动力轴(110)外侧所设置的支撑结构(111)，以自由地旋转而与垂直动力轴(110)无关。
倾斜滚筒(130)与倾斜导向件(150)相互作用，以允许转动的叶片构件(140)自转，使得当叶片构件(140)朝顺向方向转动时，叶片板(142)变成与风向垂直的状态；而当叶片构件(140)朝逆向方向转动时，叶片板(142)变成与风向水平的状态。
如图2中所示，垂直动力轴(110)穿透通过倾斜滚筒(130)的中心，并且倾斜滚筒(130)垂直固定于风向协同构件(120)。据此，当风向协同构件(120)根据风向变化而旋转时，倾斜滚筒(130)与风向协同构件(120)一起旋转，而无关垂直动力轴(110)的旋转。
轨道(131)形成于倾斜滚筒(130)的外周侧边中，以导引倾斜导向件(150)。如图3中所示，轨道(131)在沿着倾斜滚筒(130)的外周侧边以(360)°围绕的同时，形成了连续延伸的封闭(闭,closed)轨道，并包括顺向轨道部分(132)、逆向轨道部分(133)及一对切换轨道部分(134)及(135)。
图5是为了说明方便示出了当形成倾斜滚筒(130)时轨道(131)的图。顺向轨道部分(132)及逆向轨道部分(133)具有直线形，并以180°的间隔彼此交替。
特别是，顺向轨道部分(132)及逆向轨道部分(133)以相等距离与叶片构件的转动路径(R)双向地隔开。切换轨道部分(134)及切换轨道部分(135)在各个顺向轨道部分(132)及逆向轨道部分(133)的两末端部分，将顺向轨道部分(132)与逆向轨道部分(133)连接。
在这种情况下，叶片构件(140)沿着转动路径(R)而围绕着倾斜滚筒(130)转动。叶片构件(140)的转动根据风向(W)以每次180°的转动角，从顺向转动改变成逆向转动，或从逆向转动改变成顺向转动。
据此，顺向轨道部分(132)形成在0°至180°的顺向转动角范围内，而逆向轨道部分(133)形成在180°至360°(或0°)的逆向转动角范围内。切换轨道部分(134)及切换轨道部分(135)形成为倾斜线状，同时在转动角为0°(或(360)°)及180°的位置上彼此对称，以将顺向轨道部分(132)与逆向轨道部分(133)连接。
在这种情况下，当叶片构件(140)的方向从顺向方向改变成逆向方向时的点，被称为顺向-逆向变化点(PN)，而当叶片构件(140)的方向从逆向方向改变成顺向方向时的点，被称为逆向-顺向变化点(NP)，切换轨道部分(134)分别用作在0°(或360°)位置上逆向轨道部分(133)与顺向轨道部分(132)相互连接的逆向-顺向变化点(NP)，及在180°位置上顺向轨道部分(132)与逆向轨道部分(133)相互连接的顺向-逆向变化点(PN)。
另外，顺向-逆向变化点(PN)及逆向-顺向变化点(NP)根据风的方向，即风向(W)的变化而变化。若风向(W)改变，当固定至其的风向协同构件(120)及倾斜滚筒(130)一起旋转时，与风向相关连的顺向-逆向变化点(PN)及逆向-顺向变化点(NP)的相对位置被不断地调整。
叶片构件(140)施加由风力所产生的旋转力至垂直动力轴(110)，并包括如图4中所示的具有预定长度的叶片杆(141)；以及以预定宽度固定至叶片杆(141)的叶片板(142)。
叶片构件(140)以(360)°角平行于地面，围绕着倾斜滚筒(130)转动，同时施加旋转力至垂直动力轴(110)并自转。
为了这个目的，如图2中所示，叶片支撑构件(143)固定地安装在垂直动力轴(110)上，而杆支撑管(144)设置在叶片支撑构件(143)内，使叶片杆(141)通过杆支撑管(144)安装。据此，当叶片构件(140)转动时，叶片支撑构件(143)与垂直动力轴(110)一起旋转，使得通过杆支撑管(144)支撑的叶片杆(141)可自转。
当叶片板(142)与风垂直时，叶片构件(140)通过风力施加最大旋转力至垂直动力轴(110)；而当叶片板(142)与风平行时，叶片构件(140)通过风力施加最小的旋转力至垂直动力轴(110)。
多个叶片构件(140)可以预定角度的间隔安装。虽然在附图中为了说明的目的而安装了两个叶片构件(140)，但可以120°的间隔来安装三个叶片构件(140)，或可以90°的间隔来安装四个叶片构件(140)。
如图4中所示，由于叶片构件(140)转动时，倾斜导向件(150)沿着倾斜滚筒(130)的轨道(131)移动，同时使叶片构件(140)倾斜，倾斜导向件(150)的端部固定于叶片杆(141)的端部中心而延伸，同时相对于叶片板(142)形成45°角，而延伸的倾斜导向件(150)的相对端部安装至轨道(131)中。
此外，轨道滚轴(151)可设置在轨道(131)中所安装的倾斜导向件(150)的相对端部，使倾斜导向件(150)可沿着轨道(131)平稳地移动。
通过上述配置，如图5中所示，当叶片构件(140)朝顺向方向转动时，倾斜导向件(150)沿着轨道(131)的顺向轨道部分(132)移动，而在叶片构件(140)转动的同时，叶片板(132)维持着与风向(W)垂直的状态。然后，当倾斜导向件(150)在为顺向-逆向变化点(PN)的180°位置上通过切换轨道部分(135)时，倾斜导向件(150)通过以90°角转动叶片杆(141)而使叶片板(142)倾斜，使叶片板(142)变成与风向(W)平行的状态。
此后，当叶片构件(140)朝逆向方向转动时，倾斜导向件(150)沿着逆向轨道部分(133)移动，而在叶片构件(140)转动的同时，叶片板(142)维持着与风向(W)平行的状态。然后，当倾斜导向件(150)在为逆向-顺向变化点(NP)的(360)°(或0°)位置上通过切换轨道部分(134)时，倾斜导向件(150)通过以90°角转动叶片杆(141)而使叶片板(142)倾斜，使叶片板(142)变成与风向(W)垂直的状态。
图6至图8示出了本发明的第二实施例的示意图。根据第二实施例的用于立式发电的倾斜式旋转叶片设备(200)与上述根据第一实施例的倾斜式旋转叶片设备相同，除了倾斜式旋转叶片设备(200)进一步包括水平旋转轴(260)，且叶片构件(240)具有以与地面垂直的方向围绕着的水平旋转轴(260)转动的结构以外。
在以下第二实施例的描述中，将省略与第一实施例相同的组件或结构的细节，且以“200s”标记的参考符号取代以“100s”标记的参考符号。另外，将进行以下第二实施例的描述，同时聚焦于第二实施例与第一实施例的不同。
首先，垂直动力轴(210)以与地面垂直的方向安装，而风向协同构件(220)独立于垂直动力轴(210)安装，使风向协同构件(220)根据风向变化来操作。
在这种情况下，风向协同构件(220)必须进一步在其中设置有以风向协同构件(220)支撑的水平旋转轴(260)以及沿水平方向安装的倾斜滚筒(230)。为了这个目的，风向协同构件(220)在其两个端部设置有轴支撑部件(221)，以在倾斜滚筒(230)被固定安装的同时可旋转地支撑水平旋转轴(260)。
水平旋转轴(260)通过风向协同构件(220)的轴支撑部件(221)而安装于水平方向上。由于水平旋转轴(260)安装于风向协同构件(220)中，使水平旋转轴(260)与风向协同构件(220)相配合，同时即使风向(W)改变，水平旋转轴(260)的轴线(shaft line)可维持在垂直的状态。
水平旋转轴(260)耦接至垂直动力轴(210)以传输动力，使得旋转力可传递至垂直动力轴(210)。如图7中所示的，水平旋转轴(260)可通过伞齿轮而耦接至垂直动力轴(210)。
倾斜滚筒(230)具有其中包括顺向轨道部分(232)、逆向轨道部分(233)及一对切换轨道部分(234)及(235)的轨道(231)，轨道(231)为沿着倾斜滚筒(230)的外周侧边而形成的结构。如图7中所示，水平旋转轴(260)通过倾斜滚筒(230)的中心而非垂直动力轴(210)的中心，使倾斜滚筒(230)以水平方向固定至风向协同构件(220)的轴支撑部件(221)。
叶片构件(240)包括叶片杆(241)及叶片板(242)。如图7中所示，叶片构件(240)可自转地安装在水平旋转轴(260)上，而非垂直动力轴(210)安装的叶片支撑构件(243)的杆支撑管(244)上。
据此，叶片构件(240)在与地面垂直的方向上转动，同时施加旋转力至水平旋转轴(260)。水平旋转轴(260)的旋转力被传递至垂直动力轴(210)。
倾斜导向件(250)具有与第一实施例的配置相同的配置。换句话说，倾斜导向件(250)的端部固定于叶片杆(241)端部中心而延伸，同时相对于叶片板(242)形成45°角，而延伸的倾斜导向件(250)的相对端部安装至倾斜滚筒(230)的轨道(231)中。
尽管倾斜滚筒(230)及倾斜导向件(250)的安装方向与第一实施例不同，倾斜滚筒(230)及倾斜导向件(250)具有与第一实施例的倾斜滚筒(130)及倾斜导向件(150)相同的操作。
如图8中所示，当叶片构件(240)与风向(W)顺向方向转动时，倾斜导向件(250)沿着轨道(231)的顺向轨道部分(232)移动，而在叶片构件(240)转动的同时，叶片板(242)维持着与风向(W)垂直的状态。当叶片构件(240)与风向(W)逆向方向转动时，倾斜导向件(250)沿着逆向轨道部分(233)移动，而在叶片构件(240)转动的同时，叶片板(242)维持水平的状态。然后，当倾斜导向件(250)通过设置在为逆向-顺向变化点(NP)的(360)°(或0°)位置的切换轨道部分(234)以及设置在为顺向-逆向变化部(PN)的180°位置的切换轨道部分(235)时，倾斜导向件(250)通过以90°角转动叶片杆(241)而使叶片板(242)倾斜，使叶片板(242)变成与风向(W)垂直的状态或与风向(W)平行的方向。
根据第二实施例，由于叶片构件(240)在与地面垂直的方向上旋转，当与第一实施例的叶片构件的安装空间相比时，叶片构件(240)的安装空间可显著减少。如图6中所示，一对组件可被安装在水平旋转轴(260)的两侧以施加旋转力。据此，可传递更大的旋转力至垂直动力轴(210)。
已描述了第一实施例及第二实施例，且其操作将在下面描述。
在这种情况下，因为第一实施例及第二实施例具有相同的操作关系，尽管叶片构件(240)的转动方向造成了第一实施例与第二实施例的间的差异，为了方便说明，将在聚焦于参照图8的第二实施例的同时，描述操作。
当叶片构件(240)以与地面垂直的方向围绕倾斜滚筒(230)转动，同时在与风向(W)顺向方向的0°角至180°角转动，倾斜导向件(250)沿着以直线形形成于转动路径(R)一侧的顺向轨道部分(232)移动。据此，叶片板(242)维持与风向(W)垂直的状态，使叶片构件(240)朝顺向转动的同时，施加通过风力产生的最大顺向旋转力至水平旋转轴(260)。
此外，当叶片构件(240)到达转动角为180°的位置附近时，倾斜导向件(250)通过作为顺向-逆向变化点(PN)的切换轨道部分(235)，并且当倾斜导向件(250)的方向从顺向轨道部分(232)改变成逆向轨道部分(233)的同时具有倾斜状。据此，当叶片板(242)以与风向(W)平行的方向倾斜的同时，叶片杆(141)以90°角转动。
此外，在叶片板(242)已经倾斜之后，叶片构件(240)于逆向方向转动，同时与风向(W)为180°的转动角到与风向(W)为(360)°(或0°)的转动角的范围内，倾斜导向件(250)在转动路径(R)的相对侧沿着具有直线形的逆向轨道部分(233)移动。据此，叶片板(242)维持着与风向(W)平行的状态，使叶片构件(240)朝逆向方向转动的同时，将施加至水平旋转轴(260)的逆向旋转力减到最小。
此外，当叶片构件(240)到达为180°的转动角位置附近且逆向方向改变成顺向方向时，倾斜导向件(250)通过作为顺向-逆向变化点(PN)的切换轨道部分(235)，并且当倾斜导向件(250)的方向从逆向轨道部分(233)改变成顺向轨道部分(232)的同时具有倾斜状。据此，叶片杆(141)以90°角转动，同时叶片板(242)于与风向(W)垂直的方向倾斜。
进一步地，在叶片构件(240)的方向改变成顺向方向，同时叶片构件(240)已经倾斜之后，重复如上所述的顺向转动及逆向转动以及倾斜过程，使叶片构件(240)可仅施加最大顺向旋转力至水平旋转轴(260)。施加至水平旋转轴(260)的顺向旋转力被传递至与水平旋转轴(260)啮合的垂直动力轴(210)，使能量转换效率可被提高。
图9至图14是根据第三实施例的图。根据第三实施例的倾斜式旋转叶片设备可包括水平旋转轴(310)、叶片构件(320)、导向件构件(330)及叶片倾斜构件(340)。
水平旋转轴(310)通过风力旋转，同时传输由风力产生的旋转力至风力涡轮机的垂直动力轴(350)。为此，水平旋转轴(310)通过齿轮被耦接到风力涡轮机的垂直动力轴(350)。
安装水平旋转轴(310)以使轴线(shaft line)平行于地面并垂直于风向(与风向相交)。
在此情况下，因为水平旋转轴(310)是平行于地面安装，而垂直动力轴是垂直于地面安装，用以将水平旋转轴(310)耦接至垂直动力轴的齿轮可包含伞齿轮。
另外，因为将于后文描述的叶片构件(320)被安装在水平旋转轴(310)上以施加通过风力产生的旋转力至水平旋转轴(310)，具有直径大于水平旋转轴(310)的直径的轴体(311)可以为了叶片构件(320)的安装而被形成在水平旋转轴(310)的端部。
叶片构件(320)是将通过风力产生的旋转力供给至水平旋转轴(310)，并包含具有预定长度的叶片杆(321)及固定至叶片杆(321)的后端的叶片板(322)。
叶片杆(321)被安装在水平旋转轴(310)的轴体(311)中，并围绕水平旋转轴(310)旋转，同时在通过风力施加旋转力时，将旋转力施加至水平旋转轴(310)。
叶片杆(321)具有叶片杆(321)是自转地安装在水平旋转轴(310)上，且不完全固定地耦接至水平旋转轴(310)的特征。
为此，如图12所示，叶片杆(321)可在其前端形成有叶片头(323)且有叶片杆(321)的水平旋转轴(310)的轴体(311)可在其中形成有具有与叶片头(323)的形状相同的旋转空间部分(312)及从旋转空间部分(312)延伸，以使轴体(313)贯穿通过的杆贯穿孔洞(313)。
叶片构件(320)是通过其中叶片头(323)可自转地容纳于轴体(311)的旋转空间部分(312)的结构安装于轴体(311)上，且叶片杆(321)通过杆贯穿孔洞(313)延伸出轴体(311)外。
据此，叶片构件(320)可独立于水平旋转轴(310)的旋转地自转。另外，当叶片构件(320)通过风力旋转时，叶片构件(320)与水平旋转轴(310)一起旋转，以施加旋转力至水平旋转轴(310)。
下文中，用语“顺向”表示叶片构件(20)在与风向(W)相同的方向中旋转，且风如同用于说明目的的图13中所示地从前方部分(F)吹向后方部分(R)。据此，本领域技术人员应理解用语“顺向”表示叶片构件(20)在与风向(W)相同的方向中从前方部分(F)旋转至后方部分(R)。用语“逆向”具有与用语“顺向”相反的意思。换句话说，本领域技术人员应理解叶片构件(20)在与风向(W)相反的方向中从后方部分(R)旋转至前方部分(F)。
叶片板(322)具有拥有预定面积的平板形状。若叶片板(322)的平面表面垂直于风向，通过风力产生的最大旋转力被施加至叶片构件(320)。若叶片板(322)的平面表面平行于风向，通过风力产生的最小旋转力被施加至叶片构件(320)。
多个具有上述构造的叶片构件(320)可以预定角度的间隔安装在轴体(311)中。换句话说，虽然附图为了便于说明而显示以180°的间隔安装的两个叶片构件(320)，亦可以120°的间隔安装三个叶片构件(320)围绕水平旋转轴(310)或可以90°的间隔安装四个叶片构件(320)围绕水平旋转轴(310)。
导向件构件(330)与叶片倾斜构件(340)相互作用，以使叶片构件(320)倾斜。导向件构件(330)包括顺向导向件(331)及逆向导向件(332)，顺向导向件(331)及逆向导向件(332)各以预定长度而从叶片杆(321)突出。
在叶片构件(320)于顺向方向转动时，以相对于叶片板(322)平表面的水平方向突出的顺向导向件(331)插入叶片倾斜构件(340)中，从而在叶片板(322)与风向(W)垂直的状态时，控制叶片杆(321)的自转。以相对于叶片板(322)平面的垂直方向突出的逆向导向件(332)插入叶片倾斜构件(340)中，从而在叶片板(322)与风向(W)平行的状态时，控制叶片杆(321)的自转。
叶片倾斜构件(340)与导向件构件(330)相互作用，以使叶片构件(320)自转，其中，叶片构件(320)如上所述自转地安装于水平旋转轴(310)上，从而通过风力旋转叶片构件(320)。
据此，当叶片构件(320)于相对于风向的顺向方向中旋转时，随着叶片板(322)的平表面变成与风向垂直的状态，叶片构件(320)接收来自风力的最大旋转力。
另外，当叶片构件(320)于逆向方向旋转时，随着叶片板(322)的平表面变成与风向平行的状态，叶片构件(320)接收来自风力的最小旋转力。
据此，水平旋转轴(310)通过叶片倾斜构件(340)，而叶片倾斜构件(340)设置在轴体(311)的一侧，包括顺向轨道沟槽(341)、逆向轨道沟槽(342)、旋转诱导倾斜部分(343)及旋转施加倾斜部分(344)。
顺向轨道沟槽(341)及逆向轨道沟槽(342)以预定深度凹进叶片倾斜构件(340)中。如图11及图13中所示，顺向轨道沟槽(341)及逆向轨道沟槽(342)各以圆弧状形成。顺向轨道沟槽(341)形成在水平旋转轴(319)上方，而且顺向轨道沟槽(341)形成在逆向轨道沟槽(342)下方。
此外，顺向轨道沟槽(341)及逆向轨道沟槽(342)在水平旋转轴(310)的周围对称于彼此而同心地形成。顺向轨道沟槽(341)的前方部分(F)及后方部分(R)与逆向轨道沟槽(342)的前方部分(F)及后方部分(R)重叠。
顺向轨道沟槽(341)及逆向轨道沟槽(342)选择性地分别导引导向件构件(330)的顺向导向件(331)及逆向导向件(332)。据此，当叶片构件(320)于顺向方向转动时，顺向导向件(331)插入顺向轨道沟槽(341)中，并沿着顺向轨道沟槽(341)被导引，而且，当叶片构件(320)于逆向方向转动时，逆向导向件(332)插入逆向轨道沟槽(342)中，并沿着逆向轨道沟槽(342)被导引。
旋转诱导倾斜部分(343)诱导顺向导向件(331)的旋转及逆向导向件(332)的旋转，使叶片构件(320)以90°角转动。
旋转诱导倾斜部分(343)形成在各个顺向轨道沟槽(341)及逆向轨道沟槽(342)中。详细来说，旋转诱导倾斜部分(343)形成在与逆向轨道沟槽(342)重叠的顺向轨道沟槽(341)后方部分(R)，并且形成在与顺向轨道沟槽(341)重叠的逆向轨道沟槽(342)前方部分(F)。
旋转诱导倾斜部分(343)可以流线状而从顺向轨道沟槽(341)或逆向轨道沟槽(342)的底面向上往叶片倾斜构件(340)的表面倾斜。止转台阶(343a)可如图14中所示，在接触底面的旋转诱导倾斜部分(343)下端部以突出状形成。
通过上述结构，如图14中所示，如果沿着顺向轨道沟槽(341)被导引的顺向导向件(331)由在顺向转动到达于顺向轨道沟槽(341)后方部分(R)设置的旋转诱导倾斜部分(343)，顺向导向件(331)被锁定于止转台阶(343a)，使顺向导向件(331)的旋转被诱导。随后，顺向导向件(331)在旋转的同时沿着向上倾斜的表面移动，并从旋转诱导倾斜部分(343)偏离。在这种情况下，顺向导向件(331)以90°旋转。据此，即使在叶片构件(320)以90°旋转时，叶片板(322)的倾斜状态从相对于风向(W)的垂直状态朝向相对于风向(W)的水平状态改变。
相反地，与顺向导向件(331)相同，沿着逆向轨道沟槽(342)被导引的逆向导向件(332)由于逆向转动，在通过于逆向轨道沟槽(342)前方部分(F)设置的旋转诱导倾斜部分(343)的同时以90°旋转。据此，即使在叶片构件(320)以90°转动时，叶片板(322)的倾斜状态从相对于风向(W)的水平状态变成朝向相对于风向(W)的垂直状态。
当顺向导向件(331)或逆向导向件(332)通过旋转诱导倾斜部分(343)旋转时，旋转施加倾斜部分(344)将相应的逆向导向件(322)或相应的顺向导向件(331)与顺向导向件(331)或逆向导向件(322)一起旋转。旋转诱导倾斜部分(343)相对于旋转施加倾斜部分(344)而形成。换句话说，旋转施加倾斜部分(344)形成在与形成于逆向轨道沟槽(342)中的旋转诱导倾斜部分(343)重叠的顺向轨道沟槽(341)的前方部分(F)，并且形成在与形成于顺向轨道沟槽(341)中的旋转诱导倾斜部分(343)重叠的逆向轨道的沟槽(342)的后方部分(R)。
此外，旋转施加倾斜部分(344)可从叶片倾斜构件(340)的表面朝顺向轨道沟槽(341)或逆向轨道沟槽(342)的底面向下倾斜。
根据旋转诱导倾斜部分(343)及旋转施加倾斜部分(344)的结构，当逆向方向改变成顺向方向时，在逆向导向件(332)通过在逆向轨道沟槽(342)前方部分(F)设置的旋转诱导倾斜部分(343)的同时，诱导插入逆向轨道沟槽(342)中逆向导向件(332)的旋转，而顺向导向件(331)沿着在顺向轨道沟槽(341)前方部分设置的旋转施加倾斜部分(344)旋转。在顺向导向件(331)及逆向导向件(332)已分别通过旋转诱导倾斜部分(343)及(344)之后，叶片构件(320)以90°转动，使顺向导向件(331)插入顺向轨道沟槽(341)中，而逆向导向件(332)从逆向轨道沟槽(342)偏离，使逆向导向件(332)变成与叶片倾斜构件(340)的表面平行，从而进行倾斜操作。据此，叶片板(322)维持与风向(W)垂直的状态，使叶片板(322)于顺向方向连续地转动。
此外，当顺向方向改变成逆向方向时，正好反向地进行上述操作。在逆向导向件(332)通过在逆向轨道沟槽(342)后方部分(R)设置的旋转诱导倾斜部分(343)的同时，诱导插入顺向轨道沟槽(341)中的顺向导向件(331)的旋转。在顺向导向件(331)及逆向导向件(332)已分别通过旋转诱导倾斜部分(343)及(344)之后，叶片构件(320)再次以90°转动，使逆向导向件(332)插入逆向轨道沟槽(342)中，而顺向导向件(331)从顺向轨道沟槽(341)偏离，使顺向导向件(331)变成与叶片倾斜构件(340)的表面平行，从而进行倾斜操作。据此，叶片板(322)维持与风向(W)平行的状态，使叶片板(322)于逆向方向连续地转动。
图14(a)示出的是当如同上述顺向方向改变成逆向方向时，顺向导向件(331)及逆向导向件(332)通过在顺向轨道沟槽(341)后方部分设置的旋转诱导倾斜部分(343)及在逆向轨道沟槽(342)后方部分设置的旋转施加倾斜部分(344)一起转动。图14(b)及图14(c)为了清楚而分别示出通过旋转诱导倾斜部分(343)的顺向导向件(331)单独旋转以及提供旋转施加倾斜部分(344)的逆向导向件(332)的单独旋转。
同时，如图9中所示，叶片构件(320)、导向件构件(330)及叶片倾斜构件(340)可成对地位于水平旋转轴(310)的两侧，而成对的组件围绕着垂直动力轴(350)彼此对称。垂直动力轴(350)通过叶片倾斜构件(340)两者的中心，并且叶片倾斜构件(340)两者可被固定至可根据风向(W)变化而自由地旋转的风向协同构件(360)。
风向协同构件(360)可根据风向的变化自由地旋转，同时水平旋转轴(310)的轴线恒定地定位于风向(W)的垂直方向中。
为此，风向指示构件(未示出)可安装在风向协同构件(120)中以根据风向的变化提供旋转力给风向协同构件(120)。因为风向指示构件的构造及操作细节为现有技术中普通技术人员了解的，故将省略风向指示构件的细节。
另外，如图10所示，风向协同构件(360)可通过支撑轴承(B)，如摆动轴承(swingbearing)，耦接至提供于垂直动力轴(350)外的支撑结构(351)，以独立于垂直动力轴(350)自由地旋转。
叶片构件(320)如上所述地安装在水平旋转轴(310)的两侧以提供旋转力给水平旋转轴(310)。据此，在与相关技术同样的风力条件下，可传输较大的旋转力给垂直动力轴(350)。
在下文中，已描述了第三实施例，并且其操作将在下面描述。
虽然附图为了说明的目的，显示两个叶片构件(320)安装在水平旋转轴(310)上，将描述根据叶片构件(320)的旋转进行状态的两个叶片构件(320)中的任一的操作状态。
当叶片构件(320)于顺向方向转动(从前方部分(F)到后方部分(R))时，顺向导向件(331)垂直地突出至叶片倾斜构件(340)的表面，并且在顺向导向件(331)插入叶片倾斜构件(340)的顺向轨道沟槽(341)中的状态下被导引，而逆向导向件(332)平行于叶片倾斜构件(340)的表面移动。因此，在叶片杆(321)的自转被阻挡的状态下，在叶片板(322)维持着与风向(W)垂直的状态的同时，叶片板(322)于顺向方向转动，使最大顺向旋转力被施加至水平旋转轴(310)。
之后，当进行顺向转动时，沿着顺向轨道沟槽(341)导引的顺向导向件(331)到达形成于顺向轨道沟槽(341)中的旋转诱导倾斜部分(343)。同时，逆向导向件(332)到达形成于逆向轨道沟槽(342)中的旋转施加倾斜部分(344)。
在此种情况下，如图14中所示，顺向导向件(331)被锁定于旋转诱导倾斜部分(343)的止转台阶(343a)，且顺向导向件(331)的旋转停止。接着，顺向导向件(331)沿着向上倾斜的表面旋转以自转诱导倾斜部分(343)偏离。在此情况下，顺向导向件(331)以90°旋转。顺向导向件(331)被旋转时，当逆向导向件(332)沿着旋转施加倾斜部分(344)旋转，同时通过旋转施加倾斜部分(344)，逆向导向件(332)以90°旋转并插入逆向轨道沟槽(342)中。
另外，顺向导向件(331)及逆向导向件(332)以90°旋转时，甚至叶片构件(320)同样地以90°旋转。据此，叶片构件(320)通过于该处叶片构件(320)从顺向变成逆向的点。据此，叶片板(322)于叶片构件(320)旋转时变成平行地倾斜于风向。
随后，当叶片构件(320)于逆向方向转动(从后方部分到前方部分)时，在逆向导向件(332)插入逆向轨道沟槽(342)中的状态下，逆向导向件(332)被导引。同时，顺向导向件(331)平行于叶片倾斜构件(340)的表面移动，使在叶片杆(321)的自转被阻挡的状态下，叶片板(322)于逆向方向转动，同时维持与风向(W)平行的状态，从而将逆向阻力减到最小。
当连续进行逆向旋转时，叶片构件(320)到达于该处叶片构件(140)的方向从逆向变成顺向的点。换句话说，叶片构件(320)于逆向方向旋转时，逆向导向件(332)沿着逆向轨道沟槽(342)导向，同时于逆向轨道沟槽的顺向方向移动，接着到达形成在逆向轨道沟槽(342)中的旋转诱导倾斜部分(343)。同时，顺向导向件(331)到达形成在顺向轨道沟槽(341)中的旋转施加倾斜部分(344)。
在此情况下，当逆向导向件(332)被锁定于旋转诱导倾斜部分(343)的止转台阶(343a)时，逆向导向件(332)的旋转开始，然后逆向导向件(332)接着旋转，同时沿着向上倾斜表面移动，以从旋转诱导倾斜部分(343)偏离。在此情况下，逆向导向件(332)以90°旋转。当逆向导向件(332)旋转时，顺向导向件(331)沿着旋转施加倾斜部分(344)旋转。在此情形下，当顺向导向件(331)通过旋转施加倾斜部分(344)时，顺向导向件(331)以90°旋转，使得顺向导向件(331)变成插入顺向轨道沟槽(341)中。
另外，逆向导向件(332)及顺向导向件(331)以90°旋转时，甚至叶片构件(320)以90°自转。据此，在逆向导向件(332)及顺向导向件(331)已通过于该处方向从逆向变成顺向的点后，叶片板(322)于叶片构件(320)自转时以与风向垂直的状态倾斜。
在叶片构件(320)的方向已经改变成顺向方向之后，重复上述过程，使叶片构件(320)以风力连续地转动的同时，仅施加最大顺向旋转力至水平旋转轴(310)。
进一步地，施加至水平旋转轴(310)的最大旋转力被传输到与水平旋转轴(310)啮合的垂直动力轴(350)，使得在与相关技术同样的风力条件下，可改善能量转换效率。

Claims (7)

1.一种用于立式发电的倾斜式旋转叶片设备，其特征在于，所述倾斜式旋转叶片设备包括：
垂直动力轴；
风向协同构件，其独立于所述垂直动力轴安装，以根据风向变化旋转；
倾斜滚筒，其垂直固定于所述风向协同构件，并包括沿着所述倾斜滚筒的外周侧边形成的轨道；
叶片构件，其包括叶片杆及叶片板，以通过风力在水平方向围绕所述倾斜滚筒转动的同时，施加旋转力至所述垂直动力轴；以及
倾斜导向件，其具有固定于所述叶片杆的端部中心的端部及安装在所述轨道中的相对端部，以在所述叶片构件转动时沿着所述轨道移动，
其中所述轨道包括具有直线形的顺向轨道部分及逆向轨道部分，所述顺向轨道部分及所述逆向轨道部分以相等距离与所述叶片构件的转动路径双向地隔开，以180°的间隔交替地形成，并通过具有倾斜状的一对切换轨道部分相互连接，并且
所述倾斜导向件沿着所述顺向轨道部分移动，使得所述叶片构件在与风向相同的所述叶片构件的顺向方向转动时，所述叶片板变成与风向垂直；所述倾斜导向件沿着所述逆向轨道部分移动，使得所述叶片构件在与风向相反的逆向方向转动时，所述叶片板变成与风向平行，并通过所述切换轨道部分，以允许所述叶片构件以90°角自转，使得所述叶片板垂直或平行于风向倾斜。
2.如权利要求1所述的倾斜式旋转叶片设备，其特征在于，进一步包括固定在所述垂直动力轴上的叶片支撑构件，其与所述垂直动力轴一起旋转，还包括杆支撑管，
其中当所述叶片杆通过所述杆支撑管时，所述叶片构件在所述叶片支撑构件上能够自转。
3.一种用于立式发电的倾斜式旋转叶片设备，其特征在于，所述倾斜式旋转叶片设备包括：
垂直动力轴；
风向协同构件，其独立于所述垂直动力轴安装，以根据风向变化旋转；
水平旋转轴，其耦接至所述垂直动力轴以用于动力传输，并水平地通过所述风向协同构件；
倾斜滚筒，其水平地固定于所述风向协同构件，并包括沿着所述倾斜滚筒的外周侧边形成的轨道；
叶片构件，其包括叶片杆及叶片板，以通过风力在垂直方向围绕着所述倾斜滚筒转动的同时，施加旋转力至所述水平旋转轴；以及
倾斜导向件，其具有固定于所述叶片杆端部中心的端部及安装在所述轨道中的相对端部，以在所述叶片构件转动时沿着所述轨道的轨迹移动，
其中所述轨道包括具有直线形的顺向轨道部分及逆向轨道部分，所述顺向轨道部分及所述逆向轨道部分以相等距离与所述叶片构件的转动路径双向地隔开，以180°的间隔交替地形成，并通过具有倾斜状的一对切换轨道部分相互连接，并且
所述倾斜导向件沿着所述顺向轨道部分移动，使得所述叶片构件在与风向相同的顺向方向转动时，所述叶片板变成与风向垂直；所述倾斜导向件沿着所述逆向轨道部分移动，使得所述叶片构件于与风向相反的逆向方向转动时，所述叶片板变成与风向平行，并通过所述切换轨道部分，以允许所述叶片构件以90°角自转，使得所述叶片板垂直或平行于风向倾斜。
4.如权利要求3所述的倾斜式旋转叶片设备，其特征在于，进一步包括固定在所述水平旋转轴上的叶片支撑构件，其与所述水平旋转轴一起旋转，并包括杆支撑管，
其中当所述叶片杆通过所述杆支撑管时，所述叶片构件在所述叶片支撑构件上能够自转。
5.如权利要求1或3所述的倾斜式旋转叶片设备，其特征在于，所述倾斜导向件相对于所述叶片板形成45°角。
6.如权利要求1或3所述的倾斜式旋转叶片设备，其特征在于，进一步包括轨道滚轴，所述轨道滚轴设置在安装于所述轨道中的所述倾斜导向件的所述相对端部，以在所述叶片构件转动时沿着所述轨道旋转。
7.一种用于立式发电的倾斜式旋转叶片设备，其特征在于，所述倾斜式旋转叶片设备施加由风力产生的旋转力至立式风力涡轮机的垂直动力轴，所述旋转叶片设备包括：
水平旋转轴，其与所述垂直动力轴啮合，并具有与风向垂直且与地面平行的轴线；
叶片构件，其包括能够自转地安装在所述水平旋转轴上的叶片杆，以及固定于所述叶片杆的叶片板，所述叶片板通过从前侧吹来的风而围绕着所述水平旋转轴转动，使得旋转力被施加至所述水平旋转轴；
导向件构件，其包括形成在所述叶片杆上以在水平方向朝所述叶片板的平表面突出的顺向导向件，以及在垂直方向朝所述叶片板的所述平表面突出的逆向导向件；以及
叶片倾斜构件，其包括顺向轨道沟槽、逆向轨道沟槽及旋转诱导倾斜部分，所述顺向导向件插入所述顺向轨道沟槽中，使得当所述叶片构件在与风向相同的顺向方向，从前侧往背侧转动时，所述顺向导向件沿着所述顺向轨道沟槽被导引；所述逆向导向件插入所述逆向轨道沟槽中，使得当所述叶片构件在与风向相反的逆向方向，从背侧往前侧转动时，所述逆向导向件被导引；且所述旋转诱导倾斜部分分别形成于所述顺向轨道沟槽的后方部分及所述逆向轨道沟槽的前方部分，以诱导被导引的所述顺向导向件及所述逆向导向件的旋转，并允许所述叶片构件以90°角转动，使得当所述叶片构件于顺向方向转动时，所述叶片板的所述平表面变成与风向垂直，而当所述叶片构件于逆向方向转动时，所述叶片板的所述平表面变成与风向平行；
其中，所述顺向轨道沟槽及所述逆向轨道沟槽分别在所述水平旋转轴的上侧及下侧，以彼此对称的圆弧状同心地形成；
其中，所述旋转诱导倾斜部分以流线状从所述顺向轨道沟槽或所述逆向轨道沟槽的底面向上倾斜，并在其下端部设置有止转台阶；
其中，在所述顺向轨道沟槽的前方部分及所述逆向轨道沟槽的后方部分形成旋转施加倾斜部分，并分别相对于所述旋转诱导倾斜部分而向下倾斜，以在相应的顺向导向件或相应的逆向导向件通过各个所述旋转诱导倾斜部分旋转时，允许所述顺向导向件或所述逆向导向件与所述相应的顺向导向件或所述相应的逆向导向件一起旋转。
CN201380067069.XA 2012-11-22 2013-11-21 用于立式发电的倾斜式旋转叶片设备 Active CN104937262B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2012-0132723 2012-11-22
KR1020120132723A KR101408275B1 (ko) 2012-11-22 2012-11-22 수직형 풍력발전용 틸트식 회전날개장치
PCT/KR2013/010621 WO2014081219A1 (ko) 2012-11-22 2013-11-21 수직형 풍력발전용 틸트식 회전날개장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104937262A CN104937262A (zh) 2015-09-23
CN104937262B true CN104937262B (zh) 2017-09-19

Family

ID=50776324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380067069.XA Active CN104937262B (zh) 2012-11-22 2013-11-21 用于立式发电的倾斜式旋转叶片设备

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9709031B2 (zh)
JP (1) JP6057198B2 (zh)
KR (1) KR101408275B1 (zh)
CN (1) CN104937262B (zh)
WO (1) WO2014081219A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108533457A (zh) * 2018-03-02 2018-09-14 任孝忠 风叶同轴式风车机构

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2998574B1 (en) * 2014-09-16 2017-06-07 Giacani, Bruno Transmission device, particularly for wind turbine blades
TW201640020A (zh) * 2015-05-07 2016-11-16 Jun Fu Clean Energy Co Ltd 水輪機及具有該水輪機的水力發電裝置
KR101660418B1 (ko) * 2016-01-26 2016-09-28 노영규 풍력발전용 날개반전장치
WO2017179063A1 (en) * 2016-04-15 2017-10-19 Ethirajulu Damodaran Variable tilting blade twin turbine wind mill
CN108735444A (zh) * 2018-05-17 2018-11-02 国家电网公司 变压器过载保护装置
US10767616B2 (en) 2018-06-20 2020-09-08 SJK Energy Solutions, LLC Kinetic fluid energy conversion system
CN110307118A (zh) * 2019-06-17 2019-10-08 黄亚辉 风轮装置及风力发电机
US11085417B2 (en) 2019-12-19 2021-08-10 SJK Energy Solutions, LLC Kinetic fluid energy conversion system
GB2617317B (en) * 2022-03-29 2024-04-03 Katrick Tech Limited Energy harvesting apparatus, system and method of manufacture

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020023795A (ko) * 2001-12-19 2002-03-29 성태주 수직축 풍력 발전기용 회전 날개의 각도 변환장치
KR101010428B1 (ko) * 2010-10-25 2011-01-21 유환 풍력발전 시스템
KR20110057301A (ko) * 2009-11-24 2011-06-01 노영규 수직형 풍력발전용 틸트식 회전날개장치
KR20110060774A (ko) * 2009-11-30 2011-06-08 주식회사 한국에너지개발 회전 효율을 향상시킨 풍력 발전 장치

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2052454A (en) * 1936-01-04 1936-08-25 Ellwood Isaac Leonard Variable pitch propeller
US4374631A (en) * 1981-05-21 1983-02-22 Fayette Manufacturing Corporation Windmill speed limiting system utilizing hysteresis
US4495423A (en) * 1981-09-10 1985-01-22 Felt Products Mfg. Co. Wind energy conversion system
JP2009008040A (ja) 2007-06-29 2009-01-15 Mecaro:Kk マグナス型風力発電装置
US20140050583A1 (en) * 2012-08-16 2014-02-20 Zhaotai Wang Vertical-shaft Wind Turbine Double-layer Reverse Rotation and Horizontal Active Wings

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020023795A (ko) * 2001-12-19 2002-03-29 성태주 수직축 풍력 발전기용 회전 날개의 각도 변환장치
KR20110057301A (ko) * 2009-11-24 2011-06-01 노영규 수직형 풍력발전용 틸트식 회전날개장치
KR20110060774A (ko) * 2009-11-30 2011-06-08 주식회사 한국에너지개발 회전 효율을 향상시킨 풍력 발전 장치
KR101010428B1 (ko) * 2010-10-25 2011-01-21 유환 풍력발전 시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108533457A (zh) * 2018-03-02 2018-09-14 任孝忠 风叶同轴式风车机构

Also Published As

Publication number Publication date
KR101408275B1 (ko) 2014-06-17
JP2016502620A (ja) 2016-01-28
US20150308405A1 (en) 2015-10-29
KR20140066808A (ko) 2014-06-02
US9709031B2 (en) 2017-07-18
WO2014081219A1 (ko) 2014-05-30
JP6057198B2 (ja) 2017-01-11
CN104937262A (zh) 2015-09-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104937262B (zh) 用于立式发电的倾斜式旋转叶片设备
KR101268466B1 (ko) 사축형 윈드 터빈
KR101180832B1 (ko) 수직형 풍력발전용 틸트식 회전날개장치
US20090001730A1 (en) Vertical axis windmill with wingletted air-tiltable blades
KR101062580B1 (ko) 회전날개의 개폐각이 자동 조절되는 수직형 풍력발전기
US9810197B2 (en) Apparatus for moving blades of a wing turbine and wind turbine including the same
CN202031779U (zh) 水平型风力发电机
KR101837943B1 (ko) 발전용 터빈 장치
KR101074325B1 (ko) 가변형 복엽 구조의 수직축 풍력발전용 사보니우스 로터
JP2007332917A (ja) ハイブリッド発電装置
JP2014152768A (ja) 発電装置、水流発電装置および風力・水流発電装置
KR101087223B1 (ko) 풍력발전용 나비형 날개
WO2017170663A1 (ja) サボニウス型風力発電装置とその制御方法
US20170234302A1 (en) Innovative wind turbine construction for 100% energy independence or even being energy positive
KR101266783B1 (ko) 수직형 풍력발전용 풍력증강장치
KR101314777B1 (ko) 날개길이 가변식 수직형 풍력발전장치
KR101552167B1 (ko) 회전날개를 구비하는 수직축 풍력발전장치
EP2009280A1 (en) Vertical axis windmill with wingletted air-tiltable blades
JP2011094583A (ja) 風力発電ユニットおよびシステム
JP6081406B2 (ja) 風車
KR101594389B1 (ko) 풍력발전용 날개반전장치 및 이를 이용한 풍력발전장치
CN205533010U (zh) 一种用于风力发电的旋转式叶片
KR101282982B1 (ko) 돌기에 의해 블레이드의 각도가 조절되는 수직축 방식의 풍력 발전기
KR101227112B1 (ko) 레일부에 의해 블레이드부의 각도가 조절되는 수직축 방식의 풍력 발전기
JP2012251499A (ja) 潮流発電機用のプロペラ構造

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant