CN112141308B - 马格努斯转子 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种马格努斯转子，位于流动的流体中，以自身的旋转造成马格努斯效应而产生升力。马格努斯转子包含马格努斯转子本体及第一叶片组。马格努斯转子本体包含圆柱侧壁、第一端及第二端。第一端设置于圆柱侧壁的一侧。第二端设置于圆柱侧壁的另一侧，且与第一端相对设置，第二端的中点及第一端的中点之间的连线构成轴向，马格努斯转子以轴向为轴心而旋转。第一叶片组包含以环绕方式设置的多个第一叶片，且与第一端相邻设置，每一第一叶片朝一方向倾斜，当马格努斯转子旋转时，倾斜的叶片推动流体以加强马格努斯效应使升力增大。

Description

马格努斯转子
技术领域
本发明涉及一种转子，尤其涉及一种马格努斯转子。
背景技术
于一些利用流体动能而获得推力的系统，例如船舶的风力推进系统及风力发电装置等等，通常使用马格努斯转子，以利用马格努斯效应(Magnus effect)而使马格努斯转子在转动的过程中产生推力，进而推动船舶或风力发电装置。
图1为公知马格努斯转子的俯视结构示意图。如图所示，公知马格努斯转子r为一圆柱构造，且可自转，例如为图1所示以顺时针方向自转，且角速度为V1，而流体W的速度为V2，因此转子r依据马格努斯效应产生升力F，而升力F的大小与马格努斯转子r的角速度V1及流体速度V2成正比，且方向垂直于流体W的速度V2的方向，当马格努斯转子r的自转方向改为逆时针方向，所产生的升力F的方向也会相反。然而，为了增加马格努斯效应的升力，公知的马格努斯转子在圆柱体的两端加上直径大于圆柱的圆形薄板(称为端板或端盖)，可增加升力，但效果仍嫌不足，其后常见的改进方法多着重在圆柱侧壁上添加一些几何形状(例如凸块、凸条等)，对增加升力效果有限，却提高了阻力，使整体的升阻比(即升力对阻力的比值，为衡量马格努斯转子效能的重要指标)下降，而造成实用性不良。
因此，如何发展一种克服上述缺点的马格努斯转子，能提高升力，也能减少阻力，以维持良好的升阻比，才能满足实际的应用，为本发明的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种马格努斯转子，以提升马格努斯转子的性能，进而可被广泛的应用。
为达上述目的，本发明的一较广实施方式为提供一种马格努斯转子，应用于流动的流体中，例如风或水流，以动力源驱动马格努斯转子进行旋转。马格努斯转子包含马格努斯转子本体及第一叶片组。马格努斯转子本体包含圆柱侧壁、第一端及第二端。第一端设置于圆柱侧壁的一侧。第二端设置于圆柱侧壁的另一侧，且与第一端相对设置，第二端的中点及第一端的中点之间的连线构成轴向，马格努斯转子以轴向为轴心而旋转。第一叶片组包含以环绕方式设置的多个第一叶片，且与第一端相邻设置，每一第一叶片朝一方向倾斜，以与相邻的第一叶片之间形成间隙，而每一间隙形成流道而提供流体通过。
本发明的有益效果在于，本发明的马格努斯转子具有多个第一叶片及多个第二叶片，马格努斯转子由本身的动力源驱动而旋转，使马格努斯转子产生马格努斯升力，且通过旋转的多个叶片将流体由邻近圆柱侧壁的表面空间向外排出，以增强马格努斯升力，或将流体由外部向邻近圆柱侧壁的表面空间吸入，以减少马格努斯升力，且易于控制。
附图说明
图1为公知马格努斯转子的俯视结构示意图。
图2为本发明第一实施例的马格努斯转子的叶片的前缘侧朝向一方向倾斜的立体结构示意图。
图3为图2所示的马格努斯转子的侧面结构示意图。
图4为本发明第一实施例的马格努斯转子的叶片的前缘侧朝向另一方向倾斜的立体结构示意图。
图5为图4所示的马格努斯转子的侧面结构示意图。
图6A为本发明第二实施例的马格努斯转子的结构示意图。
图6B为图6A所示的马格努斯转子的叶片及叶片本体的结构示意图。
图6C为图6A所示的马格努斯转子的整流罩的结构示意图。
图7A为本发明第三实施例的马格努斯转子的结构示意图。
图7B为图7A所示的马格努斯转子的设置部的第一实施例的结构示意图。
图7C为图7A所示的马格努斯转子的设置部的第二实施例的结构示意图。
图7D为图7A所示的马格努斯转子的设置部的第三实施例的结构示意图。
图7E为图7D所示的第一叶片、连接部及链接装置的结构示意图。
图7F为图7D与图7I所示的马格努斯转子于静止时，第一叶片及第二叶片的弦线的方向平行于轴向的部分侧面结构示意图。
图7G为图7D与图7I所示的马格努斯转子朝顺时针方向旋转时，第一叶片及第二叶片的弦线的偏转方向示意图。
图7H为图7D与图7I所示的马格努斯转子朝逆时针方向旋转时，第一叶片及第二叶片的弦线的偏转方向示意图。
图7I为图7A所示的马格努斯转子的设置部的第四实施例的结构示意图。
图7J为图7I所示的第一叶片、连接部及链接装置的结构示意图。
图7K为图7A所示的马格努斯转子的设置部的第五实施例的结构示意图。
图7L为图7K所示的链接装置、滑动部、承载部、第一轴承及支撑杆的结构示意图。
图8为本发明第四实施例的马格努斯转子的结构示意图。
附图标记如下：
r：马格努斯转子
V1：角速度
V2：流体速度
W、W1：流体
F：升力
1、2、3、4：马格努斯转子
11、21、31、41：马格努斯转子本体
111、311、411：第一端
111a：中点
112、312、412：第二端
112a：中点
113：圆柱侧壁
Z：轴向
12、22、32、42：第一叶片组
121、221、321、421：第一叶片
122、322：前缘侧
123、323：尾流侧
13、23、33、43：第二叶片组
131、331、431：第二叶片
132、332：前缘侧
133、333：尾流侧
14：间隙
S：表面空间
25、35、45：设置部
26：整流罩
36：固定部
261：开口
262：支撑部
361：内部空间
362：穿孔
37：连接部
45、46：设置部
50：从动齿轮
51：齿盘
52：主动齿轮
54：驱动装置
70：第一弹簧
71：第二弹簧
72：连杆
321a、331a：第一部
321b、331b：第二部
701、711：第一侧
702、712：第二侧
73：第三弹簧
74：设置部
79：弦线
81：摇臂
82：第二轴承
83：连杆
84：第三轴承
85：滑动部
86：承载部
87：第一轴承
88：支撑杆
89：中心轴
具体实施方式
体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非架构于限制本发明。
请参阅图2至图5，图2为本发明第一实施例的马格努斯转子的叶片的前缘侧朝向一方向倾斜的立体结构示意图，图3为图2所示的马格努斯转子的侧面结构示意图，图4为本发明第一实施例的马格努斯转子的叶片的前缘侧朝向另一方向倾斜的立体结构示意图，图5为图4所示的马格努斯转子的侧面结构示意图。如图所示，本发明的马格努斯转子1可以一旋转方向自转，于一些实施例中，本发明的马格努斯转子可与一动力源(未图标)，例如马达或引擎连接，以通过动力源的驱动而自转，此外，马格努斯转子1位于流动的流体W中，通过自身的旋转以产生马格努斯效应的升力，且马格努斯转子1包含马格努斯转子本体11及第一叶片组12。马格努斯转子本体11包含圆柱侧壁113、第一端111及第二端112。第一端111设置于圆柱侧壁113的一侧，且具有一中点111a。第二端112设置于圆柱侧壁113的另一侧，并与第一端111相对设置，且具有一中点112a，第二端112的中点112a及第一端111的中点111a之间的连线构成轴向Z，马格努斯转子1则以轴向Z为轴心而旋转，此外，圆柱侧壁113与第一端111及第二端112构成圆柱状结构。
第一叶片组12与第一端111相邻设置，且包含以环绕方式设置的多个第一叶片121，于本实施例中，多个第一叶片121均匀地环绕于圆柱侧壁113。每一第一叶片121包含前缘侧122及尾流侧123，其中前缘侧122是依马格努斯转子1的旋转方向而位于对应的第一叶片121的前端，尾流侧123是依马格努斯转子1的旋转方向而位于对应的第一叶片121的尾端，换言之，当马格努斯转子1的旋转方向相反时，每一第一叶片121的前缘侧122与尾流侧123的位置将会互换。如图2及图3所示，第一叶片121的前缘侧122朝向第二端112的方向倾斜，使得每一第一叶片121与相邻的第一叶片121之间具有间隙14，亦即每一第一叶片121的前缘侧122与相邻的第一叶片121的尾流侧123之间具有间隙14。或是如图4及图5所示，第一叶片121的前缘侧122朝向远离第二端112的方向倾斜，使得每一第一叶片121与相邻的第一叶片121之间具有间隙14，亦即每一第一叶片121的尾流侧123与相邻的第一叶片121的前缘侧122之间具有间隙14。于一些实施例中，每一第一叶片121的面积可小于如图2所示的面积大小，因此即使每一第一叶片121的前缘侧122与尾流侧123之间接近水平状态，意即每一第一叶片121的倾斜角很小，每一第一叶片121的前缘侧122与相邻的第一叶片121的尾流侧123之间亦具有足够的间隙14，形成流道以供流体W通过，可参考图6B所示。
于一些实施例中，马格努斯转子1还包含以环绕方式设置的第二叶片组13，第二叶片组13与第二端112相邻设置，且包含多个第二叶片131，于本实施例中，多个第二叶片131均匀地环绕于圆柱侧壁113。每一第二叶片131包含前缘侧132及尾流侧133，其中前缘侧132是依马格努斯转子1的旋转方向而位于对应的第二叶片131的前端，尾流侧133是依马格努斯转子1的旋转方向而位于对应的第二叶片131的尾端，换言之，当马格努斯转子1的旋转方向相反时，每一第二叶片131的前缘侧132与尾流侧133的位置将会互换。如图2及图3所示，第二叶片131的前缘侧132朝向第一端111的方向倾斜，使得每一第二叶片131与相邻的第二叶片131之间具有间隙14，亦即每一第二叶片131的前缘侧132与相邻的第二叶片131的尾流侧133之间具有间隙14。或是如图4及图5所示，第二叶片131的前缘侧132朝向远离第一端111的方向倾斜，使得每一第二叶片131与相邻的第二叶片131之间具有间隙14，亦即每一第二叶片131的尾流侧133与相邻的第二叶片131的前缘侧132之间具有间隙14。于一些实施例中，每一第二叶片131的面积可小于如图4所示的面积大小，因此即使每一第二叶片131的前缘侧132与尾流侧133之间接近水平状态，意即每一第二叶片131的倾斜角很小，每一第二叶片131的前缘侧132与相邻的第二叶片131的尾流侧133之间亦具有足够的间隙14，形成流道以供流体W通过。
请继续参阅图2及图3，当马格努斯转子1以轴向Z为轴心而以一旋转方向自转，例如以顺时针方向进行旋转，此时，每一第一叶片121的前缘侧122可朝向第二端112的方向倾斜，而每一第一叶片121的尾流侧123可朝向远离第二端112的方向倾斜，每一第二叶片131的前缘侧132朝向第一端111的方向倾斜，而每一第二叶片131的尾流侧133朝向远离第一端111的方向倾斜，由于此时马格努斯转子1的旋转方向搭配第一叶片121及第二叶片131的倾斜角度，将使一部分邻近圆柱侧壁113的表面空间S的流体W从第一叶片121及第二叶片131的间隙14分别朝向远离马格努斯转子1的第一端111与第二端112的方向排出，如图3的流体W1的流线所示，使得圆柱侧壁113的表面空间S相较于马格努斯转子1的周围环境形成一低压区域，因而导致吸引更多的流体W流入邻近马格努斯转子1的圆柱侧壁113的表面空间S，使得马格努斯效应增强而产生更大的升力，并且邻近马格努斯转子1的圆柱侧壁113的表面空间S形成的低压区域也可使马格努斯转子1在流体W中的阻力减小，使得马格努斯转子1的升阻比提升，以提升实用性。
请继续参阅图4及图5，当马格努斯转子1以轴向Z为轴心而以一旋转方向自转，例如以顺时针方向进行旋转为例，此时，每一第一叶片121的前缘侧122可朝向远离第二端112的方向倾斜，而每一第一叶片121的尾流侧123可朝向第二端112的方向倾斜，每一第二叶片131的前缘侧132朝向远离第一端111的方向倾斜，而每一第二叶片131的尾流侧133朝向第一端111的方向倾斜，由于此时马格努斯转子1的旋转方向搭配第一叶片121及第二叶片131的倾斜角度，将使马格努斯转子1的第一端111与第二端112外侧的流体W1分别从第一叶片121及第二叶片131的间隙14朝向邻近圆柱侧壁113的表面空间S流入，如图5的流体W1的流线所示，而从第一叶片121及第二叶片131的间隙14流入的流体W1会与侧方流入圆柱侧壁113的流体W发生冲撞而产生乱流，因而抑制环流产生，导致马格努斯效应的升力减弱。
由上可知，在马格努斯转子1旋转的方向不变的情况下，改变第一叶片121及第二叶片131倾斜的方向，对于马格努斯效应产生的升力，可造成增强或减弱的不同效果，同理，当第一叶片121与第二叶片131的倾斜角度不变，而改变马格努斯转子1的旋转方向，也会造成增加升力或减弱升力的不同效果。总之，当第一叶片121及第二叶片131的倾斜角度设置为将流体W排出邻近圆柱侧壁113的表面空间S时，其效果为增强升力，反之，当第一叶片121及第二叶片131的倾斜角度设置为将流体W吸入邻近圆柱侧壁113的表面空间S时，其效果为减弱升力。
在应用时，若马格努斯转子1的旋转方向为单一方向旋转时，则第一叶片121及第二叶片131的倾斜角度可为固定，设置成增强升力。反之，若马格努斯转子1的旋转方向需要改变时，可利用动态调整第一叶片121及第二叶片131的倾斜角度，使得不论马格努斯转子1的旋转方向为顺时针方向或逆时针方向时，都可将第一叶片121及第二叶片131的倾斜角度调整为将圆柱侧壁113的表面空间S的流体向外排出，使得马格努斯转子1的升力皆为增加。而于一些实施例，例如风力发电的应用中，亦可利用调整第一叶片121及第二叶片131的倾斜角度而达成减弱升力，以避免风力过强时造成风车的转速超过限制而造成危险。
请参阅图6A至图6C，其中图6A为本发明第二实施例的马格努斯转子的结构示意图，图6B为图6A所示的马格努斯转子的叶片及叶片本体的结构示意图，图6C为图6A所示的马格努斯转子的整流罩的结构示意图。如图所示，本实施例的马格努斯转子2包含马格努斯转子本体21、第一叶片组22及第二叶片组23，其中马格努斯转子2的马格努斯转子本体21、第一叶片组22及第二叶片组23分别与图2所示的马格努斯转子1的马格努斯转子本体11、第一叶片组12及第二叶片组13相似，且相似的组件标号代表相似的组件结构、作动与功能，故于此不再赘述。而相较于图2的实施例，本实施例的马格努斯转子本体21的两端分别具有各自的设置部25，且第一叶片组22及第二叶片组23更分别包含一整流罩26，而每一叶片可具有曲面或流线形构造以增加效率。
多个第一叶片221均匀地环绕设置于相邻的设置部25。第一叶片组22的整流罩26设置于马格努斯转子本体21的第一端，且环绕多个第一叶片221，用以减少第一叶片组22旋转的阻力，亦可降低马格努斯转子2面对流体W时的阻力，而整流罩26的外表面可设计为具有斜面，可让流体W的阻力更为降低，且整流罩26不必为一完整的圆周构造，例如可为1/2个圆周的构造，用于环绕逆流处的叶片而不需环绕顺流处的叶片。且每一整流罩26还包含一开口261及多个支撑部262。开口261用以作为多个第一叶片221及相邻的设置部25环绕轴向Z旋转时，推动流体W通过的通道。多个支撑部262的中心以轴承(未图示)固定于相邻的设置部25的轴向Z，用以支撑整流罩26。相似的，多个第二叶片均匀地环绕设置于相邻的设置部。第二叶片组23的整流罩亦可包含一开口及多个支撑部，其用途与第一叶片组22的开口261及多个支撑部262相似，故于此不再赘述。
请参阅图7A及图7B，其中图7A为本发明第三实施例的马格努斯转子的结构示意图，图7B为图7A所示的马格努斯转子的设置部的第一实施例的结构示意图。如图所示，本实施例的马格努斯转子3包含马格努斯转子本体31、第一叶片组32及第二叶片组33，其中马格努斯转子3的马格努斯转子本体31、第一叶片组32及第二叶片组33分别与图2所示的马格努斯转子1的马格努斯转子本体11、第一叶片组12及第二叶片组13相似，且相似的组件标号代表相似的组件结构、作动与功能，故于此不再赘述。而相较于图2的实施例，本实施例的马格努斯转子本体31的两端分别具有各自的设置部35及各自的固定部36，且本实施例的第一叶片组32及第二叶片组33分别包含多个连接部37。于一些实施例中，马格努斯转子本体31表面可包含锥状的斜面以减少阻力。
两个固定部36分别位于马格努斯转子本体31的第一端311及第二端312，如图7A所示，且每一固定部36为中空结构，还包含内部空间361及多个圆形穿孔362。内部空间361用以容纳相邻的设置部35及多个连接部37。第一叶片组32的每一连接部37为圆柱状结构，以穿设于对应的圆形穿孔362，故每一连接部37得以沿着对应的圆形穿孔362的中心轴进行旋转，其中每一连接部37的一端连接相邻的设置部35，每一连接部37的另一端连接对应的第一叶片321。该设置部35通过控制每一连接部37的旋转角度，进而改变每一相连接的第一叶片321的倾斜角度，由于第一叶片组32是经由对应的固定部36固定于马格努斯转子本体31上，所以第一叶片组32以轴向Z旋转的旋转方向与马格努斯转子本体31的旋转方向相同，因此利用前述改变第一叶片321倾斜角度的方法可在任意的第一叶片321旋转方向下，均可使第一叶片组32达成增强或减少马格努斯升力的目的。相似的，第二叶片组33亦可包含多个连接部，其功能与结构分别与第一叶片组32的多个连接部37相似，故于此不再赘述。
于一些实施例中，设置部可由齿轮、齿盘、马达、弹簧、连杆、滑动盘、轴承所组成。
第一叶片组32的设置部35的第二实施例包含多个从动齿轮50、齿盘51、主动齿轮52及驱动装置54，如图7C所示，且为了使设置部35清楚表示故不图示出固定部36。多个从动齿轮50分别环绕设置于齿盘51上(于图7C中仅标示部分的从动齿轮50，然可清楚知道多个从动齿轮50应可完整环绕齿盘51)，且每一从动齿轮50连接于对应的连接部37及齿盘51之间。齿盘51用以旋转以驱动从动齿轮50及连接部37对应旋转，其中由于连接部37为圆柱形状且穿过固定部36的圆形穿孔362，当连接部37沿着圆形穿孔362的中心轴而旋转，就可以改变与其相连的第一叶片321的倾斜角度。主动齿轮52与齿盘51相啮合，以于旋转时带动齿盘51旋转。驱动装置54可为但不限为马达，且与主动齿轮52相连接，当第一叶片321的角度需要调整时，驱动装置54驱动主动齿轮52旋转。于本实施例中，主动齿轮52、齿盘51、从动齿轮50的转动方向可为但不限为如图7C中虚线所示。于一些实施例中，驱动装置54更可包含传动装置或减速机构。而第二叶片组33的设置部亦可包含多个从动齿轮、齿盘、主动齿轮及驱动装置，其用途与第一叶片组32的设置部35的多个从动齿轮50、齿盘51、主动齿轮52及驱动装置54相似，故于此不再赘述。
第一叶片组32的设置部35的第三实施例包含多个链接装置，而每一链接装置包含第一弹簧70、第二弹簧71及连杆72，如第7D及7E图所示，为了清楚标示出链接装置，于图7D中仅绘制出一组链接装置，但可清楚知道第一叶片组32的设置部35应可包含多个链接装置，且为了使设置部35清楚表示故仅图示出部分的固定部36。如图所示，第一叶片321与连接部37相连以形成一个刚体结构，连杆72的一端与对应的连接部37相连接，连杆72的另一端与第一弹簧70的第一侧701及第二弹簧71的第一侧711相连接。第一弹簧70的第二侧702及第二弹簧71的第二侧712固设于固定部36上。于本实施例中，当流体W未流动而使得第一弹簧70与第二弹簧71之间处于力平衡时，每一第一叶片321的弦线79的方向为平行于轴向Z的方向，此外，当第一叶片321受到流体W的阻力而以图中虚线方向偏转时，将带动连接部37旋转，而连接部37进而带动连杆72旋转，并使得第一弹簧70与第二弹簧71发生形变而产生恢复力，当第一弹簧70及第二弹簧71的恢复力增加直到与流体W的阻力达到力平衡时，第一叶片321的偏转角度将不再变化。此外，为了避免第一叶片321的偏转角度太大，第一弹簧70与第二弹簧71可采用形变变化量较小的弹簧，或固定部36上可设置挡块(未图示)以限制第一叶片321的偏转角度。而第二叶片组33的设置部亦可包含多个链接装置，其用途与第一叶片组32的设置部35的多个链接装置相似，故于此不再赘述。
第一叶片组32的设置部35的第四实施例包含多个链接装置，而每一链接装置包含第三弹簧73及设置部74，如图7I及图7J所示，为了清楚标示出链接装置，于图7I中仅绘制出一组链接装置，但可清楚知道第一叶片组32的设置部35应可包含多个链接装置，且为了使设置部35清楚表示故仅图示出部分的固定部36。如图所示，第一叶片321与连接部37相连以形成一个刚体结构，第三弹簧73的一端与对应的连接部37相连接，第三弹簧73的另一端与设置部74相连接。于本实施例中，当流体W未流动而使得第三弹簧73处于无受力时，每一第一叶片321的弦线79的方向为平行于轴向Z的方向，此外，当第一叶片321受到流体W的阻力而以图中虚线偏转时，将带动连接部37旋转，而连接部37进而使得第三弹簧73发生形变而产生恢复力，当第三弹簧73的恢复力增加到与流体W的阻力达到平衡时，第一叶片321的偏转角度将不再变化。此外，为了避免第一叶片321的偏转角度太大，第三弹簧73可采用形变变化量较小的弹簧，或固定部36上可设置挡块(未图示)以限制第一叶片321的偏转角度。而第二叶片组33的设置部亦可包含多个链接装置，其用途与第一叶片组32的设置部35的多个链接装置相似，故于此不再赘述。
为进一步说明图7D、图7E、图7I及图7J中马格努斯转子3的第一叶片321及第二叶片331的作动方式，请参阅图7F、图7G及图7H，其中图7F为图7D与图7I所示的马格努斯转子静止时，第一叶片及第二叶片的弦线的方向平行于轴向的部分侧面结构示意图，图7G为图7D与图7I所示的马格努斯转子朝顺时针方向旋转时，第一叶片及第二叶片的弦线的偏转方向示意图，图7H为图7D与图7I所示的马格努斯转子朝逆时针方向旋转时，第一叶片及第二叶片的弦线的偏转方向示意图。如图7F所示，第一叶片321被连接部37区分为第一部321a及第二部321b，第二叶片331也被连接部37区分为第一部331a及第二部331b，且于本实施例中，第一叶片321的第一部321a的面积大于第一叶片321的第二部321b的面积，第二叶片331的第一部331a的面积大于第二叶片331的第二部331b的面积。根据流体力学可知，第一叶片321及第二叶片331在流体W中的阻力与面积成正比，且与相对于流体W的速度平方也成正比。
如图7F所示，当马格努斯转子3未转动且流体W未流动时，第一叶片321与第二叶片331的弦线79方向平行于轴向Z的方向，且第一叶片321的第一部321a及第二叶片331的第一部331a皆以朝向远离马格努斯转子31的方向安装。此外，如图7G所示，当马格努斯转子3以轴向Z为轴心而以顺时针方向进行旋转，第一叶片321受到流体W的阻力推动，且因第一叶片321的第一部321a的面积大于第二部321b的面积，因此第一叶片321的第一部321a所受到的阻力大于第二部321b所受到的阻力，使得第一叶片321以顺时针方向偏转，如图中虚线所示，导致第一叶片321的前缘侧322朝向第二端312的方向倾斜，其尾流侧323朝向远离第二端312的方向倾斜，使得马格努斯转子3的升力增大。此外，第二叶片331亦受到流体W的阻力推动，且因第二叶片331的第一部331a的面积大于第二部331b的面积，因此第二叶片331的第一部331a所受到的阻力大于第二部331b所受到的阻力，导致第二叶片331以逆时针方向偏转，如图中虚线所示，使得第二叶片331的前缘侧332朝向第一端311的方向倾斜，其尾流侧333朝向远离第一端311的方向倾斜，使得马格努斯转子3的升力增大。
而如图7H所示，当马格努斯转子3以轴向Z为轴心而以逆时针方向进行旋转，第一叶片321受到流体W的阻力推动，且因第一叶片321的第一部321a的面积大于第二部321b的面积，因此第一叶片321的第一部321a所受到的阻力大于第二部321b所受到的阻力，使得第一叶片321以逆时针方向偏转，如图中虚线所示，导致第一叶片321的前缘侧322朝向第二端312的方向倾斜，其尾流侧323朝向远离第二端312的方向倾斜，使得马格努斯转子3的升力增大。此外，第二叶片331亦受到流体W的阻力推动，且因第二叶片331的第一部331a的面积大于第二部331b的面积，因此第二叶片331的第一部331a所受到的阻力大于第二部331b所受到的阻力，使得第二叶片331以顺时针方向偏转，如图中虚线所示，导致第二叶片331的前缘侧332朝向第一端311的方向倾斜，其尾流侧333朝向远离第一端311的方向倾斜，使得马格努斯转子3的升力增大。
由图7F、图7G及图7H可知，当马格努斯转子3以轴向Z为轴而旋转时，第一叶片321因第一部321a及第二部321b的阻力不相等而发生偏转，且第二叶片331也因第一部331a及第二部331b的阻力不相等而发生偏转，然而，不论马格努斯转子3的旋转方向为顺时针方向或逆时针方向，此设计均可使每一第一叶片321及每一第二叶片331自动朝向增强马格努斯效应的方向倾斜，且于马格努斯转子中更可包含弹性装置(例如弹簧、橡皮、橡胶…等)，而弹性装置经由连接部连接到每一第一叶片321及每一第二叶片331，使得每一第一叶片321及每一第二叶片331于未受到流体W阻力时，因弹性装置的恢复力作用而回到未倾斜的位置。
第一叶片组32的设置部35的第五实施例包含多个链接装置、滑动部85、承载部86、多个第一轴承87及多个支撑杆88，如图7K及图7L所示，为了清楚标示出链接装置，于图7K中仅绘制出两组链接装置，但可清楚知道第一叶片组32的设置部35应可包含多个链接装置，且为了使设置部35清楚表示故仅图示出部分的固定部36。每一链接装置包含摇臂81、第二轴承82、连杆83及第三轴承84。摇臂81的一端经由连接部37与一第一叶片321相连接，使得摇臂81、连接部37及第一叶片321形成一个刚体结构，摇臂81的另一端则经由第二轴承82与连杆83的一端相连接，连杆83的另一端则经由第三轴承84与滑动部85相连接。滑动部85与承载部86形成一轴承构造，即滑动部85只能在承载部86的中心轴89上旋转，承载部86则不旋转，而承载部86经由多个第一轴承87与对应的支撑杆88相连接。
当固定部36带动第一叶片321沿轴向Z旋转时，滑动部85也随之一同旋转，且于此时调整多个支撑杆88移动于轴向Z方向上的位置，可进而控制滑动部85与承载部86移动于轴向Z方向上的位置，当滑动部85移动于轴向Z方向上的位置改变时，将使连杆83与摇臂81相连处的第二轴承82移动，由于连接部37穿设于圆形穿孔362中，因此使得摇臂81沿着圆形穿孔362的轴心而转动，进而带动连接部37旋转而使得第一叶片321的倾斜角度改变。
于一些实施例中，当多个支撑杆88的高度皆相同时，滑动部85相对承载部86旋转的中心轴89将与马格努斯转子本体31旋转的轴向Z重合，并使每一个第一叶片321的倾斜角度都相同。而于另一些实施例中，当每一支撑杆88的高度不同时，将使滑动部85相对承载部86旋转的中心轴89发生倾斜，与轴向Z不重合，因此，当第一叶片321随马格努斯转子本体31旋转一周(360度)的过程中，第一叶片321的倾斜角度将会周期性地变化，这将利于控制第一叶片321在迎风面与背风面时有不同的角度，得以让第一叶片321攻角优化，使马格努斯转子3的效率获得更大的提升。
请参阅图8，其为本发明第四实施例的马格努斯转子的结构示意图。如图所示，本实施例的马格努斯转子4包含马格努斯转子本体41及第一叶片组42及第二叶片组43，其中马格努斯转子4的马格努斯转子本体41、第一叶片组42及第二叶片组43分别与图2所示的马格努斯转子1的马格努斯转子本体11、第一叶片组12及第二叶片组13相似，且相似的组件标号代表相似的组件结构、作动与功能，故于此不再赘述。而相较于图2的实施例，本实施例的第一端411及第二端412更分别包含设置部45、46，该设置部45可分离地设置于马格努斯转子本体41的第一端411，因此，设置部45可以独立旋转，多个第一叶片421均匀地环绕连接于该设置部45，相似地，设置部46可分离地设置于马格努斯转子本体41的第二端412，因此，设置部46可以独立旋转，多个第二叶片431均匀地环绕连接于设置部46。设置部45具有独立的动力源(未图标)，例如马达或引擎，用以驱动设置部45旋转，并连带使第一叶片组42环绕轴向Z旋转，由于设置部45的动力源与推动马格努斯转子本体41的动力源不同，因此第一叶片组42的旋转速度与方向可与马格努斯转子本体41的旋转速度与方向不同。于实际应用中，可根据所需马格努斯升力的方向决定马格努斯转子本体41的旋转方向，而根据所需增加或减少马格努斯升力的目的来决定第一叶片组42的旋转方向。此外，连接于第二叶片组43的设置部46的作动相似于连接于第一叶片组42的设置部45的作动，故于此不再赘述。
综上所述，本发明的马格努斯转子具有多个第一叶片及多个第二叶片，马格努斯转子由本身的动力源驱动而旋转，使马格努斯转子产生马格努斯升力，且通过旋转的多个叶片将流体由邻近圆柱侧壁的表面空间向外排出，以增强马格努斯升力，或将流体由外部向邻近圆柱侧壁的表面空间吸入，以减少马格努斯升力，且易于控制，此外，多个第一叶片和多个第二叶片的旋转速度与方向可与马格努斯转子本体不同，且马格努斯转子可包含控制叶片倾斜角度的调整机构。因此，本发明的马格努斯转子可使马格努斯效应的升力增加，升力大小可以控制，且升阻比良好，因而使整体效能获得提升，只施作于第一叶片组便能有效果，第二叶片组则可视需要施作。

Claims (18)

1.一种马格努斯转子，应用于流动的一流体中，以一动力源驱动该马格努斯转子进行旋转，且包含：
一马格努斯转子本体，包含：
一圆柱侧壁；
一第一端，设置于该圆柱侧壁的一侧，且具有一设置部；以及
一第二端，设置于该圆柱侧壁的另一侧，且与该第一端相对设置，该第二端的一中点及该第一端的一中点之间的连线构成一轴向，该马格努斯转子以该轴向为轴心而旋转；以及
一第一叶片组，包含多个第一叶片及多个连接部，该多个第一叶片以环绕方式设置且与该第一端相邻设置，每一该第一叶片朝一方向倾斜，并与相邻的该第一叶片之间具有一间隙，而每一该间隙形成一流道而提供该流体流动，其中每一该连接部连接该设置部及对应的该第一叶片，该设置部控制每一该连接部，进而改变对应的每一该第一叶片的倾斜角度。
2.如权利要求1所述的马格努斯转子，其中每一该第一叶片包含一前缘侧及一尾流侧，该第一叶片的该前缘侧是依该马格努斯转子的旋转方向而位于该第一叶片的前端，该第一叶片的该尾流侧是依该马格努斯转子的旋转方向而位于该第一叶片的尾端。
3.如权利要求2所述的马格努斯转子，其中每一该第一叶片的该前缘侧朝向该第二端的方向倾斜，每一该第一叶片的该尾流侧朝向远离该第二端的方向倾斜，而该马格努斯转子所产生的一升力增加。
4.如权利要求2所述的马格努斯转子，其中每一该第一叶片的该前缘侧朝向远离该第二端的方向倾斜，每一该第一叶片的该尾流侧朝向该第二端的方向倾斜，而该马格努斯转子所产生的一升力减少。
5.如权利要求1所述的马格努斯转子，其中该第一叶片组包含一整流罩，该整流罩设置于该马格努斯转子本体的该第一端，用以减少该第一叶片组的阻力。
6.如权利要求1所述的马格努斯转子，其中每一该第一叶片被对应的该连接部区分为一第一部及一第二部，该第一部的面积大于对应的该第二部的面积，当该马格努斯转子以该轴向为轴心而旋转时，该第一叶片因该第一部及该第二部受到该流体的阻力不相等而发生偏转，使每一该第一叶片自动朝向增强马格努斯效应的方向倾斜，且于该马格努斯转子中还包含多个弹性装置，而该弹性装置经由连接部连接到对应的该第一叶片，使得每一该第一叶片于未受到该流体阻力时，因该弹性装置的恢复力作用而回到未倾斜的位置。
7.一种马格努斯转子，应用于流动的一流体中，以一动力源驱动该马格努斯转子进行旋转，且包含：
一马格努斯转子本体，包含：
一圆柱侧壁；
一第一端，设置于该圆柱侧壁的一侧，且具有用于连接第一叶片组的一设置部，该设置部能独立旋转，并具有独立的动力源，以驱动该设置部旋转；以及
一第二端，设置于该圆柱侧壁的另一侧，且与该第一端相对设置，该第二端的一中点及该第一端的一中点之间的连线构成一轴向，该马格努斯转子以该轴向为轴心而旋转；以及
一第一叶片组，包含以环绕方式设置的多个第一叶片，且与该第一端相邻设置，每一该第一叶片朝一方向倾斜，并与相邻的该第一叶片之间具有一间隙，而每一该间隙形成一流道而提供该流体流动，其中该第一叶片组环绕该轴向旋转的速度与方向由该设置部的该动力源所控制，得以与该马格努斯转子本体的旋转速度与方向无关。
8.一种马格努斯转子，应用于流动的一流体中，以一动力源驱动该马格努斯转子进行旋转，且包含：
一马格努斯转子本体，包含：
一圆柱侧壁；
一第一端，设置于该圆柱侧壁的一侧；以及
一第二端，设置于该圆柱侧壁的另一侧，且与该第一端相对设置，该第二端的一中点及该第一端的一中点之间的连线构成一轴向，该马格努斯转子以该轴向为轴心而旋转；
一第一叶片组，包含以环绕方式设置的多个第一叶片，且与该第一端相邻设置，每一该第一叶片朝一方向倾斜，并与相邻的该第一叶片之间具有一间隙，而每一该间隙形成一流道而提供该流体流动；以及
一第二叶片组，包含以环绕方式设置的多个第二叶片，且与该第二端相邻设置，每一该第二叶片朝一方向倾斜，并与相邻的该第二叶片之间具有一间隙，而每一该间隙形成一流道而提供该流体流动。
9.如权利要求8所述的马格努斯转子，其中每一该第二叶片包含一前缘侧及一尾流侧，该第二叶片的该前缘侧是依该马格努斯转子的旋转方向而位于该第二叶片的前端，该第二叶片的该尾流侧是依该马格努斯转子的旋转方向而位于该第二叶片的尾端。
10.如权利要求9所述的马格努斯转子，其中每一该第二叶片的该前缘侧朝向该第一端的方向倾斜，每一该第二叶片的该尾流侧朝向远离该第一端的方向倾斜，而该马格努斯转子所产生的一升力增加。
11.如权利要求9所述的马格努斯转子，其中每一该第二叶片的该前缘侧朝向远离该第一端的方向倾斜，每一该第二叶片的该尾流侧朝向该第一端的方向倾斜，而该马格努斯转子所产生的一升力减少。
12.如权利要求8所述的马格努斯转子，其中该第二叶片组包含一整流罩，该整流罩设置于该马格努斯转子本体的该第二端，用以减少该第二叶片组的阻力。
13.如权利要求5或12任一项所述的马格努斯转子，其中该整流罩具有斜面的构造，以减少该流体的阻力。
14.如权利要求8所述的马格努斯转子，其中该马格努斯转子本体的该第二端具有一设置部，该第二叶片组包含多个连接部，每一该连接部连接该设置部及对应的该第二叶片，该设置部控制每一该连接部，进而改变对应的每一该第二叶片的倾斜角度。
15.如权利要求1或14任一项所述的马格努斯转子，其中该设置部由齿轮、齿盘、马达、弹簧、连杆、滑动盘、轴承所组成。
16.如权利要求14所述的马格努斯转子，其中每一该第二叶片被对应的该连接部区分为一第一部及一第二部，该第一部的面积大于对应的该第二部的面积，当该马格努斯转子以该轴向为轴心而旋转时，该第二叶片因该第一部及该第二部受到该流体的阻力不相等而发生偏转，使每一该第二叶片自动朝向增强马格努斯效应的方向倾斜，且于该马格努斯转子中还包含多个弹性装置，而该弹性装置经由连接部连接到对应的该第二叶片，使得每一该第二叶片于未受到该流体阻力时，因该弹性装置的恢复力作用而回到未倾斜的位置。
17.如权利要求6或16任一项所述的马格努斯转子，其中该弹性装置为弹簧或橡皮或橡胶。
18.如权利要求8所述的马格努斯转子，其中该第二端具有用于连接该第二叶片组的一设置部，该设置部能独立旋转，并具有独立的动力源，以驱动该设置部旋转，使得该第二叶片组环绕该轴向旋转的速度与方向由该设置部的该动力源所控制，得以与该马格努斯转子本体的旋转速度与方向无关。
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