CN201934259U - 风力发电塔的风向导流装置 - Google Patents
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Abstract
一种风力发电塔的风向导流装置,其包含一发电塔,多个设置于发电塔各隔层的发电机及叶片组,一设置在发电塔底部的转向机构,及多个设置于发电塔各层的导风板;该转向机构通过设置于发电塔顶端的风向计所侦测到的风向数据而运作,进而驱动整座发电塔转向,使发电塔各层的导风板将气流集中导向叶片组,以增加叶片组的受风压力与气流量,借此达到提高风场风能可利用率及发电机的发电效率等目的。
Description
技术领域
本实用新型关于一种风力发电塔的风向导流装置,尤指一种可将集成式发电塔自动转向受风面,进而增加风量集收的风向导流装置设计。
背景技术
风能为地球自然生成的能量,所以风力发电厂没有燃料成本,也不会产生废弃物及其处理成本,是为现今各国及积极发展的绿色能源之一。但是建置风力发电厂除了需要丰沛的风能(风场)与足够的资金外,还需要注意建置地点、土地的取得、维修的便利度等,特别是风力发电机的形式。如图8所示,现今常见的风力发电机10主要是由塔架101、叶片102及发电机103三大部分所组成,该塔架101的高度依照风力机机型不同而有60m~140m的差异,而叶片102的直径同样有着机型差异,分别有80m~126m的不同扫略直径。由此数据看来,单一风力发电机10(无论机型大小)的运作幅员需占用甚大面积,所以两座相邻的风力发电机10彼此间需要保持一极大的间距,如此在运转时才不会相互干涉,但此一结果对于风场风能的利用率而言,则无法能充分利用,诚属可惜。
再者,上述现有风力发电机10实际运作时,可推动其运转发电的风速大致落在3m/sec~20m/sec之间,而且发电量依其风力机型式不同而有所差异,若以平均风速10m/sec计算,一部中型风力机机型(例如德国Enercon风力机E-40/500kW)仅有接近400千瓦的发电量,但其造价就高达新台币上亿元。是以,以其整体的造价相较其所创造的经济效益来看,两者之间有着极大的落差,导致性价比低落,而且此一风力发电机10无论是兴建或是维修、保养等均非容易。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型基于现有风力发电机对于风场风能集收应用率尚有扩展的空间,于是提出本实用新型「风力发电塔的风向导流装置」设计,使风场的风能可以有效地被充分利用,增进发电效益。
本实用新型的目的,在于提供一种风力发电塔的风向导流装置,致使集成式发电塔可自动转向受风,并通过导风板将气流导向叶片组,使叶片组的转速提升,进而达到提高风场风能可利用率及发电机的发电效率等目的。
为达上述目的,本实用新型风力发电塔的风向导流装置,其较佳的实施例其包含:一发电塔、多台发电机、多叶片组、一转向机构及多个导风板;该发电塔构成有多个隔层,各该隔层之中设置有至少一发电机与一叶片组,其特征在于:该发电塔的选定处设置有一风向计;该转向机构结合在该发电塔的底部,该转向机构通过该风向计所侦测的风向数据而引领该发电塔转动;及该导风板设置在该发电塔的各隔层之间,并位于该叶片组受风作用区的左、右两侧,使该导风板配合该转向机构运作而导流风向。
优选的实施方案,本实用新型该转向机构包含多个轮座、滚轮、底盘、马达及刹车装置;该多个轮座建构于该发电塔的底部,各该轮座对应结合有该滚轮、该马达及该刹车装置,该滚轮由所对应的该马达驱动;该底盘设置于该发电塔的一地基,该底盘周缘设有轮轨,该轮轨支撑该滚轮,并提供该刹车装置压触;该转向机构通过该风向计侦测风向的数据,使该马达驱动该滚轮于该轮轨上滚动,带动该发电塔转向。其中,各该滚轮可同时被该马达所驱动。该轮轨包含为C字形钢构结构及工字形钢构结构其中之一。该滚轮的侧端可以再设有一个或一个以上的辅助轮,该辅助轮压触于该轮轨。
优选的实施方案,本实用新型该发电塔的地基建构于地面,或为建筑物的顶端。
优选的实施方案,本实用新型该叶片组由多片可分离的叶片所组结而成。
优选的实施方案,本实用新型该发电塔的周围设有屏板。
借此,本实用新型风力发电塔的风向导流装置,可利用转向机构将发电塔转向迎风面,并通过发电塔各层的导风板结构将气流集中导向叶片组,增加叶片组的受风压力与气流量,达到提高风场风能可利用率及发电机的发电效率等功效。另外,借由上述其他优选的实施方案的设计,还能达到风场土地利用率极佳、节省工程费用、增进发电塔稳定性及增进使用寿命等功效。
附图说明
图1为本实用新型较佳实施例的组合立体示意图。
图2为本实用新型较佳实施例的组合剖面示意图。
图3为本实用新型叶片组较佳实施例的局部分解示意图。
图4为本实用新型较佳实施例的另一组合剖面示意图。
图5为本实用新型轮轨较佳实施例的结构示意图。
图6为本实用新型轮轨另一较佳实施例的结构示意图。
图7为本实用新型发电塔的较佳实施例示意图。
图8为现有风力发电机的平面结构示意图。
附图标号说明:
<现有>
10风力发电机 101塔架
102叶片 103发电机
<本实用新型>
1发电塔 11隔层
12风向计 13屏板
2发电机 21转子
3叶片组 31叶片
4转向机构 41轮座
42滚轮 43底盘
431轮轨 44马达
45刹车装置 46辅助轮
5导风板
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明,以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施,但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
一并参阅图1及图2所示,本实用新型风力发电塔的风向导流装置,其较佳的实施例包含一发电塔1、多台发电机2、多个叶片组3、一转向机构4及多个导风板5,其中:
该发电塔1为直立搭建的塔体,在塔体中构成有多个隔层11,各隔层11之中设置有至少一发电机2,使每一部发电机2都能独立运作,并于发电塔1顶端设置有一风向计12用以侦测风向。
各该发电机2的外侧分别设有一立轴式的叶片组3,并使各叶片组3的动力连结于该发电机2的转子21,当该叶片组3受到风力作用而转动时,能同时带动发电机2进行发电,而且各发电机2所发出的电流可经由整流、变相汇入电网。
各该叶片组3(如图3所示)由多片可分离的叶片31组结而成,使各叶片31在工厂生产加工完成后分别运送至发电塔1,再于发电塔1现场组配成一立轴式的叶片组3,借此使叶片组3无论于运送、组配、维修或保养等作业上,皆能相当便捷,并能够达到节省工程费用的功效。
该转向机构4(一并如图1、图2及图4所示)主要由多个轮座41、多个滚轮42、底盘43、马达44以及刹车装置45等部件所构成,使转向机构4结合在发电塔的底部;其中,该多个轮座41分别设置于发电塔1底部边缘,每一轮座41对应组结有一滚轮42、马达44以及刹车装置45,使各滚轮42得均分支撑发电塔1的荷重,且各滚轮42各由有连控作用的马达44驱动,使各滚轮42同时被马达44所驱动;而该底盘43设置于发电塔1地基的表层,底盘43周缘设有轮轨431,该轮轨431除了提供支撑滚轮42滚动外,其亦可提供刹车装置45压触而停止转向;借此,使转向机构4可通过风向计12侦测风向的数据,进而控制马达44驱动滚轮42,使滚轮42在轮轨431上滚动,进一步带动整座发电塔1转向。
该导风板5以固定或可活动的形态分别设置在发电塔1的各隔层11之间(如图1及图4所示),而且较佳的实施例是在每一隔层11之间设置有两片导风板5,使两片导风板5位于叶片组3受风作用区的左、右两侧,利用导风板5将气流导向叶片组3的受风作用区,以增加叶片组3的受风压力与气流量,借此有效地增加叶片组3的转速,进而提升发电机2的发电效率。
本实用新型风力发电塔的风向导流装置使用时,可利用上述风向计12侦测到风向数据之后,依数据变化量并通过电控方式使转向机构4匹配作动,同步启动各马达44带动滚轮42滚动,并带动整座发电塔1转向迎风面,使发电塔1能够针对风场风向而适时地调整方向,让导风板5能增加叶片组3所承接的风压及气流量,进而提高发电机2的发电效率与风场风能可利用率。
再如图5及图6所示,本实用新型上述底盘43的轮轨431较佳实施例为C字形钢构结构或工字形钢构结构,使滚轮42得于其顶端面支撑滚动。而且为了使整体发电塔1更具有平稳支撑性,本实用新型可于各滚轮42的外侧端或内侧端增设一个或一个以上的辅助轮46,使辅助轮46压触于轮轨431的其他面向,使发电塔1的稳固性增加。
又,本实用新型发电塔1以直立搭建的塔体作为结构主体,而且各发电机2与叶片组3都安装在发电塔1之中运作,不需额外预留运转作用的腹地,不似现有的风力发电机10必须保留其叶片102运转的空间,因此能在风场更密集地设置许多发电塔1,达到风场土地利用率极佳的功效。同时,本实用新型发电塔1的地基除可配合土木施工,使发电塔1建构支撑于地面之外,其亦得以钢骨建材架构于建筑物(如工厂)顶端而取得支撑(如图7所示),如此利用发电塔1所产生的电能供应建筑物自需,以降低电费支出。
另外,如图4所示,本实用新型在发电塔1的每一隔层11周围可以另外设有遮挡发电机2与叶片组3的屏板13,因此,当遇到天候不佳的情况时(例如台风),可利用转向机构4将整座发电塔1转向,使原本迎风面的导风板5转向至避风面,并利用屏板13挡在发电机2与叶片组3的周围,借以达到保护发电机2与叶片组3,降低其故障维修的损耗,以及增进整体使用寿命等功效。
综上所述,本实用新型风力发电塔的风向导流装置,确实使风场风能的可利用率能充分运用,使整体发电产能增进。
以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例,本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换,均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
Claims (8)
1.一种风力发电塔的风向导流装置,其包含:一发电塔、多台发电机、多个叶片组、一转向机构及多个导风板;所述发电塔构成有多个隔层,各该隔层之中设置有至少一发电机与一叶片组,其特征在于:所述发电塔的选定处设置有一风向计;所述转向机构结合在所述发电塔的底部;及所述导风板设置在所述发电塔的各隔层之间,并位于该叶片组受风作用区的左、右两侧。
2.如权利要求1所述风力发电塔的风向导流装置,其特征在于,所述转向机构包含多个轮座、滚轮、底盘、马达及刹车装置;所述多个轮座建构于所述发电塔的底部,所述轮座对应结合有所述滚轮、所述马达及所述刹车装置,所述滚轮由所对应的马达驱动;所述底盘设置于所述发电塔的一地基,所述底盘周缘设有轮轨,所述轮轨支撑所述滚轮,并提供所述刹车装置压触。
3.如权利要求2所述风力发电塔的风向导流装置,所述轮轨为C字形钢构结构及工字形钢构结构其中之一。
4.如权利要求2所述风力发电塔的风向导流装置,所述滚轮的侧端设有一个或一个以上的辅助轮,所述辅助轮压触于所述轮轨。
5.如权利要求2所述风力发电塔的风向导流装置,所述发电塔的地基建构于地面。
6.如权利要求2所述风力发电塔的风向导流装置,所述发电塔的地基为建筑物的顶端。
7.如权利要求1所述风力发电塔的风向导流装置,其中,所述叶片组由多片可分离的叶片所组结而成。
8.如权利要求1所述风力发电塔的风向导流装置,其中,所述发电塔的周围设有屏板。
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