CN203272020U - 垂直轴式风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型的垂直轴式风力发电机，主要在一供轴设安装旋转的叶片模组外围固设有一导风模组，另在叶片模组的转盘边沿以及转盘的外围处分别设有供产生感应电动势的磁场模组及线圈模组。当叶片模组因受气流作用而旋转时，可同时带动磁场模组旋转，使线圈模组的线圈因受磁场模组的磁性元件磁场感应而产生电流；尤其，整体垂直轴式发电机可在导风模组的作用下，将周围的气流导引集中作用于叶片模组的翼板上，使叶片模组得以轻易的起动运转，并且可以获致较佳的运转效能，更可藉以省去复杂的翼板结构设计，使整体垂直轴式风力发电机相对较容易加工制造。

Description

垂直轴式风力发电机
技术领域
本实用新型有关一种风力发电机，特别是指一种可轻易起动运转，并且可以获致较佳的运转效能，以及相对较容易加工制造的垂直轴式风力发电机。
背景技术
由于石化能源短缺，燃料费及电价不断高涨，又因地球受到温室效应的影响，人们对环保重要性的认知提高，节能减碳已成为工业须立即面对解决的问题，为了解决未来的能源问题，各国都在积极研发新的替代能源，特别是环保无污染的绿色能源；目前已有诸如水力发电、风力发电、太阳能发电及海流潮汐发电等多种利用自然界力量进行发电的装置。
其中，风力发电由于取的不尽，且公害性较低，又能符合环保的概念；原则上，风力发电设备用以驱动发电机运转的的叶片组通常分为水平轴风叶片(HAWT)及垂直轴风叶片(VAWT)二类；惟，一般水平轴风叶片的叶片长度及塔架高度方面皆达数十公尺，不仅结构复杂及设备成本高，设置环境条件亦较严苛，且发电时的噪音会造成附近居民的困扰，由于陆域安装地点不易取得，水平轴风叶片的发电统势必逐渐移至海域，在非季风或海洋性气候型态的区域难以普及，无法充分发挥绿色能源的特色。
相较于水平轴风叶片，由于垂直轴风叶片具有体积小、制作成本低、起动风速低、噪音及光污小等众多优点，而使得垂直轴风叶片的发电统具有更加广阔的市场应用前景；近年来更已经有许多小型化的垂直轴风叶片风力发电设备问世。
类似现有的垂直轴风叶片，基本上包含有一设有旋动轴驱动而转动的基座，于基座周缘设有复数翼板，主要利用翼板接受气流作用而产生驱动基座旋转的动力，而周围的气流是否能够集中作用在翼板将是影响垂直轴风叶片运转效能的重要关键；因此，目前既有习用的垂直轴风叶片多透过改变翼板形状的方式来提升垂直轴风叶片的运转效能。
然而，如此的做法将使得翼板的设计，朝向尺寸巨型化且复杂化的的方向发展，不但会增加翼板的加工困难度，且整个被驱转的垂直轴风叶片重量亦会大幅增加，反而增加起动旋转的难度，实际上可藉以提升的效能相当有限。
实用新型内容
本实用新型所解决的技术问题即在提供一种可轻易起动运转，并且可获致较佳的运转效能，以及相对较容易加工制造的垂直轴式风力发电机。
本实用新型所采用的技术手段如下所述。
为达上揭目的，本实用新型的垂直轴式风力发电机，基本上包括：一叶片模组、一导风模组、一磁场模组，以及一线圈模组；其中，该叶片模组具有一供轴设旋转的转盘，于转盘上方处连接有复数以预定间距包围配置的翼板，该叶片模组中心处设有一轴心；该导风模组具有复数相对配置在翼板外围，且与翼板保持预定间距的导流板，该导风模组且设有一组供固定导流板的脚架，该组脚架设有一上框架、一下框架、复数连接于上框架及下框架之间的连杆，以及在下框架处设有复数脚体；该磁场模组具有复数分别固定在转盘边沿的磁性元件；该线圈模组电性连接有复数分别固设于转盘外围，且与磁性元件保持预定间距的线圈。
利用上述结构特征，本实用新型的垂直轴式风力发电机，于使用时，可将整体垂直轴式风力发电机安装于可接受气流作用的位置，且将线圈模组电性连接至供电对象处，当叶片模组因受气流作用而旋转时，可同时带动磁场模组旋转，使磁性元件与线圈产生相对运动，并使线圈因受磁性元件的磁场感应而产生电流；尤其，整体垂直轴式发电机可在导风模组的作用下，将周围的气流导引集中作用于相对位在内圈的翼板上，使叶片模组得以轻易的起动运转，并且可以获致较佳的运转效能，更可藉以省去复杂的翼板结构设计，使整体垂直轴式风力发电机相对较容易加工制造。
依据上述结构特征，所述叶片模组具有一供连接于全数翼板顶端的第一上框体、一供连接于全数翼板底端的第一下框体；该第一下框体由一内环圈及一外环圈所组成，且于内环圈与外环圈之发连接有供安装翼板的支条；该第一下框体由一内环圈及一外环圈所组成，且于内环圈与外环圈之间连接有供安装翼板的支条；该第一上框体及该第一下框体且与该轴心连接。
依据上述结构特征，所述叶片模组具有一供连接于全数翼板顶端的第一上框体、一供连接于全数翼板底端的第一下框体，于第一上框体及第一下框体之间设有至少一与全数翼板连接的衔接框体；该第一下框体由一内环圈及一外环圈所组成，且于内环圈与外环圈之间连接有供安装翼板的支条；该第一下框体由一内环圈及一外环圈所组成，且于内环圈与外环圈之间连接有供安装翼板的支条；该至少一衔接框体由一内环圈及一外环圈所组成，且于内环圈与外环圈之间连接有供安装翼板的支条；该第一上框体、该至少一衔接框体、该第一下框体且与该轴心连接。
依据上述结构特征，所述导风模组具有一供连接于全数导流板顶端的第二上框体、一供连接于全数导流板底端的第二下框体；该第二下框体由一内环圈及一外环圈所组成，且于内环圈与外环圈之间连接有供安装导流板的支条；该第二下框体由一内环圈及一外环圈所组成，且于内环圈与外环圈之间连接有供安装导流板的支条；该组脚架的上框架、下框架各自与第二上框体、第二下框体连接。
前述叶片模组于第一上框体及第一下框体之间连接有复数缆索。
所述垂直轴式风力发电机进一步包括一盘座，该叶片模组的转盘轴设于盘座中心处且可与盘座相对旋转；该盘座具有一供容置转盘的容置空间；该线圈模组的线圈固设于盘座的容置空间侧壁处。
所述各翼板为具预定长度的铝挤型条片体；各导流板为具预定长度的铝挤型条片体。
上述各翼板的铝挤型断面呈具有预定曲率的弯弧断面；各导流板的铝挤型断面呈具有预定曲率的弯弧断面。
所述导风模组具有与翼板数量相同的导流板。
依据上述结构特征，所述脚架的上框架、下框架为八角形。
本实用新型所产生的有益效果如下。
具体而言，本实用新型所揭露的垂直轴式风力发电机，可在导风模组的作用下，产生将周围的气流导引集中作用于相对位在内圈的翼板上的效果，不但可藉以省去复杂的翼板结构设计，使整体垂直轴式风力发电机相对较容易加工制造，且更可使叶片模组相对较为轻量化，不但更容易起动运转，并且可以获致较佳的运转效能；甚至，可直接将磁场模组整合于叶片模组的转盘上，大幅缩减整体垂直轴式风力发电机的体积，更可藉以减少解决整体垂直轴式风力发电机的设置环境条件限制。
附图说明
图1为本实用新型第一实施例的垂直轴式风力发电机外观立体图。
图2为本实用新型第一实施例的垂直轴式风力发电机结构分解图。
图3为本实用新型第一实施例的垂直轴式风力发电机结构俯视图。
图4为本实用新型的磁场模组与线圈模组的相对位置示意图。
图5为本实用新型第二实施例的叶片模组外观立体图。
图6为本实用新型第二实施例的垂直轴式风力发电机结构剖视图。
图号说明：
10叶片模组
11转盘
12翼板
13第一上框体
131内环圈
132外环圈
133支条
14第一下框体
141内环圈
142外环圈
143支条
15轴心
16衔接框体
161内环圈
163外环圈
163支条
17缆索
20导风模组
21导流板
22第二上框体
221内环圈
222外环圈
223支条
23第二下框体
231内环圈
232外环圈
233支条
24脚架
241上框架
242下框架
243连杆
244脚体
30磁场模组
31磁性元件
40线圈模组
41线圈
50盘座
51容置空间。
具体实施方式
如图1本实用新型第一实施例的垂直轴式风力发电机外观立体图、图2本实用新型第一实施例的垂直轴式风力发电机结构分解图、图3本实用新型第一实施例的垂直轴式风力发电机结构俯视图所示，本实用新型的垂直轴式风力发电机，基本上包括：一叶片模组10、一导风模组20、一磁场模组30，以及一线圈模组40；其中：  该叶片模组10具有一供轴设旋转的转盘11，于转盘11上方处连接有复数以预定间距包围配置的翼板12，该叶片模组10中心处设有一轴心15，以增加整体叶片模组10的结构稳定性；在第一图及第二图所示的实施例中，所述叶片模组10具有一供连接于全数翼板12顶端的第一上框体13、一供连接于全数翼板12底端的第一下框体14；该第一上框体13由一内环圈131及一外环圈132所组成，且于内环圈131与外环圈132之间连接有供安装翼板12的支条133；该第一下框体14由一内环圈141及一外环圈142所组成，且于内环圈141与外环圈142之间连接有供安装翼板12的支条143；该第一上框体13及该第一下框体14且与该轴心15连接。
该导风模组20具有复数相对配置在翼板12外围，且与翼板12保持预定间距的导流板21，该导风模组20且设有一组供固定导流板21的脚架24，该脚架24设有一上框架241、一下框架242、复数连接于上框架241及下框架242之间的连杆243，所述上框架241、下框架242为八角形，以及在下框架242处设有复数脚体244；在第一图及第二图所示的实施例中，所述导风模组20具有一供连接于全数导流板21顶端的第二上框体22、一供连接于全数导流板21底端的第二下框体23；该第二上框体22由一内环圈221及一外环圈222所组成，且于内环圈221与外环圈222之间连接有供安装导流板21的支条223；该第二下框体23由一内环圈231及一外环圈232所组成，且于内环圈231与外环圈232之间连接有供安装导流板21的支条233；至于，该组脚架24的上框架241、下框架242则各自与第二上框体22、第二下框体连接23。
至于，该磁场模组30具有复数分别固定在转盘11边沿的磁性元件31；该线圈模组40电性连接有复数分别固设于转盘11外围，且与磁性元件31保持预定间距的线圈41；于实施时，所述磁场模组30的磁性元件31可以为永久磁石。
原则上，本实用新型的垂直轴式风力发电机，于实施时，可将直接将叶片模组的转盘轴设于安装地点的结构主体上，且将导风模组固设在安装地点的结构主体相对于叶片模组的外围处，以及完成磁场模组及线圈模组的安装，即可供进行风力发电。
当然，本实用新型的垂直轴式风力发电机，亦可如图1及图2所示，进一步包括一盘座50，该叶片模组10的转盘11轴设于盘座50中心处且可与盘座50相对旋转；至于，所述盘座50具有一供容置转盘11的容置空间51，该线圈模组40的线圈41即可固设于盘座50的容置空间51侧壁处，大幅缩减整体垂直轴式风力发电机的体积，更可藉以减少解决整体垂直轴式风力发电机的设置环境条件限制。
本实用新型的垂直轴式风力发电机，于使用时，可将整体垂直轴式风力发电机安装于可接受气流作用的位置，且将线圈模组电性连接至供电对象处，当叶片模组10因受气流作用而旋转时，可同时带动磁场模组30旋转，使磁性元件31与线圈41产生相对运动(如第四图所示)，并使线圈41因受磁性元件的磁场感应而产生电流；尤其，整体垂直轴式发电机可在导风模组20的作用下，将周围的气流导引集中作用于相对位在内圈的翼板12上，使叶片模组10得以轻易的起动运转，并且可以获致较佳的运转效能，更可藉以省去复杂的翼板10结构设计，使整体垂直轴式风力发电机相对较容易加工制造。
如图5及图6所示，本实用新型的垂直轴式风力发电机于具体实施时，所述叶片模组10除了具有一供连接于全数翼板12顶端的第一上框体13、一供连接于全数翼板12底端的第一下框体14之外，亦可于第一上框体13及第一下框体14之间设有至少一与全数翼板12连接的衔接框体16；同样的，该第一上框体13由一内环圈131及一外环圈132所组成，且于内环圈131与外环圈132之间连接有供安装翼板12的支条133；该第一下框体14由一内环圈141及一外环圈142所组成，且于内环圈141与外环圈142之间连接有供安装翼板12的支条143；该至少一衔接框体16由一内环圈161及一外环圈162所组成，且于内环圈161与外环圈162之间连接有供安装翼板12的支条163；同样的，该第一上框体13、该至少一衔接框体16、该第一下框体14且与轴心15连接，以增加整体叶片模组10的结构稳定性。
当然，本实用新型的垂直轴式风力发电机不论其叶片模组10是否有在第一上框体13及第一下框体14之间设有至少一与全数翼板12连接的衔接框体16，整体叶片模组10皆可于第一上框体13及第一下框体14之间连接有复数缆索17，当整体垂直轴式风力发电机运转时，可藉由调节全数缆索17的张力及外张角度的方式，达到维持叶片模组10结构强度的目的。
再者，如图2及图6所示，本实用新型的垂直轴式风力发电机于所述导风模组20具有一供连接于全数导流板21顶端的第二上框体22、一供连接于全数导流板21底端的第二下框体23；该第二上框体22由一内环圈221及一外环圈222所组成，且于内环圈221与外环圈222之间连接有供安装导流板21的支条223；该第二下框体23由一内环圈231及一外环圈232所组成，且于内环圈231与外环圈232之间连接有供安装导流板21的支条233的结构形态下，整体垂直轴式风力发电机另具有一组将导风模组20固定的脚架24，该组脚架24设有一与第二上框体22连接的上框架241、一与第二下框体23连接的下框架242、复数连接于上框架241及下框架242之间的连杆243，以及在下框架242处设有复数脚体244，除可藉以增加整体垂直轴式风力发电机的结构强度之外，亦可产生方便机动安装使用的优点。
值得一提的是，由于本实用新型的垂直轴式风力发电机，可利用导风模组20产生将周围的气流导引集中作用于相对位在内圈的翼板12的空气动力效果，故可大幅简化翼板12的结构设计；基本上，各翼板12可以为具预定长度的铝挤型条片体；同样的，各导流板21可以为具预定长度的铝挤型条片体，即可产生即佳的空气动力效果，不但可以大幅降低材料、制作成本，更有助于整体垂直轴式风力发电机的轻量化设计。
再者，经实际的实验试作，各翼板12的铝挤型断面呈具有预定曲率的弯弧断面；各导流板21的铝挤型断面呈具有预定曲率的弯弧断面，且导风模组20具有与翼板12数量相同的导流板21，可获致相对较具效率且相对较为安静的运转效果。
与传统结构相较，本实用新型所揭露的垂直轴式风力发电机，可在导风模组的作用下，产生将周围的气流导引集中作用于相对位在内圈的翼板上的效果，不但可藉以省去复杂的翼板结构设计，使整体垂直轴式风力发电机相对较容易加工制造，且更可使叶片模组相对较为轻量化，不但更容易起动运转，并且可以获致较佳的运转效能；甚至，可直接将磁场模组整合于叶片模组的转盘上，大幅缩减整体垂直轴式风力发电机的体积，更可藉以减少解决整体垂直轴式风力发电机的设置环境条件限制。

Claims (9)

1.一种垂直轴式风力发电机，其特征在于，包括：
一叶片模组，具有一供轴设旋转的转盘，于转盘上方处连接有复数以预定间距包围配置的翼板，该叶片模组中心处设有一轴心；
一导风模组，具有复数分别相对配置在翼板外围，且与翼板保持预定间距的导流板，该导风模组且设有一组供固定导流板的脚架，该组脚架设有一上框架、一下框架、复数连接于上框架及下框架之间的连杆，以及在下框架处设有复数脚体；
一磁场模组，具有复数分别固定在转盘边沿的磁性元件；
一线圈模组，电性连接有复数分别固设于转盘外围，且与磁性元件保持预定间距的线圈。
2.如权利要求1所述的垂直轴式风力发电机，其特征在于，该叶片模组具有一供连接于全数翼板顶端的第一上框体、一供连接于全数翼板底端的第一下框体；该第一上框体由一内环圈及一外环圈所组成，且于内环圈与外环圈之间连接有供安装翼板的支条；该第一下框体由一内环圈及一外环圈所组成，且于内环圈与外环圈之间连接有供安装翼板的支条；该第一上框体及第一下框体且与轴心连接。
3.如权利要求1所述的垂直轴式风力发电机，其特征在于，该叶片模组具有一供连接于全数翼板顶端的第一上框体、一供连接于全数翼板底端的第一下框体，于第一上框体及第一下框体之间设有至少一与全数翼板连接的衔接框体；该第一上框体由一内环圈及一外环圈所组成，且于内环圈与外环圈之间连接有供安装翼板的支条；该第一下框体由一内环圈及一外环圈所组成，且于内环圈与外环圈之间连接有供安装翼板的支条；该至少一衔接框体由一内环圈及一外环圈所组成，且于内环圈与外环圈之间连接有供安装翼板的支条；该第一上框体、该至少一衔接框体、该第一下框体且与轴心连接。
4.如权利要求1所述的垂直轴式风力发电机，其特征在于，该导风模组具有一供连接于全数导流板顶端的第二上框体、一供连接于全数导流板底端的第二下框体；该第二上框体由一内环圈及一外环圈所组成，且于内环圈与外环圈之间连接有供安装导流板的支条；该第二下框体由一内环圈及一外环圈所组成，且于内环圈与外环圈之间连接有供安装导流板的支条；该组脚架的上框架、下框架各自与第二上框体、第二下框体连接。
5.如权利要求2或3所述的垂直轴式风力发电机，其特征在于，该叶片模组于第一上框体及第一下框体之间连接有复数缆索。
6.如权利要求1至4其中任一所述的垂直轴式风力发电机，其特征在于，该垂直轴式风力发电机包括一盘座，该叶片模组的转盘轴设于盘座中心处且可与盘座相对旋转；该盘座具有一供容置转盘的容置空间；该线圈模组的线圈固设于盘座的容置空间侧壁处。
7.如权利要求1至4其中任一所述的垂直轴式风力发电机，其特征在于，各翼板为具预定长度的铝挤型条片体；各导流板为具预定长度的铝挤型条片体。
8.如权利要求7所述的垂直轴式风力发电机，其特征在于，各翼板的铝挤型断面呈具有预定曲率的弯弧断面；各导流板的铝挤型断面呈具有预定曲率的弯弧断面。
9.如权利要求1述的垂直轴式风力发电机，其特征在于，该组脚架的上框架、下框架为八角形。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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