JP3187508U - 垂直軸式風力発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単に起動し、且つ良好な運転機能を獲得し、更に比較的容易に加工製造できる垂直軸式風力発電機を提供する。
【解決手段】垂直軸式風力発電機は、回転するブレードモジュール１０を軸設する外周囲に固定されたエアーガイド・モジュール２０を備える。またブレードモジュールの回転盤１１辺及び回転盤の外周囲箇所には、それぞれ磁場モジュール３０及びコイルモジュール４０を設置する。ブレードモジュールが気流によって回転すると、同時に磁場モジュールが回転し、コイルモジュールのコイルが磁場モジュールの磁性部品の磁場感知を受けて電流を発生する。エアーガイド・モジュールの作用によって、周囲の気流をブレードモジュールの翼板１２上に集中させることにより、ブレードモジュールを簡単に起動し、且つ良好な運転機能が得られる。
【選択図】図１

Description

本考案は、風力発電機に関するもので、特に簡単に起動運転し、且つ良好な運転機能を獲得し、更に比較的容易に加工製造することができる垂直軸式風力発電機に係わる。

石化エネルギーの枯渇によって燃料費及び電気代は益々値上がりし、地球は温室効果の影響を受け、人々は環境保護の重要性の認識が高くなっている。省エネＣＯ_２削減はすぐに解決すべき問題であり、未来のエネルギー問題を解決するため、各国では代替エネルギーの開発が積極的に行われ、特に環境を保護し、汚染しないクリーンエネルギーが求められている。現在、水力発電、風力発電、太陽エネルギー発電及び海流潮力発電等自然界の様々な力を利用した発電装置がある。

そのうち，風力発電は、来源が無尽で且つ公害性が低く、更に環境保護の概念に符合する。原則的に、風力発電設備は、発電機を駆動して運転するブレード組は、通常水平軸風力タービン(HAWT)及び垂直軸風力タービン(VAWT)二種類に分かれる。ただ、一般の水平軸風力タービンのブレードの長さ及びタワー高度は、どれも数十メートルに達するだけでなく、構造が複雜で設備コストが高くなり、設置環境条件が厳しい。更に発電時の騒音は付近住民の迷惑になるため、陸上での設置は困難で、水平軸風力タービンの発電システムは徐々に海域へ移動し、季節風もしくは海洋性気候でない地域での普及は困難であり、クリーンエネルギーの特色を発揮することができない。

水平軸風力タービンと比較して、垂直軸風力タービンは体積が小さく、製作コストが低く、起動風速も低く、騒音及び光汚染も少なく長所が多いため、垂直軸風力タービンの発電システムは市場での将来性が高いと言える。近頃では更に多くの小型化の垂直軸風力タービン風力発電設備が世に問われている。

類似の公知垂直軸風力タービンは、基本的に回転軸駆動に設置した回転の基台を含む。基台周辺縁には複数の翼板を設置し、主に翼板で気流作用を受け、基台駆動回転の動力を生み出し、周囲の気流が翼板に十分に集中しているかどうかが、垂直軸風力タービン運転機能の重要な鍵である。拠って現在、公知の垂直軸風力タービンの多くは、翼板を変えた形状の方式によって垂直軸風力タービンの運轉效能を上げている。

解決しようとする問題点は、翼板の設計サイズが巨大化し、且つ複雑化しているため、翼板の加工が益々困難になるだけでなく、更に駆動回転される垂直軸風力タービンの全体重量が益々増え、反対に起動回転の難度が高まり、実際には機能に制限が多くなっている点である。

本考案は、主に設置回転するブレードモジュールを軸設する外周囲にエアーガイド・モジュールを固定する。他にブレードモジュールの回転盤辺及び回転盤の外周囲箇所は、それぞれ感知電動する磁場モジュール及びコイルモジュールを設置する。ブレードモジュールが気流作用によって回転すると、同時に磁場モジュールが回転し、コイルモジュールのコイルが磁場モジュールの磁性部品の磁場感知を受けて電流を発する。特に垂直軸式発電機全体はエアーガイド・モジュールの作用によって、周囲の気流をブレードモジュールの翼板上に集中させ、ブレードモジュールを簡単に起動運転し、且つ良好な運転機能を獲得し、複雜な翼板構造を省き、垂直軸式風力発電機全体の加工製造を容易にする、ことを最も主要な特徴とする。

本考案の垂直軸式風力発電機は、簡単に起動運転し、且つ良好な運転機能を獲得し、更に比較的容易に加工製造することができる、という利点がある。

本考案の第一実施例の垂直軸式風力発電機外観立体図である。 本考案の第一実施例の垂直軸式風力発電機構造分解図である。 本考案の第一実施例の垂直軸式風力発電機構造俯瞰図である。 本考案の磁場モジュールとコイルモジュールの相対位置指示図である。 本考案の第二実施例のブレードモジュール外観立体図である。 本考案の第二実施例の垂直軸式風力発電機構造断面図である。

簡単に起動運転し、且つ良好な運転機能を獲得し、更に比較的簡単に加工製造することができる垂直軸式風力発電機を提供することを、本考案の主な目的とする。

上述の目的を達成するため、本考案の垂直軸式風力発電機は、基本的にブレードモジュール、エアーガイド・モジュール、磁場モジュール，及びコイルモジュールを含む。そのうち，該ブレードモジュールは軸に設置して回転する回転盤を備え、回転盤上方箇所に複数の予め距離を開けて包囲配置した翼板を連接し、該ブレードモジュール中心箇所には軸心を設置し、該エアーガイド・モジュールは複数の翼板外周囲に相対配置し、且つ翼板と予め間隔を開けた案内板を備える。該エアーガイド・モジュールは案内板を固定するための脚フレームを一組設置し、該組脚フレームは上枠、下枠、複数の上枠及び下枠の間に連接する連桿、下枠箇所に設置する複数の脚体を設置する。該磁場モジュールは複数の回転盤辺沿に固定する磁性部品を備える。該コイルモジュールは複数の回転盤外周囲にそれぞれ固定し、磁性部品と予め間隔を開けたコイルを電気連接する。

上述構造の特徴を以て、本考案の垂直軸式風力発電機は、使用時、垂直軸式風力発電機を、気流作用を受ける位置に設置し、コイルモジュールを供給対象箇所へ電気的に連接する。ブレードモジュールが気流作用を受けて回転した時、同時に磁場モジュールを回転させ、磁性部品とコイルが相対運動し、コイルが磁性部品の磁場を受けて感知し電流を発生する。特に垂直軸式発電機は、エアーガイド・モジュールの作用下に於いて、周囲の気流を集中して導き、内リングの翼板上に相対して位置し、ブレードモジュールを簡単に起動運転し、更に良好な運転機能を達成し、更に複雜な翼板構造を省き、垂直軸式風力発電機全体の加工製造を容易にする。

具体的には、本考案が掲示する垂直軸式風力発電機は、エアーガイド・モジュールの作用に於いて、周囲の気流を集中作用によって内リングに相対する翼板上に発し、複雜な翼板構造設計を省くだけでなく，垂直軸式風力発電機全体の加工製造を比較的容易にし，且つブレードモジュールを軽量化する。また起動運転を容易にするだけでなく、且つ良好な運転機能を獲得する。更に磁場モジュールをブレードモジュールの回転盤上で直接整合し，垂直軸式風力発電機全体の体積を大幅に縮小し，更に垂直軸式風力発電機全体の設置環境条件の制限を解決する。

図１は本考案第一実施例の垂直軸式風力発電機外観立体図、図２は本考案第一実施例の垂直軸式風力発電機構造分解図、図３は本考案第一実施例の垂直軸式風力発電機構造俯瞰図であり、本考案の垂直軸式風力発電機は、基本的にブレードモジュール１０、エアーガイド・モジュール２０、磁場モジュール３０，及びコイルモジュール４０を含む。そのうち、

該ブレードモジュール１０は、軸に設置して回転する回転盤１１を備え、回転盤１１上方箇所には複数の予め距離を開けて包囲配置した翼板１２を連接し、該ブレードモジュール１０中心箇所には軸心１５を設置し、ブレードモジュール１０全体構造安定性を高める。図１及び図２に示す実施例において、該ブレードモジュール１０はすべての翼板１２最上端に連接する第一上フレーム体１３、すべての翼板１２底端に連接する第一下フレーム体１４を備える。該第一上フレーム体１３は、内リング１３１及び外リング１３２から構成され、且つ内リング１３１と外リング１３２の間は翼板１２を設置する連接条１３３で連接する。該第一下フレーム体１４は内リング１４１及び外リング１４２から構成され、且つ内リング１４１と外リング１４２の間は翼板１２設置する連接条１４３で連接する。該第一上フレーム体１３及び該第一下フレーム体１４は更に該軸心１５と連接する。

該エアーガイド・モジュール２０は、翼板１２外周囲に相対して配置し、且つ翼板１２と予め間隔を開けた案内板２１を複数備え、該エアーガイド・モジュール２０は更に案内板２１を固定する脚フレーム２４を設置する。該脚フレーム２４は上枠２４１、下枠２４２、複数の上枠２４１及び下枠２４２の間に連接する連桿２４３を設置し、該上枠２４１、下枠２４２は八角形、及び下枠２４２箇所には複数の脚体２４４を設置する。図１及び図２に示す実施例に於いて、該エアーガイド・モジュール２０は全数の案内板２１最上端に連接する第二上フレーム体２２、全数の案内板２１底端に連接する第二下フレーム体２３を備える。該第二上フレーム体２２は内リング２２１及び外リング２２２によって構成され、且つ内リング２２１と外リング２２２の間は案内板２１を設置する連接条２２３で連接する。該第二下フレーム体２３は内リング２３１及び外リング２３２から構成され、且つ内リング２３１と外リング２３２の間には案内板２１を設置する連接条２３３で連接する。更に、該組脚フレーム２４の上枠２４１、下枠２４２は各自第二上フレーム体２２、第二下フレーム体２３と連接する。

該磁場モジュール３０は、回転盤１１辺に沿ってそれぞれ固定した磁性部品３１を複数備える。該コイルモジュール４０は、回転盤１１外周囲に固定し、且つ磁性部品３１と予め間隔を開けたコイル４１を複数電気連接する。実施時、該磁場モジュール３０の磁性部品３１は、永久磁石でもよい。

原則的に、本考案の垂直軸式風力発電機は、実施時に、直接ブレードモジュールの回転盤を設置地点の構造主体上に軸設し、且つエアーガイド・モジュールを設置地点の構造主体のブレードモジュールに相対する外周囲に固定し、磁場モジュール及びコイルモジュールの設置を完了し、風力発電を実施する。

当然、本考案の垂直軸式風力発電機は、図１及び図２に示すとおり、更に盤台５０を含む。該ブレードモジュール１０の回転盤１１は、盤台５０中心箇所に軸設し、盤台５０と相対して回転する。更に該盤台５０は回転盤１１を納置する納置空間５１を備え、該コイルモジュール４０のコイル４１は盤台５０の納置空間５１側壁箇所に固定することで、垂直軸式風力発電機全体の体積を大幅に縮小し、垂直軸式風力発電機全体の設置環境条件の制限を解決する。

本考案の垂直軸式風力発電機は、使用時、垂直軸式風力発電機全体を、気流作用を受ける位置に設置し、且つコイルモジュールを電気供給対象箇所へ電気連接する。ブレードモジュール１０が気流作用を受けたために回転した時、同時に磁場モジュール３０を回転させ、磁性部品３１とコイル４１は相対運動(図４参照)を発生し、コイル４１を磁性部品の磁場感知を受けて電流を発生させる。特に垂直軸式発電機全体は、エアーガイド・モジュール２０の作用の下、周囲の気流を集中作用で導き内リングに位置する翼板１２上で相対させる。ブレードモジュール１０を簡単に起動運転させ、且つ良好な運転機能を備え、更に複雜な翼板１０構造設計を省き、垂直軸式風力発電機全体を相対して加工製造し易くする。

図５及び図６に示すとおり、本考案の垂直軸式風力発電機を具体的に実施する時、該ブレードモジュール１０は、全数の翼板１２最上端に連接する第一上フレーム体１３、全数の翼板１２底端に連接する第一下フレーム体１４を備える外に、第一上フレーム体１３及び第一下フレーム体１４の間に少なくとも全数の翼板１２と連接する連結フレーム体１６を設置する。同様に、該第一上フレーム体１３は内リング１３１及び外リング１３２から構成され、且つ内リング１３１と外リング１３２の間に翼板１２を設置する連接条１３３で連接する。該第一下フレーム体１４は、内リング１４１及び外リング１４２から構成され，且つ内リング１４１と外リング１４２の間に安裝翼板１２を設置する連接条１４３で連接する。該少なくとも一連結フレーム体１６は内リング１６１及び外リング１６２から構成され、且つ内リング１６１と外リング１６２の間に翼板１２を設置する連接条１６３で連接する。同様に、該第一上フレーム体１３、該少なくとも一連結フレーム体１６、該第一下フレーム体１４は、軸心１５と連接し、ブレードモジュール１０全体の構造安定性を高める。

当然、本考案の垂直軸式風力発電機は、そのブレードモジュール１０が第一上フレーム体１３及び第一下フレーム体１４の間で少なくとも一全数の翼板１２と連接する連結フレーム体１６を設置するか否かに関わらず、ブレードモジュール１０全体は、第一上フレーム体１３及び第一下フレーム体１４の間で複数のケーブル１７を連接し、垂直軸式風力発電機全体が運転する時、全数のケーブル１７の張力及び外張角度を調整する方式によって、ブレードモジュール１０構造強度を維持する目的を達成する。

更に図２及び図６に示すとおり、本考案の垂直軸式風力発電機の該エアーガイド・モジュール２０は全数の案内板２１最上端に連接する第二上フレーム体２２、全数の案内板２１底端に連接する第二下フレーム体２３を備える。該第二上フレーム体２２は、内リング２２１及び外リング２２２から構成され、且つ内リング２２１と外リング２２２の間には案内板２１を設置する連接条２２３で連接する。該第二下フレーム体２３は、内リング２３１及び外リング２３２から構成され、且つ内リング２３１と外リング２３２の間で案内板２１を設置する連接条２３３を連接する構造形態に於いて、垂直軸式風力発電機全体は、他にエアーガイド・モジュール２０を固定する脚フレーム２４を一組備え、該組脚フレーム２４は第二上フレーム体２２と連接する上枠２４１、第二下フレーム体２３と連接する下枠２４２、複数の上枠２４１及び下枠２４２の間に連接する連桿２４３を設置し、及び下枠２４２箇所には複数の脚体２４４を設置し、垂直軸式風力発電機全体の構造強度を高める外に、動かしやすく使用しやすい長所を備える。

更に、本考案の垂直軸式風力発電機は、エアーガイド・モジュール２０によって、周囲の気流を集中作用で導き、内リングに相対する翼板１２で空気動力効果を発生させ、故に翼板１２の構造を大幅に簡素化する。基本的に、各翼板１２は予定長さのアルミニウム絞り型片体を備える。同様に各案内板２１は、予定の長さのアルミニウム絞り型条片体を備え、即ち良好な空気動力効果を生み出し、材料、製作コストを大幅に下げるだけでなく、更に垂直軸式風力発電機全体の軽量化の助けになる。

更に、実際の実験試作によると、各翼板１２のアルミニウム絞り型断面は予定曲率の円弧断面を備える。各案内板２１のアルミニウム絞り型断面は予定曲率の円弧断面を備え、且つエアーガイド・モジュール２０は、翼板１２數量と同じ案内板２１を備え、効率的で静かな運転効果を備える。

公知構造と比較して、本考案が提示する垂直軸式風力発電機は、エアーガイド・モジュールの作用の下、周囲の気流を集中作用で内リングに相対する翼板上の效果を起こす。複雜な翼板構造設計を省くだけでなく、垂直軸式風力発電機全体の加工製造を比較的容易にし、且つブレードモジュールを軽量化する。起動運転を容易にするだけでなく、且つ良好な運転機能を獲得する。特に、磁場モジュールをブレードモジュールの回転盤上で直接整合し、垂直軸式風力発電機全体の体積を大幅に縮小し、更に可垂直軸式風力発電機全体の設置環境条件の制限を解決する。

上述のとおり、本考案は、実施可能な垂直軸式風力発電機を提供し、実用新案登録を申請する。本考案の技術内容及び技術特徴は上述のとおりであるが、当領域に習熟した者が、本考案が提示する本考案の精神から乖離しない入替え及び修飾を提示するかもしれない。拠って、本考案の保護範囲は、実施例に制限されず、而應包括各種不背離本考案から乖離しない各種入替え及び修飾を含み、以下の請求範囲に属するものとする。

１０ ブレードモジュール
１１ 回転盤
１２ 翼板
１３ 第一上フレーム体
１３１ 内リング
１３２ 外リング
１３３ 連接条
１４ 第一下フレーム体
１４１ 内リング
１４２ 外リング
１４３ 連接条
１５ 軸心
１６ 連結フレーム体
１６１ 内リング
１６３ 外リング
１６３ 連接条
１７ ケーブル
２０ エアーガイド・モジュール
２１ 案内板
２２ 第二上フレーム体
２２１ 内リング
２２２ 外リング
２２３ 連接条
２３ 第二下フレーム体
２３１ 内リング
２３２ 外リング
２３３ 連接条
２４ 脚フレーム
２４１ 上枠
２４２ 下枠
２４３ 連桿
２４４ 脚体
３０ 磁場モジュール
３１ 磁性部品
４０ コイルモジュール
４１ コイル
５０ 盤台
５１ 納置空間

Claims (6)

1. 垂直軸式風力発電機において、
   軸に設置して回転する回転盤を備え、回転盤上方箇所に複数の予め距離を開けて包囲配置した翼板を連接し、中心箇所には軸心を設置するブレードモジュールと、
   それぞれ翼板外周囲に相対配置し、且つ翼板と予め間隔を開けた案内板を複数備え、固定案内板を固定するための脚フレームを一組設置し、該脚フレームは上枠、下枠、複数の上枠及び下枠の間に連接する連桿、及び下枠箇所に複数の脚体を設置するエアーガイド・モジュールと、
   回転盤辺沿にそれぞれ固定する磁性部品を複数磁場モジュールと、
   複数の回転盤外周囲にそれぞれ固定し、且つ磁性部品と予め間隔を開けたコイルを電気連接して設置するコイルモジュールを含むことを特徴とする垂直軸式風力発電機。
2. 前記ブレードモジュールは、全数の翼板最上端に連接する第一上フレーム体、全数の翼板底端に連接する第一下フレーム体を備え、該第一上フレーム体は内リング及び外リングから構成され，且つ内リングと外リングの間に翼板を設置するための連接条を連接し、該第一下フレーム体は内リング及び外リングから構成され，且つ内リングと外リングの間に翼板を設置するための連接条を連接し、該第一上フレーム体及び第一下フレーム体は軸心と連接することを特徴とする請求項１記載の垂直軸式風力発電機。
3. 前記ブレードモジュールは、全数の翼板最上端に連接する第一上フレーム体、全数の翼板底端に連接する第一下フレーム体を備え、第一上フレーム体及び第一下フレーム体の間に全数の翼板に連接する少なくとも連結フレーム体を設置し、該第一上フレーム体は内リング及び外リングから構成され，且つ内リングと外リングの間に翼板を設置するための連接条を連接し、該第一下フレーム体は内リング及び外リングから構成され，且つ内リングと外リングの間に翼板を設置するための連接条を連接し、該少なくとも一連結フレーム体は内リング及び一外リングから構成され，且つ内リングと外リングの間に翼板を設置するための連接条で連接し、該第一上フレーム体、該少なくとも一連結フレーム体、該第一下フレーム体は軸心と連接することを特徴とする請求項１記載の垂直軸式風力発電機。
4. 前記エアーガイド・モジュールは、全数の案内板最上端に連接する第二上フレーム体、全数の案内板底端に連接する第二下フレーム体を備え、該第二上フレーム体は内リング及び外リングから構成され，且つ内リングと外リングの間に案内板を設置するための連接条を連接し、該第二下フレーム体は内リング及び外リングから構成され，且つ内リングと外リングの間に案内板を設置するための連接条を連接し、該脚フレームの上枠、下枠は各自二上フレーム体、第二下フレーム体と連接することを特徴とする請求項１記載の垂直軸式風力発電機。
5. 前記垂直軸式風力発電機係は、更に盤台を含み、該ブレードモジュールの回転盤は盤台中心箇所に軸設し、盤台と相対して回転し、該盤台は回転盤を納置するための納置空間を備え、該コイルモジュールのコイルは盤台の納置空間側壁箇所に固定することを特徴とする請求項１から４のうち任意の一記載の垂直軸式風力発電機。
6. 前記各翼板は、予定長さのアルミニウム絞り型条片体を備え、各翼板のアルミニウム絞り型断面は予定曲率の湾曲円弧断面を備え、各案内板は予定長さのアルミニウム絞り型条片体を備え、各案内板のアルミニウム絞り型断面係は予定曲率の湾曲円弧断面を備えることを特徴とする請求項１から４のうち任意の一記載の垂直軸式風力発電機。