TW201337098A - 風機結構 - Google Patents

Abstract

一種風機結構，係包括輪轂、葉片、以及調整部，其中，所述之葉片係透過轉軸旋轉連接於所述之輪轂，而所述之調整部係設置於所述之葉片，以依據所述之風機結構周圍之自然風力令所述之葉片相對於所述之轉軸之軸心進行旋轉，藉此，本案透過簡單可靠之機構設計可令葉片之攻角隨著自然風被動地旋轉至最佳角度，從而自動完成攻角調整作業。

Description

風機結構

本發明係為一種風機結構，尤指一種藉自然風帶動風機之葉片旋轉之風機結構。

一般風機葉片之攻角若無法調整，會導致風機之葉片之工作範圍無法彈性地因應不斷改變方向之自然風，進而造成發電效率不足的嚴重問題。基於技術及成本之考量，目前多數的小型風機業者除了簡易的機構及電力控制外，並未搭配相關的攻角(attack angle)調整系統。即便是少數已設置有攻角調整系統之風機，也因其所具備之伺服馬達伴隨之構造複雜、價格昂貴、維修不便等缺點，從而無法達到理想的發電效率。

第201131073號台灣公開專利係揭示一種能彈性地調整葉片之攻角之調整裝置，具體來說，該專利案之設計係將葉片底部之接合端活動插合於輪轂之接合部中，而接合端及接合部係設計成具有對應之滑槽及插體之形式，並搭配拘束件於該接合端及接合部間，藉此，風機旋轉的離心力及拘束件之彈性力即能讓接合端於接合部中伸縮，進而改變葉片之攻角。

然而，上開專利案因利用離心力機構及彈性力來調整攻角，使整體的零件數量無法避免地大幅增加，不但造成風機結構的過度複雜化，亦容易因複雜化之設計而間接導致價格昂貴及維修不便等問題。另外，由於葉片原始之攻角之工作範圍往往不適合方向易改變之自然風，故欲藉由不適合之自然風產生足以將接合端拉伸出之離心力，亦具有相當的實施難度。

鑑於習知技術之缺失，本發明主要的目的之一係在於提供一種令風機之葉片能動態地因應環境中之自然風從而自動調整至最佳攻角之風機設計。

為了達到上述目的及其它目的，本發明係提供一種風機結構，係包括輪轂；葉片，係透過轉軸旋轉連接於該輪轂；以及調整部，係設置於該葉片，以依據該風機結構周圍之自然風令該葉片相對於該轉軸之軸心旋轉，俾調整該葉片之攻角。

於一實施型態中，前述之調整部係為具備翼片及翼桿之安定翼，且該翼桿係連結於該翼片及該葉片之間；而於另一實施型態中，前述之調整部係為設置於該葉片背離該輪轂之端部之後掠翼尖。

據此，由於本發明之風機葉片之調整部不但可設計成具備翼片及翼桿之安定翼，亦可設計成設置於葉片背離輪轂之端部之後掠翼尖，故能依據風機結構周圍之自然風力令葉片藉由轉軸相對於轉軸之軸心進行旋轉，俾令葉片動態地旋轉至最佳攻角。相較於習知技術，本發明不但具有結構簡單之優點，風機業者亦不需承受成本過高或維修不便之風險。

以下係藉由特定的具體實施型態說明本發明之實施方式，熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實施型態加以施行或應用。

請一併參閱第1圖所繪示之結構示意圖及第2圖所繪示之力矩示意圖，以瞭解本發明之風機結構之第一實施例。

如圖所示，風機結構1係包括輪轂10、葉片11、及安定翼12，而需先提出說明者，於此實施例中，安定翼12即為風機結構1之調整部。

葉片11係透過轉軸110旋轉連接於輪轂10，而安定翼12係設置於葉片11之葉身，以依據風機結構1周圍之自然風使葉片11相對於轉軸110之軸心進行旋轉，俾令葉片11能動態地依據周圍之自然風進行攻角調整，進而調整至最適合之攻角。

於本實施例中，安定翼12係可具備翼片120及翼桿121，且翼桿121係連結於翼片120及葉片11之間，更具體而言，翼片120之面積係可小於葉片11之面積，且翼桿121係可垂直於轉軸110之軸心。而由第2圖繪示之力矩示意圖即可得知，風機結構1周圍之自然風即會產生相對風，從而令翼片120獲得升力，而藉由連結於翼片120及葉片11之間之翼桿121，翼片120獲得之升力即能帶動葉片11相對於轉軸110之軸心進行旋轉。且轉軸110位於葉片11之根部之位置，係為葉片11之翼弦距離葉片11之前緣特定比例之風壓中心處，例如30%之風壓中心處。

實際實施時，葉片11即可對比為滑翔機之前翼，而安定翼12之翼片120即可提供類似於滑翔機之尾翼之功能，因此風機無須使用習知技術中構造複雜、價格昂貴、且維修不便之伺服馬達或離心機構。另外，因安定翼12之翼片120獲得之升力能讓葉片11隨著周圍之自然風進行旋轉，故縱使環境中之自然風過強，亦不易發生如習知技術中因風力過強而讓葉片11損壞之情形。當然，本發明亦可進一步搭配相關的短路煞車設計，以於環境中自然風風速過強時降低風機結構1之整體轉速。

請再一併參閱第3圖所繪示之結構示意圖及第4圖所繪示之力矩示意圖，以瞭解本發明之風機結構之第二實施例。

如圖所示，風機結構2係包括輪轂20、葉片21、及後掠翼尖22，而需先說明者，於此實施例中，後掠翼尖22即為風機結構2之調整部，而本實施例之風機結構2整體重心係位於輪轂20之位置。

葉片21係透過轉軸210旋轉連接於輪轂20，且作為調整部之後掠翼尖22係設置於葉片21，以依據風機結構2周圍之自然風令葉片21相對於轉軸210之軸心進行旋轉，俾動態地完成對葉片21之攻角調整。

於本實施例中，後掠翼尖22係可設置於葉片21背離輪轂20之端部，且後掠翼尖22之面積係可小於葉片21之面積，當然，後掠翼尖22也可設計為與葉片21一體成型者。

實際實施時，具備後掠翼尖22之葉片21即可對比為無尾翼之隱形戰鬥機之機翼，藉此對應自然風提供相應之升力令葉片21相對於轉軸210進行旋轉，故風機同樣不需藉由習知技術中構造複雜、價格昂貴、且維修不便之伺服馬達或離心機構而獲得調整攻角之動力。另外，因後掠翼尖22同樣能讓葉片21隨著周圍之自然風進行旋轉，故亦不易發生因環境中之自然風風速過強而使葉片21發生損壞之情形。當然，亦可進一步搭配相關的短路煞車設計，以於環境中之自然風過強時降低風機結構2之整體轉速。

綜上所述，由於本發明之風機所具備之葉片係能透過轉軸旋轉連接於輪轂，且調整部又可設計成具備翼片及翼桿之安定翼，或是直接設計成設置於葉片背離輪轂之端部之後掠翼尖，是以，本發明不但能依據自然風力令葉片動態地相對於轉軸之軸心進行旋轉，以於葉片旋轉至最佳角度時完成攻角調整作業，提昇後續的發電效率，且由於風機結構較習知技術簡單，可讓風機業者降低成本且便於維修。

上述實施型態僅例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施型態進行修飾與改變。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

1、2．．．風機結構

10、20．．．輪轂

11、21．．．葉片

110、210．．．轉軸

12．．．安定翼(調整部)

120．．．翼片

121．．．翼桿

22．．．後掠翼尖(調整部)

第1圖係為本發明之風機結構之第一實施例之結構示意圖；

第2圖係為本發明之風機結構之第一實施例之力矩示意圖；

第3圖係為本發明之風機結構之第二實施例之結構示意圖；以及

第4圖係為本發明之風機結構之第二實施例之力矩示意圖。

1．．．風機結構

10．．．輪轂

11．．．葉片

110．．．轉軸

12．．．安定翼(調整部)

120．．．翼片

121．．．翼桿

Claims (8)

1. 一種風機結構，係包括：輪轂；葉片，係透過轉軸以可自如旋轉之方式轉接於該輪轂；以及調整部，係組設至該葉片，以依據該風機結構周圍之自然風令該葉片相對於該轉軸之軸心旋轉，俾調整該葉片之攻角。
2. 如申請專利範圍第1項所述之風機結構，其中，該調整部係為具備翼片及翼桿之安定翼，且該翼桿係用以連結該翼片及該葉片。
3. 如申請專利範圍第2項所述之風機結構，其中，該翼片之面積係小於該葉片之面積。
4. 如申請專利範圍第2項所述之風機結構，其中，該翼桿係垂直於該轉軸之軸心。
5. 如申請專利範圍第1項所述之風機結構，其中，該轉軸位於該葉片根部之位置，係為該葉片之翼弦距離該葉片之前緣特定比例之風壓中心處。
6. 如申請專利範圍第1項所述之風機結構，其中，該調整部係設置於該葉片背離該輪轂之端部之後掠翼尖。
7. 如申請專利範圍第6項所述之風機結構，其中，該後掠翼尖之面積係小於該葉片之面積。
8. 如申請專利範圍第6項所述之風機結構，其中，該後掠翼尖係為與該葉片一體成型者。