TW201420877A - 風洞型風力發電機 - Google Patents

Abstract

本發明係一種風洞型風力發電機，其包含有一基座、一發電模組、一轉動模組集一扇葉模組，該發電模組設於該基座上，該轉動模組包含有間隔設置的一內轉磁環及一外轉環，以及包含有複數傳動組件位於內轉磁環與外轉環之間，所述傳動組件設於該固定環架且可帶動地連接內轉磁環與外轉環，以及內轉磁環上設有複數相異磁極交替排列磁鐵，該扇葉模組係設該外轉環上且包含有複數間隔且環狀排列的葉片，所述葉片設有多向迎風面，且扇葉模組中央形成一風道，可提供飛禽通過且改善風切聲噪音，以及葉片的多向迎風面可有效提升提升風力有效運用率。

Description

風洞型風力發電機

本發明係一種風洞型風力發電機，尤指一種有效率運用風場發電，並可讓飛禽可由中心穿越的風洞型風力發電機。

現有風力發電機包含有一架體、一葉片組件及一發電組件，該葉片組件包含葉片單元，葉片單元連接中心轉子且藉由中心轉子設於該架體上，其中，風力帶動風力發電機的葉片單元轉動並促使發電組件運轉發電。

然上述中，只有迎風向吹來的風力可施加推動力於風力發電機的葉片單元，而側向吹來的風力無法對風力發電機的葉片單元施加推動力，所以無法提升風力有效運用率，此外，風通過風力發電機之中心轉子處會打散風場，使風的能量減少、效率降低並會產生風切聲的噪音，以及風力過大時，風力發電機內的軸承承受葉片單元的轉動而容易故障損壞。

另外，風力發電機的葉片單元轉動所形成的作業面積呈圓形，所以飛禽無法穿越風力發電機的中心，且飛禽穿越風力發電機的中心會受到撞擊而受傷，因此風力發電機會危害飛禽的生命。

本發明之主要目的在於提供一種風洞型風力發電機，希藉此設計，改善風力發電機無法善用側向風力，且風切 聲噪音大與軸承損壞的問題，以及無法讓飛禽穿越中心而危害飛禽生命的問題。

為達成前揭目的，本發明所設計之一風洞型風力發電機，包含有：一基座；一發電模組，其包含有一固設於該基座的固定環架，該固定環架的內側環設有一感應線圈組件；一轉動模組，其包含有間隔設置的一內轉磁環及一外轉環，以及包含有複數傳動組件位於內轉磁環與外轉環之間，所述傳動組件設於該固定環架且皆具有一轉動套，且轉動套可帶動地連接內轉磁環與外轉環，以及內轉磁環上設有複數磁鐵，該些磁鐵面向感應線圈組件且相異磁極交替排列；以及一扇葉模組，其係設該外轉環上且包含有複數間隔且環狀排列的葉片，所述葉片設有多向迎風面，且扇葉模組中央形成一風道。

為達成前揭目的，本發明所設計之另一風洞型風力發電機，包含有：一基座；一發電模組，其包含有一固設於該基座的固定環架，該固定環架的內側環設有一感應線圈組件；一轉動模組，其包含複數傳動組件及一內轉磁環，該些傳動組件設於該固定環架且皆具有一轉動套，該內轉磁環與固定環架間隔設置並鄰接該些傳動組件的轉動套，該內轉磁環上設有複數磁鐵，該些磁鐵面向感應線圈組件且 相異磁極交替排列；以及一扇葉模組，其係設該內轉磁環上且包含有複數間隔且環狀排列的葉片，所述葉片設有多向迎風面，且扇葉模組中央形成一風道。

上述中，風洞型風力發電機的葉片設有多向迎風面，可善用正向與側向的風以推動葉片，使扇葉模組轉動，達到提升風力有效運用率的目的，以及扇葉模組中央形成風道，並配合中空之內轉磁環、固定環架，讓飛禽可自由穿越風道，且改善風切聲噪音，以及風洞型風力發電機之扇葉模組與轉動模組之間不需要設置軸承，可避免軸承損壞的問題。

請參閱圖1至圖3，為本發明風洞型風力發電機之一較佳實施例，其包含有一基座10、一發電模組20、一轉動模組30及一扇葉模組40。

該基座10包含有一座體11，該座體11上樞設一連接架12，於本發明較佳實施例中，該座體11可為一拱形構件。

該發電模組20包含有一固設於該基座10之連接架12的固定環架，該固定環架的內側環設有一感應線圈組件，於本發明較佳實施例中，該固定環架包含有一中空狀的固定板21，該固定板21固設於該基座10的連接架12，以及該固定板21上設有組接框22，且組接框22位於該感應線圈組件外圍。

該轉動模組30包含有間隔設置的一內轉磁環31及一 環繞於內轉磁環31外圍的外轉環32，以及包含有複數傳動組件33位於內轉磁環31與外轉環32之間，所述傳動組件33設於該固定環架的組接框22且皆具有一轉動套37，且轉動套37可帶動地連接內轉磁環31與外轉環32，請參閱圖5所示，內轉磁環31上設有複數磁鐵34，該些磁鐵34面向感應線圈組件，其中，該些磁鐵34係相異磁極交替排列，即內轉磁環31之同一側面上的該些磁鐵34，呈現N極、S極、N極、S極的相異磁極交錯排列方式，於本發明較佳實施例中，所述傳動組件33皆包含有一插組於組接框22的組接軸38，轉動套37套設於組接軸38上，以及轉動套37與組接軸38之間設有一第一培林381及一第二培林382。

該扇葉模組40係設該外轉環32上且包含有複數間隔且環狀排列的葉片41，所述葉片41設有多向迎風面411，且扇葉模組40中央形成一風道48，於本發明較佳實施例中，所述葉片41皆設有一彎折伸入感應線圈組件內側的導流部412。

請參閱圖1所示，該感應線圈組件包含有複數間隔且環狀排列的感應線圈單元23，其中，該些感應線圈單元23可以串聯或並聯方式連接到一外部的負載或蓄電池，由外部的負載與蓄電池接收該些感應線圈單元23產生的感應電流。

請參閱圖8所示，該感應線圈組件包含有一環狀外殼24，該環狀外殼24外繞設包覆式感應線圈26並設有複數對應傳動組件33的缺口25，所述內轉磁環31設於該環 狀外殼24內且經由缺口25連接傳動組件33。

請參閱圖1、圖3、圖4，該外轉環32的外側面上設有複數間隔排到的縮口組接槽35與複數間隔排列的組接孔36，該扇葉模組40包含有一對應外轉環32的連動環42及複數組接組件43，該連動環42上設有複數間隔排列的定位槽421，以及複數間隔排列且連通對應之組接孔36的穿槽422，該些組接組件43設於連動環42的穿槽422處並伸入外轉環32中對應的組接孔36，所述葉片41設有一定位桿413及一組接桿414，該定位桿413伸入連動環42中對應的定位槽421，該組接桿414鄰接連動環42且卡組於外轉環32中對應的縮口組接槽35。

請參閱圖6所示，所述組接組件43包含有一滑動套管44及一組接件45，該滑動套管44包含有一較小徑段441及一較大徑段442，該較小徑段441伸入穿槽422，該較大徑段442位於連動環42與外轉環32之間，該組接件45通過較小徑段441並伸入外轉環32中對應的組接孔36，其中，該連動環42與外轉環32之間的間距大小可藉由滑動套管44的較大徑段442控制。

或者，部分的組接組件43包含有一滑動套管44及一組接件45，該滑動套管44包含有一較小徑段441及一較大徑段442，該較小徑段441伸入穿槽422，該較大徑段442位於連動環42與外轉環32之間，該組接件45通過較小徑段441並伸入外轉環32中對應的組接孔36，其餘的組接組件43如圖7所示，包含有一緩衝件46及一連接件47，該緩衝件46位於對應的穿槽422中，且一端抵接 連動環42，另端連接該連接件47，該連接件47通過對應的穿槽422並伸入外轉環32中對應的組接孔36，所述緩衝件46可以為彈簧，提供為當旋轉慣量大於彈簧壓力，連動環42開始轉動，導致葉片41改變角度。

上述中，該扇葉模組40的葉片41具有多向迎風面411，正向、側向而來的風皆可推動葉片41，使扇葉模組40轉動且帶動該外轉環32，外轉環32的轉動會帶動傳動組件33的轉動套37，藉由轉動套37的轉動而帶動內轉磁環31轉動，內轉磁環31轉動時，對於每一感應線圈單元23或包覆式感應線圈26而言，因相異磁極交替通過，使感應線圈單元23、包覆式感應線圈26根據感應到的磁場變化而產生感應電流，且感應電流可被外部的負載與蓄電池接收，達到風力發電的目的。

其中，該扇葉模組40的該些葉片41藉由連動環42可達到同動的目的，使葉片41可依據風向、風力大小而適當調整角度以獲取良好的風力有效運用率，另外，該基座10的連接架12可相對座體11轉動，且連接架12的轉動可帶動整組發電模組20、轉動模組30與扇葉模組40，隨著不同風向讓連接架12適當相對該座體11轉動，進一步提升風力有效運用率，此外，該些葉片41的導流部412，可導引風並聚壓至風道48處，使扇葉模組40的運轉速度提升。

上述中，外轉環32的縮口組接槽35與葉片41的組接桿414的配合，可提高外轉環32與葉片41的組合強度與穩固性，防止葉片41脫落。

請參閱圖5所示，所述傳動組件33皆包含有一插組於固定環架的組接軸38，轉動套37套設於組接軸38上，以及轉動套37與組接軸38之間設有一第一培林381及一第二培林382，請參閱圖9所示，至少一傳動組件33之組接軸38與轉動套37呈偏心組設，預留公差預度以提升轉動模組30轉動的順暢性。

請參閱圖10至圖12，為本發明風洞型風力發電機之一較佳實施例，其包含有一基座10、一發電模組20、一轉動模組30及一扇葉模組40，該發電模組20包含有一可固設於該基座10的固定環架，該固定環架的內側環設有一感應線圈組件，於本發明較佳實施例中，該固定環架包含有一中空狀的固定板21，該固定板21可固設於該基座10的連接架12，以及該固定板21上設有組接框22，且組接框22位於該感應線圈組件外圍，該轉動模組30包含複數傳動組件33及一內轉磁環31，該些傳動組件33設於該固定環架且皆具有一轉動套37，該內轉磁環31與固定環架間隔設置並鄰接該些傳動組件33的轉動套37，該內轉磁環31上設有複數磁鐵34，該些磁鐵34面向感應線圈組件且相異磁極交替排列，該扇葉模組40係設該內轉磁環31上，且包含有複數間隔且環狀排列的葉片41，所述葉片41設有多向迎風面411，且扇葉模組40中央形成一風道48，其中，該內轉磁環31上設有鎖孔311，該扇葉模組40的葉片41經由螺絲鎖入鎖孔311而組固於該內轉磁環31上，且葉片41與內轉磁環31之間設有墊片312。

上述中，該扇葉模組40的葉片41具有多向迎風面 411而可被正向、側向而來的風推動，進而推動內轉磁環31，於內轉磁環31轉動時，對於每一感應線圈單元23而言，因相異磁極交替通過，使感應線圈單元23根據感應到的磁場變化而產生感應電流，且感應電流可被外部的負載與蓄電池接收，達到風力發電的目的，其中，該扇葉模組40中央形成的風道48，使風通過風洞型風力發電機的風場不會被打散，避免風的能量減少，進而提升效率並降低風切聲的噪音。

請參閱圖13所示，所述傳動組件33皆包含有一插組於固定環架的組接軸38，轉動套37套設於組接軸38上，以及轉動套37與組接軸38之間設有一第一培林381及一第二培林382。

進一步參閱圖14至圖16所示，該轉動模組30包含有一組接環39，該組接環39設有樞接孔與組接孔，該組接環39係間隔地固設於於該內轉磁環31上，且組接環39與內轉磁環31之間設有墊片313並以銜接桿314組接，以及該扇葉模組40包含有一對應組接環39的連接環49、一對應連接環49的連動環42及複數組接組件43，該連動環42上設有複數間隔排列的定位槽421，以及複數間隔排列且連通對應之組接孔的穿槽422，該些組接組件43設於連動環42的穿槽422處並伸入組接環39中對應的組接孔，所述葉片41設有一定位桿413及一樞接桿415，該定位桿413伸入連動環42中對應的定位槽421，該樞接桿415伸入連接環49。

上述中，該扇葉模組40的該些葉片41藉由連動環 42可達到同動的目的，使葉片41被正向、側向而來的風推動時，葉片41可依據風向、風力大小而適當調整角度以獲取良好的風力有效運用率。

請參閱圖17所示，至少一傳動組件33之組接軸38與轉動套37呈偏心組設，預留公差預度以提升轉動模組30轉動的順暢性。

綜上所述，該風洞型風力發電機於扇葉模組40中央形成風道48，可改善風切聲噪音，且風洞型風力發電機之扇葉模組40與轉動模組30之間設置傳動組件33，可分散軸承負載以提高使用壽命，另外該風洞型風力發電機之扇葉模組40中央形成風道48並配合中空之內轉磁環31、固定環架，讓飛禽可自由穿越之外，在中央處無阻礙下，可產生風洞效應，以及葉片41設有多向迎風面411，可善用正向與側向的風以推動葉片41，使扇葉模組40轉動，以及葉片41的導流部412可導引風並聚壓至風道48處，且風道48處無阻礙，故可提高推動葉片41的風壓，達到提升風力有效運用率的目的，另外，該扇葉模組40之該些葉片41環狀間隔排列，讓空間運用能更靈活，使該風洞型風力發電機的設置受到地形限制降低並提升適用性，故該風洞型風力發電機利於產業之利用。

10‧‧‧基座

11‧‧‧座體

12‧‧‧連接架

20‧‧‧發電模組

21‧‧‧固定板

22‧‧‧組接框

23‧‧‧感應線圈單元

24‧‧‧環狀外殼

25‧‧‧缺口

26‧‧‧包覆式感應線圈

30‧‧‧轉動模組

31‧‧‧內轉磁環

311‧‧‧鎖孔

312‧‧‧墊片

313‧‧‧墊片

314‧‧‧銜接桿

32‧‧‧外轉環

33‧‧‧傳動組件

34‧‧‧磁鐵

35‧‧‧縮口組接槽

36‧‧‧組接孔

37‧‧‧轉動套

38‧‧‧組接軸

381‧‧‧第一培林

382‧‧‧第二培林

39‧‧‧組接環

40‧‧‧扇葉模組

41‧‧‧葉片

411‧‧‧多向迎風面

412‧‧‧導流部

413‧‧‧定位桿

414‧‧‧組接桿

415‧‧‧樞接桿

42‧‧‧連動環

421‧‧‧定位槽

422‧‧‧穿槽

43‧‧‧組接組件

44‧‧‧滑動套管

441‧‧‧較小徑段

442‧‧‧較大徑段

45‧‧‧組接件

46‧‧‧緩衝件

47‧‧‧連接件

48‧‧‧風道

49‧‧‧連接環

圖1：為本發明風洞型風力發電機之一較佳實施例之立體分解示意圖。

圖2：為本發明風洞型風力發電機之一較佳實施例之組合前視示意圖。

圖3：為本發明風洞型風力發電機之一較佳實施例之組合側視示意圖。

圖4：為本發明風洞型風力發電機之一較佳實施例之局部前視示意圖。

圖5：為本發明風洞型風力發電機之一較佳實施例之局部剖面示意圖。

圖6：為本發明風洞型風力發電機之一較佳實施例之一組接組件使用狀態示意圖。

圖7：為本發明風洞型風力發電機之一較佳實施例之另一組接組件使用狀態示意圖。

圖8：為本發明風洞型風力發電機之另一較佳實施例之感應線圈組件示意圖。

圖9：為本發明風洞型風力發電機之一較佳實施例之組接軸偏心狀態示意圖。

圖10：為本發明風洞型風力發電機之又一較佳實施例之立體組合示意圖。

圖11：為本發明風洞型風力發電機之又一較佳實施例之立體分解示意圖。

圖12：為本發明風洞型風力發電機之又一較佳實施例之組合側視示意圖。

圖13：為本發明風洞型風力發電機之又一較佳實施例之局部剖面示意圖。

圖14：為本發明風洞型風力發電機之次一較佳實施例之立體組合示意圖。

圖15：為本發明風洞型風力發電機之次一較佳實施例 之立體分解示意圖。

圖16：為本發明風洞型風力發電機之次一較佳實施例之組合側視示意圖。

圖17：為本發明風洞型風力發電機之次一較佳實施例之組接軸偏心狀態示意圖。

10‧‧‧基座

11‧‧‧座體

12‧‧‧連接架

20‧‧‧發電模組

21‧‧‧固定板

22‧‧‧組接框

23‧‧‧感應線圈單元

30‧‧‧轉動模組

31‧‧‧內轉磁環

32‧‧‧外轉環

33‧‧‧傳動組件

34‧‧‧磁鐵

35‧‧‧縮口組接槽

36‧‧‧組接孔

37‧‧‧轉動套

38‧‧‧組接軸

381‧‧‧第一培林

382‧‧‧第二培林

40‧‧‧扇葉模組

41‧‧‧葉片

42‧‧‧連動環

43‧‧‧組接組件

44‧‧‧滑動套管

45‧‧‧組接件

Claims (12)

1. 一種風洞型風力發電機，其包含：一基座；一發電模組，其包含有一固設於該基座的固定環架，該固定環架的內側環設有一感應線圈組件；一轉動模組，其包含間隔設置的一內轉磁環及一外轉環，以及包含有複數傳動組件位於內轉磁環與外轉環之間，所述傳動組件設於該固定環架且皆具有一轉動套，且轉動套可帶動地連接內轉磁環與外轉環，內轉磁環上設有複數磁鐵，該些磁鐵面向感應線圈組件且相異磁極交替排列；以及一扇葉模組，其係設該外轉環上且包含有複數間隔且環狀排列的葉片，所述葉片設有多向迎風面，且扇葉模組中央形成一風道。
2. 如請求項1所述之風洞型風力發電機，其中，該感應線圈組件包含有複數間隔且環狀排列的感應線圈單元。
3. 如請求項1所述之風洞型風力發電機，其中，該感應線圈組件包含有一環狀外殼，該環狀外殼外繞設包覆式感應線圈並設有複數對應轉動套的缺口，所述內轉磁環設於該環狀外殼內且經由缺口連接轉動套。
4. 如請求項1至3中任一項所述之風洞型風力發電機，其中，該外轉環的外側面上設有複數間隔排列的縮口組接槽與複數間隔排列的組接孔，該扇葉模組包含有一對應外轉環的連動環及複數組接組件，該連動環上設有複數間隔排列的定位槽，以及複數間隔排列且連通對應之組接孔 的穿槽，該些組接組件設於連動環的穿槽處並伸入外轉環中對應的組接孔，所述葉片設有一定位桿及一組接桿，該定位桿伸入連動環中對應的定位槽，該組接桿鄰接連動環且卡組於外轉環中對應的縮口組接槽。
5. 如請求項4所述之風洞型風力發電機，其中，所述組接組件包含有一滑動套管及一組接件，該滑動套管包含有一較小徑段及一較大徑段，該較小徑段伸入穿槽，該較大徑段位於連動環與外轉環之間，該組接件通過較小徑段並伸入外轉環中對應的組接孔。
6. 如請求項4所述之風洞型風力發電機，其中，部分的組接組件包含有一滑動套管及一組接件，該滑動套管包含有一較小徑段及一較大徑段，該較小徑段伸入穿槽，該較大徑段位於連動環與外轉環之間，該組接件通過較小徑段並伸入外轉環中對應的組接孔，其餘的組接組件包含有一緩衝件及一連接件，該緩衝件位於對應的穿槽中，且一端抵接連動環，另端連接該連接件，該連接件通過對應的穿槽並伸入外轉環中對應的組接孔。
7. 如請求項1至3中任一項所述之風洞型風力發電機，其中，所述葉片皆設有一彎折伸入感應線圈組件內側的導流部。
8. 如請求項4所述之風洞型風力發電機，其中，所述葉片皆設有一彎折伸入感應線圈組件內側的導流部。
9. 如請求項5所述之風洞型風力發電機，其中，所述葉片皆設有一彎折伸入感應線圈組件內側的導流部。
10. 如請求項5所述之風洞型風力發電機，其中，所述 傳動組件皆包含有一插組於固定環架的組接軸，轉動套套設於組接軸上，以及轉動套與組接軸之間設有一第一培林及一第二培林，其中至少一傳動組件之組接軸與轉動套呈偏心組設。
11. 一種風洞型風力發電機，其包含：一基座；一發電模組，其包含有一固設於該基座的固定環架，該固定環架的內側環設有一感應線圈組件；一轉動模組，其包含複數傳動組件及一內轉磁環，該些傳動組件設於該固定環架且皆具有一轉動套，該內轉磁環與固定環架間隔設置並鄰接該些傳動組件的轉動套，該內轉磁環上設有複數磁鐵，該些磁鐵面向感應線圈組件且相異磁極交替排列；以及一扇葉模組，其係設該內轉磁環上且包含有複數間隔且環狀排列的葉片，所述葉片設有多向迎風面，且扇葉模組中央形成一風道。
12. 如請求項11所述之風洞型風力發電機，其中，該轉動模組包含有一組接環，該組接環設有樞接孔與組接孔，該組接環係間隔地固設於於該內轉磁環上，以及該扇葉模組包含有一對應組接環的連接環、一對應連接環的連動環及複數組接組件，該連動環上設有複數間隔排列的定位槽，以及複數間隔排列且連通對應之組接孔的穿槽，該些組接組件設於連動環的穿槽處並伸入組接環中對應的組接孔，所述葉片設有一定位桿及一樞接桿，該定位桿伸入連動環中對應的定位槽，該樞接桿伸入連接環。