TW201910627A - 自控葉片開闔之渦輪發電機 - Google Patents

Abstract

一種自控葉片開闔之渦輪發電機，用以解決習知發電效率不佳的問題。係包含：一底板，具有一中心軸及一凸輪，該凸輪穿設於該中心軸且具有一凸部；一頂板，具有一上固定座，該上固定座與該中心軸相結合；複數個葉片組，設置於該底板與該頂板之問，各該葉片組分別具有一第一葉片及一第二葉片，各該葉片組分別另具有一齒輪及一連動件，該齒輪結合於該第一葉片，該連動件結合於該第二葉片；複數個驅動組，設置於該底板，各該驅動組分別具有一行走輪，該行走輪沿該凸輪環繞移動；及一發電機，具有一旋轉軸，該旋轉軸固定於該上固定座。

Description

自控葉片開闔之渦輪發電機

本發明係關於一種渦輪發電機，尤其是一種能減少旋轉時的阻力，並提高整體效率的自控葉片開闔之渦輪發電機。

自工業革命以來，全球所蘊藏的天然資源，例如煤礦、石油、天然氣等，均大量被開採。這使得天然資源的數量不斷地下滑，相對地其價格不斷地上漲，更甚者，以當今全球消耗天然資源的速度來看，天然資源將有耗盡的一天。因此，為了解決天然資源急速消耗的問題，早在西元二十世紀便出現利用再生能源的發電裝置，其中一種便是風力發電機裝置。習知的風力發電機裝置是透過其風扇與發電機的轉軸相連而設，利用流體帶動葉片轉動所產生的機械能，藉由發電機轉子的電流磁效應原理再轉換成可供使用的電能。

然而，該發電機裝置之葉片係為固定設置，葉片無法照流體的方向自主作動，因此整體旋轉作動時阻力高，且流體因機構所產生的阻力影響機構旋轉的效率，進而影響整體作動的效率，造成發電量降低。

有鑑於此，習知的風力發電機裝置仍有加以改善之必要。

為解決上述問題，本發明提供一種自控葉片開闔之渦輪發電機，係具有減少旋轉時的阻力，並能提高整體的效率。

本發明以下所述方向性或其近似用語，例如「前」、「後」、「上(頂)」、「下(底)」、「內」、「外」、「側面」等，主要係參考附加圖式的方向，各方向性或其近似用語僅用以輔助說明及理解本發明的各實施例，非用以限制本發明。

本發明的自控葉片開闔之渦輪發電機，包含：一底板，具有一中心軸及一凸輪，該凸輪穿設於該中心軸且具有一凸部；一頂板，與該底板相間隔設置，該頂板具有一上固定座，該上固定座與該底板之中心軸相結合；複數個葉片組，設置於該底板與該頂板之間，各該葉片組分別具有一第一葉片及一第二葉片，該第一葉片與該第二葉片之間係以一樞接件相樞接，各該葉片組分別另具有一齒輪及一連動件，該齒輪結合於該第一葉片，該連動件結合於該第二葉片；複數個驅動組，設置於該底板，各該驅動組4分別具有一行走輪，該行走輪沿該凸輪環繞移動，各該驅動組分別另具有一移動軸及一齒部，各該移動軸之一端結合於該行走輪，各該移動軸41之另一端連接於該齒部，且各該齒部與各該葉片組之齒輪相嚙合；及一發電機，具有一旋轉軸，該旋轉軸固定於該頂板之上固定座。

據此，本發明的自控葉片開闔之渦輪發電機，利用該凸輪之凸部的設計，該行走輪行走至該凸部能使該相對應之葉片組開啟，而其他四組葉片組則呈閉闔狀態以減少整體結構旋轉時的阻力，另外，該第二葉片可相對該第一葉片樞轉開闔，作動方式能截取做功之該第二葉片的有效接觸面積，且其他第二葉片同時成閉闔以減少阻力，達到提高旋轉轉矩之目的，藉以提高整體旋轉效率，進而使發電量增加。

其中，該底板另具有複數個第一軸孔，該頂板另具有複數個第二軸孔，各該葉片組分別另具有二固定軸，各該固定軸係分別樞設於各該第一軸孔及各該第二軸孔並固設於該第一葉片。如此，係具有確保該頂板與該底板同步旋轉的功效。

其中，各該第二軸孔係分別形成於一軸承。如此，係具有的組接方便功效。

其中，該底板另具有複數個支持座，各該支持座分別具有一座孔，該移動軸穿設於該支持座之座孔。如此，係具有組接方便的功效。

其中，該移動軸之一端與該行走輪係以一定位元件相結合固定。如此，係具有提高穩固性的功效。

其中，該底板另具有一下固定座，該下固定座設置於該底板下方。如此，係具有定位的功效。

其中，各該驅動組另具有一彈性元件，該彈性元件套設於該移動軸。如此，係具有使該行走輪恆抵接該凸輪的功效。

其中，各該驅動組另具有一固定件，該固定件軸向插設於該彈性元件與該移動軸。如此，係具有組裝方便的功效。

1‧‧‧底板

11‧‧‧中心軸

12‧‧‧第一軸孔

13‧‧‧凸輪

131‧‧‧抵接面

132‧‧‧凸部

14‧‧‧支持座

15‧‧‧座孔

16‧‧‧下固定座

2‧‧‧頂板

21‧‧‧中心孔

22‧‧‧第二軸孔

23‧‧‧軸承

24‧‧‧軸承座

25‧‧‧上固定座

3‧‧‧葉片組

31‧‧‧第一葉片

32‧‧‧第二葉片

33‧‧‧樞接件

34‧‧‧固定軸

35‧‧‧齒輪

36‧‧‧連動件

4‧‧‧驅動組

41‧‧‧移動軸

42‧‧‧行走輪

43‧‧‧定位元件

44‧‧‧彈性元件

45‧‧‧固定件

46‧‧‧齒部

5‧‧‧發電機

51‧‧‧旋轉軸

A‧‧‧進入點

B‧‧‧離開點

C‧‧‧中間點

第1圖：本發明一實施例的立體結構組合圖。

第2圖：本發明一實施例的立體結構分解圖。

第3圖：本發明一實施例之驅動組的立體結構分解圖。

第4圖：本發明一實施例的上視剖面圖。

第5圖：如第4圖所示之動作情形圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參照第1、2圖，其係本發明自控葉片開闔之渦輪發電機一實施例，該自控葉片開闔之渦輪發電機包含一底板1、一頂板2、複數個葉片組3、複數個驅動組4及一發電機5，該底板1與該頂板2相間隔設置， 該複數個葉片組3設置於該底板1與該頂板2之間，該複數個驅動組4設置於該底板1並用以使該複數個葉片組3能依旋轉角度而開闔作動，該發電機5連接於該頂板2。

請參照第1、2圖，該底板1具有一中心軸11及複數個第一軸孔12，該複數個第一軸孔12以該中心軸11為中心成等距設置於該底板1周圍，該底板1另具有一凸輪13及複數個支持座14，該凸輪13穿設於該中心軸11，該凸輪13之周緣形成一抵接面131，且該凸輪13具有一凸部132，該複數個支持座14係固設於該底板1，該複數個支持座14係分別呈兩兩相間隔且分別位於該凸輪13與該複數個第一軸孔12之間，且各該支持座14分別具有一座孔15，該底板1另具有一下固定座16，下固定座16設置於該底板1下方，該下固定座16與該中心軸11連接並用以定位該自控葉片開闔之渦輪發電機，另外，該底板1另具有複數個軸承座17，各該軸承座17分別設置有一軸承。

請參照第1、2圖，該頂板2與該底板1相間隔設置，該頂板2具有一中心孔21及複數個第二軸孔22，該底板1之中心軸11穿設該中心孔21並與一上固定座25相結合，該複數個第二軸孔22以該中心孔21為中心成等距設置於該頂板2周圍，各該第二軸孔22係分別形成於一軸承23，各該軸承23較佳係容置於一軸承座24。

請參照第1、2圖，該複數個葉片組3設置於該底板1與該頂板2之間，各該葉片組3分別具有一第一葉片31及一第二葉片32，該第一葉片31與該第二葉片32之間係以一樞接件33相樞接，使該第二葉片32可以相對該第一葉片31樞轉，各該葉片組3分別另具有二固定軸34及一齒輪35，各該固定軸34係分別位於該第一葉片31之兩端，該第一葉片31之第一端的固定軸34係樞設於該頂板2第二軸孔22，該第一葉片31之第二端的固定軸34係固設於該齒輪35，且該齒輪35係置設於該底板1之 第一軸孔12，各該葉片組3分別另具有一連動件36，該連動件36之一端連接於該齒輪35，該連動件36之另一端連接於該第二葉片32，在本實施例中，該複數個葉片組3是以五組來做說明。

請參照第2、3圖，該複數個驅動組4設置於該底板1，每一組驅動組4搭配一組葉片組3，因此，在本實施例中，該複數個驅動組4亦是以五組來做說明，各該驅動組4分別設置於該底板1之凸輪13與該第一軸孔12之間，各該驅動組4分別具有一移動軸41及一行走輪42，該移動軸41穿設於該支持座14之座孔15，該移動軸41套設有一彈性元件44，該彈性元件44係位於該相間隔之二支持座14之間，並以一固定件45軸向插設於該彈性元件44與該移動軸41，且能受該移動軸41朝遠離該凸輪13之方向移動而呈擠壓狀態，該行走輪42係可沿該凸輪13之抵接面131環繞移動，且該行走輪42係以一定位元件43與該移動軸41之一端相結合，各該驅動組4分別另具有一齒部46，該齒部46固設於該移動軸41之另一端並隨該移動軸41移動，該齒部46與該葉片組3之齒輪35相嚙合，且該葉片組3之齒輪35能受該齒部46移動而旋轉。

請參照第1圖，該發電機5連接於該頂板2，該發電機5具有一旋轉軸51，該旋轉軸51固定於該頂板2之上固定座25，當該固定座25隨該頂板2轉動時，即帶動該旋轉軸51轉動，進而使該發電機5運作產生電力。另，於圖式中的該發電機5數量係以一個為例，然而，該發電機5的數量並不侷限於所示數量，可以為二個或是複數個，其數量的差異僅在於總生成電量的多寡。

請參照第4圖，據由前述結構，各該驅動組4之行走輪42排列於該凸輪13周圍並抵接於該抵接面131，該未行走至凸部132的複數個行走輪42，該相對應葉片組3之第一葉片31及第二葉片32均呈閉闔狀態；該行走輪42行走至凸部132之進入點A時，該相對應葉片組3之第 一葉片31及第二葉片32呈即將開啟狀態；該行走輪42行走至凸部132之離開點B時，該相對應葉片組3之第一葉片31及第二葉片32呈即將閉闔狀態。

請參照第1、5圖，其中，該行走輪42行走至該凸部132之中間點C時，該相對應葉片組3之第一葉片31及第二葉片32呈最大開啟狀態，此時該行走輪42受該凸部132擠壓的力量，該行走輪42帶動該移動軸41朝遠離該凸輪13之方向移動，並使該齒部46帶動該葉片組3之齒輪35轉動，進而使該葉片組3之第一葉片31開啟，另外，該連動件36受該齒輪35轉動而推動該葉片組3之第二葉片32開啟，當海流或自然風等流體朝該第一葉片31及該第二葉片32開啟之空間流動時，該流體推動該葉片組3旋轉，使該固定軸35帶動該頂板2旋轉，且該行走輪42輪流行走至該凸部13時，該驅動組4如上述動作再次驅使該葉片組3開啟，如此不停的循環作動，進而使該頂板2帶動該發電機5之旋轉軸51不停旋轉，藉以使該發電機5輸出電力。

請參照第4、5圖，特別說明的是，僅有該行走輪42行走至該凸部132時，該相對應之葉片組3呈開啟狀態，而其他四組葉片組3則呈閉闔狀態，以減少整體結構旋轉時的阻力，另外，由於該第二葉片32樞接於該第一葉片31，該第二葉片32可相對該第一葉片31樞轉開闔，該第二葉片32開啟時，使其增加迎向流體並能以最大受力面積作動，而其它閉闔的第二葉片32則能夠以最小接觸面積使整體結構之阻力大幅降低，藉此達到提高該葉片組3旋轉效率之目的。

綜上所述，本發明的自控葉片開闔之渦輪發電機，利用該凸輪之凸部的設計，該行走輪行走至該凸部能使該相對應之葉片組開啟，而其他四組葉片組則呈閉闔狀態以減少整體結構旋轉時的阻力，另外，該第二葉片可相對該第一葉片樞轉開闔，作動方式能截取做功之該第二葉片的 有效接觸面積，且其他第二葉片同時成閉闔以減少阻力，達到提高旋轉轉矩之目的，藉以提高整體旋轉效率，進而使發電量增加。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (8)

1. 一種自控葉片開闔之渦輪發電機，包含：一底板，具有一中心軸及一凸輪，該凸輪穿設於該中心軸且具有一凸部；一頂板，與該底板相間隔設置，該頂板具有一上固定座，該上固定座與該底板之中心軸相結合；複數個葉片組，設置於該底板與該頂板之間，各該葉片組分別具有一第一葉片及一第二葉片，該第一葉片與該第二葉片之間係以一樞接件相樞接，各該葉片組分別另具有一齒輪及一連動件，該齒輪結合於該第一葉片，該連動件結合於該第二葉片；複數個驅動組，設置於該底板，各該驅動組分別具有一行走輪，該行走輪沿該凸輪環繞移動，各該驅動組分別另具有一移動軸及一齒部，各該移動軸之一端結合於該行走輪，各該移動軸之另一端連接於該齒部，且各該齒部與各該葉片組之齒輪相嚙合；及一發電機，具有一旋轉軸，該旋轉軸固定於該頂板之上固定座。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自控葉片開闔之渦輪發電機，其中，該底板另具有複數個第一軸孔，該頂板另具有複數個第二軸孔，各該葉片組分別另具有二固定軸，各該固定軸係分別樞設於各該第一軸孔及各該第二軸孔並固設於該第一葉片。
3. 如申請專利範圍第2項所述之自控葉片開闔之渦輪發電機，其中，各該第二軸孔係分別形成於一軸承。
4. 如申請專利範圍第1項所述之自控葉片開闔之渦輪發電機，其中，該底板另具有複數個支持座，各該支持座分別具有一座孔，該移動軸穿設於該支持座之座孔。
5. 如申請專利範圍第1項所述之自控葉片開闔之渦輪發電機，其中，該移動軸之一端與該行走輪係以一定位元件相結合固定。
6. 如申請專利範圍第1項所述之自控葉片開闔之渦輪發電機，其中，該底板另具有一下固定座，該下固定座設置於該底板下方。
7. 如申請專利範圍第1項所述之自控葉片開闔之渦輪發電機，其中，各該驅動組另具有一彈性元件，該彈性元件套設於該移動軸。
8. 如申請專利範圍第7項所述之自控葉片開闔之渦輪發電機，其中，各該驅動組另具有一固定件，該固定件軸向插設於該彈性元件與該移動軸。