TW201938908A - 用於風力發電機之葉片結構的肋體結構及該肋體結構的形成方法 - Google Patents

用於風力發電機之葉片結構的肋體結構及該肋體結構的形成方法 Download PDF

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Abstract

一種用於風力發電機之葉片結構的肋體結構及該肋體結構的形成方法，該葉片結構包含第一側翼及第二側翼，係以對稱的方式在一軸線上以螺旋的方式互相扭繞；多個連接肋體位於該第一側翼及該第二側翼互相扭繞的軸線上，係連接於該第一側翼的外緣及該第二側翼的內緣之間，以及該第二側翼的外緣及該第一側翼的內緣之間；各該連接肋體包含一軸座；兩橫桿從該軸座的兩對側向外延伸；兩支撐部由該軸座的兩側向外延伸，該軸座經由各該支撐部連接對應的各該橫桿；至少一配重件配置在該軸座外側且與該軸座形成一體的型態；各該配重件包含一內緣及一外緣，該配重件的內緣及外緣之間形成一特定的距離，使得該配重件具有所需要的質量。

Description

用於風力發電機之葉片結構的肋體結構及該肋體結構的形成方法
本發明係有關於風力發電機之組件，尤其是一種用於風力發電機之葉片結構的肋體結構及該肋體結構的形成方法。
習知之用於風力發電機的葉片結構，主要是樞接在一位於基座上的框架，該葉片結構主要包含兩細長的側翼，各該側翼包含一外緣及一內緣，且其截面具有彎曲型態，並且該兩側翼以對稱的方式配置在一幾何軸的軸向方向，使得該兩側翼的內側有一部份互相重疊。其中該兩側翼的內緣之間形成一軸向通道。該兩側翼係一螺旋方式互相扭繞。其中該葉片結構係經由一縱向連接部以樞轉的方式連接到框架上。多個肋條，係呈細長的螺旋槳形，在軸向上間隔一定的距離，且剛性地連接各該側翼的外緣與內緣，該肋條與該幾何軸係互相垂直。其中該肋條的截面為凸形。
其中為了延長整個葉片結構的使用壽命，該葉片結構在旋轉時必須要達到適當的平衡，以不影響到葉片結構本身的 固有頻率。惟上述習知技術的葉片結構缺乏有效且便利的機制來維持整個葉片結構的平衡。而且習知技術的葉片結構在操作時也容易影響到葉片結構的共振頻率。再者習知技術的葉片結構也缺乏較佳的性價比。
故本案希望提出一種嶄新的用於風力發電機之葉片結構的肋體結構及該肋體結構的形成方法，以解決上述先前技術上的缺陷。
所以本發明的目的係為解決上述習知技術上的問題，本發明中提出一種用於風力發電機之葉片結構的肋體結構及該肋體結構的形成方法，係應用具有螺旋槳形態的連接肋體連接在葉片結構的兩側翼之間，該連接肋體上配置有配重件，可以令整個葉片結構在旋轉時達到最佳的平衡狀態，並且應用本案的連接肋體也可以降低葉片結構的組裝成本。
為達到上述目的本發明中提出一種用於風力發電機之葉片結構的肋體結構，其中該葉片結構係包含兩側翼，其包含第一側翼及第二側翼，該第一側翼及該第二側翼以對稱的方式在一軸線上互相扭繞，其中該第一側翼及該第二側翼的內側有一部份互相重疊；該第一側翼及該第二側翼係以螺旋的方式互相扭繞；該肋體結構包含：多個連接肋體，連接於該第一側翼及該第二側翼之間；其中該多個連接肋體係位於該 第一側翼及該第二側翼互相扭繞的軸線上，且各該連接肋體間隔一定的距離，各該連接肋體係連接於該第一側翼的外緣及該第二側翼的內緣之間，以及該第二側翼的外緣及該第一側翼的內緣之間，而使得該多個連接肋體在該第一側翼及該第二側翼互相扭繞的軸線上形成螺旋狀的排列方式；其中各該連接肋體包含：一軸座；兩橫桿，分別從該軸座的兩對側沿著該軸座的徑向向外延伸；各該橫桿的末端形成擴大部位；兩支撐部，分別由該軸座的兩側向外延伸，該軸座係經由各該支撐部連接對應的各該橫桿；至少一配重件，配置在該軸座外側；該至少一配重件與該軸座形成一體的型態；其中各該配重件包含一內緣及一外緣，其中該配重件的該內緣及該外緣之間係形成一特定的距離，使得該配重件具有所需要的質量。
本案尚提出一種用於風力發電機之葉片結構的肋體結構的形成方法，該葉片結構包含兩側翼，其包含第一側翼及第二側翼，該第一側翼及該第二側翼以對稱的方式在一軸線上互相扭繞，其中該第一側翼及該第二側翼的內側有一部份互相重疊；該第一側翼及該第二側翼係以螺旋的方式互相扭繞；該形成方法包含下列步驟：步驟A：形成多個連接肋體，並將該多個連接肋體連接於該第一側翼及該第二側翼之間；其中將該多個連接肋體配置於該第一側翼及該第二側翼互相扭 繞的軸線上，且各該連接肋體間隔一定的距離，各該連接肋體係連接於該第一側翼的外緣及該第二側翼的內緣之間，以及該第二側翼的外緣及該第一側翼的內緣之間，而使得該多個連接肋體在該第一側翼及該第二側翼互相扭繞的軸線上形成螺旋狀的排列方式；步驟B：在各該連接肋體上形成一軸座；然後在該軸座的兩側形成向外延伸的兩支撐部；然後在該軸座的兩對側形成沿著該軸座的徑向向外延伸的兩橫桿；使得該軸座經由各該支撐部連接對應的各該橫桿；其中在各該橫桿的末端形成擴大部位；步驟C：在該軸座外側配置至少一配重件；其中該至少一配重件與該軸座形成一體的型態；其中在各該配重件上形成一內緣及一外緣，並調整該配重件的該內緣及該外緣之間的距離，使得該配重件具有所需要的質量。
由下文的說明可更進一步瞭解本發明的特徵及其優點，閱讀時並請參考附圖。
1‧‧‧葉片結構
10‧‧‧側翼
11‧‧‧第一側翼
12‧‧‧第二側翼
20‧‧‧連接肋體
30‧‧‧縱向轉軸
40‧‧‧軸座
41‧‧‧座體
42‧‧‧縱向穿孔
43‧‧‧橫向穿孔
50‧‧‧橫桿
51‧‧‧擴大部位
52‧‧‧連接面
60‧‧‧支撐部
61‧‧‧彎折面
70‧‧‧配重件
71‧‧‧內緣
72‧‧‧外緣
73‧‧‧外部邊緣
100‧‧‧軸線
511‧‧‧螺孔
611‧‧‧螺孔
圖1顯示本案之元件組合示意圖。
圖2顯示本案之元件組合示意圖之另一說明例。
圖3顯示本案之多個連接肋體之排列方式之示意圖。
圖4顯示本案之連接肋體之示意圖。
圖5顯示圖4中A-A’方向之截面示意圖。
圖6顯示圖4中A-A’方向之截面之另一示意圖。
圖7顯示圖4中A-A’方向之截面之另一示意圖。
圖8顯示本案之連接肋體之形成方法之步驟流程圖。
茲謹就本案的結構組成，及所能產生的功效與優點，配合圖式，舉本案之一較佳實施例詳細說明如下。
請參考圖1至圖8所示，顯示本發明之用於風力發電機之葉片結構1的肋體結構，該葉片結構1包含下列元件：兩側翼10，包含第一側翼11及第二側翼12，該第一側翼11及該第二側翼12以對稱的方式在一軸線100上互相扭繞，其中該第一側翼11及該第二側翼12的內側有一部份互相重疊。該第一側翼11及該第二側翼12係以螺旋的方式互相扭繞。其中該第一側翼11及該第二側翼12的內側之間形成一軸向通道。
其中該第一側翼11及該第二側翼12的截面具有彎曲的型態，且內側具有內凹型態，較佳者該第一側翼11及該第二側翼12的截面約略呈半圓形。
其中該第一側翼11及該第二側翼12由金屬或塑料構成。
本案之用於風力發電機之葉片結構1的肋體結構包含：多個連接肋體20，連接於該第一側翼11及該第二側翼12之間。其中該多個連接肋體20係位於該第一側翼11及該第二側翼12互相扭繞的軸線100上，且各該連接肋體20間隔一定的距離，各該連接肋體20係連接於該第一側翼11的外緣及該第二側翼12的內緣之間，以及該第二側翼12的外緣及該第一側翼11的內緣之間，而使得該多個連接肋體20在該第一側翼11及該第二側翼12互相扭繞的軸線100上形成螺旋狀的排列方式(如圖3所示)。
其中各該連接肋體20與該第一側翼11及該第二側翼12互相扭繞的軸線100係互相垂直。較佳者，各該連接肋體20之間形成等距的配置方式。
一縱向轉軸30，係沿著該第一側翼11及該第二側翼12互相扭繞的軸線100延伸，該縱向轉軸30可以具有不同的長度，如圖1所示，該縱向轉軸30與該第一側翼11及該第二側翼12互相扭繞的軸線100同軸，使得該第一側翼11及該第二側翼12在該縱向轉軸30上互相扭繞。或者如圖2所示，該縱向轉軸30的上端位於該第一側翼11及該第二側翼12的下端。
其中該縱向轉軸30的一端以可轉動的方式連接於一支撑框架(圖中未顯示)。其中該縱向轉軸30可應用樞接的方式 連接於該支撑框架，使得該葉片結構1可以彈性地維持在相對於該支撑框架的軸向上，且使得該葉片結構1的樞轉由該葉片結構1所接收的風力所決定。
較佳者整個葉片結構1的長度為其直徑的至少四倍。
其中各該連接肋體20約略呈螺旋槳形。
如圖4所示，其中各該連接肋體20包含：一軸座40；該軸座40包含一座體41，該座體41上形成一縱向穿孔42，該縱向穿孔42的軸向係與該第一側翼11及該第二側翼12互相扭繞的軸線100同軸。
兩橫桿50，分別從該軸座40的兩對側沿著該軸座40的徑向向外延伸。各該橫桿50的末端形成擴大部位51，該擴大部位51上形成一螺孔511。其中該擴大部位51的末端形成一連接面52，該擴大部位51的螺孔511係位於該連接面52上。
其中該座體41上形成兩橫向穿孔43，該兩橫向穿孔43係貫穿該座體41的兩對側。當該連接肋體20安裝於該縱向轉軸30時，該縱向轉軸30係貫穿該縱向穿孔42，而該兩橫向穿孔43用於插入螺栓(圖中未顯示)，經由該螺栓頂抵住該縱向轉軸30， 而使得該連接肋體20固定於該縱向轉軸30上。
兩支撐部60，分別由該軸座40的兩側向外延伸，該軸座40係經由各該支撐部60連接對應的各該橫桿50。其中各該支撐部60的一側形成一彎折面61，該彎折面61上配置一螺孔611。較佳者該兩支撐部60與該軸座40形成一體的型態。
至少一配重件70，配置在該軸座40外側，較佳者該至少一配重件70與該軸座40形成一體的型態。較佳者該至少一配重件70為兩配重件70，分別配置在各該支撐部60上。其中各該配重件70包含一內緣71及一外緣72，其中該配重件70的該內緣71及該外緣72之間係形成一特定的距離，使得該配重件70具有所需要的質量。其中該配重件70的構成材料與該軸座40的構成材料不同。
該配重件70尚可包含一外部邊緣73，係位於該配重件70的該內緣71及該外緣72的對側，其中該外部邊緣73具有一定的長度，使得該配重件70具有所需要的質量。
其中可依據需求調整該配重件70的該內緣71及該外緣72的間距，以及調整該外部邊緣73的長度，而使得該配重件70可以具有不同的質量，以 達到使用上的需求。
較佳者該連接肋體20為金屬構成。
其中該橫桿50的截面形成向上凸起的型態。該橫桿50的截面可以形成半圓形(如圖5所示)、月形(如圖6所示)、或弧形(如圖7所示)的型態。
其中係按照該第一側翼11、該第二側翼12、該縱向轉軸30及該多個連接肋體20的質量調整該配重件70的質量，使得整個葉片結構1在旋轉時可以達到適當的平衡度。其中選擇該配重件70的質量，使得整個葉片結構1的共振頻率在葉片結構1的旋轉速度範圍之下或之上。因此可避免葉片結構1在其固有頻率附近進行操作，而將葉片結構1在旋轉時的共振影響最小化。
安裝時，該多個連接肋體20可安裝於該縱向轉軸30上，其中各該連接肋體20的兩端分別連接該第一側翼11及該第二側翼12，其連接方式係應用其中該第一側翼11的內緣經由螺栓(圖中未顯示)連接於該連接肋體20的其中一橫桿50所對應之支撐部60的螺孔611，而該第一側翼11的外緣則經由螺栓(圖中未顯示)連接於該連接肋體20的另一橫桿50所對應之擴大部位51的螺孔511，使得該第一側翼11的外緣緊固於該另一橫桿50所對應之擴大部位51的連接面52。相對的，該第二側翼12的內緣係經由螺栓(圖中未顯示)連接 於該連接肋體20的該另一橫桿50所對應之支撐部60的螺孔611，而該第二側翼12的外緣則經由螺栓(圖中未顯示)連接於該連接肋體20的該其中一橫桿50所對應之擴大部位51的螺孔511，使得該第二側翼12的外緣緊固於該其中一橫桿50所對應之擴大部位51的連接面52。
如圖8所示，本案尚包含該葉片結構1的肋體結構的形成方法，其中該葉片結構1包含兩側翼10，其包含第一側翼11及第二側翼12，該第一側翼11及該第二側翼12以對稱的方式在一軸線100上互相扭繞，其中該第一側翼11及該第二側翼12的內側有一部份互相重疊；該第一側翼11及該第二側翼12係以螺旋的方式互相扭繞；該形成方法如下：形成多個連接肋體20，並將該多個連接肋體20連接於葉片結構1的該第一側翼11及該第二側翼12之間；其中將該多個連接肋體20配置於該第一側翼11及該第二側翼12互相扭繞的軸線100上，且各該連接肋體20間隔一定的距離，各該連接肋體20係連接於該第一側翼11的外緣及該第二側翼12的內緣之間，以及該第二側翼12的外緣及該第一側翼11的內緣之間，而使得該多個連接肋體20在該第一側翼11及該第二側翼12互相扭繞的軸線100上形成螺旋狀的排列方式(步驟900)；在各該連接肋體20上形成一軸座40；然後在該軸座40 的兩側形成向外延伸的兩支撐部60；然後在該軸座40的兩對側形成沿著該軸座40的徑向向外延伸的兩橫桿50；使得該軸座40經由各該支撐部60連接對應的各該橫桿50；其中在各該橫桿50的末端形成擴大部位51(步驟901)；在該軸座40外側配置至少一配重件70；其中該至少一配重件70與該軸座40形成一體的型態；其中在各該配重件70上形成一內緣71及一外緣72，並調整該配重件70的該內緣71及該外緣72之間的距離，使得該配重件70具有所需要的質量(步驟902)。
在該配重件70上形成一外部邊緣73，係位於該配重件70的該內緣71及該外緣72的對側，其中調整該外部邊緣73的長度，使得該配重件70具有所需要的質量；其中調整該配重件70的該內緣71及該外緣72的間距與該外部邊緣73的長度，而使得該配重件70具有不同的質量，以達到使用上的需求(步驟903)。
其中該配重件70的構成材料與該軸座40的構成材料不同。
其中在上述的步驟901中，在該擴大部位51上形成一螺孔511；且在該擴大部位51的末端形成一連接面52，而將該擴大部位51的螺孔511配置於該連接面52上。
其中各該連接肋體20約略呈螺旋槳形，其中各該連接肋體20的該橫桿50的截面形成向上凸起的型態。
本案的優點在於應用具有螺旋槳形態的連接肋體連接在葉片結構的兩側翼之間，該連接肋體上配置有配重件，可以令整個葉片結構在旋轉時達到最佳的平衡狀態，並且應用本案的連接肋體也可以降低葉片結構的組裝成本。
綜上所述，本案人性化之體貼設計，相當符合實際需求。其具體改進現有缺失，相較於習知技術明顯具有突破性之進步優點，確實具有功效之增進，且非易於達成。本案未曾公開或揭露於國內與國外之文獻與市場上，已符合專利法規定。
上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

Claims (10)

  1. 一種用於風力發電機之葉片結構的肋體結構，其中該葉片結構係包含兩側翼，其包含第一側翼及第二側翼，該第一側翼及該第二側翼以對稱的方式在一軸線上互相扭繞，其中該第一側翼及該第二側翼的內側有一部份互相重疊；該第一側翼及該第二側翼係以螺旋的方式互相扭繞；該肋體結構包含：多個連接肋體，連接於該第一側翼及該第二側翼之間；其中該多個連接肋體係位於該第一側翼及該第二側翼互相扭繞的軸線上，且各該連接肋體間隔一定的距離，各該連接肋體係連接於該第一側翼的外緣及該第二側翼的內緣之間，以及該第二側翼的外緣及該第一側翼的內緣之間，而使得該多個連接肋體在該第一側翼及該第二側翼互相扭繞的軸線上形成螺旋狀的排列方式；其中各該連接肋體包含：一軸座；兩橫桿，分別從該軸座的兩對側沿著該軸座的徑向向外延伸；各該橫桿的末端形成擴大部位；兩支撐部，分別由該軸座的兩側向外延伸，該軸座係經由各該支撐部連接對應的各該橫桿；至少一配重件，配置在該軸座外側；該至少一 配重件與該軸座形成一體的型態；其中各該配重件包含一內緣及一外緣，其中該配重件的該內緣及該外緣之間係形成一特定的距離，使得該配重件具有所需要的質量。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之用於風力發電機之葉片結構的肋體結構，其中該配重件尚包含一外部邊緣，係位於該配重件的該內緣及該外緣的對側，其中該外部邊緣具有一定的長度，使得該配重件具有所需要的質量；其中經由調整該配重件的該內緣及該外緣的間距與該外部邊緣的長度，而使得該配重件具有不同的質量，以達到使用上的需求。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之用於風力發電機之葉片結構的肋體結構，其中該配重件的構成材料與該軸座的構成材料不同。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之用於風力發電機之葉片結構的肋體結構，其中該擴大部位上形成一螺孔；其中該擴大部位的末端形成一連接面，該擴大部位的螺孔係位於該連接面上。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之用於風力發電機之葉片結構的肋體結構，其中各該連接肋體約略呈螺旋槳形，其中各該連接肋體的該橫桿的截面形成向上凸起的型態。
  6. 一種用於風力發電機之葉片結構的肋體結構的形成方法，該葉片結構包含兩側翼，其包含第一側翼及第二側翼， 該第一側翼及該第二側翼以對稱的方式在一軸線上互相扭繞，其中該第一側翼及該第二側翼的內側有一部份互相重疊；該第一側翼及該第二側翼係以螺旋的方式互相扭繞；該形成方法包含下列步驟：步驟A：形成多個連接肋體，並將該多個連接肋體連接於該第一側翼及該第二側翼之間；其中將該多個連接肋體配置於該第一側翼及該第二側翼互相扭繞的軸線上，且各該連接肋體間隔一定的距離，各該連接肋體係連接於該第一側翼的外緣及該第二側翼的內緣之間，以及該第二側翼的外緣及該第一側翼的內緣之間，而使得該多個連接肋體在該第一側翼及該第二側翼互相扭繞的軸線上形成螺旋狀的排列方式；步驟B：在各該連接肋體上形成一軸座；然後在該軸座的兩側形成向外延伸的兩支撐部；然後在該軸座的兩對側形成沿著該軸座的徑向向外延伸的兩橫桿；使得該軸座經由各該支撐部連接對應的各該橫桿；其中在各該橫桿的末端形成擴大部位；步驟C：在該軸座外側配置至少一配重件；其中該至少一配重件與該軸座形成一體的型態；其中在各該配重件上形成一內緣及一外緣，並調整該配重件的該內緣及該外緣之間的距離，使得該配重件具有所需要的質量。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之用於風力發電機之葉片結構的肋體結構的形成方法，尚包含下列步驟： 步驟D：在該配重件上形成一外部邊緣，係位於該配重件的該內緣及該外緣的對側，其中調整該外部邊緣的長度，使得該配重件具有所需要的質量；其中調整該配重件的該內緣及該外緣的間距與該外部邊緣的長度，而使得該配重件具有不同的質量，以達到使用上的需求。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之用於風力發電機之葉片結構的肋體結構的形成方法，其中該配重件的構成材料與該軸座的構成材料不同。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之用於風力發電機之葉片結構的肋體結構的形成方法，其中在步驟B中在該擴大部位上形成一螺孔；且在該擴大部位的末端形成一連接面，而將該擴大部位的螺孔配置於該連接面上。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之用於風力發電機之葉片結構的肋體結構的形成方法，其中各該連接肋體約略呈螺旋槳形，其中各該連接肋體的該橫桿的截面形成向上凸起的型態。
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