TWM460934U - 具緩衝裝置之風力發電機 - Google Patents

Description

具緩衝裝置之風力發電機

本創作係提供一種具緩衝裝置之風力發電機，尤指基座上之發電機旋動軸與風車之各葉片間為連結有具座體及伸縮桿之緩衝裝置，並利用座體內部預定油液或彈性元件產生阻尼之效果，輔以減緩葉片活動偏擺時之速度，以避免造成結構上之損傷或破壞。

按，隨著世界各地用電量的持續增加，強調節約能源的口號也持續推行，並且呼籲節約用電以外，更積極開拓新的電源供應，而一般除了核能發電、火力發電，也有許多利用自然力量進行發電，例如水力發電、太陽能發電或風力發電等，其中風力發電係透過風力的帶動使扇葉旋轉，以驅動發電機運作來進行發電與儲存電能。

然而，風力發電之扇葉必須以迎風面配合風向，並使扇葉受到風力的帶動而旋轉，以帶動發電機運作，且該風向亦會隨著氣候、季節與環境等因素而改變，一般用以進行風力發電之大型風力機，係透過一根高聳直立的柱子，並於頂部設置有十字形刀片狀之扇葉，即可透過風力帶動旋轉，但因體積大、成本高、不易設置、無法轉向等問題，所以實際應用上並未普遍的使用；另，一般用以進行風力發電之扇葉都是呈固定型式環設在中心轉軸外部，由於扇葉的角度已經固定而不能進行調整，因此 一旦風力改變或風向轉換後，扇葉則將不能完全配合風力及風向作改變，整體使用上之機能與效果便會受到限制。

請參閱第九圖所示，係為習用風力發電機之局部側視圖，由圖中可清楚看出，其中風力發電機A所具之中心轉軸A1外圍處為設有複數扇葉A2，並於中心轉軸A1與扇葉A2之間利用二相對之連動桿A12連結，且二連動桿A12相對內側處設有配重關節A13，再於扇葉A2與連動桿A12連接處設有可供連動桿A12旋動抵持於其上用以防止連動桿A12朝反向外推之止擋體A14，當扇葉A2受到風力的帶動而旋轉時，可拉引各連動桿A12帶動於配重關節A13上升，並使扇葉A2向外推移展開，便可依風力的強弱調整扇葉A2旋轉時之偏擺角度，進而可控制扇葉A2與中心轉軸A1之轉速。

惟該風力發電機A之各連動桿A12與配重關節A13為利用活動樞接方式相互連結，當扇葉A2受到較強風力的帶動而旋轉時，便會造成連動桿A12帶動配重關節A13上升速度過快，導致中心轉軸A1無法緩慢減速，整體結構相當的不穩定，並容易造成中心轉軸A1與扇葉A2旋轉超速，進而使風力發電機A發生故障或損壞；另，當連動桿A12帶動配重關節A13快速上升時，便會因配重關節A13抵持於止擋體A14上之碰撞力量過大造成結構之損傷或破壞，並使連動桿A12不易受到扇葉A2拉動，以致扇葉A2展開或收合時容易產生阻力，進而使扇葉A2或連動桿A12損壞，整體結構複雜且不易維修，則有待從事於此行業者重新設計來加以有效解決。

故，新型創作人有鑑於習用風力發電機於實際使用上之問題與缺失，乃搜集相關資料經由多方的評估及考量，並利用從事於此行業之多年研發經驗不斷的試作與修改，始設計出此種具緩衝裝置之風力發電機的新型誕生。

本創作之主要目的乃在於該基座上為設有可供旋動軸驅動之發電機，並於旋動軸外圍處設置有風車之複數葉片，且各葉片與旋動軸之間連結有支撐桿，而基座之旋動軸與風車之各葉片間則分別連結有緩衝裝置，並於緩衝裝置之伸縮桿一端上設有位於座體內之活塞頭，且活塞頭另端為樞接於葉片內側面上，又座體相對於伸縮桿之另側處設有樞接於旋動軸上之連桿，當風車受到強風之吹動時，其葉片便會拉引伸縮桿使活塞頭作活動位移，並利用座體內部之預定油液或彈性元件產生阻尼之效果，輔以有效減緩葉片活動偏擺時旋動之速度，以避免因葉片旋動速度過快所造成其結構上之損傷或破壞，並改善碰撞噪音之問題，進而提高整體使用之機能與效果。

本創作之次要目的乃在於當強風吹動於風車時，可使複數葉片位於旋動軸外圍處停止旋轉，其緩衝裝置之伸縮桿受到座體內部之預定油液或彈性元件的影響便會作縮短位移，並拉引葉片以支撐桿為軸心旋動而呈現放射狀之活動展開狀態，便可利用風力推動於葉片內側面上作為受風面而連動於旋動軸恢復旋轉，同時藉由旋動軸驅動發電機運作，此種利用機械原理自動控制轉速，有別於其它傳統式風力發電機需要設置煞車系統，進而達到在無煞車的狀態下不必重新啟動，且因靜止間隔的時間短可快速啟動運轉或停止，使發電機發電效率提高。

本創作之另一目的乃在於當強風吹動於風車之葉片上時，可利用風車轉速逐漸加快所產生之離心力，使葉片活動偏擺而逐漸旋動收合後形成封閉狀態，亦不會再被強風吹動，同時使旋動軸減速，以防止旋動軸因旋動速度過快所造成發電機損壞或故障之情況發生，且可透過緩衝裝置輔以減緩風車之複數葉片旋動之速度，而可有效延長發電機與風車之整體使用壽命。

1‧‧‧基座

11‧‧‧發電機

12‧‧‧旋動軸

2‧‧‧風車

21‧‧‧葉片

211‧‧‧內側面

212‧‧‧側翼片

22‧‧‧軸座

23‧‧‧支撐桿

3‧‧‧緩衝裝置

31‧‧‧座體

310‧‧‧容室

311‧‧‧油液

312‧‧‧彈性元件

32‧‧‧伸縮桿

321‧‧‧活塞頭

33‧‧‧連桿

A‧‧‧風力發電機

A1‧‧‧中心轉軸

A11‧‧‧支臂桿

A12‧‧‧連動桿

A13‧‧‧配重關節

A14‧‧‧止擋體

A2‧‧‧扇葉

第一圖 係為本創作之立體外觀圖。

第二圖 係為本創作之俯視圖。

第三圖 係為本創作之使用狀態圖。

第四圖 係為本創作之局部側視圖。

第五圖 係為本創作葉片展開時之側視圖。

第六圖 係為本創作葉片收合時之立體外觀圖。

第七圖 係為本創作較佳實施例之局部側視圖。

第八圖 係為本創作另一較佳實施例之俯視圖。

第九圖 係為習用風力發電機之局部側視圖。

為達成上述目的及功效，本創作所採用之技術手段及其構造，茲繪圖就本創作之較佳實施例詳加說明其構造與功能如下，俾利完全瞭解。

請參閱第一、二、三、四圖所示，係分別為本創作之立體 外觀圖、俯視圖、使用狀態圖及局部側視圖，由圖中可清楚看出，本創作為包括有基座1、風車2及緩衝裝置3，其中：該基座1上為設有一發電機11，並於發電機11上設有向外延伸之旋動軸12，便可利用旋動軸12驅動於發電機11運作將機械能轉換為電能後，再輸出至蓄電池或充電電池等儲電裝置內進行儲存，或是可直接供應至其它機電設備使用，惟此部分有關旋動軸12如何驅動發電機11產生電能之方式係為現有技術之範疇，且該發電機11係部之構成亦並非本案之創設要點，茲不再作贅述。

該風車2為設置於基座1之旋動軸12上，並包括有複數葉片21，其葉片21相對於旋動軸12處所形成之內側面211上設有至少一個軸座22，且各葉片21與旋動軸12之間為分別連結有至少一根支撐桿23，而支撐桿23一側處則樞接於葉片21內側面211之軸座22上，並由支撐桿23之另側處固定於旋動軸12上，以供複數葉片21分別位於支撐桿23一側處作活動偏擺

再者，風車2之複數葉片21為呈一圓弧狀之片體，且各葉片21位於基座1之旋動軸12外圍處，當複數葉片21受到強風帶動而快速旋轉時，便可向外偏擺收合呈一圓球狀之密封形式阻力變小，使複數葉片21旋轉速度逐漸變慢以抵禦強風。

該緩衝裝置3為分別連結於基座1之旋動軸12與風車2之各葉片21之間，並包括有座體31及伸縮桿32，其中座體31較佳實施可為一油壓缸，並於座體31內部所形成密封之容室310儲存有具阻尼效果之預定油液311，而座體31之容室310內部則設有朝外作 線性位移之伸縮桿32，並於伸縮桿32一端上設有位於容室310內之活塞頭321，且相對於活塞頭321之另端為樞接於葉片21之內側面211上靠近側邊位置，又座體31相對於伸縮桿32之另側處設有至少一根樞接於旋動軸12上之連桿33。

請搭配參閱第一、四、五、六圖所示，係分別為本創作之立體外觀圖、局部側視圖、葉片展開時之側視圖及收合時之立體外觀圖，由圖中可清楚看出，本創作之風力發電機為可固定於風量大的屋頂、空曠地區、高地或海岸邊等位置，即可透過緩衝裝置3之座體31內部儲存之預定油液311具有阻尼之效果，其伸縮桿32便會朝座體31作縮短位移之動作，並由伸縮桿32拉引風車2之葉片21內側面211一側處之靠近側邊位置，使複數葉片21可分別透過軸座22為以支撐桿23作為軸心呈一角度旋動，且位於基座1之旋動軸12外圍處呈現放射狀之活動展開狀態。

當自然風為由風車2已展開後之複數葉片21間所形成之空間處吹入時，可利用風力推動於葉片21之迎風面，並由葉片21透過軸座22帶動各支撐桿23而連動於旋動軸12同時旋轉，便可藉由旋動軸12驅動發電機11運作，且因複數葉片21運轉(旋動)、停止(靜止)的時間短，使發電機11可以快速啟動進行發電。

然而，若是風車2之複數葉片21受到強風吹動而使基座1之旋動軸12轉速加快時，其葉片21所產生之離心力便會拉引伸縮桿32朝座體31外部作伸長位移之動作，並帶動伸縮桿32之活塞頭321位於座體31之容室310內作活動位移，使容室310內部所流通之 預定油液311壓力變大而產生阻尼之效果，便可輔以有效減緩葉片21活動偏擺時旋動之速度，以避免因複數葉片21受到強風的吹動導致旋動速度過快所造成結構上之損傷或破壞，並改善碰撞噪音之問題，進而提高整體使用之機能與效果。

當強風吹動於風車2之複數葉片21上時，可利用風車2轉速逐漸加快產生之離心力，使葉片21活動偏擺而逐漸旋動收合後形成封閉狀態，亦不會再被強風吹動，同時使旋動軸12減速，以防止旋動軸12因旋動速度過快所造成發電機11損壞或故障之情況發生，且可透過緩衝裝置3輔以減緩風車2之複數葉片21旋動時之速度，而可有效延長發電機11與風車2之整體使用壽命。

此外，由於強風吹動於風車2時，可使複數葉片21位於旋動軸12外圍處停止旋轉，但因靜止間隔的時間短，其緩衝裝置3之伸縮桿32受到座體31內部之預定油液311的影響便會朝座體31作縮短位移之動作，並拉引複數葉片21以支撐桿23為軸心旋動而呈現放射狀之活動展開狀態，便可利用風力推動於各葉片21之內側面211上作為受風面而連動於旋動軸12恢復旋轉，同時藉由旋動軸12驅動發電機11運作進行發電，此種風力發電機係利用機械原理自動控制轉速，有別於其它傳統式風力發電機需要設置煞車系統，進而達到在無煞車的狀態下不必重新啟動，且因靜止間隔的時間短可快速啟動運轉或停止，使發電機11發電效率提高。

請同時參閱第二、三、四、七圖所示，係分別為本創作之俯視圖、使用狀態圖、局部側視圖及較佳實施例之局部側視圖，由圖中可 清楚看出，其中該緩衝裝置3之座體31可為一缸體，並於座體31內部之容室310儲存有預定油液311僅為一種較佳之實施，亦可在座體31之容室310與伸縮桿32之活塞頭321之間進一步設有彈性元件312，並由彈性元件312一端抵持於容室310之內壁面處，且彈性元件312之另端彈性撐抵於伸縮桿32之活塞頭321上呈一彈性變形，也可省略容室310內部之預定油液311。

當風車2之葉片21受到強風吹動時，其葉片21產生之離心力便會拉引伸縮桿32使活塞頭32作活動位移，並推抵於彈性元件312呈一彈性變形而產生阻尼之效果，便可輔以有效減緩葉片21活動偏擺時旋動之速度，當葉片21停止旋轉後，其緩衝裝置3之伸縮桿32受到彈性元件312所具之彈性恢復力的影響便會作縮短位移，並拉引葉片21以支撐桿23為軸心旋動而呈現放射狀之活動展開狀態，便可利用推動於各葉片21之內側面211上作為受風面而連動於旋動軸12恢復旋轉，同時藉由旋動軸12驅動發電機11運作，此種風力發電機利用機械原理自動控制轉速為有別於其它傳統式風力發電機需要設置煞車系統，進而達到在無煞車狀態下不必重新啟動，且因靜止間隔的時間短可快速啟動運轉或停止，使發電機11發電效率提高。

請繼續參閱第一、二、三、八圖所示，係分別為本創作之立體外觀圖、俯視圖、使用狀態圖及另一較佳實施例之俯視圖，由圖中可清楚看出，其中該風車2之各葉片21上的內側面211靠近側邊位置為可進一步設有至少一個向內轉折之側翼片212，且該側翼片212較佳實施可為一弧曲面，但於實際應用時，亦可為一平面，並與葉片21之內 側面211形成有預定夾角，且因葉片21之側翼片212結構設計方式很多，並可依實際應用予以變更側翼片212設置的數量、角度與長度，當自然風為由風車2已展開後之複數葉片21間所形成之空間處吹入時，可利用風車2內側處之氣壓較低與風車2外側處所產生之氣壓差使自然風吹入至側翼片212處形成迴風效果，即使風車2之複數葉片21受到微風吹動時，該基座1之旋動軸12轉速則將逐漸加快，進而使發電機11發電效率提高。

上述詳細說明為針對本創作一種較佳之可行實施例說明而已，惟該實施例並非用以限定本創作之申請專利範圍，凡其它未脫離本創作所揭示之技藝精神下所完成之均等變化與修飾變更，均應包含於本創作所涵蓋之專利範圍中。

綜上所述，本創作上述之具緩衝裝置之風力發電機為確實能達到其功效及目的，故本創作誠為一實用性優異之創作，實符合新型專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本案，以保障新型創作人之辛苦創作，倘若 鈞局有任何稽疑，請不吝來函指示，新型創作人定當竭力配合，實感德便。

1‧‧‧基座

11‧‧‧發電機

12‧‧‧旋動軸

2‧‧‧風車

21‧‧‧葉片

211‧‧‧內側面

22‧‧‧軸座

23‧‧‧支撐桿

3‧‧‧緩衝裝置

31‧‧‧座體

32‧‧‧伸縮桿

33‧‧‧連桿

Claims (3)

1. 一種具緩衝裝置之風力發電機，係包括有基座、風車及緩衝裝置，而基座上為設有可供旋動軸驅動進行發電之發電機，並於旋動軸外圍處設置有具複數葉片之風車，且各葉片與旋動軸之間分別連結有至少一根支撐桿，並由支撐桿一側處樞接於葉片內側面上作活動偏擺，且支撐桿之另側處固定於旋動軸上，其改良在於：該基座之旋動軸與風車之各葉片之間為分別連結有具座體及伸縮桿之緩衝裝置，並於伸縮桿一端上設有位於座體內作活動位移輔以減緩葉片活動偏擺時旋動的速度之活塞頭，且相對於活塞頭之另端為樞接於葉片內側面上，又座體相對於伸縮桿之另側處設有至少一根樞接於旋動軸上之連桿。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具緩衝裝置之風力發電機，其中該緩衝裝置之座體內部為形成有容室，並於容室儲存有可供伸縮桿的活塞頭活動位移產生阻尼效果之預定油液。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具緩衝裝置之風力發電機，其中該緩衝裝置之座體內部為形成有容室，而座體之容室與伸縮桿之活塞頭之間則設有彈性元件，並由彈性元件一端抵持於容室內壁面處，且彈性元件之另端彈性撐抵於伸縮桿之活塞頭上呈一彈性變形。