TWM480594U - 風力發電機（二） - Google Patents

Description

風力發電機(二)

本創作係有關一種風力發電機(二)，特別是指一種可在風力較小的風場條件下啟動，以及在相同風場條件下可產生較高發電功率的風力發電機(二)。

按，現代人的生活中充滿了各種電氣用品，使得電氣能源對於現代人來說已經是不可或缺之能源，隨著石化能源逐漸短缺，燃料費及電價不斷高漲，又因地球受到溫室效應的影響，人們對環保重要性的認知提高，節能減碳已成為工業須立即面對解決的問題。

為了解決未來的能源問題，各國都在積極研發新的替代能源，特別是環保無污染的綠色能源；目前已有諸如水力發電、風力發電、太陽能發電及海流潮汐發電等多種利用自然界力量進行發電的裝置；其中，風力發電由於取之不盡，且公害性較低，又能符合環保之概念。

原則上，風力發電設備用以驅動發電機運轉的之葉片組通常分為水平軸風葉片(HAWT)及垂直軸風葉片(VAWT)二類，而不論係採用水平軸風葉片(HAWT)或垂直軸風葉片(VAWT)之設計，其整體發電機所能夠產生的發電功率能取決於葉片帶動電機轉子旋轉的能量及轉速。

傳統的永磁無刷電機是磁石安裝在轉子上，當其使用於低速運轉的場合時，已知可藉由增加磁石的極數，提升電機的扭力輸出，但當電機的極數增加時則必須相對提高磁石的極數，因此在有限的電機空間裡，將會造成磁石黏著、定位及可靠度的問題；又，轉子極數越多時定子 也要相對多槽，亦因電機空間限制，如此造成電機實際製作上的問題，使得多極的電機設計無法生產。

再者，幾乎所有風力發電機或微型發電機之啟動扭矩都需要須搭配較大尺寸的扇葉，取得轉動角速度，才能相較有較大扭力，並以搭配變速齒輪組增加其轉子轉速而到馬達的啟動扭矩，進而達到感應扭矩產生電能。此情況在目前現有風力發電機組需佔用龐大空間及適當風場，才有足夠風力及風量，如此更限制了風力發電的使用地域性。

本創作之主要目的，即在提供一種可在風力較小的風場條件下啟動，以及在相同風場條件下可產生較高發電功率的風力發電機(二)。

本創作之風力發電機(二)，基本上包括有：一基座、一第一風扇模組、一第二風扇模組，以及一電機模組；其中，該基座係在同一軸線上配置有一第一環形支架及一第二環形支架，於該第一環形支架內圈設有一第一軸承，於該第二環形支架內圈設有一第二軸承；該第一風扇模組係相對設於該基座之第一環形支架內圈處，具有一供與第一環形支架之第一軸承相套接而可與該第一環形支架相對旋轉的第一環體，於該第一環體之內圈處設有複數朝該第一環體之質量中心集中連接的第一翼板；該第二風扇模組係相對設於該基座之第二環形支架內圈處，具有一供與該第二軸承及該第一環體相套接而可與該第二環形支架及該第一環體相對旋轉的第二環體，於該第二環體之內圈處設有複數朝該第二環體之質量中心集中連接且旋向與第一翼板相反的第二翼板；該電機模組係具有複數固設於該第二風扇模組之第二環體外圍的磁性元件，以及複數固設於該第一風扇模組之第一環體內圈且與磁性元件對應配置的線圈。

本創作之風力發電機(二)，係可透過基座將整體風力發電機(二)安裝於適合機械結構體上，於運作時，第一風扇模組及第二風扇模組可受風力推動而以相反的方向相對旋轉，使分別設於第二風扇模組及第一風 扇模組上的磁性元件及線圈相互感應而切割產生經由線圈輸出的電力；尤其，在第一、第二軸承之作用下，可降低第一風扇模組及第二風扇模組與第一、第二環形支架之間的摩擦阻力，以及克服電機裡感應電壓之阻力，而有助於第一風扇模組及第二風扇模組在風力較小的風場條件下啟動；以及，在第一風扇模組及第二風扇模組同時以相反的方向相對旋轉之作用下，可加速線圈及磁性元件之相對運動，在相同風場條件下，可產生較高的發電功率。

進一步的，所述第一風扇模組係於該第一環體中心設有一與各第一翼板連接的第一軸圈，該第二風扇模組係於該第二環體中心設有一與各第二翼板連接的第二軸圈，該基座係設有一穿設於該第一軸圈與該第二軸圈之間且與外部作連結固定的連接軸。

所述連接軸係在其相對於第一翼板及第二翼板之間的區段處固設有複數呈放射狀配置的擾流翼板。

所述連接軸係在其相對與該第一軸圈及該第二軸圈之穿套處分別設有一第三軸承。

所述連接軸係在其相對於第一翼板及第二翼板之間的區段處固設有複數呈放射狀配置的擾流翼板；以及，該連接軸在其相對與該第一軸圈及該第二軸圈之穿套處分別設有一第三軸承。

進一步的，所述風力發電機(二)，另具有一相對包圍在該第二風扇模組外圍，且與該第二風扇模組保持預定間隙的第一擾流罩；以及，具有一相對包圍在該第一擾流罩外圍且與該第一擾流罩保持預定間隙的第二擾流罩。

所述第一風扇模組係於該第一環體中心設有一與各第一翼板連接的第三擾流罩，於該第三擾流罩內圈設有一與該第三擾流罩保持預定間隙的第四擾流罩；該第二風扇模組係於該第二環體中心設有一與各第二翼板連接的第二軸圈，該基座係設有一穿設於該第二軸圈且與外部作連 結固定的連接軸。

所述第一擾流罩及該第三擾流罩係在各別其後緣處設有複數向後向外斜張的凹槽。

本創作所揭露之風力發電機(二)，係可以產生下列功效：

1.可在風力較小的風場條件下啟動。

2.在相同風場條件下可產生較高發電功率。

3.尚可在第一、第二擾流罩與第三、第四擾流罩之作用下，增加空氣動能，更加提升第一、第二風扇模組之轉速。

4.在旋轉角動量下，有利位於翼板端位置的電機組同時取得所需動能以及增加電機組極數所需之空間。

10‧‧‧基座

11‧‧‧第一環形支架

12‧‧‧第二環形支架

131‧‧‧第一軸承

132‧‧‧第二軸承

14‧‧‧連接軸

141‧‧‧擾流翼板

20‧‧‧第一風扇模組

21‧‧‧第一環體

22‧‧‧第一翼板

23‧‧‧第一軸圈

30‧‧‧第二風扇模組

31‧‧‧第二環體

32‧‧‧第二翼板

33‧‧‧第二軸圈

40‧‧‧電機模組

41‧‧‧磁性元件

42‧‧‧線圈

51‧‧‧第一擾流罩

511‧‧‧凹槽

52‧‧‧第二擾流罩

53‧‧‧第三擾流罩

531‧‧‧凹槽

54‧‧‧第四擾流罩

第一圖係為本創作之風力發電機外觀立體圖。

第二圖係為本創作之風力發電機正面結構圖。

第三圖係為本創作之風力發電機之結構剖視圖。

第四圖係為本創作之風力發電機動作示意圖。

第五圖係為本創作第二實施例之風力發電機外觀立體圖。

第六圖係為本創作第二實施例之風力發電機另一視角之外觀立體圖。

第七圖係為本創作第二實施例之風力發電機結構剖視圖。

本創作主要提供一種可在風力較小的風場條件下啟動，以及在相同風場條件下可產生較高發電功率的風力發電機(二)，第一圖本創作之風力發電機外觀立體圖、第二圖本創作之風力發電機正面結構圖，以及第三圖本創作之風力發電機之結構剖視圖所示，本創作之風力發電機(二)，基本上包括有：一基座10、一第一風扇模組20、一第二風扇模組30，以及一電機模組40；其中： 該基座10係在同一軸線上配置有一第一環形支架11及一第二環形支架12，於該第一環形支架11內圈設有一第一軸承131，於該第二環形支架12內圈設有一第二軸承132；主要利用該第一環形支架11及該第二環形支架12安裝第一風扇模組20及第二風扇模組30。

該第一風扇模組20係相對設於該基座10之第一環形支架11內圈處，具有一供與第一環形支架11之第一軸承131相套接而可與該第一環形支架11相對旋轉的第一環體21，於該第一環體21之內圈處設有複數朝該第一環體21之質量中心集中連接的第一翼板22。

該第二風扇模組30係相對設於該基座10之第二環形支架12內圈處，具有一供與該第二軸承132及該第一環體21相套接而可與該第二環形支架12及該第一環體21相對旋轉的第二環體31，於該第二環體31之內圈處設有複數朝該第二環體31之質量中心集中連接且旋向與第一翼板22相反的第二翼板32。

該電機模組40係具有複數固設於該第二風扇模組30之第二環體31外圍的磁性元件41，以及複數固設於該第一風扇模組20之第一環體21內圈且與磁性元件41對應配置的線圈42。

原則上，本創作之風力發電機(二)，係可透過基座10將整體風力發電機安裝於適合機械結構體上；於運作時，第一風扇模組20及第二風扇模組30可受風力推動而以相反的方向相對旋轉，使分別設於第一風扇模組20及第二風扇模組30上的磁性元件41及線圈42相互感應而切割產生經由線圈輸出的電力。

尤其，在第一、第二軸承131、132之作用下，可降低第一風扇模組20及第二風扇模組30與第一環形支架11及第二環形支架12之間的摩擦阻力，以及克服電機裡感應電壓之阻力，而有助於第一風扇模組及第二風扇模組在風力較小的風場條件下啟動，進而增加整體風力發電機(二)之適用性；以及，在第一風扇模組20及第二風扇模組30同時以相反的方向 相對旋轉之作用下(如第四圖所示)，可加速線圈42及磁性元件41之相對運動，在相同風場條件下，產生較高的發電功率。

再者，本創作之風力發電機(二)，於實施時，所述第一風扇模組22係於該第一環體21中心設有一與各第一翼板22連接的第一軸圈23，該第二風扇模組30係於該第二環體31中心設有一與各第二翼板32連接的第二軸圈33，該基座10係設有一穿設於該第一軸圈23與該第二軸圈33之間且與外部作連結固定(圖略)的連接軸14。

所述連接軸14係可在其相對於第一翼板22及第二翼板32之間的區段處固設有複數呈放射狀配置的擾流翼板141，使通過第一翼板22後端之紊亂氣流得以重新導引為直流狀態，進而提昇氣流正面撞擊第二翼板32之效率。或者，所述連接軸14係可在其相對與該第一軸圈23及該第二軸圈33之穿套處分別設有一第三軸承(圖略)，亦可相對提昇第一、第二風扇模組20、30的運轉效能。

當然，整體風力發電機(二)，於實施時，係以該連接軸14係可在其相對於第一翼板22及第二翼板32之間的區段處固設有複數呈放射狀配置的擾流翼板141；以及，連接軸14係在其相對與該第一軸圈23及該第二軸圈33之穿套處分別設有一第三軸承(圖略)的結構形態呈現為佳。

再者，如第五圖至第七圖所示，本創作風力發電機(二)，於實施時，係可另具有一相對包圍在該第二風扇模組30外圍，且與該第二風扇模組30保持預定間隙的第一擾流罩51；以及，另具有一相對包圍在該第一擾流罩外圍51且與該第一擾流罩51保持預定間隙的第二擾流罩52，俾可在第一、第二擾流罩51、52之同時作用下，增加扇葉第一、第二風扇模組20、30前後端壓力差及風速差，提升第一、第二風扇模組20、30的轉速。

在本實施例中，所述第一風扇模組20係於該第一環體21中心設有一與各第一翼板22連接的第三擾流罩53，於該第三擾流罩53內圈設有一與該第三擾流罩53保持預定間隙的第四擾流罩54；至於，該第二風 扇模組30係於該第二環體31中心設有一與各第二翼板32連接的第二軸圈33，該基座10則係設有一穿設於該第二軸圈33且與外部作連結固定(圖略)的連接軸14。

以及，該第一擾流罩51及該第三擾流罩53係各別在其後緣處設有複數向後向外斜張的凹槽511、531，使通過第一擾流罩51及第三擾流罩53的氣流可形成向內、向外分流的效果，使第二擾流罩52及第四擾流罩54後端與外部進入的空氣因為方向交錯而產生擾流，令第一、第二風扇模組20、30後壓力差距再加大，形同一在第一、第二風扇模組20、30後端的吸力，增加空氣動能，更加提升第一、第二風扇模組20、30之轉速。

具體而言，本創作所揭露之風力發電機(二)，係可以產生下列功效：

1.可在風力較小的風場條件下啟動。

2.在相同風場條件下可產生較高發電功率。

3.尚可在第一、第二擾流罩與第三、第四擾流罩之作用下，增加空氣動能，更加提升第一、第二風扇模組之轉速。

4.在旋轉角動量下，有利位於翼板端位置的電機組同時取得所需動能以及增加電機組極數所需之空間。

與目前技術相較下，在多極性電機的功率上，本創作之風力發電機(二)與一般同直徑尺寸風力發電機在功率上會有更高的輸出，且製作工藝簡易，更容易啟動運轉，可供滿足日常生活和生產領域中對發電機設備的需求。

10‧‧‧基座

11‧‧‧第一環形支架

12‧‧‧第二環形支架

131‧‧‧第一軸承

132‧‧‧第二軸承

14‧‧‧連接軸

141‧‧‧擾流翼板

20‧‧‧第一風扇模組

21‧‧‧第一環體

22‧‧‧第一翼板

23‧‧‧第一軸圈

30‧‧‧第二風扇模組

31‧‧‧第二環體

32‧‧‧第二翼板

33‧‧‧第二軸圈

40‧‧‧電機模組

41‧‧‧磁性元件

42‧‧‧線圈

Claims (8)

1. 一種風力發電機(二)，包括：一基座，係在同一軸線上配置有一第一環形支架及一第二環形支架，於該第一環形支架內圈設有一第一軸承，於該第二環形支架內圈設有一第二軸承；一第一風扇模組，相對設於該基座之第一環形支架內圈處，具有一供與第一環形支架之第一軸承相套接而可與該第一環形支架相對旋轉的第一環體，於該第一環體之內圈處設有複數朝該第一環體之質量中心集中連接的第一翼板；一第二風扇模組，相對設於該基座之第二環形支架內圈處，具有一供與該第二軸承及該第一環體相套接而可與該第二環形支架及該第一環體相對旋轉的第二環體，於該第二環體之內圈處設有複數朝該第二環體之質量中心集中連接且旋向與第一翼板相反的第二翼板；一電機模組，具有複數固設於該第二風扇模組之第二環體外圍的磁性元件，以及複數固設於該第一風扇模組之第一環體內圈且與磁性元件對應配置的線圈。
2. 如申請專利範圍第1項所述之風力發電機(二)，其中，該第一風扇模組係於該第一環體中心設有一與各第一翼板連接的第一軸圈，該第二風扇模組係於該第二環體中心設有一與各第二翼板連接的第二軸圈，該基座係設有一穿設於該第一軸圈與該第二軸圈之間且與外部作連結固定的連接軸。
3. 如申請專利範圍第2項所述之風力發電機(二)，其中，該連接軸係在其相對於第一翼板及第二翼板之間的區段處固設有複數呈放射狀配置的擾流翼板。
4. 如申請專利範圍第2項所述之風力發電機(二)，其中，該連接軸係在其相對與該第一軸圈及該第二軸圈之穿套處分別設有一第三軸承。
5. 如申請專利範圍第2項所述之風力發電機(二)，其中，該連接軸係在其相對於第一翼板及第二翼板之間的區段處固設有複數呈放射狀配置的擾流翼板；以及，該連接軸在其相對與該第一軸圈及該第二軸圈之穿套處分別設有一第三軸承。
6. 如申請專利範圍第1項所述之風力發電機(二)，其中，該風力發電機(二)另具有一相對包圍在該第二風扇模組外圍，且與該第二風扇模組保持預定間隙的第一擾流罩；以及，具有一相對包圍在該第一擾流罩外圍且與該第一擾流罩保持預定間隙的第二擾流罩。
7. 如申請專利範圍第6項所述之風力發電機(二)，其中，該第一風扇模組係於該第一環體中心設有一與各第一翼板連接的第三擾流罩，於該第三擾流罩內圈設有一與該第三擾流罩保持預定間隙的第四擾流罩；該第二風扇模組係於該第二環體中心設有一與各第二翼板連接的第二軸圈，該基座係設有一穿設於該第二軸圈且與外部作連結固定的連接軸。
8. 如申請專利範圍第7項所述之風力發電機(二)，其中，該第一擾流罩及該第三擾流罩係在各別其後緣處設有複數向後向外斜張的凹槽。