TWM498800U - 垂直式風力發電機 - Google Patents

Description

垂直式風力發電機

本創作係有關於一種垂直式風力發電機，尤指一種可有效防止風力於葉片之迎風面與背面同時作用，達到大幅提高風力發電效率的垂直式風力發電機。

按，隨著全球原油資源日益短缺，原油價格暴漲，目前世界各國都在積極尋找替代能源，現有取代石油的能源有水力、火力、核能及風力等形式，其中，水力之使用係須興建水壩，並須有充沛水量，如遇旱季時則無法供電，另火力與核能易對環境及生態造成污染，而風力之使用因取得方便且用之不竭，更不會產生污染，極具環保上效益，故現今世界各國皆積極推廣風力發電技術。

將風力轉換為可用能源，主要是透過一風力發電機組，該風力發電機組係以風車接收風能，並將之轉換為電力，現有應用在風力發電中用以將空氣動力傳遞給發電機組的垂直式風車，主要係在一轉動軸上接設呈螺旋捲繞狀的葉片，透過葉片的設計，使風作用在葉片上，推動葉片轉軸轉動，葉片轉軸再與發電機組相組設，如此便能達到將空氣的動能轉換為電能目的。惟現有的垂直式風車，雖然透過葉片的螺旋捲繞方式使其本身具迎風面及背風面，但因背風面是以整面的葉片承受風力，故會產生一相當大之阻力，此一阻 力常會與風力作用在迎風面上所產生之推力相互抵消，導致風力發電效率低下難以提升的情形。

緣是，本創作人有鑑於現有垂直式風車其葉片等設計上，其背風面產生的阻力易與迎風面推力相互抵消等缺失，乃藉其多年於相關領域的製造及設計經驗和知識的輔佐，並經多方巧思，針對現有垂直式風力發電機做更新的研發改良，而研創出本創作。

本創作係有關於一種垂直式風力發電機，其主要目的係為了提供一種可有效防止風力於葉片之迎風面與背面同時作用，達到大幅提高風力發電效率的垂直式風力發電機。

為了達到上述實施目的，本創作人乃研擬如下垂直式風力發電機，係包含：對稱之垂直式風力發電葉片，該垂直式風力發電葉片係主要設有葉片架體，並於葉片架體上成形有分隔設立之組立板，且於兩分隔之組立板間樞接數葉片主體，又於該葉片架體之組立板一端連設有呈環狀之軸套，該葉片主體係包含有骨架及組接於骨架之葉面，並於葉片主體之骨架與葉片架體之組立板上設有相對之樞孔，並於該葉片主體之骨架與葉片架體之組立板所設樞孔穿設有樞桿，另又於組立板與葉片主體間設有止擋件，該組立板二側係分別形成迎風面及背風面，並使該止擋件擋止於葉片主體相對組立板背風面之一側；對稱之軸桿，係分別穿設於該垂直式風力發電葉片其葉片架體之軸套中； 一架體，係設有上、下二固定板，並使該組設有垂直式風力發電葉片之軸桿對稱樞接於該架體之上、下二固定板間，且使該軸桿下端穿出該下固定板外；一發電裝置，係位於該架體下方，並凸伸有一轉軸；對稱之傳動組件，該傳動組件係包含傳動輪及傳動帶，乃使各軸桿下端處各組設有一傳動輪，另使該發電裝置之轉軸組接有數傳動輪，以與各軸桿組設之傳動輪相對應，另使各軸桿組設之傳動輪及該發電裝置其轉軸上與其相對應組設之傳動輪間以該傳動帶繞設組接。

如上所述之垂直式風力發電機，其中，該止擋件係組設於兩分隔之組立板間，並位於相鄰之兩葉片主體之間。

如上所述之垂直式風力發電機，其中，該葉片架體之組立板係成形為弧狀，以使該葉片架體之組立板二側形成有相對弧凹之迎風面及弧凸之背風面。

如上所述之垂直式風力發電機，其中，該葉片主體係進一步在與相鄰葉片主體接觸處設有緩衝件。

如上所述之垂直式風力發電機，其中，該葉片主體係與相鄰葉片主體於接觸處所設之緩衝件係為極性相斥之磁鐵。

如上所述之垂直式風力發電機，其中，該葉片主體之樞桿一端係為一端頭，於該樞桿另端則設有螺紋段，以進一步與螺帽螺設固接。

如上所述之垂直式風力發電機，其中，該葉片主體係之骨架係成形為菱形體。

如上所述之垂直式風力發電機，其中，該葉片架體之組立板一端係進一步連設有呈環狀之軸套。

如上所述之垂直式風力發電機，其中，該葉片架體係進一步於分隔設立之第一片組立板與最末片之組立板間組設有補強繩，且使該補強繩二端分別組設於第一片組立板一端及最末片組立板相對第一片組立板一端之另端處。

如上所述之垂直式風力發電機，其中，該葉片架體之組立板係進一步於其二端間組設有支撐桿。

藉此，本創作之垂直式風力發電機係利用樞接之葉片主體可隨著葉片架體之迎風面及背風面之風力朝向活動變換其啟閉狀態設計，以於風力吹向迎風面時，使葉片主體呈閉合狀態，以完整接收風力之推動，另當風力吹向背風面時，使葉片主體呈開啟狀態，以避免承受風力產生阻力，據此，即可有效防止風力於葉片之迎風面與背面同時作用，致使推力抵消情形，而達到大幅提高風力發電的效率者。

又本創作之垂直式風力發電機係於相鄰之葉片主體的葉面與骨架處設有極性相斥之磁鐵緩衝件，依此，當葉片主體受風力作用由開啟變為閉合狀態時，利用該極性相斥之緩衝件，便可緩衝葉片主體由開啟變為閉合狀態時的撞擊力，避免二相鄰葉片主體因頻 繁的啟閉作動而快速撞擊損壞的情形，同時可減低運轉時葉片主體間相互拍打撞擊之噪音者。

另本創作之垂直式風力發電機係藉由可活動組拆之樞桿，以將葉片主體與葉片架體穿設組接，於此，當葉片主體損壞時，便可將樞桿抽離該損壞之葉片主體與葉片架體之組接，並將樞桿穿經換新之葉片主體，以達到便利組換葉片主體的效益。

復本創作之垂直式風力發電機主體之骨架成形為菱形體，藉此，利用該菱形骨架之設計，便可降低葉片主體啟合作動時所受到的風阻，以提高葉片主體作動上的順暢性。

(1)‧‧‧葉片架體

(11)‧‧‧組立板

(111)‧‧‧迎風面

(112)‧‧‧背風面

(113)‧‧‧樞孔

(12)‧‧‧止擋件

(13)‧‧‧軸套

(14)‧‧‧支撐桿

(15)‧‧‧補強繩

(2)‧‧‧葉片主體

(21)‧‧‧骨架

(211)‧‧‧樞孔

(22)‧‧‧連桿

(23)‧‧‧葉面

(24)‧‧‧樞桿

(241)‧‧‧端頭

(242)‧‧‧螺紋段

(25)‧‧‧螺帽

(3)‧‧‧緩衝件

(4)‧‧‧軸桿

(41)‧‧‧螺紋段

(42)‧‧‧螺帽

(43)‧‧‧傳動輪

(5)‧‧‧架體

(51)‧‧‧固定板

(511)‧‧‧樞孔

(52)‧‧‧固定板

(521)‧‧‧樞孔

(53)‧‧‧軸承

(6)‧‧‧發電裝置

(61)‧‧‧轉軸

(62)‧‧‧傳動輪

(63)‧‧‧傳動帶

第一圖：本創作之立體圖

第二圖：本創作之局部放大立體圖

第三圖：本創作之剖視圖

第四圖：本創作之組合立體圖

第五圖：本創作之組合剖視圖

第六圖：本創作之使用狀態圖

而為令本創作之技術手段及其所能達成之效果，能夠有更完整且清楚的揭露，茲詳細說明如下，請一併參閱揭露之圖式及圖號：

首先，請參閱第一~三圖所示，為本創作之垂直式風力發電機，係主要由葉片架體(1)、葉片主體(2)及緩衝件(3)所組成；其中：該葉片架體(1)，係包含有上、下分隔設立之數組立板(1 1)，並使該組立板(11)呈具為弧狀，而使該組立板(11)二側形成有相對弧凹之迎風面(111)及弧凸之背風面(112)，且於上、下組立板(11)間組設有止擋件(12)，並使組立板(11)位於兩止擋件(12)間設有樞孔(113)，又於組立板(11)一端連設有呈環狀之軸套(13)，且使組立板(11)另端與該軸套(13)間組設有支撐桿(14)，並使該支撐桿(14)位於組立板(11)之迎風面(111)，由最上方之組立板(11)一端往最下方之組立板(11)相對最上方組立板(11)一端之另端間接設有補強繩(15)，又該補強繩(15)一端亦可束綁於最上方組立板(11)其軸套(13)套接之軸桿(4)上，而補強繩(15)另端則可束綁於最下方組立板(11)相對軸套(13)之另端處；該葉片主體(2)，係設於兩組立板(11)間，乃包含骨架(21)，並使該骨架(21)成形為菱形體，以降低風力通過該菱形骨架(21)之阻力，又於該骨架(21)上、下方各接設有連桿(22)，且使二連桿(22)間張設有葉面(23)，又於骨架(21)設有樞孔(211)，以與葉片架體(1)之組立板(11)上樞孔(113)相對應，並以樞桿(24)穿經葉片架體(1)之組立板(11)及葉片主體(2)其骨架(21)所設樞孔(113)、(211)，又使該樞桿(24)一端形成一固定端頭(241)，以抵設於葉片架體(1)最下方之組立板(11)， 而樞桿(24)另端則設有螺紋段(242)，以穿出葉片架體(1)最上方之組立板(11)，並與螺帽(25)螺設固定，且使該葉片主體(2)相對組立板(11)背風面(112)之一側與止擋件(12)擋止接觸；該緩衝件(3)，係組設於葉片主體(2)之葉面(23)及與其相接觸之相鄰之另一葉片主體(2)的骨架(21)上，並使設於其一葉片主體(2)葉面(23)之緩衝件(3)與另一葉片主體(2)骨架(21)上之緩衝件(3)相互對應，而該二相對應之緩衝件(3)係可為極性相斥之磁鐵。

據此，當組裝使用時，請一併參閱第四、五圖所示，係將本創作之葉片組裝於風力發電機組上，乃使風力發電機組之軸桿(4)先行穿設於葉片架體(1)其組立板(11)一端所設軸套(13)中，以使本創作之葉片組設於風力發電機組之軸桿(4)，再使數個組設有本創作葉片之軸桿(4)裝設於風力發電機組其架體(5)所設上、下二固定板(51)、(52)間，且使該軸桿(4)上端穿出上固定板(51)之樞孔(511)後，使該軸桿(4)上端所設螺紋段(41)以螺帽(42)螺設固定，另使該軸桿(4)下端穿出下固定板(52)之樞孔(521)，且於該上、下固定板(51)、(52)之樞孔(511)、(521)與軸桿(4)間進一步設有軸承(53)，又使該軸桿(4)穿出下固定板(52)之下端端部組設有傳動輪(43)，該傳動輪(43)可為齒輪， 另使該軸桿(4)下端組設之傳動輪(43)與發電裝置(6)之轉軸(61)上所設傳動輪(62)間以傳動帶(63)繞設組接，該傳動輪(62)可為齒輪，另傳動帶(63)可為時規皮帶，以完成本創作葉片與風力發電機組之組裝。

藉此，當風力吹拂於本創作之葉片，而由本創作葉片之葉片架體(1)組立板(11)之迎風面(111)吹入時，請一併參閱第六圖所示，此時，位設於組立板(11)迎風面(111)處之葉片主體(2)便會受風力抵推作用，而壓觸於兩組立板(11)間所設止擋件(12)上定位，於此際，葉片主體(2)係呈閉合狀態，以形成一整面可接受風力推動之迎風面，以完整接收風力之推動，而隨著風力推送，本創作之葉片係會帶動其葉片架體(1)所組接之軸桿(4)轉動，轉動之軸桿(4)即會藉其下端組設之傳動輪(43)經傳動帶(63)帶動發電裝置(6)之傳動輪(62)，以驅動發電裝置(6)之轉軸(61)同步轉動，以由發電裝置(6)處將該風力驅動轉軸(61)轉動之動能化為電能，以提供電力使用。

隨著風力推動本創作之葉片帶動軸桿(4)轉動下，組接於軸桿(4)之葉片亦會產生角度之位移，而使原本迎向風力吹送方向之葉片架體(1)其組立板(11)的迎風面(111)逐漸轉至背向風力吹送的方向，此時，葉片架體(1)其組立板(11)的背風面(112)即會朝向風力吹送來的方向，於此同時，原本 設於葉片架體(1)組立板(11)迎風面(111)因風力推抵，而抵壓於止擋件(12)上定位呈閉合狀態之葉片主體(2)，係會因為由背風面(112)而來的風力推動，逐漸遠離對止擋件(12)的抵壓定位，而呈開啟狀態，於此，由背風面(112)吹來的風力便可順利由開啟狀態之葉片主體(2)通過，以完全解除葉片之背風面(112)迎向風力時的阻力，如此一來，即可使本創作之葉片做順暢的轉動，進而提高風力發電的效率。

再者，當本創作之葉片又隨著軸桿(4)轉動，而使其葉片架體(1)之迎風面(111)又朝向風力吹送來的方向時，組設於葉片架體(1)之葉片主體(2)係會再受風力推送而往止擋件(12)方向位移漸呈封閉狀態，當葉片主體(2)漸呈閉合時，其一葉片主體(2)之葉面(23)係會撞擊到相鄰之另一葉片主體(2)之骨架(21)，此時，組設於相鄰葉片主體(2)之葉面(23)與骨架(21)處呈相斥極性之磁鐵緩衝件(3)，便會利用其相斥之極性設計，以緩衝葉片主體(2)由開啟變為閉合狀態時的撞擊力，避免二相鄰葉片主體(2)因此頻繁的啟閉而快速撞擊損壞的情形，同時可減低運轉時葉片主體間相互拍打撞擊之噪音者。

另者，當本創作之葉片主體(2)因使用日久等因素而損壞時，即可視損壞的葉片主體(2)，將穿設該損壞葉片主體(2)的樞桿(24)上螺接之螺帽(25)解開，以將樞桿(24)抽 出對該損壞葉片主體(2)穿設，於此，便可使該損壞葉片主體(2)脫離與葉片架體(1)的組裝，繼再將換新之葉片主體(2)其骨架(21)所設樞孔(211)與樞桿(24)穿設組接，並將螺帽(25)重新與樞桿(24)端部之螺紋段(242)相螺固，即可達到便利組換葉片主體(2)的效益。

由上述結構及實施方式可知，本創作係具有如下優點：

1.本創作之垂直式風力發電機係使其葉片主體樞接於葉片架體，以使葉片主體便可隨著葉片架體之迎風面及背風面朝向風力來向活動變換其啟閉狀態，如此，當風力吹向迎風面時，葉片主體係呈閉合狀態，以完整接收風力之推動，另當風力吹向背風面時，葉片主體係呈開啟狀態，以避免承受風力產生之阻力，據此，即可有效防止風力於葉片迎風面與背面上同時作用，致使推力抵消情形，而達到大幅提高風力發電的效率者。

2.本創作之垂直式風力發電機係於相鄰之葉片主體的葉面與骨架處設有極性相斥之磁鐵緩衝件，藉此，當葉片主體受風力作用由開啟變為閉合狀態時，利用該極性相斥之緩衝件，便可緩衝葉片主體由開啟變為閉合狀態時的撞擊力，避免二相鄰葉片主體因頻繁的啟閉作動而快速撞擊損壞的情形，同時可減低運轉時葉片主體間相互拍打撞擊之噪音者。

3.本創作之垂直式風力發電機係藉由可活動組拆之樞桿，以將葉片主體與葉片架體穿設組接，依此，當葉片主體損壞時，便可 將樞桿抽離該損壞之葉片主體與葉片架體之組接，並將樞桿穿經換新之葉片主體，如此，便可達到便利組換葉片主體的效益。

4.本創作之垂直式風力發電機係使葉片主體之骨架成形為菱形體，於此，利用該菱形骨架之設計，便可降低葉片主體啟合作動時所受到的風阻，以提高葉片主體作動上的順暢性。

綜上所述，本創作實施例確能達到所預期功效，又其所揭露之具體構造，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出新型專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

(1)‧‧‧葉片架體

(11)‧‧‧組立板

(111)‧‧‧迎風面

(112)‧‧‧背風面

(12)‧‧‧止擋件

(13)‧‧‧軸套

(14)‧‧‧支撐桿

(15)‧‧‧補強繩

(2)‧‧‧葉片主體

(21)‧‧‧骨架

(22)‧‧‧連桿

(23)‧‧‧葉面

(24)‧‧‧樞桿

(241)‧‧‧端頭

Claims (9)

1. 一種垂直式風力發電機，係包含：對稱之垂直式風力發電葉片，該垂直式風力發電葉片係主要設有葉片架體，並於葉片架體上成形有分隔設立之組立板，且於兩分隔之組立板間樞接數葉片主體，又於該葉片架體之組立板一端連設有呈環狀之軸套，另設有該葉片主體係包含有骨架及組接於骨架之葉面，又於葉片主體之骨架與葉片架體之組立板上設有相對之樞孔，並於該葉片主體之骨架與葉片架體之組立板所設樞孔穿設有樞桿，另又於組立板與葉片主體間設有止擋件，而該組立板二側係分別形成迎風面及背風面，並使該止擋件擋止於葉片主體相對組立板背風面之一側；對稱之軸桿，係分別穿設於該垂直式風力發電葉片其葉片架體之軸套中；一架體，係設有上、下二固定板，並使該組設有垂直式風力發電葉片之軸桿對稱樞接於該架體之上、下二固定板間，且使該軸桿下端穿出該下固定板外；一發電裝置，係位於該架體下方，並凸伸有一轉軸；對稱之傳動組件，該傳動組件係包含傳動輪及傳動帶，乃使各軸桿下端處各組設有一傳動輪，另使該發電裝置之轉軸組接有數傳動輪，以與各軸桿組設之傳動輪相對應，另使各軸桿組設之傳動輪及該發電裝置其轉軸上與其相對應組設之傳動輪間以該傳動帶繞設組接。
2. 如申請專利範圍第1項所述垂直式風力發電機，其中，該止擋件係組設於兩分隔之組立板間，並位於相鄰之兩葉片主體之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述垂直式風力發電機，其中，該葉片架體之組立板係成形為弧狀，以使該葉片架體之組立板二側形成有相對弧凹之迎風面及弧凸之背風面。
4. 如申請專利範圍第1項所述垂直式風力發電機，其中，該葉片主體係進一步在與相鄰葉片主體接觸處設有緩衝件。
5. 如申請專利範圍第4項所述垂直式風力發電機，其中，該葉片主體係與相鄰葉片主體於接觸處所設之緩衝件係為極性相斥之磁鐵。
6. 如申請專利範圍第4項所述垂直式風力發電機，其中，該葉片主體之樞桿一端係為一端頭，於該樞桿另端則設有螺紋段，並進一步與螺帽螺設固接。
7. 如申請專利範圍第6項所述垂直式風力發電機，其中，該葉片主體之骨架係成形為菱形體。
8. 如申請專利範圍第1項所述垂直式風力發電機，其中，該葉片架體係進一步於分隔設立之第一片組立板與最末片之組立板間組設有補強繩，且使該補強繩二端分別組設於第一片組立板一端及最末片組立板相對第一片組立板一端之另端處。
9. 如申請專利範圍第8項所述垂直式風力發電機，其中，該葉片架體之組立板係進一步於其二端間組設有支撐桿。