TWM540190U - 一種飛輪發電裝置 - Google Patents

Description

一種飛輪發電裝置

本創作係有關一種飛輪發電裝置，尤指適用於風力或水力發電的飛輪發電裝置。

習知水平軸式風力發電機的葉片直接連接於發電機主軸，葉片所承受的能量均由發電機主軸承受，對於大型發電規格與容量時，發電機巨大笨重，經常造成事故。例如：遇到瞬間暴風，水平軸式風力發電機之風塔易斷。又習知風力發電設備，重量往往超過100公噸以上，加上葉片的重量，集中在發電機主軸，葉片承接風力後迴轉，構成巨大的衝力，這些狀況是安全發電的危險因素。不能安全發電，就對用電者沒有保障，習知技術尚有很大改善空間。

習知水平軸式風力發電機的啟動風速約為3m/s，而風速在3~5m/s之間的發電效率很低，風速由3~5m/s達到12~15m/s之間，發電機的效率急速上升。一般風力發電機在發電規格容量90%時，風速為12~15m/s。當超過發電規格90%之後的風速的發電效率也很低，而風速超過30~35m/s時關機。風力發電機在3~5m/s及15~35m/s這兩區間的發電效率也很低，浪費資源。

又習知水平軸式風力發電機，於2014年時其葉片平均迴轉直徑為99.4m，平均高度82.7m，葉片直徑大，要減輕葉片的重量是非常困難。而葉片迴轉時所造成的衝力也大，大衝力對發電設備有百害而無一利。衝力大不但會損耗資源，且發電機不易啟動，妨礙安全發電。

習知大型海洋水力發電機的渦輪葉片非常重，一般流速在1m/s的海流，沒有辦法使葉片轉動，到目前為止可以實際使用的水流其流速在1m/s發電機尚未出現。而很多地方的海流流速在1m/s左右，且蘊藏量非常豐富， 未能善加使用是一種浪費。又習知大型河流水力發電機的渦輪葉片也非常重，需要很高的落差，且水流量要相當豐沛的區域才能有發電的經濟效益。所以大型河流水力發電機無法利用在落差較次的水場，以及水流量少的區域，也是資源浪費。

有鑑於此，本創作基於習知水平軸式風力發電設備，重量往往超過100公噸以上，加上葉片的重量，集中在發電機主軸，葉片承接風力後迴轉，造成巨大的衝力，這些情況對安全發電會造成影響，經常故障與發生事故，沒有辦法安全發電，是業界急欲解決的問題，尚有很大改善空間。

本創作提出「飛輪發電裝置」，係對於水平軸式風力發電機結構做出嶄新改變，採用無主軸的設計，以複數個發電機取代一個發電機，把重量分散；以及由於無主軸之設計，葉片短且輕得以實現安全發電為主要目的，提高資源利用及降低發電成本。

本創作之主要目的，為解決上述習知水平軸式風力發電機的葉片直接連接於發電機主軸，其發電機巨大笨重，風力發電機在3~5m/s及15~35m/s這兩區間的發電效率低的問題。為了達成此目的，所採取的手段為以複數個發電機取代單一發電機，將其重量分散到多處，控制發電機的投入數量，在安全發電條件下提高發電量。

本創作之另一目的，為解決發電機的葉片直接連接於發電機主軸與葉片迴轉大又重，且迴轉時所造成的衝力問題。為了達成此目的，所採取的手段為設計新穎的飛輪發電裝置。該裝置沒有主軸，由「葉片迴轉輪模組」與「裝置固定模組」相互組合而成，而「葉片迴轉輪模組」可在「裝置固定模組」上任意旋轉。舉例說明，例如：「葉片迴轉輪模組」之內外徑，分別為48m及50m其葉片長度只有「外徑-內徑」的1/2=1m。1m葉片與現有的25m葉片比較，葉片的重量比要小於1/25，造成的衝力遠小於1/125，減輕發電機主軸的負擔，發電安全性大幅度提升。葉片之重量較輕，輕量化的葉片有利 於水流其流速在1m/s以下的發電，發電設備之造價可大幅下降。而發電設備的啟動之流體流速也會大幅下降，提高資源更有效之利用，降低發電成本。

1‧‧‧第一葉片迴轉輪模組

11‧‧‧第一固定架

12‧‧‧第一葉片

13‧‧‧第一導軌

14‧‧‧第一齒輪

2‧‧‧第一裝置固定架模組

21‧‧‧第二固定架

22‧‧‧第一導輪

23‧‧‧第二齒輪

24‧‧‧發電機

3‧‧‧第二葉片迴轉輪模組

31‧‧‧第二導輪

4‧‧‧第二裝置固定架模組

41‧‧‧第二導軌

5‧‧‧第三葉片迴轉輪模組

51‧‧‧第二葉片

6‧‧‧第四葉片迴轉輪模組

61‧‧‧第三固定架

62‧‧‧第三齒輪

63‧‧‧第三導軌

7‧‧‧第三裝置固定架模組

71‧‧‧第四固定架

72‧‧‧第三導輪

73‧‧‧第四齒輪

81‧‧‧第一包覆物件

82‧‧‧第二包覆物件

83‧‧‧外導流罩

84‧‧‧內導流罩

第1圖係本創作之代表圖

第2圖係本創作之第一葉片迴轉輪模組示意圖

第3圖係本創作之第一裝置固定架模組示意圖

第4圖係本創作之第二葉片迴轉輪模組示意圖

第5圖係本創作之第二裝置固定架模組示意圖

第6圖係本創作之另一實施例-1

第7圖係本創作之另一實施例-2

第8圖係本創作之第三葉片迴轉輪模組示意圖

第9圖係本創作之另一實施例-3

第10圖係本創作之第四葉片迴轉輪模組示意圖

第11圖係本創作之第三裝置固定架模組示意圖

第12圖係本創作之較佳一實施例前俯視圖

第13圖係本創作之較佳一實施例後俯視圖

由於本創作係揭露一種飛輪發電裝置，其中所利用到的物件、結構與原理，已於先前技術中詳細揭露，故以下文中之說明，不再作完整描述。同時，以下文中所對照之圖式，係表達與本創作特徵有關之結構示意，並未亦不需要依據實際尺寸完整繪製，蓋先敘明。

請參閱第1圖，第2圖，第3圖，本創作之實施例。在此實施例中係提供一種飛輪發電裝置，包含有：一第一固定架11；以及在第一固定架11上相互間隔設置複數個第一葉片12；以及在第一固定架11上，設置一第一導軌13，設置一第一齒輪14，構成第一葉片迴轉輪模組1；以及在一第二固定架 21上，設置複數個第一導輪22，設置複數個發電機24；以及在每一發電機24上，設置一第二齒輪23，構成第一裝置固定架模組2；以及第一葉片迴轉輪模組1上的第一導軌13，連接第一裝置固定架模組2上的第一導輪22；以及第一葉片迴轉輪模組1上的第一齒輪14，連接第一裝置固定架模組2上的第二齒輪23；藉此，第一葉片迴轉輪模組1上第一葉片12承受風力或水力後，帶動第一葉片迴轉輪模組1在第一裝置固定架模組2上迴轉，第一齒輪14帶動第二齒輪23轉動，帶動第一裝置固定架模組2上的發電機24運轉，產生電能。

請參閱第4圖，第5圖，第6圖所示，本創作之另一實施例。在此實施例中係提供一種飛輪發電裝置，包含有：一第一固定架11；以及在第一固定架11上相互間隔設置複數個第一葉片12；以及在第一固定架11上，設置複數個第二導輪31，設置一第一齒輪14，構成第二葉片迴轉輪模組3；以及在一第二固定架21上，設置一第二導軌41，設置複數個發電機24；以及在每一發電機24上，設置一第二齒輪23，構成第二裝置固定架模組4；以及第二葉片迴轉輪模組3上的第二導輪31，連接第二裝置固定架模組4上的第二導軌41；以及第二葉片迴轉輪模組3上的第一齒輪14，連接第二裝置固定架模組4上的第二齒輪23；藉此，第二葉片迴轉輪模組3上的第一葉片12承受風力或水力後，帶動第二葉片迴轉輪模組3在第二裝置固定架模組4上迴轉，第一齒輪14帶動第二齒輪23轉動，帶動第二裝置固定架模組4上的發電機24運轉，產生電能。

請參閱第7圖，第8圖所示，本創作之另一較佳實施例。在此實施例中係提供一種飛輪發電裝置，包含有：一第一固定架11；以及在第一固定架11上相互間隔設置複數個第二葉片51；以及在第一固定架11上，設置一第一導軌13，設置一第一齒輪14，構成第三葉片迴轉輪模組5；以及在一第二固定架21上，設置複數個第一導輪22，設置複數個發電機24；以及在每一發電機24上，設置一第二齒輪23，構成第一裝置固定架模組2；以及第三葉片迴轉輪模組5上的第一導軌13，連接第一裝置固定架模組2上第一導輪22；以及 第三葉片迴轉輪模組5上的第一齒輪14，連接第一裝置固定架模組2上的第二齒輪23；藉此，第三葉片迴轉輪模組5上的第二葉片51承受風力或水力後，帶動第三葉片迴轉輪模組5在第一裝置固定架模組2上迴轉，第一齒輪14帶動第二齒輪23轉動，帶動第一裝置固定架模組2上的發電機24運轉，產生電能。

請參閱第9圖，第10圖，第11圖所示，本創作之另一較佳實施例。在此實施例中係提供一種飛輪發電裝置，包含有：一第三固定架61；以及在第三固定架61上相互間隔設置複數個第一葉片12；以及在第三固定架61上，設置一第三導軌63，設置一第三齒輪62，構成第四葉片迴轉輪模組6；以及在一第四固定架71上，設置複數個第三導輪72，設置複數個發電機24；以及在每一發電機24上，設置一第四齒輪73，構成第三裝置固定架模組7；以及第四葉片迴轉輪模組6上的第三導軌63，連接第三裝置固定架模組7上的第三導輪72；以及第四葉片迴轉輪模組6上的第三齒輪62，連接第三裝置固定架模組7上的第四齒輪73；藉此，第四葉片迴轉輪模組6上的第一葉片12承受風力或水力後，帶動第四葉片迴轉輪模組6在第三裝置固定架模組7上迴轉，第三齒輪62帶動第四齒輪73轉動，帶動第三裝置固定架模組7上的發電機24運轉，產生電能。

請參閱第12圖，第13圖所示，本創作之另一較佳實施例。在此實施例中係提供一種飛輪發電裝置，包含有：一第一固定架11；以及在第一固定架11上相互間隔設置複數個第二葉片51；以及在第一固定架11上，設置一第一導軌13，設置一第一齒輪14，構成第三葉片迴轉輪模組5；以及在一第二固定架21上，設置複數個第一導輪22，設置複數個發電機24；以及在每一發電機24上，設置一第二齒輪23，構成第一裝置固定架模組2；以及第三葉片迴轉輪模組5上的第一導軌13，連接第一裝置固定架模組2上第一導輪22；以及第三葉片迴轉輪模組5上的第一齒輪14，連接第一裝置固定架模組2上的第二齒輪23；以及在第一裝置固定架模組2上，設置一外導流罩83；以及在第三葉片迴轉輪模組5上，設置一第一包覆物件81，設置一第二包覆物件82， 設置一內導流罩84；藉此，風力或水力經由外導流罩83，內導流罩84導入裝置，第三葉片迴轉輪模組5上的第二葉片51承受風力或水力後，帶動第三葉片迴轉輪模組5在第一裝置固定架模組2上迴轉，第一齒輪14帶動第二齒輪23轉動，發電機24運轉，產生電能。

雖然本創作之實施例揭露如上所述，然並非用以限定本創作，任何熟習相關技藝者，在不脫離本創作之精神和範圍內，舉凡依本創作申請範圍所述之形狀、構造、特徵及精神當可做些許之變更，因此本創作之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

11‧‧‧第一固定架

12‧‧‧第一葉片

13‧‧‧第一導軌

14‧‧‧第一齒輪

21‧‧‧第二固定架

22‧‧‧第一導輪

23‧‧‧第二齒輪

24‧‧‧發電機

Claims (2)

1. 一種飛輪發電裝置，包含有：一第一固定架；以及在第一固定架上相互間隔設置複數個第一葉片；以及在第一固定架上，設置一第一導軌，設置一第一齒輪，構成第一葉片迴轉輪模組；以及在一第二固定架上，設置複數個第一導輪，設置複數個發電機；以及在每一發電機上，設置一第二齒輪，構成第一裝置固定架模組；以及第一葉片迴轉輪模組上的第一導軌，連接第一裝置固定架模組上的第一導輪；以及第一葉片迴轉輪模組上的第一齒輪，連接第一裝置固定架模組上的第二齒輪；藉此，第一葉片迴轉輪模組上第一葉片承受風力或水力後，帶動第一葉片迴轉輪模組在第一裝置固定架模組上迴轉，第一齒輪帶動第二齒輪轉動，帶動第一裝置固定架模組上的發電機運轉，產生電能。
2. 一種飛輪發電裝置，包含有：一第一固定架；以及在第一固定架上相互間隔設置複數個第一葉片；以及在第一固定架上，設置複數個第二導輪，設置一第一齒輪，構成第二葉片迴轉輪模組；以及在一第二固定架上，設置一第二導軌，設置複數個發電機；以及在每一發電機上，設置一第二齒輪，構成第二裝置固定架模組；以及第二葉片迴轉輪模組上的第二導輪，連接第二裝置固定架模組上的第二導軌；以及第二葉片迴轉輪模組上的第一齒輪，連接第二裝置固定架模組上的第二 齒輪；藉此，第二葉片迴轉輪模組上的第一葉片承受風力或水力後，帶動第二葉片迴轉輪模組在第二裝置固定架模組上迴轉，第一齒輪帶動第二齒輪轉動，帶動第二裝置固定架模組上的發電機運轉，產生電能。