TWM548737U

TWM548737U - 具有逆轉向葉片與導流定向組件的垂直軸風力發電裝置

Info

Publication number: TWM548737U
Application number: TW106206231U
Authority: TW
Inventors: 陳邦家; 王俊超; 莊閔凱; 黃志賢; 鄭岳嘉
Original assignee: 高苑科技大學
Priority date: 2017-05-03
Filing date: 2017-05-03
Publication date: 2017-09-11

Description

具有逆轉向葉片與導流定向組件的垂直軸風力發電裝置

本創作係有關於一種垂直軸風力發電裝置，尤指具有逆轉向葉片與導流定向組件的垂直軸風力發電裝置。

按，垂直軸風力發電裝置傳動風能，不具有逆轉向葉片與導流定向組件，風能無法完全使用，功率較低。

然，上述之習知垂直軸風力發電裝置於實際應用中仍存在有下述之問題點：風能不足，效率不彰，浪費旋轉效能。

本創作人有鑑於上述習知垂直軸風力發電裝置之缺失，乃思及創作的意念，遂以多年的經驗加以設計，經多方探討並試作樣品試驗，及多次修正改良，乃推出本創作。

習知之垂直軸風力發電裝置之缺點，風能不足，效率不彰，浪費旋轉效能，此乃欲解決之技術問題點者。

本創作提供一種具有逆轉向葉片與導流定向組件的垂直軸風力發電裝置，其係由環輪、行星齒輪架、正轉向導流定向葉片、逆轉向導流定向葉片、太陽輪、垂直風機中心軸、垂直風機葉片、發電機外殼、發電機定子線圈、發電機能源輸出、發電機轉子磁場、垂直風機固定座、發電機外殼與中心軸固定座、順向平衡葉片、逆向遮流葉片、連接桿、定向尾翼、發電機轉子、正轉向風機葉片與逆轉向風機葉片所組成；其目的為提高風場利用性，以能符合使用者的應用需求，並具有下列的應用特點：(1)結構簡單，可達到容易製造，體積小，成本降低的目的；(2)不須考慮到另外安裝成本與技術應用等議題，可降低在製作程序上的難度。

2‧‧‧垂直風機

5‧‧‧外部風場

10‧‧‧環輪

20‧‧‧行星齒輪架

21‧‧‧行星齒輪組

30‧‧‧正轉向導流定向葉片

301‧‧‧正轉向垂直風機

40‧‧‧逆轉向導流定向葉片

401‧‧‧逆轉向垂直風機

50‧‧‧太陽輪

34‧‧‧導流定向葉片

60‧‧‧垂直風機中心軸

70‧‧‧垂直風機葉片

80‧‧‧發電機外殼

90‧‧‧發電機定子線圈

100‧‧‧發電機能源輸出

110‧‧‧發電機轉子磁場

120‧‧‧垂直風機固定座

130‧‧‧發電機外殼與中心軸固定座

140‧‧‧順向平衡葉片

150‧‧‧逆向遮流葉片

160‧‧‧連接桿

170‧‧‧定向尾翼

180‧‧‧發電機轉子

190‧‧‧正轉向風機葉片

200‧‧‧逆轉向風機葉片

第1圖係本創作之一種具有逆轉向葉片與導流定向組件的垂直軸風力發電裝置先前技術示意圖一。

第2圖係本創作之一種具有逆轉向葉片與導流定向組件的垂直軸風力發電裝置先前技術示意圖二。

第3圖係本創作之一種具有逆轉向葉片與導流定向組件的垂直軸風力發電裝置先前技術示意圖三。

第4圖係本創作之一種具有逆轉向葉片與導流定向組件的垂直軸風力發電裝置習知旋轉軸式垂直風機示意圖。

第5圖係本創作之一種具有逆轉向葉片與導流定向組件的垂直軸風力發電裝置習知固定軸式垂直風機示意圖。

第6圖係本創作之一種具有逆轉向葉片與導流定向組件的垂直軸風力發電裝置習知垂直風機作動流程圖。

第7圖係本創作之一種具有導流定向組件的垂直風機示意圖。

第8圖係本創作之一種具有導流定向組件的垂直風機流程圖

第9圖係本創作之一種具有逆轉向葉片與導流定向組件的垂直軸風力發電裝置示意圖一。

第10圖係本創作之一種具有逆轉向葉片與導流定向組件的垂直軸風力發電裝置作動流程圖。

第11圖係本創作之一種具有正逆轉向渦輪組件的垂直風機示意圖。

第12圖係本創作之一種具有正逆轉向渦輪組件的垂直風機流程圖。

由第1圖所示觀之，其係一種具有逆轉向葉片與導流定向組件的垂直軸風力發電裝置先前技術示意圖一，主要包含有逆向遮流葉片(150)，順向平衡葉片(140)，定向尾翼(170)，以及連接桿(160)等四部份，逆向遮流葉片(150)用以遮蔽流向逆流葉片(150)的氣流，以避免產生逆轉向的轉矩，順向平衡葉片(140)用以抵消部份逆向遮流葉片(140)所產生的相對轉矩，定向尾翼(170)主要用於產生對轉風場風向的轉矩，以及產生部份抵消逆向遮流葉片(150)的轉矩，另外，連接桿(160)將上述逆向遮流葉片(150)、順向平衡葉片(140)與定向尾翼(170)等三部份予以連結，以能共同產生氣體導流與風場定向的功能。

由第2圖與第3圖所示觀之，其係一種具有逆轉向葉片與導流定向組件的垂直軸風力發電裝置先前技術示意圖二與示意圖三，為曲線型葉片與直線型葉片等兩種基本型式，其缺點或限制包括：(1)渦輪的啟動須要較大的流體流速(2)僅適用於較小功率發電的應用(3)依葉片與風向的相對角度會呈現不平順的扭力脈波等。

第4圖為一種具有逆轉向葉片與導流定向組件的垂直軸風力發電裝置習知旋轉軸式垂直風機示意圖，垂直軸風力發電裝置以垂直風機中心軸(60)型式為基礎，垂直風機(30)之垂直風機中心軸(60)固定於垂直風機固定座(120)，垂直風機中心軸(60)帶動發電機機轉子(180)的發電機轉子磁場(110)旋轉，利用力可所提出具有正逆轉向雙垂直軸葉片(70)的風力發電機設計，外部氣風場(5)，得到具有加速比與相同旋轉方向的中心軸旋轉運動，並帶動發電機轉子(180)與發電機定子線圈(90)，產生旋轉發電機轉子磁場(110)，並在發電機轉子(180)得到發電機電能輸出(100)，發電機轉子(180)與發電機定子線圈(90)都有發電機外殼(80)保護，發電機外殼(80)則和發電機外殼與中心軸固定座(130)固定著。

第5圖為一種具有逆轉向葉片與導流定向組件的垂直軸風力發電裝置習知固定軸式垂直風機示意圖，垂直軸風力發電裝置以垂直風機中心軸(60)型式為基礎，垂直風機(30)之垂直風機中心軸(60)固定於垂直風機固定座(120)，垂直風機中心軸(60)帶動發電機機轉子(180)的發電機轉子磁場(110)旋轉，利用力可所提出具有正逆轉向雙垂直軸葉片(70)的風力發電機設計，外部氣風場(5)，得到具有加速比與相同旋轉方向的中心軸旋轉運動，並帶動發電機轉子(180)與發電機定子線圈(90)，產生旋轉發電機轉子磁場(110)，並在發電機轉子(180)得到發電機電能輸出(100)，發電機轉子(180)與發電機定子線圈(90)都有發電機外殼(80)保護，發電機外殼(80)則和發電機外殼與中心軸固定座(130)固定著。

第6圖為一種具有逆轉向葉片與導流定向組件的垂直軸風力發電裝置習知垂直風機作動流程圖，在外部風場(5)吹風情況下，吹到垂直風機(2)的正轉向風機葉片(190)或與逆轉向風機葉片(200)下，造成對稱分布的風機葉片會同時呈現順風向的正轉向，以及逆風向的逆轉向等兩種風機葉片操作狀態，帶動發電機機轉子(180)來發電。

第7圖與第8圖為一種具有導流定向組件的垂直風機示意圖與流程圖，在外部風場(5)吹風情況下，吹到正轉向導流定向葉片(30)控制正轉向風機葉片(190)或與逆轉向風機葉片(200)，做同時呈現順風向的正轉向，以及逆風向的逆轉向等兩種風機葉片操作狀態，帶動發電機機轉子(180)來發電，但是卻缺乏可逆轉向轉動機制，造成風力使用不完全的缺點。

由第9圖所示觀之，其係一種具有逆轉向葉片與導流定向組件的垂直軸風力發電裝置示意圖一，其係由環輪(10)、行星齒輪架(20)、正轉向導流定向葉片(30)、逆轉向導流定向葉片(40)、太陽輪(50)、垂直風機中心軸(60)、垂直風機葉片(70)、發電機外殼(80)、發電機定子線圈(90)、發電機能源輸出(100)、發電機轉子磁場(110)、垂直風機固定座(120)、發電機外殼與中心軸固定座(130)、順向平衡葉片(140)、逆向遮流葉片(150)、連接桿(160)、定向尾翼(170)、發電機轉子(180)、正轉向風機葉片(190)與逆轉向風機葉片(200)所組成，本創作之具有逆轉向葉片與導流定向組件的垂直軸風力發電裝置以垂直風機中心軸(60)型式為基礎，垂直風機中心軸(60)固定於垂直風機固定座(120)，垂直風機(2)上的垂直風機中心軸(60)上下耦接逆轉向導流定像葉片(40)與正轉向導流定像葉片(30)，其風機標示為正轉向垂直風機(301)，並聯結於行星齒輪架(20)，再者，一個固定於同一旋轉中心軸的逆轉向垂直風機(401)，堆疊設置於正轉向垂直風機(301)的上方，並連結於行星齒輪組(21)的環輪(10)，行星齒輪組(21)的太陽輪(50)為輸出端，藉由聯結於垂直風機中心軸(60)，帶動發電機機轉子(180)的發電機轉子磁場(110)旋轉，可以決定環輪(10)與行星齒輪架(20)及太陽輪(50)齒數之間的關係，以及以太陽輪(50)角速度為輸出，所得到逆轉向垂直風機(401)與正轉向垂直風機(301)兩個垂直風機轉向的一致化與加速比關係，所提出具有正逆轉向雙垂直軸葉片(70)的風力發電機設計，在外部風場(5)吹風產生外部氣流動能，使得正轉向垂直風機(301)與逆轉向垂直風機(401)，產生相反方向的旋轉。然而，經由行星齒輪架(20)的連結，則可在太陽輪(50)的輸出端，得到具有加速比與相同旋轉方向的中心軸旋轉運動，並帶動發電機轉子(180)，產生旋轉發電機轉子磁場(110)，並在發電機轉子(180)得到發電機電能輸出(100)，發電機轉子(180)與發電機定子線圈(90)都有發電機外殼(80)保護，發電機外殼(80)則和發電機外殼與中心軸固定座(130)固定著，藉由適當的遮擋作用於逆風向的逆轉向風機葉片(200)與正風向的正轉向風機葉片(190)，可以有效消除逆轉向風機葉片(200)與正轉向風機葉片(190)所造成的力矩抵銷現象，行星齒輪組(21)包括行星齒輪架(20)、太陽輪(50)與環輪(10)。

第10圖為一種具有逆轉向葉片與導流定向組件的垂直軸風力發電裝置作動流程圖，在外部風場(5)吹風情況下，吹到導流定向葉片(34) 上，導流定向葉片(34)包括正轉向導流定向葉片(30)與逆轉向導流定向葉片(40)，正轉向導流定向葉片(30)與逆轉向導流定向葉片(40)控制正轉向風機葉片(190)或與逆轉向風機葉片(200)各別耦接正轉向垂直風機(301)與逆轉向垂直風機(401)，同時呈現順風向的正轉向，以及逆風向的逆轉向等兩種風機葉片操作狀態，帶動環輪(10)或行星齒輪架(20)來發電。

由第11圖所示觀之，其係一種具有正逆轉向渦輪組件的垂直風機示意圖，一個固定於同一旋轉中心軸的逆轉向垂直風機(401)，堆疊設置於正轉向垂直風機(301)的上方，並連結於行星齒輪組(21)的環輪(10)，行星齒輪組(21)的太陽輪(50)為輸出端，帶動發電機機轉子(180)，可以決定環輪(10)與行星齒輪架(20)及太陽輪(50)齒數之間的關係，以及以太陽輪(50)角速度為輸出，所得到逆轉向垂直風機(401)與正轉向垂直風機(301)兩個垂直風機轉向的一致化與加速比關係，外部氣流動能，使得正轉向垂直風機(301)與逆轉向垂直風機(401)，產生相反方向的旋轉。然而，經由行星齒輪架(20)的連結，則可在太陽輪(50)的輸出端，得到具有加速比與相同旋轉方向的中心軸旋轉運動，並帶動發電機轉子(180)，行星齒輪組(21)包括行星齒輪架(20)、太陽輪(50)與環輪(10)。

由第12圖所示觀之，其係一種具有正逆轉向渦輪組件的垂直風機流程圖，一個固定於同一旋轉中心軸的逆轉向垂直風機(401)，堆疊設置於正轉向垂直風機(301)的上方，並連結於行星齒輪組(21)的環輪(10)，行星齒輪組(21)的太陽輪(50)為輸出端，帶動發電機機轉子(180)，可以決定環輪(10)與行星齒輪架(20)及太陽輪(50)齒數之間的關係，以及以太陽輪(50)角速度為輸出，所得到逆轉向垂直風機(401)與正轉向垂直風機(301)兩個垂直風機轉向的一致化與加速比關係，外部氣流動能，使得正轉向垂直風機(301)與逆轉向垂直風機(401)，產生相反方向的旋轉。然而，經由行星齒輪架(20)的連結，則可在太陽輪(50)的輸出端，得到具有加速比與相同旋轉方向的中心軸旋轉運動，並帶動發電機轉子(180)，行星齒輪組(21)包括行星齒輪架(20)、太陽輪(50)與環輪(10)。

綜上所述，本創作確實已達突破性之結構設計，而具有改良之創作內容，同時又能夠達到產業上之利用性與進步性，且本創作未見於任何刊物，亦具新穎性，當符合專利法相關法條之規定，爰依法提出新型專利申請，懇請鈞局審查委員授予合法專利權，至為感禱。