專利名稱：風能動力裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種動力裝置，尤其涉及利用風力產生能源的風能動力裝置。
背景技術：
一般工業上所使用的能源，多為石油、燃煤等非再生能源，因此在各國工業逐漸發展的同時，對能源的需求亦隨之俱增，導致存量逐漸不足，產生全球性的能源危機；此外，這些不可再生能源使用后所產生的廢棄物，也逐漸造成了全球氣候暖化的問題。近年來，隨著環保意識的加強，各國均相繼提倡節能減排的概念，希望能延緩、甚至改善人類破壞環境及消耗地球資源的速度，因此，減少不可再生能源的消耗，尋找新的替代能源、以及發展可再生能源，成為一些發達國家近期發展的重點。可再生能源包含太陽能、風力及潮汐等；其中，就風力發電而言，主要是利用風力帶動一風力發電機作動，以產生所需的電力，一般常見的風力發電機，大致區分為立軸式及橫軸式兩種；立軸式風力發電機，其葉片的根軸與地面呈垂直狀，橫軸式風力發電機，其葉片的根軸則與地面呈水平狀。目前現有的立軸式風力發電機9(如圖1所示)，包含有一旋轉軸91，該旋轉軸91上設有若干個弧形葉片92，該若干個弧形葉片92的一側端緣固接在旋轉軸91，在旋轉軸91的徑向上呈等角度放射狀排列；旋轉軸91的一端通過聯軸器93與一發電裝置94相連接。這樣，當上述若干個葉片92被風吹動時，即可帶動該旋轉軸91旋轉，從而帶動該發電裝置94產生電力，且所產生電量與該旋轉軸91的轉速成正比。但是立軸式風力發電機9具有下列缺點:一、無法調節進風流量:由于風力為自然現象，風力的大小取決于自然條件，無法人為控制，風力愈強，旋轉軸91的轉速就愈高，但每組發電裝置94均有作業上限，為避免強風(例如臺風時可能發生每秒風速大于75米的陣風)使該旋轉軸91高速旋轉以致發電裝置超載運轉而毀損，現有立軸式風力發電機9因未具有能夠調節進風流量的結構，因此必須另設置一煞車系統，在風力過大時啟動煞車保護其發電裝置94，甚至停機避免機組超載運轉；但是，設置煞車系統增加了立軸式風力發電機9結構的復雜性，使制造成本提高，而停機則造成發電作業的停擺，造成損失。此外，葉片92因需承受不定方向及強弱不等的風力，因此需選用高強度及耐疲勞的材料來制造，在材質的選用上，受到很大的限制，同時也導致葉片92的制造成本偏高。二、無法調整進風角度:由于吹在葉片92上的風來自不定方向，加上現有的立軸式風力發電機9并未設有能夠調整進風角度的結構，因此各不同進風角度的風，可能提供方向相反的旋轉動力，后來的風力可能形成先前風力推動葉片92旋轉的阻力，造成啟動風速高、風能利用率低等缺點，因此對現有的立軸式風力發電機9而言，微風時的風能利用率尤其不佳，甚至無法作動。三、無法串聯設置:現有的每一立軸式風力發電機9均配置有一發電裝置94，且各立軸式風力發電機9因未具有連接結構而無法串聯設置，因此若欲以較大的發電裝置94來提高發電量時，唯一的方法就是將葉片92大型化，然而大型葉片92的在制造上有一定的技術難度，因此為達到一定的總發電量，業者大多只能以數個小型立軸式風力發電機9來取代一大型立軸式風力發電機9，徒增成本，使風力發電的推廣受到極大的限制。

發明內容
為解決現有立軸式風力發電機存在的無法調節進風流量、無法調整進風角度、無法串聯設置所導致的種種問題，本發明提供解決上述問題的一種風能動力裝置。一種風能動力裝置，其主要特征是，包含有:基座，在所述基座設有樞接部；罩體，所述罩體的內部形成一容置室，所述罩體設置在上述基座上，所述罩體上設有若干個進風口，所述若干個進風口分別樞接可控制進風流量的風門；動葉輪，設置在上述容置室中，所述動葉輪的一端樞接在上述基座的樞接部。上述基座設有位于上述容置室內的導流組件，所述導流組件包含若干個導流片，若干個導流片內部形成一容置空間，所述動葉輪設置在所述容置空間中。上述罩體頂部另設有一輔助固定盤，所述輔助固定盤設有一樞接部，上述動葉輪的另一端樞接于上述輔助固定盤的樞接部。本發明的有益效果是:本發明的風能動力裝置，在動葉輪外側設置罩體，并在該罩體的進風口處，加設可調節進風流量的風門，藉以自動控制風門發揮節流效果，令動葉輪的轉速維持在安全范圍內，避免機組超載運轉，可以保護機組組件的安全，減少損失及維修費用。同時，因罩體能隔絕高速風力對內部構件的傷害，因此罩體內部構件材質的選擇性則相對更加多元化，且許多組件的強度需求降低，從而減少材料用量，能有效降低制造成本。本發明的風能動力裝置，在動葉輪外側設置導流片以調整進風角度，并將風引導至同一方向的受風面上，能提升風能利用率并降低啟動風速。本發明的風能動力裝置，可串聯設置，使該若干個旋轉軸可以同步轉動，并接設至一負載容量較大的發電機，以提升發電能力，故可以適用于各種負載容量規格的發電機。


圖1:現有立軸式風力發電機的立體圖；圖2:本發明實施例一的立體分解圖；圖3:本發明實施例一組合后的縱向剖視圖；圖4:圖2的局部放大圖；圖5:本發明實施例二的立體分解圖；圖6:本發明實施例二組合后的橫向剖視圖；圖7:本發明實施例二組合后的縱向剖視圖；圖8:本發明串聯設置的實施示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8對本發明的較佳實施例作詳細說明:實施例一:
如圖2所示，一種風能動力裝置主要包含有基座1、罩體2及動葉輪3 ;上述罩體2設置在基座I上，動葉輪3則設置在罩體2內部。基座I設有樞接部11，樞接部11可為各種能夠樞接動葉輪3的結構設計；在本實施例中，該樞接部11為一軸承，并可以設置在基座I的一個表面上。罩體2設置在基座I上，罩體2可為任意形狀的中空框體，且較佳系為一多邊形中空框體。在本實施例當中，罩體2由圍板21圍設成一六角中空框體，圍板21均設有若干個進風口 22，且上述若干個進風口 22呈等距設置。每一進風口 22搭配設置一風門23，風門23由一樞軸24樞接于進風口 22，以便受控后樞轉，使進風口 22呈現關閉或不同開啟程度，從而控制進入罩體2的風的流量。此外，設置在同一圍板21的若干個風門23，還可以透過一連接桿25相互串聯接設，使若干個風門23可隨連接桿25的位移，而相對于各自對應的進風口 22產生相同角度的樞轉；在本實施例中，該連接桿25 —端設有一驅動裝置26，該驅動裝置26可以連動連接桿25產生軸向位移。如圖4所示，驅動裝置26可以包含動力源261、主動齒輪262、從動齒輪263、蝸桿264和轉速計265。動力源261可以設置在圍板21的下端(依圖面而言)，并與圍板21最底部的風門23相鄰；主動齒輪262為一傘齒輪，并與動力源261相接；從動齒輪263固定設置在最底部的風門23的樞軸24上；蝸桿264的一端與從動齒輪263相嚙合，另一端設有與該主動齒輪262相嚙合的傘齒輪266 ;轉速計265與動力源261連接。如圖2所示，罩體2內部形成容置室27，任何兩塊相鄰接的圍板21之間，可在容置室27內延伸設置一連接板28。相鄰的二塊連接板28之間，還可以設有若干個導風板29，以加強罩體2的結構穩定性，導風板29可間隔且平行設置在進風口 22的上下兩側(依圖面而言)。動葉輪3設置在容置室27中，動葉輪3至少包含有一旋轉軸31及若干個葉片32，藉由風力作用于若干個葉片32，以帶動旋轉軸31產生軸向自轉，而若干個葉片32與旋轉軸31的設置方式可以為任意型態。在本實施例中，該旋轉軸31上設有間隔設置的二塊固定片33，旋轉軸31貫穿二塊固定片33，若干個葉片32則間隔設置在二塊固定片33之間，且以旋轉軸31為圓心呈環狀排列設置，葉片32的徑向截面呈弧形狀，若干個葉片32均朝同一環形方向延伸。如圖2、圖3所示，旋轉軸31的一端部樞接于基座I的樞接部11 ;本實施例中，該旋轉軸31的一端穿過該基座I而與一接頭34(類如:法蘭接頭、聯軸器等)相接，接頭34的另一端可以延接一發電機。據此，風可透過若干個導風板29調整入風的角度，使所有通過進風口 22的風，都能透過導風板29整流，使氣流正向吹至葉片32，以帶動動葉輪3相對于基座I產生旋轉，藉以致動發電機，將動葉輪3旋轉所得的機械能轉換成電能，而動葉輪3的轉速可由轉速計265測得；另為避免發電機超載而毀損，可依據各發電機的負載能力設定動葉輪3的臨界轉速。如圖4所示，當風力過于強勁，使轉速計265偵測到的動葉輪3轉速逼近設定的臨界轉速時，轉速計265將發出信號，使驅動裝置26的動力源261自動感應啟動，帶動主動齒輪262旋轉，使蝸桿264相對轉動，進而使該從動齒輪263旋轉以帶動最底部的風門23樞轉，并透過連接桿25連動其余風門23，以各自的樞軸24為支點產生同步樞轉，藉以減小進風口 22面積，發揮節流效果，令動葉輪3的轉速維持在安全范圍內，使本發明的風能動力裝置不必額外設置煞車系統，也能有效避免機組超載運轉，保護機組組件的安全，減少損失及維修費用。當風力減弱時，轉速計265將偵測到的動葉輪3轉速減緩并發出信號，使該動力源261再度自動感應啟動，控制該主動齒輪262反轉，使各風門23樞轉，藉以增大進風口 22面積，使進入罩體2的風量增加，令動葉輪3維持穩定的轉速，在發電機載滿運轉后能維持平穩供電。本發明的風能動力裝置在高速風力的環境下，仍可以不必停機，只要將進風口 22面積調小即可持續運作，能讓風力發電近乎全年無休，制造最大經濟效益。若遇及超高風速的臺風天，風門23可以在樞轉一特定角度后，完全遮蓋所對應的進風口 22，使罩體2外的風無法吹入，從而避免機組組件毀損。所以罩體2的設置，不但能調節進風流量避免機組超載運轉,還能同時隔絕高速風力對內部構件的傷害，因此罩體2內部構件的材質，可選擇強度適中者，結構設計時的安全系數亦得以適度的降低，從而減少材料用量，具有降低制造成本的效果。實施例二:如圖5所示，風能動力裝置主要包含有基座1、罩體2、動葉輪3、導流組件4及輔助固定盤5 ;導流組件4設于基座I上，且罩體2套設于導流組件4外圍，動葉輪3則設置于導流組件4內部,輔助固定盤5設于罩體2頂部。基座1、罩體2與動葉輪3的結構大致上同實施例一，相同的結構不再詳述。導流組件4設于基座I上，包含若干個導流片41，若干個導流片41采用間隔設置，且以基座I的樞接部11為圓心呈環狀排列設置，使若干個導流片41可圍繞形成一容置空間42。導流片41構成容置空間42的端緣可以形成一導風部411，導風部411的徑向截面呈弧形狀延伸，且若干個導風部411均朝同一環形方向延伸。如圖5、圖6所示，導流組件4設置于罩體2內部所形成的容置室27中，動葉輪3則設置于在導流組件4的容置空間42中，并使葉片32可以順向對位至導流片41的導風部411。如圖5、圖7所示，輔助固定盤5設置在罩體2頂部(依圖面而言)；在本實施例中，罩體2由基座I與輔助固定盤5夾固，以加強罩體2與基座I的結合穩定度。此外，輔助固定盤5還可以設有一樞接部51，使動葉輪3的旋轉軸31的端部可以分別樞接于基座I和輔助固定盤5的樞接部11、51，并分別穿過基座I及輔助固定盤5而與接頭34(類如:法蘭接頭、聯軸器等)相接，且其中一接頭34的另一端可以延接發電機。據此，風可吹向葉片32以帶動動葉輪3相對于基座I產生旋轉，藉以致動發電機，將動葉輪3旋轉所產生的機械能轉換為電能。如圖6、圖7所示，罩體2透過若干個風門23調節進風流量的機制大致上同第一實施例所述，但若干個導風板29可以使所有通過進風口 22的風，都經過初步整流而正向導入導流片41中，因此無論從任何方向進入到該導流片41中的氣流，皆可以順著環狀排列的導流片41，以及同向環狀延伸的導風部411，順向使所有氣流皆可以精準地流至各葉片32的同一受風面，不會有流至另一受風面而形成阻力的氣流，使該動葉輪3可以順暢地相對于基座I產生旋轉；另加上因若干個導流片41呈環狀排列的緣故，使進入到各葉片32前的風口截面積變小，可對氣流加壓，因此本發明的風能動力裝置具有較現有風力發電裝置更低的啟動風速，且即使是微弱的氣流，亦可將其發揮最高發電效能，提升風能利用率。如圖8所示，本發明可以將若干個風能動力裝置，以相鄰的接頭34相互結合以串聯方式設置，使若干個旋轉軸31可以同步轉動，并接設至一負載容量較大的發電機35，以期如同加大葉片的尺寸般，提高本發明的風能動力裝置的發電能力，故可以適用于各種負載容量規格的發電機35。為增強其結構穩定性，各風能動力裝置的罩體2之間另設有若干個支撐柱36，以使各風能動力裝置間可穩固結合而不搖晃。另處，本發明的風能動力裝置可在串聯設置后架設于低處，并接設一變速箱及抽水泵；透過風力作用以驅動該抽水泵，將水抽至高處蓄積，待蓄積到一定水量后，再使這些水從高處沖下以達到水力發電的目的,藉水力發電質量穩定度高于風力發電之特性,使能量透過適當的轉換而提升發電質量并且可供錯峰發電達到儲能目的。此外，本發明的風能動力裝置具有較低的啟動風速，可在微風時提升風能利用率，且發電機35在載滿運轉后亦能維持平穩供電，另外本發明亦可以直接作為動力裝置，對欲驅動的裝置(例如:抽水泵、空氣壓縮機設備等)提供作業所須的機械能，使裝置不必另接電源即可運轉，故本發明不應僅限為用作風力發電機。以上所述實施例，只是本發明的較佳實例，并非來限制本發明的實施范圍，故凡依本發明申請專利范圍所述的構造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均應包括于本發明專利申請范圍內。
權利要求
1.一種風能動力裝置，其特征在于:主要包含: 基座，所述基座設有一樞接部； 罩體，內部形成一容置室，所述罩體設置于上述基座上，所述罩體設有若干個進風口，所述若干個進風口分別樞接控制進風流量的風門； 動葉輪，設置于上述容置室中，所述動葉輪的一端樞接于上述基座的樞接部。
2.根據權利要求1所述的風能動力裝置，其特征在于:所述基座設有位于所述容置室內的導流組件，所述導流組件包含若干個導流片，所述若干個導流片內部形成一容置空間，所述動葉輪設置于所述容置空間中。
3.根據權利要求2所述的風能動力裝置，其特征在于:所述導流片構成所述容置空間的端緣形成導風部，所述導風部與設于所述容置空間的動葉輪對應設置。
4.根據權利要求2所述的風能動力裝置，其特征在于:所述導風部的徑向截面呈弧形狀延伸。
5.根據權利要求1或2所述的風能動力裝置，其特征在于:所述罩體設有若干個導風板，所述若干個導風板間隔且平行設置在所述若干個進風口的上下兩側。
6.根據權利要求1或2所述的風能動力裝置，其特征在于:所述罩體頂部另設有輔助固定盤，所述輔助固定盤設有樞接部，所述動葉輪的另一端樞接于所述輔助固定盤的樞接部。
7.根據權利要求6所述的風能動力裝置，其特征在于:所述動葉輪樞接于所述基座及所述輔助固定盤的樞接部的兩端，分別穿過所述基座及所述輔助固定盤而與一接頭相接。
8.根據權利要求1或2所述的風能動力裝置，其特征在于:所述若干個風門是串聯接設于一連接桿，所述連接桿設有用以控制該連接桿產生位移的驅動裝置。
9.根據權利要求8所述的風能動力裝置，其特征在于:所述驅動裝置包含一動力源、一主動齒輪、一從動齒輪及一蝸桿，所述主動齒輪為一傘齒輪，并與所述動力源相接，所述從動齒輪固接于其中一風門，所述蝸桿的一端與所述從動齒輪相嚙合，另一端設有與所述主動齒輪相嚙合的傘齒輪。
10.根據權利要求1或2所述的風能動力裝置，其特征在于:所述動葉輪包含一旋轉軸及若干個葉片，所述旋轉軸的兩端分別結合固定片，所述若干個葉片設置于所述兩固定片之間，并繞該旋轉軸環狀排列。
全文摘要
本發明提供一種風能動力裝置，其主要包含基座，在所述基座設有樞接部；罩體，所述罩體的內部形成一容置室，所述罩體設置在所述基座上，所述罩體上設有若干個進風口，所述若干個進風口分別樞接可控制進風流量的風門；動葉輪，設置在所述容置室中，所述動葉輪的一端樞接在上述基座的樞接部；本發明的風能動力裝置，調節進風流量；在動葉輪外側設置導流片以調整進風角度，并將風引導至同一方向的受風面上，能提升風能利用率及降低啟動風速；可串聯設置，使該若干個旋轉軸可以同步轉動，并接設至一負載容量較大的發電機，以提升發電能力，適用于各種負載容量規格的發電機。
文檔編號F03D9/00GK103195654SQ20121000762
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月4日 優先權日2012年1月4日
發明者陳宏基 申請人:陳宏基