具减速控制系统的垂直式风车的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种具减速控制系统的垂直式风车，包含一风车固定轴、一风车转轴、多个叶片、一发电机及一减速控制系统，该减速控制系统包含一阻尼板、一磁力产生单元、一整流器、及一控制单元，本发明特别利用该风车转轴的转速与该发电机产生的电压成正比的特性，取该发电机所产生的电压作为减速参考的依据，当该发电机所产生的电压值大于所设定的导通准位时，该整流器与该磁力产生单元处于一电性连通状态，使得该磁力产生单元能够产生一作用于该阻尼板的涡电流，让该阻尼板随着该风车转轴转动时产生阻尼效果，藉以降低该风车转轴的转速，以达到防止发电机损坏或风车解体故障的目的，使用便利。
【专利说明】具减速控制系统的垂直式风车
【技术领域】
[0001]本发明涉及垂直式风车，特别是指一种具减速控制系统的垂直式风车。
【背景技术】
[0002]参阅图1，普通垂直轴风车10，其主要是由一垂直固定设置的风车固定轴11、一套设于该风车固定轴11的外部并可相对该风车固定轴11转动的风车转轴12、以及一被该风车转轴12带动而发电的外转式发电机13所组成，其中该风车转轴12的外部设有三达利氏(Darrieus)叶片14、以及一桶型叶片15,透过空气流动所产生的风力来推动各叶片14、15,使叶片14、15连同该风车转轴12旋转而使该发电机13产生电能以供使用，然而，该垂直轴风车10于实际使用情形仍具有需立即改善的缺陷:
[0003]一般为了防止该风车转轴12转速过快而导致发电机13损坏或故障，因此，该垂直式风车上会配置有一减速装置(图上未示)，其主要是控制该减速装置的阻尼块接触该风车固定轴11，进而产生一摩擦阻力来降低该风车转轴12的转速，以避免该发电机13损坏或故障，而由于该阻尼块会磨损，导致降低该风车转轴12转速的效果逐渐下降，因此，需短时间定期的对该减速装置进行阻尼块的更换作业，凸显出使用不便的缺陷。
[0004]另外，为了防止该风车转轴12转速过快而导致发电机13损坏或故障的方式，其可控制该发电机13内部的电磁性来降低该外转轴的转速，然而，此种控制方式须对该发电机13进行磁性反复的控制，会造成该发电机13的故障或损坏。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于提供一种具减速控制系统的垂直式风车，其主要防止该垂直式风车的风车转轴转速过快而导致发电机损坏或故障，同时不需短时间定期的进行零件的更换作业，达到使用便利的目的。
[0006]本发明还要解决的技术问题在于提供一种具减速控制系统的垂直式风车，其主要防止该垂直式风车的外风车转轴转速过快而导致发电机损坏或故障，同时不会对发电机造成故障或损坏。
[0007]为解决上述问题，本发明提供一种具减速控制系统的垂直式风车，包含:一风车固定轴；一风车转轴，能够转动地套设于该风车固定轴；多个叶片，固设于该风车转轴；一发电机，组设于该风车固定轴与风车转轴之间，并具有一电力输出端；一减速控制系统，包含一阻尼板、一磁力产生单元、一整流器、及一控制单元，其中:该阻尼板，为金属物质所制成，并固设于该风车转轴；该磁力产生单元，固设于该风车固定轴且邻近该阻尼板，该磁力产生单元经控制导电后能够产生一作用于该阻尼板的涡电流，使该阻尼板随着该风车转轴转动时产生阻尼效果；一整流器，具有一耦接于该电力输出端的整流输入端、及一整流输出端，以将该发电机输出的交流电压整流为直流电压，并将该直流电压由该整流输出端输出；一控制单元，耦接于该整流输出端与该磁力产生单元之间，并具有一导通准位，当该直流电压低于该导通准位时，该整流器与该磁力产生单元处于一电性不连通状态，当该直流电压高于该导通准位时，该整流器与该磁力产生单元处于一电性连通状态。
[0008]较佳地，该磁力产生单元所产生的涡电流范围是涵盖该阻尼板。
[0009]较佳地，该磁力产生单元包含一固设于该风车固定轴的金属板、及偶数个环设于该金属板的电磁铁，且每相邻的该电磁铁的磁极不同，并使该电磁铁所产生的磁阻力向上作用于该阻尼板。
[0010]较佳地，该阻尼板具有一固设于该风车转轴的圆盘部、及一由该圆盘部周缘向下延伸的环侧部，该磁力产生单元包含一固设于该风车固定轴的金属板、及偶数个环设于该金属板的电磁铁，且每相邻的该电磁铁的磁极不同，并使该电磁铁所产生的涡电流向外作用于该阻尼板的环侧部。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是普通垂直轴风车的侧视图。
[0012]图2是本发明第一实施例的侧视图。
[0013]图3是图2的局部放大图。
[0014]图4是本发明第一实施例的上视图，显示磁力产生单元的上视状态。
[0015]图5是本发明第一实施例的示意图，显示控制单元设于发电机与磁力产生单元之间的状态。
[0016]图6是本发明第二实施例的侧视图。
[0017]图7是图6的局部放大剖面图。
[0018]附图标记说明
[0019]垂直轴风车10
[0020]风车固定轴11
[0021]风车转轴12
[0022]外转式发电机I
[0023]达利氏叶片14
[0024]桶型叶片15
[0025]风车固定轴21
[0026]风车转轴22
[0027]叶片23
[0028]达利氏叶片231
[0029]桶型叶片232
[0030]发电机24
[0031]电力输出端241
[0032]阻尼板30
[0033]圆盘部31
[0034]环侧部32
[0035]磁力产生单元40
[0036]金属板41
[0037]电磁铁42
[0038]背铁421
[0039]铁蕊422
[0040]线圈423
[0041]整流器50
[0042]整流输入端51
[0043]整流输出端52
[0044]控制单元60
[0045]电容600
[0046]第一电阻601
[0047]齐纳二极管602
[0048]第二电阻603
[0049]PNP 电晶体 604
[0050]第三电阻605
[0051]第四电阻606
[0052]二极体 607
[0053]达灵顿电晶体608
[0054]固态继电器609
[0055]接点6091
【具体实施方式】
[0056]参阅图2至5所示，本发明第一实施例所提供的一种具减速控制系统的垂直式风车，其主要由一风车固定轴21、一风车转轴22、多个叶片23、一发电机24、及一减速控制系统所组成，其中:
[0057]该风车固定轴21，是垂直固定设置在地面。
[0058]该风车转轴22，能够转动地套设于该风车固定轴21。
[0059]该多个叶片23，固设于该风车转轴22 ;本实施例中是包含有三达利氏(Darrieus)叶片231、以及一桶型叶片232。
[0060]该发电机24,组设于该风车固定轴21与风车转轴22之间，并具有一电力输出端241 ;本实施例中该发电机24为外转式发电机。
[0061]该减速控制系统，包含一阻尼板30、一磁力产生单元40、一整流器50、及一控制单元60，其中:
[0062]该阻尼板30，为金属物质所制成，并固设于该风车转轴22，以随着该风车转轴22转动而转动。
[0063]该磁力产生单元40，固设于该风车固定轴21且邻近该阻尼板30，该磁力产生单元40经控制导电后能够产生一作用于该阻尼板30的涡电流(磁阻力)，使该阻尼板30随着该风车转轴22转动时产生阻尼效果；本实施例中，该磁力产生单元40所产生的磁阻力范围涵盖该阻尼板30，且该磁力产生单元40包含一固设于该风车固定轴21的金属板41、及偶数个环设于该金属板41的电磁铁42，且每相邻的该电磁铁42的磁极不同，并使该电磁铁42所产生的涡电流向上作用于该阻尼板30 ;而各该电磁铁42是由一背铁421上设有一铁蕊422、及一绕设在该铁蕊422的线圈423所组成。
[0064]该整流器50为三相桥式整流器，具有一耦接于该发电机24电力输出端241的整流输入端51、及一整流输出端52，以将该发电机24输出的交流电压整流为直流电压，并将该直流电压由该整流输出端52输出。
[0065]该控制单元60，耦接于该整流输出端52与该磁力产生单元40之间，并具有一导通准位，当该直流电压低于该导通准位时，该整流器50与该磁力产生单元40处于一电性不连通状态，当该直流电压高于该导通准位时，该整流器50与该磁力产生单元40处于一电性连通状态；本实施例中，该控制单元60得以自动侦测该整流器50的整流输出端52所输出的直流电压大小，参阅图5所不,该控制单兀60是由一电容600、一第一电阻601、一齐纳二极管602、一第二电阻603、一 PNP电晶体604、一第三电阻605、一第四电阻606、一二极体607、一达灵顿电晶体608、及一固态继电器609所组成，其中该电容600是对该整流器50的整流输出端52所输出的直流电压大小进行滤波；该第一电阻601、第二电阻603、第三电阻605,PNP电晶体604及齐纳二极管602构成电子开关，当该整流器50所输出的直流电压大于该齐纳二极管602的顺向偏压加0.7伏特(V)时，该PNP电晶体604则导通(VCE=0.2V)，该PNP电晶体604导通后电流流经该第四电阻606流到该达灵顿电晶体608，使该达灵顿电晶体608导通(VCE=0.2V)，该达灵顿电晶体608导通后该固态继电器609的接点6091则导通，使得该整流器50与该磁力产生单元40处于一电性连通状态，该磁力产生单元40则接收该整流器50所输出的直流电压，而产生一作用于该阻尼板30的磁阻力(涡电流)。另夕卜，该齐纳二极管602的顺向偏压加0.7伏特(V)即为该导通准位。
[0066]以上所述即为本发明实施例各主要构件的结构及其组态说明。藉此，本发明特别利用该风车转轴22的转速与该发电机24产生的电压成正比的特性，取该发电机24所产生的电压作为减速参考的依据，当该发电机24所产生的电压值大于所设定的导通准位时，该整流器50与该磁力产生单元40处于一电性连通状态，使得该磁力产生单元40能够产生一作用于该阻尼板30的涡电流，让该阻尼板30随着该风车转轴22转动时产生阻尼效果，藉以降低该风车转轴22的转速，以达到防止该垂直式风车的风车转轴22转速过快而导致发电机24损坏或风车解体故障的目的，同时延伸风车可运作的风速上限，提升高风速区的风能利用率及年平均发电量，同时本发明是透过产生磁阻力来对该阻尼板30产生阻尼效果，因此，不会产生零组件的耗损问题，相对地不需短时间定期的进行零件的更换作业，以达到使用便利的目的，同时不会对发电机24造成故障或损坏。
[0067]另外，当风车转轴22转速降低时，该发电机24所产生的电压下降，当该控制单元60所侦测的直流电压低于该导通准位时，该整流器50与该磁力产生单元40处于一电性不连通状态，使该风车转轴22得以无阻力的带动该发电机24发电。
[0068]参阅图6、7所示，本发明第二实施例所提供的一种具减速控制系统的垂直式风车，其同样是由一风车固定轴21、一风车转轴22、多个叶片23、一发电机24、及一减速控制系统所组成，由于其组态及功效同于第一实施例，故不再赘述，至于第二实施例与第一实施例不同之处在于:
[0069]该阻尼板30具有一固设于该风车转轴22的圆盘部31、及一由该圆盘部31周缘向下延伸的环侧部32，该磁力产生单元40包含一固设于该风车固定轴21的金属板41、及偶数个环设于该金属板41的电磁铁42，且每相邻的该电磁铁42的磁极不同，并使该电磁铁42所产生的磁阻力(涡电流)向外作用于该阻尼板30的环侧部32。
[0070]综上所述，上述各实施例及图示仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以之限定本发明实施之范围，即大凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利涵盖的范围内。
【权利要求】
1.一种具减速控制系统的垂直式风车，其特征在于:包含: 一风车固定轴； 一风车转轴，能够转动地套设于该风车固定轴； 多个叶片，固设于该风车转轴； 一发电机，组设于该风车固定轴与风车转轴之间，并具有一电力输出端； 一减速控制系统，包含一阻尼板、一磁力产生单元、一整流器、及一控制单元，其中: 该阻尼板，为金属物质所制成，并固设于该风车转轴； 该磁力产生单元，固设于该风车固定轴且邻近该阻尼板，该磁力产生单元经控制导电后能够产生一作用于该阻尼板的涡电流，使该阻尼板随着该风车转轴转动时产生阻尼效果; 一整流器，具有一I禹接于该电力输出端的整流输入端、及一整流输出端，以将该发电机输出的交流电压整流为直流电压，并将该直流电压由该整流输出端输出； 一控制单元，耦接于该整流输出端与该磁力产生单元之间，并具有一导通准位，当该直流电压低于该导通准位时，该整流器与该磁力产生单元处于一电性不连通状态，当该直流电压高于该导通准位时，该整流器与该磁力产生单元处于一电性连通状态。
2.如权利要求1所述的具减速控制系统的垂直式风车，其特征在于:所述磁力产生单元所产生的涡电流范围是涵盖该阻尼板。
3.如权利要求1所述的具减速控制系统的垂直式风车，其特征在于:所述磁力产生单元包含一固设于该风车固定轴的金属板、及偶数个环设于该金属板的电磁铁，且每相邻的该电磁铁的磁极不同，并使该电磁铁所产生的磁阻力向上作用于该阻尼板。
4.如权利要求1所述的具减速控制系统的垂直式风车，其特征在于:所述阻尼板具有一固设于该风车转轴的圆盘部、及一由该圆盘部周缘向下延伸的环侧部，该磁力产生单元包含一固设于该风车固定轴的金属板、及偶数个环设于该金属板的电磁铁，且每相邻的该电磁铁的磁极不同，并使该电磁铁所产生的涡电流向外作用于该阻尼板的环侧部。
【文档编号】F03D9/00GK104343632SQ201410132999
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年4月3日 优先权日:2013年7月24日
【发明者】徐圣宗, 吴明全, 许茂雄 申请人:新高能源科技股份有限公司