水轮机及具有该水轮机的水力发电装置的制作方法

本发明涉及一种水轮机及具有该水轮机的水力发电装置，特别是涉及一种叶片组件可旋转以调整角度的水轮机及具有该水轮机的水力发电装置。

背景技术：

现有水力发电装置中，有些水力发电装置是应用在例如河流或溪流的水道，利用河流或溪流中的水流冲击水轮机的叶片，以持续地带动水轮机旋转，使得水轮机能带动发电机运转发电。

目前应用在河流或溪流的水力发电装置中，其水轮机是竖立地设置于水道上，水轮机包括一呈横向延伸的转轴，及多片呈放射状排列的叶片。各叶片的角度为固定不动的状态，所述叶片中的一部分叶片穿伸至水道的水流水面下并可被水流冲击，而其余叶片则显露在水流水面上方。然而，前述水轮机的设置方式会占据水流水面上方的空间，造成船只行驶于水道上的不便，甚至是无法行驶于水道上。此外，由于各叶片的角度为固定且无法转动调整，因此，水流冲击水面下的叶片时，水流冲击叶片的冲击力量需大于显露在水流水面上方的叶片所受到的空气阻力，如此，水流才能顺利地带动水轮机旋转。所以，水流要带动现有水轮机旋转时所受到的阻力较大，导致水轮机带动发电机运转发电的效率较低。

技术实现要素：

本发明的一目的，在于提供一种水轮机，其叶片组件绕枢轴公转的过程中能同时自转以调整角度，借此，能降低水流带动水轮机旋转时的阻力。

本发明的另一目的，在于提供一种具有水轮机的水力发电装置，水轮机的叶片组件绕枢轴公转的过程中能同时自转以调整角度，借此，能降低水流带动水轮机旋转时的阻力，以提升水轮机带动发电机运转发电的效率。

本发明的目的及解决背景技术问题是采用于下技术方案来实现的，依据本发明提出的水轮机包含一基座、一旋转组件，及多个叶片组件。

该基座包括一枢轴，及一与该枢轴相间隔的导引围壁，该枢轴定义有一第一轴线，该导引围壁的一中心是位于该第一轴线上，该旋转组件包括一可转动地枢接于该枢轴的旋转件，该旋转件可绕该第一轴线相对于该枢轴旋转，该旋转件包含多个呈环状相间隔排列的枢接部，各该叶片组件包括一可转动地枢接于对应的该枢接部并可受该导引围壁导引的轴杆总成，及一设置于该轴杆总成上的叶片，该轴杆总成定义有一第二轴线，该第二轴线与该第一轴线实质上相互垂直，各该叶片组件的该轴杆总成可受该导引围壁导引而绕该第二轴线相对于该旋转件旋转，且各该叶片组件可通过该旋转件绕该第一轴线旋转。

各该叶片组件的该叶片呈长形片状并包含一叶面，各该叶片组件可绕该第二轴线在一第一角度位置及一第二角度位置间旋转，在该第一角度位置时，各该叶片组件的该叶面与该第一轴线实质上相互平行，在该第二角度位置时，各该叶片组件的该叶面与该第一轴线实质上相互垂直。

各该叶片组件可沿一旋转方向绕该第一轴线在一第一角度转换位置及一第二角度转换位置间旋转，当对应的该叶片组件转动至该第一角度转换位置时，该轴杆总成受该导引围壁导引而转动，使对应的该叶片组件由该第一角度位置转动至该第二角度位置，当对应的该叶片组件转动至该第二角度转换位置时，该轴杆总成受该导引围壁导引而转动，使对应的该叶片组件由该第二角度位置转动至该第一角度位置。

该第一角度转换位置与该第二角度转换位置是位于相反侧。

该导引围壁包含一第一导引壁体，及一沿着该第一轴线与该第一导引壁体相间隔的第二导引壁体，该第一导引壁体包括一第一螺旋面，该第二导引壁体包括一第二螺旋面，各该叶片组件的该轴杆总成包含一第一接触件，及一第二接触件，该第一螺旋面用以顶推该第一接触件以使对应的该叶片组件由该第一角度位置旋转至该第二角度 位置，该第二螺旋面用以顶推该第二接触件以使对应的该叶片组件由该第二角度位置旋转至该第一角度位置。

该第一接触件及该第二接触件分别为一滚轮，该第一接触件的圆心与该第二接触件的圆心间的夹角为90度。

各该叶片组件的该轴杆总成还包含一轴杆，该轴杆包括一枢接于对应的该枢接部的杆体、一第一枢接架体，及一第二枢接架体，该第一枢接架体沿一平行于该叶面的第一凸伸方向由该杆体外表面径向朝外凸伸，该第二枢接架体沿一垂直于该叶面第二凸伸方向由该杆体外表面径向朝外凸伸，该第一接触件及该第二接触件分别可转动地枢接于该第一枢接架体及该第二枢接架体。

各该枢接部为一螺孔，该杆体外表面形成有一外螺纹段，各该轴杆的该杆体以该外螺纹段螺接于对应的该枢接部内。

该第一导引壁体包括一具有该第一螺旋面的第一弧形外凸轮板，该第二导引壁体包括一具有该第二螺旋面的第二弧形内凸轮板，该第一弧形外凸轮板与该第一轴线间的半径大于该第二弧形内凸轮板与该第一轴线间的半径，该杆体定义出该第二轴线，该第二枢接架体沿该第二轴线与该第一枢接架体相间隔并位于该第一枢接架体内侧。

该第一弧形外凸轮板具有一连接于该第一螺旋面一端的第一弧形外端面，该第一导引壁体还包括一第一弧形内凸轮板，该第一弧形内凸轮板与该第一弧形外凸轮板位于相反侧且两者的开口相向，该第一弧形外凸轮板与该第一轴线间的半径大于该第一弧形内凸轮板与该第一轴线间的半径，该第一弧形内凸轮板具有一第一弧形内端面，该第二弧形内凸轮板具有一连接于该第二螺旋面一端并与该第一弧形内端面相间隔的第二弧形内端面，该第二接触件分别可滚动地接触于该第一、第二弧形内端面，该第二导引壁体还包括一第二弧形外凸轮板，该第二弧形内凸轮板与该第二弧形外凸轮板位于相反侧且两者的开口相向，该第二弧形外凸轮板与该第一轴线间的半径大于该第二弧形内凸轮板与该第一轴线间的半径，该第二弧形外凸轮板具有一与该第一弧形外端面相间隔的第二弧形外端面，该第一接触件分别可滚动地接触于该第一、第二弧形外端面。

该第一弧形内凸轮板还具有一连接于该第一弧形内端面一端并 与该第二螺旋面位置相对应的第一导引螺旋面，该第一导引螺旋面可导引该第二接触件滚动至该第一弧形内端面，该第二弧形外凸轮板还具有一连接于该第二弧形外端面一端并与该第一螺旋面位置相对应的第二导引螺旋面，该第二导引螺旋面可导引该第一接触件滚动至该第二弧形外端面。

该基座还包括一连接于该枢轴一端的第一基板，及一连接于该枢轴另一端的第二基板，该第一弧形外凸轮板及该第一弧形内凸轮板设置于该第一基板且围绕于该枢轴以及该旋转件外侧，该第二弧形外凸轮板及该第二弧形内凸轮板设置于该第二基板且围绕于该枢轴以及该旋转件外侧，该第一基板、该第二基板、该枢轴、该第一导引壁体以及该第二导引壁体共同界定出一用以供该旋转组件容置的容置空间，该旋转组件还包括一固定地连接于该旋转件的传动件。

本发明的目的及解决背景技术问题是采用于下技术方案来实现的，依据本发明提出的具有水轮机的水力发电装置包括一发电机、一传动机构，及一水轮机。

该传动机构与该发电机相连接并可带动该发电机运转发电，该水轮机包含一基座、一旋转组件，及多个叶片组件，该基座包括一枢轴，及一与该枢轴相间隔的导引围壁，该枢轴定义有一第一轴线，该导引围壁的一中心是位于该第一轴线上，该旋转组件包括一可转动地枢接于该枢轴的旋转件，及一固定地连接于该旋转件并与该传动机构连接的传动件，该旋转件可绕该第一轴线相对于该枢轴旋转，使该传动件带动该传动机构运转，该旋转件包含多个呈环状相间隔排列的枢接部，各该叶片组件包括一可转动地枢接于对应的该枢接部并可受该导引围壁导引的轴杆总成，及一设置于该轴杆总成上的叶片，该轴杆总成定义有一第二轴线，该第二轴线与该第一轴线实质上相互垂直，各该叶片组件的该轴杆总成可受该导引围壁导引而绕该第二轴线相对于该旋转件旋转，且各该叶片组件可通过该旋转件绕该第一轴线旋转。

各该叶片组件的该叶片呈长形片状并包含一叶面，各该叶片组件可绕该第二轴线在一第一角度位置及一第二角度位置间旋转，在该第一角度位置时，各该叶片组件的该叶面与该第一轴线实质上相互平 行，在该第二角度位置时，各该叶片组件的该叶面与该第一轴线实质上相互垂直。

各该叶片组件可沿一旋转方向绕该第一轴线在一第一角度转换位置及一第二角度转换位置间旋转，当对应的该叶片组件转动至该第一角度转换位置时，该轴杆总成受该导引围壁导引而转动，使对应的该叶片组件由该第一角度位置转动至该第二角度位置，当对应的该叶片组件转动至该第二角度转换位置时，该轴杆总成受该导引围壁导引而转动，使对应的该叶片组件由该第二角度位置转动至该第一角度位置。

该第一角度转换位置与该第二角度转换位置是位于相反侧。

该导引围壁包含一第一导引壁体，及一沿着该第一轴线与该第一导引壁体相间隔的第二导引壁体，该第一导引壁体包括一第一螺旋面，该第二导引壁体包括一第二螺旋面，各该叶片组件的该轴杆总成包含一第一接触件，及一第二接触件，该第一螺旋面用以顶推该第一接触件以使对应的该叶片组件由该第一角度位置旋转至该第二角度位置，该第二螺旋面用以顶推该第二接触件以使对应的该叶片组件由该第二角度位置旋转至该第一角度位置。

该第一接触件及该第二接触件分别为一滚轮，该第一接触件的圆心与该第二接触件的圆心间的夹角为90度。

各该叶片组件的该轴杆总成还包含一轴杆，该轴杆包括一枢接于对应的该枢接部的杆体、一第一枢接架体，及一第二枢接架体，该第一枢接架体沿一平行于该叶面的第一凸伸方向由该杆体外表面径向朝外凸伸，该第二枢接架体沿一垂直于该叶面第二凸伸方向由该杆体外表面径向朝外凸伸，该第一接触件及该第二接触件分别可转动地枢接于该第一枢接架体及该第二枢接架体。

各该枢接部为一螺孔，该杆体外表面形成有一外螺纹段，各该轴杆的该杆体以该外螺纹段螺接于对应的该枢接部内。

该第一导引壁体包括一具有该第一螺旋面的第一弧形外凸轮板，该第二导引壁体包括一具有该第二螺旋面的第二弧形内凸轮板，该第一弧形外凸轮板与该第一轴线间的半径大于该第二弧形内凸轮板与该第一轴线间的半径，该杆体定义出该第二轴线，该第二枢接架体沿 该第二轴线与该第一枢接架体相间隔并位于该第一枢接架体内侧。

该第一弧形外凸轮板具有一连接于该第一螺旋面一端的第一弧形外端面，该第一导引壁体还包括一第一弧形内凸轮板，该第一弧形内凸轮板与该第一弧形外凸轮板位于相反侧且两者的开口相向，该第一弧形外凸轮板与该第一轴线间的半径大于该第一弧形内凸轮板与该第一轴线间的半径，该第一弧形内凸轮板具有一第一弧形内端面，该第二弧形内凸轮板具有一连接于该第二螺旋面一端并与该第一弧形内端面相间隔的第二弧形内端面，该第二接触件分别可滚动地接触于该第一、第二弧形内端面，该第二导引壁体还包括一第二弧形外凸轮板，该第二弧形内凸轮板与该第二弧形外凸轮板位于相反侧且两者的开口相向，该第二弧形外凸轮板与该第一轴线间的半径大于该第二弧形内凸轮板与该第一轴线间的半径，该第二弧形外凸轮板具有一与该第一弧形外端面相间隔的第二弧形外端面，该第一接触件分别可滚动地接触于该第一、第二弧形外端面。

该第一弧形内凸轮板还具有一连接于该第一弧形内端面一端并与该第二螺旋面位置相对应的第一导引螺旋面，该第一导引螺旋面可导引该第二接触件滚动至该第一弧形内端面，该第二弧形外凸轮板还具有一连接于该第二弧形外端面一端并与该第一螺旋面位置相对应的第二导引螺旋面，该第二导引螺旋面可导引该第一接触件滚动至该第二弧形外端面。

该基座还包括一连接于该枢轴一端的第一基板，及一连接于该枢轴另一端的第二基板，该第一弧形外凸轮板及该第一弧形内凸轮板设置于该第一基板且围绕于该枢轴以及该旋转件外侧，该第二弧形外凸轮板及该第二弧形内凸轮板设置于该第二基板且围绕于该枢轴以及该旋转件外侧，该第一基板、该第二基板、该枢轴、该第一导引壁体以及该第二导引壁体共同界定出一用以供该旋转组件容置的容置空间。

本发明的有益效果在于：各叶片组件沿旋转方向绕第一轴线在第一角度转换位置及第二角度转换位置间公转的过程中，当对应的叶片组件转动至第一角度转换位置时，轴杆总成受导引围壁导引而绕第二轴线自转，使对应的叶片组件由第一角度位置转动至第二角度位置； 当对应的叶片组件转动至第二角度转换位置时，轴杆总成受导引围壁导引而转动，使对应的叶片组件由第二角度位置转动至第一角度位置。借此，能降低水流带动水轮机的叶片组件旋转时所受到的阻力，使得水流能顺畅地带动水轮机的叶片组件旋转，以提升水轮机通过传动机构带动发电机运转发电的效率。此外，水轮机设置于水道的底面且位于水流的水面下，不会占据水流水面上方的空间。

附图说明

图1是本发明具有水轮机的水力发电装置的一实施例安装于地形的立体图，说明发电机设置于河岸，水轮机设置于水道内且位于水流的水面下；

图2是沿图1中的S1－S1线所截取的剖视图，说明水轮机固定地设置于水道的底面，且水轮机位在水流的水面下；

图3是本发明具有水轮机的水力发电装置的一实施例的立体图，说明发电机、传动机构及水轮机间的组装关系；

图4是本发明具有水轮机的水力发电装置的一实施例的水轮机的立体图；

图5是沿图4中的S2－S2线所截取的剖视图，说明基座、旋转组件及叶片组件间的组装关系；

图6是本发明具有水轮机的水力发电装置的一实施例的水轮机的立体分解图，说明基座、旋转组件及叶片组件间的组装关系；

图7是本发明具有水轮机的水力发电装置的一实施例的水轮机的局部立体分解图，说明第一导引壁体、第二导引壁体及旋转组件的细部结构；

图8是本发明具有水轮机的水力发电装置的一实施例的基座的前视图，说明第一基板、第二基板、第一弧形外凸轮板、第一弧形内凸轮板、第二弧形外凸轮板，及第二弧形内凸轮板间的组装关系，图中省略枢轴；

图9是本发明具有水轮机的水力发电装置的一实施例的叶片组件的立体分解图，说明轴杆总成与叶片间的组装关系；

图10是本发明具有水轮机的水力发电装置的一实施例的局部俯视图，说明各叶片组件的轴杆总成与第一导引壁体间的组装关系，图 中省略第二基板；

图11是本发明具有水轮机的水力发电装置的一实施例的前视示意图，说明其中一叶片组件位在第一角度位置，另一叶片组件位在第二角度位置；

图12是图11的后视示意图；

图13是本发明具有水轮机的水力发电装置的一实施例的后视示意图，说明其中一叶片组件位在第一角度转换位置，另一叶片组件位在第二角度转换位置；

图14是图13的前视示意图；

图15是图1的俯视图，说明水轮机设置于水道内且位于水流的水面下，以及水流的流动方向；

图16是本发明具有水轮机的水力发电装置的一实施例的水轮机的俯视图，说明各叶片组件的旋转角度变化；

图17是本发明具有水轮机的水力发电装置的一实施例的后视示意图，说明叶片组件的第一接触件借由第一螺旋面的顶推而转动，使叶片组件由第一角度位置转换至第二角度位置；及

图18是本发明具有水轮机的水力发电装置的一实施例的前视示意图，说明叶片组件的第二接触件借由第二螺旋面的顶推而转动，使叶片组件由第二角度位置转换至第一角度位置。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

参阅图1、图2及图3，是本发明具有水轮机的水力发电装置的一实施例，该发电装置200主要是应用在一具有水道10的地形1上，水道10可以是例如为天然的河流、溪流或是经由人工整治过的灌溉沟渠等。地形1包括一底面11、及两分别连接于底面11相反侧的侧面12，底面11与两侧面12共同界定出供水流13流通的水道10。

发电装置200包括一发电机20、一传动机构30，及一水轮机40。发电机20设置于地形1的一河岸14上，水轮机40设置于水道10内并且固定于底面11。传动机构30包含一设置于水道10内的第一齿轮箱31、一设置于发电机20一侧的第二齿轮箱32、一连接于水轮机40与第一齿轮箱31内的齿轮组(图未示)间的链条33，及一连接于第一 齿轮箱31内的齿轮组与第二齿轮箱32内的齿轮组(图未示)间的传动轴34。水轮机40被水流13带动旋转时，会通过传动机构30带动发电机20运转发电。

参阅图4、图5及图6，水轮机40包含一基座4、一旋转组件5、及多个叶片组件6。基座4包括一第一基板41、一第二基板42、一枢轴43，及一导引围壁44。第一基板41可通过例如螺丝锁固的方式固定地连接于地形1的底面11(如图2所示)，且第一基板41可通过例如螺丝锁固的方式固定地连接于枢轴43底端。第二基板42可通过例如螺丝锁固的方式固定地连接于枢轴43顶端。枢轴43定义有一第一轴线A1。导引围壁44设置于第一基板41与第二基板42间并与枢轴43相间隔，导引围壁44的一中心是位于第一轴线A1上。旋转组件5包括一可转动地枢接于枢轴43的旋转件51，及一固定地连接于旋转件51的传动件52。旋转件51可绕第一轴线A1相对于枢轴43旋转，旋转件51包含多个呈环状相间隔排列的枢接部511。本实施例的传动件52为一通过例如螺丝锁固或焊接方式固定地连接于旋转件51下端的链轮，传动件52用以供传动机构30的链条33(如图3所示)套设连接。借此，当旋转件51带动传动件52旋转时，传动件52会同时带动链条33转动，使得传动机构30带动发电机20运转发电。

各叶片组件6包括一可转动地枢接于对应的枢接部511并可受导引围壁44导引的轴杆总成60，及一设置于轴杆总成60上的叶片61。轴杆总成60定义有一第二轴线A2，第二轴线A2与第一轴线A1实质上相互垂直。各叶片组件6的轴杆总成60可受导引围壁44导引而绕第二轴线A2相对于旋转件51旋转，且各叶片组件6可通过旋转件51绕第一轴线A1旋转，也就是说，各叶片组件6可绕第二轴线A2自转并可通过旋转件51绕第一轴线A1公转。

参阅图1、图5及图6，当水道10内的水流13冲击各叶片组件6的叶片61时，会带动所述叶片组件6绕第一轴线A1公转，各叶片组件6绕第一轴线A1公转的过程中会受到导引围壁44导引而绕第二轴线A2自转以调整叶片61角度，借此，能降低水流13带动水轮机40运转时的阻力，并且提升水轮机40通过传动机构30带动发电机20运转发电的效率。此外，由于水轮机40是设置在水道10内且位于水 流13的水面下，因此，水轮机40会完全被水流13所淹没而不会占据水流13水面上的空间。再者，由于水轮机40是固定地连接于底面11，因此，当水道10内的水流13因豪雨而暴涨时，水轮机40不会被水流13带动而任意地漂流或者是阻塞水道10。

以下将针对水轮机40的具体构造与作动方式进行详细说明:

参阅图5、图6及图7，基座4的导引围壁44包含一设置于第一基板41顶面的第一导引壁体450，及一设置于第二基板42底面的第二导引壁体470，第二导引壁体470沿着第一轴线A1与第一导引壁体450相间隔。基座4的第一基板41、第二基板42、枢轴43、第一导引壁体450以及第二导引壁体470共同界定出一容置空间440，容置空间440用以供旋转组件5容置。

参阅图5、图6、图7及图8，第一基板41具有一前端411及一相反于前端411的后端412。第一导引壁体450包括一第一弧形外凸轮板45，及一第一弧形内凸轮板46。第一弧形外凸轮板45及第一弧形内凸轮板46通过例如焊接方式固定地连接于第一基板41顶面。第一弧形外凸轮板45与第一弧形内凸轮板46位于相反侧，两者的开口相向并且共同构成一封闭环形状。第一弧形外凸轮板45与第一轴线A1间的半径大于第一弧形内凸轮板46与第一轴线A1间的半径，第一弧形外凸轮板45邻近于两末端的部位分别位在第一弧形内凸轮板46邻近于两末端的部位外侧。第一弧形外凸轮板45具有一第一弧形外端面451、两分别连接于第一弧形外端面451相反端且朝第一基板41方向倾斜延伸的第一螺旋面452、452’，及两分别形成于底端的开口453。两第一螺旋面452、452’分别邻近于第一基板41的后端412与前端411，两开口453则用以供链条33(如图3所示)穿设。

第一弧形内凸轮板46具有一第一弧形内端面461、两分别连接于第一弧形内端面461相反端且朝第一基板41方向倾斜延伸的第一导引螺旋面462、462’，及两分别形成于底端的开口463。两第一导引螺旋面462、462’分别邻近于第一基板41的前端411与后端412，且两开口463可供链条33穿设。其中，第一螺旋面452与第一导引螺旋面462’呈外、内交错状，而第一螺旋面452’则与第一导引螺旋面462呈外、内交错状。

需说明的是，本实施例的第一弧形外凸轮板45与第一弧形内凸轮板46虽然是以两个独立的构件为例作说明，但是在其他的实施方式中，两者也可通过一体成型的制法形成为单一个封闭环形状元件。

第二导引壁体470包括一第二弧形内凸轮板47，及一第二弧形外凸轮板48。第二弧形内凸轮板47及第二弧形外凸轮板48通过例如焊接方式固定地连接于第二基板42底面。第二弧形内凸轮板47与第二弧形外凸轮板48位于相反侧，两者的开口相向并且共同构成一封闭环形状。第二弧形内凸轮板47对齐于第一弧形内凸轮板46上方，第二弧形内凸轮板47的形状与尺寸与第一弧形内凸轮板46相当。第二弧形外凸轮板48对齐于第一弧形外凸轮板45上方，第二弧形外凸轮板48的形状与尺寸与第一弧形外凸轮板45相当。第二弧形外凸轮板48与第一轴线A1间的半径大于第二弧形内凸轮板47与第一轴线A1间的半径，第二弧形外凸轮板48邻近于两末端的部位分别位在第二弧形内凸轮板47邻近于两末端的部位外侧。第二弧形内凸轮板47具有一第二弧形内端面471，及两分别连接于第二弧形内端面471相反端且朝第二基板42方向倾斜延伸的第二螺旋面472、472’。第二弧形内端面471对应于第一弧形内端面461上方并与其相间隔，两者共同界定出一使容置空间440与外部相连通的第一导引槽491。两第二螺旋面472、472’分别对应于两第一导引螺旋面462、462’上方并与其相间隔。

第二弧形外凸轮板48具有一第二弧形外端面481，及两分别连接于第二弧形外端面481相反端且朝第二基板42方向倾斜延伸的第二导引螺旋面482、482’。第二弧形外端面481对应于第一弧形外端面451上方并与其相间隔，两者共同界定出一使容置空间440与外部相连通的第二导引槽492。两第二导引螺旋面482、482’分别对应于两第一螺旋面452、452’上方并与其相间隔。其中，第二螺旋面472与第二导引螺旋面482’呈内、外交错状，而第二螺旋面472’则与第二导引螺旋面482呈内、外交错状。

此外，第一螺旋面452、第一导引螺旋面462’、第二螺旋面472’，以及第二导引螺旋面482共同界定一使容置空间440与外部相连通的第一转换空间493，第一转换空间493连通于第一导引槽491 与第二导引槽492相向的其中一端，且第一转换空间493邻近于第一基板41的后端412。第一螺旋面452’、第一导引螺旋面462、第二螺旋面472，以及第二导引螺旋面482’共同界定一使容置空间440与外部相连通的第二转换空间494，第二转换空间494连通于第一导引槽491与第二导引槽492相向的另一端，且第二转换空间494邻近于第一基板41的前端411，第二转换空间494与第一转换空间493位于前、后相反侧。

需说明的是，本实施例的第二弧形内凸轮板47及第二弧形外凸轮板48虽然是以两个独立的构件为例作说明，但是在其他的实施方式中，两者也可通过一体成型的制法形成为单一个封闭环形状元件。

参阅图5、图6及图7，旋转件51包含一盘体512、一凸设于盘体512底端的第一柱体513，及一凸设于盘体512顶端的第二柱体514。盘体512包括一外周面515，本实施例的各枢接部511为一形成于外周面515上的螺孔。盘体512、第一柱体513及第二柱体514共同界定出一枢接于枢轴43的枢接孔516。传动件52套设于第一柱体513底端并且固定地连接于第一柱体513。

旋转组件5还包括两个轴承53，及两个防水轴封54。两轴承53套设于枢轴43上且位于枢接孔516内，两轴承53分别邻近于枢轴43上、下两端。两防水轴封54套设于枢轴43上且位于枢接孔516内，两防水轴封54分别抵接于两轴承53上、下端，且两防水轴封54分别密封地接合于枢轴43与第一柱体513间，以及枢轴43与第二柱体514间。借此，以防止水经由枢轴43与第一柱体513间的空隙或者是枢轴43与第二柱体514间的空隙渗流入枢接孔516内。

参阅图5、图6及图9，各叶片组件6的轴杆总成60包含一轴杆62、一第一轴承63、一第一接触件64、一第二轴承65，及一第二接触件66。轴杆62包括一杆体621、一形成于杆体621上的第一枢接架体622、一形成于杆体621上的第二枢接架体623，及一形成于杆体621外端的块体624。杆体621定义出第二轴线A2，杆体621外表面形成有一外螺纹段625，杆体621是以外螺纹段625螺接于旋转件51的对应枢接部511内。第一枢接架体622沿一垂直于第二轴线A2的第一凸伸方向D1由杆体621外表面径向朝外凸伸，第一枢接架体 622邻近于块体624。第二枢接架体623沿一垂直于第二轴线A2的第二凸伸方向D2由杆体621外表面径向朝外凸伸，第二凸伸方向D2垂直于第一凸伸方向D1。又，第二枢接架体623沿着第二轴线A2与第一枢接架体622相间隔并位于第一枢接架体622内侧，第二枢接架体623邻近于外螺纹段625。

本实施例的第一接触件64及第二接触件66分别为一滚轮，第一接触件64套设于第一轴承63上，而第一轴承63套设于第一枢接架体622的一第一轴部626上，借此，使得第一接触件64可转动地枢接于第一枢接架体622。第二接触件66套设于第二轴承65上，而第二轴承65套设于第二枢接架体623的一第二轴部627上，借此，使得第二接触件66可转动地枢接于第二枢接架体623。由于第一枢接架体622的第一轴部626与第二枢接架体623的第二轴部627间的夹角为90度，因此，可得知第一接触件64的圆心与第二接触件66的圆心间的夹角A(如图17所示)也为90度。

各叶片组件6的叶片61包含一片体611，及一形成于片体611一端的套接部612。各叶片61通过套接部612套设于轴杆62的块体624上，套接部612与块体624间可通过例如螺丝锁固的方式固定地接合在一起。叶片61的片体611呈长形片状，且片体611的长度延伸方向平行于第二轴线A2。片体611包括一用以供水流13冲击的叶面613，叶面613平行于第一凸伸方向D1并且垂直于第二凸伸方向D2。

参阅图5、图6、图7及图10，欲组装水轮机40时，先通过螺丝将枢轴43锁固于第一基板41顶端。接着，将传动件52固定地连接在旋转件51的第一柱体513底端，再将链条33(如图3所示)穿设于第一弧形外凸轮板45的两开口453并套设连接于传动件52上。随后，将安装有轴承53及防水轴封54的旋转件51套设于枢轴43，使枢轴43穿设于旋转件51的枢接孔516内。之后，依序将各叶片组件6的轴杆62的外螺纹段625螺接于旋转件51的对应枢接部511内，使所述叶片组件6连接于旋转件51上。

各叶片组件6的轴杆62螺接于对应枢接部511的过程中，需依照下述方式进行轴杆62螺接深度的调整：

1.参阅图10及图11，当一部分叶片组件6的轴杆62的杆体621位置是横跨在第一弧形内凸轮板46的第一弧形内端面461上方时，需调整外螺纹段625螺接于枢接部511的深度，使第二接触件66接触第一弧形内端面461，而第一接触件64则位在第一弧形内凸轮板46外侧。此时，前述一部分叶片组件6在一第一角度位置，且叶面613与第一轴线A1(如图5所示)实质上相互平行。

2.参阅图10及图12，当另一部分叶片组件6的轴杆62的杆体621位置是横跨在第一弧形外凸轮板45的第一弧形外端面451上方时，需调整外螺纹段625螺接于枢接部511的深度，使第一接触件64接触第一弧形外端面451，而第二接触件66则朝向上方。此时，前述另一部分叶片组件6在一第二角度位置，且叶面613与第一轴线A1(如图5所示)实质上相互垂直。

3.参阅图10及图13，当其中一叶片组件6的轴杆62的杆体621位置是横跨在第一弧形外凸轮板45的第一螺旋面452上方时，需调整外螺纹段625螺接于枢接部511的深度，使第一接触件64接触第一螺旋面452，而第二接触件66则朝向上方。此时，叶片组件6的叶面613呈倾斜朝向上方的状态。

4.参阅图10及图14，当另一叶片组件6的轴杆62的杆体621位置是横跨在第一弧形外凸轮板45的第一螺旋面452’上方时，需调整外螺纹段625螺接于枢接部511的深度，使第一接触件64接触第一螺旋面452’，而第二接触件66则朝向上方。此时，叶片组件6的叶面613呈倾斜朝向上方的状态。

参阅图5及图11，当各叶片组件6的轴杆62的螺接深度调整完成后，借由螺丝将组装有第二导引壁体470的第二基板42锁固于枢轴43顶端，即完成水轮机40的组装。此时，各叶片组件6的第一接触件64及第二接触件66与第二导引壁体470间的关系如下所示：

参阅图11，与第一弧形内端面461接触的一部分叶片组件6(图11只显示其中一个叶片组件6)的第二接触件66会同时与第二弧形内凸轮板47的第二弧形内端面471接触，第二接触件66受到第一弧形内端面461及第二弧形内端面471的夹持而被固持在第一导引槽491内，使得一部分叶片组件6保持在第一角度位置。

参阅图12，与第一弧形外端面451接触的另一部分叶片组件6(图12只显示其中一个叶片组件6)的第一接触件64会同时与第二弧形外凸轮板48的第二弧形外端面481接触，第一接触件64受到第一弧形外端面451及第二弧形外端面481的夹持而被固持在第二导引槽492内，使得另一部分叶片组件6保持在第二角度位置。

参阅图13，与第一螺旋面452接触的其中一叶片组件6位在第一转换空间493内，且该叶片组件6的第二接触件66与第二螺旋面472’接触。参阅图14，与第一螺旋面452’接触的另一叶片组件6则位在第二转换空间494内，且该叶片组件6的第二接触件66与第二螺旋面472位置对齐。

参阅图2、图3及图15，当水轮机40组装完成后，通过螺丝将基座4的第一基板41锁固于地形1的底面11，使第一基板41的前端411面向水流13的一流动方向F。接着，将链条33连接于第一齿轮箱31内的齿轮组后，水轮机40即安装固定于水道10内。

参阅图11、图15及图16，当水道10内的水流13沿流动方向F流向水轮机40时，由于一部分叶片组件6(如图16中所示右半边的叶片组件6)的第二接触件66被固持在第一导引槽491内，使得前述叶片组件6保持在第一角度位置，因此，叶片61的叶面613面向水流13的流动方向F并与其垂直。借此，叶面613可受水流13冲击的受力面积为最大，使得水流13能推动叶片组件6沿一第一旋转方向R1绕第一轴线A1(如图5所示)旋转。此外，参阅图12及图16，由于另一部分叶片组件6(如图16中所示左半边的叶片组件6)的第一接触件64被固持在第二导引槽492内，使得前述叶片组件6保持在第二角度位置，因此，叶片61的叶面613朝向上方并与水流13的流动方向F平行。借此，叶面613可受水流13冲击的受力面积变小，能大幅地降低水流13对前述叶片组件6的叶片61所产生的推力。借由一部分叶片组件6保持在第一角度位置以及另一部分叶片组件6保持在第二角度位置的设计方式，能降低水流13带动水轮机40的叶片组件6旋转时所受到的阻力，使得水流13能顺畅地带动水轮机40的叶片组件6旋转，以提升水轮机40通过传动机构30带动发电机20运转发电的效率。

参阅图13、图16及图17，位在第一转换空间493内的叶片组件6是处在一第一角度转换位置C1，该叶片组件6会被旋转件51带动而沿第一旋转方向R1旋转。由于该叶片组件6的第一接触件64受到第一螺旋面452阻挡，因此，该叶片组件6沿第一旋转方向R1旋转的过程中，第一接触件64会沿着第一螺旋面452往上滚动，同时，第一螺旋面452会顶推第一接触件64使轴杆总成60沿一箭头I方向绕第二轴线A2(如图5所示)旋转。

当第一接触件64移离第一螺旋面452并滚动至第一弧形外端面451时，第一接触件64会同时与第二弧形外端面481接触，而第二接触件66则移动至第二弧形外凸轮板48内侧，此时，该叶片组件6转动至第二角度位置并停止绕第二轴线A2旋转。借由第二导引螺旋面482的设计，当轴杆总成60沿箭头I方向绕第二轴线A2旋转的过程中第一接触件64触碰到第二导引螺旋面482时，第二导引螺旋面482会导引第一接触件64滚动至第二弧形外端面481上，借此，使得第一接触件64能确实且顺畅地滚动至第二导引槽492内。由于第一接触件64被固持在第二导引槽492内，因此，该叶片组件6继续沿第一旋转方向R1旋转的过程中会一直保持在第二角度位置。

同理，当保持在第一角度位置的其中一叶片组件6沿第一旋转方向R1转动到第一角度转换位置C1时，该叶片组件6会依照前述方式进行角度的转换，第一螺旋面452会顶推第一接触件64以使该叶片组件6由第一角度位置旋转至该第二角度位置。借此，能确保每一个叶片组件6转动到第一角度转换位置C1时都能由第一角度位置旋转至该第二角度位置。

参阅图5、图11及图13，需说明的是，由于本实例轴杆62的外螺纹段625的螺旋线为右螺纹，因此，轴杆总成60沿箭头I方向绕第二轴线A2旋转的过程中，外螺纹段625会沿第二轴线A2方向旋入对应的枢接部511内。借此，能缩短叶片组件6凸伸出旋转件51的外周面515的长度，以降低水流13施加于第二角度位置的叶片组件6上的推力所形成的扭力值。

参阅图14、图16及图18，位在第二转换空间494内的叶片组件6是处在一第二角度转换位置C2，该叶片组件6会被旋转件51带动 而沿第一旋转方向R1旋转。由于该叶片组件6的第二接触件66受到第二螺旋面472阻挡，因此，该叶片组件6沿第一旋转方向R1旋转的过程中，第二接触件66会沿着第二螺旋面472往下滚动，同时，第二螺旋面472会顶推第二接触件66使轴杆总成60沿一相反于箭头I方向(如图13所示)的箭头II方向绕第二轴线A2旋转。

当第二接触件66移离第二螺旋面472并滚动至第二弧形内端面471时，第二接触件66会同时与第一弧形内端面461接触，而第一接触件64则移动至第一弧形内凸轮板46外侧，此时，该叶片组件6转动至第一角度位置并停止绕第二轴线A2旋转。借由第一导引螺旋面462的设计，当轴杆总成60沿箭头II方向绕第二轴线A2旋转的过程中第二接触件66触碰到第一导引螺旋面462时，第一导引螺旋面462会导引第二接触件66滚动至第一弧形内端面461上，借此，使得第二接触件66能确实且顺畅地滚动至第一导引槽491内。由于第二接触件66被固持在第一导引槽491内，因此，该叶片组件6继续沿第一旋转方向R1旋转的过程中会一直保持在第一角度位置。

同理，当保持在第二角度位置的其中一叶片组件6沿第一旋转方向R1转动到第二角度转换位置C2时，该叶片组件6会依照前述方式进行角度的转换，第二螺旋面472会顶推第二接触件66以使该叶片组件6由第二角度位置旋转至该第一角度位置。借此，能确保每一个叶片组件6转动到第二角度转换位置C2时都能由第二角度位置旋转至该第一角度位置。

参阅图5、图12、图16及图18，需说明的是，由于本实例轴杆62的外螺纹段625螺旋线为右螺纹，因此，轴杆总成60沿箭头II方向绕第二轴线A2旋转的过程中，外螺纹段625会沿第二轴线A2方向旋出对应的枢接部511，借此，能增加叶片组件6凸伸出旋转件51的外周面515的长度，以增加水流13施加于第一角度位置的叶片组件6上的推力所形成的扭力值。借由位在第一角度位置的叶片组件6凸伸出旋转件51的外周面515长度较长，而位在第二角度位置的叶片组件6凸伸出旋转件51的外周面515长度较短的设计方式，能降低水流13带动水轮机40的叶片组件6旋转时所受到的阻力，并且增加水流13带动水轮机40的叶片组件6旋转时的推力，借此，使得水 流13能更为顺畅地带动水轮机40的叶片组件6旋转。

参阅图13、图14、图15及图16，虽然本实施例的水轮机40是以应用在水流13的流动方向F是由第一基板41的前端411朝向后端412方向为例作说明，但是在其他的实施方式中，水轮机40也可应用在水流13的流动方向F是由第一基板41的后端412朝向前端411方向的水道10内。在此实施方式中，水流13能推动叶片组件6沿一相反于第一旋转方向R1的第二旋转方向R2绕第一轴线A1(如图5所示)旋转。当保持在第一角度位置的其中一叶片组件6沿第二旋转方向R2转动到第二角度转换位置C2时，第一螺旋面452’会顶推第一接触件64以使叶片组件6由第一角度位置旋转至第二角度位置。当保持在第二角度位置的其中一叶片组件6沿第二旋转方向R2转动到第一角度转换位置C1时，第二螺旋面472’会顶推第二接触件66以使叶片组件6由第二角度位置旋转至第一角度位置。借此，使得水轮机40能应用在两个水流13的流动方向F相反的水道10内，以增添水轮机40在使用上的弹性。

参阅图7及图9，借由各叶片组件6的第一接触件64及第二接触件66分别为滚轮的设计方式，使得第一接触件64能以滚动接触的方式与第一弧形外端面451、第一螺旋面452、452’、第二弧形外端面481，以及第二导引螺旋面482、482’接触，而第二接触件66能以滚动接触的方式与第二弧形内端面471、第二螺旋面472、472’、第一弧形内端面461，以及第一导引螺旋面462、462’接触。借此，能降低第一、第二接触件64、66与第一、第二导引壁体450、470接触时的摩擦力，使得各叶片组件6顺畅地在第一、第二导引槽491、492内转动，以及在第一、第二转换空间493、494内进行角度的转换。

特别说明的是，本实施例的水轮机40结构在设计时也可有下述的变化：

参阅图7及图16，在一实施方式中，第一弧形外凸轮板45可省略第一螺旋面452’，第二弧形外凸轮板48可省略第二导引螺旋面482’，第二弧形内凸轮板47可省略第二螺旋面472’，第一弧形内凸轮板46可省略第一导引螺旋面462’。此种设计方式的水轮机40只能应用在水流13的流动方向F是由第一基板41的前端411朝向后 端412的水道10内。

在另一实施方式中，第一弧形内凸轮板46可同时省略第一导引螺旋面462、462’，而第二弧形外凸轮板48可同时省略第二导引螺旋面482、482’。

参阅图3及图7，在又一实施方式中，传动机构30的链条33也可穿设于第一弧形内凸轮板46的两开口463，使发电机20及传动机构30可选择地设置于水轮机40另一侧的地形1上。

归纳上述，本实施例的水轮机40，各叶片组件6沿第一旋转方向R1绕第一轴线A1在第一角度转换位置C1及第二角度转换位置C2间公转的过程中，当对应的叶片组件6转动至第一角度转换位置C1时，轴杆总成60受导引围壁44导引而绕第二轴线A2自转，使对应的叶片组件6由第一角度位置转动至第二角度位置；当对应的叶片组件6转动至第二角度转换位置C2时，轴杆总成60受导引围壁44导引而绕第二轴线A2自转，使对应的叶片组件6由第二角度位置转动至第一角度位置。借此，能降低水流13带动水轮机40的叶片组件6旋转时所受到的阻力，使得水流13能顺畅地带动水轮机40的叶片组件6旋转，以提升水轮机40通过传动机构30带动发电机20运转发电的效率。此外，水轮机40设置于水道10的底面11且位于水流13的水面下，不会占据水流13水面上方的空间，确实能达到本发明所诉求的目的。