专利名称：新型风车扇叶的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种垂直轴风车扇叶。
一般常见的风车扇叶是属水平轴式(荷兰大风车也是如此型)，这种风车的特点是1.风车之轴线方向随风向变化而改变，而且风车转向与风向呈90度。
2.每片扇叶旋转所造成的离心力，扭力及扇叶的前后振动力(因扇叶转向与风向呈90度)都完全由扇叶基部来承担，长期之下会造成基部之金属疲劳而折断，大型风车之扇叶面之角度随风速变化而改变，其控制非常复杂，为了防止金属疲劳及控制扇叶角度，在制造及设计上非常困难，而大大增加成本。
3.在地上支撑扇叶之塔架，非常笨重，发电量100千瓦之风车塔架，重量就达100公吨以上，必须利用吊车施工，交通不便的地区，搬运施工困难。
4.发电机装在空中，空间小，保养维修不易。
由于以上这些问题，使得风力发电机无法十分普及。
本发明的目的是提供一种结构牢固、简单、便宜、在小风速下就能运转的垂直轴风车扇叶。它克服了先有技术的上述种种缺点，具有下述的优点1.风车扇叶轴旋转方向不受风向改变的影响永远向同一方向运转。
2.扇叶旋转所产生的离心力及扭力，不是完由扇叶与垂直轴接触之基部来承担，扇叶杆末端有框架稳定住，因此框架基部承坦扇叶大部分的离心力，振动及扭力，其强度之设计及制造简单容易。
3.本风车之构架由铁管组合而成，人力搬运及按装非常容易，不必利用吊车施工。
4.发电机装在地表上，空间大，保养维护容易。
除以上的可比较的特点外，本风车扇叶另外还有特点5.扇叶数量可增加而增加力量，本说明书只有4片扇叶，这是为了说明方便，扇叶之数量可以不同，但特点完全一样。
6.发电机也可加装，本说明图式只有一只，是举例而已。
风车装置地点必须在多风，气流稳定的地方，如小山丘、或屋顶。
和一般垂直轴的风车扇叶相同，本风车轴的一边是顺风，另一边是逆风，本风车扇叶面在风车轴之二边相互呈一角度(如80度)，而且扇叶杆相联接固定，扇叶在顺风时近垂直面(如70度)可吸收风能使风车轴旋转，另一边则与水平呈一小角度(如30度)可减小风的阻力，因此本风车扇叶能吸收风能运转。
本风车扇叶是上下活动，因有强固框架的保护扇叶杆的二端，因此安全性高。
为说明本发明的内容，先对
如下图1是风车扇叶的外型图。
图2为框架的结构。
图3为机房的内部结构。
图4为扇叶的结构。
图5为扇叶在逆风及顺风时之角度说明。
如图1，本发明之风车框架2为一三角型或四角型(图未示)之框架，地基以水泥固定，框架以钢索4系定地面，使框架在风速大时不会摇动。
框架之垂直柱2是以接头6相衔接，接头有向中间集中的横梁8，三根横梁中心以一固定接头10固定，如图2固定接头内有一轴承12，轴承中间有垂直之轴心14，上下轴心中间，衔接一垂直之风车轴心16。如图3为机房的内部结构，风车轴心16固定一大径齿轮18，由大齿轮直接转动发电机20上的小齿轮22(例如此发电机和汽车上所用的相同，不同点在改装小齿轮)。此发电机不必维持一定之转速，发电都可充入电瓶24，由电瓶供应稳定电流，其结构及原理为一公知技术不另详述。26为手刹车，螺丝28锁紧时就可达到刹车的目的。
如图1、4，风车轴心16固定有4个强固框架(30、32、34)呈十字型。每个框架内有一片以上扇叶36，每片扇叶之轴38穿过垂直之风车轴16和另一边之扇叶轴40相联接固定，二边之扇叶面呈一角度(如80度)。此二特点能使本发明之扇叶吸收风能运转的目的。
如图4，风向从右至左，扇叶36由顺风时呈垂直之状态运转到逆风之一边时(左侧)，因没有物体的阻挡，扇叶上缘必定垂下，垂下时，扇叶杆38会产生扭力，因为(1)风的吹动，(2)扇叶本身的重量，此二种力量使扇叶轴心38产生扭力再传送到顺风之一边的扇叶轴心40使扇叶42上扬，此上扬的另外一力量是扇叶42本身由逆风之一边转到顺风的一边时有一受风面(如30度)被风吹到而上扬。
扇叶36在逆风之一边垂下时与水平面所呈的角度越大运转至顺风的一边时越容易上扬，因为受风面大的缘故。但是在逆风时的阻力较大，根据测试与水平面角度在30度左右，在逆风时阻力不大，转至顺风时易上扬。
扇叶因是上下活动式，在逆风时扇叶36上缘下垂不会发生任何碰触发声响，转至顺风时上扬会碰触到上侧之框架30，接触的地方装有柔软的弹簧44并以橡皮头盖住，弹簧柔软度要刚好以吸收扇叶上扬之碰触力量，不会发生振动声响，以保护扇叶。
扇叶杆40的末端穿过四方框架外侧之垂直杆34。有螺丝46稳固扇叶杆末端，使扇叶杆38不会脱落。因有强固框架的保护，虽然扇叶是上下活动但非常牢固不会损坏。如图4，每片扇叶的左右二边有与扇叶呈一角度的平面48，此平面在顺风时在迎风面能吸收更多的风能使风车轴16产生更大的扭力，在逆风时是在背风面，不会增加额外的阻力。
本发明每个扇叶在顺风时以90°垂直面吸收风能的效率最大在逆风时以水平面之阻力最小，但为了顾及扇叶旋转至顺风时容易上扬，因此在顺风时呈70度仰角面，逆风时呈30度仰角面，对吸收风能的损失不会太大。弹簧44的弹性要柔软些，例如长度10公分在顺风时被压成5公分，转至逆风时，可利用弹簧的力量，将扇叶向后推加上风力及扇叶的重量使扇叶36容易下垂，使另一边的顺风时的扇叶42更易上扬。
综上所述，本发明的风车扇叶结构牢固、简单、耐用。扇叶面是玻璃钢制，其他框架是用不锈钢或铁质再加以防锈处理，因此可增长使用年限。
权利要求1.一种新型风车扇叶组合，其特征为具有能使扇叶在顺风时上扬以吸收风能，同时另一边在逆风状态之扇叶接近水平面以减少阻力的在一垂直轴二边之水平扇叶杆固定有扇叶、扇叶面相互呈仰角80度左右的结构。
2.如权利要求1所述的风车扇叶，其特征为垂直轴左右二边之扇叶杆是穿过垂直轴相联接的，扇叶杆之末端穿过四方框架之垂直杆，可使扇叶杆能水平滚动。
3.如权利要求1或2所述的风车扇叶，其特征为扇叶杆是在四方型框架内活动，四方型框架是在轴心两边相对称，轴心上下段之框架呈十字型，能使扇叶在任何状况下都有受风面。
4.如权利要求1所述的风车扇叶，其特征为扇叶左右二边各有与扇叶呈一角度之平面，使扇叶在顺风时能产生更大扭力。
专利摘要本实用新型是属垂直轴之风车扇叶，风车轴固定有4个强固框架，框架内有扇叶，其特点是(1)二边之扇叶轴穿过垂直之风车轴相联接且可水平活动。(2)二边之扇叶面相互呈一角度(如80度)。此二特点使风车扇叶能吸收风能运转，同时有安全的性能。
文档编号F03D3/06GK2039358SQ8820344
公开日1989年6月14日 申请日期1988年2月11日 优先权日1988年2月11日
发明者吕学本 申请人:吕学本