用于立式发电的倾斜式旋转叶片设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于立式发电的倾斜式旋转叶片设备，且更具体的是用于立式发电、当叶片构件旋转时，能够通过只提供由风力产生的顺向方向旋转力至垂直动力轴，使得叶片板在片构件朝逆向方向转动时，与风向平行。更具体而言，本发明涉及用于立式发电的倾斜式旋转叶片设备，所述倾斜式旋转叶片设备可以通过简化的倾斜结构、加强更稳定运行的倾斜结构、并加强叶片构件以使旋转结构位于与地面垂直的方向而安装在所有地方而不受发电的安装空间的限制。
【背景技术】
[0002]风力发电是指以旋转轴为基础，通过使用风车，将风力转换成机械能(旋转力)，并通过驱动发电机，将机械能转换成电力以获得电力的发电机制。
[0003]因为风力发电不仅可以在目前已发展的新型及再生能源中产生最高的经济效应，而且可使用无限量且无需成本的干净能源的风来产生电力，即使是在美洲及亚洲，甚至是在风力发电工业已进行了初步开发的欧洲，皆已在风力发电上进行了积极投资。
[0004]具体而言，风力发电在改良电力生产成本价格竞争力，及最小化安装发电系统所需的区域的成本方面、在包含提供因为石化能源耗尽的替代能源及防止地球暖化的地球环境保护方面、及稳定的提供并减少对进口能源的依赖的经济方面具有优势。据此，甚至政府也在积极的扩展风力发电。
[0005]发电装置根据叶片的旋转轴方向，可被分类成具有平行于地面安装的旋转轴的卧式风力发电装置及垂直于地面安装的立式风力发电装置。
[0006]因为目前为止，卧式风力发电装置相较于立式风力发电装置具有较高的效率及稳定度，卧式风力发电装置已被用于多数的发电站中。
[0007]卧式风力发电装置是最典型的发电装置，且具有实现高发电效率的优点。然而，臣卜式风力发电装置难以在风向经常改变的地区顺利地发电。另外，因为包含旋转体的主要组件被安装于高处，需要高安装成本，且不易维护主要组件。另外，卧式风力发电装置对于像是台风的强风较弱。
[0008]当与卧式风力发电装置相比时，立式风力发电装置具有可独立于风向发电、需要的安装成本低、以及因为立式风力发电装置像是加速单元及发电机的主要组件被安装在地面而较易进行维护的优点。
[0009]然而，如上所述，因为与卧式风力发电装置的发电效率相比，立式风力发电装置的发电效率较差，从而卧式风力发电装置优选于立式风力发电装置。
[0010]如图15中所示，一个旋转叶片(al)朝与风力方向相同的顺向方向旋转，以将风能转换成旋转轴(b)的旋转力。相对旋转叶片(a2)朝与风向(W)相反的逆向方向旋转以作为阻力，从而会降低能量的转换效率。
[0011]为了解决上述问题，本发明人取得了有关用于立式发电装置的倾斜式旋转叶片设备的专利权(公开于韩国专利登记号N0.10-1180832中)。根据所述前案，叶片构件的叶片板具有朝逆向方向旋转时平行于风向倾斜，而朝顺向方向旋转时垂直于风向倾斜的一种配置，从而将由于叶片构件的逆向方向旋转所造成的阻力减到最小，使得发电效率可被提高。
[0012]然而，根据所述前案，倾斜结构包括固定齿轮、旋转齿轮及一对叶片导向件，其代表着一个明显复杂的结构。据此，当制造成本增加，由于齿轮的损坏或故障，可能难以长期稳定地倾斜操作，以致必须注意齿轮的维护。
[0013]另外，根据前案，叶片构件具有在平行于地面的方向围绕垂直轴旋转的结构。因为叶片需被设计成足以接收风力的尺寸，自垂直轴的整个安装半径增加，使得安装空间可能受限。据此，风力发电装置可能无法安装在不具有足够安装空间的住房密集区或是山林等地方。更进一步地，纵使在判定符合政府或地方政府法规的安装空间的情形下，可能产生难有适当政策的情况。
[0014]在此区域，具体而言，风力发电在改良电力生产成本价格竞争力，及最小化安装发电系统所需的区域的成本方面、在包含提供因为石化能源耗尽的替代能源及防止地球暖化的地球环境保护方面、及稳定的提供并减少对进口能源的依赖的经济方面具有优势。据此，甚至政府也在积极的扩展风力发电。
[0015]发电装置根据叶片的旋转轴方向，可被分类成具有平行于地面安装的旋转轴的卧式风力发电装置及垂直于地面安装的立式风力发电装置。
[0016]因为目前为止，卧式风力发电装置相较于立式风力发电装置具有较高的效率及稳定度，卧式风力发电装置已被用于多数的发电站中。
[0017]卧式风力发电装置是最典型的发电装置，且具有实现高发电效率的优点。然而，臣卜式风力发电装置难以在风向经常改变的地区顺利地发电。另外，因为包含旋转体的主要组件被安装于高处，需要高安装成本，且不易维护主要组件。另外，卧式风力发电装置对于像是台风的强风较弱。
[0018]当与卧式风力发电装置相比时，立式风力发电装置具有可独立于风向发电、需要的安装成本低、以及因为立式风力发电装置像是加速单元及发电机的主要组件被安装在地面而较易进行维护的优点。
[0019]然而，如上所述，因为与卧式风力发电装置的发电效率相比，立式风力发电装置的发电效率较差，从而卧式风力发电装置优选于立式风力发电装置。
[0020]如图15中所示，一个旋转叶片(al)朝与风力方向相同的顺向方向旋转，以将风能转换成旋转轴(b)的旋转力。相对旋转叶片(a2)朝与风向(W)相反的逆向方向旋转以作为阻力，从而会降低能量的转换效率。
[0021]为了解决上述问题，本发明人取得了有关用于立式发电装置的倾斜式旋转叶片设备的专利权(公开于韩国专利登记号N0.10-1180832中)。根据所述前案，叶片构件的叶片板具有朝逆向方向旋转时平行于风向倾斜，而朝顺向方向旋转时垂直于风向倾斜的一种配置，从而将由于叶片构件的逆向方向旋转所造成的阻力减到最小，使得发电效率可被提高。
[0022]然而，根据前案，叶片构件具有在平行于地面的方向围绕垂直轴旋转的结构。因为叶片需被设计成足以接收风力的尺寸，自垂直轴的整个安装半径增加，使得安装空间可能受限。据此，风力发电装置可能无法安装在不具有足够安装空间的住房密集区或是山林等地方。更进一步地，纵使在判定符合政府或地方政府法规的安装空间的情形下，可能产生难有适当政策的情况。
【发明内容】
[0023]本发明被提出以解决现有技术中存在的问题，而且本发明的目的是提供一种用于立式风力发电的倾斜式旋转叶片设备，其能够通过使叶片构件倾斜而改善风力发电效率，并且通过改善简单构成的倾斜结构以稳定地进行倾斜操作，以长期稳定地使用而没有维护相关的问题。
[0024]本发明的另一目的为提供用于立式发电的倾斜式旋转叶片设备，所述倾斜式旋转叶片设备通过加强其结构，使得在施加旋转力至垂直动力轴时，叶片构件在垂直方向旋转，从而可安装在各种地方而不受其安装空间的限制。
[0025]为了达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于立式发电的倾斜式旋转叶片设备。倾斜式旋转叶片设备包括垂直动力轴；独立于垂直动力轴安装以根据风向变化旋转的风向协同构件；垂直地固定于风向协同构件，并包括沿着其外周侧边形成的轨道的倾斜滚筒；包括叶片杆及叶片板的叶片构件，以通过风力在水平方向围绕倾斜滚筒转动的同时，施加旋转力至垂直动力轴；以及具有固定于叶片杆端部中心的端部及安装在轨道中的相对端部，以在叶片构件转动时沿着轨道移动的倾斜导向件。轨道包括具有直线形的顺向轨道部分及逆向轨道部分，以相等距离与叶片构件的转动路径双向地隔开，以180°的间隔交替地形成，并以具有倾斜状的一对切换轨道部分相互连接，并且倾斜导向件沿着顺向轨道部分移动，使得叶片构件在与风向相同的叶片构件的顺向方向转动时，叶片板变成与风向垂直；倾斜导向件沿着逆向轨道部分移动，使得叶片构件在与风向相反的逆向方向转动时，叶片板变成与风向平行，并通过切换轨道部分，以允许叶片构件以90°角自转，使得叶片板垂直或平行于风向倾斜。
[0026]此外，根据本发明的另一个方面，提供了一种用于立式发电的倾斜式旋转叶片设备。倾斜式旋转叶片设备包括垂直动力轴；独立于垂直动力轴安装以根据风向变化旋转的风向协同构件；耦接至垂直动力轴以传输动力，并水平地通过风向协同构件的水平旋转轴；水平地固定于风向协同构件，并包括沿着倾斜滚筒外周侧边形成的轨道的倾斜滚筒；包括叶片杆及叶片板的叶片构件，以通过风力于垂直方向围绕倾斜滚筒转动的同时，施加旋转力至水平动力轴；以及具有固定于叶片杆端部中心的端部及安装在轨道中的相对端部，以在叶片构件转动时沿着轨道轨迹移动的倾斜导向件。轨道包括具有直线形的顺向轨道部分及逆向轨道部分，顺向轨道部分及逆向轨道部分以相等距离与叶片构件的转动路径双向地隔开，以180°的间隔交替地形成，并以具有倾斜状的一对切换轨道部分相互连接，并且倾斜导向件沿着顺向轨道部分移动，使得叶片构件在与风向相同的叶片构件的顺向方向转动时，叶片板变成与风向垂直；倾斜导向件沿着逆向轨道部分移动，使得叶片构件在与风向相反的逆向方向转动时，叶片板变成与风向平行，并通过切换轨道部分，以允许叶片构件以90°角自转，使得叶片板垂直或平行于风向倾斜。
[0027]根据本发明的又一个方面，提供了一种用于立式发电的倾斜式旋转叶片设备，其施加由风力产生的旋转力至立式风力涡轮机的垂直动力轴。旋转叶片设备包括与垂直动力轴啮合，并具有与风向垂直且与地面平行的轴线的水平旋转轴；包括可自转地安装在水平旋转轴上的叶片杆及固定至叶片杆的叶片板的叶片构件，以通过从前侧吹来的风而围绕水平旋转轴转动，使得旋转力被施加至水平旋转轴；包括形成在叶片杆上以在水平方向朝叶片板的平表面突出的顺向导向件，及在垂直方向朝叶片板的平表面突出的逆向导向件的导向件构件；以及包括顺向轨道沟槽、逆向轨道沟槽及旋转诱导倾斜部分的叶片倾斜构件，顺向导向件插入顺向轨道沟槽中，使得当叶片构件在与风向相同的顺向方向，从前侧往背侧转动时，顺向导向件沿着顺向轨道沟槽被导引；逆向导向件插入逆向轨道沟槽中，使得当叶片构件在与风向相反的逆向方向，从背侧往前侧转动时，逆向导向件被导引；且旋转诱导倾斜部分分别形成于顺向轨道沟槽的后方部分及逆向轨道沟槽的前方部分，以诱导被导引的顺向导向件及逆向导向件旋转，并允许叶片构件以90°角转动，使得当叶片构件于顺向方向转动时，叶片板的平表面变成与风向垂直，而当叶片构件于逆向方向转动时，叶片板的平表面变成与风向平行。
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