专利名称：风能动力装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种动力装置，尤其涉及利用风力产生能源的风能动力装置。
背景技术：
一般工业上所使用的能源，多为石油、燃煤等非再生能源，因此在各国工业逐渐发展的同时，对能源的需求亦随之俱增，导致存量逐渐不足，产生全球性的能源危机；此外，这些不可再生能源使用后所产生的废弃物，也逐渐造成了全球气候暖化的问题。近年来，随着环保意识的加强，各国均相继提倡节能减排的概念，希望能延缓、甚至改善人类破坏环境及消耗地球资源的速度，因此，减少不可再生能源的消耗，寻找新的替代能源、以及发展可再生能源，成为一些发达国家近期发展的重点。可再生能源包含太阳能、风力及潮汐等；其中，就风力发电而言，主要是利用风力带动一风力发电机作动，以产生所需的电力，一般常见的风力发电机，大致区分为立轴式及横轴式两种；立轴式风力发电机，其叶片的根轴与地面呈垂直状，横轴式风力发电机，其叶片的根轴则与地面呈水平状。目前现有的立轴式风力发电机9(如图1所示)，包含有一旋转轴91，该旋转轴91上设有若干个弧形叶片92，该若干个弧形叶片92的一侧端缘固接在旋转轴91，在旋转轴91的径向上呈等角度放射状排列；旋转轴91的一端通过联轴器93与一发电装置94相连接。这样，当上述若干个叶片92被风吹动时，即可带动该旋转轴91旋转，从而带动该发电装置94产生电力，且所产生电量与该旋转轴91的转速成正比。但是立轴式风力发电机9具有下列缺点:一、无法调节进风流量:由于风力为自然现象，风力的大小取决于自然条件，无法人为控制，风力愈强，旋转轴91的转速就愈高，但每组发电装置94均有作业上限，为避免强风(例如台风时可能发生每秒风速大于75米的阵风)使该旋转轴91高速旋转以致发电装置超载运转而毁损，现有立轴式风力发电机9因未具有能够调节进风流量的结构，因此必须另设置一煞车系统，在风力过大时启动煞车保护其发电装置94，甚至停机避免机组超载运转；但是，设置煞车系统增加了立轴式风力发电机9结构的复杂性，使制造成本提高，而停机则造成发电作业的停摆，造成损失。此外，叶片92因需承受不定方向及强弱不等的风力，因此需选用高强度及耐疲劳的材料来制造，在材质的选用上，受到很大的限制，同时也导致叶片92的制造成本偏高。二、无法调整进风角度:由于吹在叶片92上的风来自不定方向，加上现有的立轴式风力发电机9并未设有能够调整进风角度的结构，因此各不同进风角度的风，可能提供方向相反的旋转动力，后来的风力可能形成先前风力推动叶片92旋转的阻力，造成启动风速高、风能利用率低等缺点，因此对现有的立轴式风力发电机9而言，微风时的风能利用率尤其不佳，甚至无法作动。三、无法串联设置:现有的每一立轴式风力发电机9均配置有一发电装置94，且各立轴式风力发电机9因未具有连接结构而无法串联设置，因此若欲以较大的发电装置94来提高发电量时，唯一的方法就是将叶片92大型化，然而大型叶片92的在制造上有一定的技术难度，因此为达到一定的总发电量，业者大多只能以数个小型立轴式风力发电机9来取代一大型立轴式风力发电机9，徒增成本，使风力发电的推广受到极大的限制。
发明内容
为解决现有立轴式风力发电机存在的无法调节进风流量、无法调整进风角度、无法串联设置所导致的种种问题，本发明提供解决上述问题的一种风能动力装置。一种风能动力装置，其主要特征是，包含有:基座，在所述基座设有枢接部；罩体，所述罩体的内部形成一容置室，所述罩体设置在上述基座上，所述罩体上设有若干个进风口，所述若干个进风口分别枢接可控制进风流量的风门；动叶轮，设置在上述容置室中，所述动叶轮的一端枢接在上述基座的枢接部。上述基座设有位于上述容置室内的导流组件，所述导流组件包含若干个导流片，若干个导流片内部形成一容置空间，所述动叶轮设置在所述容置空间中。上述罩体顶部另设有一辅助固定盘，所述辅助固定盘设有一枢接部，上述动叶轮的另一端枢接于上述辅助固定盘的枢接部。本发明的有益效果是:本发明的风能动力装置，在动叶轮外侧设置罩体，并在该罩体的进风口处，加设可调节进风流量的风门，藉以自动控制风门发挥节流效果，令动叶轮的转速维持在安全范围内，避免机组超载运转，可以保护机组组件的安全，减少损失及维修费用。同时，因罩体能隔绝高速风力对内部构件的伤害，因此罩体内部构件材质的选择性则相对更加多元化，且许多组件的强度需求降低，从而减少材料用量，能有效降低制造成本。本发明的风能动力装置，在动叶轮外侧设置导流片以调整进风角度，并将风引导至同一方向的受风面上，能提升风能利用率并降低启动风速。本发明的风能动力装置，可串联设置，使该若干个旋转轴可以同步转动，并接设至一负载容量较大的发电机，以提升发电能力，故可以适用于各种负载容量规格的发电机。
图1:现有立轴式风力发电机的立体图；图2:本发明实施例一的立体分解图；图3:本发明实施例一组合后的纵向剖视图；图4:图2的局部放大图；图5:本发明实施例二的立体分解图；图6:本发明实施例二组合后的横向剖视图；图7:本发明实施例二组合后的纵向剖视图；图8:本发明串联设置的实施示意图。
具体实施例方式下面结合附图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8对本发明的较佳实施例作详细说明:实施例一:
如图2所示，一种风能动力装置主要包含有基座1、罩体2及动叶轮3 ;上述罩体2设置在基座I上，动叶轮3则设置在罩体2内部。基座I设有枢接部11，枢接部11可为各种能够枢接动叶轮3的结构设计；在本实施例中，该枢接部11为一轴承，并可以设置在基座I的一个表面上。罩体2设置在基座I上，罩体2可为任意形状的中空框体，且较佳系为一多边形中空框体。在本实施例当中，罩体2由围板21围设成一六角中空框体，围板21均设有若干个进风口 22，且上述若干个进风口 22呈等距设置。每一进风口 22搭配设置一风门23，风门23由一枢轴24枢接于进风口 22，以便受控后枢转，使进风口 22呈现关闭或不同开启程度，从而控制进入罩体2的风的流量。此外，设置在同一围板21的若干个风门23，还可以透过一连接杆25相互串联接设，使若干个风门23可随连接杆25的位移，而相对于各自对应的进风口 22产生相同角度的枢转；在本实施例中，该连接杆25 —端设有一驱动装置26，该驱动装置26可以连动连接杆25产生轴向位移。如图4所示，驱动装置26可以包含动力源261、主动齿轮262、从动齿轮263、蜗杆264和转速计265。动力源261可以设置在围板21的下端(依图面而言)，并与围板21最底部的风门23相邻；主动齿轮262为一伞齿轮，并与动力源261相接；从动齿轮263固定设置在最底部的风门23的枢轴24上；蜗杆264的一端与从动齿轮263相啮合，另一端设有与该主动齿轮262相啮合的伞齿轮266 ;转速计265与动力源261连接。如图2所示，罩体2内部形成容置室27，任何两块相邻接的围板21之间，可在容置室27内延伸设置一连接板28。相邻的二块连接板28之间，还可以设有若干个导风板29，以加强罩体2的结构稳定性，导风板29可间隔且平行设置在进风口 22的上下两侧(依图面而言)。动叶轮3设置在容置室27中，动叶轮3至少包含有一旋转轴31及若干个叶片32，藉由风力作用于若干个叶片32，以带动旋转轴31产生轴向自转，而若干个叶片32与旋转轴31的设置方式可以为任意型态。在本实施例中，该旋转轴31上设有间隔设置的二块固定片33，旋转轴31贯穿二块固定片33，若干个叶片32则间隔设置在二块固定片33之间，且以旋转轴31为圆心呈环状排列设置，叶片32的径向截面呈弧形状，若干个叶片32均朝同一环形方向延伸。如图2、图3所示，旋转轴31的一端部枢接于基座I的枢接部11 ;本实施例中，该旋转轴31的一端穿过该基座I而与一接头34(类如:法兰接头、联轴器等)相接，接头34的另一端可以延接一发电机。据此，风可透过若干个导风板29调整入风的角度，使所有通过进风口 22的风，都能透过导风板29整流，使气流正向吹至叶片32，以带动动叶轮3相对于基座I产生旋转，藉以致动发电机，将动叶轮3旋转所得的机械能转换成电能，而动叶轮3的转速可由转速计265测得；另为避免发电机超载而毁损，可依据各发电机的负载能力设定动叶轮3的临界转速。如图4所示，当风力过于强劲，使转速计265侦测到的动叶轮3转速逼近设定的临界转速时，转速计265将发出信号，使驱动装置26的动力源261自动感应启动，带动主动齿轮262旋转，使蜗杆264相对转动，进而使该从动齿轮263旋转以带动最底部的风门23枢转，并透过连接杆25连动其余风门23，以各自的枢轴24为支点产生同步枢转，藉以减小进风口 22面积，发挥节流效果，令动叶轮3的转速维持在安全范围内，使本发明的风能动力装置不必额外设置煞车系统，也能有效避免机组超载运转，保护机组组件的安全，减少损失及维修费用。当风力减弱时，转速计265将侦测到的动叶轮3转速减缓并发出信号，使该动力源261再度自动感应启动，控制该主动齿轮262反转，使各风门23枢转，藉以增大进风口 22面积，使进入罩体2的风量增加，令动叶轮3维持稳定的转速，在发电机载满运转后能维持平稳供电。本发明的风能动力装置在高速风力的环境下，仍可以不必停机，只要将进风口 22面积调小即可持续运作，能让风力发电近乎全年无休，制造最大经济效益。若遇及超高风速的台风天，风门23可以在枢转一特定角度后，完全遮盖所对应的进风口 22，使罩体2外的风无法吹入，从而避免机组组件毁损。所以罩体2的设置，不但能调节进风流量避免机组超载运转,还能同时隔绝高速风力对内部构件的伤害，因此罩体2内部构件的材质，可选择强度适中者，结构设计时的安全系数亦得以适度的降低，从而减少材料用量，具有降低制造成本的效果。实施例二:如图5所示，风能动力装置主要包含有基座1、罩体2、动叶轮3、导流组件4及辅助固定盘5 ;导流组件4设于基座I上，且罩体2套设于导流组件4外围，动叶轮3则设置于导流组件4内部,辅助固定盘5设于罩体2顶部。基座1、罩体2与动叶轮3的结构大致上同实施例一，相同的结构不再详述。导流组件4设于基座I上，包含若干个导流片41，若干个导流片41采用间隔设置，且以基座I的枢接部11为圆心呈环状排列设置，使若干个导流片41可围绕形成一容置空间42。导流片41构成容置空间42的端缘可以形成一导风部411，导风部411的径向截面呈弧形状延伸，且若干个导风部411均朝同一环形方向延伸。如图5、图6所示，导流组件4设置于罩体2内部所形成的容置室27中，动叶轮3则设置于在导流组件4的容置空间42中，并使叶片32可以顺向对位至导流片41的导风部411。如图5、图7所示，辅助固定盘5设置在罩体2顶部(依图面而言)；在本实施例中，罩体2由基座I与辅助固定盘5夹固，以加强罩体2与基座I的结合稳定度。此外，辅助固定盘5还可以设有一枢接部51，使动叶轮3的旋转轴31的端部可以分别枢接于基座I和辅助固定盘5的枢接部11、51，并分别穿过基座I及辅助固定盘5而与接头34(类如:法兰接头、联轴器等)相接，且其中一接头34的另一端可以延接发电机。据此，风可吹向叶片32以带动动叶轮3相对于基座I产生旋转，藉以致动发电机，将动叶轮3旋转所产生的机械能转换为电能。如图6、图7所示，罩体2透过若干个风门23调节进风流量的机制大致上同第一实施例所述，但若干个导风板29可以使所有通过进风口 22的风，都经过初步整流而正向导入导流片41中，因此无论从任何方向进入到该导流片41中的气流，皆可以顺着环状排列的导流片41，以及同向环状延伸的导风部411，顺向使所有气流皆可以精准地流至各叶片32的同一受风面，不会有流至另一受风面而形成阻力的气流，使该动叶轮3可以顺畅地相对于基座I产生旋转；另加上因若干个导流片41呈环状排列的缘故，使进入到各叶片32前的风口截面积变小，可对气流加压，因此本发明的风能动力装置具有较现有风力发电装置更低的启动风速，且即使是微弱的气流，亦可将其发挥最高发电效能，提升风能利用率。如图8所示，本发明可以将若干个风能动力装置，以相邻的接头34相互结合以串联方式设置，使若干个旋转轴31可以同步转动，并接设至一负载容量较大的发电机35，以期如同加大叶片的尺寸般，提高本发明的风能动力装置的发电能力，故可以适用于各种负载容量规格的发电机35。为增强其结构稳定性，各风能动力装置的罩体2之间另设有若干个支撑柱36，以使各风能动力装置间可稳固结合而不摇晃。另处，本发明的风能动力装置可在串联设置后架设于低处，并接设一变速箱及抽水泵；透过风力作用以驱动该抽水泵，将水抽至高处蓄积，待蓄积到一定水量后，再使这些水从高处冲下以达到水力发电的目的,藉水力发电质量稳定度高于风力发电之特性,使能量透过适当的转换而提升发电质量并且可供错峰发电达到储能目的。此外，本发明的风能动力装置具有较低的启动风速，可在微风时提升风能利用率，且发电机35在载满运转后亦能维持平稳供电，另外本发明亦可以直接作为动力装置，对欲驱动的装置(例如:抽水泵、空气压缩机设备等)提供作业所须的机械能，使装置不必另接电源即可运转，故本发明不应仅限为用作风力发电机。以上所述实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明的实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。
权利要求
1.一种风能动力装置，其特征在于:主要包含: 基座，所述基座设有一枢接部； 罩体，内部形成一容置室，所述罩体设置于上述基座上，所述罩体设有若干个进风口，所述若干个进风口分别枢接控制进风流量的风门； 动叶轮，设置于上述容置室中，所述动叶轮的一端枢接于上述基座的枢接部。
2.根据权利要求1所述的风能动力装置，其特征在于:所述基座设有位于所述容置室内的导流组件，所述导流组件包含若干个导流片，所述若干个导流片内部形成一容置空间，所述动叶轮设置于所述容置空间中。
3.根据权利要求2所述的风能动力装置，其特征在于:所述导流片构成所述容置空间的端缘形成导风部，所述导风部与设于所述容置空间的动叶轮对应设置。
4.根据权利要求2所述的风能动力装置，其特征在于:所述导风部的径向截面呈弧形状延伸。
5.根据权利要求1或2所述的风能动力装置，其特征在于:所述罩体设有若干个导风板，所述若干个导风板间隔且平行设置在所述若干个进风口的上下两侧。
6.根据权利要求1或2所述的风能动力装置，其特征在于:所述罩体顶部另设有辅助固定盘，所述辅助固定盘设有枢接部，所述动叶轮的另一端枢接于所述辅助固定盘的枢接部。
7.根据权利要求6所述的风能动力装置，其特征在于:所述动叶轮枢接于所述基座及所述辅助固定盘的枢接部的两端，分别穿过所述基座及所述辅助固定盘而与一接头相接。
8.根据权利要求1或2所述的风能动力装置，其特征在于:所述若干个风门是串联接设于一连接杆，所述连接杆设有用以控制该连接杆产生位移的驱动装置。
9.根据权利要求8所述的风能动力装置，其特征在于:所述驱动装置包含一动力源、一主动齿轮、一从动齿轮及一蜗杆，所述主动齿轮为一伞齿轮，并与所述动力源相接，所述从动齿轮固接于其中一风门，所述蜗杆的一端与所述从动齿轮相啮合，另一端设有与所述主动齿轮相啮合的伞齿轮。
10.根据权利要求1或2所述的风能动力装置，其特征在于:所述动叶轮包含一旋转轴及若干个叶片，所述旋转轴的两端分别结合固定片，所述若干个叶片设置于所述两固定片之间，并绕该旋转轴环状排列。
全文摘要
本发明提供一种风能动力装置，其主要包含基座，在所述基座设有枢接部；罩体，所述罩体的内部形成一容置室，所述罩体设置在所述基座上，所述罩体上设有若干个进风口，所述若干个进风口分别枢接可控制进风流量的风门；动叶轮，设置在所述容置室中，所述动叶轮的一端枢接在上述基座的枢接部；本发明的风能动力装置，调节进风流量；在动叶轮外侧设置导流片以调整进风角度，并将风引导至同一方向的受风面上，能提升风能利用率及降低启动风速；可串联设置，使该若干个旋转轴可以同步转动，并接设至一负载容量较大的发电机，以提升发电能力，适用于各种负载容量规格的发电机。
文档编号F03D9/00GK103195654SQ20121000762
公开日2013年7月10日 申请日期2012年1月4日 优先权日2012年1月4日
发明者陈宏基 申请人:陈宏基