风力发电装置及包含该装置的发电型设施的制作方法

本实用新型涉及一种风力发电装置及包含该装置的发电型设施，更具体地说，涉及可以提高发电效率的垂直型的风力发电装置及包含该装置的发电型设施。

背景技术：

一般来讲，所谓风力发电是指利用空气的动能来驱动发电装置，进而产生电能的方式。

由于我国具有邻近海洋的地形且山地较多的地形，所以比较多受季风及地域性的风的影响。因此，具有利用风力的有利的地域条件，但目前为止，还是比较多依赖于利用水力、火力及核能的发电。

最近，随着社会对绿色成长形成共鸣，环保的风力发电方式也受到关注，但是以往的风力发电方式存在发电效率低的缺点。另外，由于以往的风力发电方式利用旋转轴沿水平方向形成的结构，所以发电装置的规模必然变大。由此，在电力需求大的市区架设这样的风力发电设备变得困难，并存在只能集中设置在离市区距离远的山区及沿海地区的缺点。

技术实现要素：

技术问题

本实用新型为解决如上述的问题，提供一种可以提高发电效率并构成为可以在居住地区设置的紧凑的结构，且不仅利用自然风也利用设施的排气风来生产电能的风力发电装置及具备该装置的设施。

技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供一种风力发电装置，该装置构成为包含：上部支撑板及下部支撑板，其内部各自配置有卷绕的线圈；轴部件，其固定设置在所述上部支撑板和所述下部支撑板之间，并配置有卷绕的线圈；旋转部件，其设置为可以借由外风以所述轴部件为轴而旋转，并且具备配置在与所述轴部件的线圈相对的位置上的磁铁部件，其中，所述旋转部件包含：主体部，其形成有用于收容所述轴部件的中空；翼部，其设置在所述主体部的外周面；上部凸缘，其配置在所述轴部件的上端以形成与所述上部支撑板相对的面；及下部凸缘，其配置在所述轴部件的下端以形成与所述下部支撑板相对的面。

在此，所述翼部可以由多个风扇构成，所述风扇可以以包围所述主体部的形状的曲面构成，并沿所述主体部的长度方向以沿上下方向扭曲的形状构成。并且，所述各个风扇可以由从所述主体部沿径向延伸的多个固定部件固定，所述各个风扇可以形成为上端的宽度比下端的宽度宽。

进一步地，所述上部支撑板及所述下部支撑板可以卷绕有线圈，所述旋转部件的所述上部凸缘及所述下部凸缘可以构成为包含各自配置在与所述上部支撑板及所述下部支撑板的线圈相对的位置上的永磁铁。

此时，随着所述旋转部件的旋转，从所述上部支撑板的线圈或所述下部支撑板的线圈产生的电能沿着在所述主体部的中空内侧沿所述轴部件形成的线路传送。

并且，所述上部支撑板可以固定设置在单独的上部框架上，所述下部支撑板可以固定设置在单独的下部框架上。特别是，当多个这样的风力发电装置并列配置时，各个风力发电装置的上部支撑板可以构成为各自固定设置在所述上部框架上，下部支撑板可以构成为各自固定设置在下部框架上。

另一方面，前述的本实用新型的目的也可以通过一种发电型设施达成，该设施构成为包含：建造物；及配置在所述建造物的上侧并利用风力来生产电能的风力发电装置，所述风力发电装置包含：上部支撑板及下部支撑板，其内部各自配置有卷绕的线圈；轴部件，其固定设置在所述上部支撑板和所述下部支撑板之间，并配置有卷绕的线圈；旋转部件，其设置为可以借由外风以所述轴部件为轴而旋转，并且具备配置在与所述轴部件的线圈相对的位置上的磁铁部件，其中，所述旋转部件包含：主体部，其形成有用于收容所述轴部件的中空；翼部，其设置在所述主体部的外周面；上部凸缘，其配置在所述轴部件的上端以形成与所述上部支撑板相对的面；及下部凸缘，其配置在所述轴部件的下端以形成与所述下部支撑板相对的面。

此时，所述建造物可以配置有用于排出从内部空间排出的空气的排气管，所述风力发电装置可以构成为设置在所述排气管的上侧，以便利用通过所述排气管排出的排气风及外部的自然风来生产电能。

在此，所述风力发电装置的所述翼部可以由多个风扇构成，所述风扇可以以包围所述主体部的形状的曲面构成，并沿所述主体部的长度方向以沿上下方向扭曲的形状构成。

并且，所述风力发电装置的所述上部支撑板及所述下部支撑板可以卷绕有线圈，所述旋转部件的所述上部凸缘及所述下部凸缘可以构成为包含各自配置在与所述上部支撑板及所述下部支撑板的线圈相对的位置上的永磁铁。

进一步地，在所述建造物的上侧还可以配置在与所述风力发电装置邻近的位置上，以便向所述风力发电装置的所述旋转部件提供风力的辅助风扇，所述辅助风扇可以构成为在所述风力发电装置初始驱动时提供风力，以便为所述旋转部件的初始旋转提供助力。

在此，在所述建造物的上侧可以设置有固定设置在所述建造物上的上部框架及下部框架，所述风力发电装置可以构成为在所述建造物的上侧配置有多个，所述多个风力发电装置的所述上部支撑板可以构成为固定设置在所述上部框架上，所述多个风力发电装置的所述下部支撑板可以构成为固定设置在所述下部框架上。

有益效果

根据本实用新型，可以提供一种绕以垂直方向形成的轴部件而旋转的风力发电装置，因此具有不仅可以在山区岛屿，也可以在居住地密集的市区设置的优点。

另外，不仅风力发电装置的轴部件两端，连轴部件也构成为可以产生电力，因此可以提高发电效率，并且构成为利用自然风的同时也利用从建筑物排出的排气风来生产电能，从而具有可以将因气象状态形成的能源生产量的偏差最小化的优点。

附图说明

图1是表示本实用新型的一个实施例的风力发电装置的外观的正面图。

图2是表示图1的风力发电装置的翼部的一部分的图。

图3是表示图1的风力发电装置的剖面的剖视图。

图4是表示设置有多个风力发电装置的结构的图。

图5是表示设置有图1的风力发电装置的发电型设施的图。

具体实施方式

以下将参考附图对本实用新型的实施例的风力发电装置及包含该装置的发电型设施进行具体的说明。在以下的说明中，各构成要素的位置关系原则上会以附图为准进行说明。另外，为了便于说明，附图可能将实用新型的结构进行简化或必要时对其进行夸张或省略后表示出来。因此，各个构成要素不被附图所示的大小及形状所限定，根据需要可以对各构成要素的大小进行大型化或小型化并予以实施，并且形状亦可以设计变更成多种多样的形状。本实用新型理所当然地不被此限定，可以附加除此以外的各种装置，亦或进行变更或省略之后实施。

图1是表示本实用新型的一个实施例的风力发电装置的外观的正面图。

如图1所示，本实用新型的风力发电装置10构成为包含上部支撑板110、下部支撑板120、固定设置在上部支撑板和下部支撑板之间的轴部件130及设置为可以以轴部件130为轴而旋转的旋转部件140。

上部支撑板110形成风力发电装置10的上部结构，下部支撑板120形成风力发电装置10的下部结构。上部支撑板110及下部支撑板120由具有预定厚度的板型部件构成，并固定设置在外部以执行支撑风力发电装置10的余下构成要素的功能。虽然在图1中图示的是上部支撑板110及下部支撑板120 以圆形的板型部件构成，但这只不过是一个例子，可以根据设置位置，构成为多种多样的形状。

这样的上部支撑板110及下部支撑板120执行支撑风力发电装置的全部结构的功能，因此，优选利用固定设置在外部的框架物固定设置，以便在风力强劲的情况下，也可以维持坚固的设置状态。如图1所示，可以分别将上部支撑板110固定设置在上部框架20上，将下部支撑板120固定设置在下部框架30上，这样的上部框架20及下部框架30可以是坚固地设置在外部的另外的构造物上的框架构造物。如此，随着风力发电装置10的上侧及下侧两端被外部的框架固定，即使是暴露在强风等外部环境时，也能够维持坚固的设置结构。

轴部件130及旋转部件140是配置在上部支撑板110和下部支撑板120 之间，并利用从外部供给的风即移动的空气的动能来生产电能的构成。轴部件130由沿垂直方向设置的圆筒形杆状部件构成，并固定设置在上部支撑板 110和下部支撑板120之间(参考图3)。并且，如图1所示，旋转部件140 构成为可以利用从外部供给的风的动能以轴部件130为轴而旋转。

在此，旋转部件140构成为包含主体部141、设置在主体部141两端的上部凸缘142及下部凸缘143、及沿主体部141的外侧设置的翼部150。

主体部141由沿旋转部件140的长度方向长长地延伸的圆筒形部件构成。在主体部141的内部，沿长度方向形成有中空以形成收容轴部件130的空间。并且，可以在旋转部件140的主体部141的内壁和轴部件130的外面之间形成有至少一个以上的轴承，以便可以在将摩擦最小化的状态下旋转。

主体部141的上端及下端分别具备有由板型部件构成的上部凸缘142及下部凸缘143。这样的上部凸缘142及下部凸缘143是分别与上部支撑板110 及下部支撑板120相对，且在旋转部件140旋转时，相对而旋转的构成。此时，在上部凸缘142和上部支撑板110、下部凸缘143及下部支撑板120之间分别设置轴承，以便构成为可以将旋转时的摩擦阻抗最小化并旋转。

翼部150以在主体部141的外侧突出的形式构成，从外部供给的风遇到翼部150后，风的动能会传递到风力发电装置10。翼部150构成为包含多个风扇部件151及将风扇部件固定在主体部的固定部件152，以下将参考图2，对翼部进行更加具体的说明。

图2是表示图1的风力发电装置的翼部的一部分的图。如图1及图2所示，翼部150构成为包含多个风扇部件151，各风扇部件151以轴部件为基准，构成向外凸出的形式的曲面。因此，当风朝向风力发电装置方向流入时，风不是直接通过，而是顺着风扇部件151的内部曲面流动并充分传递风的动能。

如图1所示，这样的风扇部件151以沿垂直方向扭曲的形状构成。具体地说，风扇部件151以下端为基准，以其曲面结构包围轴部件130的方式，如螺旋状一样，朝向特定的方向倾斜并向上延伸形成。因此，即使形成风扇部件151的数量少，也可以充分接收到从各个方向供给的风的动能，并且不仅可以将风的水平速度成分，还可以将垂直速度成分都有效利用到风力发电上，从而具有改善发电效率的优点。

在此，风扇部件151的宽度可以构成为多种多样的形式。在图1所图示的实施例中，风扇部件151上端的旋转方向宽度可以形成为比下端的宽度宽。一般来说，由于风和设置面之间的摩擦，会使得相比下端，形成于风力发电装置的上端部分的流速更大，所以当上端的宽度更宽地形成时，具有有效利用流速大的风的动能的优点。相反，在设置为利用从风力发电装置的下侧向上方供给的排气风的情况下，可以构成为使风扇部件的下端宽度比上端宽度更宽地形成。除此之外，也可以考虑设置风力发电装置的环境，使风扇部件的中端的宽度比上端及下端的宽度更宽地形成，也可以构成为使风扇部件形成为沿垂直方向具有特定的宽度。

如图2所示，这样的风扇部件可以构成为包含风扇框架151a及扇叶151b。风扇框架151a以硬度相对出色的部件构成以形成风扇部件151的骨架结构，以便构成为即使在旋转时，也可以防止其形状由于风的阻抗而改变。另外，扇叶151b以相比风扇框架151a更轻的材质构成，并形成风扇框架151a之间空间的遮蔽面。如此，风扇部件151可以由风扇框架151a及扇叶151b构成，从而既具有对于风的大的对抗性，又可以将自重最小化，继而构成为得到同样的动能时，可以形成更多的旋转数。

另一方面，这样的风扇部件151借由多个固定部件152固定在主体部141 上。固定部件152以硬度出色的材质构成，一端固定设置在主体部141上，另一端固定设置在风扇部件151上。从而，当风力的动能传递到风扇部件151 时，主体部141和风扇部件151可以以轴部件130为轴，一体地旋转。

如图1所示，虽然在本实施例中图示了包含两个风扇部件151的旋转部件140，但这只是一个例子，可以考虑设置风力发电装置的环境条件及旋转效率，变更实施成多种多样的形式。

图3是表示图1的风力发电装置的剖面的剖视图，在此声明，为了便于说明，旋转部件只图示了除风扇部件以外的主体部。根据本实施例的风力发电装置，在其内部，磁铁部件160及线圈170分别相对而配置。可以以随着旋转部件140旋转，永磁铁160和卷绕的线圈170相对地移动并改变磁场，从而在卷绕的线圈上产生电流(或电势)的方式生产电能。

优先地，如图3所示，在旋转部件140的上部凸缘142及下部凸缘143 上可以配置磁铁部件160。并且，上部支撑板110及下部支撑板120，在其与所述上部凸缘142及下部凸缘143的磁铁部件相对的位置上配置卷绕的线圈 170。从而，随着旋转部件140旋转，可以在卷绕的线圈170上形成电流，并生产电能。

具体为，如图3所示，在本实施例中，上部支撑板110及下部支撑板120 为分别形成有可以各自收容上部凸缘142及下部凸缘143的凹部的结构。并且，在上部凸缘142上，可以沿其上面及侧面分别配置有永磁铁160，在上部支撑板110上，可以在形成凹部的底面及内周面分别配置有卷绕的线圈170。同样，在下部凸缘143上，可以沿其下面及侧面分别配置有永磁铁160，在下部支撑板120上，可以在形成凹部的上面及内周面分别配置有卷绕的线圈170。

但这只是一个例子，当上部支撑板及下部支撑板为不具备特别的凹部，而是与上部凸缘及下部凸缘分别相对的层叠结构时，永磁铁及线圈可以构成为在互相相对的面上分别设置。

进一步地，用于旋转时生产电能的永磁铁及线圈不仅可以设置在旋转部件部的两端，也可以分别设置在旋转部件及轴部件上。具体地说，如图3所示，在轴部件130的外侧可以卷绕线圈170。此时，线圈可以以暴露在轴部件的外周面的方式卷绕，而考虑到设置在外部的情况，也可以构成为以卷绕在轴部件的外周面内侧的状态内置设置。另外，旋转部件140的主体部内侧面可以构成有多个永磁铁160。从而，在旋转部件140旋转时，旋转部件140的永磁铁160与卷绕在轴部件130的线圈170可以相对地旋转，并在卷绕的线圈上形成电流，进而生产电能。

如此，本实用新型的风力发电装置10为随着旋转部件140的旋转，在上侧由上部支撑板110和上部凸缘142产生电能、在中央则在旋转部件140和轴部件130之间产生电能、在下侧则在下部支撑板120和下部凸缘143之间产生电能的结构。此时，虽然附图没有特别的图示，但轴部件130的内侧可以配置有传送电能的线路，在上部支撑板110或下部支撑板120产生的电能通过所述线路向一侧传送，且一并收集分别在上侧、中央及下侧生产的电能，并向外部供应。

如此，根据本实施例的情况，在本实施例中不仅可以在旋转部件140的两端生产电能，也可以构成为配置有固定设置在旋转部件140的内侧的轴部件130，以便有效利用轴部件130和旋转部件140相对的宽阔的面积来生产电能，继而可以在旋转部件同样地旋转的环境下，提供最大限度地改善发电效率的结构。

虽然在本实施例中，以在形成旋转的旋转部件140的上部凸缘142、主体部141、下部凸缘143上配置磁铁部件160，且在维持固定状态的上部支撑板 110、下部支撑板120及轴部件130上卷绕线圈170的构成为中心进行了说明，但是这只是为了便于设置用于传送所产生的电力的线路，也可以在前述的实施例中，在设置有磁铁部件的部分的一部分或整体上配置线圈，并在与之相对应的线圈的设置位置上设置磁铁部件，并变更实施。

以下，将参考图4及图5，对本实施例的设置有风力发电装置的结构进行具体的说明。

图4是表示设置有多个风力发电装置的结构的图。前述的风力发电装置 10可以以单数个设置，也可以为了生产充足的量的电能而设置成多个。如图 4所示，包含固定设置在外部(比如，地面等其他设置面)的上部框架20和下部框架30。在此，多个风力发电装置10可以构成为各个上部支撑板110设置在上部框架20上、各个下部支撑板120设置在下部框架30上的结构。在这种情况下，即使强烈的阻抗作用于任何一个风力发电装置时，也可以执行使设置在同样的上部框架20及下部框架30的其他风力发电装置的设置结构的设置状态可以维持稳定的功能，从而构成稳固的连接结构。

虽然在图4的情况中，图示了多个风力发电装置并排排列，但设置结构不受此限制，也可以将上部框架及下部框架分别构成为格子状的网状结构，从而使各个风力发电装置可以配置在多种多样的位置上。

图5是表示设置有图1的风力发电装置的发电型设施的图。如前所述，因本实施例的风力发电装置不同于以往的风力发电装置，是沿垂直方向绕轴旋转的简易的构成，所以也可以设置在市区及已经建造好的设施上。进一步地，由于旋转部件的风扇的形状不仅可以利用水平方向供给的风，还可以利用垂直方向供给的风的动能来旋转，所以可以利用通过已建造的设施的排气管沿垂直方向排出的排气风来生产电能。

图5所图示的发电型设施40构成为包含建造物50及设置在所述建造物 50的上侧的风力发电装置10。在此，建造物50可以是楼房、住宅等居住设施、工厂、畜舍、温室、养殖场等多种多样的建筑物，也可以是新造的建造物，也可以利用已经建造的建造物。这样的建造物至少形成一个以上用于一并收集从内部空间排出的空气并向外部排出的排气管51，并且，如图5所示，这样的排气管可以构成垂直方向的管路。

另一方面，风力发电装置10可以构成为在建造物50的上侧设置有多个，而其中至少一个以上的风力发电装置配置在建造物的排气管51的上侧。在这种情况下，相应的风力发电装置10不仅可以利用从外部供给的自然风来生产电能，也可以利用从建造物50排出的排气风来生产电能。因此，相比以往的只能依赖于自然风的风力发电方式，即使在不利的气象条件状况下，也可以利用排气风来生产电能，进而具有可以将因外部环境引起的发电量的偏差最小化的优点。

在此，当风力发电装置配置在建造物的上侧时，可以不同于图1所示的风力发电装置，其风扇部件151的下端的旋转方向宽度可以比上端的宽度更宽地形成。这种结构更有利于利用从下侧供给的排气风旋转风扇部件。但在此声明，这样的风扇部件的形状，可以考虑对利用于发电的自然风及排气风的依赖度，变更成多种多样的形式并实施。

另外，虽然图1所图示的风力发电装置是其下部框架及下部凸缘由不具备额外的开口部的圆板型部件构成，但利用排气风的风力发电装置，其下部框架及下部凸缘也可以构成为包含至少一个以上的开口部(未图示)，以便从下侧供给的排气风可以轻易地向风扇部件方向通过。

另一方面，如图5所示，在建造物的上侧可以额外配置辅助风扇60。辅助风扇60可以设置在与风力发电装置邻近的位置上，以便设置成向风力发电装置方向供给风力。一般来讲，风力发电装置的情况，为了初期旋转启动产生很大的负荷。因此，即使提供足以使正在旋转的风扇部件151可以持续旋转的风量的自然风，在风扇部件151为静止状态时，也难以使风扇部件开始旋转启动。而本发电型设施利用额外的辅助风扇60提供风力，从而可以构成为帮助风力发电装置的初期旋转启动。

这样的辅助风扇60可以构成为从额外的动力源得到动力并主动旋转驱动。并且，辅助风扇60优选配置为向风扇部件的旋转方向宽度宽的高度(在图5 的情况下，为风扇部件的下侧方向)提供风力，以便由辅助风扇提供的风力可以作用于风力发电装置的风扇部件上力矩大的区域。

在本实施例中，辅助风扇构成为以独立于风力发电装置的构成的方式位于风扇部件的一侧，但这只是一个例子，也可以配置成位于风扇部件的下侧，或可以使辅助风扇与风力发电装置构成为一体。比如，也可以固定设置在风力发电装置的风扇部件的下部凸缘或下部框架上，以便在风扇部件初期驱动时运行以帮助其初期旋转。

进一步地，虽然在本实施例中以配置额外的辅助风扇，以便使风力发电装置的风扇部件的初期旋转可以更容易地进行的构成为例进行了说明，但也可以构成为追加配置可以向风扇部件提供旋转动力的电动机，并只在风扇部件的初期旋转，驱动电动机并使风扇部件开始旋转。

这样的发电型设施，因配置根据本实用新型的垂直型风力发电装置，以便利用自然风和排气风来生产电能，所以具有利用废风实现能源自给的优点。进一步地，也可以向外部供给设施所生产的电能或出售电能。

以上，对利用自然风及排气风来生产电能的风力发电装置及包含该装置的发电型设施进行了说明。这样的风力发电装置可以构成为小规模装置，以便使用于如单独住宅一样的小规模建筑物的排气设施上，也可以构成为大规模装置，以便使用于如高楼或工厂一样的大型设施上。

进一步地，前述的实施例只是用于展现本实用新型的一个例子，亦可以变更设计成除此以外的多种多样的方式并使用。因此，本实用新型保护的权利范围不局限于记载于实施例中的内容，应根据是否实施了权利要求中所记载的特征来进行判断。