动力驱动用叶轮的制作方法

本发明关于一种动力驱动用叶轮，尤指一种可工作于利用风力、水流或潮流等流体为驱动能源的机械或设备的叶轮。

背景技术：

可利用风力、水流或潮流为驱动能源的发电机通常由叶轮(rotor)、传动系统、发电系统及塔架等部件组成。叶轮安装在一轮轴上且具有可受流体(气体或液体)作用的叶片。当叶片受气流作用后，叶轮会绕着一转轴旋转使得风能转换为机械能，接着透过传动系统来增速，再将动力传给发电系统，进而转换成有用的电能。再者，有一种风车藉由叶轮绕着一转轴旋转且搭配传动系统驱动引水灌溉设备或碾磨谷物设备运转。

一种习用叶轮包含结合于转轴的一轮毂、呈幅射状结合于轮毂的多个骨架、及结合于各骨架上的至少一活动叶片及至少一阻挡件。该活动叶片可相对该骨架转动，而该阻挡件用来限制该活动叶片的转动角度。当该活动叶片受风力作用转动一预设角度后会碰触该阻挡件，则该活动叶片将对气流产生阻力，使得该叶轮会绕着转轴旋转。然而，受风力会相对骨架转动的活动叶片在使用一段时间之后容易磨损而常需要修护，使用寿命不高；此外，习用叶轮的组件多，结构较复杂，组装上费时，且成本相对提高。

技术实现要素：

因此，本发明的主要目的在提供一种动力驱动用叶轮，该叶轮具有固定式的弹性叶片，使得该叶轮的结构简化且使用寿命提高。

本发明的叶轮包含一轮毂、多个第一固定臂及多个内叶片。该轮毂用来结合一利用风力、水流或潮流为驱动能源的机械的转轴。该多个第一固定臂沿着该轮毂的周围方向分隔地设置在该轮毂上，各第一固定臂沿着一径向延伸，该径向与该转轴的轴向概呈垂直。各内叶片弹性地固定在其中一第一固定臂上，使得该多个内叶片在受外力作用时不会相对该多个第一固定臂转动但可产生弯曲且当外力卸除时能回复原状。

在一实施例中，该内叶片由弹性材料制成且该内叶片的一侧结合在该对应的第一固定臂上，使得该多个内叶片分别弹性地固定在该多个第一固定臂上。

在一实施例中，该内叶片由刚性材料制成，在该内叶片与该第一固定臂之间设有一弹性连接片，该弹性连接片具有一内端及一外端，该内端结合于该第一固定臂且该外端结合于该内叶片。在另一实施例中，在该内叶片与该第一固定臂之间设有至少一弹簧，该弹簧的二端部分别抵于该第一固定臂与内叶片，使得该多个内叶片分别弹性地固定在该多个第一固定臂上。

在一较佳实施例中，各第一固定臂包含结合在该轮毂上的第一端及远离该轮毂的第二端。该叶轮更包含多个第二固定臂及多个外叶片，各第二固定臂结合在其中一第一固定臂的第二端，各外叶片弹性地固定在一对应的第二固定臂上，使得该多个外叶片在受外力作用时不会相对该多个第二固定臂转动但可产生弯曲且当外力卸除时能回复原状。

在一实施例中，各第二固定臂沿着一与该径向概呈垂直的纵向延伸。各外叶片的延伸方向与该径向可形成一非垂直的角度倾斜配置。

关于本发明的其他目的、优点及特征，将可由以下较佳实施例的详细说明并参照所附图式来了解。

附图说明

图1为本发明第一实施例的叶轮的立体图，并显示该叶轮组装于一风力发电机的转轴上。

图2为图1的叶轮与发电机的平面图。

图3显示图1的叶轮的第一固定臂与内叶片的分解示意图。

图4显示图1的叶轮的部分内叶片受风力作用而使叶轮转动的示意图。

图5显示图1的叶轮的部分外叶片受风力作用而使叶轮转动的示意图。

图6为本发明一第二实施例的叶轮的立体图，并显示该叶轮组装于一风力发电机的转轴上。

图7为图6的叶轮与发电机的平面图。

图8为与图1类似的立体图，显示本发明第三实施例的叶轮。

图9为与图1类似的立体图，显示本发明第四实施例的叶轮。

图10为与图3类似的立体图，显示本发明另一实施例的固定臂与叶片。

图11为与图3类似的立体图，显示本发明再一实施例的固定臂与叶片。

附图标记：

10.叶轮12.轮毂

14.第一固定臂16.内叶片

18.第二固定臂20.外叶片

22.发电机24.转轴

26.塔柱28.第一端

30.第二端32.沟槽

34.夹部36.第一侧

38.第二侧40.固定件

42.沟槽44.夹部

46.第一侧48.第二侧

50.固定件52.风

54.凹槽56.弹性连接片

58.内端60.外端

61.结合部62.弹簧

64.凸耳66.容室

68.轴杆70、72端部

具体实施方式

现将仅为例子但非用以限制的具体实施例，并参照所附图式就本发明的较佳内容说明如下：

图1至图3显示依据本发明一实施例的叶轮10，该叶轮10可工作于例如气流(风力)、水流、潮流等流体，使得流体的流动能源可驱动该叶轮10转动，进而驱动一设备(例如引水灌溉设备或碾磨谷物设备)运转或是将动力传给一发电系统来发电。

在本实施例中以发电系统作一实施例来说明。该叶轮10包括在一轮毂12、多个第一固定臂14、结合于各第一固定臂14上的至少一内叶片16、多个第二固定臂18、及结合于各第二固定臂18上的至少一外叶片20。该轮毂12用来结合一发电机22的转轴24，该发电机22受一塔柱26支撑，使得该叶轮10的回转中心有一定高度。该发电机22的结构为习用技术且可用其他动力设备来取代，非属本案的技术特征，在此不予详述。

在本实施例中，该叶轮10包括五支第一固定臂14与五支第二固定臂18。在可行的实施例中，该叶轮10可包括三支、四支或五支以上的第一与第二固定臂14、18。该五支第一固定臂14沿着该轮毂12的周围方向分隔地设置在该轮毂12上，各第一固定臂14沿着一径向延伸且包含结合在该轮毂12的一第一端28及远离该轮毂12的第二端30，该径向与该转轴24的轴向呈垂直。各第一固定臂14由例如刚性材料制的一圆杆构成。各第一固定臂14的外表面设有一沟槽32，该沟槽32沿着该第一固定臂14的长度方向(即该径向)延伸。在本实施例中，各第一固定臂14的外表面还设有二对分隔的夹部34，各对夹部34由该第一固定臂14的外表面向外凸出且由该沟槽32隔开。

在本实施例中，各第一固定臂14上设有的分隔的二内叶片16，各内叶片16弹性地固定在第一固定臂14上，使得内叶片16在受外力作用时不会相对第一固定臂14转动但可产生弯曲且当外力卸除时能回复原状。在本实施例中，该内叶片16由弹性材料制成且具有结合在第一固定臂14上的第一侧36与远离该第一固定臂14的第二侧38，各内叶片16的第一侧36插入该第一固定臂14的沟槽32且位在其中一对夹部34内，利用例如螺丝的固定件40穿过该对夹部34及该内叶片16的第一侧36，使得该内叶片16不可转动地固定在该第一固定臂14上。

在本实施例中，各第二固定臂18结合在其中一第一固定臂14的第二端30且沿着一与该径向概呈垂直的纵向延伸。各第二固定臂18可由例如刚性材料制的圆杆构成且结构与第一固定臂14类似。各第二固定臂18的外表面设有一沟槽42及二对分隔的夹部44用以提供外叶片20结合。该沟槽42沿着该第二固定臂18的长度方向(即该纵向)延伸，各对夹部44由该第二固定臂18的外表面向外凸出且由该沟槽42隔开。

在本实施例中，各第二固定臂18上设有的分隔的二外叶片20，各外叶片20弹性地固定在第二固定臂18上，使得外叶片20在受外力作用时不会相对第二固定臂18转动但可产生弯曲且当外力卸除时能回复原状。在本实施例中，各外叶片20的结构与内叶片16类似，其由弹性材料制成。各外叶片20沿着该纵向延伸且具有结合在第二固定臂18的第一侧46与远离该第二固定臂18的第二侧48。各外叶片20的第一侧46插入该第二固定臂18的沟槽42且位在其中一对夹部44内，利用例如螺丝的固定件50穿过该对夹部44及该外叶片20的第一侧46，使得该外叶片20不可转动地固定在该第二固定臂18上。

本发明的叶轮10在实施上可利用气流(风力)、水流或潮流等流体作为驱动能源。当以气流作为驱动能源，该叶轮10安装在地面上，当以水流或潮流作为驱动能源，该叶轮10安装在水面下。在本实施例中以气流作为驱动能源来说明该叶轮10在实施上的作动。如图4所示，当风52由沿着与该内叶片16概呈垂直或是形成一角度的方向吹向该叶轮10时，至少有部分的内叶片16将受到风力作用而使内叶片16会相对第一固定臂14产生弯曲，使得该叶轮10会做顺时针转动(如图4中的虚线所示)而带动转轴24，进而将风能传给该发电机22内的发电系统来发电；相对的，当图4中的风52反向吹向该叶轮10时，该内叶片16也会受到风力作用而使内叶片16相对第一固定臂14产生弯曲，使得该叶轮10亦会做顺时针转动而带动转轴24。另一方面，如图5所示，当风52由沿着与该外叶片20概呈垂直或是形成一角度的方向吹向该叶轮10时，至少有部分的外叶片20将受到风力作用而使外叶片20相对第二固定臂18产生弯曲，使得该叶轮10会做顺时针转动(如图5中的虚线所示)而带动转轴24，进而将风能传给该发电机22内的发电系统来发电。因而，来自各方向的风52可对至少部分的内叶片16及/或外叶片20产生风力作用，使得该叶轮10转动，达到有效利用不同风向的风能来驱动发电机22发电。

由于本发明的叶轮10的叶片(内与外叶片16、20)可弹性弯曲地固定在固定臂(第一与第二固定臂14、18)上，当该叶片16、20受到风力作用时并不会相对该固定臂14、18转动，所以不需要额外设置先前技术的阻挡件来限制该叶片的转动角度，能简化叶轮10的结构与组装，且因为该叶片16、20不会相对该固定臂14、18转动，所以可改善转动引起的磨耗问题，能有效提高使用寿命。

图6与图7显示依据本发明第二实施例的叶轮10，其中显示第二固定臂18的延伸方向与该转轴24的轴向不是概呈平行，且外叶片20的延伸方向与该径向形成一非垂直的角度倾斜配置。

图8与图9显示依据本发明第三与第四实施例的叶轮10，其中图8显示该叶轮10不具有第二固定臂18与外叶片20，图9显示该叶轮10不具有内叶片16。

本发明的固定臂(第一与第二固定臂14、18)与叶片(内与外叶片16、20)可有其它可行的实施例，在图10与图11中以两个实施例来说明。在图10的实施例中，该内叶片16(或外叶片)由刚性材料制成，且该内叶片16的一端具有凹槽54。再者，在该内叶片16与该第一固定臂14之间设有一弹性连接片56，该弹性连接片56具有一内端58及一外端60，该内端58插入该第一固定臂14的沟槽32内且利用例如螺丝的固定件40结合，该外端60插入该内叶片16的凹槽54内且利用例如螺丝的固定件40结合，藉由该弹性连接片56的设置，使得该内叶片16弹性地固定在第一固定臂14上且在受外力作用时不会相对第一固定臂14转动但可产生弯曲。

在图11的实施例中，该内叶片16(或外叶片)由刚性材料制成且内叶片16的一端具有一结合部61，在该内叶片16与第一固定臂14之间设有二弹簧62。该第一固定臂14(或第二固定臂)的外表面向外凸出有二对凸耳64，各对凸耳64之间具有一容室66用以提供其中一弹簧62容纳，且利用一轴杆68穿过该二对凸耳64、该二弹簧62及内叶片16的结合部61，使得该弹簧62的二端部70、72分别抵于该第一固定臂14与内叶片16。据此，该内叶片16(或外叶片)弹性地固定在第一固定臂14(或第二固定臂)上且在受外力作用时不会相对第一固定臂14(或第二固定臂)转动但可产生弯曲且当外力卸除时能回复原状。

上述仅列举数个较佳实施例作说明，任何已知的技术在可驱使内叶片16弹性固定于第一固定臂14的实施，或是驱使外叶片20弹性固定于第二固定臂18的实施，应皆属本案的实施例范畴。在可行的实施例中，内、外叶片16、20与第一、第二固定臂16、20之间可利用磁性对象来形成弹性固定的实施，例如在连接于第一、第二固定臂上的内、外叶片上设置第一磁性对象，而第一、第二固定臂上设有与该第一磁性对象对应的第二磁性对象，藉由该第一磁性对象与第二磁性对象两者间的磁性相吸或相斥的实施下，驱使该内、外叶片具有磁性牵引定位在相对的第一、第二固定臂上，且该内、外叶片具有磁性牵引的弹性回复性。

以上所述为本发明的较佳实施例的详细说明与图式，并非用来限制本发明，本发明的所有范围应以权利要求书范围为准，凡专利范围的精神与其类似变化的实施例与近似结构，皆应包含于本发明之中。