全方向風力來源以提高風能轉換的風力動能產生裝置的製作方法

2023-06-25 11:39:51

專利名稱：全方向風力來源以提高風能轉換的風力動能產生裝置的製作方法
技術領域：
本發明關於風力動能產生領域，具體地說，本發明涉及一種全方向風力來源以提高風能轉換的風力動能產生裝置。
背景技術：
現有風力動能產生裝置因受到葉片截風面的影響，以及風力來源不穩定等因素，其有效作功成動能的效率極低，再經機電轉換的耗損，其輸出能量更是所剩無幾。在此情形下，要利用風力產生巨大的能量，就必須設置更大的風力動能產生裝置，所耗工程成本驚人，更增加安裝及拆解維修時的困難。 為此，發明人即有改良方案，如圖7、圖8所示，為申請人先前申請的臺灣地區第099100758號的「以塔式多層次利用風洞效應，用阻風葉片與直立式升力葉片複合式旋轉機構的垂直軸風力動能產生裝置」專利申請案。其包括有一現有風力動能產生裝置5，旨在提供一種控制風能穩定產生的機構，其將自然環境中的各種風力流向有效控制，使其集中產生穩定的風能。該現有風力動能產生裝置5包括有與風向保持90°垂直面的阻風葉片51，使風向永遠指向該阻風葉片51截風面，以穩定風力動能輸出。且該阻風葉片51上設計有斜孔52，能將負載風能引導至阻風葉片51負面，改善傳統阻風葉片51所產生的風阻效應。並在該阻風葉片51外側設有升力葉片53，受風時該升力葉片53會產生偏壓，同樣形成轉動推力。另外該現有風力動能產生裝置5因增加風力效能，故可在同等體積中取得最大的風能轉換，更採用塔式架構，即設置有塔臺54，以在有限土地面積上設置更多層的風力動能產生
>J-U裝直。唯該現有風力動能產生裝置5在實際應用時，因為其結構相當複雜，除了傳統該阻風葉片51以及控制該阻風葉片51迎風擺動的機構外，尚有協助旋轉的該升力葉片53以及飛輪55等設置，造成製作與維修的困難，以及成本的提升，故仍有改善空間。而且，該現有風力動能產生裝置5雖能採用塔式架構，但因考慮風力來源的不穩定，必須在該塔臺54上裝置牆板56以控制風力來源方向，造成塔臺的複雜與成本提高。另外，為解決風能轉換效率過低問題，將風力有效集中，乃為改善效率的不二法門。而無論是該參考案或現有風力動能產生裝置，其解決方法，都是讓該阻風葉片配合風向進行擺動，該截風面積保持最大，以得到更多的風力來源。但是，讓該阻風葉片配合風向轉動，即大幅增加產品的複雜性與成本，也增加故障與損壞的機率，必須增加更多的安全防護設計，且該阻風葉片的轉動也會損耗部份能量，導致風力發電的成本始終居高不下，無法有效推展。

發明內容
本發明的主要目的，在於提供一種可接收各方向風力來源，以提高風能轉換效率的風力動能產生裝置。
本發明的另一目的，在於該可接收各方向風力來源的風力動能產生裝置，是採用導引風向的葉片固定形式，即除了旋轉輸出軸驅動發電機外，該導引風向的葉片無需配合風向調整方向，故增加設置的簡易性以及產品的耐用度，不僅成本較低，也不易受風力衝擊損壞。本發明的再一目的，在於該風力動能產生裝置能有效利用每一分風力，包括各方向風力來源、亂流、側向風力...等，都能轉換為有效風力，除了平時風力順暢時的轉動外，即使在風力不足甚至暫時停頓的情形下，仍然可由先前已接收的集中風力持續運轉，增加工作的效率。本發明的再一目的，在於該風力動能產生裝置不受限於地形，可採用塔式多層次 架構，以同時乘載多部該風力動能產生裝置運轉，其塔臺只提供迎風的運轉空間，並無複雜的設計，故製作上較為簡易。本發明所稱接收各方向風力來源以提高風能轉換效率並能在風力暫時停頓時持續運轉的風力動能產生裝置，其包括固定設置的風力導引平臺，用來導引風力來源，以及作為風能轉換的風力旋轉機構，該風力旋轉機構用來帶動輸出軸輸出動能。該風力導引平臺呈環狀繞設於該風力旋轉機構的外圍，其由外朝內設置有複數的葉片導引信道，該葉片導弓I信道由外而內朝向該風力旋轉機構的旋轉方向傾斜，使該風力導引平臺外界各方向皆有對應的葉片導引通道，以將各方向的風力來源導引至該風力導引平臺內；該風力旋轉機構設置有複數的旋轉葉片，該旋轉葉片朝向該風力旋轉機構的旋轉方向形成彎弧狀，並在該旋轉葉片上排列設置有複數的阻風葉片，以將風力集中在該旋轉葉片與阻風葉片之間產生風壓來推動該風力旋轉機構旋轉，產生較強集中風力且持久的推力，以在風力暫時停頓或滅弱時，能持續推動該旋轉葉片進行穩定轉動。通過前述接收各方向風力來源以提高風能轉換效率並能在風力暫時停頓時持續運轉的風力動能產生裝置，其更有以下優點I.本發明可接收各方向風力來源，以達成最高效率的風能轉換應用，提供實用價廉的綠色能源。2.本發明無需控制葉片面對風向，採用固定式設置，故結構上較為簡易，也提高產品的耐用度，不僅成本較低，也不易受風力衝擊損壞。3.本發明能妥善利用有限風力，除了平時風力順暢時的轉動外，即使在風力不足甚至暫時停頓的情形下，仍然可由先前已接收的風力持續運轉。4.本發明可採用塔式多層次架構，因其塔臺只提供運轉空間，並無複雜的設計，製作上較為簡易。


圖I為本發明接收各方向風力來源以提高風能轉換效率並能在風力暫時停頓時持續運轉的風力動能產生裝置的結構立體圖；圖2為該風力動能產生裝置的結構正視圖；圖3為該風力動能產生裝置掀去上方蓋板以方便內部觀察的結構立體圖；圖4A為該風力動能產生裝置掀去上方蓋板的剖面圖；圖4B為該風力動能產生裝置的風力導引平臺與風力旋轉機構相互旋轉角度以表現相對空間結構的剖面圖；圖5為該風力動能產生裝置在受風狀態時的工作狀態圖；圖6為該風力動能產生裝置設置於塔臺的結構示意圖；圖7為現有專利的結構立體圖；以及圖8為現有專利的塔式架構應用例
10、風力動能產生裝置；1、風力導引平臺；11、葉片導引通道；2、風力旋 轉機構；21、旋轉葉片；22、阻風葉片；23、增加區；24、排風通道；3、輸出軸；4、塔臺；41、發電機及其它機組維修空間；5、現有風力動能產生裝置；51、阻風葉片；52、斜孔；53、升力葉片；54、塔臺；55、飛輪；56、牆板；F、主要風力；Fs、外界風力；Fx、多餘風力。
具體實施例方式請參閱圖I至圖4B所示，為本發明所提供的一種接收各方向風力來源以提高風能轉換效率並能在風力暫時停頓時持續運轉的風力動能產生裝置10。其中包括有風力導引平臺I、風力旋轉機構2以及輸出軸3。該風力導引平臺I由外朝內設置有複數的葉片導引通道11，使該風力導引平臺I外界各方向皆有對應的葉片導引通道U。如此，無論風力來源的方向為何，該風力導引平臺I皆可導引至該風力導引平臺I內。該風力旋轉機構2設置在該風力導引平臺I內側，該風力旋轉機構2設置有複數的旋轉葉片21，使該旋轉葉片21接收來自該葉片導引通道11的風力，以推動該風力旋轉機構2旋轉。該旋轉葉片21上排列設置有複數的阻風葉片22，以將風力阻擋而集中在該阻風葉片22之間，產生較強且持久的推力，以在風力暫時停頓或滅弱時，能持續推動該旋轉葉片21進行穩定轉動，待風力恢復時再恢復為正常轉動。而該輸出軸3設置於該風力旋轉機構2的內側中心，經由該風力旋轉機構2旋轉帶動，使該輸出軸3輸出動能。更進一步而言，該風力導引平臺I呈環狀繞設於該風力旋轉機構2的外圍，使各方向皆有對應的葉片導引通道11。該葉片導引通道11由外而內朝向該風力旋轉機構2的旋轉方向傾斜，以將風力導引而直接衝擊該旋轉葉片21來產生推力。同時，該旋轉葉片21朝向該風力旋轉機構2的旋轉方向形成彎弧狀，配合該阻風葉片22的設置，可將風力集中在該旋轉葉片21與阻風葉片22之間產生風壓，避免風力快速散失，維持較為持久的加強風力效率。請參閱圖5所示為本發明在一般受風狀態時的工作狀態圖，其中，主要風力F受到該葉片導引通道11導引進入該風力旋轉機構2內，然後該主要風力F接觸該旋轉葉片21進行推動，使該風力旋轉機構2開始旋轉，並帶動軸心處的輸出軸3轉動，經由該輸出軸3將動能傳遞到發電機或其它動力機械(圖示示出)產生能量。而在推動該旋轉葉片21旋轉後，由於外界風力Fs持續進入該風力旋轉機構2中，故先前的該主要風力F在推動該旋轉葉片21時，必會向該風力旋轉機構2的內側移動，因該阻風葉片22的設置，該主要風力F會集中、產生風壓，增加推動該旋轉葉片21旋轉的力量。並受到該外界風力Fs的持績進入影響，該主要風力F會朝向該風力旋轉機構2的內側方向依續進入鄰接的該阻風葉片22中，再次集中、產生風壓，進而使風力的使用更為持久與徹底。另外，該風力旋轉機構2的內側設置有增壓區23，當該外界風力Fs來源較大、持續時，除使每一片旋轉葉片21承受的該主要風力F較為飽滿而產生推力外，流出該旋轉葉片21的該主要風力F會進入該增壓區23集中、產生風壓，然後經由該增壓區23而流向對側無風位置，持續對無風位置的該旋轉葉片21進行推動，故雖然該外界風力Fs只由少數區域進入該風力旋轉機構2，但多數的旋轉葉片21都能受到該主要風力F的推力作用，增加效能。又，該旋轉葉片21與葉片導引通道11之間的空間形成有排風通道24，由於該葉片導引通道11與旋轉葉片21之間具有夾角，當該主要風力F較為飽滿集中而產生風壓時，可能聚集部分風力形成不規則方向的擾流，阻礙該主要風力F推動該旋轉葉片21動作，故通過該排風通道24的設計，可導引該主要風力F的風力推壓方向，並排除多餘風力Fx，該排出的該多餘風力Fx並能與前方較為不足的該主要風力F相結合，維持該旋轉葉片21較佳的旋轉效能。 再者，由於風力由該風力旋轉機構2的外側向內側逐漸耗弱，為維持良好的旋轉質量，該阻風葉片22的長度可設計成由該風力旋轉機構2邊緣朝內遞減，使風力推動外側的該旋轉葉片21而減弱後，仍能順利朝向該風力旋轉機構2內側方向而進入鄰接的該阻風葉片22中，再次集中、產生風壓，以持續推動該旋轉葉片21。該阻風葉片22同時可設置配重，是通過材料或尺寸的變化來增加其重量，以增加旋轉時的慣性力量，使該風力旋轉機構2在風力停頓時仍能因慣性而持續旋轉，即類似飛輪的設計。請再參圖I至圖5各圖，該風力導引平臺I與該風力旋轉機構2可以多組迭加設置，如本實施例採用四組迭加，而相鄰的風力導引平臺I之間可偏轉一個角度，以增加對不同方向風力來源的接收效果。若再配合調整該葉片導引通道11的設置密度，則無論風力來源的方向變化如何細微，該風力導引平臺I都有部分葉片導引通道11正對風力來源，故可有效增加對不同方向風力來源的接收效果。請參閱圖6所示，該風力動能產生裝置10可設置於塔臺4上，該塔臺4設計成多樓層，使各樓層均可裝置該風力動能產生裝置10，實際設計上會在部分樓層設置發電機及其它機組維修空間41，以利人員進入操作。由於該風力動能產生裝置10可接收來自各方向的風力來源，故塔臺4本身無需設置任何擋風或導風的結構，使其設置更為容易。上列詳細說明是針對本發明的可行實施例的具體說明，該實施例並非用以限制本發明的專利範圍，凡未脫離本發明的等效實施或變更，均應包含於本發明的專利範圍中。
權利要求
1.一種全方向風力來源以提高風能轉換的風力動能產生裝置，其特徵在於，包括 風力導引平臺，其由外朝內設置有複數的葉片導引通道，使該風力導引平臺外界各方向皆有對應的葉片導引通道，以將各方向的風力來源導引至該風力導引平臺內； 風力旋轉機構，設置在該風力導引平臺內側，該風力旋轉機構設置有複數的旋轉葉片，使得該旋轉葉片接收來自該葉片導引通道的風力，以推動該風力旋轉機構旋轉；該旋轉葉片上排列設置有複數的阻風葉片，以將風力集中在該阻風葉片之間產生風壓；以及 輸出軸，設置於該風力旋轉機構的內側中心，經由該風力旋轉機構旋轉帶動，使該輸出軸輸出動能。
2.如權利要求I所述的全方向風力來源以提高風能轉換的風力動能產生裝置，其特徵在於，所述風力導引平臺呈環狀繞設於該風力旋轉機構的外圍，該葉片導引通道由外而內朝向該風力旋轉機構的旋轉方向傾斜，以將風力導引至該旋轉葉片產生推力。
3.如權利要求I所述的全方向風力來源以提高風能轉換的風力動能產生裝置，其特徵在於，所述風力導引平臺上通過調整該葉片導引通道的設置密度，以增加對不同方向風力來源的接收效果。
4.如權利要求I所述的全方向風力來源以提高風能轉換的風力動能產生裝置，其特徵在於，所述旋轉葉片朝向該風力旋轉機構的旋轉方向形成彎弧狀，以將風力集中在該旋轉葉片中。
5.如權利要求I所述的全方向風力來源以提高風能轉換的風力動能產生裝置，其特徵在於，所述旋轉葉片與該葉片導引通道之間設置有排風通道，以避免風力阻擋在該葉片導引通道進入該風力旋轉機構位置而降低效率。
6.如權利要求I所述的全方向風力來源以提高風能轉換的風力動能產生裝置，其特徵在於，所述風力旋轉機構的內側設置有增壓區，使風力由該旋轉葉片末端排出後，進入該增壓區集中、產生風壓，然後經由該增壓區而流向對側無風位置，持續對無風位置的該旋轉葉片進行推動。
7.如權利要求I所述的全方向風力來源以提高風能轉換的風力動能產生裝置，其特徵在於，所述阻風葉片的長度由該風力旋轉機構邊緣朝內遞減，使風力推動外側的該旋轉葉片而減弱後，仍能順利朝向該風力旋轉機構內側方向而進入鄰接的該阻風葉片中，再次集中、產生風壓，以持續推動該旋轉葉片。
8.如權利要求I所述的全方向風力來源以提高風能轉換的風力動能產生裝置，其特徵在於，所述阻風葉片通過材料或尺寸增加其重量，增加旋轉時的慣性力量，達到飛輪的效果O
9.如權利要求I所述的全方向風力來源以提高風能轉換的風力動能產生裝置，其特徵在於，所述風力導引平臺與該風力旋轉機構多組迭加設置，相鄰的該風力導引平臺之間偏轉一個角度，以增加對不同方向風力來源的接收效果。
10.如權利要求I所述的全方向風力來源以提高風能轉換的風力動能產生裝置，其特徵在於，所述風力動能產生裝置設置於塔臺上，該塔臺設計成多樓層，使各樓層均裝置該風力動能產生裝置。
全文摘要
本發明公開了一種全方向風力來源以提高風能轉換的風力動能產生裝置，其包括有固定設置的風力導引平臺，以及設置在該風力導引平臺內側，通過風力驅動，以帶動輸出軸傳輸動能的風力旋轉機構；該風力導引平臺由外朝內設置有複數的葉片導引通道，使該風力導引平臺外界各方向皆有對應的葉片導引通道，以將各方向的風力來源導引至該風力導引平臺內，該風力旋轉機構設置有複數的旋轉葉片，使該旋轉葉片得接收來自該葉片導引通道的風力，以推動該風力旋轉機構旋轉。
文檔編號F03D3/00GK102678444SQ20121016233
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月23日 優先權日2012年5月23日
發明者邱垂南 申請人:邱垂南