一種聚壓式風力發電裝置的製作方法

2023-05-29 05:19:36

專利名稱：一種聚壓式風力發電裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種風力發電技術，特別是涉及一種具有萬向轉動軸 的聚壓式風力發電裝置。
背景技術：
傳統的能源例如煤炭、石油、天然氣隨著人類的大量使用也日漸 枯竭，而且使用這類能源所帶來的環境汙染已經越來越危害到了人們 的生活環境，所以人們很早就開始重視可再生能源的開發和研^，例 如太陽能、風能等。其中又以風能被公認為在發展規模和發電成本上 同時具有最大的進展空間，所以人們在風力發電技術領域的探索始終 沒有停歇，同時也投入了大量的人力和資金，充分綜合運用空氣動力 學、新材料以及新型的發電裝置來加以改善和利用。因此近幾年全球 風力發電的安裝容量及產業規模都保持極高的成長率。
現行的風力發電技術中，採用的風力發電機通常為葉片式風力發 電機，常見的例如兩葉片、三葉片或四葉片的風力發電機。由f該類 風力發電機是依靠自然風來推動其葉片轉動，再由機械能轉化^電能 而進行發電的，所以為了得到足夠多的風力，往往需要將該類風力發 電機架設在立杆、塔架或高層建築上，而且為了使其迎風面足夠大，
要通過增加其葉片的長度或寬度才能保證它的運轉速度和發電效率； 再者，為了獲得更多的電力，單機的發電量顯然不夠，因而就需要規 劃出廣闊的區域來建設發電機群組，即我們俗稱的風力發電場(wind farm)，但是，由大型風力機群聚所形成的風力發電場佔用了大量的土 地面積，而且還加重了相關設備的運輸、組裝、維護、以及管理等成 本，所以其產生的電力也往往因為價格不菲而難以惠及大眾。更為遺 憾的是，在風力資源匱乏或者土地資源尤為寶貴的地區，例如在人口 密集的大都市建設大型的風力電場則實屬不易。
為此，相關技術領域人員相繼設計出可以弱風環境中工作，勺風力 發電裝置，或提高發電效率高的風力發電裝置，如圖1所示，^一種 集風式風力發電機組，其主要特點是在集風塔11上設置一喇叭狀盆體
4結構的集風器12，且該集風器12可在集風塔11上實現水平旋轉，該
集風器12的盆體底部安裝有洩風閥13，該集風器12的盆體下部連通 有風管14,該風管14連通與發電機組15的傳動軸16同軸的臥式風輪 17。雖然該集風式風力發電機組採用了喇叭狀盆體結構作為集風器12 擴大了對風力的收集能力，但是由於其收集的風能要藉助一風管14傳 送至地下的臥式風輪17，無疑會造成風能的消耗進而影響到風輪的轉 速；其次，為使集風器12能夠配合風向進行旋轉，該集風式風力發電 機組採用了電路控制技術進而增加了設計的難度和成本；再者， 一座 集風塔11上僅裝設一個集風器12依然很難達到節省土地資源的目的。
還有人設計出另一種集風式風力發電裝置，如圖2所示，該集風 式風力發電裝置主要由滑軌21、託架22、集風罩23、風扇24、發電 機25組成，該集風罩23裝設在該託架22上，該集風罩23的尾部出 口設有風扇24，該託架22支杆下端固定滑輪26以使其能夠根據風向 的變化在環形滑軌21上移動。該集風式風力發電裝置儘管也採用了喇 叭狀結構擴大了對風力的收集能力，但是由於該集風罩23配合風向進 行旋轉需要藉助滑輪26和滑軌21並帶動整個託架22 —起旋轉，無疑 使其旋轉的靈活性受到了限制，更有甚者，在風力較弱時還有可能達 不到轉向的目的，而且，每一個集風罩23都需要配合一個託架22及 滑軌21，由於其有著龐大的體積，依然沒能達到縮減佔地面積的目的。
再有一種具有風向標的風筒式風力發電裝置，如圖3所示，是由 集風裝置31、轉輪32、發電機33、以及具有轉盤的轉向裝置34組成， 該集風裝置31為大喇叭形的集流式風筒；該集流式風筒下方安裝機架 平臺35，該機架平臺35為用於固定集流式風筒的金屬支架；該機架平 臺35固定在轉盤上；該集流式風筒的小口端裝有驅動集流式風筒轉動 的風向標36。同樣地，該具有風向標的風筒式風力發電裝置依然沒能 解決集風裝置旋轉的靈活性問題，且， 一個機架平臺35僅能裝設一個 集風裝置31和發電機33，如建造風力發電機的群組，同樣需要佔用很 大的土地面積。
所以，如何提供一種聚壓式風力發電裝置，使其不但能夠有效的 擴大集風能力，而且還具有靈活的旋轉機構，又能夠在有限的土地面 積內組成發電群組，以避免以上所述的缺點，實為相關領域之業者目前亟待解決的問題。

發明內容
鑑於以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種聚壓 式風力發電裝置，不但能夠在高風速下高效地發電，在低風速情況下 有效的擴大集風能力以保持較高的發電能力，並可以隨著風向的變化 靈活地調整迎風方位，提高發電效率，且易於在較小的地域內組成發 電陣列，充分利用風力資源。
為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種聚壓式風力發 電裝置，所述聚壓式風力發電裝置包括支撐框架、集風罩以及風力發 電機，其中，所述支撐框架具有一旋轉空間，所述旋轉空間中部的上
下兩側支撐框架上具有第一軸接部；所述集風罩具有迎風口及出風口 ， 所述迎風口上下兩側具有對應所述第一軸接部的第二軸接部，所述集 風罩藉由該第一軸接部與第二軸接部的結合可轉動地軸接於所述支撐 框架的旋轉空間內；所述出風口風力發電機具有葉輪，對應裝設於所 述出風口。
在本發明的聚壓式風力發電裝置中，所述支撐框架構成的旋轉空 間可滿足集風罩迴旋調整迎風方位，以使所述集風罩能夠藉由該第一 軸接部與第二軸接部的結合在該旋轉空間內做萬向旋轉。在具體的實 施方式中，所述第一軸接部為軸孔，所述第二軸接部為轉軸，當然， 在另一實施方式中，所述第一軸接部亦可為轉軸，所述第二軸接部亦 可為軸孔。較佳地，所述第一軸接部與第二軸接部之間裝設有利於轉 動的滑輪或軸承，以使二者旋轉時更加省力。
在本發明的聚壓式風力發電裝置中，所述集風罩為喇叭狀結構， 即所述集風罩的迎風口大於出風口 ，以使所述集風罩可由迎風口匯集 更多的風力，由所述出風口匯聚風的壓力以達到增壓的目的。
在本發明的聚壓式風力發電裝置中，所述出風口風力發電機的葉 輪具有多個葉片，且所述葉輪的葉片位於所述出風口，所述葉片可以 有多種結構形式或多種材料製成。
在本發明的聚壓式風力發電裝置中，所述集風罩還具有多個可調 洩風口，所述可調洩風口位於所述集風罩的側壁上。具體地，所述可調洩風口位於所述集風罩的側壁上並介於所述迎風口及出風口之間， 所述可調洩風口包括開口 、用以封閉所述開口的可調頁片及啟閉件， 較為詳細地，所述可調頁片一端樞接於所述集風罩體，另一端藉由所 述啟閉件連接於集風罩，所述啟閉件為拉力彈簧、壓力彈簧、或者電 控自動啟閉裝置等。
在本發明的聚壓式風力發電裝置，在另一實施方式中，還包括有 迎風口風力發電機，具有葉輪，具體地，所述迎風口風力發電機裝設 於所述迎風口。
本發明的聚壓式風力發電裝置，所述風力發電機具有安裝機架， 中心部位用以安裝風力發電機，遠端固定連接於所述集風罩的相應部 位，其間具有機架支撐部位，為了用以輔助調整所述集風罩的迎風方 位，所述機架的支撐部位製成能順應風向的扁平狀結構。
如上所述，本發明的聚壓式風力發電裝置主要是在集風罩的迎風 口端設置轉軸，並藉由該轉軸將集風罩活動軸接於所述支撐框架內， 與現有技術相比，本發明聚壓式風力發電裝置的轉軸設置在集風罩的 迎風口端，使得集風罩更能夠隨著風向的變化靈活地轉動而達到有效 地收集風力的目的，再者，由於所述支撐框架的旋轉空間構成了獨立 的安裝單元而易於縱、豎、橫多種形式擴展，進而使得所述聚壓式風 力發電裝置可根據支撐框架的擴展而組成發電群組或發電陣列，以在 有限的土地面積中能夠裝設很多的風力發電裝置而達到充分利用風力 資源的目的，即有效克服了現有技術中的種種缺點。


圖1顯示為現有技術中一種集風式風力發電機組的示意圖。
圖2顯示為現有技術中一種集風式風力發電裝置的示意圖。 圖3顯示為現有技術中一種具有風向標的風筒式風力發電裝置的 示意圖。
圖4顯示為本發明的聚壓式風力發電裝置的側向示意圖。
圖5顯示為本發明的聚壓式風力發電裝置的正向示意圖。
圖6顯示為本發明中第一軸接部與第二軸接部的結合示意圖。
圖7顯示為本發明的聚壓式風力發電裝置中集風罩的旋轉示意圖。
7圖8為本發明的聚壓式風力發電裝置的風力發電機的安裝示意圖。
圖9顯示為本發明中具有多個可調洩風口的集風罩示意圖。
圖10顯示為本發明的聚壓式風力發電裝置的雙機組側向示意圖。
圖11顯示為本發明的聚壓式風力發電裝置的雙機組正向示意圖。
圖12a為本發明的聚壓式風力發電裝置為集群式組合擴展方式的 正視示意圖。
圖12b為本發明的聚壓式風力發電裝置為集群式組合擴展方式的 側視示意圖。
元件標號的簡單說明
11 集風塔
12 集風器 13' 洩風閥
14 風管
15 發電機組
16 傳動軸
17 臥式風輪
21 滑軌
22 託架 23、 42 集風罩 24 風扇 25、 33 發電機 26 固定滑輪
31 集風裝置
32 轉輪
34 轉向裝置
35 機架平臺
36 風向標
41 支撐框架
411 旋轉空間
412 第一軸接部
42 集風罩421迎風口
422出風口
423第二軸接部
424可調洩風口
425可調頁片
426開口
427啟閉件
43風力發電機
431、 461葉輪
432、 462葉片
44電機架
441中心部位
442支撐部位
45滑輪
46迎風口風力發電機
具體實施例方式
以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人 員可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。 本發明還可以通過另外不同的具體實施方式
加以實施或應用，本說明 書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在不背離本發明的精神 下進行各種修飾或改變。
請參閱圖4至圖12，其顯示為本發明的聚壓式風力發電裝置的實 施方式示意圖，需要說明的是，圖式中均為簡化的示意圖式，而僅以 示意的方式說明本發明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發明的聚壓 式風力發電裝置有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、舉狀及 尺寸繪製，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的 改變，且其組件布局型態也可能更為複雜。
請參閱圖4及圖5，圖4顯示為本發明的聚壓式風力發電裝置的側 向示意圖，圖5顯示為本發明的聚壓式風力發電裝置的正向示意圖。 如圖所示，本發明提供一種聚壓式風力發電裝置，包括支撐框架41、
9集風罩42以及出風口風力發電機43。
所述支撐框架41具有一旋轉空間411，所述旋轉空間411中部的 上下兩側具有第一軸接部412;於本實施例中，所述支撐框架41構成 的旋轉空間411可滿足集風罩42迴旋調整迎風方位，具體地，所述旋 轉空間41的橫向長度大於所述集風罩42以及出風口風力發電機43的 長度和，以使所述集風罩42能夠在該旋轉空間411內做萬向旋轉。
所述集風罩42具有迎風口 421及出風口 422，所述迎風口 421上 下兩側具有對應所述第一軸接部412的第二軸接部423，所述集風罩 42裝設於所述支撐框架41的旋轉空間411內，具體地，所述集風罩 42藉由該第一軸接部412與第二軸接部423的結合活動軸接於所述支 撐框架41的旋轉空間411內。
於本實施例中，所述集風罩42可由金屬、塑料、玻璃鋼等材料制 成喇叭狀等多種結構，但是所述集風罩42的迎風口 421必須大於出風 口 422，以使所述集風罩42可由迎風口 421匯集更多的風力，由所述 出風口 422匯聚風的壓力以達到增壓的目的。為了便於運輸和風向調 整，集風罩外側還可裝設支架、定向尾翼等裝置。
需要特別指出的是，在本發明的聚壓式風力發電裝置的具體實施 方式中，如圖6所示，所述第一軸接部412為轉軸，所述第二軸接部 423為軸孔，較佳地，所述第一軸接部412與第二軸接部423之間裝設 有利於轉動的滑輪45，以使二者旋轉時更加省力。當然，該滑輪45可 由軸承代替等。當然，在其他的實施方式中，所述第一軸接部412亦 可為軸孔，所述第二軸接部423亦可為轉軸。只要能使集風罩迎風口 端上下側與支撐框架41的對應部位作可轉動連接，還可有多種實施方 式。請參閱圖7，圖7顯示為本發明的聚壓式風力發電裝置中集風罩的 旋轉示意圖，由於本發明中的集風罩42的轉向軸位於該集風罩42的 前端，即臨近迎風口421，使得所述集風罩42在風向轉變時轉動更加 靈活，能夠讓迎風口 421隨時地正向面對來風，進而達到有效地收集 風力的目的。
所述出風口風力發電機43具有葉輪431，所述葉輪431對應裝設 於所述出風口 422。具體地，所述風力發電機43的葉輪431周緣具有 多個葉片432，且所述葉輪431的葉片432位於所述出風口 422，以最大限度地利用出風口 422的風力，進而將機械能轉換為電能，所述葉 片可以由金屬、塑料、玻璃鋼等多種材料製成多種結構形式。
請參閱圖9，圖9顯示為本發明中具有多個可調洩風口的集風罩示 意圖。如圖9所示，所述集風罩42還具有多個可調洩風口 424，所述 可調洩風口 424位於所述集風罩42的側壁上並介於所述迎風口 421及 出風口 422之間；於本實施例中，所述可調洩風口 424包括開口 426、 用以封閉所述開口 426的可調頁片425及啟閉件427，具體地，所述可 調頁片425 —端樞接於所述集風罩42的迎風口端，另一端藉由所述啟 閉件427連接於集風罩42的出風口端，所述可調洩風口 424用以在風 力過強或風速過快的情況下開啟，以分擔位於集風罩42出風口 422的 第一風力發電機43的壓力進而對其起保護作用保護。
開啟所述可調洩風口 424的方式可為風速過大時可調頁片425受 衝擊自動開啟，亦可為電子感測裝置檢測到風力過大而驅動可調頁片 425開啟，故在具體的實施方式中，所述啟閉件427為拉力彈簧、壓力 彈簧、或者電控自動啟閉裝置等。
請參閱圖10及圖11，圖10顯示為本發明的聚壓式風力發fe裝置 的雙機組擴展側向示意圖，圖ll顯示為正向示意圖。在本發明的另一 實施方式中，所述聚壓式風力發電裝置還包括有迎風口風力發電機46， 具體地，所述迎風口風力發電機46裝設於所述迎風口 421，具體地， 所述迎風口風力發電機46藉由另一電機架(未圖示)裝設於所述迎風口 421，所述迎風口風力發電機46的葉輪461周緣具有多個葉片462，且 所述葉輪461的葉片462位於所述迎風口 421。如此，在風力充沛的情 況下，位於所述迎風口 421的迎風口風力發電機46首先受到風力而發 電，而自所述迎風口風力發電機46葉片462間流過的風力經集風罩42 的匯集到達出風口 422時，再次被位於出風口 422的風力發電機43所 吸收應用，進而驅使該風力發電機43發電；而在風力較弱的情況下， 主要由位於出風口的風力發電機43進行發電。
請參閱圖8、圖10，顯示為本發明的聚壓式風力發電裝置的風力 發電機的安裝示意圖；本發明的聚壓式風力發電裝置，還包括有電機 架44，所述電機架44的遠端固定連接於所述集風罩出風口 422或迎風 口 ，所述電機架44還具有用以安裝所述風力發電機43的中心部位441及位於兩者間的支撐部位442。為了用以輔助調整所述集風罩42的迎 風方位，所述電機架44的支撐部位442可製成能順應風向的扁平狀結 構，以起到定向尾翼的作用。
需要特別說明的是，在本發明的聚壓式風力發電裝置的具體實施 方式中，請參閱圖12a、 12b，顯示為本發明的聚壓式風力發電裝置為 集群式組合擴展方式的擴展示意圖，如圖12a、 12b所示，由於所述支 撐框架41的旋轉空間411構成了獨立的安裝單元，從而易於縱向、豎 向或橫向多種形式擴展，進而使得所述聚壓式風力發電裝置單元，可 根據支撐框架41的擴展而組成發電群組或發電陣列。
綜上所述，本發明主要是在集風罩的迎風口端設置轉軸，並藉由 該轉軸將集風罩活動軸接於所述支撐框架內，與現有技術相比，本發 明聚壓式風力發電裝置的轉軸設置在集風罩的迎風口端，使得集風罩 更能夠隨著風向的變化靈活地轉動而達到有效地收集風力的目的；雙 機組的聚壓式風力發電裝置更能夠最大限度的利用風力資源，增加綜 合效益、降低成本；再者，由於本發明可以採用較小的發電單元模塊 組合成巨大的發電陳列，如此，不但可以在有限的具有風力發電條件 的地域內能夠裝設更多的風力發電裝置，形成強大的發電能力，而且 具有製造、運輸、安裝方便，極大地減少投資成本，更具高度產業利 用價值。
上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制 本發明。任何熟習此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下， 對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常 知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效 修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。
1權利要求
1、一種聚壓式風力發電裝置，其特徵在於，包括支撐框架，具有一旋轉空間，所述旋轉空間中部的上下兩側支撐框架上具有第一軸接部；集風罩，具有迎風口及出風口，所述迎風口端上下兩側具有對應所述第一軸接部的第二軸接部，藉助軸接部的轉軸連接，集風罩呈可轉動地裝設於旋轉空間；以及出風口風力發電機，對應裝設於所述出風口。
2、 如權利要求1所述的聚壓式風力發電裝置，其特徵在於所述第一 軸接部為軸孔；所述第二軸接部為轉軸。
3、 如權利要求1所述的聚壓式風力發電裝置，其特徵在於所述第一 軸接部為轉軸；所述第二軸接部為軸孔。
4、 如權利要求2或3所述的聚壓式風力發電裝置，其特徵在於所述 第一軸接部與第二軸接部之間裝設有利於轉動的滑輪或軸承。
5、 如權利要求1所述的聚壓式風力發電裝置，其特徵在於所述集風罩的迎風口大於出風口。
6、 如權利要求1所述的聚壓式風力發電裝置，其特徵在於所述集風 罩還具有多個可調洩風口，所述可調洩風口位於所述集風罩的側壁上。
7、 如權利要求6所述的聚壓式風力發電裝置，其特徵在於所述集風 罩可調洩風口可調頁片一端樞接於所述集風罩體，另一端藉由所述 啟閉件連接於集風罩，所述啟閉件為拉力彈簧、壓力彈簧、或者電 控自動啟閉裝置等。
8、 如權利要求l所述的聚壓式風力發電裝置，其特徵在於還包括有、 迎風口風力發電機。
9、 如權利要求1或7所述的聚壓式風力發電裝置，其特徵在於所述 風力發電機具有葉輪，所述葉輪具有多個葉片，所述葉片可以有多 種結構形式或多種材料製成。
10、 如權利要求1所述的聚壓式風力發電裝置，其特徵在於安裝風 力發電機的機架的支撐部位製成能順應風向用以輔助調整所述集風 罩迎風方位的扁平狀尾翼型式。
全文摘要
本發明提供一種聚壓式風力發電裝置，包括支撐框架、集風罩以及風力發電機，所述支撐框架構成一旋轉空間，所述集風罩具有迎風口及出風口，集風罩迎風口端上下兩側具有連接軸；在所述出風口或者還在迎風口裝設所述風力發電機；集風罩藉助連接軸呈可轉動連接裝設於支撐框架構成的旋轉空間內，以使集風罩更能夠隨著風向的變化調整迎風方位。本發明較小的發電單元模塊還可組合擴展成巨大的陣列式發電群組。因而，本發明提供的風力發電裝置，不但發電能力強、適應範圍廣，而且更具製造、運輸、安裝方便、投資成本低等許多優越性。
文檔編號F03D11/00GK101539094SQ20091004903
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月9日 優先權日2009年4月9日
發明者錢品興 申請人:上海品興科技有限公司