專利名稱：自動(dòng)調(diào)整葉面迎風(fēng)角度的風(fēng)力發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是涉及一種風(fēng)力發(fā)電裝置，尤其涉及一種自動(dòng)調(diào)整葉面迎風(fēng)角 度的風(fēng)力發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
人類自從發(fā)現(xiàn)電能以來，在物質(zhì)文明上有了突飛猛進(jìn)的成長(zhǎng)，也大幅地改 善了人類的生活。然而，隨著生活的進(jìn)步，人類對(duì)于電能的需求愈來愈高，而 現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)制卻不可能無限制發(fā)展，因此必尋求替代方案，以解決人類對(duì)于 電能的需求。目前人類所熟知的發(fā)電技術(shù)中，最普遍的方法是燃燒石油，但是此法受限 于燃燒原理，不僅消耗燃油迅速，且制造大量的廢氣、廢熱，嚴(yán)重影響生活環(huán) 境。而且，石油僅限于少數(shù)國家所擁有，且容量有限，總有一天會(huì)使用殆盡， 絕非長(zhǎng)久之法。為此，各國均在積極尋求替代能源的方案，不僅要求這些替代能源能取代 石油，且更重要的在于尋求一種無污染的新能源。而就目前所熟知的潔凈能源 中，大致包括風(fēng)力、太陽能、海浪等。太陽能是地球一切能量的來源，其產(chǎn)量 驚人，但受限于現(xiàn)有^t術(shù)，目前的太陽能應(yīng)用效率極低，必須鋪設(shè)大面積的太 陽能板，才能取代少部份的傳統(tǒng)發(fā)電，因此對(duì)于面積有限、日照不足的國家并 不適用。海浪發(fā)電的效能不錯(cuò)，但海浪的動(dòng)作無法預(yù)估，因此無法持續(xù)產(chǎn)生有效的能源；且海浪具有破壞性，很容易損壞動(dòng)力機(jī)組；海浪對(duì)于內(nèi)陸國家也無 法適用，在目前并非良好的替代方法。因此，在潔凈能源的替代方案中，風(fēng)力發(fā)電是目前相當(dāng)成熟的技術(shù)，值得 推廣。風(fēng)力發(fā)電的歷史相當(dāng)悠久，早在數(shù)個(gè)世紀(jì)前，歐洲即應(yīng)用風(fēng)車于面粉廠 中的小麥磨粉工作，或是低洼地區(qū)的抽水工作。而風(fēng)力來源存在于地球各處， 各國皆可視其地形氣候的現(xiàn)況，采行不同的配置。因此，目前使用風(fēng)力發(fā)電的 地區(qū)相當(dāng)繁多，雖然無法取代火力發(fā)電，但仍有其一定的價(jià)值。
要充份應(yīng)用風(fēng)力進(jìn)行發(fā)電，良好的風(fēng)車結(jié)構(gòu)是必須的產(chǎn)品，但就目前的風(fēng) 力發(fā)電機(jī)技術(shù)中，其產(chǎn)生的效能卻相當(dāng)?shù)?，造成無謂的損失。任何學(xué)過基本力 學(xué)的人們都知道，要取得最大的風(fēng)能，就必須加大風(fēng)葉面積，以取得足夠的風(fēng) 量，但以目前常見的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)而言，其風(fēng)葉的受風(fēng)面面積只占很小的面 積，風(fēng)葉設(shè)計(jì)為細(xì)長(zhǎng)型，則受風(fēng)面積如此狹小，其效率自然也不高。如此設(shè)計(jì)的原因如下A. 現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)者多是高級(jí)知識(shí)份子，因此其設(shè)計(jì)風(fēng)葉時(shí)，是采用 高科技的飛機(jī)機(jī)翼模式，但由于飛機(jī)必須超過200多公里時(shí)速方能起飛，因此 其迎風(fēng)的風(fēng)速極高，為高速揚(yáng)力模式的設(shè)計(jì)。但以風(fēng)車而言，因?yàn)樽匀唤绲娘L(fēng) 速多半偏低，因此100千瓦(KW)以上大型風(fēng)葉運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速約是每分鐘11~22 轉(zhuǎn)，但以飛機(jī)機(jī)翼模式設(shè)計(jì)所變化的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，是屬于高速運(yùn)轉(zhuǎn)下的產(chǎn) 品。換言之，此類飛機(jī)機(jī)翼模式風(fēng)葉應(yīng)用在IOO千瓦以上大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上根 本發(fā)揮不了作用。事實(shí)上，此飛機(jī)機(jī)翼模式的風(fēng)葉只有用在2片式風(fēng)葉的高速 小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，并不適合在100千瓦以上大型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)上。B. 實(shí)際查看現(xiàn)有的100千瓦以上風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，其風(fēng)葉是采平板迎風(fēng)并 略偏70度角，即采用電風(fēng)扇的切風(fēng)角度，因此與飛機(jī)機(jī)翼的理論值17度相差 太遠(yuǎn)，所以此類風(fēng)葉并沒有高價(jià)值。而風(fēng)車的風(fēng)葉迎風(fēng)切角宜以35 45度旋轉(zhuǎn) 力量最大，前述釆用70度角的設(shè)計(jì)反而是后推的力量最大，旋轉(zhuǎn)的力量卻為之 分散，因此效率極差。C. 現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)葉設(shè)計(jì)也考慮到強(qiáng)風(fēng)、瞬間陣風(fēng)因素，因?yàn)榕嘛L(fēng) 葉遭強(qiáng)風(fēng)、瞬間陣風(fēng)中損壞，但如此風(fēng)小時(shí)即無法啟動(dòng)，這樣在微風(fēng)狀態(tài)時(shí)沒 有發(fā)電量，造成微風(fēng)季節(jié)時(shí)效率很差。D. 現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)在強(qiáng)風(fēng)25公尺/秒以上時(shí)，其風(fēng)葉轉(zhuǎn)速很快，但是當(dāng)發(fā)電 機(jī)轉(zhuǎn)速太快時(shí)，發(fā)電機(jī)是無法發(fā)電的，浪費(fèi)大好發(fā)電機(jī)會(huì)。E. 承上點(diǎn)，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速太快時(shí)無法發(fā)電，加上風(fēng)葉在強(qiáng)風(fēng)25公尺/秒 以上時(shí)可能損壞，因此在100千瓦以上大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)管理上有人索性就把風(fēng) 力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)成鎖死而不發(fā)電，反而浪費(fèi)高效能的發(fā)電機(jī)會(huì)。F. 現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)的整個(gè)風(fēng)葉缺乏管理特質(zhì)，如果能有效管理風(fēng)葉的迎風(fēng) 角度，即可在微風(fēng)下取得適當(dāng)風(fēng)力，并在強(qiáng)風(fēng)下大量吸取能源，使其取得風(fēng)力 的范圍加大，通過微風(fēng)搶取、強(qiáng)風(fēng)全收的管理理念去設(shè)計(jì)，即可大幅提高效率?，F(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電效能如圖7所示，其風(fēng)力約在3公尺/秒時(shí)才能開始
運(yùn)作，在12公尺/秒達(dá)到最高發(fā)電量，而超過13公尺/秒時(shí)即開始減損發(fā)電量， 而超過25公尺/秒時(shí)即無法發(fā)電，且現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電力相當(dāng)不穩(wěn)定，其 應(yīng)用效能相當(dāng)?shù)?。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的，在于提供一種自動(dòng)調(diào)整葉面迎風(fēng)角度的風(fēng)力發(fā)電 裝置，可在傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)無法啟動(dòng)的微風(fēng)、強(qiáng)風(fēng)、瞬間陣風(fēng)環(huán)境中作業(yè)，提 高其使用效率。本實(shí)用新型的另一目的，在于提供一種自動(dòng)調(diào)整葉面迎風(fēng)角度的風(fēng)力發(fā)電 裝置，其發(fā)電效率極高，在全年各季節(jié)可取得適當(dāng)風(fēng)能，并有效轉(zhuǎn)換為電能， 提高使用效率?？蛇_(dá)成上述目的，本實(shí)用新型提供了一種自動(dòng)調(diào)整葉面迎風(fēng)角度的風(fēng)力發(fā) 電裝置，其包括一風(fēng)車，所述風(fēng)車包括復(fù)數(shù)片風(fēng)葉； 一受風(fēng)板，設(shè)置在所述風(fēng)葉的轉(zhuǎn)動(dòng)軸心上；一推塊，設(shè)置在所述受風(fēng)板上，在所述推塊上設(shè)置有與所述風(fēng)葉數(shù)量相同 的齒條；一定位座，所述推塊的尾端卡在所述定位座內(nèi)； 一回復(fù)單元，設(shè)置在所述推塊與所述定位座之間；復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)控制單元，其數(shù)量與所述風(fēng)葉的數(shù)量相同，所述轉(zhuǎn)動(dòng)控制單元與 所述齒條連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供的自動(dòng)調(diào)整葉面迎風(fēng)角度的風(fēng)力發(fā)電裝 置，輸出電力穩(wěn)定，應(yīng)用效能高，根據(jù)風(fēng)力大小自動(dòng)調(diào)整風(fēng)葉葉面角度，可在 較寬的風(fēng)力范圍內(nèi)輸出電能。
圖1是本實(shí)用新型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)外觀正視圖；圖2是本實(shí)用新型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)外觀側(cè)視圖；圖3是本實(shí)用新型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)正視圖；圖4是本實(shí)用新型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；圖5A至圖5D是本實(shí)用新型的風(fēng)葉角度變化連續(xù)動(dòng)作圖；圖6是本實(shí)用新型的風(fēng)速-效能曲線圖；圖7是現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)速-效能曲線圖。附圖標(biāo)記說明l-風(fēng)車；ll-風(fēng)葉；lll-定位滾珠；112-彈簧；12-風(fēng)葉截面； 2-受風(fēng)板；3-推塊；31-限位槽；32-齒條；33-定位塊；4-定位座；41-導(dǎo)孔；42-擋邊；5-回復(fù)單元；6-轉(zhuǎn)動(dòng)控制單元；61-齒輪；62-齒輪軸；63-齒輪組；64-風(fēng) 葉軸座。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的 說明。請(qǐng)參閱圖l至圖4,本實(shí)用新型提供了一種自動(dòng)調(diào)整葉面迎風(fēng)角度的風(fēng)力發(fā) 電裝置，其包括一風(fēng)車l,所述風(fēng)車1上設(shè)計(jì)有復(fù)數(shù)片風(fēng)葉11，如本實(shí)施例采 用四片風(fēng)葉ii，所述風(fēng)葉ll旋轉(zhuǎn)時(shí)經(jīng)由一傳動(dòng)結(jié)構(gòu)(圖未示出)連接到一發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電(圖未示出)。本實(shí)用新型的特征即在前述復(fù)數(shù)片風(fēng)葉ll設(shè)計(jì)一種控制機(jī)制，所述控制機(jī) 制根據(jù)風(fēng)力強(qiáng)弱，自動(dòng)調(diào)整所述風(fēng)葉11的迎風(fēng)角度，使所述風(fēng)車1的風(fēng)葉11 始終保持與迎風(fēng)面最佳的角度，以在微風(fēng)與強(qiáng)風(fēng)下，都能發(fā)揮風(fēng)力發(fā)電效能的 設(shè)計(jì)。本實(shí)用新型實(shí)施例所述的自動(dòng)調(diào)整葉面迎風(fēng)角度的風(fēng)力發(fā)電裝置，設(shè)置在 所述風(fēng)葉11的轉(zhuǎn)動(dòng)軸心上，并與所述風(fēng)葉11之間以滑套、軸承(圖未示出)區(qū)隔， 使所述風(fēng)葉11的轉(zhuǎn)動(dòng)不會(huì)影響本實(shí)用新型的實(shí)施。本實(shí)用新型實(shí)施例所述的自動(dòng)調(diào)整葉面迎風(fēng)角度的風(fēng)力發(fā)電裝置，至少包 括一受風(fēng)板2、 一推塊3、 一定位座4、 一回復(fù)單元5和復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)控制單元6， 其中所述受風(fēng)板2i殳置在所述風(fēng)葉11的轉(zhuǎn)動(dòng)軸心上，用來迎向風(fēng)面，接收風(fēng)力 產(chǎn)生后推力量。所述推塊3設(shè)置在所述受風(fēng)板2上，經(jīng)由所述受風(fēng)板2向后推移； 所述推塊3上設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)弧形的限位槽31，所述風(fēng)葉11的轉(zhuǎn)動(dòng)軸心上設(shè) 置有定位滾珠111與彈簧112，所述推塊3受到適當(dāng)力量推動(dòng)時(shí)，可推頂所述定 位滾珠111離開所述限位槽31，而在推移力量不足時(shí)，所述定位滾珠lll又被 所述彈簧112力量頂回所述限位槽31內(nèi)；通過所述限位槽31的設(shè)計(jì)，可根據(jù) 所述推塊3的移動(dòng)距離與所述風(fēng)葉11的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的關(guān)系，預(yù)先在所述推塊3上 設(shè)置適當(dāng)?shù)南尬徊?1,每一限位槽31控制所述風(fēng)葉11的角度，而所述定位滾 珠111與所述彈簧112限制每一風(fēng)葉11角度的風(fēng)力范圍，使所述風(fēng)葉11得以 保持在穩(wěn)定狀態(tài)工作；而所述推塊3上設(shè)置有與所述風(fēng)葉11數(shù)量相同的齒條32， 所述齒條32用來控制所述轉(zhuǎn)動(dòng)控制單元6,以連接帶動(dòng)所述風(fēng)葉11轉(zhuǎn)動(dòng)。所述定位座4用來限制所述推塊3的移動(dòng)方向與距離，在所述推塊3的尾 端設(shè)置有一定位塊33,相對(duì)在所述定位座4內(nèi)設(shè)置有一導(dǎo)孔41,所述導(dǎo)孔41 的前端設(shè)置有一擋邊42,使所述定位塊33限制在所述導(dǎo)孔41內(nèi)活動(dòng)，并且無 法脫離所述擋邊42。而所述回復(fù)單元5設(shè)置在所述推塊3與所述定位座4之間，可為彈簧或具 有自動(dòng)回復(fù)能力的裝置，當(dāng)所述受風(fēng)板2的風(fēng)力減小時(shí)，通過所述回復(fù)單元5 將推塊3向前推移，以改變風(fēng)葉ll的角度。另外，所述轉(zhuǎn)動(dòng)控制單元6的數(shù)量與所述風(fēng)葉11的數(shù)量相同，每一轉(zhuǎn)動(dòng)控 制單元6受到相對(duì)的齒條32控制，所述轉(zhuǎn)動(dòng)控制單元6具有一齒輪61,所述齒 輪61受到齒條32控制，所述齒輪61經(jīng)由一齒輪軸62傳動(dòng)到一齒輪組63,由 齒輪組63傳動(dòng)到風(fēng)葉軸座64,引導(dǎo)控制風(fēng)葉的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，在本實(shí)施例中，所述 齒輪軸62、所述齒輪61、所述齒輪組63均同步轉(zhuǎn)動(dòng)，所述齒輪組63控制所述 風(fēng)葉11的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。另當(dāng)風(fēng)葉受強(qiáng)大瞬間陣風(fēng)時(shí)也會(huì)自動(dòng)做減少迎風(fēng)面的調(diào)整 轉(zhuǎn)動(dòng)，保護(hù)風(fēng)葉不受傷害，受力的風(fēng)葉會(huì)將受力傳回推塊3和回復(fù)單元5，當(dāng)強(qiáng) 風(fēng)或瞬間陣風(fēng)過后又恢復(fù)原來迎風(fēng)角度。通過上述裝置，本實(shí)用新型可配合風(fēng)速選擇最佳的風(fēng)葉11轉(zhuǎn)動(dòng)角度，如圖 5A所示，當(dāng)風(fēng)力微弱時(shí)，可將風(fēng)葉11轉(zhuǎn)動(dòng)為風(fēng)葉截面12所示的45度角，以 取得最大受風(fēng)面積的風(fēng)力，過大的角度只會(huì)產(chǎn)生后推力量，并無實(shí)質(zhì)增加動(dòng)力 的效果。如圖5B所示，當(dāng)風(fēng)力逐漸變大時(shí)，所述風(fēng)葉11轉(zhuǎn)動(dòng)角度可調(diào)整為30 度角，稍微減少迎風(fēng)面積。而如圖5C所示，當(dāng)風(fēng)力達(dá)到最大時(shí)，所述風(fēng)葉ll 轉(zhuǎn)動(dòng)角度可調(diào)整為17度角，使其在高于風(fēng)速25公尺/秒時(shí)，仍能維持穩(wěn)定的運(yùn) 作，其17度角是飛機(jī)機(jī)翼的設(shè)計(jì)角度，此時(shí)風(fēng)葉是以揚(yáng)力方式作業(yè)。而如圖5D 所示，在風(fēng)力超強(qiáng)時(shí)，即將所述風(fēng)葉ll轉(zhuǎn)動(dòng)角度可調(diào)整為0度角，使其完全不 受風(fēng)。前述運(yùn)轉(zhuǎn)角度設(shè)置為四個(gè)，由所述推塊3上設(shè)置有四個(gè)弧形的限位槽31 控制，而各限位槽31的位置則事先經(jīng)過運(yùn)算，是以齒輪節(jié)徑周長(zhǎng)分配旋轉(zhuǎn)角度 比例計(jì)算，使每一角度可以負(fù)荷一定范圍的風(fēng)速變化，避免風(fēng)葉ll過度的擺動(dòng) 而造成損壞。
因此，如圖6所示，本實(shí)用新型在風(fēng)速2.5公尺/秒時(shí)即可開始發(fā)電，當(dāng)其 達(dá)到最高輸出功率時(shí)，可以維持穩(wěn)定的輸出，且超過風(fēng)速25公尺/秒以上到最高 風(fēng)速時(shí)，仍得以維持良好的運(yùn)作，較現(xiàn)有技術(shù)具有倍增的效能。
本實(shí)用新型實(shí)施例所述的自動(dòng)調(diào)整葉面迎風(fēng)角度的的風(fēng)力發(fā)電裝置，適用 于500瓦-3000000瓦的風(fēng)力發(fā)電才幾
以上說明對(duì)本實(shí)用新型而言只是說明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技 術(shù)人員理解，在不脫離以下所附權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可做 出許多修改，變化，或等效，但都將落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1. 一種自動(dòng)調(diào)整葉面迎風(fēng)角度的風(fēng)力發(fā)電裝置，其包括一風(fēng)車，所述風(fēng)車包括復(fù)數(shù)片風(fēng)葉，其特征在于，其包括一受風(fēng)板，設(shè)置在所述風(fēng)葉的轉(zhuǎn)動(dòng)軸心上；一推塊，設(shè)置在所述受風(fēng)板上，在所述推塊上設(shè)置有與所述風(fēng)葉數(shù)量相同的齒條；一定位座；一回復(fù)單元，設(shè)置在所述推塊與所述定位座之間；復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)控制單元，其數(shù)量與所述風(fēng)葉的數(shù)量相同，所述轉(zhuǎn)動(dòng)控制單元與所述齒條連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)整葉面迎風(fēng)角度的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在 于，所述推塊上設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)弧形的限位槽，所述風(fēng)葉的轉(zhuǎn)動(dòng)軸心上設(shè)置有定 位滾珠與彈簧。
3. 如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)整葉面迎風(fēng)角度的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在 于，所述推塊的尾端設(shè)置有一定位塊，所述定位座內(nèi)設(shè)置有一導(dǎo)孔，所述導(dǎo)孔 的前端設(shè)置有一擋邊。
4. 如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)整葉面迎風(fēng)角度的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在 于，所述回復(fù)單元是彈簧。
5. 如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)整葉面迎風(fēng)角度的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在 于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)控制單元具有一齒輪，所述齒輪與所述齒條嚙合。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種自動(dòng)調(diào)整葉面迎風(fēng)角度的風(fēng)力發(fā)電裝置，其包括一風(fēng)車，所述風(fēng)車包括復(fù)數(shù)片風(fēng)葉，其特征在于，其包括一受風(fēng)板，設(shè)置在所述風(fēng)葉的轉(zhuǎn)動(dòng)軸心上；一推塊，設(shè)置在所述受風(fēng)板上，在所述推塊上設(shè)置有與所述風(fēng)葉數(shù)量相同的齒條；一定位座，所述推塊的尾端卡在所述定位座內(nèi)；一回復(fù)單元，設(shè)置在所述推塊與所述定位座之間；復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)控制單元，其數(shù)量與所述風(fēng)葉的數(shù)量相同，所述轉(zhuǎn)動(dòng)控制單元與所述齒條連接。所述風(fēng)力發(fā)電裝置可在微風(fēng)與強(qiáng)風(fēng)、瞬間陣風(fēng)時(shí)維持穩(wěn)定的動(dòng)力輸出，以達(dá)到良好的發(fā)電功能。
文檔編號(hào)F03D7/04GK201215069SQ20082012691
公開日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2008年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日
發(fā)明者楊富閎 申請(qǐng)人:楊富閎