風力發電機扇葉傾角自動調整機構的制作方法
【專利摘要】本發明是一種風力發電機扇葉傾角自動調整機構，包含：一第一殼體，貫穿設置有扇葉，該扇葉于伸入第一殼體內一端設有一連動部；一傳動單元，連結于所述第一殼體，該傳動單元機械連結一泵單元及一變速組件，且該泵單元與該變速組件成機械連結，該泵單元設有一致動單元，該致動單元連接一傳動盤，該傳動盤對應連結于該扇葉的連動部；該泵單元受變速組件及傳動單元的轉速差而驅動供應油壓，推動致動單元扭轉傳動盤，進而產生依風速以機械式自動調整該扇葉的傾角的效果。未啟動時，扇葉呈較低啟動風速的傾角，隨風速及扇葉轉速提升而減低傾角的角度，在風速過高時使相對傾角提高至令風速對扇葉的作用失效，以降低扭矩，進而減低轉速，保護風力發電機。
【專利說明】風力發電機扇葉傾角自動調整機構
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種風力發電機扇葉傾角自動調整機構，尤指一種依風速而機械式自動調整風力發電的扇葉角度，進而降低啟動風速、提升風力發電的效率，以及防止風力發電機轉速過高而受損者。
【背景技術】
[0002]近年來地球暖化現象漸趨嚴重，世界各國為重視此議題，紛紛提倡節能減碳等環保策略，進而研發替代能源及再生能源的應用，故利用再生能源的發電設備，日前較傾以風力發電為首選；然而，風速難以控制，過大或過小的風速都無法使風力發電機正常發電，且風力發電機于相異的風速下，其轉速及發電的效率也不盡相同，故如何能有效利用風能發電，為日前各界廣為研討的議題。
[0003]風力發電機扇葉的傾角、長度及導流面積，都影響扇葉的轉速，于相同風速下，扇葉傾角越大，力矩及空氣阻力也將增加，反之，扇葉傾角越小，力矩及空氣阻力會越小；故以相異的風速而言，欲使扇葉以較佳轉速達致良好的發電效率，需考慮各風速而改變扇葉的傾角、長度及導流面積，其中，以改變扇葉的傾角為較容易達致者；因此，現有的風力發電機，如圖1所示，該風力發電機憑借一外部的風速感應裝置，以感測外界風速，該風力發電機具有一基座10其連結一殼體20，其設有復數扇葉201，該殼體20內設有對應所述風速感應裝置的接收控制器30，以運算各相異風速下，對應于風力發電機的扇葉201而言較佳的傾角，該接收控制器30電性連結一馬達301，使馬達301通過傳動單元302予以調整該扇葉201傾角，該殼體20通過一傳動軸202依序連結一增速齒組40及一發電機50，進而達致提升風力發電效率的功效；然而，該風速感應裝置及馬達301需時常監測風速以調整扇葉的角度，其將消耗額外的電能。
[0004]再者，當風速過大時，扇葉201產生的扭矩也隨之增加，使其轉速大幅度提升，進而導致離心力增加，此時的扇葉201將極為容易斷裂，且發電機50也會過熱而燒毀，故轉速需予以限制，現有的風力發電機于基座10及殼體20間設置一對應該扇葉201的電驅動減速機構60，當所述的風速感應裝置感應風速過大時，該電驅動減速機構60減緩扇葉201的轉速；然而，風速的速度較高時，該電驅動減速機構60為維持扇葉201的定速旋轉而需持續對扇葉201減速，此將相當耗費電力，且該電驅動減速機構持續減速將容易導致過熱而損毀；于風速過強時，該電驅動減速機構60仍無法有效停止扇葉旋轉，且該電驅動減速機構60容易損壞失效，而致扇葉201無法減速而斷裂。
[0005]現有另提供一種風力發電機，請參閱圖2與圖3所示，其于一風力發電機70裝設尾翼機構701作減速，當因風速過大以至于轉速過高時，尾翼701將會擺動角度，使風力發電機70改變迎風方向，致使風力發電機70受力減少而降低轉速；然而，此設計將產生整組風力發電機70隨時在擺動，產生不穩定及疲勞現象。
[0006]續就固定式的風機扇葉而言，請參閱圖4所示，假設風速為Vwind,而風速Vwind對風機扇葉80的攻角為α，風機扇葉80的長度為R，風機扇葉80的轉速為N ;由于該風機扇葉80的外側末端傾角的角度β幾近90°，故當轉速N = O時，風速Vwind對風機扇葉80的攻角α與風機扇葉80傾角β都近乎垂直，故對風機扇葉80不會產生推力；而當轉速N很大時，攻角α也保持為正值，因風機扇葉80為固定式，故傾角β的角度仍呈近90°，如圖5所示，風速Vwind相對風機扇葉80的速度為V，而風速Vwind對該風機扇葉80產生的切線速
度Vt的關系式為
【權利要求】
1.一種風力發電機扇葉傾角自動調整機構，其特征在于，包含: 一第一殼體，其貫穿設置有扇葉，該扇葉在伸入第一殼體內一端設有一連動部；以及， 一傳動單元，其連結于所述第一殼體，該傳動單元機械連結一泵單元及一變速組件，該變速組件改變所述傳動單元所傳動的轉速，且該泵單元與該變速組件呈機械連結，該泵單元設有一致動單元，該致動單元連接一傳動盤，該傳動盤對應連結于該扇葉的連動部； 該泵單元受變速組件及傳動單元的轉速差而驅動，以通過該致動單元扭轉該傳動盤，進而調整該扇葉的傾角。
2.根據權利要求1所述的風力發電機扇葉傾角自動調整機構，其特征在于，該連動部為齒輪，該傳動盤為對應該連動部的齒盤。
3.根據權利要求1所述的風力發電機扇葉傾角自動調整機構，其特征在于，該第一殼體的轉速為零時，該扇葉的傾角呈易受風速而產生扭矩的角度；該第一殼體的轉速大于一定值時，該扇葉的傾角呈對應風速而不產生扭矩的角度。
4.根據權利要求1所述的風力發電機扇葉傾角自動調整機構，其特征在于，該變速組件相對連結該泵單元一端設有一發電裝置。
5.根據權利要求1所述的風力發電機扇葉傾角自動調整機構，其特征在于，該泵單元為油壓泵，該致動單元憑借該泵單元供應油壓液使該致動單元扭轉。
6.根據權利要求5所述的風力發電機扇葉傾角自動調整機構，其特征在于，該致動單元包括一油壓缸，其連結一連動件，該連動件通過一傳動軸連結于所述傳動盤。
7.根據權利要求6所述的風力發電機扇葉傾角自動調整機構，其特征在于，該油壓缸設有一抵掣件，該抵掣件連結于該連動件，該油壓缸與該抵掣件間設有一彈性體。
8.根據權利要求6所述的風力發電機扇葉傾角自動調整機構，其特征在于，該連動件相對該傳動軸及油壓缸一端設有一彈性件。
9.根據權利要求1所述的風力發電機扇葉傾角自動調整機構，其特征在于，進一步具有一第二殼體，其對應連結并包覆所述的傳動單元。
10.根據權利要求1所述的風力發電機扇葉傾角自動調整機構，其特征在于，該第二殼體還設有一尾翼。
【文檔編號】F03D1/06GK103867380SQ201210539913
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月13日 優先權日:2012年12月13日
【發明者】林水木 申請人:崑山科技大學