TW201326545A - 風力發電裝置 - Google Patents

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Abstract

一種風力發電裝置，包含一基座、一發電單元、一集風單元，及一控制單元，該控制單元包括一能偵測該發電單元之轉速的轉速偵測器，及多數對應該集風單元之每一集風板設置的驅動器。所述驅動器是依該發電單元的轉速以控制每一集風板在一集風位置與一非集風位置間轉動，當所述集風板在該集風位置時，每一通道之出風口的斷面積是小於每一進風口的斷面積且面向該發電單元，當所述集風板在該非集風位置時，每一通道之出風口的斷面積是不小於每一進風口的斷面積且不面向該發電單元，不但能穩定發電效率，還能避免因轉速過快而造成該發電機的損毀。

Description

風力發電裝置
本發明是有關於一種發電裝置，特別是指一種風力發電裝置。
近年來，由於溫室效應、地球暖化，造成許多的生態問題及環境傷害，各地相繼發起環保節能的行動，使得再生能源的利用與發展日漸受到各國的重視，其中，又以太陽能發電與風力發電最受青睞。
參閱圖1，現有風力發電裝置1包括一端固設於地面的支撐架11、一樞設於該支撐架11另一端的風扇12、及一與該風扇12電連接的發電機組13。該風扇12具有一具有三片螺旋槳形的扇葉121。
所述扇葉121因承受風力而轉動，而該發電機組13則將所述扇葉121轉動時的動能轉換為電能，達到以風力發電的功效。
然而，現有風力發電裝置1整體的體積龐大，並不適合安裝於高樓林立的都市中，而且現有風力發電裝置1的風扇12無法隨風場改變方向，無法隨時受不同方向之風力吹拂而轉動導致發電效率不穩定。
為改善上述現有風力發電裝置1的缺點，發明人研發出如圖2所示，中華民國公告號第M338278號『可多向集風之發電裝置』新型專利的技術。
該發電裝置2是利用集風單元21聚集不同風向的風力，使得轉動單元22的每一扇葉221皆可持續受到風力的吹襲，以穩定風力發電的效益，更可以在不影響發電效益下縮短所述扇葉221長度及縮小發電裝置整體的體積。
眾所周知，風力並不穩定，因此，當風力維持在一般狀態時，利用該集風單元21確實能聚集不同風向的風力以順利推動該轉動單元22，但是，當颱風或龍捲風發生時，若仍以該集風單元21聚集風力以推動該轉動單元22，可能導致發電單元23因該轉動單元22的轉速過快而損毀。
因此，本發明之目的，即在提供一種發電效率穩定且能避免因轉速過快而損毀的風力發電裝置。
於是，本發明風力發電裝置，包含一基座、一設置於該基座上的發電單元、一用以匯集風力的集風單元，及一用以控制該集風單元的控制單元。
該發電單元包括一樞設於該基座的轉軸、至少一設置於該轉軸周緣的扇葉組，及一能被該轉軸所驅動的發電機，該扇葉組具有多數自該轉軸向外延伸的扇葉。
該集風單元包括多數樞設於該基座上且呈放射狀相互間隔地環繞所述扇葉的集風板，及多數由每兩相鄰之集風板相配合界定出的通道，每一通道具有一面向所述扇葉方向的出風口，及一相反於該出風口的入風口。
該控制單元包括一能偵測該轉軸之轉速並產生一相對應之轉速訊號的轉速偵測器，及多數對應每一集風板設置的驅動器。
所述驅動器能接收該轉速訊號以控制每一集風板在一集風位置與一非集風位置間轉動，當所述集風板在該集風位置時，每一通道之出風口的斷面積是小於每一入風口的斷面積，當所述集風板在該非集風位置時，每一通道之出風口的斷面積是不小於該入風口的斷面積。
本發明之目的，仍在提供一種發電效率穩定且能避免因轉速過快而損毀的風力發電裝置。
於是，本發明風力發電裝置，包含一基座、一設置於該基座上的發電單元、一用以匯集風力的集風單元，及一用以控制該集風單元的控制單元。
該發電單元包括一樞設於該基座的轉軸、至少一設置於該轉軸周緣的扇葉組，及一能被該轉軸所驅動的發電機，該扇葉組具有多數自該轉軸向外延伸的扇葉。
該集風單元包括多數設置於該基座上且呈放射狀相互間隔地環繞所述扇葉的集風機構，其中，每一集風機構具有一與該轉軸同軸向樞設於該基座上的調整板，及一對應該調整板而設置於該基座上並朝該轉軸方向延伸的集風板，每兩相鄰的調整板相配合界定出一進風口，每兩相鄰的集風板相配合界定出一出風口。
該控制單元包括一能偵測該轉軸之轉速並產生一相對應之轉速訊號的轉速偵測器，及多數對應每一集風機構之調整板設置的驅動器。
所述驅動器能接收該轉速訊號以控制每一集風機構的調整板相對集風板在一集風位置與一非集風位置間轉動，當所述調整板在該集風位置時，每一入風口的斷面積是大於每一出風口的斷面積，當所述調整板在該非集風位置時，每一出風口的斷面積是不小於每一入風口的斷面積。
本發明的有益效果在於：利用該轉速偵測器偵測該轉軸的轉速，配合所述驅動器以該轉軸的轉速調整改變每一出風口的斷面積，使該轉軸能穩定轉動，不但能夠穩定發電效率，還能避免因轉速過快而造成該發電機的損毀。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之多個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖3、4，本發明風力發電裝置3的第一較佳實施例包含一中空狀基座4、一設置於該基座4上的發電單元5、一用以匯集風力的集風單元6、一罩設於發電單元5與該集風單元6的頂蓋7，及一用以控制該集風單元6的控制單元8。
該發電單元5包括一兩端分別樞設於該基座4與該頂蓋7的轉軸51、一設置於該轉軸51周緣的扇葉組52，及一設置於該基座4內且能被該轉軸51所驅動的發電機53，該扇葉組52具有多數自該轉軸51向外延伸的扇葉521。
該集風單元6包括多數樞設於該基座4上且呈放射狀相互間隔地環繞所述扇葉521的集風板61，及多數由每兩相鄰之集風板61相配合界定出的通道62。
參閱圖4、5，並一併回顧圖3，每一集風板61具有一與該轉軸51同軸向樞設於該基座4與該頂蓋7的心軸611，及一連設於該心軸611的板體612，該板體612具有一自基座4外緣朝該轉軸51方向延伸的第一導引段613，及一由該第一導引段613朝該轉軸51方向彎弧且漸縮延伸的第二導引段614，而每一通道62具有相反的一出風口621與一進風口622。
該控制單元8包括一能偵測該轉軸51之轉速並產生一相對應之轉速訊號的轉速偵測器81，及多數對應每一集風板61設置的驅動器82。在本實施例中，所述驅動器82是馬達，其能接收該轉速訊號以控制每一集風板61在一如圖5所示的集風位置，與一如圖6所示的非集風位置間轉動。
參閱圖5、6，並一併回顧圖4，當所述集風板61在該集風位置時，每一通道62之出風口621的斷面積是小於每一進風口622的斷面積且面向該轉軸51方向，而對風力產生加壓集流的效果，配合該基座4與該頂蓋7防止風力流散，再以朝該轉軸51方向彎弧漸縮延伸的第二導引段614有效導引風力，而對所述扇葉521施予一集中且短暫滯留之持續推力，進而連動該轉軸51呈一固定方向高速旋轉以驅動該發電機53運轉產生電力。
當所述集風板61在該非集風位置時，每一通道62之出風口621的斷面積是不小於該進風口622的斷面積，且不面向該轉軸51方向，因此，在風力過大時，能避免產生加壓集流的效果，更甚是如圖7所示，完全封閉所述該進風口622，以防止該發電機53因轉速過快而損毀。
參閱圖8，本發明風力發電裝置3的第二較佳實施例，大致是與該第一較佳實例相似，不同的地方在於：該發電單元5包括多數沿該轉軸51之軸線方向間隔設置於該轉軸51周緣的扇葉組52，每一扇葉組52具有多數自該轉軸51向外延伸的扇葉521，且每一扇葉組52的所述扇葉521皆彼此交錯而不上、下重疊。
由於本實施例大致是與該第一較佳實施利相同，因此，除了可以達成與該第一較佳實例相同的功效外，利用沿該轉軸51之軸線方向間隔設置於該轉軸51周緣的扇葉組52，可使所述扇葉521以多角度自該轉軸51向外延伸，進而構成更大面積與更為廣泛的迎風面，使位於不同高度的風力皆能有效地吹襲每一扇葉521，以帶動該轉軸51迅速轉動。
參閱圖9，本發明風力發電裝置3的第三較佳實施例，大致是與該第一較佳實例相似，不同的地方在於：該集風單元6包括多數設置於該基座4上且呈放射狀相互間隔地環繞所述扇葉521的集風機構63，及多數補強件64。
參閱圖9、10，每一集風機構63具有一與該轉軸51同軸向樞設於該基座4上的調整板631，及一對應該調整板631而設置於該基座4上並朝該轉軸51方向延伸的集風板634，每兩相鄰的調整板631相配合界定出一進風口622，每兩相鄰的集風板634相配合界定出一出風口621，所述補強件64延該轉軸51的軸向間隔地連接於每兩相鄰集風板634之間。
每一調整板631具有一與該轉軸51同軸向且兩端是分別樞設於該基座4上與該頂蓋7上的軸桿632，及一連設於該軸桿632的調整板體633，每一集風板634具有面向相對應之調整板631之軸桿632的第一導引段635，及一由該第一導引段635朝該轉軸51方向彎弧且漸縮延伸以導引風力的第二導引段636。
參閱圖10、11，所述驅動器82能接收來自該轉速偵測器81的轉速訊號以控制每一集風機構63的調整板631相對集風板634在一如圖10所示的集風位置與一如圖11所示非集風位置間轉動。
當所述調整板631在該集風位置時，每一進風口622的斷面積是大於每一出風口621的斷面積，當所述調整板631在該非集風位置時，每一出風口621的斷面積是不小於每一進風口622的斷面積。
由於本較佳實施例大致是與該第一較佳實施例相同，因此，除了可以達成於該第一較佳實施例相同的功效外，所述補強件64能有效提升所述集風板634間的強度避免發生損壞，而每一集風機構63之調整板631與集風板634的分離式設計，可以降低所述調整板631之維修或更換的成本，當然，所述調整板631也可以是如圖12所示，完全封閉所述進風口622。
參閱圖13，本發明風力發電裝置3的第四較佳實施例，大致是與該第三較佳實例相似，不同的地方在於：該發電單元5包括多數沿該轉軸51之軸線方向間隔設置於該轉軸51周緣的扇葉組52，每一扇葉組52具有多數自該轉軸51向外延伸的扇葉521，且每一扇葉組52的所述扇葉521皆彼此交錯而不上、下重疊。
由於本實施例大致是與該第三較佳實施利相同，因此，除了可以達成與該第一較佳實例相同的功效外，利用沿該轉軸51之軸線方向間隔設置於該轉軸51周緣的扇葉組52，可使所述扇葉521是以多角度自該轉軸51向外延伸，進而構成更大面積與更為廣泛的迎風面，使位於不同高度的風力皆能有效地次襲每一扇葉521，以帶動該轉軸51迅速轉動。
綜上所述，本發明風力發電裝置3，利用該轉速偵測器81偵測該轉軸51的轉速，配合所述驅動器82以該轉軸51的轉速調整改變每一出風口621的斷面積，使該轉軸51能穩定轉動，不但能夠穩定發電效率，還能避免因轉速過快而造成該發電機53的損毀，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
3．．．風力發電裝置
4．．．基座
5．．．發電單元
51．．．轉軸
52．．．扇葉組
53．．．發電機
521．．．扇葉
6．．．集風單元
61．．．集風板
611．．．心軸
612．．．板體
613．．．第一導引段
614．．．第二導引段
62．．．通道
621．．．出風口
622．．．進風口
63．．．集風機構
631．．．調整板
632．．．軸桿
633．．．調整板體
634．．．集風板
635．．．第一導引段
636．．．第二導引段
64．．．補強件
7．．．頂蓋
8．．．控制單元
81．．．轉速偵測器
82．．．驅動器
圖1是一立體圖，說明一現有風力發電裝置；
圖2是一立體分解圖，中華民國公告號第M338278號『可多向集風之發電裝置』新型專利；
圖3是一立體分解圖，本發明風力發電裝置的第一較佳實施例；
圖4是一剖視圖，輔助說明該第一較佳實施例；
圖5是一俯視圖，說明該第一較佳實施例的所述集風板在一集風位置，其中省略部分構件；
圖6是另一俯視圖，說明該第一較佳實施例的所述集風板在一非集風位置，其中省略部分構件；
圖7是另一俯視圖，說明該第一較佳實施例的所述集風板完全封閉所述進風口的態樣，其中省略部分構件；
圖8是一立體分解圖，本發明風力發電裝置的第二較佳實施例；
圖9是一立體分解圖，本發明風力發電裝置的第三較佳實施例；
圖10是一俯視圖，說明該第三較佳實施例的所述集風機構在一集風位置，其中省略部分構件；
圖11是另一俯視圖，說明該第三較佳實施例的所述集風機構在一非集風位置，其中省略部分構件；
圖12是另一俯視圖，說明該第三較佳實施例的所述集風板完全封閉所述進風口的態樣，其中省略部分構件；及
圖13是一立體分解圖，本發明風力發電裝置的第四較佳實施例。
3．．．風力發電裝置
4．．．基座
5．．．發電單元
51．．．轉軸
52．．．扇葉組
521．．．扇葉
53．．．發電機
6．．．集風單元
61．．．集風板
611．．．心軸
612．．．板體
62．．．通道
7．．．頂蓋
8．．．控制單元
81．．．轉速偵測器
82．．．驅動器

Claims (9)

  1. 一種風力發電裝置，包含：一基座；一發電單元，包括一樞設於該基座的轉軸、至少一設置於該轉軸周緣的扇葉組，及一能被該轉軸所驅動的發電機，該扇葉組具有多數自該轉軸向外延伸的扇葉；一集風單元，包括多數樞設於該基座上且呈放射狀相互間隔地環繞所述扇葉的集風板，及多數由每兩相鄰之集風板相配合界定出的通道，每一通道具有相反的一出風口與一進風口；及一控制單元，包括一能偵測該轉軸之轉速並產生一相對應之轉速訊號的轉速偵測器，及多數對應每一集風板設置的驅動器；所述驅動器能接收該轉速訊號以控制每一集風板在一集風位置與一非集風位置間轉動，當所述集風板在該集風位置時，每一通道之出風口的斷面積是小於每一進風口的斷面積且面向該轉軸方向，當所述集風板在該非集風位置時，每一通道之出風口的斷面積是不小於每一進風口的斷面積且不面向該轉軸方向。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的風力發電裝置，其中，其中，每一集風板具有一與該轉軸同軸向樞設於該基座上的心軸，及一連設於該心軸的板體，該板體具有一自基座外緣朝該轉軸方向延伸的第一導引段，及一由該第一導引段朝該轉軸方向彎弧且漸縮延伸的第二導引段，。
  3. 根據申請專利範圍第1或2項所述的風力發電裝置，還包含一罩設於發電單元與該集風單元的頂蓋，而該發電單元之轉軸與該集風單元的每一集風板之心軸的兩端是分別樞設於該基座上與該頂蓋上。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述的風力發電裝置，其中，該發電單元包括多數沿該轉軸之軸線方向間隔設置於該轉軸周緣的扇葉組，每一扇葉組具有多數自該轉軸向外延伸的扇葉。
  5. 一種風力發電裝置，包含：一基座；一發電單元，包括一樞設於該基座的轉軸、至少一設置於該轉軸周緣的扇葉組，及一能被該轉軸所驅動的發電機，該扇葉組具有多數自該轉軸向外延伸的扇葉；一集風單元，包括多數設置於該基座上且呈放射狀相互間隔地環繞所述扇葉的集風機構，其中，每一集風機構具有一與該轉軸同軸向樞設於該基座上的調整板，及一對應該調整板而設置於該基座上並朝該轉軸方向延伸的集風板，每兩相鄰的調整板相配合界定出一進風口，每兩相鄰的集風板相配合界定出一出風口；及一控制單元，包括一能偵測該轉軸之轉速並產生一相對應之轉速訊號的轉速偵測器，及多數對應每一集風機構之調整板設置的驅動器；所述驅動器能接收該轉速訊號以控制每一集風機構的調整板相對集風板在一集風位置與一非集風位置間轉動，當所述調整板在該集風位置時，每一進風口的斷面積是大於每一出風口的斷面積且面向該轉軸方向，當所述調整板在該非集風位置時，每一出風口的斷面積是不小於每一進風口的斷面積且不面向該轉軸方向。
  6. 根據申請專利範圍第5項所述的風力發電裝置，其中，其中，每一調整板具有一與該轉軸同軸向樞設於該基座上的軸桿，及一連設於該軸桿的調整板體，每一集風板具有面向相對應之調整板之軸桿的第一導引段，及一由該第一導引段朝該轉軸方向彎弧且漸縮延伸的第二導引段。
  7. 根據申請專利範圍第6項所述的風力發電裝置，還包含一罩設於發電單元與該集風單元的頂蓋，而該發電單元之轉軸與該每一調整板的軸桿之兩端是分別樞設於該基座上與該頂蓋上。
  8. 根據申請專利範圍第5項所述的風力發電裝置，其中，該發電單元包括多數沿該轉軸之軸線方向間隔設置於該轉軸周緣的扇葉組，每一扇葉組具有多數自該轉軸向外延伸的扇葉。
  9. 根據申請專利範圍第5項所述的風力發電裝置，其中，該集風單元還包括多數可連接每兩相鄰之集風板的補強件。
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