[实用新型]风力发电机的结构改良

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电机，尤指一种风力发电机的结构改良，包括叶片结构、运转机制、变速装置和配合的发电机等。

背景技术

经查，风力发电机发展至今，已逾百余年，可归纳为水平轴式风力发电机和垂直轴式风力发电机两大类型，而以水平轴式风力发电机较受认同，成为主流；虽然垂直轴式风力发电机，具有不受风向限制及低噪音的优点，但就旋转一周的行程中，约1/3行程逆风受阻，约2/3受回流或乱流影响，仅约1/3行程顺风推动，一推一阻二扰，外加齿轮变速的负荷，效率约仅二成，沦为小型风力发电机的主力；可是水平轴式风力发电机的叶片，正面顺风推，背面逆风阻，推推阻阻，再加回流、乱流和沉重齿轮变速的负荷，效率亦约三、四成而已；两者离公认的理想值59.3%，相去甚远；主因就是叶片被固定在转动轴，造成的逆风阻力不小，阻碍了顺风的推动力；可是水平轴式风力发电机的叶片庞大，风切噪音，令人难受，不得不设于沿海、近海或空旷荒野，且风力要强，设置条件严苛；尤其最普及的三叶片水平轴式风力发电机，超过14m/秒风力满载后，竟然要设法降低转速来因应，甚至到达25m/秒飓风，必须煞车停用，否则损坏叶片或发电机，浪费风能，而不是增加发电，充分利用风能，颇为可惜；再就发电机的结构来说，水平轴式风力发电机，高悬在半空中，发电量要想大量提高，就必须加大体积和升高塔杆高度，还要风强、地旷、无阻碍，不但建地难觅，噪音扰民，建造技术困难，日后的维修，地震和飞鸟的危害等，更是一大考验。

再查，早先已有活动式的叶片设计，并获得专利者，如美国专利20030235498A1、US4383801及中国专利CN200610023892.2等；该三者的叶片结构，都是活动式，并且一边钝，另一边尖，于顺风面时，三者皆以整面叶片承受风力，获取最大的风能推动力，回转至逆风面时，改以侧面的钝边来承受，受风面积骤减，逆风阻力骤降，大幅提升风能的使用率，如美国专利20030235498A1的图60、图61、图62，美国专利US4383801的图65及中国专利CN200610023892.2的图67等，即使有如图64的多层次共同推动，推动力增强，设计虽佳，仍然未获认同；主因仍然在于保有风力增强时，必须设法降低转速，甚至煞车，否则损坏叶片及发电机的既有观念未改，如图63，利用弹簧控制风速，图66利用折弯控制风速，图68利用杠杆和齿轮控制风速等，未能配合其活动叶片的良好设计，充分利用风能，增加发电量，失去提升风能使用率的本意，结构更复杂，发电量却未提升，颇为可惜。

本案创作人，苦思该三案及现有者良久，终于找出症结所在，就是叶片的逆风阻力太大，变速齿轮的重量太重和推动发电机的方式等；解决之道，除了改进叶片的结构与运转机制，提升风能的使用率外，还必须改进变速齿轮的结构，减轻重量，降低负担，增强旋转力，期于低风速时，就能启动叶片旋转，并于较低的风速，达到发电满载，再配合弹簧型不分段变速装置和自动控制装置，于低风力时，发电量少，风力越强，发电量越多，充分利用风能，而非浪费风能，不但可以大幅提升风能的使用率，增加发电量，可安装于陆地、山丘、屋顶、江湖、沙漠或活动的船舶、船坞、筏板等，更适用于水平轴式风力发电机和垂直轴式风力发电机，大幅降低目前大型(1000kw以上)或超大型(Mkw)风力发电机的严苛设置限制，使风力发电更为普及。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种提高风能利用率的风力发电机的结构改良。 

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种风力发电机的结构改良，主要包括塔杆、叶片结构、旋转机制、变速装置和发电机等，其特征包括：

塔杆，该塔杆的上方，安装具有中型轴承的盘式旋转环，该盘式旋转环，可自由旋转；该塔杆的中间及下方外缘，可挖缺口，与另一独立支柱或塔杆的缺口间，焊接横管固定；该塔杆的上方外缘，套装有长筒套管，该长筒套管的上下两端，固锁在上下两盘盘式旋转环，该长筒套管的外缘，固锁至少一块阻挡板；该塔杆的中间某适当处，安装有塔杆钢索稳固装置，至少安装一组钢索，直接拉往塔杆外围的地桩固定；该塔杆钢索稳固装置的两侧旁，安装有齿轮跨接装置，藉以跨过塔杆钢索稳固装置，将被截断的两节长筒套管，重新衔接；该塔杆的下方基座内，可安装基座加强横杆，共同加强塔杆的稳固者；