低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)采用以直立葉片乃至多級(jí)塊構(gòu)成、內(nèi)側(cè)形成有重疊領(lǐng)域的拖式葉片，具有從靜止?fàn)顟B(tài)使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片旋轉(zhuǎn)的啟動(dòng)扭矩大、并且旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩強(qiáng)的工作特征，外側(cè)采用機(jī)翼型葉片加快葉尖速比大于1以上的旋轉(zhuǎn)加速度，使其不受風(fēng)向的限制并在風(fēng)小時(shí)也能引起旋轉(zhuǎn)動(dòng)力有效發(fā)電，并不受場(chǎng)所和位置的限制以低廉的費(fèi)用安裝，此外對(duì)環(huán)境無(wú)害可有效實(shí)施風(fēng)力發(fā)電。
【專利說(shuō)明】低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的相關(guān)內(nèi)容。其具體內(nèi)容為在低風(fēng)速地區(qū)也可增大葉片的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并在葉片開(kāi)始旋轉(zhuǎn)的同時(shí)最大化葉尖速比，從而增加旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的效率來(lái)引起發(fā)電的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置相關(guān)內(nèi)容。

【背景技術(shù)】
[0002]能源能給我們帶來(lái)很多好處。但寒流和暴雪、暴雨和干旱、泥石流、臺(tái)風(fēng)、酷熱等地球的異常氣溫現(xiàn)象從幾年前開(kāi)始嚴(yán)重更新了地球歷史上的最高紀(jì)錄。發(fā)生這種異常氣候的原因被認(rèn)為是使用化石燃料而引起的地球溫室效應(yīng)。世界各國(guó)領(lǐng)悟到此現(xiàn)實(shí)后，為了開(kāi)發(fā)無(wú)公害原料，投資很多資金努力去尋找可脫離化石燃料的未來(lái)可使用能源和可代替石油或煤炭等化石燃料的新能源，并為了解決能源問(wèn)題竭盡全力進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)。
[0003]脫離化石能源，人類可追求的未來(lái)新能源都有太陽(yáng)能、風(fēng)能、人工太陽(yáng)、氫氣能、利用海水的能源、生物能源等各種類型。其中，風(fēng)能即可環(huán)保也可再生，故被視為未來(lái)新能源。與在陰天或夜間受限制的太陽(yáng)能相比，風(fēng)力發(fā)電只要有風(fēng)就能24小時(shí)隨時(shí)發(fā)電。風(fēng)，這自然因素既無(wú)限又清潔，故風(fēng)能的代替燃料價(jià)值受到了人們的認(rèn)可。風(fēng)能既不污染大氣，也不排除廢料。因此，風(fēng)能具有發(fā)展新代替能源的足夠可能性。但在低風(fēng)速地區(qū)，風(fēng)向瞬間轉(zhuǎn)變的可變性和風(fēng)速(2?6m/sec)低等原因,在發(fā)電容量信用(Capacity Credit)方面,風(fēng)力發(fā)電不能完全代替現(xiàn)有發(fā)電所能提供給私人發(fā)動(dòng)機(jī)(私人消費(fèi)用發(fā)電)或備轉(zhuǎn)容量等資源的有效容量。因此，急需開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)效益好及效率高的分散發(fā)電網(wǎng)用低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置。
[0004]低風(fēng)速地區(qū)的年平均風(fēng)速是2?6m/sec，故安裝額定風(fēng)速為12m/sec的風(fēng)速用風(fēng)力發(fā)電機(jī)對(duì)大型發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)超過(guò)4倍的容量、對(duì)中型發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)也超過(guò)了其容量，因此投資浪費(fèi)很多。世界風(fēng)力發(fā)電機(jī)制造公司丹麥的Vestas社或其他有名制造企業(yè)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)品的發(fā)動(dòng)機(jī)額定風(fēng)速為12m/SeC，故不適合在低風(fēng)速地區(qū)使用。
[0005]并且低風(fēng)速地區(qū)的風(fēng)向不穩(wěn)定，產(chǎn)生很多偏搖(Yawing)現(xiàn)象，故不能進(jìn)行高效率發(fā)電。
[0006]太陽(yáng)和云造成的地表面溫差引起風(fēng)，而低風(fēng)速地區(qū)風(fēng)的風(fēng)向變化多多，并雷諾數(shù)的變化及其嚴(yán)重。但隨著世界綠色成長(zhǎng)潮流，不可放棄該自然能源。在低風(fēng)速地區(qū)安裝很多發(fā)電扭矩不足的大容量風(fēng)力發(fā)電機(jī)，但這僅僅是給別人看的設(shè)置容量，實(shí)際上與投資回收的發(fā)電量有很大的差距，故在經(jīng)濟(jì)分析或綠色能源開(kāi)發(fā)等方面來(lái)說(shuō)是很遺憾的事情。
[0007]因此，迫切需要開(kāi)發(fā)符號(hào)2?6m/SeC低風(fēng)速特性的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，并有效利用風(fēng)力資源。
[0008]發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明
[0009]技術(shù)課題
[0010]本發(fā)明是為了解決以往的問(wèn)題而提案的，其目的是提供高效率低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置。本發(fā)明裝置在內(nèi)側(cè)具備拖式葉片，其可在風(fēng)小的情況也可最大化發(fā)動(dòng)扭矩，并在拖式葉片間形成重疊部分來(lái)增大旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。此外，在外延上安裝具有加速旋轉(zhuǎn)作用的機(jī)翼型葉片，在葉片開(kāi)始旋轉(zhuǎn)的同時(shí)最大化葉尖速比來(lái)增加旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的效率。
[0011]課題解決手段
[0012]為了達(dá)到上述目的而提供的本發(fā)明裝置的構(gòu)造如下。從一觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，提供一種低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征為，其包括可旋轉(zhuǎn)型長(zhǎng)圓柱型長(zhǎng)桿中央豎井；與上述中央豎井結(jié)合的蓋板中心部上形成具有長(zhǎng)形槽的軸結(jié)合部，并為了增大旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩以軸結(jié)合部為基準(zhǔn)形成重疊領(lǐng)域，并固定相同旋轉(zhuǎn)方向；中心軸由桿身構(gòu)成的情況，上述重疊領(lǐng)域的重疊比是，半圓間重疊X軸間距(e)減去中心軸的桿身直徑(e’)，再除以半圓直徑⑷即可。中心軸由拖式葉片支撐，即無(wú)桿身的情況，半圓間重疊X軸間距(e)除以半圓直徑(d)而形成的半圓環(huán)形的拖式葉片；與上述拖式葉片的外周面與支座連接，并與拖式葉片合為一體旋轉(zhuǎn)從而最大化葉尖速比的機(jī)翼型葉片；及位于上述中央豎井的延長(zhǎng)線上并受到中央豎井的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力而發(fā)電的發(fā)電模塊。
[0013]依照美國(guó)航空宇宙局(NACA)Airfoils Series 和NREL Airfoil Family (Nat1nalRenewable Energy Laboratory (美國(guó)能源部國(guó)立再生能源研究所)，需很多實(shí)驗(yàn)的愛(ài)迪生多模型測(cè)試方法，如表I (葉片縮小模型)制造結(jié)合內(nèi)側(cè)拖式葉片和外側(cè)的機(jī)翼型葉片各個(gè)縮小模型后
[0014][表 I]
[0015]
葉片縮小模型(Prototype)Specificat1n
fl十片圓周2.198m
—葉片寬度0.7m
—葉片高度 0.3m _葉片面積__0.21m2_
[0016]表2 是 4.0m/sec 的風(fēng)洞機(jī)(Wind Tunnel)
[0017][表2]
[0018]
風(fēng)洞機(jī)(Wind Tunnel)Specificat1n
Dimens1n1.5m(w) x 1.9m(h) x 6m(I)
Test Sect1n Dimens1n1.2m(w) x 0.6m(h) x 1.5m(l)
TypePush Type (推式)
Fan blowerSiroco fan 1.4kW x 2
Maximum Wind Speed4.0m/sec
[0019]如下表3所不，按5種幾何參數(shù)(Geometrical Parameter),在4.0m/sec風(fēng)速條件下各得到了發(fā)動(dòng)機(jī)輸出端無(wú)負(fù)荷(No Load)時(shí)和有負(fù)荷(Load)時(shí)的TSR(Tip SpeedRat1, λ,葉尖速比和葉片旋轉(zhuǎn)RPM和功率系數(shù)(Power Coefficient,效率)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果O
[0020][表3]
[0021] 分類/I何參數(shù)(Geometrical Parameter)
I外側(cè)端部從半圓延長(zhǎng)的延長(zhǎng)角度(Θ )
--柿式
2半圓間的Y軸間距(a)比率，上
--葉片
3重疊領(lǐng)域的重疊比率
4葉片厚度比率^機(jī)翼型^
5迎角角度葉片
[0022]表3中的幾何參數(shù)詳細(xì)評(píng)價(jià)所需的TSR (Tip Speed Rat1, λ,葉尖速比，葉片速度和風(fēng)速之比)使用以下計(jì)算式。
[0023][計(jì)算式I]
ITtJin \ Rtii*-'■ 1\
[0024]JdK(A) =^—-
' V 60 V
[0025]其中，R是葉片轉(zhuǎn)子半徑，ω是旋轉(zhuǎn)角速度(rad/s), N是葉片旋轉(zhuǎn)rpm, V是風(fēng)速即為 4.0m/sec。
[0026]功率系數(shù)(Cp, power coefficient)由以下計(jì)算式算出。
[0027][計(jì)算式2]
[0028]P = €ρφ MR2V^)
[0029]其中，P是功率，P是空氣密度，V是風(fēng)速，R是葉片轉(zhuǎn)子半徑，Cp是功率系數(shù)(Cp, power coefficient)。表 4 到表 8 是表 3 中五種幾何參數(shù)(Geometrical Parameter)達(dá)到最佳功率系數(shù)(Cp,效率)時(shí)的各個(gè)條件下，個(gè)別對(duì)此幾何參數(shù)(GeometricalParameter)詳細(xì)分類實(shí)驗(yàn)后相互比較的表格。
[0030]表4是比較拖式葉片半圓的延長(zhǎng)角度(Θ )離中心點(diǎn)
[0031]-10。，-5。，-3。，0。，3。，10。，20。, 30° , 35° , 40° , 50° 單位時(shí)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[0032][表4]
[0033]
延長(zhǎng)角度無(wú)負(fù)荷(No Load)有負(fù)荷(Load)
(Θ)RPM TSR RPM TSR 功率(watt)功率系數(shù) ?
^1KT^198L 811681.53^L 62 0.201^
^^202L 851731.56^L 65 0.204^
^^i)6L 891771.62^L 67 0.207^
0。2061.891771.62一L67一—0.206一
3°^210L 921801.65^L 70 0.211^
5°^211L 931801.65^lT71 0.211 ^
^10°^213L 951821.67^L 74 0.216^
20°2161.98~?84~1.69 1.79 0.222
^30°^2212Γθ21881.72^L85^^0.229^
^35°^2192.00^1871.71^Ol 0.224^
^40°^199L 821701, 56^L57 0.195^
50。188丨1.7 5 52丨 1601.47 1.43 0.177
[0034]表5 是以拖式葉片半圓直徑(d) -0.05，0.00，0.05，0.10，0.20，0.25，0.30 為單位實(shí)驗(yàn)后得到的拖式葉片半圓間的Y軸間距(a)。
[0035][表5]
[0036]
Υ?由間距無(wú)冤葡講0 Load) __SiM^(Load)
(a)^RPM^^TSR^RPM^TSR^ 功率(watt)功率系數(shù) Cp
-0.05216 L 98185lT69 L 800.223
^(ΓΟΟ219 27(31187L71 L 820.226
^θΤθ5221 2Γθ2188L72 L 850.229
0:1:0 —— 216 —— L 98 ——185—L 69— — 1: 80 ——0「223 —
0.20212 1.941811.66 LH0.212
—0.25^209 1.91—179— 1.64 1.690.210
—0.30207 1.901771.62 1.670.207
[0037]表6是拖式葉片重疊領(lǐng)域的重疊比率為0%，5%，10%，13%，16%，22%，25%，28
% ,32% , 34%，40%，50%單位時(shí)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較表格。
[0038][表6]
[0039]
無(wú)負(fù)荷(No Load)有負(fù)荷(Load)
重疊領(lǐng)域的重疊比率為酬I ibR RPMTSR I功率I功率系數(shù)


(watt)Cp
0% 174 L 59 147L35 L280.159^
5% 176 L61 150L37 L320.164^
10% 178 L 63 152L39 L330.165^
13% 103 1.86 1741.59 1.640.203
16% 196 L 80 167L53 L520.188^
—22% ^199— 1.82 1701.56 1.570.195
25% 221 ^ 2.02 1881.72 L850.229^
28% 196 L 80 167L53 L52O, 188^
32% 178 L 63 152L39 L330.165^
34% 176 Γ61 150L37 L320.164^
40% 156 L 43 132L21 LU0.138^
一 50% 151 1.38 1281.17 1,010.125
[0040]表7是機(jī)翼型葉片的葉片厚度比率為9.0% , 10.0% , 15.0% , 15.5% , 17.5% , 18.0%，23.0%，25.0%，30.0%，32.5%，35.0%單位時(shí)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較表格。
[0041][表7]
[0042]

I無(wú)負(fù)荷(No Load)有負(fù)荷(Load)
翼型葉片的葉片厚度比率_ I TSR——RPMTSR 功率功率系數(shù)


(watt)Cp
9Γθ% 95 (Χ 87 79(LT2 (λ 490.061^
10.0% 99 0.91^θΤ76 0 520.064^
—15.0% ^156 1.43 ~ 1321.21 1.110.138
15.5% 177 L 62 1511.38 1.32^0.164^
17.5% 190 L 74 162L48 L440.179^
18.0% 200 L83 171L57 L580.196^
23.0% 221 2702 188L72 L 850.229^
25.0% 214 L 96 1831.68 1.75^0.217^
30.0% 208 L 90 178L63 L 680.208^
32.5% 201 L 84 172L58 L580.196^
—35.0% 183 1.68 1561.43—| 1.400.174
[0043]表8是機(jī)翼型葉片的迎角為-10°到30°時(shí)，以1°為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較表格。
[0044][表8]
[0045]
無(wú)負(fù)荷(No Load)有負(fù)荷(Load)
機(jī)翼型葉片的迎角酬I TSR ——RtMTSRI功率I功率系數(shù)?




(watt；
zKT ^330T30028(126θΤθ50.006^
53049045041(Π70.021^
zA0 ^76(Χ 70065060(λ 300.037^
^HOLOl094(Χ 860Γ600.074^
—-2° — 1461.341.140.960.119
-1。 1611,47138L26?Τ?70.145一
0° ^178L 63152L39L330.165^
1° ^184L 69157L44L410.175^
2° 191L 75163L49L450.180^
3。 1971,80168L54Γ530.190一
4° ^200L83171L57L580.196^
5° ^201L 84172L58L580.196^
6° 207L 90177L62L 670.207^
V 2121,94181L66LH0.212^
8° 214L 96183L68L 750.217^
9° ^215L 97184L69L 790.222^
10° ^216L 98185L69L 800.223^
IT ^2202^01188L72L 830.227^
IT 2202ΓθΙ188L72L 830.227^
IT ^2212Γθ2188L72L 850.229^
14° ^2192Γθ1187L71L 810.224^
一 15° 一 2141.961.681.770.219
16。 2131,95182Γθ7LU0.216一
17° ^207L 90177L62L 680.208^
18° ^204L 87174L59L580.196^
19° 198L81169L55L580.196^
20。 1891,73162L48Γ430.177一
2Γ ^180L 65154L41L390.172^
22° ^177L62151L38L320.164^
23° 165?ΤδΙ141L29?ΤΤθ0.148^
24。 1491,36127?ΤΤδLOO0.124一
25° 135L24115L050910.113^
2Τ ^117L 07100(Χ92(Γ690.086^
27° ^104(Γ95089(Χ82(Γδβ0.069^
28° ^99(Γ91085(178(ΓδΟ0.062^
2Τ 880810750690.051 ^
一 30。 730.670620.570.320.040
[0046]通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知，從拖式葉片的外側(cè)端部延長(zhǎng)的延長(zhǎng)角度(Θ )離半圓的中心點(diǎn)延長(zhǎng)30°時(shí)的功率系數(shù)(Cp)比O。時(shí)增加10.6%，拖式葉片的半圓間Y軸間距(a)為-5/110(-0.05)至1/5(0.25)時(shí)的功率系數(shù)(Cp)大于0.210比較有效。此外，還能確認(rèn)，拖式葉片重疊領(lǐng)域的重疊比率為5%至34%時(shí)的功率系數(shù)(Cp)大于0.164，尤其是重疊領(lǐng)域的重疊比率為25%時(shí)的功率系數(shù)(Cp)比沒(méi)有重疊領(lǐng)域(重疊比O)時(shí)增加44.0%，機(jī)翼型葉片的機(jī)翼厚度比率為17.5%至32.5%時(shí)的功率系數(shù)(Cp)大于0.179，機(jī)翼型葉片的迎角為3°至19°以內(nèi)時(shí)的功率系數(shù)(Cp)大于0.190。結(jié)合這五種幾何參數(shù)(GeometricalParameter)達(dá)到最高功率系數(shù)(Cp，效率)時(shí)的詳細(xì)結(jié)果生產(chǎn)低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，則其功率系數(shù)(Cp，效率)應(yīng)比縮小模型的功率系數(shù)(Cp，效率)高。
[0047]另外，拖式葉片的葉尖速比為1.0時(shí)，葉片無(wú)法產(chǎn)生能使葉片轉(zhuǎn)速變大的轉(zhuǎn)矩，故如表9所示拖式葉片直徑(Id)應(yīng)設(shè)計(jì)為整個(gè)葉片直徑(Td)的20%至46%以內(nèi)，這樣即使機(jī)翼型葉片的葉尖速比達(dá)到最大值5.0，也不會(huì)因?yàn)橥鲜饺~片的葉尖速比為1.0而妨礙機(jī)翼型葉片的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。
[0048][表9]
[0049]
拖式葉片直徑(Id) /拖式葉片葉尖速比為I時(shí)的
整個(gè)葉片直徑(Td)機(jī)為.型葉片的最大葉尖速比
I ^ 14%I / 0.10 = 10.00 ?I / 0.14 = 7.143
15%I / 0.15 = 6.667
—16%—I / 0.16 = 6.250 ~ 17% — I / 0.17 = 5.882
18%I / 0.18 = 5.556
19%I / 0.19 = 5.263
20%I / 0.20 = 5, 000
—21%—I / 0.21 = 4.762
22% I / 0.22 = 4.545
23% I / 0.23 = 4.348
24% I / 0.24 = 4.167
25% I / 0.25 = 4, 000
26% I / 0.26 = 3.846
27% I / 0.27 = 3.703
~28%I / 0.28 = 3.571
[0050]
29%I / 0.29 = 3, 448
30%I / 0.30 = 3.333
31%I / 0.31 = 3.226
32%I / 0.32 = 3.125
—33% —I / 0.33 = 3.030
34%I / 0.34 = 2.941
35%I / 0.35 = 2.857
36%I / 0.36 = 2.778
37%I / 0.37 = 2.703
38%I / 0.38 = 2.632
39%I / 0.39 = 2.564
40%I / 0.40 = 2.500
41%I / 0.41 = 2.439
—42% —I / 0.42 = 2.381
43%I / 0.43 = 2.326
44%I / 0.44 = 2.273
45%I / 0.45 = 2.222
46%I / 0.46 = 2, 174
47%I / 0.47 = 2.128
48%I / 0.48 = 2.083
49%I / 0.49 = 2.041
~50%一I / 0.50 = 2.000
51%I / 0.51 = 1.961
52%I / 0.52 = 1.923
53%I / 0.53 = I, 887
54%I / 0.54 = 1.852
55%I / 0.55 = 1.818
—56?99%I / 0.56 = 1.786 ~ I / 0.99 二 1.010
[0051]例如，風(fēng)速12m/SeC的條件下，整個(gè)葉片直徑(Td)為4m的情況，拖式葉片直徑(Id)為整個(gè)葉片直徑(Td)的20%時(shí)，拖式葉片直徑(Id)為0.8m，計(jì)算拖式葉片的最大葉尖速比為1.0時(shí)的rpm。代入上述[計(jì)算式I]得出286rpm,位于末端的機(jī)翼型葉片直徑(Td) 4m的葉尖速比也從5.0變?yōu)?86rpm。即拖式葉片直徑(Id)為整個(gè)葉片直徑(Td)的20%時(shí)拖式葉片的轉(zhuǎn)速為286rpm，機(jī)翼型葉片的葉尖速比從5.0變?yōu)闄C(jī)翼型葉片旋轉(zhuǎn)286rpm，故機(jī)翼型葉片葉尖速比為5.0為止不妨礙拖式葉片的旋轉(zhuǎn)。
[0052]整理上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出的本發(fā)明特征是，拖式葉片直徑(Id)應(yīng)為整個(gè)葉片直徑(Td)的20%至46%,上述拖式葉片的外側(cè)端部從半圓延長(zhǎng),但延長(zhǎng)角度(Θ)從半圓的中心點(diǎn)延長(zhǎng)至3°到35°以內(nèi)時(shí)效率高。此外，上述拖式葉片是半圓間的Y軸間距(a)為拖式葉片半圓直徑⑷的-5/110至1/5間距時(shí)效率高。
[0053]另外，上述拖式葉片的重疊領(lǐng)域的重疊比分為中央豎井的中心軸由桿身構(gòu)成和中心軸由拖式葉片支持而無(wú)桿身的兩種情況。如圖2(a)所示，中心軸由桿身構(gòu)成時(shí)，重疊領(lǐng)域的重疊比是從半圓間重疊的X軸間距(e)減去中心軸的桿身直徑(e’)后除以半圓直徑(d)，最好應(yīng)在5 %至34 %以內(nèi)，如圖2 (b)所示，中心軸由拖式葉片支持無(wú)桿身時(shí)，重疊領(lǐng)域的重疊比是半圓間重疊的X軸間距(e)除以半圓直徑(d),最好應(yīng)在5至34%以內(nèi)。
[0054]g卩，圖2(a)中中心軸的桿身直徑(e’)為O (zero)時(shí)，其重疊領(lǐng)域的重疊比與圖2(b)的重疊比相同。風(fēng)通過(guò)拖式葉片(123)后，通過(guò)對(duì)面拖式葉片(124)的風(fēng)的重疊領(lǐng)域的重疊比在5%至34%以內(nèi)時(shí)，功率系數(shù)(Cp)大于0.162，這比重疊比率25%并無(wú)重疊領(lǐng)域(重疊比O)時(shí)的功率系數(shù)(Cp)大44.0%。
[0055]此外，上述機(jī)翼型葉片的旋轉(zhuǎn)加速度越大，則機(jī)翼厚度除以翼弦線長(zhǎng)度得出的機(jī)翼厚度比率越容易處于17.5%至32.5%以內(nèi)的范圍內(nèi)，并上述機(jī)翼型葉片的迎角處于3°至19°以內(nèi)。
[0056]另外，由多數(shù)個(gè)上述機(jī)翼型葉片組成，并具備蓋住上述拖式葉片的上端和下端的蓋板，則能更堅(jiān)固地支撐，并以相同間距連接上述蓋板使其與拖式葉片連為一體旋轉(zhuǎn)。
[0057]為了堅(jiān)固地支撐，上述拖式葉片的外包面支座(131)需要一定的厚度。為了防止支座(131)厚度妨礙葉片的旋轉(zhuǎn)，截面應(yīng)設(shè)計(jì)為翼型來(lái)防止妨礙旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，并有利于提高葉尖速比。
[0058]其中，作為低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的第一實(shí)施例(圖1)，上述拖式葉片和機(jī)翼型葉片以與上述中央豎井平衡直立為特征。
[0059]此外，作為第二實(shí)施例(圖8)，上述拖式葉片在長(zhǎng)度方向上由多級(jí)大單元塊構(gòu)成，上述大單元塊與相鄰大單元塊(a，b，c，d)構(gòu)成60°到180°的角度，并以與上述機(jī)翼型葉片與中央豎井平行直立為特征。
[0060]另外，作為第三實(shí)施例(圖11)，上述拖式葉片在長(zhǎng)度方向上由多級(jí)小單元塊構(gòu)成，上述小單元塊與相鄰小單元塊(a，b，c，d，e，f..)構(gòu)成1°至19°以內(nèi)一定角度扭曲形狀，并以與上述機(jī)翼型葉片與上述中央豎井平行直立為特征。
[0061]此外，作為第四實(shí)施例(圖12)，上述拖式葉片在長(zhǎng)度方向上由多級(jí)大單元塊構(gòu)成，上述大單元塊與相鄰大單元塊(a，b，c，d)構(gòu)成60°到180°的角度，上述機(jī)翼型葉片在長(zhǎng)度方向上由多級(jí)小單元塊構(gòu)成，上述小單元塊與相鄰小單元塊(a，b，c，d, e, f...)構(gòu)成以1°至19°以內(nèi)一定角度扭曲形狀為特征。
[0062]另外，作為第五實(shí)施例(圖13)，上述拖式葉片和翼型葉片各在長(zhǎng)度方向上由多級(jí)小單元塊構(gòu)成，上述小單元塊與相鄰小單元塊(a, b, c，d, e, f...)構(gòu)成以1°至19°以內(nèi)的一定角度扭曲形狀為特征。
[0063]上述拖式葉片和機(jī)翼型葉片也可以由透明體構(gòu)成，在拖式葉片和機(jī)翼型葉片的透明體內(nèi)部或不透明體外部設(shè)置LED，顯示廣告及地標(biāo)為最佳選擇。
[0064]此外，上述低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置以垂直，水平及以一定角度傾斜安裝為特征。尤其是，利于水平安裝的位置為樓房屋頂，此時(shí)可減小塔的高度即可減少費(fèi)用，并有利于事后管理(A/S)，如果14(d)所示，以模塊為單位可在水平方向無(wú)限安裝并增設(shè)。
[0065]從另一觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，本發(fā)明提供一種低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征為，其包括可旋轉(zhuǎn)型長(zhǎng)圓柱型長(zhǎng)桿中央豎井；與上述中央豎井結(jié)合的蓋板中心部上形成具有長(zhǎng)形槽的軸結(jié)合部，并為了增大旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩以軸結(jié)合部為基準(zhǔn)形成重疊領(lǐng)域的重疊比，固定為同向旋轉(zhuǎn)的半圓環(huán)形拖式葉片單元和上述拖式葉片單元的外周面連接于支座(131)而使葉尖速比最大化的機(jī)翼型葉片單元形成小型塊單元段，并堆積上述段而具備的葉片；及位于上述中央豎井的延長(zhǎng)線上的、并受到上述中央豎井的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力而發(fā)電的發(fā)電模塊；使在風(fēng)小的地區(qū)也能增大上述葉片的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并以在上述葉片開(kāi)始旋轉(zhuǎn)的同時(shí)最大化葉尖速，從而增加旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的效率來(lái)發(fā)電。
[0066]其中，以上述段對(duì)相鄰段形成1°至19°范圍內(nèi)的一定角度扭曲形狀或直立形狀為特征。
[0067]此外，上述拖式葉片直徑(Id)為整個(gè)葉片直徑(Td)的20%至46%，外側(cè)端部從半圓延長(zhǎng)，但延長(zhǎng)角度(Θ)從半圓的中心點(diǎn)延長(zhǎng)至3°到35°以內(nèi)時(shí)效率高。此外，上述拖式葉片是半圓間的Y軸間距(a)為拖式葉片半圓直徑⑷的-5/110至1/5間距時(shí)效率聞。
[0068]另外，上述拖式葉片的重疊領(lǐng)域的重疊比分為中央豎井的中心軸由桿身構(gòu)成和中心軸由拖式葉片支持而無(wú)桿身的兩種情況。如圖2(a)所示，中心軸由桿身構(gòu)成時(shí)，重疊領(lǐng)域的重疊比是從半圓間重疊的X軸間距(e)減去中心軸的桿身直徑(e’)后除以半圓直徑(d)，最好應(yīng)在5%至34%以內(nèi)，如圖2 (b)所示，中心軸由拖式葉片支持無(wú)桿身時(shí)，重疊領(lǐng)域的重疊比是半圓間重疊的X軸間距(e)除以半圓直徑(d),最好應(yīng)在5至34%以內(nèi)。
[0069]g卩，圖2(a)中，中心軸的桿身直徑(e’)為O (zero)時(shí)，其重疊領(lǐng)域的重疊比與圖2(b)的重疊比相同。風(fēng)通過(guò)拖式葉片(123)后，通過(guò)對(duì)面拖式葉片(124)的風(fēng)的重疊領(lǐng)域的重疊比最好在5%至34%以內(nèi)。
[0070]此外，上述機(jī)翼型葉片單元以機(jī)翼厚度比率在17.5%至32.5%以內(nèi)，迎角是3°至19°以內(nèi)為特征。
[0071]另外，上述支座(131)的截面為翼型形狀為特征。
[0072]根據(jù)本發(fā)明的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是以包括形成重疊領(lǐng)域的重疊比，并由設(shè)為同向旋轉(zhuǎn)而固定的半圓環(huán)形拖式葉片和與上述拖式葉片的外周面連接而使葉尖速比最大化的機(jī)翼型葉片構(gòu)成的，在第I項(xiàng)至第16項(xiàng)中所記載的多數(shù)低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置；監(jiān)督并遠(yuǎn)程調(diào)控上述低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的異常有無(wú)，動(dòng)作狀態(tài)等的中央管制中心；依照上述中央管制中心的調(diào)控命令控制低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的動(dòng)作，并向中央管制中心報(bào)告低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置狀態(tài)的控制部；及儲(chǔ)存上述低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置中產(chǎn)生的電能并必要時(shí)轉(zhuǎn)換為電能供應(yīng)的蓄電池；為特征。
[0073]其中，上述低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的拖式葉片及機(jī)翼型葉片由段形成而直立或扭曲狀疊積時(shí)，在段的中央設(shè)置可以變換段角度的驅(qū)動(dòng)部及感應(yīng)段間扭曲角的。上述控制部可根據(jù)中央管制中心傳送的段角度來(lái)調(diào)控段驅(qū)動(dòng)部的驅(qū)動(dòng)，并使葉片的整體形狀從直立狀變換為扭曲狀或從扭曲狀變換為直立狀。
[0074]發(fā)明效果
[0075]根據(jù)本發(fā)明的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置，大體上是直立或扭曲構(gòu)造，內(nèi)側(cè)采用拖式葉片提高其從靜止?fàn)顟B(tài)使其啟動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)的扭矩大并啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩強(qiáng)的特征，故葉尖速比可在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到1，外側(cè)采用機(jī)翼型葉片加快葉尖速比大于I以上的旋轉(zhuǎn)加速度，使其不受風(fēng)向的限制并在風(fēng)小時(shí)也能引起旋轉(zhuǎn)動(dòng)力有效發(fā)電，并不受場(chǎng)所和位置的限制以低廉的費(fèi)用安裝，此外對(duì)環(huán)境無(wú)害可有效實(shí)施風(fēng)力發(fā)電。
[0076]另外，與螺旋槳型風(fēng)力發(fā)電機(jī)相比，葉片轉(zhuǎn)子半徑較小、噪音較低，不需要高技術(shù)系統(tǒng)或裝置，故可以廉價(jià)的費(fèi)用安裝。利用以前同數(shù)額的投資費(fèi)用，可安裝更多風(fēng)力發(fā)電機(jī)，可極大化發(fā)電量，并正確及快速地樹(shù)立國(guó)家的低風(fēng)速發(fā)電的未來(lái)開(kāi)發(fā)方向，這對(duì)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)及實(shí)用性綠色能源非常有效。
[0077]圖紙簡(jiǎn)單說(shuō)明
[0078]圖1是根據(jù)本發(fā)明一觀點(diǎn)的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的第一實(shí)施例立體圖。
[0079]圖2是根據(jù)本發(fā)明的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置中拖式葉片的重疊領(lǐng)域重疊比相關(guān)說(shuō)明圖。
[0080]圖3是根據(jù)本發(fā)明的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置中拖式葉片直徑相關(guān)說(shuō)明圖。
[0081]圖4(a)?(C)是根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置中機(jī)翼型葉片的葉片厚度比率及迎角角度相關(guān)說(shuō)明圖。
[0082]圖5是根據(jù)本發(fā)明圖示低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置具備多數(shù)機(jī)翼型葉片的圖。
[0083]圖6是根據(jù)本發(fā)明圖示低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置中的機(jī)翼型葉片可從支座拆卸的圖。
[0084]圖7是根據(jù)本發(fā)明圖示速風(fēng)力發(fā)電裝置中的支座由翼型形成的圖。
[0085]圖8是根據(jù)本發(fā)明一觀點(diǎn)圖示的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的第二實(shí)施例正面圖。
[0086]圖9(a)是從0° ,90° , 180°，270°角度望圖8的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置中的拖式葉片(4段多級(jí)大型塊)的圖，圖9(b)，(c)是說(shuō)明從0° ,90° , 180°，270°角度望由3段，2段多級(jí)大型塊構(gòu)成的拖式葉片時(shí)的圖。
[0087]圖10(a)?(C)是圖示圖8的第二實(shí)施具備多數(shù)(2個(gè)，3個(gè)，4個(gè))機(jī)翼型葉片的圖。
[0088]圖11是根據(jù)本發(fā)明一觀點(diǎn)圖示的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的第三實(shí)施例正面圖。
[0089]圖12是根據(jù)本發(fā)明一觀點(diǎn)圖示的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的第四實(shí)施例正面圖。
[0090]圖13是根據(jù)本發(fā)明一觀點(diǎn)圖示的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的第五實(shí)施例正面圖。
[0091]圖14到圖16是根據(jù)本發(fā)明一觀點(diǎn)圖示的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的實(shí)施例的水平、垂直及斜面安裝時(shí)的圖。
[0092]圖17是根據(jù)本發(fā)明一觀點(diǎn)標(biāo)示低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置中的風(fēng)向及作用的圖。
[0093]圖18是根據(jù)本發(fā)明一觀點(diǎn)說(shuō)明低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的立體圖。
[0094]圖19是根據(jù)本發(fā)明圖示低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)展系統(tǒng)構(gòu)成的簡(jiǎn)略圖。
[0095]圖20是圖示圖19的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中段驅(qū)動(dòng)部及感應(yīng)器的圖。
[0096]為實(shí)施發(fā)明的最佳形狀
[0097]關(guān)于本發(fā)明的上述目的、特征及其他優(yōu)點(diǎn)，為了更明確內(nèi)容請(qǐng)參考附件圖和詳細(xì)的實(shí)施例說(shuō)明。利用附件圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置及利用其低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。為了本明細(xì)表，除了個(gè)別指出以外，圖面上的同一號(hào)碼是同一個(gè)組成成分。
[0098]圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明一觀點(diǎn)的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的第一實(shí)施例圖，圖2是說(shuō)明中央豎井中心軸由桿身構(gòu)成的情況和中心軸由拖式葉片支撐無(wú)桿身的情況下，本發(fā)明低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置拖式葉片的重疊領(lǐng)域重疊比的圖，圖3是說(shuō)明拖式葉片直徑(Id)和機(jī)翼型葉片直徑(Td)的圖，圖4是說(shuō)明本發(fā)明低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置中機(jī)翼型葉片的迎角及機(jī)翼厚度比率的圖。從一觀點(diǎn)上的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置(100)包括圖1至圖15中所示的中央豎井(110)，拖式葉片(120)，機(jī)翼型葉片(130)，發(fā)電模塊(140)。
[0099]首先，如圖1所示，中央豎井(110)可分為中心軸由桿身構(gòu)成的情況和中心軸由拖式葉片支撐無(wú)桿身的情況。這些中央豎井為了風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電安裝成可旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。此夕卜，其直接受發(fā)電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力或外部風(fēng)引起的旋轉(zhuǎn)力的影響，故應(yīng)安裝地比較牢固使其對(duì)外部風(fēng)強(qiáng)或旋轉(zhuǎn)力的大小不受太大的影響。
[0100]拖式葉片(120)應(yīng)形成在與中央豎井(110)結(jié)合的具有長(zhǎng)形槽(121)的軸結(jié)合部(122)中心部，并為了額外產(chǎn)生半圓形狀的一對(duì)拖式葉片(123,124)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，以軸結(jié)合部(122)為基準(zhǔn)形成重疊領(lǐng)域的重疊比，并固定為同向旋轉(zhuǎn)。參考圖2詳細(xì)說(shuō)明一下，一個(gè)拖式葉片(123)的一側(cè)端離軸結(jié)合部(122)的一側(cè)段保持一定比率的隔離距離，另一側(cè)端設(shè)為面向離軸結(jié)合部(122)的另一側(cè)。此外，另一個(gè)拖式葉片(124) —側(cè)端離軸結(jié)合部
(122)的另一側(cè)端保持一定比率的隔離距離，另一側(cè)端設(shè)為面向軸結(jié)合部(122)的一側(cè)，故一對(duì)拖式葉片(123，124) —側(cè)端以軸結(jié)合部(122)為基準(zhǔn)疊積成重疊領(lǐng)域。
[0101]其中，拖式葉片(120)重疊領(lǐng)域的重疊比，如圖2(a)所示，中央豎井中心軸由桿身構(gòu)成時(shí)是半圓間重疊的X軸間距(e)減去中心軸的桿身直徑(e’)后除以半圓直徑⑷，最好應(yīng)在5%至34%以內(nèi)，如圖2(b)所示，中心軸由拖式葉片支持無(wú)桿身時(shí)是重疊領(lǐng)域的重疊比是半圓間重疊的X軸間距(e)除以半圓直徑(d),最好應(yīng)在5至34%以內(nèi)。
[0102]g卩，圖2(a)中，中心軸的桿身直徑(e’)為O (zero)時(shí)，其重疊領(lǐng)域的重疊比與圖2(b)的重疊比相同。風(fēng)通過(guò)拖式葉片(123)后，通過(guò)對(duì)面拖式葉片(124)的風(fēng)的重疊領(lǐng)域的重疊比最好在5%至34%以內(nèi)。
[0103]另外，拖式葉片(120)的外側(cè)端部以一定的角度從半圓延長(zhǎng)，這時(shí)延長(zhǎng)角度(Θ)最好在3°至35°以內(nèi)。
[0104]此外，拖式葉片(120)的拖式葉片(123，124)半圓間的Y軸間距(a)最好設(shè)為半圓直徑(d)的-5/110至1/5間距。
[0105]另外，如圖3所示，拖式葉片(120)的直徑(Id)應(yīng)設(shè)計(jì)為整個(gè)葉片直徑(Td)的20%至46%以內(nèi)。此時(shí)，若拖式葉片(120)的葉尖速比為I時(shí)，葉片無(wú)法產(chǎn)生能使葉片的轉(zhuǎn)速變大的轉(zhuǎn)矩，即葉尖速比大于I時(shí)妨礙機(jī)翼型葉片的轉(zhuǎn)子速度，故應(yīng)小于整個(gè)葉片直徑(翼型末端的直徑)。
[0106]這樣設(shè)計(jì)的拖式葉片(120)承擔(dān)風(fēng)力發(fā)電的發(fā)動(dòng)扭矩。
[0107]機(jī)翼型葉片(130)的平截面形狀為一端是橢圓型，另一端是越往末端越細(xì)的機(jī)翼型，并由支座(131)連接到拖式葉片(123，124)外周面。
[0108]如圖4(a)所示，機(jī)翼型葉片(130)根據(jù)機(jī)翼使飛機(jī)浮起來(lái)的原理，越增加旋轉(zhuǎn)加速度，機(jī)翼厚度比率(Wing Thickness Rat1)越容易在17.5%至32.5%以內(nèi)。此外，如圖4(b), (c)所示,機(jī)翼型葉片(130)的迎角(Angle of Attack)最好設(shè)計(jì)為3°至19°以內(nèi)。其中，機(jī)翼厚度比率(Wing Thickness Rat1)是機(jī)翼厚度除以翼弦線長(zhǎng)度，迎角(Angle ofAttack)是翼型翼弦線(Chord Lin,翼弦線)和氣流的角度。
[0109]此外，如圖5(a)，(b), (C)所示，拖式葉片(120)外側(cè)具有多數(shù)個(gè)機(jī)翼型葉片
(130)。由2個(gè)或3個(gè)構(gòu)成時(shí)的旋轉(zhuǎn)扭矩比由4個(gè)構(gòu)成時(shí)小，但可以減少因模具注射制造的葉片制造原價(jià)。由4個(gè)構(gòu)成時(shí)的旋轉(zhuǎn)扭矩比由2個(gè)或3個(gè)構(gòu)成時(shí)大，但葉片的整體重量增力口，并由扭曲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)制造原價(jià)會(huì)增加，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮旋轉(zhuǎn)扭矩引起的發(fā)電效果和投資回收期間(折舊)。
[0110]另外，如圖6(a)，(b), (c)，(d)所示，機(jī)翼型葉片(130)可從支座(131)拆卸。機(jī)翼型葉片(130)與支座(131)由螺栓連接即可拆卸，機(jī)翼型葉片(130)破損時(shí)容易交換及修理，可簡(jiǎn)單交換破損的機(jī)翼型葉片(130)使用，故可延長(zhǎng)風(fēng)力發(fā)電裝置的壽命，也可減少維持費(fèi)用。
[0111]其中，如圖7所示，為了堅(jiān)固地支撐拖式葉片(120)和機(jī)翼型葉片(130)，支座
(131)需要一定的厚度。但為了防止支座(131)厚度妨礙葉片的旋轉(zhuǎn)，并增加旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，最好把支座(131)的形狀設(shè)為翼型。
[0112]發(fā)電模塊(140)是位于中央豎井(110)的延長(zhǎng)線上，并受中央豎井(110)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生電能的一種發(fā)電機(jī)。
[0113]從低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置外側(cè)進(jìn)入的風(fēng)通過(guò)內(nèi)側(cè)拖式葉片(123)的內(nèi)部產(chǎn)生拖式葉片(120)的旋轉(zhuǎn)力。通過(guò)拖式葉片(123)的風(fēng)通過(guò)半圓間重疊領(lǐng)域通過(guò)面對(duì)的拖式葉片
(124)，則可額外產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，最大可以達(dá)到44%。此外，機(jī)翼型葉片(130)產(chǎn)生浮力，并產(chǎn)生I以上的葉尖速比。
[0114]上述低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置根據(jù)整個(gè)形態(tài)可分為各種實(shí)施例。
[0115]如圖1所示，第一實(shí)施例是低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的最基本的形狀，是由拖式葉片(120)和機(jī)翼型葉片(130)與中央豎井(110)平行直立形狀構(gòu)成的。
[0116]圖8圖示根據(jù)本發(fā)明一觀點(diǎn)的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的第二實(shí)施例正面圖，圖9(a)是說(shuō)明從0° ,90° , 180°，270°角度望圖8的拖式葉片(4段多級(jí)大型塊)的圖，圖9(b)，(c)是說(shuō)明從0° ,90° , 180°，270°角度望由3段，2段組成的多級(jí)大型塊的圖，圖10(a)?(c)圖示圖8的第二實(shí)施例中具備多數(shù)個(gè)機(jī)翼型葉片的圖。
[0117]如圖8所示，第二實(shí)施例應(yīng)在拖式葉片(120)的長(zhǎng)度方向按一定間距區(qū)分形成塊單元，形成長(zhǎng)度方向均分為4個(gè)左右的大單元塊。此外，這些大單元塊應(yīng)與相鄰大單元塊(a，b，c，d)成60°至180°扭曲角度。
[0118]另外，機(jī)翼型葉片(130)與中央豎井(110)平行直立。如圖10(a)?(c)所示，可由多數(shù)個(gè)直立形狀的機(jī)翼型葉片(130)構(gòu)成。如圖所示，機(jī)翼型葉片(130)具備蓋住拖式葉片(120)的上端和下端的蓋板(125，126，127，128，129)，蓋板(125，126，127，128，129)與機(jī)翼型葉片由支座(131)連接，并與拖式葉片(120)連成一體旋轉(zhuǎn)。
[0119]圖11是圖示根據(jù)本發(fā)明一觀點(diǎn)的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的第三實(shí)施例正面圖，圖12是圖示根據(jù)本發(fā)明一觀點(diǎn)的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的第四實(shí)施例正面圖，圖13是圖示根據(jù)本發(fā)明一觀點(diǎn)的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的第五實(shí)施例正面圖。
[0120]如圖11所示，第三實(shí)施例中拖式葉片(120)在長(zhǎng)度方向由多級(jí)小單元塊構(gòu)成，小單元塊與相鄰小單元塊(a，b，c，d，e，f..)構(gòu)成1°至19°范圍以內(nèi)的一定角度形成扭曲形狀，機(jī)翼型葉片(130)與上述中央豎井(110)平行直立。
[0121]如圖12所示，第四實(shí)施例中拖式葉片(120)與第二實(shí)施例相同，在長(zhǎng)度方向上都由多級(jí)大單元塊構(gòu)成，大單元塊與相鄰大單元塊(a，b，c，d)構(gòu)成60°至180°角度形成扭曲形狀，機(jī)翼型葉片(130)由在長(zhǎng)度方向以一定間距區(qū)分的多級(jí)小單元塊構(gòu)成，小單元塊與相鄰小單元塊(a，b，c，d，e，f...)構(gòu)成1°至19°范圍內(nèi)一定角度形成扭曲形狀。
[0122]此外，如圖13所示，第五實(shí)施例中拖式葉片(120)和機(jī)翼型葉片(130)都由在長(zhǎng)度方向上具有一定間距區(qū)分的多級(jí)小單元塊構(gòu)成，小單元塊與相鄰的小單元塊(a, b, C，d, e, f.…)構(gòu)成1°至19°范圍內(nèi)一定角度形成扭曲形狀。
[0123]圖14至圖16是本發(fā)明的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的實(shí)施例安裝為垂直，水平及以一定角度傾斜的圖。圖14(a)?(e)是本發(fā)明的第一至第五實(shí)施例水平安裝狀態(tài)的圖，圖15(a)?(k)是代表性實(shí)施例垂直安裝狀態(tài)的圖，圖16(a)，(b)是實(shí)施例傾斜安裝狀態(tài)的圖。
[0124]如圖所示，低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置由拖式葉片(120)及機(jī)翼型葉片(130)構(gòu)成，并可疊積一個(gè)或多數(shù)個(gè)葉片模塊，一個(gè)或多數(shù)個(gè)疊積葉片模塊可按垂直型，水平型，一定角度傾斜型或此以外角度等各種安裝環(huán)境合理安裝，并只要有風(fēng)即可適用。
[0125]另外，拖式葉片(120)和機(jī)翼型葉片(130)也可以由透明體構(gòu)成，在拖式葉片
(120)和機(jī)翼型葉片內(nèi)部或外部設(shè)置LED，并可設(shè)置在夜間或霧天提示風(fēng)速發(fā)電系統(tǒng)安裝位置的警惕等功能。
[0126]如圖17所示，根據(jù)一觀點(diǎn)，從低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置外側(cè)進(jìn)入的風(fēng)通過(guò)由形成直立或扭曲形狀形成的拖式葉片(120)內(nèi)部，使拖式葉片(120)的啟動(dòng)扭矩及使其機(jī)動(dòng)力最大化，通過(guò)拖式葉片(123)的風(fēng)通過(guò)半圓間重疊領(lǐng)域通過(guò)對(duì)面的拖式葉片(124)，則可額外產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，最大可以達(dá)到44%，故在拖式葉片(120)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中對(duì)機(jī)翼型葉片(130)產(chǎn)生浮力，可最大化其葉尖速比。
[0127]圖18是說(shuō)明本發(fā)明另一觀點(diǎn)的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的立體圖。
[0128]另一個(gè)觀點(diǎn)上的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置(200)包括可旋轉(zhuǎn)型長(zhǎng)圓柱型長(zhǎng)桿中央豎井(210);與上述中央豎井(210)結(jié)合的蓋板(125，126，127，128，129)中心部上形成具有長(zhǎng)形槽的軸結(jié)合部(221)，并為了增大旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩以軸結(jié)合部(221)為基準(zhǔn)形成重疊領(lǐng)域的重疊比，并固定相同旋轉(zhuǎn)方向的半圓環(huán)形拖式葉片單元(222)和與上述拖式葉片單元(222)的外周面與支座連接，并最大化葉尖速比的機(jī)翼型葉片單元(223)形成小型塊單元段，上述段疊積而成的葉片(220);受位于上述中央豎井(210)的延長(zhǎng)線上的上述中央豎井(210)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力而產(chǎn)生發(fā)電的發(fā)電模塊(230)。
[0129]中央豎井(210)和發(fā)電模塊(230)與一觀點(diǎn)說(shuō)明相同，故省略有關(guān)中央豎井(210)和發(fā)電模塊(230)的說(shuō)明。
[0130]葉片(220)的拖式葉片單元(222)和機(jī)翼型葉片單元(223)形成小型塊單元的段。此外，上述段與相鄰段構(gòu)成1°至19°范圍內(nèi)的一定角度的扭曲形狀或直立形狀。
[0131]其中，拖式葉片單元(222)直徑為整個(gè)葉片直徑(Td)的20%至46%以內(nèi)，外側(cè)端部從半圓延長(zhǎng)，但延長(zhǎng)角度(Θ)從半圓的中心點(diǎn)延長(zhǎng)至3°到35°以內(nèi)時(shí)效率高。此外，上述拖式葉片是半圓間的Y軸間距(a)為拖式葉片單元(222)半圓直徑(d)的-5/110至1/5間距。
[0132]另外，拖式葉片單元(222)的疊領(lǐng)域的重疊比分為中央豎井中心軸由桿身構(gòu)成和中心軸由拖式葉片支持而無(wú)桿身的兩種情況。如圖2(a)所示，中心軸由桿身構(gòu)成時(shí)，重疊領(lǐng)域的重疊比是從半圓間重疊的X軸間距(e)減去中心軸的桿身直徑(e’)后除以半圓直徑(d)，最好應(yīng)在5%至34%以內(nèi)，如圖2 (b)所示，中心軸由拖式葉片支持無(wú)桿身時(shí)，重疊領(lǐng)域的重疊比是半圓間重疊的X軸間距(e)除以半圓直徑(d),最好應(yīng)在5至34%以內(nèi)。
[0133]g卩，圖2(a)中，中心軸的桿身直徑(e’)為O (zero)時(shí)，其重疊領(lǐng)域的重疊比與圖2(b)的重疊比相同。風(fēng)通過(guò)拖式葉片(123)后，通過(guò)對(duì)面拖式葉片(124)的風(fēng)的重疊領(lǐng)域的重疊比最好在5%至34%以內(nèi)。
[0134]此外，機(jī)翼型葉片單元(223)分為翼型形狀的機(jī)翼部和連接機(jī)翼部和拖式葉片單元的支座(131)。其中，機(jī)翼型葉片單元(223)根據(jù)機(jī)翼使飛機(jī)浮起來(lái)的原理，越增加旋轉(zhuǎn)加速度，機(jī)翼厚度比率越容易在17.5%至32.5%以內(nèi)，機(jī)翼迎角越容易在3°至19°以內(nèi)。
[0135]上述扭曲形狀葉片(220)，從外側(cè)進(jìn)入的風(fēng)通過(guò)由扭曲形狀形成的拖式葉片單元(222)的內(nèi)部，使拖式葉片單元(222)的啟動(dòng)扭矩及機(jī)動(dòng)力最大化，并在拖式葉片單元(222)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中往下方向漏出使拖式葉片單元(222)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩增大，使機(jī)翼型葉片單元(223)產(chǎn)生浮力，最大化葉尖速比。
[0136]如上所述，本發(fā)明的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置大體上是直立或是扭曲構(gòu)造，內(nèi)側(cè)采用拖式葉片提高其從靜止?fàn)顟B(tài)使其啟動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)的扭矩大并啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩強(qiáng)的特征，外側(cè)采用機(jī)翼型葉片加快葉尖速比大于I以上的旋轉(zhuǎn)加速度，使其不受風(fēng)向的限制并在風(fēng)小時(shí)也能引起旋轉(zhuǎn)動(dòng)力有效發(fā)電，并不受場(chǎng)所和位置的限制以低廉的費(fèi)用安裝，此外對(duì)環(huán)境無(wú)害可有效實(shí)施風(fēng)力發(fā)電。
[0137]圖19是利用本發(fā)明低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的大致組成圖，圖20是圖示圖19的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中段驅(qū)動(dòng)部及感應(yīng)器的圖。
[0138]如圖19，圖20所示，本發(fā)明低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置(300)，中央管制中心(400)，控制部(500)，蓄電池(600)。
[0139]低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置(300)形成疊領(lǐng)域的重疊比，并安裝包括固定相同旋轉(zhuǎn)方向的半圓環(huán)形狀拖式葉片和與上述拖式葉片的外周面連接并使葉尖速比最大化的機(jī)翼型葉片的上述一觀點(diǎn)上的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置(100)和上述另一觀點(diǎn)上的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置(200)中一個(gè)以上的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置。
[0140]其中，低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置(300)的拖式葉片及機(jī)翼型葉片由段(310)構(gòu)成，并以直立或扭曲狀態(tài)疊積時(shí)，段的中央具有可變換段角度的驅(qū)動(dòng)部(320)和可以感應(yīng)段(310)間扭曲角度(夾角)的感應(yīng)器(330)。
[0141]中央管制中心(400)監(jiān)督并無(wú)線遠(yuǎn)程調(diào)控低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置的異常有無(wú)，啟動(dòng)與否，動(dòng)作狀態(tài)等。此外，根據(jù)風(fēng)向往控制部傳送段的角度，以直立形狀疊積的段(310)變換為扭曲形狀，以扭曲形狀疊積的段(310)變換為直立形狀。
[0142]低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置(300)包括控制部(500)，其根據(jù)央管制中心(400)的調(diào)控命令控制低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置(300)的動(dòng)作，向中央管制中心(400)報(bào)告低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置(300)。此外，根據(jù)從中央管制中心(400)傳送的段角度，控制段驅(qū)動(dòng)部(320)的驅(qū)動(dòng)，使葉片的整體形狀從直立形狀變換為扭曲形狀或從扭曲形狀變換為直立形狀。即中央管制中心(400)傳送段的角度，則驅(qū)動(dòng)段的驅(qū)動(dòng)部(320)變換各段(310)的角度，并接收感應(yīng)段(310)變換角的感應(yīng)器(330)的信號(hào)停止驅(qū)動(dòng)部(320)的驅(qū)動(dòng)，調(diào)控段(310)的角度。
[0143]蓄電池(600)儲(chǔ)存低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置(300)產(chǎn)生的電能，需要時(shí)轉(zhuǎn)換為電提供給段的驅(qū)動(dòng)部(320)，感應(yīng)器(330)，控制部(400)等。
[0144]如上所述，本發(fā)明低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可由中央管制中心(400)無(wú)線遠(yuǎn)程調(diào)控多數(shù)個(gè)低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置(300)，實(shí)時(shí)監(jiān)督多數(shù)低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置(300)的狀態(tài)，對(duì)異?，F(xiàn)象迅速采取適當(dāng)?shù)拇胧４送?，根?jù)風(fēng)向調(diào)整段的角度，使葉片的整個(gè)形狀從直立形狀變換為扭曲形狀或從扭曲形狀變換為直立形狀，故不受風(fēng)向的影響，風(fēng)小時(shí)也可有效實(shí)施風(fēng)力發(fā)電。
[0145]以上說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明不限于上述特定的實(shí)施例。即在不偏離本文所附的專利權(quán)利要求的思想及范疇的條件下，具有本發(fā)明相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的基本知識(shí)的人即可對(duì)其進(jìn)行變更及修正，并所有適當(dāng)?shù)淖兏托拚韧飸?yīng)包括在本發(fā)明的范疇。
[0146][符號(hào)說(shuō)明]
[0147]100: 一觀點(diǎn)上的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置
[0148]110:中央豎井120:拖式葉片
[0149]121:槽122:軸結(jié)婚部
[0150]123，124:拖式葉片125至129:蓋板
[0151]130:機(jī)翼型葉片131:支座
[0152]140:發(fā)電模塊
[0153]200:另一觀點(diǎn)上的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置
[0154]210:中央豎井 220:葉片
[0155]221:軸結(jié)合部222:拖式葉片單元
[0156]223:機(jī)翼型葉片單元230:發(fā)電模塊
[0157]300:低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置
[0158]310:段 320:驅(qū)動(dòng)部
[0159]330:感應(yīng)器400:中央管制中心
[0160]500:控制部600:蓄電池
[0161]為實(shí)施發(fā)明的形狀
[0162]低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置(300)形成疊領(lǐng)域的重疊比，并安裝包括固定相同旋轉(zhuǎn)方向的半圓環(huán)形狀拖式葉片和與上述拖式葉片的外周面連接并使葉尖速比最大化的機(jī)翼型葉片的上述一觀點(diǎn)上的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置(100)和上述另一觀點(diǎn)上的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置(200)中一個(gè)以上的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置。
[0163]產(chǎn)業(yè)上利用可能性
[0164]本發(fā)明為了得到具有最大效率低風(fēng)速風(fēng)能的風(fēng)力發(fā)電量，組合拖式葉片(決定葉片開(kāi)始旋轉(zhuǎn))和機(jī)翼型葉片(旋轉(zhuǎn)開(kāi)始的同時(shí)決定功率系數(shù)的效率(葉尖速比))時(shí)認(rèn)證了重要的幾何參數(shù)(Geometrical Parameter)的效率范圍。重組合最大效率時(shí)的參數(shù)后得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果被確認(rèn)為低風(fēng)速風(fēng)能可適用于產(chǎn)業(yè)上。
[0165]因此,本發(fā)明參考了風(fēng)向和風(fēng)速,雷諾數(shù)(Reynolds number),空氣密度,大氣狀態(tài)，瞬間變化性等全世界各地風(fēng)品質(zhì)因素，故可有效設(shè)計(jì)并可提高風(fēng)能轉(zhuǎn)換功率，也能24小時(shí)連續(xù)提供風(fēng)能。因此，與需要龐大安裝面積并一天只能發(fā)電3?4個(gè)小時(shí)的太陽(yáng)光發(fā)電相比，風(fēng)能的有效發(fā)明技術(shù)具有較高的產(chǎn)業(yè)利用可能性。
[0166]尤其是，本發(fā)明的產(chǎn)品化是適用于5m/SeC左右風(fēng)速地區(qū)，根據(jù)隨高度變化而產(chǎn)生的風(fēng)速變化，可在高層樓或公共住宅，小山等可容易得到很多風(fēng)能的地區(qū)使用。在這些地區(qū)，與相同容量太陽(yáng)光發(fā)電相比，可獲得更多風(fēng)力發(fā)電量，并可獲得綠色能源，故競(jìng)爭(zhēng)力比較大，適用于產(chǎn)業(yè)上的可能性高。
【權(quán)利要求】
1.一種低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置，其為風(fēng)力發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，上述低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置包括可旋轉(zhuǎn)型長(zhǎng)圓柱型長(zhǎng)桿中央豎井；與上述中央豎井結(jié)合的蓋板中心部上形成具有長(zhǎng)形槽的軸結(jié)合部，并為了增大旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩以軸結(jié)合部為基準(zhǔn)形成重疊領(lǐng)域，并固定相同旋轉(zhuǎn)方向，中心軸由桿身構(gòu)成的情況，上述重疊領(lǐng)域的重疊比是，半圓間重疊X軸間距(e)減去中心軸的桿身直徑(e’)，再除以半圓直徑⑷即可；中心軸由拖式葉片支撐，即無(wú)桿身的情況，半圓間重疊X軸間距(e)除以半圓直徑(d)而形成的半圓環(huán)形的拖式葉片；與上述拖式葉片的外周面與支座連接，并與拖式葉片合為一體旋轉(zhuǎn)從而最大化葉尖速比的機(jī)翼型葉片；及位于上述中央豎井的延長(zhǎng)線上并受到中央豎井的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力而發(fā)電的發(fā)電模塊；上述拖式葉片在長(zhǎng)度方向由多級(jí)單元塊組成，上述機(jī)翼型葉片平行直立與中央豎井。
2.一種低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置，其為風(fēng)力發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，上述低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置包括可旋轉(zhuǎn)型長(zhǎng)圓柱型長(zhǎng)桿中央豎井；與上述中央豎井結(jié)合的蓋板中心部上形成具有長(zhǎng)形槽的軸結(jié)合部，并為了增大旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩以軸結(jié)合部為基準(zhǔn)形成重疊領(lǐng)域，并固定相同旋轉(zhuǎn)方向，中心軸由桿身構(gòu)成的情況，上述重疊領(lǐng)域的重疊比是，半圓間重疊X軸間距(e)減去中心軸的桿身直徑(e’)，再除以半圓直徑⑷即可；中心軸由拖式葉片支撐，即無(wú)桿身的情況，半圓間重疊X軸間距(e)除以半圓直徑(d)而形成的半圓環(huán)形的拖式葉片；與上述拖式葉片的外周面與支座連接，并與拖式葉片合為一體旋轉(zhuǎn)從而最大化葉尖速比的機(jī)翼型葉片；及位于上述中央豎井的延長(zhǎng)線上并受到中央豎井的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力而發(fā)電的發(fā)電模塊；上述拖式葉片和上述機(jī)翼型葉片在長(zhǎng)度方向由多級(jí)單元塊組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，上述拖式葉片在長(zhǎng)度方向上由多級(jí)大單元塊構(gòu)成，上述大單元塊與相鄰大單元塊構(gòu)成60°到180°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，上述拖式葉片在長(zhǎng)度方向上由多級(jí)小單元塊構(gòu)成，上述小單元塊與相鄰小單元塊構(gòu)成以1°到19°以內(nèi)的一定角度扭曲形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，上述拖式葉片在長(zhǎng)度方向上由多級(jí)大單元塊構(gòu)成，上述大單元塊與相鄰大單元塊構(gòu)成60°到180°，并上述機(jī)翼型葉片在長(zhǎng)度方向上由多級(jí)小單元塊構(gòu)成，上述小單元塊與相鄰小單元塊構(gòu)成以1°到19°以內(nèi)的一定角度扭曲形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，上述拖式葉片和機(jī)翼型葉片各在長(zhǎng)度方向上由多級(jí)小單元塊構(gòu)成，上述小單元塊與相鄰小單元塊構(gòu)成以1°到19°以內(nèi)的一定角度扭曲形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，上述拖式葉片直徑(Id)以整個(gè)葉片直徑(Td)的20%至46%而形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，上述拖式葉片以半圓間的Y軸間距(a)為拖式葉片半圓直徑⑷的-5/110至1/5間距而形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，上述拖式葉片重疊領(lǐng)域的重疊比為5%至34%以內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，上述機(jī)翼型葉片的機(jī)翼厚度比率為17.5%至32.5%以內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，上述機(jī)翼型葉片的迎角為3°至19°以內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，具備多數(shù)個(gè)上述機(jī)翼型葉片。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，上述支座的截面為翼型的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，上述拖式葉片和機(jī)翼型葉片與上述中央豎井平行直立。
15.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，上述拖式葉片或機(jī)翼型葉片上設(shè)置LED。
16.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，上述低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電裝置可設(shè)置為包括垂直，水平和一定角度的傾斜度。
【文檔編號(hào)】F03D11/00GK104169571SQ201280068445
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月3日
【發(fā)明者】李永元 申請(qǐng)人:李知垠