技术领域

本发明有关于一种叶片结构， 特别是一种使用高分子材料一体成型所 形成的垂直风力叶片。 背景技术

近年来风能仍是目前最环保且无污染的能源之 一， 在 WWEA世界风 能协会 2009报告中指出， 相较于 2008年， 2009年 38,312兆瓦， 总产值达 159,213兆瓦， 增长率达 31.7%， 是自 2001年以来最高， 几乎是以 3年增 长一倍的倍率增长。 另外根据 GWEC全球风能委员会统计结果， 2009年中 国大陆、 美国的新增风力装置量皆较 2008年分别成长 106%及 19%， 其新 增量达 22.9GW,共占全球 60%市场，显见此两大经济体皆越来越重视风能 此绿色能源的运用。

风力发电的过程是利用风力发电机叶片的空气 动力来产生升力， 用以 带动转子旋转， 再透过轴系传递来驱动发电机产生电能。 一般， 风力发电 用的风力发电机由外观来看， 可以区分为垂直轴式与水平轴式两种。 例如： 已知的垂直轴式风力发电机之一为萨窝尼亚斯 (Savonius)型， 以产生于叶片 的抗力来转动风力发电机； 而在 Darius型或 Gyromill型等， 则是以产生于 叶片的扬力来转动风力发电机的扬力型。

然而， 传统的风力发电机常存在许多问题， 如第 1 图所示的现有垂直 风力发电机 9， 垂直风力发电机 9具有一旋转轴 94， 并于旋转轴 94的垂直 周围配设多个叶片 90， 而每一叶片 90由多个支持杆 92来连接； 其中， 叶 片 90的材质可以是塑料材料或是高分子材料所形� ��； 另外， 叶片 90与支 持杆 92的连接方式， 是以螺丝贯穿叶片 90后锁固于支持杆 92上， 因此在 叶片 90受风力产生旋转时， 风力所产生的旋转力量大部份会落在叶片 90 与支持杆 92的锁固点 96上； 故往往会在叶片 90与支持杆 92的锁固点 96 处产生结构上的破坏与松脱， 因此必须随时检查叶片 90与支持杆 92的锁 固点 96， 同时， 也必须不定时的需要更换叶片 90， 造成成本上的负担。 发明内容

为了解决上述所提到问题， 本发明的一主要目的在于提供一种叶片， 具有与叶片一体成型固定座， 能减少因配置锁固贯穿孔锁可能造成的损坏， 并增强整体叶片的强度。

依据上述目的， 本发明提供一种叶片， 其结构包括： 一长条板体， 是 具有一第一端及相对于第一端的一第二端， 长条板体呈现一螺旋弯曲的形 状； 一对导流板， 配置于长条板体的第一端及第二端， 此对导流板其宽度 大于长条板体； 及一对固定座， 具有一固定板及多个螺栓， 且固定座配置 于长条板体的侧面， 并镶嵌于长条板体内， 其中此些螺栓的螺柱凸出于长 条板体的侧面。

本发明的另一主要目的在于提供一种风力发电 机， 具有与叶片一体成 型固定座， 避免风力所产生的旋转力量造成结构上的破坏 与松脱。

本发明的再另一主要目的在于提供一种风力发 电机， 于风力发电机的 叶片两端配置一对导流板， 使叶片于于运转时能更稳定。

依据上述目的， 本发明提供一种风力发电机， 由多个连接支架、 一与 此些连接支架连接的发电模块、 一与此些连接支架连接的叶片所组成， 其 中叶片的结构包括： 一长条板体， 具有一第一端及相对于第一端的一第二 端， 长条板体呈现一螺旋弯曲的形状； 一对导流板， 是配置于长条板体的 第一端及第二端， 此对导流板其宽度大于长条板体； 及一对固定座， 具有 一固定板及多个螺栓， 且固定座配置于长条板体的侧面， 并镶嵌于长条板 体内， 其中此些螺栓的螺柱凸出于长条板体的侧面。

本发明所提出的叶片及风力发电机， 能抵抗自然风力可能产生多次的 震动及摇晃，一体成形的固定座可避免多次晃 动造成连接点的松脱及损坏， 使叶片及风力发电机的使用寿命得以延长； 而配置于叶片两端的导流板， 能使风力发电机在旋转时， 能更稳定。 附图说明

图 1 为现有的垂直风力发电机示意图; 图 2 为本发明叶片的示意图；

图 3 为本发明固定座的剖视图； 图 4A 为本发明的第一纤维示意图； 图 4B 为本发明的第二纤维示意图； 图 4C 为本发明的第三纤维示意图； 图 4D 为本发明的第四纤维示意图； 图 5A 为本发明叶片内部的透视图； 图 5 B 为本发明叶片内部的侧面剖视图； 图 6 为本发明风力发电机的示意图。

【主要组件符号说明】

1 叶片

2 风力发电机

10 长条板体

101 第一端

103

125 侧面

12 导流板

121 尖端

123 圆弧端

1231 导流凸点

20 固定座

201 固定板

203 螺栓

2031 螺栓头

2033 螺柱 32 主梁

40 发泡层

50 连接支架

51 主轴

52 发电模块

60 空隙

9 风力发电机（先前技术）

90 叶片 （先前技术）

92 支持杆 （先前技术）

94 旋转轴 （先前技术）

96 锁固点 （先前技术） 具体实施方式

为使本发明的目的、 技术特征及优点， 能更为相关技术领域人员所了 解并得以实施本发明， 在此配合所附图式， 于后续的说明书阐明本发明的 技术特征与实施方式， 并列举较佳实施例进一步说明， 然以下实施例说明 并非用以限定本发明， 且以下文中所对照的图式， 是表达与本发明特征有 关的示意。

首先， 请参阅图 2， 为本发明叶片的示意图。 如图 2所示， 叶片 1 包 括：一长条板体 10，具有一第一端 101及相对于第一端 101的一第二端 103 ; 长条板体 10的横截剖面呈现水滴状， 而整体的长条板体 10呈现一螺旋弯 曲的形状， 其中长条板体 10弯曲的螺旋角为 0.1 μ ~ 0.5μ; —对导流板 12， 配置于长条板体 10的第一端 101及第二端 103， 此对导流板 12其形状亦 呈现一水滴状， 且其宽度大于该长条板体 10的截面宽度； 其中水滴状导流 板 12具有一尖端 121及一圆弧端 123， 其导流板 12配置于条板体 10的第 一端 101及第二端 103时， 其圆弧端 123凸出于该长条板体 10， 并形成一 导流凸点 1231 ; —对固定座 20 (请参阅图 3 ) ， 配置于长条板体 10的侧 面 125， 并镶嵌于长条板体 10内， 其中每一固定座 20包含多个镶嵌于长 条板体 10内的螺栓 203 (请参阅图 3 ) ， 且每一螺栓 203的螺柱 2033凸出 于长条板体 10的侧面 125。

在此要强调， 虽然本发明叶片 1 的最佳实施例是具有螺旋角的弯曲形 状， 然在另一实施例其叶片 1可为无螺旋角的直板状 （仅横截剖面呈现水 滴状）； 本发明对于叶片 1的弯曲并不加以限定， 叶片 1的固定座 20镶嵌 于长条板体 10内即为符合本叶片 1的发明。

接着， 请参阅图 3， 是为本发明固定座的剖视图。 如图 3 所示， 固定 座 20包含一固定板 201及多个螺栓 203; 螺栓 203的螺柱 2033穿过固定 板 201上的贯穿孔 （未显示） ， 并由螺栓 203 的螺栓头 2031卡于固定板 201上， 且螺栓 203的螺柱 2033凸出于长条板体 10的侧面 125。

其中， 固定板 201与长条板体 10的侧面 125保持具有一空隙 60， 并 于空隙 60及固定板 201下方填满多层不同编织角度的纤维材料，藉 以稳固 固定板 201及螺栓 203， 并使固定座 20与叶片 1结合为一体。

再接着， 请参阅图 4A ~ ¾ 4D， 是为本发明配置于叶片中所使用的多 种纤维材料的纤维编织角度的示意图。 如图 4八~图 40所示， 叶片 1是由 一种高分子材料来包覆多层不同编织角度的纤 维材料以及一个配置在覆多 层纤维材料中的发泡层 （Foam ) 所形成。 而其纤维编织角度如图 4 ~图 4D所示， 其中如图 4A的第一纤维为一种 ± 45度的编织角度的纤维材料； 如图 4B的第二纤维为一种 45度的编织角度的纤维材料； 如图 4C的第三 纤维为一种 0度（或称为纤维束）的编织角度的纤维材料� � 及如图 4D的第 四纤维为一种 0度与 90度的编织角度的纤维材料。 很明显地， 图 4八~图 4D所示的各种编织角度的纤维材料各具有不同� ��强度。本发明即是利用这 些不同的强度的纤维材料来做为叶片 1构成材料。

接着， 请参阅图 5A ~图 5B， 为本发明叶片内部的透视及侧面剖视图。 首先， 如图 5A所示， 在叶片 1中， 配置多个与导流板 12平行的肋 30， 以 及配置一由长条板体 10的第一端 101延伸至第二端 103的主梁 32; 其中 肋 30与主梁 32的材质皆为纤维材料。 另外， 导流板 12中所配置的纤维材 料与肋 30所使用的纤维材料相同 （例如： 图 3A的 ± 45度的编织角度的纤 维材料） ； 而主梁 32 所使用的纤维材料为较坚韧的纤维材质 （例如： 图 3C的 0度的编织角度的纤维材料） 。 接着， 如图 5B所示， 主梁 32配置于叶片 1 内时， 是以一 I字型铺设 于发泡层 40 ( Foam ) 中间， 并与叶片 1 内部所铺设的纤维材料及配置于两 侧面的多个肋 30结合； 在叶片 1的制作过程中， 会利用抽真空进行注模程 序， 将高分子材料注入至叶片 1 多种不同编织角度的纤维材料之中， 并完 整包覆叶片 1 ; 在本发明的一较佳实施例中， 所使用的高分子材料可以是 树脂材料， 如： 不饱和树脂 （UP )或不饱和树脂加奈米（Nano )黏土， 或 是饱和树脂（环氧树脂： Epoxy Resin)或是饱和树脂（环氧树脂： Epoxy Resin ) 加奈米（Nano )黏土。 藉由高分子材料的注入， 将叶片 1 内部的纤维材料、 肋 30、 主梁 32、 固定座 20及发泡层 40结合为一体成形的结构。

请参阅图 6， 为本发明风力发电机的示意图。 如图 5 所示， 风力发电 机 2由一叶片模块经由一主轴 51与一发机模块 52所组成， 叶片模块是由 多个叶片 1所形成， 每一叶片 1与多个连接支架 50的一端固接， 而每一连 接支架 50的另一端与主轴 51 固接。 当本发明的风力发电机 2起动后， 即 可由叶片模块带动连接支架 50旋转， 进而使得发电模块 52中的电枢（未 显示）也旋转， 故能产生发电的效果。

本发明一体成形的叶片 1具有轻盈且强韧的特征，且由于固定座 20与 叶片 1一体成形， 当风力发电机 2的连接支架 50与叶片接合时， 仅需使用 螺母栓合螺栓 203即可固定完成； 另外， 风力发电机 2在运作时， 其自然 风力可能会产生多次的震动及摇晃，一体成形 的固定座 20可避免多次晃动 造成连接点的松脱及损坏，使叶片 1及风力发电机 2的使用寿命得以延长； 而配置于叶片 1两端的导流板 12， 能使风力发电机 2在旋转时， 能更稳定。

虽然本发明以前述的较佳实施例公开如上，然 其并非用以限定本发明， 任何本领域普通技术人员， 在不脱离本发明的精神和范围内， 当可作些许 的更动与润饰， 因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附 的权利要求 书所界定者为准。