本发明涉及一种动力装置，尤其涉及利用风力 产生能源的风能动力装 置。 背景技术

一般工业上所使用的能源， 多为石油、 燃煤等非再生能源， 因此在各 国工业逐渐发展的同时， 对能源的需求亦随之俱增， 导致存量逐渐不足， 产生全球性的能源危机； 此外， 这些不可再生能源使用后所产生的废弃物， 也逐渐造成了全球气候暧化的问题。 近年来， 随着环保意识的加强， 各国 均相继提倡节能减排的概念， 希望能延缓、 甚至改善人类破坏环境及消耗 地球资源的速度， 因此， 减少不可再生能源的消耗， 寻找新的替代能源、 以及发展可再生能源， 成为一些发达国家近期发展的重点。

可再生能源包含太阳能、 风力及潮汐等； 其中， 就风力发电而言， 主 要是利用风力带动一风力发电机作动， 以产生所需的电力， 一般常见的风 力发电机， 大致区分为立轴式及横轴式两种； 立轴式风力发电机， 其叶片 的根轴与地面呈垂直状， 横轴式风力发电机， 其叶片的根轴则与地面呈水 平状。

目前现有的立轴式风力发电机 9 (如图 1所示）， 包含有一旋转轴 91， 该旋转轴 91上设有若干个弧形叶片 92， 该若干个弧形叶片 92的一侧端缘 固接在旋转轴 91， 在旋转轴 91的径向上呈等角度放射状排列； 旋转轴 91 的一端通过联轴器 93与一发电装置 94相连接。 这样， 当上述若干个叶片 92被风吹动时， 即可带动该旋转轴 91旋转， 从而带动该发电装置 94产生 电力， 且所产生电量与该旋转轴 91的转速成正比。但是立轴式风力发电机 9具有下列缺点：

一、 无法调节进风流量： 由于风力为自然现象， 风力的大小取决于自 然条件， 无法人为控制， 风力愈强， 旋转轴 91的转速就愈高， 但每组发电 装置 94均有作业上限，为避免强风（例如台风时可� ��发生每秒风速大于 75 米的阵风）使该旋转轴 91高速旋转以致发电装置超载运转而毁损， 现有立 轴式风力发电机 9因未具有能够调节进风流量的结构， 因此必须另设置一 煞车系统， 在风力过大时启动煞车保护其发电装置 94， 甚至停机避免机组 超载运转； 但是， 设置煞车系统增加了立轴式风力发电机 9结构的复杂性， 使制造成本提高， 而停机则造成发电作业的停摆， 造成损失。 此外， 叶片 92因需承受不定方向及强弱不等的风力， 因此需选用高强度及耐疲劳的材 料来制造， 在材质的选用上， 受到很大的限制， 同时也导致叶片 92的制造 成本偏高。

二、 无法调整进风角度： 由于吹在叶片 92上的风来自不定方向， 加 上现有的立轴式风力发电机 9并未设有能够调整进风角度的结构， 因此各 不同进风角度的风， 可能提供方向相反的旋转动力， 后来的风力可能形成 先前风力推动叶片 92旋转的阻力，造成启动风速高、风能利用率� ��等缺点， 因此对现有的立轴式风力发电机 9而言， 微风时的风能利用率尤其不佳， 甚至无法作动。

三、 无法串联设置：现有的每一立轴式风力发电机 9均配置有一发电 装置 94， 且各立轴式风力发电机 9因未具有连接结构而无法串联设置， 因 此若欲以较大的发电装置 94来提高发电量时， 唯一的方法就是将叶片 92 大型化， 然而大型叶片 92的在制造上有一定的技术难度， 因此为达到一定 的总发电量， 业者大多只能以数个小型立轴式风力发电机 9来取代一大型 立轴式风力发电机 9， 徒增成本， 使风力发电的推广受到极大的限制。 发明内容

为解决现有立轴式风力发电机存在的无法调节 进风流量、 无法调整进 风角度、 无法串联设置所导致的种种问题， 本发明提供解决上述问题的一 种风能动力装置。

一种风能动力装置， 其主要特征是， 包含有： 基座， 在所述基座设有 枢接部； 罩体， 所述罩体的内部形成一容置室， 所述罩体设置在上述基座 上， 所述罩体上设有若干个进风口， 所述若干个进风口分别枢接可控制进 风流量的风门； 动叶轮， 设置在上述容置室中， 所述动叶轮的一端枢接在 上述基座的枢接部。

上述基座设有位于上述容置室内的导流组件， 所述导流组件包含若干 个导流片， 若干个导流片内部形成一容置空间， 所述动叶轮设置在所述容 置空间中。

上述罩体顶部另设有一辅助固定盘， 所述辅助固定盘设有一枢接部， 上述动叶轮的另一端枢接于上述辅助固定盘的 枢接部。

本发明的有益效果是： 本发明的风能动力装置， 在动叶轮外侧设置罩 体， 并在该罩体的进风口处， 加设可调节进风流量的风门， 藉以自动控制 风门发挥节流效果， 令动叶轮的转速维持在安全范围内， 避免机组超载运 转， 可以保护机组组件的安全， 减少损失及维修费用。 同时， 因罩体能隔 绝高速风力对内部构件的伤害， 因此罩体内部构件材质的选择性则相对更 加多元化， 且许多组件的强度需求降低， 从而减少材料用量， 能有效降低 制造成本。

本发明的风能动力装置， 在动叶轮外侧设置导流片以调整进风角度， 并将风引导至同一方向的受风面上， 能提升风能利用率并降低启动风速。

本发明的风能动力装置， 可串联设置， 使该若干个旋转轴可以同步转 动， 并接设至一负载容量较大的发电机， 以提升发电能力， 故可以适用于 各种负载容量规格的发电机。 附图说明

图 1 : 现有立轴式风力发电机的立体图；

图 2 : 本发明实施例一的立体分解图；

图 3 : 本发明实施例一组合后的纵向剖视图；

图 4: 图 2的局部放大图；

图 5 : 本发明实施例二的立体分解图；

图 6 : 本发明实施例二组合后的横向剖视图；

图 7 : 本发明实施例二组合后的纵向剖视图；

图 8 : 本发明串联设置的实施示意图。 具体实施方式

下面结合附图 2、 图 3、 图 4、 图 5、 图 6、 图 7、 图 8对本发明的较佳 实施例作详细说明：

实施例一：

如图 2所示，一种风能动力装置主要包含有基座 1、罩体 2及动叶轮 3 ; 上述罩体 2设置在基座 1上， 动叶轮 3则设置在罩体 2内部。 基座 1设有枢接部 11，枢接部 11可为各种能够枢接动叶轮 3的结构设 计； 在本实施例中， 该枢接部 11为一轴承， 并可以设置在基座 1的一个表 面上。

罩体 2设置在基座 1上， 罩体 2可为任意形状的中空框体， 且较佳系 为一多边形中空框体。在本实施例当中， 罩体 2由围板 21围设成一六角中 空框体， 围板 21均设有若干个进风口 22， 且上述若干个进风口 22呈等距 设置。每一进风口 22搭配设置一风门 23，风门 23由一枢轴 24枢接于进风 口 22， 以便受控后枢转， 使进风口 22呈现关闭或不同开启程度， 从而控制 进入罩体 2的风的流量。

此外， 设置在同一围板 21的若干个风门 23， 还可以透过一连接杆 25 相互串联接设， 使若干个风门 23可随连接杆 25的位移， 而相对于各自对 应的进风口 22产生相同角度的枢转； 在本实施例中， 该连接杆 25—端设 有一驱动装置 26， 该驱动装置 26可以连动连接杆 25产生轴向位移。

如图 4所示，驱动装置 26可以包含动力源 261、主动齿轮 262、 从 动齿轮 263、蜗杆 264和转速计 265。动力源 261可以设置在围板 21的下 端（依图面而言）， 并与围板 21最底部的风门 23相邻； 主动齿轮 262为一 伞齿轮， 并与动力源 261相接； 从动齿轮 263固定设置在最底部的风门 23 的枢轴 24上； 蜗杆 264的一端与从动齿轮 263相啮合， 另一端设有与该主 动齿轮 262相啮合的伞齿轮 266; 转速计 265与动力源 261连接。

如图 2所示， 罩体 2 内部形成容置室 27， 任何两块相邻接的围板 21 之间， 可在容置室 27内延伸设置一连接板 28。 相邻的二块连接板 28之间 ， 还可以设有若干个导风板 29， 以加强罩体 2 的结构稳定性， 导风板 29 可间隔且平行设置在进风口 22的上下两侧 （依图面而言）。

动叶轮 3设置在容置室 27中， 动叶轮 3至少包含有一旋转轴 31及若 干个叶片 32， 藉由风力作用于若干个叶片 32， 以带动旋转轴 31产生轴向 自转， 而若干个叶片 32与旋转轴 31的设置方式可以为任意型态。 在本实 施例中， 该旋转轴 31上设有间隔设置的二块固定片 33， 旋转轴 31贯穿二 块固定片 33， 若干个叶片 32则间隔设置在二块固定片 33之间， 且以旋转 轴 31为圆心呈环状排列设置， 叶片 32的径向截面呈弧形状， 若干个叶片 32均朝同一环形方向延伸。

如图 2、 图 3所示， 旋转轴 31的一端部枢接于基座 1的枢接部 11 ; 本 实施例中， 该旋转轴 31的一端穿过该基座 1而与一接头 34 (类如： 法兰接 头、 联轴器等）相接， 接头 34的另一端可以延接一发电机。 据此， 风可透 过若干个导风板 29调整入风的角度， 使所有通过进风口 22的风， 都能透 过导风板 29整流， 使气流正向吹至叶片 32， 以带动动叶轮 3相对于基座 1 产生旋转， 藉以致动发电机， 将动叶轮 3旋转所得的机械能转换成电能， 而动叶轮 3的转速可由转速计 265测得； 另为避免发电机超载而毁损， 可 依据各发电机的负载能力设定动叶轮 3的临界转速。

如图 4所示， 当风力过于强劲， 使转速计 265侦测到的动叶轮 3转速 逼近设定的临界转速时， 转速计 265将发出信号， 使驱动装置 26的动力源 261 自动感应启动， 带动主动齿轮 262旋转， 使蜗杆 264相对转动， 进而使 该从动齿轮 263旋转以带动最底部的风门 23枢 转， 并透过连接杆 25连 动其余风门 23， 以各自的枢轴 24为支点产生同步枢转， 藉以减小进风口 22面积， 发挥节流效果， 令动叶轮 3的转速维持在安全范围内， 使本发明 的风能动力装置不必额外设置煞车系统， 也能有效避免机组超载运转， 保 护机组组件的安全， 减少损失及维修费用。 当风力减弱时， 转速计 265将 侦测到的动叶轮 3转速减缓并发出信号， 使该动力源 261再度自动感应启 动， 控制该主动齿轮 262反转， 使各风门 23枢转， 藉以增大进风口 22面 积， 使进入罩体 2的风量增加， 令动叶轮 3维持稳定的转速， 在发电机载 满运转后能维持平稳供电。

本发明的风能动力装置在高速风力的环境下， 仍可以不必停 机， 只 要将进风口 22面积调小即可持续运作， 能让风力发电近乎全年无休， 制造 最大经济效益。 若遇及超高风速的台风天， 风门 23可以在枢转一特定角度 后， 完全遮盖所对应的进风口 22， 使罩体 2外的风无法吹入， 从而避免机 组组件毁损。 所以罩体 2的设置， 不但能调节进风流量避免机组超载运转 ， 还能同时隔绝高速风力对内部构件的伤害， 因此罩体 2内部构件的材质 ， 可选择强度适中者， 结构设计时的安全系数亦得以适度的降低， 从而减 少材料用量， 具有降低制造成本的效果。

实施例二：

如图 5所示， 风能动力装置主要包含有基座 1、 罩体 2、 动叶轮 3、 导 流组件 4及辅助固定盘 5;导流组件 4设于基座 1上，且罩体 2套设于导流 组件 4外围，动叶轮 3则设置于导流组件 4内部，辅助固定盘 5设于罩体 2 顶部。

基座 1、罩体 2与动叶轮 3的结构大致上同实施例一，相同的结构不再 详述。

导流组件 4设于基座 1上， 包含若干个导流片 41， 若干个导流片 41 采用间隔设置， 且以基座 1的枢接部 11为圆心呈环状排列设置， 使若干个 导流片 41可围绕形成一容置空间 42。导流片 41构成容置空间 42的端缘可 以形成一导风部 411， 导风部 411的径向截面呈弧形状延伸，且若干个导风 部 411均朝同一环形方向延伸。

如图 5、 图 6所示， 导流组件 4设置于罩体 2内部所形成的容置室 27 中， 动叶轮 3则设置于在导流组件 4的容置空间 42中， 并使叶片 32可以 顺向对位至导流片 41的导风部 411。

如图 5、 图 7所示， 辅助固定盘 5设置在罩体 2顶部 （依图面而言）； 在本实施例 中， 罩体 2由基座 1与辅助固定盘 5夹固， 以加强罩体 2与 基座 1的结合稳定度。 此外， 辅助固定盘 5还可以设有一枢接部 51， 使动 叶轮 3的旋转轴 31的端部可以分别枢接于基座 1和辅助固定盘 5的枢接部 11、 51， 并分别穿过基座 1及辅助固定盘 5而与接头 34 (类如： 法兰接头 、 联轴器等）相接， 且其中一接头 34的另一端可以延接发电机。 据此， 风 可吹向叶片 32以带动动叶轮 3相对于基座 1产生旋转， 藉以致动发电机， 将动叶轮 3旋转所产生的机械能转换为电能。

如图 6、 图 7所示， 罩体 2透过若干个风门 23调节进风流量的机制大 致上同第一实施例所述， 但若干个导风板 29可以使所有通过进风口 22的 风， 都经过初步整流而正向导入导流片 41中， 因此无论从任何方向进入到 该导流片 41中的气流， 皆可以顺着环状排列的导流片 41， 以及同向环状延 伸的导风部 411， 顺向使所有气流皆可以精准地流至各叶片 32的同一受风 面， 不会有流至另一受风面而形成阻力的气流， 使该动叶轮 3可以顺畅地 相对于基座 1产生旋转； 另加上因若干个导流片 41呈环状排列的缘故， 使 进入到各叶片 32前的风口截面积变 小， 可对气流加压， 因此本发明的 风能动力装置具有较现有风力发电装置更低的 启动风速， 且即使是微弱的 气 流， 亦可将其发挥最高发电效能， 提升风能利用率。

如图 8所示， 本发明可以将若干个风能动力装置， 以相邻的接头 34相 互结合以串联方式设置， 使若干个旋转轴 31可以同步转 动， 并接设至 一负载容量较大的发电机 35， 以期如同加大叶片的尺寸般， 提高本发明的 风能动力装置的发电能力， 故可以适用于各种负载容量规格的发电机 35。 为增强其结构稳定性， 各风能动力装置的罩体 2之间另设有若干个支撑柱 36， 以使各风能动力装置间可稳固结合而不摇晃。

另处， 本发明的风能动力装置可在串联设置后架设于 低处， 并接设一 变速箱及抽水泵； 透过风力作用以驱动该抽水泵， 将水抽至高处蓄积， 待 蓄积到一定水量后， 再使这些水从高处冲下以达到水力发电的目的 ， 藉水 力发电质量稳定度高于风力发电之特性， 使能量透过适当的转换而提升发 电质量并且可供错峰发电达到储能目 的。

此外， 本发明的风能动力装置具有较低的启动风速， 可在微风时提升 风能利用率， 且发电机 35在载满运转后亦能维持平稳供电， 另外本发明亦 可以直接作为动力装置， 对欲驱动的装置 （例如： 抽水泵、 空气压缩机设 备等） 提供作业所须的机械能， 使装置不必另接电源即可运转， 故本发明 不应仅限为用作风力发电机。

以上所述实施例， 只是本发明的较佳实例， 并非来限制本发明的实施 范围， 故凡依本发明申请专利范围所述的构造、 特征及原理所做的等效变 化或修饰， 均应包括于本发明专利申请范围内。