[发明专利]风力驱动装置及其模块

说明书

技术领域

本发明是关于一种风力机(wind turbine)，特别是关于一种风力驱动装置及其模块。

背景技术

近年来在环保意识高涨及油价持续攀升的全球趋势下，再生能源如风力发电市场开始急速成长。风力发电机利用风力机将风能转换为机械能，接着利用发电机将机械能转换为电能。依目前的技术而言，每秒大约3公尺的微风速度，便可以开始发电，输出的电能调节后可为市用交流电、或转换成直流电后以蓄电池储存。

美国第US7,132,760号专利“Wind Turbine Device”中提出一种将垂直轴风力机以水平方式放置并运转的风力发电系统，虽然失去多向迎风的优点，但由于垂直轴装置具有视觉冲击性相对较低及安全性较高的优点，故适合直接装置在住宅楼顶。不过由于该风力机的设计过于强调阻力叶片的外观设计，除了造成效能低落之外，制造成本亦相对太高，故无量产的效益。

为解决达里厄(Darrieus)型风力机因固定节距(pitch)而不易起动的问题，美国第US5,451,137号专利“Unidirectional Helical reaction turbine operable underreversible fluid flow for power system”提出一种螺旋式叶片设计的风力机。该螺旋式叶片有连续性的不定攻角，启动时不易死锁，因此没有传统Darrieus型风力机难以自行启动的问题。然而，螺旋状的翼截面叶片其制造难度较高，在难以降低成本的限制下亦难以推广。

经上述简介后可了解，目前国际上的研发主流是朝向建造更巨大且昂贵的机型，此一趋势并不适合国内产业发展。模块化风力机利用规格化组件及并联运转的配置，可以用数量补足传统小型风力机设计的不足，而且安装更具弹性，没有塔架或场地的限制，因此可以用相对较低的成本达到洁净发电的目的。但由于中国台湾的商用风场几乎都已被财团持有，因此发展小型模块化风力机以应用在公共建设或住宅区，将成为风力发电市场新的发展及出路。然而，目前市面上小型风力机大多有低速起动时性能较差的缺点，因此并不适合装设于风速相对较低的地点，例如都市或住宅等区域。

综上所述，市场上需要一种叶片的起动性能佳及运转效率高的风力机，故仍可应用在紊乱低速的风场中运转发电。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种风力驱动装置，具有前掠角的叶片配置设计能使风力机在低风速时产生较大的扭矩，并藉此提升启动性能，又不至于在额定运转时产生多余的阻力。

为达到上述目的，本发明提供了一种一种风力驱动装置，包含：

一基架；

一转轴，固定于该基架上并能旋转；

多个叶片，各该叶片包含两对称连接的翼部，且该两个翼部的翼轴分别相对于该转轴的轴中心线有一锐夹角；以及

多组叶片支架，连接该转轴及该多个叶片。

上述风力驱动装置，其中该转轴固定于该基架的轴承(bearing)或滚轮，并能绕该转轴的轴中心线自由旋转。

上述风力驱动装置，其中各该组叶片支架包含多个沿该转轴径向(radialdirection)伸展的多个支撑柱，该多个支撑柱连接该转轴及该多个叶片。

上述风力驱动装置，其中该翼部的截面是一翼剖面(airfoil)。

上述风力驱动装置，其中该两个翼部呈前掠翼配置。

上述风力驱动装置，其中该两个翼部的翼轴是两直线呈V字型相交。

上述风力驱动装置，其中各该翼部的翼轴由一螺旋线及直线组合而成。

上述风力驱动装置，其中各该翼部的翼轴为一螺旋线。

上述风力驱动装置，其中该锐夹角介于10～45度。

上述风力驱动装置，其中该多个叶片围绕该转轴以等间距分布。

上述风力驱动装置，其中该多个叶片的数量为奇数。

上述风力驱动装置，其中该多个叶片的材料为合金钢、镁合金、铝合金、钛合金、碳纤维、玻璃纤维、玻璃金属、复合材料中的任一种材料或上述多种材料的任意组合。

上述风力驱动装置，其中该基架的材料为合金钢、镁合金、铝合金、钛合金、碳纤维、玻璃纤维、玻璃金属、复合材料中的任一种材料或上述多种材料的任意组合。

上述风力驱动装置，其中该转轴与地表面呈水平设置。

上述风力驱动装置，其中该转轴与地表面呈垂直设置。

上述风力驱动装置，其中该基架侧设于该转轴的一端。

上述风力驱动装置，其中该多个支撑柱呈辐射状设置。

上述风力驱动装置，其中该多个支撑柱的一端连接该转轴，另一端连接该多个叶片。