利用离心力达成可自动调整风翼迎风角度的垂直轴风车制造技术

一种利用离心力达成可自动调整风翼迎风角度的垂直轴风车包含多个风车组件、一旋转轴及一立柱。风车组件包含一风翼、至少一支架以及至少一摆动转轴。支架的一第一端固定于旋转轴，一第二端设有至少一摆动转轴，此旋转轴设置于此立柱，此风车组件以此立柱为支点旋转。此摆动转轴的转轴元件固定在风翼上，此转轴元件利用轴心元件结合在此支架的第二端，令此风翼以小于正负90度的角度在此摆动转轴的轴心元件上摆动。此风翼具有一第一翼面积与一第二翼面积，且此第一翼面积必须小于此第二翼面积，当风翼于0度角时，此重心线必须与此摆动转轴的一轴心延伸线的离心力方向的投影重叠，但此重心线与此摆动转轴的此轴心延伸线不得实际重叠在一起。

【技术实现步骤摘要】
利用离心力达成可自动调整风翼迎风角度的垂直轴风车
本专利技术涉及一种利用离心力达成可自动调整风翼迎风角度的垂直轴风车。
技术介绍
目前，风力发电都是利用风力带动叶片旋转，来驱动发电机运作进行发电，且用以进行风力发电的叶片，必须配合风向，以迎风面的方向，让叶片受风力的带动而旋转，进而带动发电机运作。不过，风向会因气候、季节、环境等而有所不同，一般的风力发电的大型风力机，风轮大都是水平轴结构，常因风向的改变随时必须调整其迎风面，通过风力带动旋转，但因体积大、成本高、有不易设立及昂贵的维护成本。另外，较小型的风车，虽有垂直轴结构的风力机，可以不受风向改变的影响，但叶片的角度大部分固定并不能调整，因此，一旦风力变小，叶片就不能发挥伯努利效应而效率降低。目前虽然有些叶片具有可调整角度结构，如图1所示。此结构通常都需通过额外的辅助元件来达成，例如弹簧或连动元件等。这类辅助元件不仅增加风力机的成本，且有经常性损坏维修的困扰。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种利用离心力达成可自动调整风翼迎风角度的垂直轴风车。根据本专利技术的实施例，提供一种可自动调整风翼迎风角度的垂直轴风车包括多个风车组件、一旋转轴及一立柱。此至少一风车组件包含一风翼、至少一支架以及至少一摆动转轴。此至少一支架的一第一端固定于旋转轴，一第二端设有一摆动转轴，此旋转轴设置于此立柱，此风车组件以此立柱为支点旋转。此摆动转轴包括一轴心元件及一转轴元件，此转轴元件固定在风翼上，此转轴元件利用此轴心元件结合在此支架的第二端，令此风翼以小于正负90度的角度在此摆动转轴的轴心元件上摆动。其中，此风翼具有一第一翼面积(迎风面)与一第二翼面积，此第一翼面积与此第二翼面积由此风翼的一重心线所区分，且此第一翼面积必须小于此第二翼面积，此重心线乃是一条穿过此风翼的一重心点的一延伸假想线，当此风翼于0度角时，此重心线(此延伸假想线)必须与此摆动转轴的一轴心延伸线的离心力方向的投影重叠，但此重心线与此摆动转轴的此轴心延伸线不得实际重叠在一起。根据本专利技术的一具体实施方式，其中此风翼于0角度时，风翼垂直于其离心力方向；此摆动转轴的此轴心延伸线与此风翼的此重心点之间的距离必须大于0。根据本专利技术的一具体实施方式，其中此可自动调整风翼迎风角度的垂直轴风车进一步还可包含至少一定位器，且此至少一定位器可设置于此风翼、或此至少一支架、或此至少一摆动转轴、或此旋转轴上的至少一适当位置上。根据本专利技术的一具体实施方式，其中此定位器为45度角时，可获得最佳的启动反作用力。根据本专利技术的一具体实施方式，其中此风翼的前端为圆弧造型，翼身可以是机翼造型，也可以是薄片状的平板造型，但都必须是符合流体力学的流线型。根据本专利技术的一具体实施方式，其中此风翼可由一框架与一软性材质组成，此软性材质固定于此框架的左右两相对应边，此软性材质，例如是帆布。根据本专利技术的一具体实施方式，其中此支架可为一线悬吊结构，两端利用细绳固定悬吊风翼，并令其可随风摆动。此线悬吊结构可由至少一弧型或一U字型支架与至少一线悬吊元件组成，此线悬吊元件穿过该风翼或经由至少一固定于风翼的悬吊臂穿过并固定该风翼，且此线悬吊元件的两端分别固定于此弧形支架上。此线悬吊结构利用弧型支架经由线悬吊元件提供一张力，在风翼因风力偏转时，该张力配合离心力的作用而令风翼得到一较为快速反应的角度调整。本专利技术提供的可自动调整风翼迎风角度的垂直轴风车的优点和效益在于：可自动调整风翼迎风角度的垂直轴风车利用风的动力及离心力两力的平衡来改变风翼的迎风角度，故可在微风环境中即可带动风车转动，亦可置入缓慢的洋流中利用水流发电。所以本专利技术是极具产业及商业价值的。附图说明图1为具有叶片改变角度的风车的示意图。图2是根据本专利技术一实施例，说明一种可自动调整风翼迎风角度的垂直轴风车。图3A是说明风翼的摆动转轴如何以正负的α角度摆动。图3B与图3C为俯视图，用以说明风翼正负45度角的摆动状态。图4为至少一定位器设置于在支架上的示意图。图5为一俯视图，用以说明可自动调整风翼迎风角度的垂直轴风车其风翼受到风力作用时前后的状态。图6为平板型风翼的示意图。图7以软性材质与框架结合的风翼的示意图。图8为以线悬吊支撑风翼的实施范例。图9为以线悬吊支撑风翼的另一实施范例。附图标记说明：20可自动调整风翼迎风角度的垂直轴风车21风车组件211风翼211a第一翼面积211b第二翼面积211c重心线211d重心点211e虚拟断面212支架212a第一端212b第二端213摆动转轴213a轴心元件213b轴心延伸线213c转轴元件22旋转轴23立柱410定位器610风翼710风翼711框架712软性材质713支架810支架811弧型支架812线悬吊元件813风翼910支架911弧型支架912固定部913线悬吊元件920悬吊臂930风翼具体实施方式本专利技术的垂直轴风车是利用风力及离心力两力的平衡来改变风翼的迎风角度，使风车能够在微风的环境中，即可发挥风车最大的效能。垂直轴风车概分为扬力型风车与阻力型风车。此扬力型风车的风能转换效率较高，但在低风速时则启动不易。阻力型风车可在低风速下启动，但风能转换效率却非常低。本专利技术则利用风力及离心力的平衡作用使风翼的角度可自动调整，来达到在低风速下即可自力启动，并在高风速下亦可利用伯努利定律(Bernoulli'sprinciple)产生扬力加速风车的转动。本专利技术的风车使用可自由摆动的风翼，因风翼支点前后的翼面积不对称而在风力作用下产生偏转，风翼随风偏转时因反弹风力而产生一反作用力来推动风翼移动，当风翼沿着一圆周移动而产生离心力时，因风力切入的角度随时在改变，风翼则随着风力与离心力的平衡作用，随时调整风翼迎风角度的大小，并获得最佳的反作用力，当离心力大时，意即转速较快时，风翼偏转的角度变小，在伯努利定律的作用下有扬升力的产生，风车进而转变成扬力型风车，可得较高的风能转换效率。图2是根据本专利技术一实施例，说明一种可自动调整风翼迎风角度的垂直轴风车。如图2所示，可自动调整风翼迎风角度的垂直轴风车20包括多个风车组件21、一旋转轴22及一立柱23；至少一风车组件21包含一风翼(wing)211、至少一支架212以及至少一摆动转轴213。至少一支架212的一第一端212a固定于旋转轴22，一第二端212b设有一摆动转轴213，旋转轴22设置于立柱23，风车组件21以立柱23为支点旋转。摆动转轴213包括一轴心元件213a及一转轴元件213c，转轴元件213c固定在风翼211上，转轴元件213c利用轴心元件213a结合在支架212的第二端212b，令风翼211以小于正负90度的角度在摆动转轴213的轴心元件213a上摆动。风翼211具有一第一翼面积(迎风面)211a与一第二翼面积211b，第一翼面积211a与第二翼面积211b由风翼211的一重心线211c所区分，且第一翼面积211a必须小于第二翼面积211b，重心线211c乃是一条穿过风翼重心点(centerofgravity)211d的一延伸假想线，重心线211c(延伸假想线)必须与摆动转轴213的一轴心延伸线213b的离心力方向投影重叠，且重心线211c与轴心延伸线213b不得实际重叠在一起。其中，为清楚说明重心线211c如何区分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可自动调整风翼迎风角度的垂直轴风车，包括多个风车组件、一旋转轴及一立柱；至少一该风车组件包含一风翼、至少一支架以及至少一摆动转轴；至少一该支架的一第一端固定于该旋转轴，一第二端设有至少一该摆动转轴；该旋转轴设置于该立柱，该风车组件以该立柱为支点旋转；以及该摆动转轴包括一轴心元件及一转轴元件，该转轴元件固定在该风翼上，该转轴元件利用该轴心元件结合在该支架的该第二端，令该风翼以小于正负90度的角度在该摆动转轴的该轴心元件上摆动；其中，该风翼具有一第一翼面积与一第二翼面积，该第一翼面积为迎风面，该第一翼面积与该第二翼面积由该风翼的一重心线所区分，且该第一翼面积必须小于该第二翼面积，该重心线乃是一条穿过该风翼的一重心点的一延伸假想线，当该风翼于0度角时，该重心线必须与该摆动转轴的一轴心延伸线的离心力方向的投影重叠，该重心线为延伸假想线，但该重心线与该摆动转轴的该轴心延伸线不得实际重叠在一起。

【技术特征摘要】
2016.11.24 TW 1051387241.一种可自动调整风翼迎风角度的垂直轴风车，包括多个风车组件、一旋转轴及一立柱；至少一该风车组件包含一风翼、至少一支架以及至少一摆动转轴；至少一该支架的一第一端固定于该旋转轴，一第二端设有至少一该摆动转轴；该旋转轴设置于该立柱，该风车组件以该立柱为支点旋转；以及该摆动转轴包括一轴心元件及一转轴元件，该转轴元件固定在该风翼上，该转轴元件利用该轴心元件结合在该支架的该第二端，令该风翼以小于正负90度的角度在该摆动转轴的该轴心元件上摆动；其中，该风翼具有一第一翼面积与一第二翼面积，该第一翼面积为迎风面，该第一翼面积与该第二翼面积由该风翼的一重心线所区分，且该第一翼面积必须小于该第二翼面积，该重心线乃是一条穿过该风翼的一重心点的一延伸假想线，当该风翼于0度角时，该重心线必须与该摆动转轴的一轴心延伸线的离心力方向的投影重叠，该重心线为延伸假想线，但该重心线与该摆动转轴的该轴心延伸线不得实际重叠在一起。2.如权利要求1所述的可自动调整风翼迎风角度的垂直轴风车，其中该风翼于0角度时，该风翼垂直于其离心力方向。3.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍开明，伍展佑，
申请(专利权)人：伍开明，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71