[发明专利]垂直轴风力发电机及其叶臂

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电机，且特别涉及一种垂直轴风力发电机及其叶臂。

背景技术

近年来，由于石油存量逐年的减少，能源问题已成为全球注目的焦点。为了解决能源耗竭的危机，各种再生能源的发展与利用实为当务之急，其中风力发电为世界各国开发环保能源最主要的方式之一。

在现有的风力发电机中，主要可分为水平轴与垂直轴两种不同形式，其中水平轴风力发电机是指风扇的旋转轴平行于地面，而垂直轴风力发电机则是指风扇的旋转轴垂直于地面。一般来说，垂直轴风力发电机相对于水平轴风力发电机而言，具有设计方法先进、制作成本低、起动风速低、噪音及光污小等众多优点，因此，具有更加广阔的市场应用前景。

一般垂直轴风力发电机的叶臂为圆柱状，并无特殊设计。但为了增加风力发电机的启动扭矩，以降低启动时所需的风速，部分厂商开发出具有不同形状的叶臂。举例而言，可参阅图1，本图示出一种传统垂直轴风力发电机的叶臂的剖面图。如图所示，此叶臂包含一第一平板120、一第二平板140、一支撑架160及一枢接板180，其中第一平板120与第二平板140的端面连接于枢接板180，而支撑架160连接于第一平板120与第二平板140之间。通过上述设计，第一平板120、第二平板140与枢接板180可共同形成一V形剖面，以提升其受风阻力，从而降低启动时所需的风速。然而，V形剖面不仅不利于加工制造，在受风时，枢接板180更会产生应力集中的问题，故结构较为脆弱，为了增加结构强度所采用的支撑架160又势必会增加制造成本的负担。因此，设计者往往会受困于这两难的问题中，无法突破。

发明内容

有鉴于此，本发明的一技术形式在于提供一种垂直轴风力发电机及其叶臂，其可有效克服上述现有技术所遭遇到的困难。

本发明的一目的在于提升风力发电机的启动扭矩，以降低风力发电机的启动风速，从而利于风力发电机在低风速时启动运转。

本发明的另一目的在于提供一种无应力集中处或结构脆弱处的风力发电机叶臂，不仅可有效克服结构脆弱的问题，更可省却支撑架的使用，进而节省制造成本。

为了达到上述目的，依据本发明的一实施方式，一种垂直轴风力发电机包含一发电机本体、至少一第一叶臂、以及至少一叶片。第一叶臂的一端连接于发电机本体的一表面，叶片连接于第一叶臂的另一端。其中，此第一叶臂包含一底板、两弧形部、以及两侧板。两弧形部分别延伸自底板的两端。两侧板分别连接于两弧形部。底板、两弧形部、以及两侧板共同定义一凹槽空间。

依据本发明的另一实施方式，一种垂直轴风力发电机的叶臂包含一底板、两弧形部、以及两侧板。两弧形部分别延伸自底板的两端。两侧板分别连接于两弧形部。底板、两弧形部、以及两侧板共同定义一凹槽空间。

通过以上技术手段，本发明的实施方式所提供的垂直轴风力发电机的叶臂可大体上形成无任何锐角的弧形剖面，故可有效消弭应力集中、结构脆弱等问题。此外，由于弧形剖面的受风面积比V形剖面更大，故所增加的扭矩更强，更能降低风力发电机所需的启动风速。另一方面，由于上述叶臂不具结构脆弱的问题，更可进一步省却支撑架的装设，从而降低制造成本。

以上所述仅用以阐明本发明的目的、达成此目的的技术手段、其所产生的功效以及其所产生的优点等等，本发明的具体细节将于下文中的实施方式及相关附图中详细介绍。

为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下：

附图说明

图1示出了一种传统垂直轴风力发电机的叶臂的剖面图。

图2示出了依据本发明一实施方式的垂直轴风力发电机的正视图。

图3为图2所示的叶臂的立体图。

图4示出了依据本发明一实施方式的叶臂的剖面图。

图5示出了叶臂的宽度及高度的比例与阻力系数之间的关系图。

图6示出了叶臂的导圆角半径及宽度的比例与阻力系数之间的关系图。

图7示出了依据本发明另一实施方式的叶臂的剖面图。

图8示出了依据本发明又一实施方式的叶臂的剖面图。

图9示出了图2的实施方式的立体图。

其中，附图标记说明如下：

120：第一平板

140：第二平板

160：支撑架

180：枢接板

200：第一叶臂

220：第一叶臂

240：第一叶臂

300：第二叶臂

320：第二叶臂

340：第二叶臂

400：叶片