[發明專利]垂直軸流體能量轉換裝置

在審

• 申請號: 202010995291.8
• 申請日: 2020-09-21
• 公開（公告）號: CN112901413A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 周中奇
• 申請（專利權）人: 周中奇
• 主分類號: F03D3/02
• 分類號: F03D3/02;F03D3/06;F03D7/06;F03B3/12;F03B15/00
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 聶慧荃;閆華

1.一種垂直軸流體能量轉換裝置，將一流體的動能轉換成機械能，且包含：

至少一升力型葉片；

一主軸體，具有一第一軸心，該主軸體可以該第一軸心為軸而旋轉；

至少一馬格努斯轉子，每一該馬格努斯轉子包含一動力源及一第二軸心，每一該動力源選擇性驅動對應的該馬格努斯轉子以對應的該第二軸心為軸自轉；

一連接組件，用以連接該主軸體及對應的該馬格努斯轉子，使得每一該馬格努斯轉子在自轉時產生馬格努斯效應的升力，通過該連接組件為力臂而形成扭力，進而帶動該主軸體以該第一軸心為軸而旋轉，同時每一馬格努斯轉子則以第一軸心為軸進行公轉，且該連接組件更用以連接該主軸體及對應的該升力型葉片，使得每一該升力型葉片于該主軸體通過該馬格努斯轉子的帶動而旋轉時一起被帶動以該第一軸心為軸進行旋轉，當該升力型葉片旋轉的速度超過一速度閾值時，該升力型葉片的效率提升，使該升力型葉片產生的扭力超過該流體的阻力與該主軸體的摩擦力，便能帶動該主軸體以該第一軸心為軸而旋轉，其中該馬格努斯轉子以該第一軸心為軸進行公轉的一公轉半徑小于該升力型葉片以該第一軸心為軸進行旋轉的一旋轉半徑。

2.如權利要求1所述的垂直軸流體能量轉換裝置，其中該垂直軸流體能量轉換裝置包含：

一流體檢測單元，用以檢測該流體的一流速與一流向，以輸出一第一檢測信號；

一主軸體檢測單元，用以檢測該主軸體以該第一軸心為軸旋轉的一轉動角度，以輸出一第二檢測信號；以及

一控制單元，用以接收該第一檢測信號及該第二檢測信號，利用該流體的該流向及該主軸體以該第一軸心為軸旋轉的該轉動角度而計算出一角度差值，并由該角度差值計算出每一該馬格努斯轉子與該流體的該流向的一夾角，進而得出對應的該動力源的一驅動信號，經由對應的一驅動電路以輸出至對應的該動力源，以驅動對應的該馬格努斯轉子自轉。

3.如權利要求2所述的垂直軸流體能量轉換裝置，其中該控制單元更根據該第一檢測信號及該第二檢測信號，將得到的該升力型葉片的一線速度除以該流體的該流速算出一葉尖速比，并根據該葉尖速比控制每一該馬格努斯轉子的一自轉速度與一自轉方向。

4.如權利要求3所述的垂直軸流體能量轉換裝置，其中該控制單元于該葉尖速比小于一第一閾值時，控制每一該馬格努斯轉子的該自轉速度與該自轉方向以產生與該升力型葉片的旋轉方向相同的扭矩，使該升力型葉片的轉速增加，而該控制單元于該葉尖速比大于等于該第一閾值時控制每一該馬格努斯轉子不自轉，其中該第一閾值小于該升力型葉片的效率為一最大值時所對應的該葉尖速比。

5.如權利要求2所述的垂直軸流體能量轉換裝置，其中該控制單元于該主軸體以該第一軸心為軸旋轉的一實際轉速小于一目標轉速時控制每一該馬格努斯轉子的一自轉速度的振幅增加，該控制單元于該主軸體以該第一軸心為軸旋轉的該實際轉速等于該目標轉速時控制每一該馬格努斯轉子的該自轉速度的振幅維持不變，該控制單元于該主軸體以該第一軸心為軸旋轉的該實際轉速大于該目標轉速時控制每一該馬格努斯轉子的該自轉速度的振幅減少，以控制該主軸體的該實際轉速追隨該目標轉速。

6.如權利要求1所述的垂直軸流體能量轉換裝置，其中該連接組件包含至少一第一連接部及至少一第二連接部，每一該第一連接部用以連接該主軸體及對應的該馬格努斯轉子，每一該第二連接部用以連接該主軸體及對應的該升力型葉片。

7.如權利要求1所述的垂直軸流體能量轉換裝置，其中該連接組件僅包含多個第一連接部，每一該第一連接部的兩端分別連接對應的該升力型葉片及該主軸體，而每一該馬格努斯轉子連接于對應的該第一連接部的中段，使每一該馬格努斯轉子位于對應的該升力型葉片及該主軸體之間。

8.如權利要求1所述的垂直軸流體能量轉換裝置，其中該升力型葉片為打蛋型葉片、直線翼型葉片或螺旋翼型葉片。