CN100456627C - 发电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发电设备(10)，包括：通过风车的旋转而驱动并产生油动力的旋转型的油压泵(16)、通过由油压泵产生的油动力而旋转驱动的油压泵马达(18、100)、差动型的发电机(14)、和检测发电机的内侧转子(78)和外侧转子(80)之间的转数差的检测装置(152、154)。该发电设备基于由检测装置检测出的转数差来对油压泵马达(18、100)的油压进行控制，从而将内侧转子和外侧转子之间的转数差维持在规定范围内。因此，能够不受外力影响来进行稳定的输出。

Description

发电设备
技术领域
本发明是涉及由风力等进行发电的发电设备。
背景技术
风力发电设备基本上是由通过风力来旋转的风车、以及其输入轴与该风车的旋转轴连接的发电机所构成。在这样的风力发电设备中，发电机的输出，即向外部电力***的输出受风力的大小(风速)所左右。
因此，在现阶段，为了向外部电力***进行稳定的输出，在风车和发电机之间设置齿轮式变速器来对齿轮比进行可变控制，或者在螺旋桨型的风车中，对应于风速来对叶片螺距进行可变控制，尽可能地将发电机的转数调整在一定的范围内。
但是，在风力非常小或者非常大的情况下，发电机的转数不可能在一定的范围内，会出现输出停止，效率下降，不能发电的情况。
因此，在现阶段是采用使用蓄电池或者飞轮式蓄电装置来蓄积输出电力，以使风力的强弱平缓化的方式。
但是，对于使用蓄电池来使输出稳定化的装置来说，在风力急剧变化等情况下，会发生重复进行充放电的情况，这是所不希望的。
此外，在飞轮式蓄电装置的情况下，是采用由发电机所发的电力来驱动电动机，以使飞轮旋转，由此将电能转换为机械能而蓄积的方式。这样，在来自发电机的输出减少的情况下，由飞轮的能量将所述电动机作为发电机来使用，并向外部电力***输出。即，机械能再次被转换成电能。因此，存在转换损失显著增大的问题。
其中，上述问题并非仅限于风力发电设备，在由水力、波力等外力进行发电的设备中也同样存在。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种不使用蓄电池等蓄电装置，并不受外力变化的影响，能够稳定地进行输出的发电设备。
为了实现上述目的，本发明的发电设备的特征在于简单地使用差动型的发电机来进行发电。差动型的发电机不仅是一般称为转子的第一电机元件旋转，而且一般称为定子的第二电机元件也能够自由地旋转。
更详细地说，本发明的发电设备，包括：旋转体，受到外力而被旋转驱动，具有所需要量的惯性力矩；旋转型的油压泵，通过旋转体的旋转而驱动，产生油动力；第一油压泵马达，通过由油压泵产生的油动力而旋转驱动；第二油压泵马达，由第一油压泵马达的旋转驱动所产生的油动力而旋转驱动；发电机，具有连接于第一油压泵马达的旋转轴的第一转子、以及与第一转子同轴地连接于第二油压泵马达的旋转轴的第二转子，通过第一转子和第二转子的旋转而产生电力；第一转数检测装置，检测第一转子的转数；第二转数检测装置，检测第二转子的转数；和油动力控制装置，基于第一和第二转数检测装置的检测结果，控制相对于第一油压泵马达和第二油压泵马达的油驱动力，使第一转子和第二转子之间的转数差维持在一定的范围内。
在该结构中，即使是在外力发生变化的情况下，也能够由油动力控制装置将差动型发电机中的第一和第二转子之间的相对旋转数维持在一定的范围内，将输出电力的频率维持在所需要的范围内。
此外，优选第二油压泵马达不仅可以通过由第一油压泵马达的旋转驱动所产生的油动力所驱动，而且也可以通过由油压泵产生的油动力而旋转驱动。同样，优选第一油压泵马达也可以通过由第二油压泵马达的旋转驱动所产生的油动力所驱动。
作为油动力控制装置，可以考虑包括：第一油路，连接于从油压泵的流出端口到第一油压泵马达的流入端口；第一蓄能器，连接于第一油路；  第一卸载油路，从油压泵和第一蓄能器之间的第一油路中的第一分支点分支；第一开关阀，设置在第一卸载油路之中；第一阀，设置于第一分支点和第一蓄能器之间的第一油路、阻止从第一蓄能器向第一卸载油路的流动；第二开关阀，设置在第一蓄能器和第一油压泵马达之间的第一油路；第二阀，在第二开关阀关闭的情况下，能够使工作油流入第一油压泵马达的流入端口，并且能够防止其流入端口一侧的第一油路的工作油流出；和阀控制装置，控制第一开关阀和第二开关阀。
在这样的油动力控制装置中，通过开闭控制第一开关阀和第二开关阀，而能够将第一油压泵马达的旋转数控制在一定的范围内。
而且，油动力控制装置，在第一油压泵马达的旋转轴上连接有飞轮，且第二油压泵马达是分别具有作为流入端口与流出端口的两个流入流出端口的正反两方向型的马达的情况下，此时，还包括：第二油路，连接于从第一油压泵马达的流出端口到第二油压泵马达的流入流出端口的一方；第二蓄能器，连接于第二油路；第二卸载油路，从第一油压泵和第二蓄能器之间的第二油路中的第二分支点分支；第三开关阀，设置在第二卸载油路之中；第三阀，设置于第二分支点和第二蓄能器之间的第二油路、阻止从第二蓄能器向第二卸载油路的流动；第四开关阀，设置于第二蓄能器和第二油压泵马达之间的第二油路；第四阀，在第四开关阀关闭的情况下，能够使工作油流入第二油压泵马达的一方的流入端口，并且能够防止其流入流出端口一侧的第二油路的工作油的流出；和第三油路，能够使工作油流入流出相对于连接于第二油压泵马达的另一方的流入流出端口的另一方的流入流出端口。其中，此时，在向第二油压泵马达的另一方的流入流出端口供给了工作油的情况下，第二油压泵马达的旋转轴向着与第一油压泵马达的旋转轴的旋转方向相反的方向旋转，阀控制装置控制第三开关阀和第四开关阀。
在该结构中，通过第三和第四的开关阀的开闭切换控制，而能够调节对于第二油压泵马达的油动力的大小，能够控制第二油压泵马达的旋转轴的转数。由此，即使是在第一油压泵马达的转数下降到规定范围以下的情况下，第二油压泵马达的旋转轴也能够以适当的转数逆向旋转，将两转子之间的转数维持在一定范围内，以达到输出稳定化的目的。
而且，优选油动力控制装置包括连接于第二油压泵马达的一方的流入流出端口的第三卸载油路，和设置于第三卸载油路、由阀控制装置所限制的第五开关阀。而且，优选油动力控制装置包括第六开关阀，与第五开关阀相比设置于第三卸载油路的下游一侧，由阀控制装置所控制；第四油路，从第五开关阀和第六开关阀之间的第三卸载油路分支，连接于第一蓄能器和第二开关阀之间的第一油路；和第五阀，设置于第四油路，阻止从第一蓄能器向第六开关阀的流动。
在这样的结构中，在发电机的第一转子旋转中，当第四开关阀关闭，第五和第六开关阀打开时，发电机的第二转子通过发电扭矩开始在与第一转子同样的方向旋转，通过对第二和第六开关阀进行开关控制，而能够调整第二转子的旋转数，使第一和第二转子之间的相对旋转数维持在一定范围内。
进而，油动力控制装置设置有第五油路，从第一蓄能器和第二开关阀之间的第一油路分支，连接于第四开关阀和第二油压泵马达之间的第二油路，和第七开关阀，设置于五油路，由阀控制装置所控制。由此，能够由油压泵的油动力调整第二油压泵马达的旋转数。这在例如始动时等第一油压泵马达的旋转数降低、所引起的油动力小的情况下，能够利用油压泵的油动力，所以是有效的。
还有，在风力发电的情况下，所述旋转体是风车。而且，发电机可以是交流感应型、交流同步型、直流型等，与其形式无关。
本发明的上述目的及其特征与优点，可以通过以下参照附图的详细说明而得到充分的理解。
附图说明
图1是表示适用于本发明的发电设备的一个实施方式的简要说明图。
图2是表示在图1的发电设备中所使用的发电机及其周围要素的结构的部分截面图。
图3是表示图1的发电设备中的作用的时间流程图。
图4A是本发明的发电设备中的基本油压线路图。
图4B是与图4A的油压线路图等价的电路图。
图5是表示在风力发生较大变化的情况下的图1的发电设备中的作用的时间流程图。
图6A～图6F是分别表示图5中所述的多个时刻的能量流程图。
图7是表示本发明的另一个实施方式，是与图1同样的简要说明图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。其中，在所有的图中，对相同或者相当的部分标注同一符号，并省略重复的说明。
图1是表示本发明中发电设备10的简要说明图。图示实施方式的发电设备10是用于风力发电中，其使用螺旋桨型风车12。本发明的发电设备10基本上是通过风车12将外力、即在受到风力而旋转的情况下所产生的机械动力转换为油动力，之后，将该油动力再次转换为机械动力，从而使发电机14的旋转轴旋转。因此，对于图示的发电设备10来说，其设置有包含将机械动力转换成油动力的油压泵16和将油动力转换为机械动力的油压泵马达18(第一油压泵马达)的油压装置20。其中，下面还要对其进行详细叙述，发电机14是称为差动型的发电机。
油压泵16是定容量型的单向旋转式，在图示的实施方式中，使用油压泵马达作为油压泵16，在工作油被强制性地供给到流入端口22的情况下，起到能够作为马达的作用。油压泵16的旋转轴24连接于风车12的旋转轴。旋转轴24由设置在吊舱(nacelle)30上的轴承(未图示)可旋转地支撑，油压泵16被配置在该吊舱30内。其中，所谓吊舱30，是指可旋转地支撑于站立在地面上的支柱32的上部的箱体。此外，油压泵16的流入端口22通过油路34而与设置在吊舱30内的油箱36相连通。在该油路34中，设置有用于防止工作油从油压泵16一侧向油箱36逆流的逆流停止阀38。
油压泵马达18是定容量型的单向旋转式，通过从流入端口40送入工作油而使旋转轴42旋转，此外，通过旋转轴42的旋转而能够从流入端口40吸入工作油，并从流出端口44排出工作油。
在油压泵马达18的流入端口40上连接有从油压泵16的流出端口50延伸的油路52(第一油路)。从油路52的中途分支出卸载油路(第一卸载油路)54，并延伸到油箱36。在该卸载油路54中设置有电磁式的开关阀56(第一开关阀)。该卸载油路54以及开关阀56被配置在吊舱30内。由来自控制装置58(阀控制装置)的信号来控制开关阀56。
此外，在油路52中，按照从卸载油路54的分支点60(第一分支点)向下游的顺序设置有逆流停止阀62(第一阀)、蓄能器64(第一蓄能器)、以及开关阀(第二开关阀)66。逆流停止阀62用于阻止工作油从蓄能器64一侧向卸载油路54流动，其被设置在吊舱30内。蓄能器64能够接受从油压泵16压送来的工作油，并储压至规定的压力。开关阀66是电磁式的，由所述控制装置58对其进行开闭控制。
连接于配置在吊舱30的外部的油箱68的油路70，从开关阀66和油压泵马达18之间的油路52开始分支。在该油路70上设置有逆流停止阀72(第二阀)，其用于阻止工作油从油路52向油箱68的流动，另一方面，在开关阀66关闭的状态下，还能够使工作油从油箱68流入油压泵马达18的流入端口40。
油压泵马达18的旋转轴42同轴地连接于飞轮74。飞轮74是还称为惯性轮的部件，在由油压泵马达18的驱动而旋转时，即使是在向油压泵马达18的油动力切断后，也能够通过惯性而继续旋转，从而使旋转轴42继续旋转。
此外，飞轮74的旋转轴76还连接于发电机14的内侧转子78(第一转子)，因此，发电机14的内侧转子78能够与油压泵马达18的旋转轴42一体地旋转。
这里，对发电机14进行详细说明。如图2所示，对于本实施方式的发电机14来说，其设置有内侧转子78、以及与该内侧转子78同轴安装的外侧转子80(第二转子)。外侧转子80被设置在发电机14的外壳82内。外壳82的两端部由轴承84、85所支撑，并可自由旋转。因此，外侧转子80能够自由地旋转。而一般的发电机是外壳固定，在这一点上本发明的发电机14与一般的发电机不同。而且，内侧转子78由外壳82的两端部的轴承86、87所支撑，可自由地旋转。
在构成内侧转子78的线圈上，通过滑环88而连接于直流励磁电源。直流励磁电源由整流三相交流的整流电路90和调节励磁直流电流及电压的控制电路92所构成。当直流电流从该直流励磁电源向内侧转子78的线圈供给的情况下，内侧转子78形成磁场。
对于外侧转子80来说，在励磁的内侧转子78相对外侧转子80旋转的情况下，如三相交流所能够的那样，例如由星型连接或者三角连接而设置的线圈所构成，这三个输出接头通过滑环94而连接于变压器96，从变压器96向外部输出发电的交流电流。
在设置有外侧转子80的外壳82的一端连接有可正反两方向旋转的油压泵马达100(第二油压泵马达)的旋转轴102(参照图1，在图2中未图示)。在本实施方式中，如图2所示，油压泵马达100与发电机14同轴配置，其旋转轴102是中空的筒状，使得内侧转子78的轴104贯通其内侧。来自该油压泵马达100的一方的流入流出端口106的油路108(第三油路)与油箱68相连接，在另一方的流入流出端口110上，连接有从油压泵马达18的流出端口44延伸的油路(第二油路)112。其中，来自油路112的工作油流入油压泵马达100的流入流出端口110时，油压泵马达100的旋转轴102能够与油压泵马达18的旋转轴42反向旋转。
在油路112上，连接有从分支点114(第二分支点)开始分支、并具有开关阀(第三开关阀)116的卸载油路(第二卸载油路)118。而且，在油路112上，向着油压泵马达100的顺序，设置着具有逆流停止阀(第三阀)120、蓄能器(第三蓄能器)122、开关阀(第四开关阀)124和逆流停止阀(第四阀)126的油路128。
连接于油箱68的卸载油路132(第三卸载油路)，从油路128与油压泵马达100之间的油路112中的分支点130开始分支。在该卸载油路132上设置有开关阀134(第五开关阀)、以及在其下游一侧的开关阀136(第六开关阀)。而且，从该油路开始，油路(第四油路)138从开关阀134、136之间延伸，在开关阀66与蓄能器64之间而连接于油路52。在油路138中，设置有用于阻止工作油从油路52向卸载油路132流动的逆流停止阀140(第五阀)。
在图示的实施方式中，油路142还从蓄能器122和开关阀124之间的油路112开始分支，该油路142连接于油压泵16的流入端口22。在油路142中设置有开关阀144。
其中，关于油路112的油压泵马达18，开关阀116，卸载油路118，逆流停止阀120，蓄能器122，开关阀124，逆流停止阀126，油路128，以及油压泵马达100，还有，关于从油路112到油路142的油路的油压泵马达18，开关阀116，卸载油路118，逆流停止阀120，蓄能器122，开关阀144，逆流停止阀38，油路34，以及油压泵16，分别相当于关于油路52的油压泵16，开关阀56，卸载油路54，逆流停止阀62，蓄能器64，开关阀66，逆流停止阀72，油路70，以及油压泵马达18，具有同样的功能。而且，开关阀116、124、134、136、144是电磁式的，它们由控制装置58所控制。
在控制装置58上连接有：油压泵16，油压泵马达18以及在油压泵马达100旋转轴的24、42、102上分别设置的旋转速度传感器(转数检测装置)150、152、154，以及用于分别检测蓄能器64、122压力的压力传感器156、158。而且，在控制装置58上还连接有风速传感器160。控制装置58基于来自这些传感器150～160的信号，对开关阀56、66、116、124、134、136、144进行控制。
其中，对于吊舱30上设置的风车12、油压泵16、油箱36、逆流停止阀38、开关阀56等以外的构成要素，最好配置在吊舱30的外部的发电设备的房屋内部。此外，在图2中，符号170、172是用于使轴与轴之间结合的轴接头。
接着，参照表示开关阀56等的开闭、风速、油压泵16的旋转轴24的转数等关系的时间流程图的图3，对上述结构中的发电设备10的作用进行说明。
首先，对从无风状态的风车12不旋转的状态到开始发电的情况进行说明。其中，在该例中，假定风的变化过程如下。即，首先，从无风状态，到达超过额定风速(第一风速)且具有比发电机14的发电能量大的第二风速，经过一定的时间后，进而超过该第二风速，到达第三风速，再经过一定的时间后，成为额定风速以下的第四风速，最后成为第一风速，继续上述状态。
这里，在内侧转子78相对于发电机14的外侧转子80的相对转数在规定值(例如1500rpm)前后的一定范围内的情况下，能够向外部电力***输出额定频率(例如具有50Hz的频率的电力)。此外，在发电开始时，具有能够随时供给的装置，以使工作油能够充分地进入油箱36、68以及全部的油路中，不至于在工作时在油箱36的内部没有油。
其中，用于向吊舱30内的油箱36供给工作油而消费的能量，作为从油箱36向油箱68流动时的势能(potential head)而再生，原理上是没有损失的。
当将发电设备10开始发电的工作开关(未图示)接通(ON)时，控制装置58发出控制信号，从而形成开关阀66关闭、开关阀56打开状态。其中，此时的开关阀116为打开状态，开关阀124、134为关闭状态。
这样，在风吹动，风车12旋转，油压泵16的旋转轴24旋转时，工作油从油箱36吸入，排出。此时，虽然工作油从油路52通过卸载油路54而返回到油箱36，但是由于因为逆流停止阀38以及打开状态的开关阀56的原因而使得油压泵16几乎不受负载，所以风车12的启动所需要的风速减小，而且，一旦启动的风车12将随着风速的增加而加速(图3的t0～t1)。
在此期间，控制装置58从旋转速度传感器150监视油压泵16的旋转轴24的转数、以及从风速传感器监视风速，由于风速为第二风速，所以可计算求出适合于该第二风速所对应的油压泵16的旋转轴24的最佳转数(风车12的最佳周速比中的转数)。而且，能够进行开关阀56的开闭切换控制，从而得到该最佳转数(图3的t1～t2)。
这里，对开关阀56的开关控制的一例进行叙述。开关阀56虽然在风车12开始旋转的最初为关闭状态，但是如果超出了从风速与最佳周速比所求得的最佳转数，则当将其瞬时切换为关闭状态时，来自油压泵16的工作油向逆流停止阀62的下游而被供给。此时的蓄能器64内部的压力值成为油压泵16的负荷。由此，通过调整开关阀56的关闭时间，而能够调整油压泵16的转数，从而将风车12的转数调整为最佳周速比的转数。
通过在适当的时刻重复开关阀56的开关(切换)，使工作油逐渐送到蓄能器64、开关阀66关闭的同时，蓄能器64的压力上升，储存能量。当然，开关阀66的初期关闭也不是绝对的条件，无论是在适当的时刻为打开状态，还是进行开闭，抑或即使是在初期为打开状态也没有问题。
在该例中，如果储存在蓄能器64中的压力达到了规定值，则控制装置58根据来自压力传感器156的信号而识别该状态，将开关阀66从关闭状态切换为打开状态。其结果是，工作油从蓄能器64流向油压泵马达18，油压泵马达18的旋转轴42开始旋转，并逐渐加速(图3的t2～t3)。通过油压泵马达18的工作油，通过卸载油路118和打开状态的开关阀116，而流入油箱68。
希望在使开关阀66打开的时刻t2时的蓄能器64的压力值为能够将发电机14早期加速到可以由电力***的频率发电的转数。但是，这也不是绝对的条件。
开关阀66开放后接着是开关阀56的开闭切换控制，因此，风车12的转数可维持为适应于第二风速的最佳转数，但蓄能器64内的压力逐渐减少。在此期间，在油压泵马达18的旋转轴42旋转的同时，飞轮74旋转，来蓄积能量。这样，对于旋转轴42的转数来说，当达到了能够使发电机14以电力***频率进行发电的值、例如1500rpm时，从发电机14开始向外部电力***输出(图3中的t3)。其后，由于旋转轴42的转数进一步增加，如果达到了发电频率的容许范围内的最大值的转数，则控制装置58基于来自旋转速度传感器152的信号而开始对开关阀66的开闭进行切换控制(图3的t4～t5)。
其中，在从发电开始到内侧转子78以规定值(1500rpm)旋转期间，开关阀124、134为关闭状态。因此，对于油压泵马达100的油路闭塞，油压泵马达100为锁定状态，由于外侧转子80为静止状态，所以外侧转子80具有与一般发电机中的定子同样的功能。
开关阀66的开闭切换控制，是用于将油压泵马达18的旋转轴42的转数控制在发电机14的发电频率所容许的范围内。也就是说，通过将开关阀66从打开状态切换为关闭状态，而能够将工作油从蓄能器64一侧向油压泵马达18的供给切断，油压泵马达18的旋转轴42的转数减少。此时，油压泵马达18由于飞轮74所具有的惯性而继续旋转，工作油从油箱68经过油路70和逆流停止阀72而被供给到油压泵马达18。此外，由于第二风速所具有的能量大于发电能量，所以通过关闭开关阀66，能够伴随着开关阀56的开闭切换，在蓄能器64内蓄积压力。通过以适当的间隔进行开关阀66的开闭，能够将旋转轴42的转数维持在希望的范围内，由于发电机14的内侧转子78相对于停止状态的外侧转子80以1500rpm的转数旋转，所以能够进行稳定的发电。
接着，当风力增强，控制装置58通过来自风速传感器160的信号而使风速开始上升到第二风速以上时，控制装置58使开关阀56打开，减轻作用于风车12的负荷，使风车12(油压泵16的旋转轴24)的旋转加速(图3的t5～t6)。这样，如果风速达到了第三风速，则为了适应于其第三风速的转数，开关阀56的开闭切换控制与上述时刻t1～t2的情况同样进行(图3的t6～t7)。此时，由于风的能量远远大于发电能量，所以在蓄能器64中蓄积该大部分的剩余能量。
其中，在本实施方式中，在从第二风速增加到第三风速时，由于油压泵马达18的旋转轴42的转数达到了1500rpm，所以在时刻t6～t7之间开关阀56、66的开闭切换的控制继续进行，但是在蓄能器64的压力上升的情况下，开关阀66的闭状态与开状态之间的间隔(打开状态的时间)缩短。
如果风速从第三风速减少到第四风速，则控制装置58使开关阀56关闭，油压泵16的旋转轴24的转数被制动在适合于风速的转数。此时，制动能量也作为储存能量而被蓄积(图3的t7～t8)。
但是，由于第四风速低于额定风速，所以不能取得额定发电能量。在这种情况下，利用比额定风速强的第二、第三风速时回收并在蓄能器64中蓄积的能量，发电机14能够维持额定的发电。
如果风速从第四风速增大到第一风速，则控制装置58使开关阀56打开，油压泵16的旋转轴24的转数加速至适合于风速的转数(图3的t9以后)。
由于维持第一风速的能量与发电能量等同，所以其后，当开关阀56关闭，开关阀66打开时，开关阀56的吐出量与向油压泵马达18的供给量取得平衡，油压泵18的旋转轴42的转数维持为一定的转数(1500rpm)，发电以一定的频率继续。
其中，在上述工序中，虽然吊舱30的油箱36内的工作油在减少，但是只需将油箱68内的工作油在适当的时间补充给油箱36即可。
如上所述，在本实施方式的结构中，油压泵18的旋转轴42，即发电机14的内侧转子78的旋转被维持为一定，能够不受风力变化的影响而进行稳定的发电。在现有的装置中，由于是由油压线路而维持相同的目的，所以考虑了使用高价的可变容量型的油压泵马达的油压传动***，但本发明能够以廉价的定容量型的油压泵56和油压泵马达16而得到优异的效果。
图4A是简化表示油压装置20的上述部分的线路。此外，图4B是与图4A的油压线路等价的电路图(电流源电路)。在图4B中，I1是电流源，R1是负载，C1是电容，S1、S2是晶体管等切换元件，D1、D2是整流器，L1、L2是感应器。电流源I1相当于油压泵16，负载R1相当于油压泵马达18。电容C1是蓄能器64。切换元件S1、S2分别相当于开关阀56、66，整流器D1、D2分别相当于逆流停止阀62、72。而且，感应器L1相当于油压泵16***所具有的惯性，L2相当于飞轮74的惯性。
图4B所示的电路，是作为切换能量控制电路或者能量储存电路而公知的电路，只要通过调整切换元件S1、S2的切换频率以及能量宽度，就能够调整负载R1的电压。与该图4B的电路等价的图4B的油压线路也能够表现出同等的作用，通过进行开关阀66、56的开闭切换控制，能够调整相当于负载R1的油压泵马达18的旋转轴42的转数，使其转数维持在一定的范围内，这一点是容易理解的。
其中，从油压泵马达18经由油路112、142而到达油压泵16的油压线路，相当于图4A的油压线路。因此，如果应该进行发电的油压泵马达18的旋转轴42旋转，飞轮74内储存能量，则与上述同样，如果控制开关阀116、144的开闭，就能够使油压泵16(在本实施方式中使用油压泵马达)旋转。在想对风车12积极地进行加速的情况下，提供了其辅助力。
接着，参照表示风速、旋转轴42、102的转数以及发电能量的关系的图5，以及与能量流程图的图6A～图6F，对风大于第三风速，发电机14的内侧转子78的转数超过规定值、例如1500rpm的情况，以及风比第一风速弱，内侧转子46的转数未达到1500rpm的情况加以说明。其中，在图6A～图6F中，额定电能为“50”。
首先，在图5的t10～t11时刻中，风速超过所述第三风速，控制装置58根据来自风速传感器160的信号而识别其状态。这样，控制装置58与图3的时刻t0～t3中所示的情况大体同样，对开关阀56与开关阀66进行开闭切换控制，使油压泵马达18的旋转轴42、即发电机14的内侧转子78的转数上升，直至超过规定值(1500rpm)的转数。
在此期间，不进行发电，如图6A所示，假定从油压泵16输出而输入油压泵马达18的能量为“100”的情况下，该“100”的能量原封不动地储存于飞轮74。其中，在图6A～图6F的能量流程中，假定未有任何损失。
另一方面，如果控制装置58由来自旋转速度传感器152的信号而识别了旋转轴42的转数超过了规定值，则使开关阀134、136打开(图5的t11～t12)。此时，开关阀124维持关闭状态。
此时，由于内侧转子78旋转，即所谓的由发电扭矩对外侧转子80施加与内侧转子78在同一旋转方向旋转的力。这样，在内侧转子78的转数达到规定值，超过该值的时刻，为了打开开关阀134、136，油压泵马达100的流入流出端口106通过油路108而与油箱68连通，对于外侧转子80的约束力进行释放，由发电扭矩使外侧转子80开始旋转。由于外侧转子80与内侧转子78的转数同等地加速，所以在外侧转子80与内侧转子78之间的转数差超过规定值的情况下，控制装置58基于来自旋转速度传感器152、154的信号而对开关阀136进行开闭切换控制，给予外侧转子80负荷并调节其转数，能够经常将内侧转子78的相对于外侧转子80的转数维持为规定的值。通过对开关阀136进行开闭切换控制而调节外侧转子80(油压泵马达100的旋转轴102)的转数，由于油压泵马达100、开关阀136、逆流停止阀140以及蓄能器64，与油压泵16、开关阀56、逆流停止阀62、以及蓄能器64同等相当，所以容易理解。
这样，即使是在发电机14的内侧转子78的转数增加的情况下，也能够以电力***频率进行发电。
图6B是表示图5的t11～t12之间的一个时刻，例如油压泵马达18的旋转轴42为2000rpm，且油压泵马达100的旋转轴102为500rpm的时刻的能量流程。在该图中，如果对油压泵马达18输入“100”的能量，则使用发电机14向外部电力***输出相当于额定发电能量的“50”，其余的“50”储存于飞轮74。此时，使用发电机14中的内侧转子78的旋转能量的一部分(“10”)驱动油压泵马达100，油压泵马达100所产生的油动力用于油压泵马达18的驱动而回收，由此“60”的能量从油压泵马达18向发电机14移动。
其后，在风速减小，成为仅具有比发电能量小的能量的风速的情况下，进行开关阀56、66的开闭切换控制，减少向油压泵马达18的油动力，控制旋转轴42、以及内侧转子78的转数(图5的t12～t13)。与此同时，进行开关阀136的切换控制，控制油压泵马达100的旋转轴102，以及外侧转子80的转数，维持内侧转子78与外侧转子80之间的转数差为一定的值(1500rpm)。由此保持发电机14的输出为稳定状态。
参照图6C对该状态进行说明。如图6C所示，在图5的t12～t13的初期阶段(风速减速)的一个时刻(例如油压泵马达18的旋转轴42的转数低于1800rpm，油压泵马达100的旋转轴102的转数低于300rpm的时刻)，例如从油压泵16向油压泵马达18输入的能量比额定发电能量小“40”。但是，在该时刻，为了输出“50”的发电能量，可知仅将飞轮74中储存的能量的“10”取出，作为驱动发电机14的能量而使用。其中，由于向发电机14输送的能量中的一部分(“5”)是通过油压泵马达100而在油压泵马达18中回收，所以从油压泵马达18向发电机14移动“55”的能量。
而且，从表示图5的t12～t13的后期阶段的能量流程的图6D可知，即使是向油压泵马达18输入的能量降低到“30”，也能够从飞轮74取出利用更大的能量“20”，稳定地得到“50”的发电能量。
这样，在风停止，风车12的旋转停止的情况下，在油压泵马达18的旋转轴42的转数达到了1500rpm的时刻，控制装置58关闭开关阀66，打开开关阀116，而且关闭开关阀134、136(图5中的t13)。由于即使是开关阀66关闭，油压泵马达18的流入端口40也是通过油路70而与油箱68呈连通状态，所以能够由飞轮74的惯性使旋转轴继续旋转，从而持续发电。
如果旋转轴42的转数低于规定的值，则控制装置58根据来自旋转速度传感器152的信号而识别该状态，进行开关阀116、124的开闭切换控制，从油压泵马达18流出的工作油通过油路112而供给到油压泵马达100的流入流出端口110。从油压泵马达18通过开关阀116、蓄能器122，经由开关阀124而到达油压泵马达100的油压线路，与图4A所示的油压线路等同。所以，通过对开关阀116、124的开闭切换控制，就能够使油压泵马达100的旋转轴102旋转，且能够调整其转数。当向油压泵马达100的流入流出端口110供给工作油时，油压泵马达100的旋转轴102，即发电机14的外侧转子80的旋转方向，与油压泵马达18的旋转轴42，即内侧转子78的旋转方向相反，能够将内侧转子78对于外侧转子80的转数维持为规定的值(1500rpm)。
该状态是图6E，表示旋转轴42的转数为1500rpm以下，旋转轴102为逆向旋转的时刻。在该时刻，例如来自飞轮74的“40”的能量作为直接发电能量而被利用，同时，以来自飞轮的“10”的能量驱动油压泵马达100，因此将所发生的油动力送到油压泵马达18，作为旋转轴42、乃至发电机14的内侧转子78的驱动力，由此能够维持发电能量“50”。在这样仅由油压泵马达100的旋转就能够在蓄能器122中蓄积充分的能量的情况下，即使是在风停止的状态下，也能够继续稳定地进行发电。
而且，如图5的时刻t14～t15中所示，如果再次开始吹风，使油压泵马达18的旋转轴42再开始旋转，则进行开关阀56、66的切换控制，增加旋转轴42的转数，同时通过对开关阀116、124的切换控制而减少油压泵马达100的转数，在这样的情况下也能够将内侧转子78对于外侧转子80的旋转数维持为规定的值。
图6F是从图5的t14到旋转轴102的转数成为“0”的一个时刻的能量流程，此时，为了将油压泵马达100的旋转数减速至逆向状态为0，来自油压泵马达100的能量用于发电机14的外侧转子80的减速。在从该油压泵马达100向发电机14的能量移动为“10”的情况下，即使是向油压泵马达18的输入能量为“100”，只要发电所需要的能量为“40”即可，其余的能量储存于飞轮74。旋转轴102的转数回到“0”以后，实施与图5的t11相同的动作。
这样，即使是在风临时停止的情况下，在本实施方式的结构中，也能够对外部电力***进行稳定的输出。
以上，对本发明所希望的实施方式进行了说明，但是，本发明当然并不限于上述实施方式。
例如，在上述实施方式中，是在油压泵16的旋转轴上连接螺旋桨型风车12，但也可以连接戴瑞斯(Darrieus、桶形)型或者萨窝纽斯(Savonius、打蛋形)型风车。戴瑞斯型或者萨窝纽斯型风车由于在接近地面的地方设置有轴承，所以没有必要如吊舱30那样在距离地面的位置设置油箱，能够将油箱全部设置在地上的一处。而且，使油压泵16旋转的外力也不限于风力，还可以是水力、波力等。
此外，差动型发电机也是两个转子都为碟状，即包含碟型发电机。而且，各个转子可以是电流流过线圈的结构，或者是单纯棒状导体的结构，或者永久磁铁的结构。
而且，还可以是省去开关阀136以及油路138，且具有调节开关阀134中流量的功能，进行调节油压泵马达100的转数。
此外，如图7所示，也可以是油路200(第五油路)从蓄能器64和开关阀66之间的油路52分支，该油路200在开关阀124与油压泵马达100之间连接于油路122，同时，该油路200通过开关阀202(第七开关阀)而设置。在该结构中，也可以由油压泵16所发生的油动力而驱动油压泵马达100。在不设置油路200的情况下，例如在开始吹风时，如图5的时刻t10～t11中所示，虽然油压泵马达18的转数减少，不能以额定值进行发电，但通过设置油路200，即使开始吹风，也能够使油压泵马达100旋转，将转子78、80之间的转数差迅速地控制在规定的范围内。
其中，开关阀202相当于开关阀66，此外，在油路200上设置有相当于逆流停止阀72的泵，但其也可以由逆流停止阀126所代替。进而，对于图7的结构来说，其它部分与图1的结构完全相同，同一部分都标注同样的符号，其重复的说明予以省略。
而且，在上述实施方式中，飞轮74是仅安装在油压泵马达18的旋转轴42上，但也可以在油压泵马达100的旋转轴102上安装别的飞轮。而且，还可以不使用飞轮74，考虑仅在旋转轴102上安装飞轮。这是在风速具有的能量超过了额定发电能量的情况下，考虑由油压泵马达18的多余能量使油压泵马达100积极地逆转，使连接于旋转轴102的飞轮旋转，而储存能量的形式等。
而且，在上述实施方式中，作为检测发电机中第一转子(内侧转子)的转数的第一旋转数检测装置，以及检测第二转子(外侧转子)的转数的第二旋转数检测装置，分别使用旋转速度传感器152、154，但也可以考虑其它装置，例如可以考虑在由油压泵马达18、100中内置的旋转计而检测的情况下，从油压泵马达18、100内流过的工作油的流量而检测的装置，或者从飞轮74的转数来检测的装置等。
综上所述，根据本发明，使用定容量型的油压泵以及油压泵马达，能够提供即使是在外力(风力等)变化的情况下也能够进行稳定输出的发电设备及用于其的油压装置。
特别是，本发明由于不需要蓄电池以及飞轮式蓄电装置，或者是高价的可变容量型的油压泵马达，所以能够廉价地制造发电设备。
通过以上内容，应该能够对本发明及其优点有充分的理解，但上述形式只不过是代表性的实施方式，在不超出本发明的精神以及范围，且不失去实质性优点的前提下，能够进行各种变更。

Claims (11)

1.一种发电设备，其特征在于，包括：
旋转体，受到外力而被旋转驱动，具有所需量的惯性力矩；
旋转型的油压泵，通过所述旋转体的旋转而驱动，并产生油动力；
第一油压泵马达，通过由所述油压泵产生的油动力而旋转驱动；
第二油压泵马达，通过所述第一油压泵马达旋转驱动所产生的油动力而旋转驱动；
发电机，具有连接于所述第一油压泵马达的旋转轴的第一转子、以及与所述第一转子同轴地连接于所述第二油压泵马达的旋转轴的第二转子，通过所述第一转子和所述第二转子的旋转而产生电力；
第一转数检测装置，检测所述第一转子的转数；
第二转数检测装置，检测所述第二转子的转数；和
油动力控制装置，基于所述第一和第二转数检测装置的检测结果，控制相对于所述第一油压泵马达和所述第二油压泵马达的油驱动力，使所述第一转子和所述第二转子之间的转数差维持在一定的范围内。
2.根据权利要求1所述的发电设备，其特征在于：
还具有，从所述油压泵(16)和所述第一油压泵马达(18)之间的油路(52)分支，并与所述第二油压泵马达(100)连接的分支油路(200)，和设置在所述分支油路(200)中的开关阀(202)，
在所述开关阀(202)为打开的状态下，所述第二油压泵马达(100)也能够通过由所述油压泵(16)产生的油动力而旋转驱动。
3.根据权利要求1所述的发电设备，其特征在于：
所述第二油压泵马达(100)为正反两方向型，
所述发电设备还具有，从所述第一油压泵马达(18)和所述第二油压泵马达(100)之间的油路(112)分支，并与所述第一油压泵马达(18)连接的分支油路(132，138)，和设置在所述分支油路中的开关阀(134)，
在所述开关阀(134)为打开的状态下，所述第一油压泵马达(18)也能够通过由所述第二油压泵马达(100)产生的油动力而旋转驱动。
4.根据权利要求1所述的发电设备，其特征在于，所述油动力控制装置包括：
第一油路，连接于从所述油压泵的流出端口到所述第一油压泵马达的流入端口；
第一蓄能器，连接于所述第一油路；
第一卸载油路，从所述油压泵和所述第一蓄能器之间的所述第一油路中的第一分支点分支；
第一开关阀，设置在所述第一卸载油路之中；
第一阀，设置于所述第一分支点和所述第一蓄能器之间的所述第一油路上、阻止从所述第一蓄能器向所述第一卸载油路的流动；
第二开关阀，设置在所述第一蓄能器和所述第一油压泵马达之间的所述第一油路上；
第二阀，在所述第二开关阀关闭的情况下，能够使工作油流入所述第一油压泵马达的流入端口，并且能够防止其流入端口一侧的所述第一油路的工作油流出；和
阀控制装置，控制所述第一开关阀和所述第二开关阀。
5.根据权利要求4所述的发电设备，其特征在于：
所述第一油压泵马达，在其旋转轴上连接有飞轮，
所述第二油压泵马达是分别具有作为流入端口以及流出端口的两个流入流出端口的正反两方向型的马达，
所述油动力控制装置还包括：
第二油路，连接于从所述第一油压泵马达的流出端口到所述第二油压泵马达的一方的流入流出端口；
第二蓄能器，连接于所述第二油路；
第二卸载油路，从所述第一油压泵马达和所述第二蓄能器之间的所述第二油路中的第二分支点分支；
第三开关阀，设置在所述第二卸载油路之中；
第三阀，设置于所述第二分支点和所述第二蓄能器之间的所述第二油路、阻止从所述第二蓄能器向所述第二卸载油路的流动；
第四开关阀，设置于所述第二蓄能器和所述第二油压泵马达之间的所述第二油路上；
第四阀，在所述第四开关阀关闭的情况下，能够使工作油流入所述第二油压泵马达的所述一方的流入流出端口，并且能够防止该流入流出端口侧的所述第二油路的工作油的流出；和
第三油路，与所述第二油压泵马达的不同于所述一方的流入流出端口的另一方的流入流出端口连接，能够使工作油流入流出所述另一方的流入流出端口，其中，
在向所述第二油压泵马达的所述一方的流入流出端口供给了工作油的情况下，所述第二油压泵马达的旋转轴向着与所述第一油压泵马达的旋转轴的旋转方向相反的方向旋转，
所述阀控制装置控制所述第三开关阀和所述第四开关阀。
6.根据权利要求5所述的发电设备，其特征在于，所述油动力控制装置还包括：
连接于所述第二油压泵马达的所述一方的流入流出端口的第三卸载油路；和
设置于所述第三卸载油路、由所述阀控制装置所限制的第五开关阀。
7.根据权利要求6所述的发电设备，其特征在于，所述油动力控制装置还包括：
第六开关阀，与所述第五开关阀相比设置于所述第三卸载油路的下游一侧，由所述阀控制装置所控制；
第四油路，从所述第五开关阀和所述第六开关阀之间的所述第三卸载油路分支，连接于所述第一蓄能器和所述第二开关阀之间的所述第一油路；和
第五阀，设置于所述第四油路，阻止从所述第一蓄能器向所述第六开关阀的流动。
8.根据权利要求5所述的发电设备，其特征在于，所述油动力控制装置还包括：
第五油路，从所述第一蓄能器和所述第二开关阀之间的所述第一油路分支，连接于所述第四开关阀和所述第二油压泵马达之间的所述第二油路；和
第七开关阀，设置于所述第五油路，由所述阀控制装置所控制。
9.根据权利要求6所述的发电设备，其特征在于，所述油动力控制装置还包括：
第五油路，从所述第一蓄能器和所述第二开关阀之间的所述第一油路分支，连接于所述第四开关阀和所述第二油压泵马达之间的所述第二油路；和
第七开关阀，设置于所述第五油路，由所述阀控制装置所控制。
10.根据权利要求7所述的发电设备，其特征在于，所述油动力控制装置还包括：
第五油路，从所述第一蓄能器和所述第二开关阀之间的所述第一油路分支，连接于所述第四开关阀和所述第二油压泵马达之间的所述第二油路；和
第七开关阀，设置于所述第五油路，由所述阀控制装置所控制。
11.根据权利要求1所述的发电设备，其特征在于：
所述旋转体是风车。
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