JP2002339856A - Electric brake device of permanent magnet type wind power generator - Google Patents
Electric brake device of permanent magnet type wind power generatorInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、永久磁石型同期
発電機を用いた風力発電システムの電気ブレーキ装置に
関し、特に風車の停止状態を維持したり回転中の風車を
減速するための永久磁石型風力発電機の電気ブレーキ装
置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric brake device for a wind power generation system using a permanent magnet type synchronous generator, and more particularly to a permanent magnet type for maintaining a stopped state of a wind turbine or decelerating a rotating wind turbine. The present invention relates to an electric brake device for a wind power generator.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、風車により回転する永久磁石に
電機子回路（コイル）を対向配置した風力発電機におい
て、機械式のブレーキ（たとえば、ディスクブレーキ）
は、風車の回転軸（または、発電機の回転子）に設けら
れている。2. Description of the Related Art Generally, in a wind power generator having an armature circuit (coil) opposed to a permanent magnet rotated by a wind turbine, a mechanical brake (for example, a disc brake) is used.
Is provided on the rotating shaft of the windmill (or the rotor of the generator).
【０００３】また、特開２０００−１９９４７３号公報
には、風力発電システムにおいて、交流発電機の出力を
短絡することにより風車にブレーキをかけ、風車の回転
数を低下させて過回転を防止する技術が記載されてい
る。[0003] Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-199473 discloses a technique in a wind power generation system in which the output of an AC generator is short-circuited to apply a brake to the wind turbine and reduce the rotation speed of the wind turbine to prevent overspeed. Is described.
【０００４】通常、増速ギア付きの風力発電機の場合に
は、発電機が増速ギアを介して風車に接続されているの
で、発電機の回転数が高い分だけトルクは小さくなる。
したがって、トルクの小さい高速回転側に機械式のブレ
ーキを設けることが可能であることから、比較的コンパ
クトなブレーキを構成することができる。Normally, in the case of a wind power generator with a speed increasing gear, since the generator is connected to the wind turbine through the speed increasing gear, the torque is reduced by an increase in the number of revolutions of the generator.
Therefore, a mechanical brake can be provided on the high-speed rotation side where the torque is small, so that a relatively compact brake can be configured.
【０００５】一方、近年では、増速ギアが発生する騒音
が存在しないという利点から、同期発電機を用いたギア
レスの風力発電システムが導入されている。特に、永久
磁石型同期発電機を用いた風力発電システムは、回転子
に励磁損失が発生しないという点で、巻線界磁型同期発
電機を用いたシステムよりも有利であることが知られて
いる。On the other hand, in recent years, a gearless wind power generation system using a synchronous generator has been introduced because there is no noise generated by the speed increasing gear. In particular, it is known that a wind power generation system using a permanent magnet type synchronous generator is more advantageous than a system using a winding field type synchronous generator in that no excitation loss occurs in the rotor. I have.
【０００６】このような、ギアレスの風力発電システム
においては、増速ギアを介在させることなく風車と発電
機とが直結されているので、発電機の回転数が風車の回
転数と一致し、増速ギア付きの発電機の場合よりも回転
数が小さくなる。[0006] In such a gearless wind power generation system, since the wind turbine and the generator are directly connected without the interposition of a speed increasing gear, the rotation speed of the generator matches the rotation speed of the wind turbine and increases. The number of revolutions is lower than in the case of a generator with a speed gear.
【０００７】一方、このときの発電機のトルクは、増速
ギア付きの発電機の場合に比べて大きくなるので、風車
の過回転を防止するために大きなブレーキトルクが必要
となり、ブレーキ装置の重量体積が大きくなってしま
う。On the other hand, the torque of the generator at this time is larger than that of the generator with a speed increasing gear, so that a large brake torque is required to prevent the windmill from over-rotating, and the weight of the brake device is increased. The volume increases.
【０００８】また、上記特開２０００−１９９４７３号
公報に記載された従来技術においては、風車の過回転を
防止するために、発電機の出力端子を短絡しているの
で、発電機の定格回転数以上の回転状態で発電機出力を
短絡することになる。In the prior art described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-199473, the output terminal of the generator is short-circuited in order to prevent over-rotation of the wind turbine. The generator output is short-circuited in the above rotation state.
【０００９】この場合、短絡時（ブレーキ時）におい
て、瞬時に発電機の電機子コイルに過大な電流が流れる
ことになり、このときの電機子コイルの発生磁界によっ
て回転子磁極を構成する永久磁石が減磁してしまうおそ
れがある。In this case, when a short circuit occurs (braking), an excessive current flows instantaneously through the armature coil of the generator, and the magnetic field generated by the armature coil at this time causes the permanent magnet constituting the rotor magnetic pole to be formed. May be demagnetized.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】従来の永久磁石型風力
発電機の電気ブレーキ装置は以上のように、増速ギアを
介さずに風車と発電機とが直結されており、発電機のト
ルクが比較的大きくなるので、ブレーキの重量体積が大
きくなってしまうという問題点があった。As described above, in the conventional electric brake device for a permanent magnet type wind power generator, the wind turbine and the power generator are directly connected without passing through the speed increasing gear, and the torque of the power generator is reduced. Since it is relatively large, there is a problem in that the weight and volume of the brake are increased.
【００１１】また、特開２０００−１９９４７３号公報
に記載された従来装置のように発電機の出力を短絡した
場合には、発電機の定格回転数以上の回転数において発
電機（電機子）の出力端子が短絡されるので、発電機の
電機子コイルに瞬時に過大電流が流れ、このときの電機
子コイルの発生磁界により回転子磁極を構成する永久磁
石が減磁してしまうという問題点があった。Further, when the output of the generator is short-circuited as in the conventional device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-199473, when the generator (armature) is rotated at a speed higher than the rated speed of the generator. Since the output terminal is short-circuited, an excessive current flows instantaneously through the armature coil of the generator, and the magnetic field generated by the armature coil causes the permanent magnets constituting the rotor poles to be demagnetized. there were.
【００１２】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、機械式ブレーキの小型軽量化を
実現するとともに、発電機の回転子磁極を構成する永久
磁石が減磁することなく、風車の停止状態を維持するこ
とのできる永久磁石型風力発電機の電気ブレーキ装置を
得ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and realizes a reduction in size and weight of a mechanical brake, and a permanent magnet constituting a rotor magnetic pole of a generator is demagnetized. It is another object of the present invention to obtain an electric brake device of a permanent magnet type wind power generator that can maintain a stopped state of a windmill.
【００１３】また、この発明は、機械式ブレーキの小型
軽量化を実現するとともに、発電機の回転子磁極を構成
する永久磁石が減磁することなく、風車の回転を減速す
ることのできる永久磁石型風力発電機の電気ブレーキ装
置を得ることを目的とする。Further, the present invention realizes a reduction in size and weight of a mechanical brake and a permanent magnet capable of decelerating the rotation of a windmill without demagnetizing a permanent magnet constituting a rotor magnetic pole of a generator. To obtain an electric brake device for a wind turbine generator.
【００１４】さらに、この発明は、機械式ブレーキの小
型軽量化を実現するとともに、発電機の回転子磁極を構
成する永久磁石が減磁することなく、風車の回転を減速
したり停止状態を維持することのできる永久磁石型風力
発電機の電気ブレーキ装置を得ることを目的とする。Further, the present invention realizes a reduction in size and weight of a mechanical brake, and reduces the rotation of a windmill or maintains a stopped state without demagnetizing a permanent magnet constituting a rotor magnetic pole of a generator. It is an object of the present invention to obtain an electric brake device for a permanent magnet type wind power generator that can perform the operation.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る永久磁石型風力発電機の電気ブレーキ装置は、風力に
よって回転駆動する風車と、風車と一体に回転駆動する
永久磁石を含む回転子および回転子に対向配置された電
機子回路を有する発電機とを備えた風力発電機の電気ブ
レーキ装置であって、電機子回路に接続されて風車のブ
レーキとして機能する短絡装置を設け、短絡装置は、選
択的に駆動されることにより、電機子回路を短絡して風
車の停止状態を維持するものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided an electric brake apparatus for a permanent magnet type wind power generator, wherein the rotor includes a windmill driven to rotate by wind power and a permanent magnet driven to rotate integrally with the windmill. And a generator having an armature circuit opposed to the rotor, comprising: a short-circuit device connected to the armature circuit and functioning as a wind turbine brake; Is to selectively drive the motor to short-circuit the armature circuit and maintain the stopped state of the wind turbine.
【００１６】また、この発明の請求項２に係る永久磁石
型風力発電機の電気ブレーキ装置は、風力によって回転
駆動する風車と、風車と一体に回転駆動する永久磁石を
含む回転子および回転子に対向配置された電機子回路を
有する発電機とを備えた風力発電機の電気ブレーキ装置
であって、電機子回路に接続されて風車のブレーキとし
て機能する短絡装置を設け、短絡装置は、短絡スイッチ
に直列接続されたインピーダンスを含み、短絡スイッチ
が選択的にオンされることにより、インピーダンスを介
して電機子回路を短絡し、回転中の風車を減速するもの
である。According to a second aspect of the present invention, there is provided an electric brake device for a permanent magnet type wind power generator, comprising: a windmill driven to rotate by wind power; a rotor including a permanent magnet driven to rotate integrally with the windmill; and a rotor. An electric brake device for a wind power generator, comprising: a generator having an armature circuit disposed in opposition, provided with a short-circuit device connected to the armature circuit and functioning as a wind turbine brake; When the short-circuit switch is selectively turned on, the armature circuit is short-circuited via the impedance and the rotating wind turbine is decelerated.
【００１７】また、この発明の請求項３に係る永久磁石
型風力発電機の電気ブレーキ装置は、請求項２におい
て、インピーダンスは、コンデンサ、抵抗器およびリア
クトルのうちの少なくとも１つを含むものである。According to a third aspect of the present invention, in the electric brake device for a permanent magnet type wind power generator according to the second aspect, the impedance includes at least one of a capacitor, a resistor, and a reactor.
【００１８】また、この発明の請求項４に係る永久磁石
型風力発電機の電気ブレーキ装置は、風力によって回転
駆動する風車と、風車と一体に回転駆動する永久磁石を
含む回転子および回転子に対向配置された電機子回路を
有する発電機とを備えた風力発電機の電気ブレーキ装置
であって、電機子回路に接続されて風車のブレーキとし
て機能する第１および第２の短絡装置を設け、第１の短
絡装置は、選択的に駆動されることにより、電機子回路
を短絡して風車の停止状態を維持し、第２の短絡装置
は、短絡スイッチに直列接続されたインピーダンスを含
み、短絡スイッチが選択的にオンされることにより、イ
ンピーダンスを介して電機子回路を短絡し、回転中の風
車を減速するものである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an electric brake device for a permanent magnet type wind power generator, comprising: a windmill driven to rotate by wind power; a rotor including a permanent magnet driven to rotate integrally with the windmill; and a rotor. An electric brake device for a wind power generator, comprising: a generator having an armature circuit disposed in opposition to a wind turbine, wherein first and second short-circuit devices connected to the armature circuit and functioning as a wind turbine brake are provided. The first short-circuit device is selectively driven to short-circuit the armature circuit to maintain the stopped state of the windmill. The second short-circuit device includes an impedance connected in series with the short-circuit switch. When the switch is selectively turned on, the armature circuit is short-circuited via the impedance, and the rotating wind turbine is decelerated.
【００１９】また、この発明の請求項５に係る永久磁石
型風力発電機の電気ブレーキ装置は、請求項４におい
て、インピーダンスは、コンデンサ、抵抗器およびリア
クトルのうちの少なくとも１つを含むものである。According to a fifth aspect of the present invention, in the electric brake device for a permanent magnet type wind power generator according to the fourth aspect, the impedance includes at least one of a capacitor, a resistor, and a reactor.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、図面を参照
しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明
する。図１は風車の停止状態を維持するための短絡装置
を設けたこの発明の実施の形態１を概略的に示すブロッ
ク構成図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram schematically showing a first embodiment of the present invention provided with a short-circuit device for maintaining a stopped state of a wind turbine.
【００２１】図１において、１は風力で回転駆動する風
車である。１ａは風車の回転軸と一体に回転駆動する回
転子であり、たとえば数１０極の程度の永久磁石からな
る磁極を有している。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a windmill that is driven to rotate by wind power. Reference numeral 1a denotes a rotor that is driven to rotate integrally with the rotation shaft of the wind turbine, and has, for example, several tens of magnetic poles made of permanent magnets.
【００２２】２は風車１に接続された永久磁石型風力発
電機（以下、単に「発電機」という）である。３は発電
機２内の固定子として設けられた電機子回路であり、回
転子１ａに対向配置されたスター結線コイルにより構成
されており、出力端子から三相交流電力を出力する。な
お、電機子コイルは、必ずしもスター結線でなくてもよ
く、たとえばデルタ結線であってもよい。Reference numeral 2 denotes a permanent magnet type wind power generator (hereinafter, simply referred to as a "power generator") connected to the wind turbine 1. Reference numeral 3 denotes an armature circuit provided as a stator in the generator 2, which is constituted by a star-connected coil arranged to face the rotor 1a, and outputs three-phase AC power from an output terminal. Note that the armature coils do not necessarily have to be star-connected, and may be, for example, delta-connected.
【００２３】４は電機子回路３の各出力端子に設けられ
たブレーキ用の短絡装置であり、三相の並列スイッチに
より構成されている。５は電機子回路３の出力端子に接
続されたインバータ、６はインバータ５の出力端子に接
続された負荷または電力系統である。Reference numeral 4 denotes a braking short-circuit device provided at each output terminal of the armature circuit 3, and is constituted by a three-phase parallel switch. Reference numeral 5 denotes an inverter connected to the output terminal of the armature circuit 3, and reference numeral 6 denotes a load or a power system connected to the output terminal of the inverter 5.
【００２４】図１において、風車１が回転することによ
り発電機２が回転し、発電機２から発生した３相電力
は、電機子回路３を介してインバータ５に入力される。
発電機２の発電電力は、インバータ５を介して、所望の
電圧および周波数に変換された後、負荷または電力系統
６に供給される。In FIG. 1, the generator 2 is rotated by the rotation of the wind turbine 1, and three-phase power generated from the generator 2 is input to the inverter 5 via the armature circuit 3.
The power generated by the generator 2 is converted to a desired voltage and frequency via an inverter 5 and then supplied to a load or a power system 6.
【００２５】一般的に、図１に示す風力発電システムに
おいては、たとえば風が存在しても発電する必要が無い
場合には、風車１を回転させずに停止状態に維持する必
要が生じることがある。In general, in the wind power generation system shown in FIG. 1, for example, when there is no need to generate power even when wind is present, it is necessary to keep the wind turbine 1 in a stopped state without rotating it. is there.
【００２６】図１においては、発電機２の電機子回路３
を短絡するための短絡装置４が設けられており、風車１
が完全に停止している場合や非常に小さい回転数で回転
している場合に、電機子回路３が短絡されるようになっ
ている。In FIG. 1, the armature circuit 3 of the generator 2
A short-circuit device 4 for short-circuiting the wind turbine 1 is provided.
The armature circuit 3 is short-circuited when the motor is completely stopped or when the motor is rotating at a very low speed.
【００２７】このとき、短絡された電機子回路３の電機
子巻線は、回転子１ａに設けられた永久磁石の磁極（図
示せず）からの発生磁束を捕らえて、回転子を拘束する
力を発生する。この拘束力を利用すれば、従来のような
大きな機械式ブレーキのブレーキ力がなくとも、風車１
が回転せずに、停止状態を維持させることができる。At this time, the short-circuited armature winding of the armature circuit 3 captures the magnetic flux generated from the magnetic poles (not shown) of the permanent magnet provided on the rotor 1a, and restricts the rotor. Occurs. By utilizing this restraining force, the wind turbine 1 can be operated without a large mechanical braking force as in the related art.
Can be kept stopped without rotating.
【００２８】すなわち、発電機２の出力側の電機子回路
３を短絡し、短絡状態にある固定子（電機子回路３の電
機子コイル）が回転子１ａの磁束を捕らえて回転子を拘
束する力を利用することにより、停止（または、ほぼ停
止）中の風車１の停止状態を維持するためのブレーキ力
を有効に得ることができる。That is, the armature circuit 3 on the output side of the generator 2 is short-circuited, and the short-circuited stator (the armature coil of the armature circuit 3) captures the magnetic flux of the rotor 1a and restrains the rotor. By using the force, it is possible to effectively obtain a braking force for maintaining the stopped state of the wind turbine 1 that is stopped (or almost stopped).
【００２９】実施の形態２．なお、上記実施の形態１で
は、風車１の停止状態維持のみを目的として、電機子回
路３に短絡装置４のみを設けたが、回転中の風車１を減
速するために、短絡装置４にさらにインピーダンスを設
けてもよい。Embodiment 2 In the first embodiment, only the short-circuit device 4 is provided in the armature circuit 3 only for the purpose of maintaining the stopped state of the wind turbine 1. However, in order to decelerate the rotating wind turbine 1, the short-circuit device 4 is additionally provided. An impedance may be provided.
【００３０】図２は回転中の風車１を減速するための短
絡用インピーダンスを設けたこの発明の実施の形態２を
概略的に示すブロック構成図である。図２において、前
述（図１参照）と同様のものについては、同一符号を付
して詳述を省略する。FIG. 2 is a block diagram schematically showing a second embodiment of the present invention in which a short-circuit impedance for decelerating the rotating wind turbine 1 is provided. In FIG. 2, the same components as those described above (see FIG. 1) are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.
【００３１】７は短絡装置４Ａ内のインピーダンスであ
り、コンデンサ、抵抗器またはリアクトルなどで構成さ
れている。各インピーダンス７は、短絡装置４Ａ内の短
絡スイッチにそれぞれ直列接続されており、短絡スイッ
チを介して電機子回路３の出力端子に接続されている。Reference numeral 7 denotes an impedance in the short-circuit device 4A, which is constituted by a capacitor, a resistor, a reactor, or the like. Each impedance 7 is connected in series to a short-circuit switch in the short-circuit device 4A, and is connected to an output terminal of the armature circuit 3 via the short-circuit switch.
【００３２】図２において、回転中の風車１を減速する
場合に、インピーダンス７を介さずに短絡装置４（図１
参照）のみで発電機２を短絡すると、前述のように電機
子回路３に過大な電流が流れてしまい、このときの発生
磁界により回転子磁極を構成する回転子１ａに設けられ
た磁極形成用の永久磁石が減磁してしまうおそれがあ
る。In FIG. 2, when the rotating wind turbine 1 is decelerated, the short-circuit device 4 (FIG.
When the generator 2 is short-circuited only by the above-described method, an excessive current flows through the armature circuit 3 as described above. May be demagnetized.
【００３３】しかし、図２のように、インピーダンス７
を介して短絡することにより、過大な電流が電機子回路
３から電機子コイルに流れることはなく、回転子１ａ内
の永久磁石が減磁してしまうことはない。However, as shown in FIG.
, No excessive current flows from the armature circuit 3 to the armature coil, and the permanent magnet in the rotor 1a does not demagnetize.
【００３４】特に、インピーダンス７がコンデンサを含
む場合には、電機子回路３に流れる電流の位相が進むの
で、電機子電流による発生磁界の向きは、発電機２の磁
極による発生磁束を強める方向となり、発電機２の電機
子鉄心の磁束密度は大きくなる。In particular, when the impedance 7 includes a capacitor, the phase of the current flowing through the armature circuit 3 advances, so that the direction of the magnetic field generated by the armature current is to increase the magnetic flux generated by the magnetic poles of the generator 2. In addition, the magnetic flux density of the armature core of the generator 2 increases.
【００３５】このように電機子鉄心の磁束密度が大きく
なれば、電機子鉄心で発生する鉄損（ヒステリシス損や
渦電流損）が大きくなり、さらに大きなブレーキ力を得
ることができる。As described above, when the magnetic flux density of the armature core increases, iron loss (hysteresis loss and eddy current loss) generated in the armature core increases, and a larger braking force can be obtained.
【００３６】また、一般に、周波数が大きいほど鉄損が
大きくなるという性質があるので、発電機２の回転数が
高い場合には、電機子鉄心における磁束密度の変化周波
数も大きくなって、さらに大きな鉄損を発生する。In general, since the iron loss increases as the frequency increases, when the rotation speed of the generator 2 is high, the frequency of change of the magnetic flux density in the armature core also increases, and Iron loss occurs.
【００３７】したがって、発電機２の回転数が高い場合
には、上記鉄損効果とコンデンサによる進み電流効果と
の相乗効果により、さらに大きなブレーキ力を得ること
ができる。Therefore, when the rotation speed of the generator 2 is high, a greater braking force can be obtained by the synergistic effect of the iron loss effect and the lead current effect by the capacitor.
【００３８】また、インピーダンス７が抵抗器を含む場
合には、電機子回路３の短絡時に有効電流が流れるの
で、発電機２で発生した電力がインピーダンス７内の抵
抗器によりジュール損として消費されることにより、さ
らにブレーキ力を得ることができる。When the impedance 7 includes a resistor, an effective current flows when the armature circuit 3 is short-circuited, so that the power generated by the generator 2 is consumed as Joule loss by the resistor in the impedance 7. Thereby, a further braking force can be obtained.
【００３９】また、インピーダンス７がリアクトルを含
む場合には、発電機２の回転数が高い（電機子コイルの
発生電圧の周波数が高い）ときに、リアクトルのインピ
ーダンスが大きくなるので、電機子回路３にインピーダ
ンス７を接続した時点での突発的な過大電流をさらに有
効に抑制することができる。When the impedance 7 includes a reactor, the impedance of the reactor increases when the rotation speed of the generator 2 is high (the frequency of the voltage generated by the armature coil is high). The sudden excessive current at the time when the impedance 7 is connected to the power supply can be more effectively suppressed.
【００４０】また、この場合、発電機２の回転数が小さ
くなるにつれて、リアクトルによるインピーダンスが小
さくなるので、徐々に電流が流れ易くなり、リアクトル
および電機子回路３の抵抗成分で発生するジュール損に
よって、さらにブレーキ力を得ることができる。Also, in this case, as the rotational speed of the generator 2 decreases, the impedance of the reactor decreases, so that the current easily flows, and the Joule loss generated by the resistance components of the reactor and the armature circuit 3 causes , Further braking force can be obtained.
【００４１】このように、コンデンサ、抵抗器、リアク
トルなどのインピーダンス７を電機子回路３に接続し、
発電した電力を、電機子鉄心の鉄損、抵抗器でのジュー
ル損、電機子コイルの銅損などの熱に変換することによ
り、回転中の風車１を有効に減速してブレーキ力を得る
ことができる。As described above, the impedance 7 such as a capacitor, a resistor, and a reactor is connected to the armature circuit 3,
By converting the generated power into heat such as iron loss of the armature core, Joule loss in the resistor, and copper loss in the armature coil, the rotating windmill 1 is effectively decelerated to obtain braking force. Can be.
【００４２】また、電機子回路３にコンデンサを接続し
て進み無効電流を流すことにより、増磁作用で電機子鉄
心の磁束密度の増加が可能なことから、鉄損が大きくな
り、回転中の風車１を減速するときに大きなブレーキ力
を得ることができる。Further, by connecting a capacitor to the armature circuit 3 and causing a reactive current to flow, the magnetic flux density of the armature core can be increased by the magnetizing action. A large braking force can be obtained when the wind turbine 1 is decelerated.
【００４３】また、風車１の回転数（発電機２の周波
数）が高い場合には、コンデンサのインピーダンスが低
くなって電流が流し易いうえ、高周波によって大きな電
機子鉄損を発生し易いので、特に有効なブレーキ効果が
得られる。Also, when the rotation speed of the wind turbine 1 (frequency of the generator 2) is high, the impedance of the capacitor becomes low and current easily flows, and large armature iron loss easily occurs at high frequency. An effective braking effect is obtained.
【００４４】また、電機子回路３に抵抗器を接続して有
効電流を流すことにより、発電電力を抵抗器で消費する
ことができ、回転中の風車１に対して有効にブレーキ力
を得ることができる。Further, by connecting a resistor to the armature circuit 3 and flowing an effective current, the generated power can be consumed by the resistor, and a braking force can be effectively obtained for the rotating wind turbine 1. Can be.
【００４５】また、電機子回路３にリアクトルを接続し
て遅れ無効電流を流すことにより、電機子電流を流して
銅損を大きくし、回転中の風車１に対して有効にブレー
キ力を得ることができる。Further, by connecting a reactor to the armature circuit 3 and supplying a delayed reactive current, an armature current is supplied to increase copper loss, and a braking force is effectively obtained for the rotating wind turbine 1. Can be.
【００４６】さらに、この場合、風車１の回転数（発電
機２の周波数）が低くなるほど、リアクトルのインピー
ダンスが低くなって電流が流し易くなり、コイルに大き
な電流を流して大きな電機子銅損を発生し易いので、回
転中の風車１に対して有効にブレーキ効果が得られる。Further, in this case, the lower the rotation speed of the wind turbine 1 (the frequency of the generator 2), the lower the impedance of the reactor and the easier the current to flow. Since the wind turbine 1 easily occurs, a braking effect can be effectively obtained for the rotating wind turbine 1.
【００４７】実施の形態３．なお、上記実施の形態１、
２では、電機子回路３に対して、短絡装置４（図１参
照）、または、短絡装置４Ａおよびインピーダンス７
（図２参照）の一方のみを接続したが、短絡装置４と短
絡装置４Ａおよびインピーダンス７とを並列接続しても
よい。Embodiment 3 In the first embodiment,
2, the armature circuit 3 is connected to the short-circuit device 4 (see FIG. 1) or the short-circuit device 4A and the impedance 7
Although only one of the short-circuit devices 4 (see FIG. 2) is connected, the short-circuit device 4 and the short-circuit device 4A and the impedance 7 may be connected in parallel.
【００４８】図３は図１および図２の構成を並設して風
車１の停止維持および減速作用の両方を実現したこの発
明の実施の形態３を概略的に示すブロック構成図であ
る。図３において、前述（図１、図２参照）と同様のも
のについては、同一符号を付して詳述を省略する。FIG. 3 is a block diagram schematically showing a third embodiment of the present invention in which both of the configurations shown in FIGS. 1 and 2 are juxtaposed to realize both the stop maintenance and the deceleration operation of the wind turbine 1. In FIG. 3, the same components as those described above (see FIGS. 1 and 2) are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.
【００４９】図３において、風車１が完全に停止してい
る場合や非常に小さい回転数で回転しているときには、
風車１の停止（非回転）状態を維持するために、前述
（図１参照）と同様の短絡装置４により、電機子回路３
が短絡される。In FIG. 3, when the wind turbine 1 is completely stopped or is rotating at a very low speed,
In order to maintain the stopped (non-rotating) state of the wind turbine 1, the armature circuit 3
Is short-circuited.
【００５０】このとき、短絡された電機子巻線は、回転
子１ａの永久磁石磁極の発生磁束を捕らえて回転子を拘
束する力が発生するので、風車１が回転せず、風車１の
停止状態を維持させることができる。At this time, the short-circuited armature winding generates a force for capturing the magnetic flux generated by the permanent magnet magnetic poles of the rotor 1a and restraining the rotor. The state can be maintained.
【００５１】一方、回転中の風車１を減速する場合に
は、前述（図２参照）と同様に、短絡装置４Ａを介して
インピーダンス７が電機子回路３に接続される。このと
き、電機子に過大な電流が流れることはなく、したがっ
て、回転子１ａの永久磁石磁極が減磁されることはな
い。On the other hand, when the rotating wind turbine 1 is decelerated, the impedance 7 is connected to the armature circuit 3 via the short-circuiting device 4A as described above (see FIG. 2). At this time, no excessive current flows through the armature, so that the permanent magnet magnetic pole of the rotor 1a is not demagnetized.
【００５２】この場合も、前述と同様に、インピーダン
ス７がコンデンサを含む場合には、電機子回路３の電流
位相が進むので、電機子鉄心の磁束密度および鉄損が大
きくなって大きなブレーキ力が得られ、発電機２の回転
数（電機子鉄心の磁束密度変化の周波数）が高い場合に
は、さらに大きな鉄損によるブレーキ力が得られる。Also in this case, as described above, when the impedance 7 includes a capacitor, the current phase of the armature circuit 3 advances, so that the magnetic flux density and iron loss of the armature core increase, and a large braking force is applied. If the rotation speed of the generator 2 (frequency of the magnetic flux density change of the armature core) is high, a braking force due to a larger iron loss can be obtained.
【００５３】また、インピーダンス７が抵抗器を含む場
合には、発電機２の発生電力がジュール損として消費さ
れるので、有効にブレーキ力を得ることができる。さら
に、インピーダンス７がリアクトルを含む場合には、発
電機２の回転数上昇（インピーダンス上昇）につれて過
大電流を抑制することができ、回転数低下（インピーダ
ンス低下）につれてジュール損によるブレーキ力を得る
ことができる。When the impedance 7 includes a resistor, the power generated by the generator 2 is consumed as Joule loss, so that the braking force can be obtained effectively. Further, when the impedance 7 includes a reactor, an excessive current can be suppressed as the rotational speed of the generator 2 increases (impedance increases), and a braking force due to Joule loss can be obtained as the rotational speed decreases (impedance decreases). it can.
【００５４】このように、風車１の停止状態を維持する
場合には、短絡装置４を用いて電機子回路３を短絡し、
回転中の風車１を減速する場合には、コンデンサ、抵抗
器、リアクトルなどのインピーダンス７を電機子回路３
に接続することにより、有効にブレーキ力を得ることが
できる。As described above, when the stopped state of the wind turbine 1 is maintained, the armature circuit 3 is short-circuited by using the short-circuit device 4,
When the rotating wind turbine 1 is decelerated, an impedance 7 such as a capacitor, a resistor, or a reactor is connected to the armature circuit 3.
, The braking force can be effectively obtained.
【００５５】[0055]
【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１によ
れば、風力によって回転駆動する風車と、風車と一体に
回転駆動する永久磁石を含む回転子および回転子に対向
配置された電機子回路を有する発電機とを備えた風力発
電機の電気ブレーキ装置であって、電機子回路に接続さ
れて風車のブレーキとして機能する短絡装置を設け、短
絡装置は、選択的に駆動されることにより、電機子回路
を短絡して風車の停止状態を維持するようにしたので、
機械式ブレーキの小型軽量化を実現するとともに、発電
機の回転子磁極を構成する永久磁石が減磁することな
く、風車の停止状態を維持することのできる永久磁石型
風力発電機の電気ブレーキ装置が得られる効果がある。As described above, according to the first aspect of the present invention, a windmill that is driven to rotate by wind power, a rotor that includes a permanent magnet that is driven to rotate integrally with the windmill, and an electric machine that is arranged to face the rotor. An electric brake device for a wind power generator, comprising: a generator having a slave circuit; and a short-circuit device that is connected to the armature circuit and functions as a wind turbine brake, wherein the short-circuit device is selectively driven. As a result, the armature circuit was short-circuited to keep the windmill stopped,
An electric brake device for a permanent magnet type wind power generator that realizes downsizing and weight reduction of a mechanical brake, and can maintain a stopped state of a wind turbine without demagnetizing a permanent magnet constituting a rotor pole of a generator. The effect is obtained.
【００５６】また、この発明の請求項２によれば、風力
によって回転駆動する風車と、風車と一体に回転駆動す
る永久磁石を含む回転子および回転子に対向配置された
電機子回路を有する発電機とを備えた風力発電機の電気
ブレーキ装置であって、電機子回路に接続されて風車の
ブレーキとして機能する短絡装置を設け、短絡装置は、
短絡スイッチに直列接続されたインピーダンスを含み、
短絡スイッチが選択的にオンされることにより、インピ
ーダンスを介して電機子回路を短絡し、回転中の風車を
減速するようにしたので、機械式ブレーキの小型軽量化
を実現するとともに、発電機の回転子磁極を構成する永
久磁石が減磁することなく、風車の回転を減速すること
のできる永久磁石型風力発電機の電気ブレーキ装置が得
られる効果がある。According to a second aspect of the present invention, there is provided a power generator having a windmill that is driven to rotate by wind power, a rotor that includes a permanent magnet that is driven to rotate integrally with the windmill, and an armature circuit that is arranged to face the rotor. An electric brake device for a wind power generator, comprising: a short-circuit device connected to an armature circuit and functioning as a wind turbine brake;
Including impedance connected in series with the short-circuit switch,
By selectively turning on the short-circuit switch, the armature circuit is short-circuited via the impedance, and the rotating wind turbine is decelerated. There is an effect that an electric brake device of a permanent magnet type wind power generator can be obtained in which the rotation of the windmill can be reduced without the permanent magnets constituting the rotor magnetic poles being demagnetized.
【００５７】また、この発明の請求項３によれば、請求
項２において、インピーダンスは、コンデンサ、抵抗器
およびリアクトルのうちの少なくとも１つを含むので、
さらに有効に風車の回転を減速することのできる永久磁
石型風力発電機の電気ブレーキ装置が得られる効果があ
る。According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the impedance includes at least one of a capacitor, a resistor, and a reactor.
Further, there is an effect that an electric brake device of a permanent magnet type wind power generator that can effectively reduce the rotation of the windmill can be obtained.
【００５８】また、この発明の請求項４によれば、風力
によって回転駆動する風車と、風車と一体に回転駆動す
る永久磁石を含む回転子および回転子に対向配置された
電機子回路を有する発電機とを備えた風力発電機の電気
ブレーキ装置であって、電機子回路に接続されて風車の
ブレーキとして機能する第１および第２の短絡装置を設
け、第１の短絡装置は、選択的に駆動されることによ
り、電機子回路を短絡して風車の停止状態を維持し、第
２の短絡装置は、短絡スイッチに直列接続されたインピ
ーダンスを含み、短絡スイッチが選択的にオンされるこ
とにより、インピーダンスを介して電機子回路を短絡
し、回転中の風車を減速するようにしたので、機械式ブ
レーキの小型軽量化を実現するとともに、発電機の回転
子磁極を構成する永久磁石が減磁することなく、風車の
回転を減速したり停止状態を維持することのできる永久
磁石型風力発電機の電気ブレーキ装置が得られる効果が
ある。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a power generator having a wind turbine that is driven to rotate by wind power, a rotor that includes a permanent magnet that is driven to rotate integrally with the wind turbine, and an armature circuit that is arranged to face the rotor. And a first and second short-circuit device connected to an armature circuit and functioning as a wind turbine brake, wherein the first short-circuit device is selectively operated. By being driven, the armature circuit is short-circuited to keep the wind turbine stopped, the second short-circuit device includes an impedance connected in series with the short-circuit switch, and the short-circuit switch is selectively turned on. Since the armature circuit is short-circuited through the impedance to reduce the speed of the rotating windmill, the size and weight of the mechanical brake can be reduced, and the permanent magnet that constitutes the rotor magnetic pole of the generator can be realized. Without stones demagnetized, the electric brake device of a permanent magnet type wind power generator capable of maintaining the stopped state or decelerating the rotation of the wind turbine is the effect obtained.
【００５９】また、この発明の請求項５によれば、請求
項４において、インピーダンスは、コンデンサ、抵抗器
およびリアクトルのうちの少なくとも１つを含むので、
さらに有効に風車の回転を減速することのできる永久磁
石型風力発電機の電気ブレーキ装置が得られる効果があ
る。According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the impedance includes at least one of a capacitor, a resistor, and a reactor.
Further, there is an effect that an electric brake device of a permanent magnet type wind power generator that can effectively reduce the rotation of the windmill can be obtained.
【図１】 この発明の実施の形態１を概略的に示すブロ
ック構成図である。FIG. 1 is a block diagram schematically showing a first embodiment of the present invention.
【図２】 この発明の実施の形態２を概略的に示すブロ
ック構成図である。FIG. 2 is a block diagram schematically showing a second embodiment of the present invention.
【図３】 この発明の実施の形態３を概略的に示すブロ
ック構成図である。FIG. 3 is a block diagram schematically showing a third embodiment of the present invention.
１ 風車、１ａ 回転子、２ 発電機、３ 電機子回
路、４、４Ａ 短絡装置、７ インピーダンス。1 Wind turbine, 1a rotor, 2 generator, 3 armature circuit, 4, 4A short circuit device, 7 impedance.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川村 光弘 東京都港区三田三丁目13番16号 ティーエ ムエイエレクトリック株式会社内 (72)発明者 松下 崇俊 東京都港区三田三丁目13番16号 ティーエ ムエイエレクトリック株式会社内 (72)発明者 池田 祐次 東京都港区三田三丁目13番16号 ティーエ ムエイエレクトリック株式会社内 Ｆターム(参考） 3H078 AA02 AA26 BB03 CC01 CC15 CC22 CC66 5H590 AB15 CA14 CC02 CD03 EA05 EA08 EB02 EB14 FA05 FA08 FB01 FC21 FC22 FC23 GA02 HA27 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Mitsuhiro Kawamura 3-13-16 Mita, Minato-ku, Tokyo Inside TMA Electric Co., Ltd. (72) Inventor Takatoshi Matsushita 13-16 Mita, Minato-ku, Tokyo No. TMA Electric Co., Ltd. (72) Inventor Yuji Ikeda 3-13-16 Mita, Minato-ku, Tokyo T.M.E. Electric Co., Ltd. F-term (reference) CD03 EA05 EA08 EB02 EB14 FA05 FA08 FB01 FC21 FC22 FC23 GA02 HA27
Claims (5)
よび前記回転子に対向配置された電機子回路を有する発
電機とを備えた風力発電機の電気ブレーキ装置であっ
て、 前記電機子回路に接続されて前記風車のブレーキとして
機能する短絡装置を設け、 前記短絡装置は、選択的に駆動されることにより、前記
電機子回路を短絡して前記風車の停止状態を維持するこ
とを特徴とする永久磁石型風力発電機の電気ブレーキ装
置。1. A wind power generator comprising: a wind turbine that is driven to rotate by wind power; a rotor that includes a permanent magnet that is driven to rotate integrally with the wind turbine; and a generator that has an armature circuit disposed opposite to the rotor. An electric brake device, comprising: a short-circuit device connected to the armature circuit and functioning as a brake for the windmill. The short-circuit device is selectively driven to short-circuit the armature circuit. An electric brake device for a permanent magnet type wind power generator, wherein the stopped state of the wind turbine is maintained.
よび前記回転子に対向配置された電機子回路を有する発
電機とを備えた風力発電機の電気ブレーキ装置であっ
て、 前記電機子回路に接続されて前記風車のブレーキとして
機能する短絡装置を設け、 前記短絡装置は、 短絡スイッチに直列接続されたインピーダンスを含み、 前記短絡スイッチが選択的にオンされることにより、前
記インピーダンスを介して前記電機子回路を短絡し、回
転中の前記風車を減速することを特徴とする永久磁石型
風力発電機の電気ブレーキ装置。2. A wind power generator comprising: a wind turbine that is driven to rotate by wind power; a rotor that includes a permanent magnet that is driven to rotate integrally with the wind turbine; and a generator that has an armature circuit disposed opposite to the rotor. An electric brake device, comprising: a short-circuit device connected to the armature circuit and functioning as a wind turbine brake; the short-circuit device includes an impedance connected in series to a short-circuit switch; An electric brake device for a permanent magnet type wind power generator, wherein when turned on, the armature circuit is short-circuited via the impedance and the rotating wind turbine is decelerated.
抗器およびリアクトルのうちの少なくとも１つを含むこ
とを特徴とする請求項２に記載の永久磁石型風力発電機
の電気ブレーキ装置。3. The electric brake device according to claim 2, wherein the impedance includes at least one of a capacitor, a resistor, and a reactor.
よび前記回転子に対向配置された電機子回路を有する発
電機とを備えた風力発電機の電気ブレーキ装置であっ
て、 前記電機子回路に接続されて前記風車のブレーキとして
機能する第１および第２の短絡装置を設け、 前記第１の短絡装置は、選択的に駆動されることによ
り、前記電機子回路を短絡して前記風車の停止状態を維
持し、 前記第２の短絡装置は、 短絡スイッチに直列接続されたインピーダンスを含み、 前記短絡スイッチが選択的にオンされることにより、前
記インピーダンスを介して前記電機子回路を短絡し、回
転中の前記風車を減速することを特徴とする永久磁石型
風力発電機の電気ブレーキ装置。4. A wind power generator comprising: a wind turbine that is driven to rotate by wind power; a rotor that includes a permanent magnet that is driven to rotate integrally with the wind turbine; and a generator that has an armature circuit disposed opposite to the rotor. An electric brake device, comprising: first and second short-circuit devices connected to the armature circuit and functioning as a brake for the windmill, wherein the first short-circuit device is selectively driven. , Short-circuiting the armature circuit to maintain the stopped state of the windmill, the second short-circuit device includes an impedance connected in series to a short-circuit switch, and the short-circuit switch is selectively turned on, An electric brake device for a permanent magnet type wind power generator, wherein the armature circuit is short-circuited via the impedance to decelerate the rotating windmill.
抗器およびリアクトルのうちの少なくとも１つを含むこ
とを特徴とする請求項４に記載の永久磁石型風力発電機
の電気ブレーキ装置。5. The electric brake device according to claim 4, wherein the impedance includes at least one of a capacitor, a resistor, and a reactor.
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