JP2003056446A - 風力発電装置 - Google Patents
風力発電装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/02—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor having a plurality of rotors
- F03D1/025—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor having a plurality of rotors coaxially arranged
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
- F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/30—Wind power
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
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- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 風車を起動可能な風速を比較的簡単な構造に
より低減し、発電効率を向上できる風力発電装置を提供
する。 【解決手段】 発電装置15のフレーム15a内にはメイン
発電機16と補助発電機17とが収容され、メイン発電機16
にはロータ軸18が延設されている。フレーム15aの外側
に固定されフレーム15aの一部を構成する筒部19を貫通
したロータ軸18の先端部には、3枚の板状のブレード21
が装着された円板状のメインハブ20が一体回転可能に取
り付けられて、メイン風車22が構成されている。筒部19
の周面に固定されたラジアルベアリング26の外輪部26a
には、ブレード21と同じ大きさ及び形状のブレード28が
2枚装着された補助ハブ27が一体回転可能に取り付けら
れて、補助風車29が構成されている。補助風車29はメイ
ン風車22と接触しない程度に接近して配置され、メイン
風車22と反対方向に回転するように構成されている。
より低減し、発電効率を向上できる風力発電装置を提供
する。 【解決手段】 発電装置15のフレーム15a内にはメイン
発電機16と補助発電機17とが収容され、メイン発電機16
にはロータ軸18が延設されている。フレーム15aの外側
に固定されフレーム15aの一部を構成する筒部19を貫通
したロータ軸18の先端部には、3枚の板状のブレード21
が装着された円板状のメインハブ20が一体回転可能に取
り付けられて、メイン風車22が構成されている。筒部19
の周面に固定されたラジアルベアリング26の外輪部26a
には、ブレード21と同じ大きさ及び形状のブレード28が
2枚装着された補助ハブ27が一体回転可能に取り付けら
れて、補助風車29が構成されている。補助風車29はメイ
ン風車22と接触しない程度に接近して配置され、メイン
風車22と反対方向に回転するように構成されている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、風力発電装置に関
するものである。
するものである。
【0002】
【従来の技術】風力発電装置などに取り付けられる風車
には、停止状態であるときに、所定の起動風速(カット
イン風速)以上の風の力により回転し始めるものがあ
る。一旦、回転状態になった風車は、風速がカットイン
風速より低速になっても、継続して回転可能なものがあ
る。そのため、風力発電装置の発電効率を向上させるた
めには、比較的低速の風も利用して発電を行うことが重
要になる。
には、停止状態であるときに、所定の起動風速(カット
イン風速)以上の風の力により回転し始めるものがあ
る。一旦、回転状態になった風車は、風速がカットイン
風速より低速になっても、継続して回転可能なものがあ
る。そのため、風力発電装置の発電効率を向上させるた
めには、比較的低速の風も利用して発電を行うことが重
要になる。
【0003】そこで、比較的低速の風により風車を起動
させる風力発電装置として、例えば、風車のプレードの
取付角(ピッチ角)を変化させるピッチ制御を行ってい
るものがある。
させる風力発電装置として、例えば、風車のプレードの
取付角(ピッチ角)を変化させるピッチ制御を行ってい
るものがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ピッチ制御
を行う風力発電装置では構造が複雑になり、風車のサイ
ズが大きいとピッチ制御に手間がかかるという問題があ
る。
を行う風力発電装置では構造が複雑になり、風車のサイ
ズが大きいとピッチ制御に手間がかかるという問題があ
る。
【0005】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、風車を起動可能な風速を比較的
簡単な構造により低減し、発電効率を向上できる風力発
電装置を提供することにある。
であって、その目的は、風車を起動可能な風速を比較的
簡単な構造により低減し、発電効率を向上できる風力発
電装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項1に記載の発明は、発電機を駆動可能なメ
イン風車と、前記メイン風車と回転軸が同軸上の補助風
車とを、互いに独立して回転可能に支持し、前記補助風
車の起動風速を前記メイン風車の起動風速より低速に設
定し、回転状態の前記補助風車の影響により、前記メイ
ン風車を前記起動風速より低速で起動可能なように、前
記補助風車を前記メイン風車に接近させて配置したこと
を要旨とする。
めに、請求項1に記載の発明は、発電機を駆動可能なメ
イン風車と、前記メイン風車と回転軸が同軸上の補助風
車とを、互いに独立して回転可能に支持し、前記補助風
車の起動風速を前記メイン風車の起動風速より低速に設
定し、回転状態の前記補助風車の影響により、前記メイ
ン風車を前記起動風速より低速で起動可能なように、前
記補助風車を前記メイン風車に接近させて配置したこと
を要旨とする。
【0007】この発明によれば、メイン風車の起動風速
より低速の風が吹いた場合、補助風車が回転されてこの
補助風車の回転の影響により、メイン風車が回転起動さ
れる。従って、独立して回転可能な補助風車をメイン風
車に接近させて配置するという比較的簡単な構成によ
り、メイン風車を単独状態での起動風速より低速の風で
起動させて発電機の稼働率を向上でき、発電効率を向上
できる。
より低速の風が吹いた場合、補助風車が回転されてこの
補助風車の回転の影響により、メイン風車が回転起動さ
れる。従って、独立して回転可能な補助風車をメイン風
車に接近させて配置するという比較的簡単な構成によ
り、メイン風車を単独状態での起動風速より低速の風で
起動させて発電機の稼働率を向上でき、発電効率を向上
できる。
【0008】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、前記補助風車は、前記メイン風車と反
対方向に回転可能に構成されていることを要旨とする。
この発明によれば、補助風車がメイン風車と同方向に回
転する場合に比べて、メイン風車がより低速で起動され
る。また、補助風車とメイン風車の両方が回転中に、補
助風車がメイン風車と同方向に回転する場合に比べて、
補助風車がより高速で回転される。このため、補助風車
の回転を利用して別の発電機で発電を行うことなどによ
り、発電効率をより向上できる。
の発明において、前記補助風車は、前記メイン風車と反
対方向に回転可能に構成されていることを要旨とする。
この発明によれば、補助風車がメイン風車と同方向に回
転する場合に比べて、メイン風車がより低速で起動され
る。また、補助風車とメイン風車の両方が回転中に、補
助風車がメイン風車と同方向に回転する場合に比べて、
補助風車がより高速で回転される。このため、補助風車
の回転を利用して別の発電機で発電を行うことなどによ
り、発電効率をより向上できる。
【0009】請求項3に記載の発明は、請求項1又は請
求項2に記載の発明において、前記補助風車は、前記メ
イン風車を支持するフレームに、ベアリングを介して支
持されていることを要旨とする。
求項2に記載の発明において、前記補助風車は、前記メ
イン風車を支持するフレームに、ベアリングを介して支
持されていることを要旨とする。
【0010】この発明によれば、メイン風車と補助風車
とが、比較的簡単な構成により、互いに独立して回転可
能に支持される。また、補助風車がフレームに支持され
ることにより、補助風車を支持することによる負荷がメ
イン風車にはかからないため、メイン風車を回転しやす
くして発電効率を一層向上できる。
とが、比較的簡単な構成により、互いに独立して回転可
能に支持される。また、補助風車がフレームに支持され
ることにより、補助風車を支持することによる負荷がメ
イン風車にはかからないため、メイン風車を回転しやす
くして発電効率を一層向上できる。
【0011】請求項4に記載の発明は、発電機を駆動可
能なメイン風車と、前記メイン風車と回転軸が同軸上の
補助風車とを、同じ方向に回転可能に支持し、前記補助
風車の起動風速を前記メイン風車の起動風速より低速に
設定し、回転状態の前記補助風車の回転力を伝達して前
記メイン風車を起動可能であるとともに、前記メイン風
車が起動された状態で前記回転力の伝達を解除可能な伝
達切替手段を備えることを要旨とする。
能なメイン風車と、前記メイン風車と回転軸が同軸上の
補助風車とを、同じ方向に回転可能に支持し、前記補助
風車の起動風速を前記メイン風車の起動風速より低速に
設定し、回転状態の前記補助風車の回転力を伝達して前
記メイン風車を起動可能であるとともに、前記メイン風
車が起動された状態で前記回転力の伝達を解除可能な伝
達切替手段を備えることを要旨とする。
【0012】この発明によれば、メイン風車の起動風速
より低速の風が吹いた場合、補助風車が回転され、この
補助風車の回転力が伝達切替手段によってメイン風車に
伝達され、メイン風車が回転起動される。従って、メイ
ン風車を単独状態での起動風速より低速の風で起動させ
て発電機の稼働率を向上でき、発電効率を向上できる。
また、メイン風車が起動された後、伝達切替手段が操作
されて回転力の伝達が解除されるため、メイン風車が補
助風車と切り離されて効率よく回転するため、発電効率
をより向上できる。
より低速の風が吹いた場合、補助風車が回転され、この
補助風車の回転力が伝達切替手段によってメイン風車に
伝達され、メイン風車が回転起動される。従って、メイ
ン風車を単独状態での起動風速より低速の風で起動させ
て発電機の稼働率を向上でき、発電効率を向上できる。
また、メイン風車が起動された後、伝達切替手段が操作
されて回転力の伝達が解除されるため、メイン風車が補
助風車と切り離されて効率よく回転するため、発電効率
をより向上できる。
【0013】請求項5に記載の発明は、請求項1〜請求
項4のいずれか一項に記載の発明において、前記補助風
車を前記メイン風車より風下に配置したことを要旨とす
る。この発明によれば、メイン風車は補助風車より先に
風に対面する。このため、補助風車がメイン風車の風上
に配置され、補助風車を回転させてエネルギーをロスし
た後の風によってメイン風車が回転する場合に比べて、
発電効率をより一層向上できる。
項4のいずれか一項に記載の発明において、前記補助風
車を前記メイン風車より風下に配置したことを要旨とす
る。この発明によれば、メイン風車は補助風車より先に
風に対面する。このため、補助風車がメイン風車の風上
に配置され、補助風車を回転させてエネルギーをロスし
た後の風によってメイン風車が回転する場合に比べて、
発電効率をより一層向上できる。
【0014】請求項6に記載の発明は、請求項1〜請求
項5のいずれか一項に記載の記載の発明において、前記
メイン風車の回転速度が所定速度以上の状態で、前記補
助風車を別の発電機に連結可能な連結切替手段を備える
ことを要旨とする。
項5のいずれか一項に記載の記載の発明において、前記
メイン風車の回転速度が所定速度以上の状態で、前記補
助風車を別の発電機に連結可能な連結切替手段を備える
ことを要旨とする。
【0015】この発明によれば、補助風車の回転による
影響によりメイン風車が起動された後、メイン風車の回
転速度が所定速度以上になると、補助風車が連結切替手
段により別の発電機に連結され、この別の発電機によっ
ても発電が行われる。従って、補助風車の回転を発電に
利用して、発電効率をさらに一層向上できる。
影響によりメイン風車が起動された後、メイン風車の回
転速度が所定速度以上になると、補助風車が連結切替手
段により別の発電機に連結され、この別の発電機によっ
ても発電が行われる。従って、補助風車の回転を発電に
利用して、発電効率をさらに一層向上できる。
【0016】請求項7に記載の発明は、請求項1〜請求
項6のいずれか一項に記載の発明において、前記補助風
車のブレード数は、前記メイン風車のブレード数より少
ないことを要旨とする。
項6のいずれか一項に記載の発明において、前記補助風
車のブレード数は、前記メイン風車のブレード数より少
ないことを要旨とする。
【0017】この発明によれば、補助風車の起動風速を
メイン風車の起動風速より低速にするように、低コスト
で容易に設定できる。
メイン風車の起動風速より低速にするように、低コスト
で容易に設定できる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図1〜図5に従って説明する。図2は風力発電装
置の模式斜視図を示す。
形態を図1〜図5に従って説明する。図2は風力発電装
置の模式斜視図を示す。
【0019】図2に示すように、風力発電装置11は、
地面に固定された固定部12から、金属製パイプからな
る支柱13が垂直に立設されている。支柱13の上端に
は、支柱13に対して回動可能な支持ケース14が配置
されている。支持ケース14には、風を受けることによ
り、所定方向に支持ケース14を駆動可能なテールフィ
ン14aが延設されている。支持ケース14の上部に
は、発電装置15が取り付けられている。
地面に固定された固定部12から、金属製パイプからな
る支柱13が垂直に立設されている。支柱13の上端に
は、支柱13に対して回動可能な支持ケース14が配置
されている。支持ケース14には、風を受けることによ
り、所定方向に支持ケース14を駆動可能なテールフィ
ン14aが延設されている。支持ケース14の上部に
は、発電装置15が取り付けられている。
【0020】図1は発電装置の模式断面図を示す。図1
に示すように、発電装置15のフレーム15a内には、
発電機としてのメイン発電機16と、別の発電機として
の補助発電機17とが収容されている。メイン発電機1
6にはロータ軸18が水平に延設されている。フレーム
15aの外側に固定され、フレーム15aの一部を構成
する筒部19を貫通したロータ軸18の先端部には、円
板状のメインハブ20が一体回転可能に取り付けられて
いる。
に示すように、発電装置15のフレーム15a内には、
発電機としてのメイン発電機16と、別の発電機として
の補助発電機17とが収容されている。メイン発電機1
6にはロータ軸18が水平に延設されている。フレーム
15aの外側に固定され、フレーム15aの一部を構成
する筒部19を貫通したロータ軸18の先端部には、円
板状のメインハブ20が一体回転可能に取り付けられて
いる。
【0021】メインハブ20には、図2に示すように、
3枚の板状のブレード21が120°間隔で、ロータ軸
18と同心の円上に装着されている。メインハブ20、
ブレード21によりメイン風車22が構成されている。
3枚の板状のブレード21が120°間隔で、ロータ軸
18と同心の円上に装着されている。メインハブ20、
ブレード21によりメイン風車22が構成されている。
【0022】筒部19の周面の所定位置には、ベアリン
グとしてのラジアルベアリング26が取り付けられてい
る。ラジアルベアリング26の外輪部26aには、径が
メインハブ20と同じ環状の補助ハブ27が一体回転可
能に取り付けられている。補助ハブ27には、ブレード
21と同じ大きさ及び形状のブレード28が2枚、18
0°間隔で、ロータ軸18と同心の円上に装着されてい
る。補助ハブ27、ブレード28により補助風車29が
構成されている。このように、メイン風車22と補助風
車29とは、回転軸が同軸上になっており、互いに独立
して回転可能に支持されている。また、メイン風車22
と補助風車29とは接近して配置されており、回転中に
互いに接触しない程度の間隔に設定されている。
グとしてのラジアルベアリング26が取り付けられてい
る。ラジアルベアリング26の外輪部26aには、径が
メインハブ20と同じ環状の補助ハブ27が一体回転可
能に取り付けられている。補助ハブ27には、ブレード
21と同じ大きさ及び形状のブレード28が2枚、18
0°間隔で、ロータ軸18と同心の円上に装着されてい
る。補助ハブ27、ブレード28により補助風車29が
構成されている。このように、メイン風車22と補助風
車29とは、回転軸が同軸上になっており、互いに独立
して回転可能に支持されている。また、メイン風車22
と補助風車29とは接近して配置されており、回転中に
互いに接触しない程度の間隔に設定されている。
【0023】ラジアルベアリング26の外輪部26aに
は、フレーム15a側にかさ歯歯車31が取り付けられ
ている。かさ歯歯車31は、フレーム15aに取り付け
られた歯車機構32を介して、補助発電機17の駆動軸
17aに連結可能になっている。歯車機構32と駆動軸
17aとの間には、電磁クラッチ33が設けられてお
り、補助風車29の回転力の補助発電機17への伝達
は、この電磁クラッチ33により切替可能になってい
る。電磁クラッチ33は、ロータ軸18の回転速度を検
知するセンサ33aからの信号に基づいて切替え動作さ
れるように構成されている。具体的には、電磁クラッチ
33は、ロータ軸18が所定の回転速度より高速で回転
中では、歯車機構32と駆動軸17aとを連結し、ロー
タ軸18が所定の回転速度より低速又は停止中では、歯
車機構32と駆動軸17aとを切り離すように構成され
ている。電磁クラッチ33、センサ33aにより、連結
切替手段が構成されている。
は、フレーム15a側にかさ歯歯車31が取り付けられ
ている。かさ歯歯車31は、フレーム15aに取り付け
られた歯車機構32を介して、補助発電機17の駆動軸
17aに連結可能になっている。歯車機構32と駆動軸
17aとの間には、電磁クラッチ33が設けられてお
り、補助風車29の回転力の補助発電機17への伝達
は、この電磁クラッチ33により切替可能になってい
る。電磁クラッチ33は、ロータ軸18の回転速度を検
知するセンサ33aからの信号に基づいて切替え動作さ
れるように構成されている。具体的には、電磁クラッチ
33は、ロータ軸18が所定の回転速度より高速で回転
中では、歯車機構32と駆動軸17aとを連結し、ロー
タ軸18が所定の回転速度より低速又は停止中では、歯
車機構32と駆動軸17aとを切り離すように構成され
ている。電磁クラッチ33、センサ33aにより、連結
切替手段が構成されている。
【0024】図3はブレードの取付部の模式拡大図を示
す。図1〜図3に示すように、各ブレード21,28の
基端部は、2つのL字状金属板35a,35bからなる
取付部材35によりメインハブ20又は補助ハブ27に
取り付けられている。各ブレード21,28にねじ止め
されたL字状金属板35aと、メインハブ20又は補助
ハブ27にねじ止めされたL字状金属板35bとは、ボ
ルト36aとナット36bとにより連結されている。取
付部材35は、ボルト36aとナット36bとの締結を
緩めることにより、メインハブ20又は補助ハブ27に
対する各ブレード21,28の取付角(ピッチ角)αが
調整可能になっている。
す。図1〜図3に示すように、各ブレード21,28の
基端部は、2つのL字状金属板35a,35bからなる
取付部材35によりメインハブ20又は補助ハブ27に
取り付けられている。各ブレード21,28にねじ止め
されたL字状金属板35aと、メインハブ20又は補助
ハブ27にねじ止めされたL字状金属板35bとは、ボ
ルト36aとナット36bとにより連結されている。取
付部材35は、ボルト36aとナット36bとの締結を
緩めることにより、メインハブ20又は補助ハブ27に
対する各ブレード21,28の取付角(ピッチ角)αが
調整可能になっている。
【0025】図3に示すように、ブレード21は、L字
状金属板35aに取り付けられた幅方向の一端部21a
より、他端部21bがメインハブ20から離れるよう
に、ピッチ角αが設定されている。また、ブレード28
は、L字状金属板35aに取り付けられた幅方向の一端
部28aより、他端部28bが補助ハブ27から離れる
とともに、ブレード21がメインハブ20に対して傾く
方向と反対方向にブレード28が傾くように、ピッチ角
αが設定されている。このため、補助風車29は、メイ
ン風車22と反対方向に回転するように設定されてお
り、具体的には、図2において、メイン風車22は反時
計方向に回転し、補助風車29は時計方向に回転するよ
うに構成されている。なお、ブレード28を、図3で一
点鎖線で示すように、ブレード21がメインハブ20に
対して傾く方向と同じ方向に傾くようにピッチ角αを設
定すると、補助風車29はメイン風車22と同じ方向
(反時計方向)に回転可能になる。
状金属板35aに取り付けられた幅方向の一端部21a
より、他端部21bがメインハブ20から離れるよう
に、ピッチ角αが設定されている。また、ブレード28
は、L字状金属板35aに取り付けられた幅方向の一端
部28aより、他端部28bが補助ハブ27から離れる
とともに、ブレード21がメインハブ20に対して傾く
方向と反対方向にブレード28が傾くように、ピッチ角
αが設定されている。このため、補助風車29は、メイ
ン風車22と反対方向に回転するように設定されてお
り、具体的には、図2において、メイン風車22は反時
計方向に回転し、補助風車29は時計方向に回転するよ
うに構成されている。なお、ブレード28を、図3で一
点鎖線で示すように、ブレード21がメインハブ20に
対して傾く方向と同じ方向に傾くようにピッチ角αを設
定すると、補助風車29はメイン風車22と同じ方向
(反時計方向)に回転可能になる。
【0026】次に、上記のように構成された風力発電装
置の作用について説明する。風が吹くと、その風がテー
ルフィン14aに当たり、その風力で支持ケース14が
回動する。そして、テールフィン14aが最も風の抵抗
が小さくなる位置で支持ケース14が停止する。このと
き、テールフィン14aは風下方向に突出する位置とな
り、メイン風車22が風上方向に向く。このようにして
テールフィン14aによりメイン風車22は常に風上方
向に向く。
置の作用について説明する。風が吹くと、その風がテー
ルフィン14aに当たり、その風力で支持ケース14が
回動する。そして、テールフィン14aが最も風の抵抗
が小さくなる位置で支持ケース14が停止する。このと
き、テールフィン14aは風下方向に突出する位置とな
り、メイン風車22が風上方向に向く。このようにして
テールフィン14aによりメイン風車22は常に風上方
向に向く。
【0027】風速が低く、メイン風車22と補助風車2
9とが両方とも停止している状態では、電磁クラッチ3
3は非接続状態になっている。このように風速が低い状
態から、風速が上昇していくと、まず、補助風車29が
起動されて回転する。補助風車29は、ブレード数が2
枚であってメイン風車22の3枚より少ない。また、メ
イン発電機16と連結されて負荷がかかった状態のメイ
ン風車22に比べて、補助風車29は非接続状態の電磁
クラッチ33によって補助発電機17と切り離されてい
るため、補助風車29はメイン風車22より低速で起動
される。
9とが両方とも停止している状態では、電磁クラッチ3
3は非接続状態になっている。このように風速が低い状
態から、風速が上昇していくと、まず、補助風車29が
起動されて回転する。補助風車29は、ブレード数が2
枚であってメイン風車22の3枚より少ない。また、メ
イン発電機16と連結されて負荷がかかった状態のメイ
ン風車22に比べて、補助風車29は非接続状態の電磁
クラッチ33によって補助発電機17と切り離されてい
るため、補助風車29はメイン風車22より低速で起動
される。
【0028】このようにして回転される補助風車29の
影響により、メイン風車22が起動される。即ち、メイ
ン風車22は、その所定の起動風速より低速の風によっ
て起動される。
影響により、メイン風車22が起動される。即ち、メイ
ン風車22は、その所定の起動風速より低速の風によっ
て起動される。
【0029】また、メイン風車22及びロータ軸18の
回転速度が所定速度より上昇すると、この回転速度の上
昇に基づいて電磁クラッチ33が接続状態に切替えら
れ、歯車機構32が駆動軸17aに連結されて、補助風
車29の回転力により補助発電機17で発電が行われ
る。
回転速度が所定速度より上昇すると、この回転速度の上
昇に基づいて電磁クラッチ33が接続状態に切替えら
れ、歯車機構32が駆動軸17aに連結されて、補助風
車29の回転力により補助発電機17で発電が行われ
る。
【0030】また、風速が低下し、メイン風車22及び
ロータ軸18の回転速度が所定速度より低下すると、こ
の回転速度の低下に基づいて電磁クラッチ33が非接続
状態に切替えられ、補助風車29にかけられる負荷が軽
減される。このため、補助風車29の回転速度が上昇
し、この回転速度が上昇した補助風車29の影響によ
り、メイン風車22の回転速度が上昇されて、メイン発
電機16の発電量が確保される。
ロータ軸18の回転速度が所定速度より低下すると、こ
の回転速度の低下に基づいて電磁クラッチ33が非接続
状態に切替えられ、補助風車29にかけられる負荷が軽
減される。このため、補助風車29の回転速度が上昇
し、この回転速度が上昇した補助風車29の影響によ
り、メイン風車22の回転速度が上昇されて、メイン発
電機16の発電量が確保される。
【0031】次に、本実施形態の実験例について説明す
る。図4は実験装置の模式図を示す。図4に示すよう
に、風力発電装置11の前面に風洞装置51を設置す
る。風洞装置51は、円筒形の風洞52を備え、その上
流側の開口部には送風機53が配設される。この送風機
53は、1秒当たりの回転数を駆動電流の周波数に同期
させることが可能になっており、インバータを備えた電
源装置54により周波数を変化させることで回転数を変
化させて駆動できる。また、風洞52の下流側の開口部
には、整流板55が備えられ、送り出す空気の流れを整
流する。また、風力発電装置11には電圧計56が接続
され、メイン発電機16の発電電圧を観測可能になって
いる。なお、電磁クラッチ33は非接続状態に固定され
ている。
る。図4は実験装置の模式図を示す。図4に示すよう
に、風力発電装置11の前面に風洞装置51を設置す
る。風洞装置51は、円筒形の風洞52を備え、その上
流側の開口部には送風機53が配設される。この送風機
53は、1秒当たりの回転数を駆動電流の周波数に同期
させることが可能になっており、インバータを備えた電
源装置54により周波数を変化させることで回転数を変
化させて駆動できる。また、風洞52の下流側の開口部
には、整流板55が備えられ、送り出す空気の流れを整
流する。また、風力発電装置11には電圧計56が接続
され、メイン発電機16の発電電圧を観測可能になって
いる。なお、電磁クラッチ33は非接続状態に固定され
ている。
【0032】この実験装置では、風洞52の送風口端部
からメイン風車22までの距離を150cmとし、メイ
ン風車22のピッチ角α=15°と設定した。また、メ
イン風車22と補助風車29との間隔を2.5cmと設
定した。ブレードは、長さ20cm、幅4cmの板を、
先端部の幅が1.7cmになるように基端から2cmの
ところから斜めに切り欠いた五角形状である。
からメイン風車22までの距離を150cmとし、メイ
ン風車22のピッチ角α=15°と設定した。また、メ
イン風車22と補助風車29との間隔を2.5cmと設
定した。ブレードは、長さ20cm、幅4cmの板を、
先端部の幅が1.7cmになるように基端から2cmの
ところから斜めに切り欠いた五角形状である。
【0033】上記のような構成の実験装置を用いて以下
のような実験を行った。以下、メイン風車22と同じ方
向に回転するように補助風車29を設定した場合は、補
助風車29のピッチ角αの値に「+」を付けて表記し、
反対方向に回転するように設定した場合は「−」を付け
て表記する。
のような実験を行った。以下、メイン風車22と同じ方
向に回転するように補助風車29を設定した場合は、補
助風車29のピッチ角αの値に「+」を付けて表記し、
反対方向に回転するように設定した場合は「−」を付け
て表記する。
【0034】この実験では、
(例1)補助風車なし
(例2)α=−30°
(例3)α=−20°
(例4)α=−10°
(例5)α=+10°
のように条件を変えて実験した。
【0035】まず、例1〜例5それぞれにおいて、電源
装置54の周波数(電源周波数)を、例えば15Hzか
ら1Hzずつ上昇させて風速を上昇させて、停止状態の
メイン風車22の起動風速(カットイン風速)を調べ
た。起動風速を求めた後、電源装置54の周波数を1H
zずつ低下させて、各風速に対するメイン発電機16の
発電電圧(V)を電圧計56で計測した。
装置54の周波数(電源周波数)を、例えば15Hzか
ら1Hzずつ上昇させて風速を上昇させて、停止状態の
メイン風車22の起動風速(カットイン風速)を調べ
た。起動風速を求めた後、電源装置54の周波数を1H
zずつ低下させて、各風速に対するメイン発電機16の
発電電圧(V)を電圧計56で計測した。
【0036】表1は実験結果を示し、図5は、実験結果
のグラフを示す。
のグラフを示す。
【0037】
【表1】
【0038】なお、(例2)〜(例4)については、そ
れぞれ繰返し実験を行ったが、その結果は表1にのみ図
示し、図5では繰返し実験の結果の図示は省略した。次
に、実験結果及び実験結果から明らかになったことを説
明する。
れぞれ繰返し実験を行ったが、その結果は表1にのみ図
示し、図5では繰返し実験の結果の図示は省略した。次
に、実験結果及び実験結果から明らかになったことを説
明する。
【0039】表1及び図5に示すように、補助風車29
がない場合(例1)の起動風速に対応する電源周波数が
31Hzであるのに対して、(例2)、(例3)、(例
4)、(例5)では、それぞれ28Hz、26Hz、2
6Hz、27Hzである。これより、補助風車29を設
けたほうが、補助風車29がない場合より低い周波数、
つまり低速の風速でメイン風車22が起動したことがわ
かる。
がない場合(例1)の起動風速に対応する電源周波数が
31Hzであるのに対して、(例2)、(例3)、(例
4)、(例5)では、それぞれ28Hz、26Hz、2
6Hz、27Hzである。これより、補助風車29を設
けたほうが、補助風車29がない場合より低い周波数、
つまり低速の風速でメイン風車22が起動したことがわ
かる。
【0040】また、(例1)、(例2)、(例3)、
(例5)の実験により、補助風車29がメイン風車22
と反対方向に回転するほうが、同じ方向に回転する場合
に比べて、わずかに発電電圧が高くなることがわかっ
た。
(例5)の実験により、補助風車29がメイン風車22
と反対方向に回転するほうが、同じ方向に回転する場合
に比べて、わずかに発電電圧が高くなることがわかっ
た。
【0041】また、(例2)、(例3)、(例4)の実
験により、この風力発電装置11では、ピッチ角αの絶
対値が小さいほう、即ち、ピッチ角αが−30°より−
20°、−20°より−10°のほうが、補助風車29
の回転速度がより高いことが確認できた。また、(例
4)のように、補助風車29の回転速度が所定の速度よ
り高速になると、メイン発電機16の発電電圧が低下す
ることがわかった。
験により、この風力発電装置11では、ピッチ角αの絶
対値が小さいほう、即ち、ピッチ角αが−30°より−
20°、−20°より−10°のほうが、補助風車29
の回転速度がより高いことが確認できた。また、(例
4)のように、補助風車29の回転速度が所定の速度よ
り高速になると、メイン発電機16の発電電圧が低下す
ることがわかった。
【0042】また、メイン風車22と補助風車29との
間隔を2.5cmと設定した場合だけでなく、3.0c
m、3.5cmと設定した場合の実験も行った。これら
の実験結果により、メイン風車22と補助風車29との
距離が近いほうが、より低速の風速でメイン風車22が
起動されることが明らかになった。また、前記間隔が
3.0cm、3.5cmの場合の実験結果では、ピッチ
角αの絶対値を小さくして、補助風車29の回転速度を
より高速にしたほうが、より低速の風速でメイン風車2
2が起動されることがより明確にわかった。また、補助
風車29を、メイン風車22と反対方向に回転させるほ
うが、メイン風車22と同じ方向に回転させる場合に比
べて、より低速の風速でメイン風車22が起動されるこ
とが明らかになった。
間隔を2.5cmと設定した場合だけでなく、3.0c
m、3.5cmと設定した場合の実験も行った。これら
の実験結果により、メイン風車22と補助風車29との
距離が近いほうが、より低速の風速でメイン風車22が
起動されることが明らかになった。また、前記間隔が
3.0cm、3.5cmの場合の実験結果では、ピッチ
角αの絶対値を小さくして、補助風車29の回転速度を
より高速にしたほうが、より低速の風速でメイン風車2
2が起動されることがより明確にわかった。また、補助
風車29を、メイン風車22と反対方向に回転させるほ
うが、メイン風車22と同じ方向に回転させる場合に比
べて、より低速の風速でメイン風車22が起動されるこ
とが明らかになった。
【0043】なお、補助風車29の回転により、メイン
風車22が単独状態でのその所定の起動風速より低速の
風によって起動するのは、補助風車29の回転によって
風が引き込まれ、メイン風車22への風の入力角度が変
化するためと考えられる。このため、補助風車29のピ
ッチ角の絶対値が小さくなった場合、補助風車29の回
転速度がより高速になり、風の入力角度の変化がより大
きくなることにより、より低速の風によってメイン風車
22が起動される。
風車22が単独状態でのその所定の起動風速より低速の
風によって起動するのは、補助風車29の回転によって
風が引き込まれ、メイン風車22への風の入力角度が変
化するためと考えられる。このため、補助風車29のピ
ッチ角の絶対値が小さくなった場合、補助風車29の回
転速度がより高速になり、風の入力角度の変化がより大
きくなることにより、より低速の風によってメイン風車
22が起動される。
【0044】また、メイン風車22と補助風車29との
両方が回転する状態では、補助風車29の回転方向がメ
イン風車22と同じ場合より、反対方向に回転するほう
が、補助風車29がより高速で回転される。これは、メ
イン風車22の回転の影響を受けた風の補助風車29へ
の入力角度が、補助風車29がメイン風車22と反対方
向に回転するほうが、補助風車29をより回転させやす
い角度になるためと考えられる。
両方が回転する状態では、補助風車29の回転方向がメ
イン風車22と同じ場合より、反対方向に回転するほう
が、補助風車29がより高速で回転される。これは、メ
イン風車22の回転の影響を受けた風の補助風車29へ
の入力角度が、補助風車29がメイン風車22と反対方
向に回転するほうが、補助風車29をより回転させやす
い角度になるためと考えられる。
【0045】また、補助風車29のブレードのピッチ角
αを例えば−10°にした場合、メイン発電機16の発
電効率が低下するのは、補助風車29が所定速度以上の
高速で回転することによってあたかも壁のようになり、
風の流れが妨げられるためと考えられる。このような補
助風車29の高速回転によるメイン発電機16の出力低
下は、電磁クラッチ33が接続状態になり、補助風車2
9が補助発電機17に連結されて負荷がかけられること
により、防止される。
αを例えば−10°にした場合、メイン発電機16の発
電効率が低下するのは、補助風車29が所定速度以上の
高速で回転することによってあたかも壁のようになり、
風の流れが妨げられるためと考えられる。このような補
助風車29の高速回転によるメイン発電機16の出力低
下は、電磁クラッチ33が接続状態になり、補助風車2
9が補助発電機17に連結されて負荷がかけられること
により、防止される。
【0046】この実施形態によれば、以下のような効果
を有する。 (1)風力発電装置11には、起動風速がメイン風車2
2のそれより低速の補助風車29が、メイン風車22に
接近して配置されている。従って、補助風車29をメイ
ン風車22に接近させて配置するという比較的簡単な構
成により、メイン風車22を単独状態での起動風速より
低速の風で起動でき、メイン発電機16の発電効率を向
上できる。なお、補助風車29の回転方向は、メイン風
車22の回転方向と同じ方向又は反対方向のいずれに設
定してもよい。
を有する。 (1)風力発電装置11には、起動風速がメイン風車2
2のそれより低速の補助風車29が、メイン風車22に
接近して配置されている。従って、補助風車29をメイ
ン風車22に接近させて配置するという比較的簡単な構
成により、メイン風車22を単独状態での起動風速より
低速の風で起動でき、メイン発電機16の発電効率を向
上できる。なお、補助風車29の回転方向は、メイン風
車22の回転方向と同じ方向又は反対方向のいずれに設
定してもよい。
【0047】(2)補助風車29を、メイン風車22と
反対方向に回転させることにより、メイン風車22と同
じ方向に回転させる場合に比べて、メイン発電機16を
より低速で起動できる。また、補助風車29の回転方向
をメイン風車22と反対に設定したほうが、補助発電機
17で効率よく発電でき、メイン発電機16と補助発電
機17とを合わせた発電効率を向上できる。
反対方向に回転させることにより、メイン風車22と同
じ方向に回転させる場合に比べて、メイン発電機16を
より低速で起動できる。また、補助風車29の回転方向
をメイン風車22と反対に設定したほうが、補助発電機
17で効率よく発電でき、メイン発電機16と補助発電
機17とを合わせた発電効率を向上できる。
【0048】(3)補助風車29は、メイン風車22を
支持する筒部19に、ラジアルベアリング26を介して
支持されている。従って、メイン風車22と補助風車2
9とを、比較的簡単な構成により、互いに独立して回転
可能に支持できる。また、補助風車29が筒部19に支
持されるため、ロータ軸18には補助風車29の負荷が
かからないため、メイン風車22を回転しやすくして発
電効率を一層向上できる。
支持する筒部19に、ラジアルベアリング26を介して
支持されている。従って、メイン風車22と補助風車2
9とを、比較的簡単な構成により、互いに独立して回転
可能に支持できる。また、補助風車29が筒部19に支
持されるため、ロータ軸18には補助風車29の負荷が
かからないため、メイン風車22を回転しやすくして発
電効率を一層向上できる。
【0049】(4)補助風車29がメイン風車22より
風下に配置されているため、メイン風車22が補助風車
29より先に風に対面し、発電効率をより一層向上でき
る。 (5)メイン風車22の回転速度が所定速度以上の状態
で、電磁クラッチ33により補助風車29が補助発電機
17に連結される。従って、補助風車29の回転も発電
に利用して、発電効率をさらに一層向上できる。また、
補助風車29を補助発電機17に連結して補助風車29
に負荷をかけることにより、補助風車29の回転速度が
所定の速度以上になるのを規制して、メイン風車22の
発電効率が低下することを防止できる。
風下に配置されているため、メイン風車22が補助風車
29より先に風に対面し、発電効率をより一層向上でき
る。 (5)メイン風車22の回転速度が所定速度以上の状態
で、電磁クラッチ33により補助風車29が補助発電機
17に連結される。従って、補助風車29の回転も発電
に利用して、発電効率をさらに一層向上できる。また、
補助風車29を補助発電機17に連結して補助風車29
に負荷をかけることにより、補助風車29の回転速度が
所定の速度以上になるのを規制して、メイン風車22の
発電効率が低下することを防止できる。
【0050】(6)補助風車29のブレード数(2個)
を、メイン風車22のブレード数(3個)より少なく設
定しているため、補助風車29の起動風速をメイン風車
22の起動風速より低速にするように、低コストで容易
に設定できる。また、補助風車29のブレード数とメイ
ン風車22のブレード数とを同じにした場合などと異な
り、回転位置によって補助風車29に充分な風が当たら
なくなることを防止できる。
を、メイン風車22のブレード数(3個)より少なく設
定しているため、補助風車29の起動風速をメイン風車
22の起動風速より低速にするように、低コストで容易
に設定できる。また、補助風車29のブレード数とメイ
ン風車22のブレード数とを同じにした場合などと異な
り、回転位置によって補助風車29に充分な風が当たら
なくなることを防止できる。
【0051】(7)補助風車29をメイン風車22によ
り接近させて配置することにより、メイン風車22をよ
り低速の風速で起動できる。 (8)補助風車29のブレードのピッチ角αの絶対値を
小さくして補助風車29の回転速度をより高速にするこ
とにより、メイン風車22に与える影響をより強くし
て、より低速の風速でメイン風車22を起動できる。
り接近させて配置することにより、メイン風車22をよ
り低速の風速で起動できる。 (8)補助風車29のブレードのピッチ角αの絶対値を
小さくして補助風車29の回転速度をより高速にするこ
とにより、メイン風車22に与える影響をより強くし
て、より低速の風速でメイン風車22を起動できる。
【0052】なお、実施形態は上記実施形態に限定され
るものではなく、例えば以下のように変更してもよい。 ・メイン風車22と補助風車29とは、互いに独立に回
転可能に支持されることに限られない。例えば、図6に
示すように、ロータ軸18に、補助ハブ27よりメイン
風車22側に、補助ハブ27とほぼ同径の円板71を形
成する。フレーム15aには、補助ハブ27と対向する
位置に、ブラケット15bを介して電磁石72を取り付
ける。電磁石72は、ロータ軸18の回転速度が所定速
度以上になると励磁されるように構成されている。電磁
石72と補助ハブ27との間には、図示しない板ばねを
取り付ける。そして、補助ハブ27を、ラジアルベアリ
ング26に対してロータ軸18の軸方向にわずかにスラ
イド可能に構成する。補助ハブ27、円板71、電磁石
72により伝達切替手段が構成される。なお、補助風車
29をメイン風車22と同じ方向に回転するように設定
する。
るものではなく、例えば以下のように変更してもよい。 ・メイン風車22と補助風車29とは、互いに独立に回
転可能に支持されることに限られない。例えば、図6に
示すように、ロータ軸18に、補助ハブ27よりメイン
風車22側に、補助ハブ27とほぼ同径の円板71を形
成する。フレーム15aには、補助ハブ27と対向する
位置に、ブラケット15bを介して電磁石72を取り付
ける。電磁石72は、ロータ軸18の回転速度が所定速
度以上になると励磁されるように構成されている。電磁
石72と補助ハブ27との間には、図示しない板ばねを
取り付ける。そして、補助ハブ27を、ラジアルベアリ
ング26に対してロータ軸18の軸方向にわずかにスラ
イド可能に構成する。補助ハブ27、円板71、電磁石
72により伝達切替手段が構成される。なお、補助風車
29をメイン風車22と同じ方向に回転するように設定
する。
【0053】この場合、風速が低く、メイン風車22と
補助風車29とが両方とも停止している状態では、電磁
クラッチ33が非接続状態になっているとともに、電磁
石72は消磁状態になっており、補助ハブ27は板ばね
の付勢力によりに円板71に当接されている。この状態
で、補助ハブ27は、円板71に対して相対回転可能に
なっている。
補助風車29とが両方とも停止している状態では、電磁
クラッチ33が非接続状態になっているとともに、電磁
石72は消磁状態になっており、補助ハブ27は板ばね
の付勢力によりに円板71に当接されている。この状態
で、補助ハブ27は、円板71に対して相対回転可能に
なっている。
【0054】このように風速が低い状態から、風速が上
昇していくと、まず、補助風車29が起動されて回転す
る。この補助風車29の回転力が、補助ハブ27と円板
71との間の摩擦によってロータ軸18に伝達され、メ
イン風車22が起動される。即ち、メイン風車22は、
その所定の起動風速より低速の風によって起動される。
昇していくと、まず、補助風車29が起動されて回転す
る。この補助風車29の回転力が、補助ハブ27と円板
71との間の摩擦によってロータ軸18に伝達され、メ
イン風車22が起動される。即ち、メイン風車22は、
その所定の起動風速より低速の風によって起動される。
【0055】また、メイン風車22及びロータ軸18の
回転速度が所定速度より上昇すると、この回転速度の上
昇に基づいて電磁石72が励磁されて、補助ハブ27が
板ばねの付勢力に抗して電磁石72側に引き付けられ、
補助ハブ27と円板71との接触が解除される。このた
め、メイン風車22は、補助風車29との連結が解除さ
れたことにより、効率よく回転する。円板71との接触
が解除された補助風車29は、電磁クラッチ33を接続
状態にすることにより補助発電機17の発電に利用でき
る。
回転速度が所定速度より上昇すると、この回転速度の上
昇に基づいて電磁石72が励磁されて、補助ハブ27が
板ばねの付勢力に抗して電磁石72側に引き付けられ、
補助ハブ27と円板71との接触が解除される。このた
め、メイン風車22は、補助風車29との連結が解除さ
れたことにより、効率よく回転する。円板71との接触
が解除された補助風車29は、電磁クラッチ33を接続
状態にすることにより補助発電機17の発電に利用でき
る。
【0056】従って、この場合でも、メイン風車22が
停止状態で、メイン風車22の起動風速より低速の風で
補助風車29が起動されると、補助風車29の回転によ
りメイン風車22を起動できる。なお、円板71と接触
して負荷がかかった状態の補助風車29を回転しやすく
するため、補助風車29のブレードのピッチ角αを約+
30°に設定することが好ましい。
停止状態で、メイン風車22の起動風速より低速の風で
補助風車29が起動されると、補助風車29の回転によ
りメイン風車22を起動できる。なお、円板71と接触
して負荷がかかった状態の補助風車29を回転しやすく
するため、補助風車29のブレードのピッチ角αを約+
30°に設定することが好ましい。
【0057】・メイン風車22のブレード数は3枚に限
られず、他の枚数取り付けてもよい。また、補助風車2
9のブレード数は2枚に限られず、他の枚数取り付けて
もよいが、メイン風車22のブレード数より少ないほう
が好ましい。
られず、他の枚数取り付けてもよい。また、補助風車2
9のブレード数は2枚に限られず、他の枚数取り付けて
もよいが、メイン風車22のブレード数より少ないほう
が好ましい。
【0058】・補助風車29のブレード数は、メイン風
車22のブレード数より少なく設定されることに限られ
ない。例えば、補助風車29のブレードをメイン風車2
2のブレードより小さくすることなどにより、補助風車
29の起動風速をメイン風車22の起動風速より低速に
設定可能であれば、補助風車29のブレード数をメイン
風車22のブレード数以上にしてもよい。
車22のブレード数より少なく設定されることに限られ
ない。例えば、補助風車29のブレードをメイン風車2
2のブレードより小さくすることなどにより、補助風車
29の起動風速をメイン風車22の起動風速より低速に
設定可能であれば、補助風車29のブレード数をメイン
風車22のブレード数以上にしてもよい。
【0059】・補助風車29のブレードの大きさは、メ
イン風車22のブレードと同じに設定されることに限ら
れず、より小さくしても大きくしてもよいが、メイン風
車22のブレードと同じ大きさか又は小さくする方が好
ましい。
イン風車22のブレードと同じに設定されることに限ら
れず、より小さくしても大きくしてもよいが、メイン風
車22のブレードと同じ大きさか又は小さくする方が好
ましい。
【0060】・発電装置15に補助発電機17、かさ歯
歯車31、歯車機構32、電磁クラッチ33を取り付け
なくてもよい。 ・補助風車29は、メイン風車22の回転速度が所定速
度以上になった場合に、補助発電機17に連結されるこ
とに限られず、例えば、メイン風車22の回転速度の上
昇に対応してブレーキ機構などによって補助風車29を
減速させるか、又は停止させてもよい。この場合でも、
補助風車29の回転速度が所定速度以上に上昇すること
によるメイン風車22の発電効率の低下を防止できる。
歯車31、歯車機構32、電磁クラッチ33を取り付け
なくてもよい。 ・補助風車29は、メイン風車22の回転速度が所定速
度以上になった場合に、補助発電機17に連結されるこ
とに限られず、例えば、メイン風車22の回転速度の上
昇に対応してブレーキ機構などによって補助風車29を
減速させるか、又は停止させてもよい。この場合でも、
補助風車29の回転速度が所定速度以上に上昇すること
によるメイン風車22の発電効率の低下を防止できる。
【0061】・補助風車29を支持することによる負荷
がメイン風車22にかからないように補助風車29を支
持する構成は、フレーム15aの一部としての筒部19
にベアリングを介して補助風車29が支持される構成に
限られない。例えば、ロータ軸18が貫通する貫通部を
形成した支持部材を、フレーム15aと別に支持ケース
14に設け、補助風車29がメイン風車22と同軸で回
転するように、この支持部材に補助風車29をベアリン
グを介して支持してもよい。この場合でも、メイン風車
22を回転しやすくできる。
がメイン風車22にかからないように補助風車29を支
持する構成は、フレーム15aの一部としての筒部19
にベアリングを介して補助風車29が支持される構成に
限られない。例えば、ロータ軸18が貫通する貫通部を
形成した支持部材を、フレーム15aと別に支持ケース
14に設け、補助風車29がメイン風車22と同軸で回
転するように、この支持部材に補助風車29をベアリン
グを介して支持してもよい。この場合でも、メイン風車
22を回転しやすくできる。
【0062】・負荷がメイン風車22にかからないよう
に補助風車29を支持する構成は、上記の場合に限られ
ず、例えば、別の支持部材をメイン発電機16のハウジ
ングに取り付けて、この別の支持部材に、メイン風車2
2と同軸で回転するようにベアリングを介して補助風車
29を支持してもよい。
に補助風車29を支持する構成は、上記の場合に限られ
ず、例えば、別の支持部材をメイン発電機16のハウジ
ングに取り付けて、この別の支持部材に、メイン風車2
2と同軸で回転するようにベアリングを介して補助風車
29を支持してもよい。
【0063】・補助風車29は、ラジアルベアリング2
6により筒部19に対して回転可能に支持されることに
限られず、例えば、スラストベアリングにより回転可能
に支持してもよい。
6により筒部19に対して回転可能に支持されることに
限られず、例えば、スラストベアリングにより回転可能
に支持してもよい。
【0064】・ブレードをねじれ形状にしてもよい。
・補助風車29は、メイン風車22の風下に配置設定さ
れることに限られず、メイン風車22の風上に補助風車
29を配置設定してもよい。
れることに限られず、メイン風車22の風上に補助風車
29を配置設定してもよい。
【0065】上記各実施形態から把握できる技術的思想
について、以下に追記する。 (1) 請求項6に記載の発明において、前記連結切替
手段は、前記メイン風車の回転速度を検知するセンサか
らの信号に基づいて切替え動作される電磁クラッチを備
えている。
について、以下に追記する。 (1) 請求項6に記載の発明において、前記連結切替
手段は、前記メイン風車の回転速度を検知するセンサか
らの信号に基づいて切替え動作される電磁クラッチを備
えている。
【0066】(2) 請求項1〜請求項7のいずれか一
項に記載の発明において、前記メイン風車の回転速度が
所定速度以上の状態で、前記補助風車を停止又は減速可
能である。
項に記載の発明において、前記メイン風車の回転速度が
所定速度以上の状態で、前記補助風車を停止又は減速可
能である。
【0067】(3) 請求項1又は請求項2に記載の発
明において、前記補助風車は、前記メイン風車を支持す
るフレーム以外の箇所に設けられた支持部材に、ベアリ
ングを介して支持されている。
明において、前記補助風車は、前記メイン風車を支持す
るフレーム以外の箇所に設けられた支持部材に、ベアリ
ングを介して支持されている。
【0068】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1〜請求項
7に記載の発明によれば、風車を起動可能な風速を比較
的簡単な構造により低減し、発電効率を向上できる。
7に記載の発明によれば、風車を起動可能な風速を比較
的簡単な構造により低減し、発電効率を向上できる。
【図1】発電装置の模式断面図。
【図2】風力発電装置の模式斜視図。
【図3】ブレードの取付部の模式拡大図。
【図4】実験装置の模式図。
【図5】実験結果を示すグラフ。
【図6】別例を示す模式部分断面図。
11…風力発電装置、15a…フレーム、19…フレー
ムの一部を構成する筒部、16…発電機としてのメイン
発電機、17…別の発電機としての補助発電機、21…
メイン風車のブレード、26…ベアリングとしてのラジ
アルベアリング、22…メイン風車、28…補助風車の
ブレード、29…補助風車、33…連結切替手段を構成
する電磁クラッチ、33a…同じくセンサ、71…伝達
切替手段を構成する円板、72…同じく電磁石。
ムの一部を構成する筒部、16…発電機としてのメイン
発電機、17…別の発電機としての補助発電機、21…
メイン風車のブレード、26…ベアリングとしてのラジ
アルベアリング、22…メイン風車、28…補助風車の
ブレード、29…補助風車、33…連結切替手段を構成
する電磁クラッチ、33a…同じくセンサ、71…伝達
切替手段を構成する円板、72…同じく電磁石。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Fターム(参考) 3H078 AA02 AA26 BB01 BB11 CC07
CC13 CC16 CC22 CC54 CC72
5H590 AA02 CA14 CB02 CB04 CC01
EA07 FA03 FB01 GA10 HA12
HA27
Claims (7)
- 【請求項1】 発電機を駆動可能なメイン風車と、前記
メイン風車と回転軸が同軸上の補助風車とを、互いに独
立して回転可能に支持し、前記補助風車の起動風速を前
記メイン風車の起動風速より低速に設定し、回転状態の
前記補助風車の影響により、前記メイン風車を前記起動
風速より低速で起動可能なように、前記補助風車を前記
メイン風車に接近させて配置したことを特徴とする風力
発電装置。 - 【請求項2】 前記補助風車は、前記メイン風車と反対
方向に回転可能に構成されていることを特徴とする請求
項1に記載の風力発電装置。 - 【請求項3】 前記補助風車は、前記メイン風車を支持
するフレームに、ベアリングを介して支持されているこ
とを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の風力発電
装置。 - 【請求項4】 発電機を駆動可能なメイン風車と、前記
メイン風車と回転軸が同軸上の補助風車とを、同じ方向
に回転可能に支持し、前記補助風車の起動風速を前記メ
イン風車の起動風速より低速に設定し、回転状態の前記
補助風車の回転力を伝達して前記メイン風車を起動可能
であるとともに、前記メイン風車が起動された状態で前
記回転力の伝達を解除可能な伝達切替手段を備えること
を特徴とする風力発電装置。 - 【請求項5】 前記補助風車を前記メイン風車より風下
に配置したことを特徴とする請求項1〜請求項4のいず
れか一項に記載の風力発電装置。 - 【請求項6】 前記メイン風車の回転速度が所定速度以
上の状態で、前記補助風車を別の発電機に連結可能な連
結切替手段を備えることを特徴とする請求項1〜請求項
5のいずれか一項に記載の風力発電装置。 - 【請求項7】 前記補助風車のブレード数は、前記メイ
ン風車のブレード数より少ないことを特徴とする請求項
1〜請求項6のいずれか一項に記載の風力発電装置。
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001243637A JP2003056446A (ja) | 2001-08-10 | 2001-08-10 | 風力発電装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=19073703
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001243637A Pending JP2003056446A (ja) | 2001-08-10 | 2001-08-10 | 風力発電装置 |
Country Status (2)
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WO1996018815A1 (en) * | 1994-12-16 | 1996-06-20 | Alfred Wilhelm | Wind turbine |
DE19543458A1 (de) * | 1995-11-22 | 1997-05-28 | Ekkehard Senf | Windkraftanlage |
-
2001
- 2001-08-10 JP JP2001243637A patent/JP2003056446A/ja active Pending
- 2001-10-31 WO PCT/JP2001/009565 patent/WO2003016712A1/ja active Application Filing
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Also Published As
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---|---|
WO2003016712A1 (fr) | 2003-02-27 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060104 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060627 |