JP2003056446A

JP2003056446A - 風力発電装置

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Publication number: JP2003056446A
Application number: JP2001243637A
Authority: JP
Inventors: Haruyuki Nishida; 晴幸西田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2003-02-26
Also published as: WO2003016712A1

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【符号の説明】

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。

───────────────────────────────────────────────────── 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

【特許請求の範囲】

【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。