JP2003056448A

JP2003056448A - 水平軸型風車のピッチ制御機構

Info

Publication number: JP2003056448A
Application number: JP2001250587A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Yoshida; 茂雄吉田
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2001-08-21
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2003-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】構成の簡素化が得られ製造コスト及びランニ
ングコストの抑制が得られる水平軸風車のピッチ制御機
構を提供する。【解決手段】ハブ５に複数のブレード６ａ、６ｂ、６
ｃを備えたロータ４が回転自在に支承された水平軸型風
車であって、各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃに対応してハ
ブ５内に配設されて各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃのピッ
チを独立して可変制御する複数のピッチ可変手段１１
と、各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃのピッチ可変範囲をフ
ルフェザー位置とフルフラット位置に規制するピッチ規
制手段２１と、各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃをフルフェ
ザー位置側に付勢するピッチ付勢手段３１とを備え、各
ピッチ可変手段１１のピッチ制御系統に異常発生時に
は、対応するブレード６ａ、６ｂ或いは６ｃのピッチ軸
６ｘ周りの回転拘束を解除する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水平軸型風車に関
し、特に水平軸型風車のピッチ制御機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、無公害な発電機として風力発電機
が普及しつつある。風力発電に使用される風車は、一般
にタワーの上端に発電機等を収容するナセルを回転自在
に取り付け、このナセルにハブ及びブレードを有するロ
ータを回転自在に支承して構成され、特に大型風車では
ブレードのピッチ角変更によって起動トルクの増大を図
ると共に、風速に応じた回転数の制御を行い、かつ強風
時にはブレードを風向と平行にするフェザリングにより
出力及び回転速度を常用範囲内に収める制御が行われて
いる。

【０００３】このブレードのピッチ変更は、複数のリン
クによって各ブレードを連動させてピッチを可変制御す
るピッチ可変機構或いは、各ブレードを各々独立したア
クチュエータで制御するピッチ可変機構によって行われ
る。

【０００４】リンク機構によるピッチ可変機構は、例え
ば特開平７−４３４４号公報に開示され、かつ図５に概
要を示すように、主軸１０１内で延在する可動軸１０２
が平行ギヤ１０３の軸内を貫通し、端部をラジアルベア
リング１０４に支持させ、このラジアルベアリング１０
４をスプリング受け１０５を介して可動軸１０２と同軸
上に配置された油圧シリンダ１０６と連結している。平
行ギヤ１０３とスプリング受け１０５との間に配設され
たスプリング１０７及び油圧シリンダ１０６の軸方向の
駆動力がラジアルベアリング１０４を介して可動軸１０
２に伝えられ、リンク１０８によってブレード１０９の
回転運動に変換するように構成される。

【０００５】そして、油圧シリンダ１０６に油圧を供給
すると、可動軸１０２の端部を支持するラジアルベアリ
ング１０４を介して油圧シリンダ１０６の駆動力が可動
軸１０２に伝達され、この駆動力によって可動軸１０２
が軸方向にスライドして、可動軸１０２に連結されたリ
ンク１０８によってブレード１０９がピッチが変化す
る。なお、同様に他の各ブレードにおいても同様に可動
軸１０２とブレード１０９とがリンクを介して連結さ
れ、連動してピッチが変化するように構成されている。

【０００６】また、油圧シリンダ１０６の油圧が喪失す
ると、スプリング１０７が可動軸１０２を逆方向にスラ
イドさせることによって、油圧シリンダ１０６の作用で
変化したブレードのピッチがもとの状態、即ちフェザリ
ング位置側となる。

【０００７】一方、各ブレードのピッチ角を各々独立し
たアクチュエータて制御するピッチ可変機構は、例えば
図６に要部斜視図を示すように、ハブ１２１にベアリン
グ１２２を介して回動自在に支持されたリングギヤ１２
３にブレード（図示せず）の基端部が取り付けられ、ア
クチュエータ１２６によって正逆回転駆動されるピニオ
ン１２５によってリングギヤ１２３を回転駆動すること
によってブレードのピッチが変更する。

【０００８】アクチュエータ１２６には、停電時にブレ
ードのピッチ可変を停止するためのブレーキ機構１２７
が配設されている。ブレーキ機構１２７は、図７にアク
チュエータ１２６の要部断面図を示すように、ピニオン
１２５を回転駆動するモータ（図示せず）の軸１２８が
円筒状のハウジング１２９に設けられた略円板状の固定
鉄心１３０にベアリング１３１を介して回転自在に軸支
さる一方、軸１２８に、ボス１３２によって円板状の固
定板１３３が設けら、固定板１３３に固定鉄心１３０の
一側面に対向してブレーキライニング１３４が張設され
ている。

【０００９】更に、固定鉄心１３０の一側面とブレーキ
ライニング１３４との間にリング状の可動鉄心１３５が
軸１２８の延在方向に移動自在に配設されると共に、固
定鉄心１３０の一側面に電磁石コイル１３７が埋設さ
れ、かつ通電によって電磁石コイル１３７によって吸着
される可動鉄心１３５を固定鉄心１３０から離反させる
方向に付勢するスプリング１３８が配設されている。

【００１０】そして、通常運転時には、電磁石コイル１
３７が通電されて可動鉄心１３５が電磁石コイル１３７
に吸着されてブレーキライニング１３４と可動鉄心１３
５との間が離間したブレーキ解除状態に維持される一
方、停電時には、電磁石コイル１３７への通電が停止
し、電磁石コイル１３７による可動鉄心１３５の吸着が
解除される。この結果、スプリング１３８により可動鉄
心１３５がブレーキライニング１３４に圧接して軸１２
８の回転を阻止するブレーキ作動状態になるように構成
されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記、特開平７−４３
４４号公報によると、油圧シリンダによる軸方向の駆動
力が可動軸に伝達され、この駆動力によって可動軸が軸
方向にスライドして、可動軸に連結された各リンクによ
って各ブレードが連動してピッチが変更することから、
単一の油圧シリンダによって全ブレードのピッチを可変
できる。

【００１２】しかし、ハブ内に各ブレードに対応する各
々リンク機構が配設されてハブ内が複雑になると共に、
製造コストのアップが懸念され、かつメンテナンスも複
雑になりランニングコストがアップするおそれがある。
また、ピッチ駆動不能の場合やピッチ固着時に破損せず
安全性が確保されるために、主軸ブレーキや翼端ブレー
キ等他の保護システムが必要になる。

【００１３】一方、上記各ブレードのピッチを各々独立
したアクチュエータて制御するピッチ可変機構は、各ブ
レードを各々独立したアクチュエータによってピッチ制
御することから、複雑なリンク機構等が不要になりハブ
内の構造の簡素化が得られる。

【００１４】しかし、いずれかのアクチュエータに不具
合が発生した場合に、他のブレードのピッチを確保する
ことにより風車の安全を確保する必要から、各ブレード
に対応して各々独立の制御装置及び停電時用のバッテリ
をハブ内に装備する必要があり、製造コストがアップす
ると共に、メンテナンスが煩雑になりランニングコスト
のアップが懸念される。

【００１５】従って、かかる点に鑑みなされた本発明の
目的は、構成の簡素化が得られ製造コスト及びランニン
グコストの抑制が得られる水平軸風車のピッチ制御機構
を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する請求
項１に記載の水平軸型風車のピッチ制御機構の発明は、
ハブ及び該ハブにピッチ変更自在に支持された複数のブ
レードを備えたロータがナセルに回転自在に支承された
水平軸型風車のピッチ制御機構において、上記各ブレー
ドに対応して各々ハブ内に配設されて上記対応する各ブ
レードのピッチを独立して可変制御する複数のピッチ可
変手段と、上記各ブレードのピッチ可変範囲を各々フル
フェザー位置とフルフラット位置との間に規制するピッ
チ規制手段と、上記各ブレードを各々上記フルフェザー
位置側に付勢するピッチ付勢手段とを備え、上記各ピッ
チ可変手段のピッチ制御系統の異常時には、該対応する
ブレードのピッチ軸周りの回転拘束が解除されることを
特徴とする。

【００１７】請求項１の発明によると、各ブレードに対
応してハブ内にブレードのピッチを可変制御するピッチ
可変手段を設けることによって複雑なリンク機構等が不
要でしかも、運転時においてピッチ可変手段のピッチ制
御系統に異常が発生した際に、ブレードのピッチ軸周り
の回転拘束を解除することによって、ブレードがピッチ
付勢手段によってフルフェザー位置側に付勢され、かつ
てピッチ規制手段によってフルフェザー位置に保持され
てロータの過回転が有効的に回避されて安全性が確保で
きる。

【００１８】更に、ピッチ付勢手段によて各ブレードが
フルフェザー位置側に付勢され、かつピッチ可変手段の
ピッチ制御系統に異常が発生した際に、ブレードのピッ
チ軸周りの回転拘束が解除されてピッチ規制手段によっ
てフルフェザー位置に各ブレードが保持されることか
ら、ハブ内に各ピッチ可変手段を制御するための制御装
置及びバッテリ等が不要になりハブ内の構成の簡素化及
び軽量化が得られると共に、製造コストの削減が期待で
きる。また構成の簡素化及び軽量化に伴ってメンテナン
スが容易になりランニングコストの低減ができる。

【００１９】請求項２に記載の発明は、請求項１の水平
軸型風車のピッチ制御機構において、更に、停電時に
は、上記全ブレードのピッチ軸周りの回転拘束が解除さ
れることを特徴とする。

【００２０】請求項２の発明によると、停電時において
もブレードのピッチ軸周りの回転拘束を解除することに
よって、ピッチ付勢手段によってフルフェザー位置に付
勢されたブレードが、ピッチ規制手段によってフルフェ
ザー位置に保持される。この結果、ロータの過回転が有
効的に回避されて安全性が確保できる。

【００２１】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２の水平軸型風車のピッチ制御機構において、上記フル
フェザー位置は、正面風に対してロータがほぼ静止する
ピッチ角度でかつ、上記フルフラット位置は通常運転時
のピッチ角よりフラット側でロータが過回転に至らない
ピッチ角であることを特徴とする。

【００２２】請求項３の発明は、フルフェザー位置及び
フルフラット位置をより明確にしたものであって、待機
時においても正面風に対してブレードがフルフェザー位
置に保持されてロータがほぼ静止状態に、また背風に対
してブレードがフルフェザー位置或いはフルフラット位
置に保持されてロータの過回転が有効的に回避されて安
全性が確保される。

【００２３】請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の
いずれかの水平軸型風車のピッチ制御機構において、上
記各ブレードは、上記ハブに配設されたベアリングを介
して回転自在に支持されたリングギヤに基端部が取付ら
れて上記ピッチ軸廻りに回転自在に上記ハブに支持さ
れ、上記ピッチ可変手段は、上記ハブ内に支持されたア
クチュエータ及び該アクチュエータによって正逆回転駆
動されて上記リングギヤに噛合するピニオンを備えたこ
とを特徴とする。

【００２４】請求項４の発明によると、ブレードをハブ
に配設されたベアリングを介して支持されたリングギヤ
に基端部を取り付けることによって、ブレードがピッチ
変更可能に支持され、かつモータを備えたアクチュエー
タ及びピニオンによってピッチ可変手段が容易にかつコ
ンパクトに形成できる。

【００２５】請求項５に記載の発明は、請求項４の水平
軸型風車のピッチ制御機構において、上記ピッチ規制手
段は、上記リングギヤ或いはブレードに設けられた係合
部と、上記ベアリング或いはハブに設けられた係止部と
を備え、上記係合部と係止部の当接によって上記ブレー
ドのピッチ可変範囲を上記フルフェザー位置とフルフラ
ット位置に各々規制することを特徴とする。

【００２６】請求項５の発明によると、リングギヤ或い
はブレードに設けられた係合部と、ベアリング或いはハ
ブに設けられた係止部とによる簡単な構成によってピッ
チ規制手段が形成できる。

【００２７】請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の
いずれかの水平軸型風車のピッチ制御機構におぴて、上
記ピッチ付勢手段は、上記ブレードに支持され、かつ上
記ピッチ軸から偏倚すると共にロータの回転中心軸線か
ら離れた位置に配置された錘を備えたことを特徴とす
る。

【００２８】請求項６の発明によると、ブレードに錘を
配設することによって、錘により発生する遠心力によっ
てブレードをフルフェザー位置側に回転付勢することか
ら、極めて簡単な構成でピッチ付勢手段が形成できる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の水平軸型風車のピ
ッチ制御機構の実施の形態を図１乃至図４によって説明
する。

【００３０】図１は、水平軸型風車１の概要を示す全体
斜視図であって、タワー２の上端に発電機等を収容する
ナセル３を回転自在に取り付け、このナセル３に略水平
方向に延在して回転自在に支持された主軸（図示せず）
によってハブ５及び複数、本実施の形態では６ａ、６
ｂ、６ｃの３翅のブレードを有するロータ４が回転自在
に支持されている。各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃは、ピ
ッチを変更して起動トルクの増大が図られると共に、風
速に応じた回転数の制御が行われ、かつ強風時には各ブ
レード６ａ、６ｂ、６ｃを風向と平行にするフェザリン
グにより出力及び回転速度を常用範囲内に収めるように
各々独立して各々配設されたピッチ制御機構１０によっ
て制御される。

【００３１】ピッチ制御機構１０は、ピッチ可変手段１
１、ピッチ規制手段２１、及びピッチ付勢手段３１を有
している。

【００３２】各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃのピッチを可
変制御する各ピッチ可変手段１１は、同一構成である。
ピッチ可変手段１１は、図２に各ブレード６ａ、６ｂ、
６ｃを取り外した状態のハブ５の要部斜視図を示すよう
に、ハブ５にベアリング１２を介して回動自在に支持さ
れたリングギヤ１３を有し、リングギヤ１３に上記ブレ
ード６ａ、６ｂ、６ｃの基端が各々取り付けられ、ハブ
５に取付支持されたアクチュエータ１４に設けられたモ
ータ（図示せず）によって回転駆動されるピニオン１５
によってリングギヤ１３を回転駆動することによって各
ブレード６ａ、６ｂ、６ｃが各々ピッチ軸６ｘを中心に
回転して各々のピッチが可変する。この各アクチュエー
タ１４は、共通のバッテリ及び共通の制御装置によって
制御される。

【００３３】一方、ピッチ規制手段２１は、各ブレード
６ａ、６ｂ、６ｃのピッチの可変範囲を規制する。ピッ
チ規制手段２１は、例えば、図２に示すようにハブ５に
設けられたベアリング１２に突設された第１係止部２２
及び第２係止部２３と、ブレード６ａ、６ｂ、６ｃの基
端部に第１係止部２２及び第２係止部２３に当接可能な
係合部（図示せず）を備え、この係合部が第１係止部２
２に当接することによってブレード６ａ、６ｂ、６ｃが
フルフェザー位置に規制される一方、係合部が第２係止
部２３に当接することによってフルフラット位置に規制
される。ここで、これらフルフェザー位置は、正面風に
対して平行でロータ４の回転がほぼ静止するピッチ角、
例えば約９０degに設定される一方、フルフラット位置
は通常運転時のピッチ角よりフルフラット側でロータ４
が過回転に至らないピッチ角、例えば、約−１５degに
設定される。

【００３４】また、ピッチ規制手段２１には、ベアリン
グ１２、詳しくはそのアウタレース若しくはベアリング
ハウジングに突設された第１係止部２２或いは第２係止
部２３と、ブレード６ａ、６ｂ、６ｃに突設された係合
部との急激な当接による衝撃を緩和乃至回避するための
緩衝手段、例えばダンパを設けることが好ましい。

【００３５】ピッチ付勢手段３１は、ロータ４の回転数
の上昇に伴って各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃをフルフェ
ザー位置側にピッチが変化するように付勢するものであ
る。ピッチ付勢手段３１は、図３（ａ）に図１の矢印Ａ
方向からの概要を模式的に示す正面説明図及び同図
（ｂ）に（ａ）のＢ方向から見た側面説明図に示すよう
にブレード６ａ、６ｂ、６ｃの基端部近傍に延設された
ステー３２及びステー３２の先端に設けられた錘３３に
よって形成され、錘３３はブレード６ａ、６ｂ、６ｃの
ピッチ軸６ｘから前方に距離ｄでかつピッチ軸６ｘから
後縁側に偏倚すると共にロータ４の回転中心軸線４ｘか
ら離れた位置に設定されている。

【００３６】ここで、錘３３の質量をｍ、ロータ４の回
転中心軸線４ｘから錘３３までの距離をＲ、錘３３の角
速度をω、回転中心軸線４ｘに対するピッチ軸６ｘと錘
３３を結ぶ仮想線分とのなす角度をθとすると、ロータ
４の回転による錘３３に発生する遠心力ｆ_１＝ｍＲω^２
であり、ブレード６ａ、６ｂ、６ｃにはピッチ軸６ｘを
中心としてフルフェザー位置側にｍＲω^２・cosθのピ
ッチ付勢力ｆ_２が発生する。

【００３７】次に、このように構成された水平軸風車１
のピッチ制御について図４に示す作用説明図を参照して
説明する。

【００３８】正常運転時においては、風速変動等に基づ
く予め設定された制御条件に従って発せられる制御装置
からの信号によって各ピッチ可変手段１１のアクチュエ
ータ１４によって各々のピニオン１５を正逆回転駆動し
て、各ピニオン１５に噛合うリングギヤ１３を回転駆動
して各々のブレード６ａ、６ｂ、６ｃのピッチを各々独
立して可変制御して所期のピッチ変化を行う。

【００３９】一方、運転時において、例えば、いずれか
のブレード、例えばブレード６ａのピッチを制御するピ
ッチ可変手段１１のピッチ制御系統に異常が発生した場
合には、他の正常に作動するピッチ制御系統の各アクチ
ュエータ１４のピニオン１５によってリングギヤ１３を
回転させて、風向と平行なフェザリング位置にブレード
６ｂ、６ｃをピッチ可変制御する。

【００４０】一方、ピッチ制御系統に異常があるブレー
ド６ａは、アクチュエータ１４によるピニオン１５の回
動を解除、例えばモータへの電流供給を中止してリング
ギヤ１３の回転を自在にする。そしてピッチ軸６ｘ周り
の回転拘束が解除されて回転が自在なったブレード６ａ
は、ロータ４の回転によるピッチ付勢手段３１の錘３３
に発生する遠心力ｆ_１により生じるピッチ付勢力ｆ_２に
よってブレード軸６ｘを中心にフルフェザー位置側に回
転付勢され、ブレード６ａに設けられた係合部がベアリ
ング１２に設けられた第１係止部２２に当接することに
よってブレード６ａがフルフェザー位置に保持される。

【００４１】従って、正常なピッチ制御系統のアクチュ
エータ１４によって当該のブレード６ｂ、６ｃをフェザ
リング位置にピッチを変更し、かつピッチ制御系統に異
常が発生したブレード６ａは、ピッチ付勢手段３１の錘
３３に発生する遠心力ｆ_１に起因するピッチ付勢力ｆ_２
によってフルフェザー位置側に回転付勢され、かつ係合
部が第１係止部２２に当接してフルフェザー位置に保持
されることから、ロータ４の過回転が確実に回避されて
安全性が確保できる。

【００４２】また、運転時において、制御系統に異常が
発生し、或いは停電等によって全てのブレード６ａ、６
ｂ、６ｃのピッチ制御系統が動作しない状態が発生した
際には、各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃの各アクチュエー
タ１４によるピニオン１５の回動を解除され、リングギ
ヤ１３の回転を自在にする。そしてピッチ軸６ｘ周りの
回転拘束が解除された各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃは、
ロータ４の回転により各ピッチ付勢手段３１の錘３３に
発生する遠心力ｆ_１に起因して発生するピッチ付勢力ｆ
_２によってピッチ軸６ｘを中心にフルフェザー位置側に
回転付勢され、各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃに設けられ
た係合部がベアリング１２に設けられた第１係止部２２
に当接して各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃがフルフェザー
位置に保持され、ロータ４が過回転することなく有効的
にロータ４の回転が低減乃至停止して安全性が確保され
る。

【００４３】更に、運転時において、ピッチ制御系統以
外に異常が発生した際には、全てのブレード６ａ、６
ｂ、６ｃにおける各々ピッチ可変手段１１の各アクチュ
エータ１４によってブレード６ａ、６ｂ、６ｃをフルフ
ェザー位置にピッチを可変制御することによって、係合
部を第１係止部２２に当接させて全てのブレード６ａ、
６ｂ、６ｄがフルフェザー位置に保持され、過回転する
ことなく安全性が確保できる。

【００４４】一方、待機時において、ブレード６ａ、６
ｂ、６ｃの各アクチュエータ１４は、モータへの電流供
給を中止してリングギヤ１３の回転が自在な状態に保持
されて、各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃは各々のピッチ軸
６ｘ周りの回転拘束が解除されている。

【００４５】この待機状態でロータ４に正面風が作用し
た際には、各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃは係合部が第１
係止部２２に当接したフルフェザー位置にあって安全性
が確保できる。

【００４６】待機時に背風が作用した際には、各ブレー
ド６ａ、６ｂ、６ｃは、係合部が第１係止部２２に当接
したフルフェザー位置或いは、係合部が第２係止部２３
に当接したフルフラット位置となり過回転の発生が有効
的に回避され、安全性が確保される。

【００４７】また、待機時に側方風が作用した際には、
各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃの回転に影響を及ぼす風量
が比較的少なく、過回転等は懸念されることがなく、安
全性が維持される。

【００４８】従って、このように構成されたピッチ制御
機構１０を備えた水平軸型風車１によると、運転時にピ
ッチ制御系統に異常が生じたり、停電時、ピッチ制御系
統以外の異常が発生した場合には、ピッチ可変手段１１
或いはピッチ付勢手段３１によって各ブレード６ａ、６
ｂ、６ｃがフルフェザー位置に迅速にピッチ変化し、か
つピッチ規制手段２１によってフルフェザー位置に保持
されることから、ロータ４の過回転発生が有効的に回避
されて安全性が確保できる。また待機時においても正面
風に対してはピッチ規制手段２１によってフルフェザー
位置に、また背風に対してはピッチ規制手段２１によっ
てフルフェザー位置或いはフルフラット位置に保持され
てロータ４の過回転発生が回避されて安全性が確保でき
る。

【００４９】また、錘３３を有する簡単な構造のピッチ
付勢手段３１によて各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃがフル
フェザー位置側に付勢され、かつ係合部及び第１係止部
２２、第２係止部２３による簡単な構成によって異常発
生時及び待機時においてフルフェザー位置或いはフルフ
ラット位置に各ブレード６ａ、６ｂ、６ｃが保持される
ことから、ハブ４内に各アクチュエータ１４を制御する
ための制御装置及びバッテリ等が不要になり、かつ各ア
クチュエータ１４のブレーキ機構の省略が可能になりア
クチュエータ１４のコンパクト化、構成の簡素化及び軽
量化が得られると共に、製造コストの削減が期待でき
る。また構成の簡素化及び軽量化に伴ってメンテナンス
が容易になりランニングコストの低減ができる。

【００５０】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能である。例えば、上記実施の形態ではベアリング１２
に設けた第１係止部２２、第２係止部２３及びブレード
６ａ、６ｂ、６ｃの基端部に設けた係合部によってピッ
チ規制手段２１を形成したが、ベアリング１２に１つの
係止部を設け、ブレード６ａ、６ｂ、６ｃの基端部に係
合部に当接してブレード６ａ、６ｂ、６ｃをフルフェザ
ー位置或いはフルフラット位置に規制する２つの係合部
を設けることも、またリングギヤ１３に係合部及びハブ
５に係止部を互いに当接可能に設け、互いの当接によっ
てリングギヤ１３とハブ５との間の回転を規制してブレ
ード６ａ、６ｂ、６ｃのピッチ角変化をフルフェザー位
置及びフルフラット位置に規制することもできる。ま
た、錘３３の変わりにモータをブレード側に取り付けて
ガバナーとして作用させることもできる。

【００５１】また、上記実施の形態ではフルフェザー位
置のピッチ角を約９０deg、フルフラット位置のピッチ
角を約−１５degに設定したが実質的な影響を及ぼさな
い範囲で変更することも可能である。

【００５２】更に、上記実施の形態では６ａ、６ｂ、６
ｃの３翅のブレードを備えた水平軸型風車を例に説明し
たが他の複数のブレードを備えた水平軸型風車に適用す
ることもできる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明した水平軸型風車のピッチ制御
機構の発明によると、ハブ及びハブにピッチ変更自在に
支持された複数のブレードを備えたロータが回転自在に
支承された水平軸型風車のピッチ制御機構において、各
ブレードに対応してハブ内にブレードのピッチを可変制
御するピッチ可変手段を設けることによって複雑なリン
ク機構等が不要でかつ、運転時にピッチ可変手段のピッ
チ制御系統に異常が発生した際に、或いは待機時におい
て、ブレードがフルフェザー位置或いはフルフラット位
置に保持されてロータの過回転が有効的に回避されて安
全性が確保できる。

【００５４】更に、ハブ内に各ピッチ可変手段を制御す
るための制御装置及びバッテリ等が不要になりハブ内の
構成の簡素化及び軽量化が得られると共に、製造コスト
の削減が期待できる。また構成の簡素化及び軽量化に伴
ってメンテナンスが容易になりランニングコストの低減
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による水平軸型風車のピッチ制御機構の
実施の形態の概要を示す水平軸型風車の全体斜視図であ
る。

【図２】同じく、ピッチ制御機構の概要を示す斜視図で
ある。

【図３】同じく、ピッチ付勢手段の概要説明図であり、
（ａ）は模試的に示した正面説明図、（ｂ）は（ａ）の
Ｂ方向から見た側面説明図である。

【図４】同じく、作用説明図である。

【図５】従来の水平軸型風車のピッチ可変機構の概要を
示す断面図である。

【図６】同じく、従来の水平軸型風車のピッチ可変機構
の概要を示す斜視図である。

【図７】同じく、ブレーキ機構の概要を示すアクチュエ
ータの要部断面図である。

【符号の説明】

１水平軸型風車３ナセル４ロータ４ｘロータの回転中心軸線５ハブ６ａ、６ｂ、６ｃブレード６ｘピッチ軸１０ピッチ制御機構１１ピッチ可変手段１２ベアリング１３リングギヤ１４アクチュエータ１５ピニオン２１ピッチ規制手段２２第１係止部（係止部）２３第２係止部（係止部）３１ピッチ付勢手段３２ステー３３錘

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハブ及び該ハブにピッチ変更自在に支持
された複数のブレードを備えたロータがナセルに回転自
在に支承された水平軸型風車のピッチ制御機構におい
て、上記各ブレードに対応して各々ハブ内に配設されて上記
対応する各ブレードのピッチを独立して可変制御する複
数のピッチ可変手段と、上記各ブレードのピッチ可変範囲を各々フルフェザー位
置とフルフラット位置との間に規制するピッチ規制手段
と、上記各ブレードを各々上記フルフェザー位置側に付勢す
るピッチ付勢手段とを備え、上記各ピッチ可変手段のピッチ制御系統の異常時には、
該対応するブレードのピッチ軸周りの回転拘束が解除さ
れることを特徴とする水平軸型風車のピッチ制御機構。
【請求項２】更に、停電時には、上記全ブレードのピ
ッチ軸周りの回転拘束が解除されることを特徴とする請
求項１に記載の水平軸型風車のピッチ制御機構。
【請求項３】上記フルフェザー位置は、正面風に対し
てロータがほぼ静止するピッチ角度でかつ、上記フルフ
ラット位置は通常運転時のピッチ角よりフラット側でロ
ータが過回転に至らないピッチ角であることを特徴とす
る請求項１または２に記載の水平軸型風車のピッチ制御
機構。
【請求項４】上記各ブレードは、上記ハブに配設され
たベアリングを介して回転自在に支持されたリングギヤ
に基端部が取付られて上記ピッチ軸廻りに回転自在に上
記ハブに支持され、上記ピッチ可変手段は、上記ハブ内に支持されたアクチ
ュエータ及び該アクチュエータによって正逆回転駆動さ
れて上記リングギヤに噛合するピニオンを備えたことを
特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の水平軸型風
車のピッチ制御機構。
【請求項５】上記ピッチ規制手段は、上記リングギヤ
或いはブレードに設けられた係合部と、上記ベアリング
或いはハブに設けられた係止部とを備え、上記係合部と係止部の当接によって上記ブレードのピッ
チ可変範囲を上記フルフェザー位置とフルフラット位置
に各々規制することを特徴とする請求項４に記載の水平
軸型風車のピッチ制御機構。
【請求項６】上記ピッチ付勢手段は、上記ブレードに
支持され、かつ上記ピッチ軸から偏倚すると共にロータ
の回転中心軸線から離れた位置に配置された錘を備えた
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の水平
軸型風車のピッチ制御機構。