JP2019535963A

JP2019535963A - 風力タービン

Info

Publication number: JP2019535963A
Application number: JP2019545846A
Authority: JP
Inventors: フランシスカスヘルマンバステイン，アウグスティヌス; ヒロエネマンス，フーゴ
Original assignee: ハイドラウトランスビー．ブイ．
Priority date: 2016-10-28
Filing date: 2017-10-27
Publication date: 2019-12-12
Also published as: WO2018078104A1; EP3315770A1; US20190242365A1; CN110100092A; EP3532726A1

Abstract

１つまたは複数のブレードを有するタービンロータ（３）と、発電機（４）と、該タービンロータ（３）と該発電機（４）とを相互接続する駆動系（５）とを備える風力タービン（１）。上記駆動系（５）は、該タービンロータ（３）によって直接駆動される主歯車（６）を備えている。複数のピニオンが主歯車（６）と係合している。各該ピニオンは油圧ポンプ（７）を駆動する。油圧モータ（８）は、それぞれ高圧（９）および低圧ラインを介して該夫々のポンプ（７）に接続されている。該油圧モータ（８）は発電機（４）の入力軸と係合している。遊星歯車伝動装置（１０）が各ピニオンと該夫々の油圧ポンプ（７）との間に配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、風力タービンであって、１つまたは複数のブレードを有するタービンロータ、発電機、および該タービンロータと該発電機とを相互接続する駆動系を備えている風力タービンに関する。上記駆動系は、該タービンロータによって直接駆動される主歯車と、この主歯車と係合する複数のピニオンと、これらピニオンの１つによってそれぞれ駆動される複数の油圧ポンプと、それぞれの高圧ラインと低圧ラインを介してそれぞれの油圧ポンプに接続された少なくとも１つの油圧モータとを備えている。少なくとも１つの油圧モータは、該発電機の入力軸と係合している。

油圧伝動装置を備えた風力タービンは、例えば、国際公開第２０１３／１０４６９４号に開示されている。長いブレードを備えた大型のマルチＭＷ風力タービンは、風から電力を生成するのに最も効率的であるように見える。空気を切って動くときのブレードの先端の最高速度に対する自然な制限のせいで、タービンの回転速度は、ブレードの長さが増すにつれて遅くなりうる。より長いブレード長を有する風力タービンの場合、タービンロータの回転速度は、例えば毎分１０回転に制限されることがある。発電機は、ブレードによって生成された動力を電気に変換するのに適しており、例えば毎分１５００回転の回転速度で回転しうる。これは、発電機とタービンロータとの間の駆動系が１５０の変速比を有しうることを意味する。公知の風力タービンにおいて、この変速比は、主歯車とピニオンとの間の機械的伝動、および油圧ポンプと油圧モータとの間の油圧伝動によって作られる。

本発明の目的は、効率が改善された風力タービンを提供することである。

この目的は、本発明による本風力タービンによって達成され、この場合、遊星歯車伝動装置は、各ピニオンとそれぞれの油圧ポンプとの間に配設されている。これは、２つの歯車伝動段を介して高い機械的変速比を達成する機会を提供する。その結果、該ポンプの回転速度は、相対的に高くなり得、これは相対的に小型の油圧ポンプを必要とし、該駆動系のより軽い重量および全効率の改善に導く。さらに、相対的に小さなポンプを適用することの利点は、ポンプの数が容易に変えられうるのに対して、該主歯車のサイズは同じままであることである。これは、より多いまたはより少ない油圧ポンプを適用することによって、出力電力に関して該風力タービンを寸法設定する際の高度の柔軟性を提供する。

実際には、該主歯車は外歯車であり、該ピニオンと該主歯車の回転軸は平行でありうる。

１つのまたは複数の該油圧モータの容量は、該複数の油圧ポンプの容量と同じでありうる。

本風力タービンの広範囲の出力容量を生み出すために、該ポンプは該主歯車の両側に配置されうる。

該複数のポンプは実質的に同じ容量を有しうる。これは、多かれ少なかれ類似のポンプを適用することによって、モジュール方式で異なる公称出力を有する風力タービンを構築する機会を提供する。

同様に、該駆動系が少なくとも２つの油圧モータを有する場合に、該複数のモータは実質的に同じ容量を有しうる。

ポンプ、モータ、および発電機の多数の組み合わせが、本風力タービンの該タービンロータおよび主歯車の寸法を変えることなく、作られうることは明らかであろう。

任意的に、該駆動系は、該主歯車を収容し、該遊星歯車伝動装置および該油圧ポンプを支持する環状歯車ボックスを備えうる。該環状歯車ボックスは、例えば主軸受に結合されてもよい。このような環状歯車ボックスを使用することは、全体として該駆動系の軽量化に寄与する。

さらに、１つまたは複数のブレードを有するタービンロータ、発電機、および該タービンロータと該発電機とを相互接続する駆動系とを備えている風力タービンが開示される。該駆動系は、該タービンロータによって直接駆動される主歯車、該主歯車と噛み合う複数のピニオン、複数の油圧ポンプ（各油圧ポンプは上記ピニオンの１つによって駆動される）、およびそれぞれの高圧ラインと低圧ラインを介してそれぞれの該ポンプへ接続された少なくとも１つの油圧モータを備えている。該少なくとも１つの油圧モータは、該発電機の入力軸と係合している。該ポンプは該主歯車の対向する両側に置かれている。

さらに、別の風力タービンが開示され、該風力タービンは、１つまたは複数のブレードを有するタービンロータ、発電機、該タービンロータと該発電機とを相互接続する駆動系とを備えている。該駆動系は、該タービンロータによって直接駆動される主歯車と、該主歯車と噛み合う複数のピニオン、複数の油圧ポンプ（各ポンプは上記ピニオンの１つによって駆動される）、およびそれぞれの高圧ラインと低圧ラインを介してそれぞれの該ポンプへ接続された少なくとも１つの油圧モータを備えている。少なくとも１つの油圧モータは、該発電機の入力軸と係合し、かつ該主歯車の１つの反対側で１つまたは複数のポンプに接続されている。

本発明は以下に、本発明の実施態様を例として示す非常に概略的な図面を参照しながら説明される。

本発明に係る風車の１実施態様の一部分の斜視図である。図１の実施態様の一部分を拡大した図１と同様の斜視図である。図２と類似の図であるが、代替の実施態様を示している。ポンプを備えた主歯車の断面図である。

図１は、本発明による風力タービン１の実施態様の一部分を示している。風力タービン１は、タワー（図示せず）に取り付けられたナセル２を有している。風力タービン１は、３つのブレード（図示せず）を備えたタービンロータ３と、ナセル２の内側に取り付けられた２つの発電機４とを備えている。発電機４はブレード３によって生成された動力を電気に変換するのに適しており、かつ例えば毎分１５００回転の最大回転速度で回転するので、発電機４の寸法は制限される。タービンロータ３は、はるかに遅い速度、例えば毎分１０回転で回転する。

駆動系５は、タービンロータ３と発電機４とを相互接続する。駆動系５は、外歯車６Ａを収容する環状歯車ボックス６を備えている（図４参照）。主歯車はタービンロータ３によって直接に駆動される。６つのピニオン７Ａ（図４）は主歯車６Ａと噛み合う。

図２は、駆動系５を拡大して示している。駆動系５は、６つの油圧ポンプ７と２つの油圧モータ８を備えている。各ポンプ７はピニオンの１つによって駆動され、各油圧モータ８はそれぞれ高圧ライン９と低圧ライン（図示せず）を介して３つのポンプ７に接続されている。各油圧モータ８は、各発電機４を駆動するために各発電機４の入力軸と係合している。

各ピニオンとこれと協働する油圧ポンプ７との間に、遊星歯車伝動装置１０が配置されている。これは２つの歯車伝動段を通した機械的伝動が適用されることを意味する。

図３は、風力タービン１の代替の実施態様の一部分を示している。この場合、駆動系５は１６個のポンプ７を含み、そのうち８個のポンプ７は主歯車６の前側に配置され、８個のポンプ７は主歯車６の後側に配置されている。さらに、この実施態様の駆動系５は、２つの同様の油圧モータのシャフトが互いに連結されている２つの二重油圧モータ８’を備えている。前側のポンプ７は一方の二重油圧モータ８’に接続され、後側のポンプ７は他方の二重油圧モータ８'に接続されている。

図示された実施態様において、それぞれのポンプ７およびそれぞれのモータ８は、類似しているので、動力容量の異なる複数の風力タービンが、タービンロータ３と主歯車６の寸法を変えないでポンプ７、モータ８、および発電機４の数を変えることによって、モジュール式で組み立てられうる。

１風力タービン
２ナセル
３タービンロータ
４発電機
５駆動系
６主歯車
６Ａ外歯車
７油圧ポンプ
７Ａピニオン
８油圧モータ
８’ 二重油圧モータ
９高圧ライン
１０遊星歯車伝動装置

Claims

風力タービン（１）は、１つまたは複数のブレードを有するタービンロータ（３）、発電機（４）、および該タービンロータ（３）と該発電機とを相互接続する駆動系（５）を備え、前記駆動系（５）は、該タービンロータ（３）によって直接駆動される主歯車（６）、該主歯車（６）と係合する複数のピニオン、および複数の油圧ポンプ（７）を備え、各油圧ポンプ（７）は、前記ピニオンの１つによって駆動され、少なくとも１つの油圧モータ（８）が、それぞれ高圧ライン（９）および低圧ラインを介して該夫々の油圧ポンプ（７）に接続され、該少なくとも１つの油圧モータ（８）は、該発電機（４）の入力軸と係合している、上記風力タービン（１）において、
遊星歯車伝動装置（１０）が、各ピニオンと該夫々の油圧ポンプ（７）との間に配置されていることを特徴とする、
上記風力タービン（１）。
該油圧モータは、該ポンプの各々と実質的に同じ容量を有する、請求項１に記載の風力タービン（１）。
複数の該ポンプ（７）は、該主歯車（６）の両側に配置されている、請求項１または２に記載の風力タービン（１）。
該主歯車（６）は外歯車である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の風力タービン（１）。
複数の該ポンプ（７）は、実質的に同じ容量を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の風力タービン（１）。
該駆動系（５）は、実質的に同じ容量を有する少なくとも２つの油圧モータ（８）を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の風力タービン（１）。
該主歯車を収容し、かつ該遊星歯車伝動装置および該油圧ポンプを支持している環状歯車ボックスを備えている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の風力タービン。