JP2020159306A - Wind power generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、風力発電装置、特には風力発電装置の発電機および増速機構に関する。 The present invention relates to a wind power generator, particularly a generator and a speed-up mechanism for the wind power generator.
近年、環境意識の高まりを受け、環境に優しい自然エネルギーの需要が高まっており、中でも、昼夜に関係なく利用できる風力を動力とする風力発電の活用が期待されている。 In recent years, the demand for environmentally friendly natural energy has been increasing due to the heightened environmental awareness, and in particular, the utilization of wind power generated by wind power, which can be used day and night, is expected.
風力発電装置では、一般的に、回転動力を出力する風車の回転主軸の軸心方向にほぼ沿って増速機および発電機が配置される(例えば、特許文献1参照。)。 In a wind power generator, a speed increaser and a generator are generally arranged substantially along the axial direction of the rotation spindle of a wind turbine that outputs rotational power (see, for example, Patent Document 1).
ところで、大型の風車を採用した風力発電装置は山頂や海上に設置される場合が多いのに対して、例えば垂直軸式風車のような小型の風車を採用した風力発電装置は、市街地の居住地域に設置される場合が多い。このような小型の風力発電装置については、さらなる小型化による設置スペースの低減や、メンテナンス作業の容易化による維持コストの低減が必要とされている。 By the way, wind power generators that use large wind turbines are often installed on the mountaintops or on the sea, whereas wind power generators that use small wind turbines, such as vertical axis wind turbines, are located in residential areas in urban areas. It is often installed in. For such a small wind power generator, it is required to reduce the installation space by further miniaturization and to reduce the maintenance cost by facilitating the maintenance work.
しかし、特許文献1に開示された風力発電装置では、上述のように、増速機および発電機が風車の回転主軸の軸心方向にほぼ沿って配置されることから、設置スペースの低減が困難であるとともに、部品点数が多いことから、メンテナンス作業も複雑なものとなる。 However, in the wind power generator disclosed in Patent Document 1, it is difficult to reduce the installation space because the speed increaser and the generator are arranged substantially along the axial direction of the rotation spindle of the wind turbine as described above. In addition, the number of parts is large, which complicates the maintenance work.
本発明の目的は、上記の課題を解決するために、増速機構および発電機の構成を改良することにより、設置スペースの低減およびメンテナンス作業の容易化を実現できる風力発電装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a wind power generator capable of reducing the installation space and facilitating maintenance work by improving the configuration of the speed increasing mechanism and the generator in order to solve the above problems. is there.
本発明の風力発電装置は、
風車と、
前記風車によって駆動されるアウタロータ型の発電機と、
前記風車の回転主軸の回転動力を前記発電機に伝達する増速機構と、
前記発電機および前記増速機構を収容する共通のケーシングと、
を備えている。
The wind power generator of the present invention
With a windmill
An outer rotor type generator driven by the wind turbine,
A speed-increasing mechanism that transmits the rotational power of the rotating spindle of the wind turbine to the generator,
A common casing that houses the generator and the speed-increasing mechanism,
Is equipped with.
この構成によれば、増速機構と発電機を、風車の回転主軸の軸心に対して並列的に配置することが容易となる。すなわち、アウタロータ型の発電機を採用した場合、容易に発電機のケースの外面にプーリ溝を設けることができるので、ロータを支持する2つの軸受ユニットの中央位置にプーリ溝を配置することも容易となる。これにより、2つの軸受によってバランスよく支持することが可能となる。また、増速機構の一部品であるプーリを発電機と一体的に形成することも容易となるので、部品点数の削減や発電機の駆動機構の小型化を実現することができる。これにより、設置スペースの低減を図ることができる。また、発電機および増速機構を共通のケーシングに収容してユニット化できるので、これらを地上に設置することも容易となるので、メンテナンス性も向上する。 According to this configuration, it becomes easy to arrange the speed increasing mechanism and the generator in parallel with the axis of the rotating spindle of the wind turbine. That is, when an outer rotor type generator is adopted, the pulley groove can be easily provided on the outer surface of the generator case, so that the pulley groove can be easily arranged at the center position of the two bearing units that support the rotor. It becomes. This makes it possible to support the two bearings in a well-balanced manner. Further, since the pulley, which is one part of the speed-increasing mechanism, can be easily formed integrally with the generator, the number of parts can be reduced and the drive mechanism of the generator can be downsized. As a result, the installation space can be reduced. Further, since the generator and the speed-increasing mechanism can be housed in a common casing and unitized, it is easy to install them on the ground, and the maintainability is improved.
本発明の一実施形態において、前記風車が垂直軸式風車であってもよい。垂直軸式風車は、比較的小型であっても風を受けて発電可能であるため、例えば、市街地、公園、遊歩道、工場敷地内等の設置スペースが限られている場所に設置される場合が多い。このような垂直軸式風車を使用する風力発電装置に上記の構成を採用することにより、さらなる小型化による設置スペースの低減や、メンテナンス作業の容易化による維持コストの低減を図ることが可能になる。 In one embodiment of the present invention, the wind turbine may be a vertical shaft type wind turbine. Vertical axis wind turbines can generate electricity by receiving wind even if they are relatively small, so they may be installed in places where installation space is limited, such as urban areas, parks, promenades, and factory premises. There are many. By adopting the above configuration for a wind power generator that uses such a vertical axis wind turbine, it is possible to reduce the installation space by further miniaturization and the maintenance cost by facilitating maintenance work. ..
本発明の一実施形態において、前記増速機構が、前記回転主軸の回転動力が入力される入力軸と、前記入力軸に設けられた第1プーリと、前記発電機のロータに設けられた第2プーリと、前記第1プーリと第2プーリとの間に巻き掛けられた伝達ベルトとを備えていてもよい。この構成によれば、増速機構を構成するプーリを発電機と一体的に形成することにより、部品点数が削減され、発電機の駆動系統を一層小型化することができる。 In one embodiment of the present invention, the speed-increasing mechanism is provided on an input shaft into which the rotational power of the rotary spindle is input, a first pulley provided on the input shaft, and a rotor of the generator. The two pulleys and a transmission belt wound between the first pulley and the second pulley may be provided. According to this configuration, by integrally forming the pulley constituting the speed-increasing mechanism with the generator, the number of parts can be reduced and the drive system of the generator can be further miniaturized.
本発明の一実施形態において、前記伝達ベルトがタイミングベルトであってもよい。この構成によれば、伝達ベルトとしてタイミングベルトを使用することにより、両プーリと伝達ベルトとの間の滑りが抑制されるので、高い発電効率を実現できる。 In one embodiment of the present invention, the transmission belt may be a timing belt. According to this configuration, by using the timing belt as the transmission belt, slippage between both pulleys and the transmission belt is suppressed, so that high power generation efficiency can be realized.
本発明の一実施形態において、前記増速機構が、前記伝達ベルトの張力を調整するベルトテンショナを備えていてもよい。この構成によれば、メンテナンス時において、増速機構を構成する部品取り外しが容易となり、メンテナンス性がさらに向上する。 In one embodiment of the present invention, the speed increasing mechanism may include a belt tensioner that adjusts the tension of the transmission belt. According to this configuration, it becomes easy to remove the parts constituting the speed-increasing mechanism at the time of maintenance, and the maintainability is further improved.
本発明の一実施形態において、前記発電機のケーシングに冷却フィンが設けられていてもよい。この構成によれば、効果的に発電機を冷却することが可能になる。 In one embodiment of the present invention, cooling fins may be provided in the casing of the generator. According to this configuration, it is possible to effectively cool the generator.
本発明に係る風力発電装置によれば、上述したとおり、設置スペースの低減およびメンテナンス作業の容易化を実現することができる。 According to the wind power generator according to the present invention, as described above, it is possible to reduce the installation space and facilitate the maintenance work.
本発明の実施形態を図面と共に説明する。図1に、本発明の一実施形態に係る風力発電装置WTを示す。この風力発電装置WTは、図2に示すように、風車1と、この風車1によって駆動される発電機3と、風車1の回転主軸5の回転動力を発電機3に伝達する増速機構7と、発電機3および増速機構7を収容する共通のハウジング9とを備えている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a wind power generator WT according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the wind turbine generator WT has a speed-increasing
本実施形態における風車1は垂直軸式風車として構成されている。具体的には、風車1は、複数(この例では2枚)の翼11と、これら翼11を支持する翼支持体13とを有する。各翼11は上下方向に延び、翼支持体13は、図示しない軸受を介して支柱15の上端に垂直軸心C回りに回転自在に支持されている。2枚の翼11は、支柱15の軸心Cを中心として180度位相の異なる位置に設けられている。
The wind turbine 1 in the present embodiment is configured as a vertical shaft type wind turbine. Specifically, the wind turbine 1 has a plurality of (two in this example)
図2に示す本実施形態で使用する発電機3は、アウタロータ型発電機として構成されている。すなわち、発電機3の軸心上に固定配置されたステータ(図示せず)の外周を覆うようにほぼ円筒状のロータ17が設けられており、風車1の回転主軸5の回転に伴って、ハウジング9の内部において増速機構7を介して発電機3のロータ17が回転することに
より、発電機3が発電する。発電機3としては、例えば誘導発電機または同期発電機を用いることができる。
The
本実施形態の増速機構7は、風車1の回転主軸5の回転動力が入力される入力軸19と、入力軸19に設けられた第1プーリ21と、発電機3のロータ17に設けられた第2プーリ23と、第1プーリ21と第2プーリ23との間に巻き掛けられた伝達ベルト25とを備えている。第1プーリ21の伝達ベルト係合面21aの外径は、第2プーリ23の伝達ベルト係合面23aの外径よりも大きく設定されている。
The
入力軸19は、風車1の位置する側(図示の例では上側)に位置するハウジング壁27(ハウジング9を形成する壁)を貫通してハウジング9内部に延設されている。入力軸19は、(図示の例では)ハウジング9の内部において、対向する一対のハウジング壁27,27(図示の例では上側のハウジング壁27と下側のハウジング壁27)にそれぞれ設けられた第1軸受ユニット29,29によって回転自在に支持されている。
The
発電機3は、ハウジング9内部において、入力軸19の長手方向に直交する方向(図示の例では水平方向)に偏位した位置に配置されている。具体的には、発電機3は、その回転中心位置において入力軸19と平行に配置された固定軸31を介してハウジング9に支持されている。発電機3の固定軸31は、その両端が、上記対向する一対のハウジング壁27,27(図示の例では上側のハウジング壁27と下側のハウジング壁27)に、ブラケット33,33を介してそれぞれ固定されている。固定軸31の軸心方向中央部分に発電機3の前記ステータ(図示せず)が形成されている。固定軸31の外周側に、発電機3のロータ17を形成する円筒状の回転ケース35が設けられている。回転ケース35は、その軸心方向の両端部近傍にそれぞれ配置された第2軸受ユニット37,37を介して、固定軸31に対して回転自在に支持されている。回転ケース35は、固定軸31の軸心方向のほぼ中央部分に配置されている。
The
第1プーリ21は、入力軸19の外周面に入力軸19と一体回転するように固定されている。第2プーリ23は、図示の例では、発電機3の回転ケース35の外周面に設けられた円周状に延びるプーリ溝として形成されている。
The
プーリ溝である第2プーリ23は、回転ケース35における、2つの第2軸受ユニット37,37間の軸心方向ほぼ中央位置に設けられている。また、図示の例では、固定軸31に対しても、軸心方向のほぼ中央位置に設けられている。したがって、第1プーリ21も、入力軸19を支持する2つの第1軸受ユニット29,29間の軸心方向ほぼ中央位置に設けられている。
The
このように、アウタロータ17型の発電機3を採用することにより、増速機構7と発電機3を、風車1の回転主軸5の軸心に対して並列的に配置することが容易となる。すなわち、アウタロータ17型の発電機3を採用した場合、上記のように発電機3のケース(回転ケース35)の外面に第2プーリ23を設けることができるので、ロータ17を支持する2つの軸受ユニットの中央位置に第2プーリ23を配置することが容易となる。これにより、2つの軸受(この例では第2軸受ユニット37,37)によってバランスよく支持することが可能となり、回転トルクを小さくできる。さらには、このような状態で軸受が使用されることにより、軸受の寿命が向上する。また、増速機構7の一部品であるプーリを発電機3と一体的に形成することができるので、部品点数の削減や発電機3の駆動機構の小型化を実現することができる。これにより、設置スペースの低減を図ることができる。
In this way, by adopting the
また、発電機3および増速機構7を共通のハウジング9に収容してユニット化すること
により、これらを地上に設置することも容易となるので、メンテナンス性も向上する。
Further, by accommodating the
これに対して、仮に従来のインナロータ型の発電機を採用して増速機構と並列的に配置した場合には、第2プーリはロータである回転軸の端部に設けることになる。したがって、回転軸およびこれを支持する軸受の軌道面に傾きが生じ、回転トルクの増大や軸受寿命の低下を招く可能性がある。また、第2プーリの支持部分を含む発電機の軸心方向寸法が増大し、発電機の駆動機構全体の寸法の増大を招く。 On the other hand, if a conventional inner rotor type generator is adopted and arranged in parallel with the speed increasing mechanism, the second pulley is provided at the end of the rotating shaft which is a rotor. Therefore, the rotating shaft and the raceway surface of the bearing supporting the rotating shaft may be tilted, which may lead to an increase in rotational torque and a decrease in bearing life. Further, the axial dimension of the generator including the support portion of the second pulley increases, which leads to an increase in the dimension of the entire drive mechanism of the generator.
本実施形態では、伝達ベルト25としてタイミングベルトを使用している。伝達ベルト25としてタイミングベルトを使用することにより、両プーリ21,23と伝達ベルト25との間の滑りが抑制されるので、高い発電効率を実現できる。もっとも、伝達ベルト25は他の種類のベルト、例えばVベルトであってもよい。
In this embodiment, a timing belt is used as the
また、図示はしないが、増速機構7が、伝達ベルト25の張力を調整するベルトテンショナを備えていてもよい。ベルトテンショナを設けることにより、メンテナンス時において、増速機構7を構成する部品取り外しが容易となり、メンテナンス性が向上する。
Further, although not shown, the
また、図示はしないが、ハウジング9には発電機3を冷却するための空気の導入口およびその排出口が設けられていてもよい。その場合、発電機3のケーシング(この例では回転ケース35)の内面に冷却フィンを設け、回転ケース35の回転によって空気を吸気するように構成することができる。このような構成によって効果的に発電機3を冷却することが可能になる。
Further, although not shown, the housing 9 may be provided with an air inlet and an outlet for cooling the
また、本実施形態では、図1に示すように、風車1として垂直軸式風車を使用した例について説明した。垂直軸式風車は、比較的小型であっても風を受けて発電可能であるため、例えば、市街地、公園、遊歩道、工場敷地内等の設置スペースが限られている場所に設置される場合が多い。このような垂直軸式風車を使用する風力発電装置WTに上記の構成を採用することにより、さらなる小型化による設置スペースの低減や、メンテナンス作業の容易化による維持コストの低減を図ることが可能になる。もっとも、風車1は水平軸式風車であってもよい。 Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, an example in which a vertical shaft type wind turbine is used as the wind turbine 1 has been described. Vertical axis wind turbines can generate electricity by receiving wind even if they are relatively small, so they may be installed in places where installation space is limited, such as urban areas, parks, promenades, and factory premises. There are many. By adopting the above configuration for the wind power generator WT that uses such a vertical axis wind turbine, it is possible to reduce the installation space by further miniaturization and the maintenance cost by facilitating maintenance work. Become. However, the wind turbine 1 may be a horizontal shaft type wind turbine.
以上説明したように、本実施形態に係る風力発電装置WTによれば、増速機構7と発電機3を、風車1の回転主軸5の軸心Cに対して並列的に配置することが容易となり、これによって設置スペースの低減およびメンテナンス性の向上を実現することができる。
As described above, according to the wind power generator WT according to the present embodiment, it is easy to arrange the
以上、実施形態に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above based on the embodiments, the embodiments disclosed this time are examples in all respects and are not limiting. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1…風車
3…発電機
5…回転主軸
7…増速機構
9…ハウジング
17…発電機のロータ
19…入力軸
21…第1プーリ
23…第2プーリ
25…伝達ベルト
WT…風力発電装置
1 ...
Claims (6)
前記風車によって駆動されるアウタロータ型の発電機と、
前記風車の回転主軸の回転動力を前記発電機に伝達する増速機構と、
前記発電機および前記増速機構を収容する共通のハウジングと、
を備える風力発電装置。 With a windmill
An outer rotor type generator driven by the wind turbine,
A speed-increasing mechanism that transmits the rotational power of the rotating spindle of the wind turbine to the generator,
A common housing that houses the generator and the speed-increasing mechanism,
A wind power generator equipped with.
前記回転主軸の回転動力が入力される入力軸と、
前記入力軸に設けられた第1プーリと、
前記発電機のロータに設けられた第2プーリと、
前記第1プーリと第2プーリとの間に巻き掛けられた伝達ベルトと、
を備える風力発電装置。 In the wind power generator according to claim 1 or 2, the speed-increasing mechanism
An input shaft into which the rotational power of the rotary spindle is input, and
The first pulley provided on the input shaft and
A second pulley provided on the rotor of the generator and
A transmission belt wound between the first pulley and the second pulley,
A wind power generator equipped with.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019060815A JP2020159306A (en) | 2019-03-27 | 2019-03-27 | Wind power generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019060815A JP2020159306A (en) | 2019-03-27 | 2019-03-27 | Wind power generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020159306A true JP2020159306A (en) | 2020-10-01 |
Family
ID=72642447
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019060815A Pending JP2020159306A (en) | 2019-03-27 | 2019-03-27 | Wind power generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020159306A (en) |
-
2019
- 2019-03-27 JP JP2019060815A patent/JP2020159306A/en active Pending
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