JP3154443U - 風力発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】発電装置の電力を実質的に増大しながら、風速運転範囲を拡大することによって使用時間率を増大することを可能にし、風速及び風向にかかわらず発電機による電力の一定の流れを保証し、設計を単純化し、運転信頼性を高める風力発電機を開発することであり、これは、運転コストを含むより低いコストを生じる。【解決手段】風力発電装置は、定置の軸１と、軸受２と、ウェイト１０と、ブラケット３と、縁部を備えた羽根４と、駆動歯車９と、支持体１１と、電気機械的ユニット１３と、を有している。羽根４は、中空トーラスの外側部分の２つ以上のセグメントの形状に形成されておりかつ上縁及び下縁及び内面及び外面を有している。各羽根が、内縁と外縁との間において下縁及び上縁の側においてブラケット３に枢着されており、ロッド７が、中央において上縁及び下縁において中央と外面との間において羽根４に枢着されている。【選択図】図１

Description

本考案は、発電産業、特に風力発電機に関し、特に低い風速における、施設のための独立した電源、及び電力系統のための発電として使用されることができる。

風力ロータ発電機、Boni-ShKhV（特許ＰＫ第５５９５号）が知られている。この風力ロータ発電機は、案内装置を有するロータモジュールと、円形を有する羽根付きの垂直風力ロータとを有する。羽根の数及び直径は、ヘルマン公式に従って高さに沿って変化している。発電機グループは、風力ロータシャフトに結合された１つ又は複数の層を有する。

この風力ロータ発電機は、多数の欠点、例えば、高い金属含有量、及び高速における発電装置運転のための高精度な製造の必要性を有し、このことは、著しく高いコスト及び低い風速における運転不能を生じる。

２つの半円筒状羽根を有するSavoniusシステム風力タービン（特許ＲＫ第３２３０号）も知られており、前記半円筒状羽根は、プレートの間に配置されており、運動学的にシャフトに堅く結合されかつボールソケットジョイントによって羽根に結合された内縁及び外縁を有する。羽根は外縁にウェイトを有する。

この風力タービンの著しい欠点は、電力を増大するために、直径を０．５ｍよりも大きく増大し、羽根縁部を風に対して回転させることが必要であることである。これを行う場合、風圧を受けた時の半円筒の制御されないシフト及びブラケットによる衝突が生じる。これは、設計を複雑にし、装置の信頼性を減じる。半円筒の直径の減少は、減じられた電力を生じ、狭い風速運転範囲を生じる。

本考案の目的は、発電装置の電力を実質的に増大しながら、（風速運転範囲を拡大することによって）使用時間率を増大することを可能にし、風速及び風向にかかわらず発電機による電力の一定の流れを保証し、設計を単純化し、運転信頼性を高める風力発電機（ＷＰＰ）を開発することであり、これは、運転コストを含むより低いコストを生じる。

技術的結果は、ブラケットと、ハウジングを備えた軸受アセンブリと、駆動歯車と、被駆動歯車と、ロッドと、ポストを備えたレバーと、ウェイトを備えたＬ字形レバーと、中空トーラスの外側部分の２つ以上のセグメントの形式でかつ上縁及び下縁並びに内面及び外面を有する羽根とを有する風力発電機によって達成され、トーラスの中空セグメントの外側部分は、外側半円であり、単純な形状の自動車タイヤに似ている。ブラケットは軸受に堅く取り付けられている。軸受は定置の軸に装着されている。各羽根は、上縁及び下縁の側における内面と外面との間において、ブラケットに枢着されている。上縁及び下縁における内面と外面との間において、各羽根は、外側において、ロッドによって、隣接する羽根に、ポストを備えたレバーによって、枢着されている。ポストは羽根に堅く取り付けられている。１つの羽根は、反対側の端部においてウェイトを有するＬ字形のレバーブラケットに枢着されている。レバーブラケットは、駆動歯車ハウジングに枢着されている。駆動歯車は、ユニバーサルシャフト又はボールソケットを備えたシャフトに堅く取り付けられたより小さな直径の被動歯車と噛み合わされている。定置の軸は、駆動歯車の内部に配置されている。底部において、ユニバーサルシャフト（又はボールソケットを備えたシャフト）は電気機械的ユニットに結合されている。定置の軸は支持体に堅く取り付けられている。

技術的結果は、異なる実施形態において達成されることもでき、この異なる実施形態において、発電装置は、ブラケットと、軸受アセンブリと、駆動歯車及び被動歯車と、ロッド、ポストを備えたＬ字形レバーと、ウェイトを備えたＬ字形レバーと、上縁及び下縁並びに内面及び外面を有する中空トーラスの外側部分の２つ以上のセグメントの形状の羽根とを有している。ブラケットは軸受ハウジングに堅く取り付けられている。軸受は定置の軸に装着されている。外側において、各羽根は、内面と外面との間において、雄とを備えたＬ字形レバーによってブラケットに枢着されている。ポストは羽根に堅く取り付けられている。中央において、Ｌ字形レバーはブラケットに堅く取り付けられている。ポストを備えたＬ字形レバーの端部はロッドに枢着されている。

１つの羽根は、ウェイトを備えたＬ字形レバーブラケットに枢着されている。レバーブラケットは軸受アセンブリに枢着されている。軸受ハウジングの底部において、駆動歯車が堅く取り付けられている。駆動歯車は、より小さな直径の被動歯車を介して、ユニバーサルシャフト又はボールソケットを備えたシャフトと噛み合わされている。定置の軸は駆動歯車の内部に配置されている。底部において、ユニバーサルシャフト（又はボールソケットを備えたシャフト）は電気機械的なユニットに結合されている。定置の軸は支持体に取り付けられている。

考案の本質的な特徴と達成される結果との因果関係は、これらの特徴が使用された場合、風力エネルギ使用時間率が増大する、すなわち、風力発電機が１〜３〜９０ｍ／ｓの速度範囲で作動するということである。その結果、風力発電機が作動する日数が３倍以上に増加する。これにより、電力出力も３倍以上に増加する。さらに、発電ユニット容量を著しく増大することが可能である。これは、低い風速において風受け面積が増大し、逆に風速が増大する風受け面積が、ブラケットへの枢着部を中心に羽根が閉鎖することにより減少するので、達成される。台風の突風の場合、遠心力によりウェイトが羽根を閉鎖し、風力発電機は、中空トーラスの外側部分の形状を取る。確実な運転は、設計の単純さと、軸が回転しないことと、電気機械的ユニットへの風力発電機シャフトのボールソケット取付け及び／又はユニバーサルシャフトの存在とにより達成される。

概要
本考案は、風力産業に関し、施設のための独立した電源、及び電力系統のための発電として、使用されることができる。

技術的な結果は、風向及び風速にかかわらず風エネルギ使用時間率の増大、単純化された設計、改良された性能、減じられた製造コスト及び運転費、風力発電ユニットの容量を増大しながらより高い信頼性、である。これは、ブラケット、ハウジングを備えた軸受アセンブリ、駆動歯車及び被動歯車、ロッド、ポストを備えたレバー、ウェイトを備えたＬ字形レバー、上縁及び下縁及び内面及び外面を有する中空トーラスの外側部分の２つ以上のセグメントの形状の羽根とを有する、発電装置によって達成される。断面において、中空トーラスセグメントの外側部分は外側半円であり、これは、断面において、単純な形状の自動車タイヤの部分（半円）として示すことを可能にする。ブラケットは軸受ハウジングに堅く取り付けられている。軸受は定置の軸に装着されている。上縁及び下縁の側における内面と外面との間において、各羽根はブラケットに枢着されている。ロッドは、中央と外面との間において上縁及び下縁において羽根に枢着されている。外側において、ロッドの他方の端部は、ポストを備えたレバーによって、隣接する羽根に枢着されている。ポストは羽根に堅く取り付けられている。１つの羽根はＬ字形レバーに枢着されている。Ｌ字形レバーの反対側の端部にはウェイトが取り付けられている。ウェイトを備えたレバーブラケットは駆動歯車ハウジングに枢着されている。駆動歯車は、ユニバーサルシャフト又はボールソケットを備えたシャフトに堅く取り付けられたより小さな直径の被動歯車と噛み合っている。定置の軸は駆動歯車の内部に配置されている。底部において、ユニバーサルシャフト（又はボールソケットを備えたシャフト）は電気機械的ユニットに結合されている。定置の軸は支持体に堅く取り付けられている。

風力発電機の異なる実施形態が可能である。その場合、発電機は、ブラケット、ハウジングを備えた軸受アセンブリ、駆動歯車及び被動歯車、ロッド、ポストを備えたＬ字形レバー、ウェイトを備えたＬ字形レバー、上縁及び下縁及び内面及び外面を有する中空トーラスの外側部分の２つ以上のセグメントの形状の羽根、を有する。ブラケットは軸受ハウジングに堅く取り付けられている。軸受は定置の軸に装着されている。外側において、各羽根は、外面と内面との間においてブラケットに、ポストを備えたＬ字形レバーによって枢着されている。ポストは羽根に堅く取り付けられている。ブラケットは、中央において、ポストを備えたＬ字形レバーに枢着されている。ポストを備えたＬ字形レバーの端部はロッドに枢着されている。

１つの羽根は、反対側の端部においてウェイトを有するＬ字形レバーブラケットに枢着されている。ウェイトを備えたレバーブラケットは軸受ハウジングに枢着されている。駆動歯車は、ハウジング底部において軸受ハウジングに堅く取り付けられており、より小さな直径の被動歯車を介して、ユニバーサルシャフト又はボールソケットを備えたシャフトに噛み合わされている。底部において、ユニバーサルシャフト（又はボールソケットを備えたシャフト）は電気機械的ユニットに結合されている。定置の軸は支持体に取り付けられている。

考案の本質は図面によって説明される。

内縁においてブラケットに取り付けられた羽根を備えた三枚羽根風力発電機の概略図である。 外側においてブラケットに取り付けられた羽根を備えた三枚羽根風力発電機の概略図である。 三枚羽根風力発電機の羽根の上面図及び断面図である。 内縁においてブラケットに取り付けられた羽根を備えた四枚羽根風力発電機の概略図である。 四枚羽根風力発電機の上面図である。 風速が変化したときに羽根（風ピックアップ）の開閉を保証するウェイトアタッチメントを備えたＬ字形レバーブラケットを概略的に示している。 閉鎖位置における三枚羽根風力発電機及び四枚羽根風力発電機を示している。

風力発電機（図１）は、軸受アセンブリ２が取り付けられた定置の軸１を有している。ブラケット３は軸受アセンブリに堅く取り付けられている。羽根４は、外面と内面との間においてブラケット３に枢着されている。羽根４は中空トーラスのセグメントの形式である（図３）。

ポスト６を備えたレバー５がブラケット３に枢着されている。ロッド７は別のレバーに枢着されている（図１，４，５）。ロッド７の他方の端部は、上縁及び下縁において、隣接する羽根４に枢着されている。ポスト６は羽根４に堅く取り付けられている。

Ｌ字形レバーブラケット８は駆動歯車ハウジング９に枢着されている（図６）。レバーブラケット８の上端部は、リンク１４及び１５によって羽根４のうちの１つに枢着されている。ウェイト１０はレバーブラケット８の下端部に取り付けられている。

定置の軸１の下端部（図１，２，４）は、支持体１１に堅く取り付けられている。駆動歯車は、ユニバーサルシャフト１２に堅く取り付けられたより小さな直径の被動歯車（歯車は図示されていない）と噛み合っている。シャフト１２の下端部は電気機械的ユニット１３に結合されている。

第２の実施形態（図２）において、羽根４は、ポスト６を備えたＬ字形レバー５によってブラケット３に、内面と外面との間において枢着されている。ロッド７は、ポスト６を備えたＬ字形レバー５の両端部に枢着されている。中央において、ポスト６を備えたＬ字形レバー５はブラケット３に枢着されている。ポスト６は羽根４に堅く取り付けられている。

定置の軸１とウェイト１０を備えたレバーブラケット８との取付け、及び電気機械的ユニット１３への結合は、第１の実施形態と同様である。

風力発電機は以下のように働く。風流が羽根４に衝突することにより、羽根４と、ブラケット３と、駆動歯車とが、軸受において定置の軸１を中心に回転する。駆動歯車の回転は被動歯車及びユニバーサルシャフト（ボールソケットを備えたシャフト）１２を介して電気機械的ユニット１３に伝達される。風速が増大すると、遠心力によりウェイト１０が回転軸から離れ、レバーブラケット８がボールソケットアタッチメントを中心としてシフトする。レバーブラケット８はリンク１４及び１５によって羽根４を引っ張り（又は押し）、これにより、全ての羽根４がブラケット３におけるボール及びソケットアタッチメントを中心としてシフトする。台風の突風の間、羽根４は閉じ、トーラスの形状を取る（図７）。

風がない場合、重力にウェイト１０が垂れ下がり、羽根４をレバーブラケット８によってリンク１４及び１５を介して完全に開かせる。

風力発電機の第２の実施形態の作動は同様である。

１ 定置の軸、 ２ 軸受、 ３ ブラケット、 ４ 羽根、 ５ レバー、 ６ ポスト、 ７ ロッド、 ８ レバーブラケット、 ９ 駆動歯車ハウジング、 １０ ウェイト、 １１ 支持体、 １２ ユニバーサルシャフト、 １３ 電気機械的ユニット、 １４，１５ リンク、 １８ レバーブラケット

Claims (2)

1. 風力発電機において、ウェイトと、ブラケットと、縁部を備えた羽根とが設けられており、
   該羽根が、中空トーラスの外側部分の２つ以上のセグメントの形状に形成されておりかつ上縁及び下縁及び内面及び外面を有しており、
   各羽根が、内縁と外縁との間において下縁及び上縁の側においてブラケットに枢着されており、
   ブラケットが軸受ハウジングに堅く取り付けられており、
   軸受が定置の軸に装着されており、
   ロッドが、中央において上縁及び下縁において中央と外面との間において羽根に枢着されており、ロッドの他方の端部が、ポストを備えたレバーによって、隣接する羽根に枢着されており、
   ポストが羽根に堅く取り付けられており、
   １つの羽根が、Ｌ字形のレバーブラケットに枢着されており、
   ウェイトが、レバーブラケットの他方の端部に取り付けられており、
   ウェイトを備えたレバーブラケットが駆動歯車ハウジングに枢着されており、
   駆動歯車が、ユニバーサルシャフト又はボールソケットを備えたシャフトに堅く取り付けられたより小さな直径の被動歯車と噛み合わされており、
   定置の軸が駆動歯車の内部に配置されており、
   ユニバーサルシャフト（又はボールソケットを備えたシャフト）が底部において電気機械的ユニットに結合されており、
   定置の軸が支持体に堅く取り付けられていることを特徴とする、風力発電機。
2. 風力発電機において、ウェイトと、ブラケットと、縁部を備えた羽根とが設けられており、
   羽根が、中空トーラスの外側部分の２つ以上のセグメントの形状に形成されておりかつ上縁及び下縁及び内面及び外面を有しており、
   外側において、各羽根が、内面と外面との間において、ポストを備えたＬ字形レバーによってブラケットに枢着されており、
   ポストが羽根に堅く取り付けられており、
   ブラケットが軸受ハウジングに堅く取り付けられており、
   軸受が、中央において、ポストを備えたＬ字形レバーに枢着されており、ポストを備えたＬ字形ブラケットの他方の端部がロッドに枢着されており、
   羽根のうちの１つが、Ｌ字形レバーブラケットに枢着されており、Ｌ字形レバーブラケットの他方の端部にウェイトが取り付けられており、
   ウェイトを備えたレバーブラケットが軸受ハウジング枢着されており、
   駆動歯車が、軸受ハウジングの底部に堅く取り付けられておりかつ、より小さな直径の被動歯車を介してユニバーサルシャフト又はボールソケットを備えたシャフトと噛み合わされており、
   定置の軸が、駆動歯車の内部に装着されておりかつ支持体に取り付けられていることを特徴とする、風力発電機。

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