JP6609128B2

JP6609128B2 - Windmill rotational speed control method

Info

Publication number: JP6609128B2
Application number: JP2015136679A
Authority: JP
Inventors: 政彦鈴木
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2015-07-08
Filing date: 2015-07-08
Publication date: 2019-11-20
Anticipated expiration: 2035-07-08
Also published as: JP2017020373A

Description

本発明は、低風速下であっても、発電効率を高めうるようにした風車の回転速度制御方法に関する。 The present invention relates to a method for controlling the rotational speed of a wind turbine that can improve power generation efficiency even under a low wind speed.

風力発電装置は、一般的に機械的ロスが大きく、かつ低風速下ではロータが発電機のコギングトルクによって回転しにくいため、カットイン風速に達するまで時間がかかるし、風速が低下すると停止することもある。一方で高速風では過回転による障害が発生する。
高速回転を制御する方法としては、例えば特許文献１に記載されている。 Wind power generators generally have a large mechanical loss, and it is difficult for the rotor to rotate due to the cogging torque of the generator at low wind speeds, so it takes time to reach the cut-in wind speed and stops when the wind speed decreases. There is also. On the other hand, in high-speed wind, troubles due to over rotation occur.
For example, Patent Document 1 discloses a method for controlling high-speed rotation.

特開２０１１−２２０２１８号公報JP 2011-220218 A

上記特許文献１に記載の風車の回転制御方法は、回転速度検出器が、風車の回転速度が所定の範囲で一定時間以上連続することを検出した時、これを制御するというものである。
しかし、この方法では、低風速時に、風車がカットインしない状態で回転しているものを制御することは出来ない。 The method for controlling the rotation of a windmill described in Patent Document 1 is to control the rotation speed detector when it detects that the rotation speed of the windmill continues for a certain time in a predetermined range.
However, with this method, it is not possible to control what the windmill is rotating without being cut-in at low wind speeds.

本発明は、低風速時にロータの回転速度を制御し、ロータが効率よく回転して、発電効率を高めうるようにした、風車の回転速度制御方法を提供することを目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a method for controlling the rotational speed of a windmill in which the rotational speed of the rotor is controlled at a low wind speed so that the rotor can be efficiently rotated to increase the power generation efficiency.

本発明の風車の回転速度制御方法によると、前記課題は、次のようにして解決される。 According to the wind turbine rotational speed control method of the present invention, the above-mentioned problem is solved as follows.

縦主軸の周囲に複数の揚力型ブレードを固定するロータを備えた風車において、
発電機に連係させた前記縦主軸に、制御手段で制御される原動機を伝動手段とクラッチを介して接続しておき、前記制御手段は、平均風速判定部、ロータ周速判定部、クラッチ切替判定部、モータ始動・停止判定部、中央処理装置及び給電器を備え、前記ロータの回転に伴い、前記発電機による発電電力を出力可能な特定平均風速を平均風速判定部が検知した時に、クラッチ切替判定部が給電器にオン信号を出力してクラッチをオンにするとともに、モータ始動・停止判定部が給電器にモータ始動信号を発して前記原動機を始動させ、ロータの回転速度が特定周速に達するまで原動機による加速と風力によるロータの回転を継続させ、ロータ周速判定部が特定周速に達したと判定した時は、クラッチ切替判定部が給電器にオフ信号を発してクラッチをオフにするとともに、モータ始動・停止判定部がモータ停止信号を発して前記原動機を停止させ、風力によるロータの回転をさせ、
前記平均風速判定部が再度、発電電力を出力可能な特定平均風速を検知した時に、前記クラッチ切替判定部の作動により、クラッチをオンとし原動機を再始動させ、前記ロータの回転速度が、前記特定周速に達するまで加速を継続させて、原動機を停止させる制御を繰返す。 In a windmill provided with a rotor for fixing a plurality of lift-type blades around a vertical main shaft ,
A prime mover controlled by control means is connected to the longitudinal main shaft linked to the generator via a transmission means and a clutch, and the control means includes an average wind speed determination unit, a rotor peripheral speed determination unit, and a clutch switching determination. A motor start / stop determination unit, a central processing unit, and a power feeder, and when the average wind speed determination unit detects a specific average wind speed at which the power generated by the generator can be output as the rotor rotates , the clutch is switched. The determination unit outputs an on signal to the power feeder to turn on the clutch, and the motor start / stop determination unit issues a motor start signal to the power feeder to start the prime mover , so that the rotational speed of the rotor becomes a specific peripheral speed. to continue the rotation of the rotor due to acceleration and wind by motor until, when the rotor peripheral speed determination unit determines that reaches a specific peripheral speed, the clutch switching determination unit emits an oFF signal to the power feeder click While off the pitch, motor start-stop determination unit issues a motor stop signal to stop the motor, by the rotation of the rotor of wind,
When the average wind speed determination unit detects again the specific average wind speed at which the generated power can be output , the clutch switching determination unit is operated to turn on the clutch and restart the prime mover. The acceleration is continued until the peripheral speed is reached, and the control for stopping the prime mover is repeated.

このような方法によると、平均風速判定部が、発電機からの発電電力を出力可能な特定平均風速を検知したときに原動機を自動的に始動させて、ロータの回転速度が特定周速に達するまで加速を継続させて、発電機を回転させうるので、ロータの回転速度が低い低風速下で、発電量が少ない条件下であっても、発電効率を高めることができる。
また、ロータの回転速度が特定周速に達するまで加速を継続させると、原動機による助力が無くても、揚力によってロータは加速されて回転するので、原動機を作動させている時間は比較的短く、原動機を駆動する動力源の消費量を抑えることができる。 According to such a method, when the average wind speed determination unit detects a specific average wind speed capable of outputting the generated power from the generator, the prime mover is automatically started and the rotational speed of the rotor reaches a specific peripheral speed. Since the generator can be rotated by continuing acceleration until the power generation efficiency is improved even under a low wind speed with a low rotor rotation speed and a small amount of power generation.
In addition, if acceleration is continued until the rotational speed of the rotor reaches a specific peripheral speed, the rotor is accelerated and rotated by lift even if there is no assistance from the prime mover, so the time for operating the prime mover is relatively short, The consumption of the power source that drives the prime mover can be suppressed.

前記風車を、先端部に傾斜部を形成した複数の揚力型ブレードを備えたロータを有する縦軸風車または横軸風車とすることができる。 The said windmill can be made into the vertical axis | shaft windmill or horizontal axis windmill which has a rotor provided with the some lift type blade which formed the inclination part in the front-end | tip part.

このような構成によると、先端部に傾斜部を形成した複数の揚力型ブレードを備えたロータを有する縦軸風車または横軸風車は、ブレードに当って先端方向へ拡散する気流を傾斜部で受止めることにより、回転力を高めて揚力(推力)を増大させうるので、ロータは低風速時から回転し、かつ風速が速くなるほど、コアンダ効果によりブレードに生じる揚力(推力)が増大して、ロータは加速されて効率よく回転する。そのため、ロータの特定周速または回転速度を、ブレードの揚力により回転する速度に設定することにより、原動機の作動時間をより適切に設定することができる。 According to such a configuration, a vertical or horizontal axis wind turbine having a rotor having a plurality of lift-type blades having inclined portions formed at the tip portion receives airflow that diffuses in the tip direction against the blade. By stopping, the rotational force can be increased and the lift (thrust) can be increased, so the rotor rotates from the low wind speed and the higher the wind speed, the more the lift (thrust) generated on the blade by the Coanda effect increases. Is accelerated and rotates efficiently. Therefore, the operating time of the prime mover can be set more appropriately by setting the specific peripheral speed or rotational speed of the rotor to a speed that rotates by the lift of the blade.

本発明の風車の回転速度制御方法によると、制御手段における平均風速判定部が発電機からの発電電力を出力可能な特定平均風速を検知したときに、原動機を自動的に始動させて、ロータの周速または回転速度が特定の速度に達するまで加速回転させて、発電機を回転させうるので、低風速下で、発電量が少ない条件下であっても、発電効率を大幅に高めることができ、風を受けた時にブレードの揚力による回転が加速され、これに伴う発電量が高いので、原動機をモータとした場合の消費電力は、容易に回収することができる。 According to the wind turbine rotational speed control method of the present invention, when the average wind speed determination unit in the control means detects a specific average wind speed capable of outputting the generated power from the generator, the motor is automatically started to Since the generator can be rotated by accelerating rotation until the peripheral speed or rotational speed reaches a specific speed, the power generation efficiency can be greatly improved even under low wind speeds and under conditions of low power generation. When the wind is received, the rotation by the lift of the blade is accelerated, and the power generation amount associated therewith is high. Therefore, the power consumption when the motor is used as a motor can be easily recovered.

本発明の方法の実施に用いられる風力発電装置の第１の実施形態の正面図である。It is a front view of 1st Embodiment of the wind power generator used for implementation of the method of this invention. ロータの拡大平面図である。It is an enlarged plan view of a rotor. 図１のIII−III線における拡大横断平面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional plan view taken along line III-III in FIG. 1. 風車の回転速度を制御するためのフローチャートである。It is a flowchart for controlling the rotational speed of a windmill. 本発明の方法の実施に用いられる風力発電装置の第２の実施形態の正面図である。It is a front view of 2nd Embodiment of the wind power generator used for implementation of the method of this invention.

本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態においては、ブレードの回転半径１ｍ、ブレードの翼長１.２ｍの縦軸風車を用いた場合について説明するが、これに限定されないことは勿論である。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiment, a case where a vertical axis wind turbine having a blade radius of 1 m and a blade length of 1.2 m is used will be described, but the present invention is not limited to this.

図１は、本発明の方法の実施に用いられる、縦軸風車を用いた風力発電装置の第１の実施形態を示すもので、風力発電装置１は、縦軸型のロータ２と、発電機３と、風車の回転速度を制御する制御手段４とを備えている。 FIG. 1 shows a first embodiment of a wind turbine generator using a vertical wind turbine used for carrying out the method of the present invention. The wind turbine generator 1 includes a vertical rotor 2 and a generator. 3 and a control means 4 for controlling the rotational speed of the windmill.

ロータ２の縦主軸５は、その上下複数箇所が、基礎Ｇの上面に立設された支持枠体６の中央部に、軸受６Ａを介して回転自在に支持されている。縦主軸５の上部の径方向の対称位置には、上下２個ずつのアーム７Ａ、７Ｂの内端部が固着されている。 The vertical main shaft 5 of the rotor 2 is rotatably supported at the central portion of the support frame body 6 erected on the upper surface of the foundation G via bearings 6A. The inner end portions of the upper and lower arms 7A and 7B are fixed to the radially symmetrical position of the upper portion of the vertical main shaft 5 respectively.

各上下のアーム７Ａ、７Ｂの外端部には、垂直方向を向く左右１対の揚力型ブレード(以下ブレードと略称する)８、８の上下両端部の内側面が固着されている。アーム７Ａ、７Ｂ及びブレード８は、例えば繊維強化合成樹脂により形成されている。なお、アーム７Ａ、７Ｂとブレード８は、一体成形が可能である。 On the outer end of each of the upper and lower arms 7A and 7B, the inner side surfaces of the upper and lower ends of a pair of left and right lifting type blades (hereinafter abbreviated as blades) 8 and 8 facing in the vertical direction are fixed. The arms 7A and 7B and the blade 8 are made of, for example, fiber reinforced synthetic resin. The arms 7A and 7B and the blade 8 can be integrally formed.

ブレード８の形状は、本願の発明者が開発した、特許第４９０７０７３号公報、（特開2011-169292号公報）に記載されているブレードとほぼ同形をなしている。すなわち、ブレード８の弦長は、ブレード８の回転半径の20％〜50％の長さとされ、先端部における受風面積が大きく設定されている。 The shape of the blade 8 is substantially the same as the blade described in Japanese Patent Nos. 4907703 and (JP 2011-169292 A) developed by the inventors of the present application. That is, the chord length of the blade 8 is 20% to 50% of the rotational radius of the blade 8, and the wind receiving area at the tip is set large.

また、ブレード８における上下両端部を除く主部８Ａの横断面形状は、図３に拡大して示すように、主部８Ａの翼厚中心線Ｃの内方と外方における翼厚が、互いに対称をなして、ほぼ等しい厚さに設定され、かつ翼厚中心線Ｃは、ブレード８の翼厚中心の回転軌跡Ｏと重なるように設定されている。 Further, the cross-sectional shape of the main portion 8A excluding the upper and lower ends of the blade 8 is enlarged as shown in FIG. 3, and the blade thicknesses on the inner side and the outer side of the blade thickness center line C of the main portion 8A are the same. The blade thickness center line C is set so as to be symmetric, and the blade thickness center line C is set to overlap the rotation locus O of the blade thickness center of the blade 8.

更に、主部８Ａ全体の平面形は、図２に示すように、翼厚中心の回転軌跡Ｏに沿うように円弧状に湾曲され、内側面は、前縁の膨らみ部分から後縁にかけて外側方向へ傾斜されており、後方から内側面に風が当ると、前方へ押されるようになっている。 Furthermore, as shown in FIG. 2, the planar shape of the entire main portion 8A is curved in an arc shape along the rotation locus O of the blade thickness center, and the inner surface extends outwardly from the bulging portion of the leading edge to the trailing edge. When the wind hits the inner surface from the rear, it is pushed forward.

また、主部８Ａの断面形状は、回転方向である前側の翼厚が厚く、後方に向かうに従って、漸次薄くなる標準翼型に近いものとされている。
ブレード８が回転すると、ブレード８における内外の回転半径の差によって、内側面に比して外側面の回転周速が大となり、外側面に沿って後方へ通過する気流の方が、内側のそれよりも高速となる。 Further, the cross-sectional shape of the main portion 8A is assumed to be close to a standard airfoil shape in which the blade thickness on the front side, which is the rotational direction, is thick and gradually becomes thinner toward the rear.
When the blade 8 rotates, the rotational peripheral speed of the outer surface becomes larger than that of the inner surface due to the difference between the inner and outer turning radii of the blade 8, and the airflow passing rearward along the outer surface is larger than that of the inner surface. Faster than.

そのため、ブレード８の後縁部において、外側面を通過する気流の圧力が、内側面を通過する気流よりも小さい負圧となり、ブレード８の後縁部の外側面が後方から前縁部方向に押されることにより、ブレード８に回転方向の推力が作用し、ロータ２は回転する。 Therefore, the pressure of the airflow passing through the outer surface at the rear edge portion of the blade 8 becomes a negative pressure smaller than the airflow passing through the inner surface, and the outer surface of the rear edge portion of the blade 8 extends from the rear toward the front edge portion. When pushed, a thrust in the rotational direction acts on the blade 8 and the rotor 2 rotates.

図１及び図２に示すように、ブレード８の上下両端部には、内方、すなわち縦主軸５方向に向かって、円弧状に傾斜する内向き傾斜部８Ｂ、８Ｂが形成されている。ブレード８の回転に伴い、主部８Ａの内側面に沿って上下方向へ拡散する気流は、上下の内向き傾斜部８Ｂ、８Ｂの内面に沿って、上下の斜め後方、すなわち図２におけるＷ方向に向かって通過し、ブレード８を回転方向へ押すので、低風速下においても、ロータ２は高い回転効率をもって回転する。 As shown in FIGS. 1 and 2, inwardly inclined portions 8 </ b> B and 8 </ b> B that are inclined in an arc shape inward, that is, in the direction of the longitudinal main shaft 5, are formed at both upper and lower ends of the blade 8. As the blade 8 rotates, the airflow that diffuses in the vertical direction along the inner side surface of the main portion 8A flows vertically back and forth along the inner surfaces of the upper and lower inwardly inclined portions 8B and 8B, that is, the W direction in FIG. Since the blade 8 is pushed in the rotation direction, the rotor 2 rotates with high rotational efficiency even under a low wind speed.

前述した発電機３は、基礎Ｇに設置された公知の永久磁石式の単相交流または三相交流発電機であり、そのロータ軸に縦主軸５の下端部が連結されている。発電機３により発電された電力は、整流器、電圧レギュレータ等を有するコントローラ９を介して蓄電池１０に蓄電された後、蓄電池10から外部の直流負荷電源に給電されるか、コントローラ９から外部の交流負荷電力系統に直接給電される。 The aforementioned generator 3 is a known permanent magnet type single-phase AC or three-phase AC generator installed on the foundation G, and the lower end portion of the longitudinal main shaft 5 is connected to the rotor shaft. The electric power generated by the generator 3 is stored in the storage battery 10 via the controller 9 having a rectifier, a voltage regulator, etc., and then supplied from the storage battery 10 to an external DC load power source or from the controller 9 to an external AC Power is supplied directly to the load power system.

コントローラ９は、発電機３からの出力電流量を調節して、蓄電池１０または直流負荷電源へ出力する電流や電圧を制御可能であり、例えば、ロータ２の起動直後や、ロータ２の回転速度が遅くなる低風速時に、出力電流量を少なくなるように制御することにより、発電機３に加わる発電負荷を軽減して、ロータ２の失速を防止することができる。
なお、発電機３は、蓄電池１０や直流負荷電源系統に直接電力供給しうる直流発電機としてもよい。 The controller 9 adjusts the output current of the generator 3 is capable of controlling a current or voltage output to the storage battery 10 or DC load power supply, for example, activation or immediately after the rotor 2, the rotating speed of the rotor 2 By controlling so that the amount of output current is reduced at the time of low wind speed when the speed is slow, the power generation load applied to the generator 3 can be reduced and the stall of the rotor 2 can be prevented.
The generator 3 may be a DC generator that can directly supply power to the storage battery 10 or the DC load power supply system.

縦主軸５の下部には、伝動手段１１及び電磁クラッチ１２を介して、原動機である減速機１３付きの直流モータ１４が、発電機３と並列に接続されている。伝動手段１１は、縦主軸５に固着された従動傘歯車１１Ａと、この従動傘歯車１１Ａに、軸線が直交するようにして噛合された駆動傘歯車１１Ｂとからなり、駆動傘歯車１１Ｂに固着された駆動軸１５と、減速機１３の出力軸１６との間に、それらの動力伝達を断続する電磁クラッチ１２を介在させてある。 A DC motor 14 with a speed reducer 13 as a prime mover is connected in parallel with the generator 3 via a transmission means 11 and an electromagnetic clutch 12 below the vertical main shaft 5. The transmission means 11 includes a driven bevel gear 11A fixed to the longitudinal main shaft 5 and a drive bevel gear 11B meshed with the driven bevel gear 11A so that the axis is orthogonal to the drive bevel gear 11B. Between the drive shaft 15 and the output shaft 16 of the speed reducer 13, an electromagnetic clutch 12 that interrupts power transmission is interposed.

クラッチ１２は、電気的にオン、オフされる公知の電磁クラッチが用いられている。なお、伝動手段１１は、２点鎖線で示すような歯車ケースＫに収容して隠蔽するのが好ましい。 As the clutch 12, a known electromagnetic clutch that is electrically turned on and off is used. The transmission means 11 is preferably housed and concealed in a gear case K as indicated by a two-dot chain line.

制御手段４は、クラッチ切替判定部１７と、蓄電池１０に接続され、クラッチ切替判定部１７より出力される制御信号に基づいてオン、オフされる給電器(給電回路)１８とを備えている。 The control unit 4 includes a clutch switching determination unit 17 and a power feeder (power feeding circuit) 18 that is connected to the storage battery 10 and is turned on / off based on a control signal output from the clutch switching determination unit 17.

詳細な説明は後述するが、クラッチ切替判定部17は、後述する風速計２４が特定の平均風速を検知した場合に、給電器１８にオンの制御信号を出力し、蓄電池１０の電力が、給電器１８を介して電磁クラッチ１２に給電されることにより、電磁クラッチ１２が接続されるようになっている。
なお、風速計２４による平均風速を検知する時間は、低風速下で発電量が大きく変動しないように、例えば３秒〜10秒の間隔で検知するのが好ましい。 Although detailed description will be given later, the clutch switching determination unit 17 outputs an ON control signal to the power feeder 18 when the anemometer 24 described later detects a specific average wind speed, and the power of the storage battery 10 is supplied. The electromagnetic clutch 12 is connected by supplying power to the electromagnetic clutch 12 via the electric device 18.
The time for detecting the average wind speed by the anemometer 24 is preferably detected at intervals of, for example, 3 to 10 seconds so that the power generation amount does not fluctuate greatly at low wind speeds.

電磁クラッチ１２が接続されると、モータ１４の回転駆動力は、減速機１３を介して、駆動傘歯車１１Ｂ及び従動傘歯車１１Ａに減速されて伝達され、縦主軸５が大きな駆動トルクをもって回転駆動させられる。また、クラッチ切替判定部１７より給電器１８へオフの制御信号が出力されたときには、電磁クラッチ１２が切断され、縦主軸５とモータ１４間の動力伝達が絶たれる。 When the electromagnetic clutch 12 is connected, the rotational driving force of the motor 14 is decelerated and transmitted to the driving bevel gear 11B and the driven bevel gear 11A via the speed reducer 13, and the vertical main shaft 5 is rotationally driven with a large driving torque. Be made. When an off control signal is output from the clutch switching determination unit 17 to the power feeder 18, the electromagnetic clutch 12 is disconnected and the power transmission between the longitudinal main shaft 5 and the motor 14 is cut off.

給電器１８には、モータ１４も接続され、制御手段４のモータ始動・停止判定部１９から出力されるモータ始動、及びモータ停止の判定信号に基づいて、給電器１８からの通電がオン、オフされ、モータ１４が始動または停止させられる。 A motor 14 is also connected to the power feeder 18, and energization from the power feeder 18 is turned on / off based on a motor start / stop determination signal output from the motor start / stop determination unit 19 of the control means 4. Then, the motor 14 is started or stopped.

なお、詳細な説明は後述するが、前記クラッチ切替判定部１７及びモータ始動・停止判定部１９へは、後述する回転速度検出センサ２２及び風速計２４から、ロータ周速判定部２３及び平均風速判定部２５に入力されるデータに基づいて、制御手段４の中央処理装置(CPU)２０が演算処理した判定信号が出力される。 Although detailed description will be given later, the clutch switching determination unit 17 and the motor start / stop determination unit 19 are connected to a rotor peripheral speed determination unit 23 and an average wind speed determination from a rotation speed detection sensor 22 and an anemometer 24 described later. Based on the data input to the unit 25, a determination signal calculated by the central processing unit (CPU) 20 of the control means 4 is output.

縦主軸５の中間部の適所には、回転速度を測定するための歯車２１が取付けられ、この歯車２１の回転数を、回転速度検出センサ２２をもって検出することにより、縦主軸５を介してロータ２の回転速度を検出しうるようになっている。 A gear 21 for measuring the rotational speed is attached at an appropriate position in the middle portion of the vertical main shaft 5, and the rotational speed of the gear 21 is detected by the rotational speed detection sensor 22, so that the rotor via the vertical main shaft 5 is detected. The rotational speed of 2 can be detected.

なお、歯車２１に代えて、縦主軸５の外周面に、例えば１個または複数個の凸部を設けてもよい。
回転速度検出センサ２２には、例えば磁気回転速度検出センサ、超音波回転速度検出センサ、ロータリエンコーダ等の非接触型センサが用いられる。 In place of the gear 21, for example, one or a plurality of convex portions may be provided on the outer peripheral surface of the vertical main shaft 5.
As the rotation speed detection sensor 22, for example, a non-contact type sensor such as a magnetic rotation speed detection sensor, an ultrasonic rotation speed detection sensor, or a rotary encoder is used.

回転速度検出センサ２２により検出された回転速度は、制御手段４のロータ周速判定部２３に入力され、入力された回転速度に基づいて、制御手段４の中央処理装置２０がロータ２の平均周速を演算する。 The rotational speed detected by the rotational speed detection sensor 22 is input to the rotor peripheral speed determination unit 23 of the control means 4, and the central processing unit 20 of the control means 4 determines the average peripheral speed of the rotor 2 based on the input rotational speed. Calculate the speed.

すなわち、ロータ２のブレード８の回転半径(ｒ)から、ロータ２の外周の長さ(２πr)が確定されるので、その外周の長さ(２πr)に縦主軸５の回動速度(ｒｐｍ)を乗じれば、周速(ｍ/ｓ)に換算される。 That is, since the outer peripheral length (2πr) of the rotor 2 is determined from the rotational radius (r) of the blade 8 of the rotor 2, the rotational speed (rpm) of the longitudinal main shaft 5 is set to the outer peripheral length (2πr). Multiply by to convert to peripheral speed (m / s).

なお、ロータ２の周速は、ブレード８の角速度を、センサにより検出することによっても求めることができる。すなわち、ブレード８の角速度(rad/s)に、その回転半径(ｒ)を乗じた値が、ロータ２の周速となる。 The peripheral speed of the rotor 2 can also be obtained by detecting the angular speed of the blade 8 with a sensor. That is, a value obtained by multiplying the angular velocity (rad / s) of the blade 8 by the rotational radius (r) is the peripheral speed of the rotor 2.

ロータ周速判定部２３より、ロータ２の平均周速が特定周速である５ｍ/ｓに達したと判定された場合には、クラッチ切替判定部１７及びモータ始動・停止判定部１９に判定信号を出力する。なお、回転速度検出センサ２２とロータ周速判定部２３は、本発明に係る回転速度検知手段に相当する。 When the rotor peripheral speed determination unit 23 determines that the average peripheral speed of the rotor 2 has reached the specific peripheral speed of 5 m / s, the determination signal is sent to the clutch switching determination unit 17 and the motor start / stop determination unit 19. Is output. The rotation speed detection sensor 22 and the rotor circumferential speed determination unit 23 correspond to the rotation speed detection means according to the present invention.

ロータ２の上方には、ロータ２に向かう風の一定時間毎の平均風速を検知するための、風速検知手段としての風速計24が、図示しない支柱に取付けられている。この風速計２４により検出された平均風速は、制御手段４の平均風速判定部２５に入力され、中央処理装置(CPU)２０により演算処理されて、風速が特定平均風速である２ｍ/ｓに達したと判定されたとき、前述したクラッチ切替判定部１７及びモータ始動・停止判定部１９に、判定信号を出力し原動機１４が主軸５を回転させる。 Above the rotor 2, an anemometer 24 as a wind speed detecting means for detecting an average wind speed of the wind toward the rotor 2 every fixed time is attached to a support column (not shown). The average wind speed detected by the anemometer 24 is input to an average wind speed determination unit 25 of the control means 4 and is processed by a central processing unit (CPU) 20 so that the wind speed reaches 2 m / s, which is a specific average wind speed. When it is determined that it has been, the determination signal is output to the clutch switching determination unit 17 and the motor start / stop determination unit 19 described above, and the prime mover 14 rotates the main shaft 5.

次に、前記第１の実施形態に係る風力発電装置１における風車の回転速度制御方法を、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、ロータ２が回転しているときの平均風速を、風速計２４により測定し(Ｓ１)、制御手段４の中央処理装置２０の演算処理結果に基づいて、平均風速判定部２５が、平均風速が特定平均風速である２ｍ/ｓを検知したか否かを判定する(Ｓ２)。なお、平均風速が２ｍ/ｓ以下の場合には、電磁クラッチ１２はオフとなっている。 Next, a method for controlling the rotational speed of the wind turbine in the wind turbine generator 1 according to the first embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
First, the average wind speed when the rotor 2 is rotating is measured by the anemometer 24 (S1), and the average wind speed determination unit 25 determines the average wind speed based on the calculation processing result of the central processing unit 20 of the control means 4. It is determined whether or not 2 m / s, which is a specific average wind speed, is detected (S2). When the average wind speed is 2 m / s or less, the electromagnetic clutch 12 is off.

平均風速判定部２５において、平均風速が２ｍ/ｓに達したと判定した場合には、クラッチ切替判定部１７から、給電器１８に出力される判定信号により、電磁クラッチ１２に通電し、電磁クラッチ１２をオン(Ｓ２)させて、駆動軸１５と出力軸１６とを接続する。 When the average wind speed determination unit 25 determines that the average wind speed has reached 2 m / s, the electromagnetic clutch 12 is energized by the determination signal output from the clutch switching determination unit 17 to the power feeder 18, and the electromagnetic clutch 12 is turned on (S2), and the drive shaft 15 and the output shaft 16 are connected.

また同時に、モータ始動・停止判定部１９から出力されるモータ始動信号により、給電器１８をオンさせて、モータ１４を自動的に始動させ(Ｓ４)、伝動手段１１を介して縦主軸５を強制的に回転させて、ロータ２を加速回転させる(Ｓ５)。平均風速が２ｍ/ｓに達していないと判定した場合は、ステップＳ１に戻り、引続き平均風速を測定する。 At the same time, the power supply 18 is turned on by the motor start signal output from the motor start / stop determination unit 19 to automatically start the motor 14 (S4), and the longitudinal main shaft 5 is forced through the transmission means 11. The rotor 2 is rotated at an accelerated speed (S5). When it is determined that the average wind speed has not reached 2 m / s, the process returns to step S1, and the average wind speed is continuously measured.

なお、モータ１４によりロータ２の回転を加速している間も、発電機３により発電することができるが、モータ１４の始動開始直後一定時間だけ、コントローラ９により、発電機３からの出力電流量を自動的に減少させるようにしてもよい。
このようにすると、加速開始直後に発電機３に加わる負荷を、軽減させうるので、モータ１４によりロータ２を迅速に加速することができる。 While the rotation of the rotor 2 is accelerated by the motor 14, the generator 3 can generate electric power. However, the controller 9 outputs the amount of output current from the generator 3 only for a certain time immediately after the start of the motor 14. May be automatically reduced.
In this way, since the load applied to the generator 3 immediately after the start of acceleration can be reduced, the rotor 2 can be quickly accelerated by the motor 14.

平均風速が２ｍ/ｓに達したか否かを判定する理由は、前述した形状の揚力型ブレード８を備える縦軸型のロータ２において、例えばブレード８の回転半径を１ｍ、ブレード８の翼長1.2ｍとした場合、平均風速が２ｍ/ｓに達すると、ブレード８に生じる揚力によりロータ２の回転が加速され、発電機３からの発電電力を出力可能な速度で回転することが実証されているからである。 The reason why it is determined whether or not the average wind speed has reached 2 m / s is that, for example, in the longitudinal rotor 2 including the lift-type blade 8 having the above-described shape, the rotational radius of the blade 8 is 1 m, the blade length of the blade 8 is In the case of 1.2 m, when the average wind speed reaches 2 m / s, it is demonstrated that the rotation of the rotor 2 is accelerated by the lift generated in the blade 8 and rotates at a speed capable of outputting the generated power from the generator 3. Because.

従って、平均風速が２ｍ/ｓの低風速でロータ２が回転しているときに、モータ１４を始動させて、ロータ２の回転を速やかに加速させると、ブレード８に揚力が生じて更に加速され、更に効率よく発電することができる。 Therefore, when the rotor 2 is rotating at a low average wind speed of 2 m / s and the motor 14 is started and the rotation of the rotor 2 is accelerated rapidly, lift is generated in the blade 8 and further accelerated. Further, it is possible to generate power more efficiently.

ロータ２の回転を加速したのち、回転速度検出センサ２２により、縦主軸５の平均回転数を検出し、その回転数に基づいて、中央処理装置２０がロータ２の周速に換算して、その結果をロータ周速判定部２３に出力し(Ｓ６)、ロータ周速判定部２３が、ロータ２の周速が平均風速２ｍ/ｓを超える特定周速、すなわち５ｍ/ｓに達したか否かを判定する(Ｓ７)。 After accelerating the rotation of the rotor 2, the rotational speed detection sensor 22 detects the average rotational speed of the longitudinal main shaft 5, and based on the rotational speed, the central processing unit 20 converts it to the peripheral speed of the rotor 2, The result is output to the rotor circumferential speed determination unit 23 (S6), and the rotor circumferential speed determination unit 23 determines whether the circumferential speed of the rotor 2 has reached a specific circumferential speed exceeding the average wind speed of 2 m / s, that is, 5 m / s. Is determined (S7).

ロータ２の周速が５ｍ/ｓに達したか否かを判定する理由は、前述した形状の揚力型ブレード８を備える縦軸型のロータ２においては、ロータ２の周速が５ｍ/ｓに達すると、ブレード８の上下両端部の内向き傾斜部８Ｂの作用と、コアンダ効果により、ブレード８に生じる揚力(推力)が増加し、ロータ２は、モータ14による助力がなくても、風速を超える周速度に加速しながら効率よく回転して発電し、かつ発電負荷による失速が起きにくくなることが実証されているからである。 The reason why it is determined whether or not the circumferential speed of the rotor 2 has reached 5 m / s is that in the longitudinal rotor 2 including the lift-type blade 8 having the above-described shape, the circumferential speed of the rotor 2 is 5 m / s. As a result, the lift (thrust) generated in the blade 8 increases due to the action of the inwardly inclined portions 8B at the upper and lower end portions of the blade 8 and the Coanda effect, and the rotor 2 increases the wind speed without the assistance of the motor 14. This is because it has been demonstrated that power is efficiently generated by rotating while accelerating to a higher peripheral speed, and that stalling due to the power generation load is less likely to occur.

なお、周速が５ｍ/ｓの場合のロータ２の回転速度を例示すると、周速、回転速度及び外周の長さには、前述したような関係があるので、例えばブレード８の回転半径(ｒ)を１ｍとした場合、ロータ２の外周の長さ(２πｒ)は６.２８ｍとなる。従って、周速５ｍ/ｓを、外周の長さ６.２８ｍで割り、６０を乗じて分速に換算すれば、ロータ２の回転速度は約４８rpmとなる。 For example, when the rotational speed of the rotor 2 when the peripheral speed is 5 m / s, the peripheral speed, the rotational speed, and the length of the outer periphery have the relationship as described above. ) Is 1 m, the outer peripheral length (2πr) of the rotor 2 is 6.28 m. Therefore, if the peripheral speed 5 m / s is divided by the outer peripheral length of 6.28 m and multiplied by 60 to convert to a partial speed, the rotational speed of the rotor 2 is about 48 rpm.

ロータ周速判定部２３において、ロータ２の周速が５ｍ/ｓに達したと判定した場合は、クラッチ切替判定部１７が給電器１８にオフの判定信号を出力することにより、電磁クラッチ１２をオフとし(Ｓ８)、かつ同時に、モータ始動・停止判定部１９により発せられるモータ停止信号により、モータ１４を停止させ(Ｓ９)、ロータ２の加速回転を停止する。 When the rotor peripheral speed determination unit 23 determines that the peripheral speed of the rotor 2 has reached 5 m / s, the clutch switching determination unit 17 outputs an OFF determination signal to the power feeder 18, whereby the electromagnetic clutch 12 is The motor 14 is turned off (S8), and at the same time, the motor 14 is stopped by the motor stop signal issued by the motor start / stop determination unit 19 (S9), and the acceleration rotation of the rotor 2 is stopped.

このように、ロータ２の周速が５ｍ/ｓに達したときに、電磁クラッチ１２をオフにすると、モータ１４のコギングトルクによる回転負荷が、縦主軸５に伝達されなくなるので、ロータ２の回転効率が向上する。 As described above, when the electromagnetic clutch 12 is turned off when the peripheral speed of the rotor 2 reaches 5 m / s, the rotational load due to the cogging torque of the motor 14 is not transmitted to the longitudinal main shaft 5, and thus the rotation of the rotor 2. Efficiency is improved.

ロータ周速判定部２３が、ロータ２の周速が５ｍ/ｓに達していないと判定した場合は、ステップＳ５に戻り、電磁クラッチ１２を接続したまま、モータ１４によりロータ２の回転を加速し続ける。 When the rotor circumferential speed determination unit 23 determines that the circumferential speed of the rotor 2 has not reached 5 m / s, the process returns to step S5 and the motor 14 accelerates the rotation of the rotor 2 while the electromagnetic clutch 12 is connected. to continue.

風速計２４により再度平均風速を測定し(Ｓ10)、平均風速判定部２５が再度平均風速２ｍ/ｓを検知した場合(Ｓ11)には、ステップＳ３に戻り、前述と同様に、電磁クラッチ１２をオンさせると同時に、モータ１４を自動的に再始動させ、ロータ２の回転を加速させる。
このステップＳ３〜Ｓ11までをループ状に繰返して、ロータ２の回転速度を制御することにより、発電効率を大幅に高めることができる。 When the average wind speed is measured again by the anemometer 24 (S10) and the average wind speed determination unit 25 detects the average wind speed of 2 m / s again (S11), the process returns to step S3, and the electromagnetic clutch 12 is turned on in the same manner as described above. At the same time as turning on, the motor 14 is automatically restarted to accelerate the rotation of the rotor 2.
By repeating the steps S3 to S11 in a loop and controlling the rotational speed of the rotor 2, the power generation efficiency can be significantly increased.

以上説明したように、前記実施形態に係る風車の回転速度制御方法においては、ロータ２が、平均風速２ｍ/ｓの低風速下で回転している場合に、ロータ２が自力で加速しながら効率よく回転しうる周速である５ｍ/ｓに達するように、モータ１４により速やかに加速し、ロータ２の回転速度を繰返し制御することにより、ロータ２の回転速度が低い風速下で、発電量が少ない条件下であっても、発電電力を大きく変動させることなく、発電効率を高めることができる。 As described above, in the method for controlling the rotational speed of the wind turbine according to the embodiment, when the rotor 2 is rotating at a low wind speed with an average wind speed of 2 m / s, the rotor 2 accelerates by itself and is efficient. By rapidly accelerating by the motor 14 so as to reach 5 m / s, which is a peripheral speed that can rotate well, and repeatedly controlling the rotational speed of the rotor 2, the amount of power generation can be reduced under the wind speed where the rotational speed of the rotor 2 is low. Even under few conditions, the power generation efficiency can be increased without greatly changing the generated power.

また、モータ１４を停止させるロータ２の周速を、例えば５ｍ/ｓと、低めに設定しておくと、ロータ２の周速が５ｍ/ｓに達したときに、モータ１４が自動的に停止しても、ブレードは揚力により回転し続けるので、その間に風が吹けば回転が加速される。従って、モータ１４を頻繁に作動させる必要はなく、その電力消費量を少なくすることができる。 If the peripheral speed of the rotor 2 that stops the motor 14 is set to a low value, for example, 5 m / s, the motor 14 automatically stops when the peripheral speed of the rotor 2 reaches 5 m / s. Even so, the blade continues to rotate due to the lift, so if the wind blows during that time, the rotation is accelerated. Therefore, it is not necessary to operate the motor 14 frequently, and the power consumption can be reduced.

次に、図５を参照して、風力発電装置の第２の実施形態について説明する。なお、上記第１の実施形態と同様の部材には、同じ符号を付すに止めて、詳細な説明を省略する。 Next, a second embodiment of the wind turbine generator will be described with reference to FIG. Note that members similar to those in the first embodiment are given the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

第２の実施形態の風力発電装置は、前記第１の実施形態の風力発電装置１に、太陽光発電パネル２６と、この太陽光発電パネル２６により発電された電力を蓄電する第２蓄電池２７とを付加して構成されている。 The wind turbine generator according to the second embodiment includes a photovoltaic power generation panel 26 and a second storage battery 27 that stores electric power generated by the photovoltaic power generation panel 26 in the wind turbine generator 1 according to the first embodiment. Is added.

発電機３により発電された電力は、前記第１の実施形態の風力発電装置１と同様に、第１蓄電池１０に蓄電されるようになっている。制御手段４は、第１の実施形態のものと同じ構成のものである。 The electric power generated by the generator 3 is stored in the first storage battery 10 as in the wind power generator 1 of the first embodiment. The control means 4 has the same configuration as that of the first embodiment.

第２蓄電池２７は、制御手段４における給電器１８に接続され、モータ始動・停止判定部１９からモータ始動信号が出力されたとき、第２蓄電池２７の電力が給電器１８を介してモータ１４に供給されるようになっている。
また、点線で示すように、太陽光発電パネル２６で発電された余剰電力は、第１蓄電池１０にも蓄電されるようになっている。 The second storage battery 27 is connected to the power feeder 18 in the control means 4, and when the motor start signal is output from the motor start / stop determination unit 19, the power of the second storage battery 27 is supplied to the motor 14 via the power feeder 18. It comes to be supplied.
Further, as indicated by a dotted line, surplus power generated by the solar power generation panel 26 is also stored in the first storage battery 10.

第２の実施形態の風力発電装置における風車の回転速度制御方法は、前記第１の実施形態の風力発電装置１と同じ方法で行われるので、その詳細な説明は省略する。 Since the wind turbine rotational speed control method in the wind turbine generator according to the second embodiment is performed in the same manner as the wind turbine generator 1 according to the first embodiment, a detailed description thereof will be omitted.

第２の実施形態の風力発電装置においては、モータ１４の駆動電力は、太陽光発電パネル２６により発電され、第２蓄電池２７に蓄電された電力が使用されるので、発電機３により発電された電力を消費させずに済み、その電力を有効に使用することができる。 In the wind turbine generator according to the second embodiment, the driving power of the motor 14 is generated by the photovoltaic power generation panel 26 and the power stored in the second storage battery 27 is used. It is not necessary to consume power, and the power can be used effectively.

なお、太陽光発電パネル２６の発電量が減少した場合に備えて、点線で示すように、第１蓄電池１０の電力または第１蓄電池１０と第２蓄電池２７の両方の電力によって、モータ１４が駆動されるようにしてもよい。 The motor 14 is driven by the power of the first storage battery 10 or the power of both the first storage battery 10 and the second storage battery 27, as shown by the dotted line, in preparation for the case where the power generation amount of the solar power generation panel 26 decreases. You may be made to do.

本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、次のような種々の変形や変更を施すことが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and changes such as the following can be made without departing from the gist of the present invention.

前記実施形態では、平均風速が２ｍ/ｓとなったことを検知したとき、モータ１４を始動させてロータ２の回転を加速するようにしたが、平均風速が２ｍ/ｓのときの縦主軸５の平均回転速度を検知するか、または平均風速が２ｍ/ｓのときのロータ２の周速を検知したときに、モータ１４を始動させて、ロータ２を加速させるようにしてもよい。 In the above embodiment, when it is detected that the average wind speed is 2 m / s, the motor 14 is started to accelerate the rotation of the rotor 2. However, the longitudinal main shaft 5 when the average wind speed is 2 m / s. When the average rotational speed is detected, or when the peripheral speed of the rotor 2 when the average wind speed is 2 m / s is detected, the motor 14 may be started to accelerate the rotor 2.

また、前記実施形態では、ロータ２の周速が５ｍ/ｓに達するまでモータ１４により加速して、モータ１４を停止させるようにしたが、前述したように、ロータ２の周速は回転速度に換算できるため、周速が５ｍ/ｓに達したときのロータ２の回転速度を回転速度検出センサ２２が検出したときに、モータ１４を停止させるようにすることもできる。 In the embodiment, the motor 14 is accelerated until the peripheral speed of the rotor 2 reaches 5 m / s, and the motor 14 is stopped. However, as described above, the peripheral speed of the rotor 2 is set to the rotational speed. Since conversion is possible, the motor 14 can be stopped when the rotational speed detection sensor 22 detects the rotational speed of the rotor 2 when the peripheral speed reaches 5 m / s.

前記実施形態では、モータ１４を始動させる平均風速を２ｍ/ｓとしたが、ブレード８の回転半径の大小に対応して適宜に設定される。
すなわち、ブレード８の回転半径が上記実施形態の１ｍより小さい場合には、ロータ２の回転トルクが小さくなって、発電負荷により失速し易くなるので、平均風速を２ｍ／ｓ以上に設定して、ロータ２の回転速度が高いときにモータ１４を始動させるようにすればよい。 In the above embodiment, the average wind speed for starting the motor 14 is 2 m / s, but it is set as appropriate according to the size of the rotation radius of the blade 8.
That is, when the rotational radius of the blade 8 is smaller than 1 m of the above embodiment, the rotational torque of the rotor 2 becomes small and it is easy to stall due to the power generation load. Therefore, the average wind speed is set to 2 m / s or more, What is necessary is just to start the motor 14 when the rotational speed of the rotor 2 is high.

また、ブレード８の回転半径が１ｍより大きい場合には、ロータ２の回転速度が低くても回転トルクが大となって発電可能となるので、２ｍ／ｓ以下の平均風速に設定し、ロータ２の回転速度が低いときにモータ１４を始動させるようにすればよい。 In addition, when the rotation radius of the blade 8 is larger than 1 m, even if the rotation speed of the rotor 2 is low, the rotation torque becomes large and power generation is possible. Therefore, the average wind speed is set to 2 m / s or less and the rotor 2 is set. The motor 14 may be started when the rotational speed of the motor is low.

前記実施形態では、ロータ２の周速が５ｍ/ｓに達したときにモータ１４を停止させるようにしたが、モータ１４を停止させる場合のロータ２の周速は、ブレード８の回転半径の大小に応じて適宜に設定される。 In the above embodiment, the motor 14 is stopped when the peripheral speed of the rotor 2 reaches 5 m / s. However, the peripheral speed of the rotor 2 when the motor 14 is stopped is large or small in the rotational radius of the blade 8. It is set appropriately according to.

前記実施形態では、モータ１４を始動させる電源に、発電機３または太陽光発電パネル２６により発電された電力が蓄電された蓄電池１０、２７を使用しているが、このような蓄電池１０、２７に蓄電された電力を使用しないで、発電機３または太陽光発電パネル２６により発電された電力によって、モータ１４を直接始動させることも可能である。 In the said embodiment, although the storage batteries 10 and 27 in which the electric power generated by the generator 3 or the solar power generation panel 26 is stored are used as the power source for starting the motor 14, such storage batteries 10 and 27 are used. It is also possible to start the motor 14 directly by the electric power generated by the generator 3 or the solar power generation panel 26 without using the stored electric power.

この際には、ＡＣ−ＤＣインバータ等の変換器を介してモータ１４を始動させればよい。また、風力発電装置の設置現場付近に商用100Ｖ電源がある場合には、その電力によりモータ１４を始動させるようにしてもよい。 At this time, the motor 14 may be started via a converter such as an AC-DC inverter. Further, when there is a commercial 100V power supply near the installation site of the wind power generator, the motor 14 may be started by the electric power.

縦主軸５を回転させる原動機は、上記直流式のモータ１４に代えて、交流モータでもよく、また、例えば商用100Ｖ電源等により駆動される油圧ポンプに接続され、圧油により回転する油圧モータ、もしくは商用100Ｖ電源等により駆動されるエアコンプレッサに接続され、圧縮空気により回転するエアモータ等の流体圧モータを使用することも可能である。 The prime mover for rotating the longitudinal main shaft 5 may be an AC motor instead of the DC motor 14, and is connected to a hydraulic pump driven by, for example, a commercial 100V power source and rotated by pressure oil, or It is also possible to use a fluid pressure motor such as an air motor that is connected to an air compressor driven by a commercial 100 V power source and rotated by compressed air.

前記実施形態では、減速機１３の出力軸１６との動力伝達を断続するのに、電磁クラッチ１２を用いたが、例えば遠心クラッチ等の機械式クラッチを用いることもできる。この際には、制御手段４のクラッチ切替判定部１７は不要となる。 In the above embodiment, the electromagnetic clutch 12 is used to intermittently transmit power to the output shaft 16 of the speed reducer 13, but a mechanical clutch such as a centrifugal clutch can also be used. At this time, the clutch switching determination unit 17 of the control means 4 is not necessary.

本発明の風車の回転速度制御方法は、特許第４９０７０７３号公報の図４に記載されているように、揚力型ブレード８を縦主軸５に多層状に固定した風力発電装置や、特許第４７４０５８０公報、すなわちブレードの先端部が主軸方向(受風方向)に傾斜された横軸風車を備える風力発電装置にも適用可能である。 As described in FIG. 4 of Japanese Patent No. 4907073, the wind turbine rotational speed control method of the present invention includes a wind power generator in which lift type blades 8 are fixed to the vertical main shaft 5 in a multilayer shape, and Japanese Patent No. 4740580. That is, the present invention is also applicable to a wind turbine generator having a horizontal axis wind turbine in which the blade tip is inclined in the main axis direction (wind receiving direction).

１風力発電装置
２ロータ
３発電機
４制御手段
５縦主軸
６支持枠体
６Ａ軸受
７Ａ、７Ｂアーム
８揚力型ブレード
８Ａ主部
８Ｂ内向き傾斜部
９コントローラ
１０蓄電池
１１伝動手段
１１Ａ従動傘歯車
１１Ｂ駆動傘歯車
１２電磁クラッチ
１３減速機
１４モータ
１５駆動軸
１６出力軸
１７クラッチ切替判定部
１８給電器
１９モータ始動・停止判定部
２０中央処理装置
２１歯車
２２回転速度検出センサ
２３ロータ周速判定部
２４風速計
２５平均風速判定部
２６太陽光発電パネル
２７第２蓄電池
Ｃ翼厚中心線
Ｇ基礎
Ｋ歯車ケース
Ｏ回転軌跡 1 Wind power generator 2 Rotor
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Generator 4 Control means 5 Vertical main shaft 6 Support frame 6A Bearing 7A, 7B Arm 8 Lift type blade 8A Main part 8B Inward inclination part 9 Controller 10 Storage battery 11 Transmission means 11A Drive bevel gear 11B Drive bevel gear 12 Electromagnetic clutch 13 Reducer 14 Motor 15 Drive shaft 16 Output shaft 17 Clutch switching determination unit 18 Power feeder 19 Motor start / stop determination unit 20 Central processing unit 21 Gear 22 Rotational speed detection sensor 23 Rotor peripheral speed determination unit 24 Anemometer 25 Average wind speed determination unit 26 Solar power generation panel 27 Second storage battery C Blade thickness center line G Foundation K Gear case O Rotation locus

Claims

縦主軸の周囲に複数の揚力型ブレードを固定するロータを備えた風車において、
発電機に連係させた前記縦主軸に、制御手段で制御される原動機を伝動手段とクラッチを介して接続しておき、前記制御手段は、平均風速判定部、ロータ周速判定部、クラッチ切替判定部、モータ始動・停止判定部、中央処理装置及び給電器を備え、前記ロータの回転に伴い、前記発電機による発電電力を出力可能な特定平均風速を平均風速判定部が検知した時に、クラッチ切替判定部が給電器にオン信号を出力してクラッチをオンにするとともに、モータ始動・停止判定部が給電器にモータ始動信号を発して前記原動機を始動させ、ロータの回転速度が特定周速に達するまで原動機による加速と風力によるロータの回転を継続させ、ロータ周速判定部が特定周速に達したと判定した時は、クラッチ切替判定部が給電器にオフ信号を発してクラッチをオフにするとともに、モータ始動・停止判定部がモータ停止信号を発して前記原動機を停止させ、風力によるロータの回転をさせ、
前記平均風速判定部が再度、発電電力を出力可能な特定平均風速を検知した時に、前記クラッチ切替判定部の作動により、クラッチをオンとし原動機を再始動させ、前記ロータの回転速度が、前記特定周速に達するまで加速を継続させて、原動機を停止させる制御を繰返すことを特徴とする風車の回転速度制御方法。 In a windmill provided with a rotor for fixing a plurality of lift-type blades around a vertical main shaft ,
A prime mover controlled by control means is connected to the longitudinal main shaft linked to the generator via a transmission means and a clutch, and the control means includes an average wind speed determination unit, a rotor peripheral speed determination unit, and a clutch switching determination. A motor start / stop determination unit, a central processing unit, and a power feeder, and when the average wind speed determination unit detects a specific average wind speed at which the power generated by the generator can be output as the rotor rotates , the clutch is switched. The determination unit outputs an on signal to the power feeder to turn on the clutch, and the motor start / stop determination unit issues a motor start signal to the power feeder to start the prime mover , so that the rotational speed of the rotor becomes a specific peripheral speed. to continue the rotation of the rotor due to acceleration and wind by motor until, when the rotor peripheral speed determination unit determines that reaches a specific peripheral speed, the clutch switching determination unit emits an oFF signal to the power feeder click While off the pitch, motor start-stop determination unit issues a motor stop signal to stop the motor, by the rotation of the rotor of wind,
When the average wind speed determination unit detects again the specific average wind speed at which the generated power can be output , the clutch switching determination unit is operated to turn on the clutch and restart the prime mover. A method for controlling the rotational speed of a windmill, characterized by repeating the control of continuing the acceleration until the peripheral speed is reached and stopping the prime mover.