JP6609129B2

JP6609129B2 - Wind power generator

Info

Publication number: JP6609129B2
Application number: JP2015136680A
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: JP2017020374A

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なっている風力発電装置に関する。 The present invention relates to a wind power generator capable of improving 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、低風速下では発電効率は低い。この問題を解決するものとして、本願の発明者は、揚力型ブレードを有する風車を用いた縦軸風力発電装置を開発している(例えば特許文献１、２参照)。 The wind power generator generally has a large mechanical loss, and the power generation efficiency is low at low wind speeds. In order to solve this problem, the inventor of the present application has developed a vertical wind power generator using a windmill having a lift type blade (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特許文献１、２に記載されている縦軸風力発電装置は、互いに対向する１対の縦長揚力型ブレードを有するロータを備え、各揚力型ブレードの上下両端部に、縦主軸方向へ向かって傾斜する内向き傾斜部を形成することにより、ブレードの内側面に沿って上下方向に拡散する気流を、内向き傾斜部で受止めて回転力を高めるとともに、揚力(推力)を増大させ、低風速下においても、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ものである。 The vertical axis wind power generator described in Patent Documents 1 and 2 includes a rotor having a pair of vertically long lift-type blades facing each other, and is inclined toward the longitudinal main axis direction at both upper and lower ends of each lift-type blade. By forming the inwardly sloping part, the airflow that diffuses in the vertical direction along the inner surface of the blade is received by the inwardly sloping part, increasing the rotational force and increasing the lift force (thrust), the low wind speed In the lower part, the rotor can be efficiently rotated to increase the power generation efficiency.

特許第４９０７０７３号公報Japanese Patent No. 4907073 特開２０１１−１６９２９２号公報JP 2011-169292 A

前記特許文献に記載の縦軸型風車は、起動性が改善され、１〜1.５ｍ／ｓ程度の微風速でも、回転を開始しうるとともに、平均風速が、例えば２ｍ／ｓ程度の低風速下でも、効率よく発電しうるという特徴を有している。 The vertical axis type windmill described in the above-mentioned patent document has improved startability, can start rotating even at a low wind speed of about 1 to 1.5 m / s, and has a low average wind speed of about 2 m / s, for example. Even under, it has the feature that it can generate electricity efficiently.

また、ロータの周速または回転速度が一定の速度に達すると、コアンダ効果により、揚力型ブレードに作用する揚力(推力)が増大するため、ロータは自力で加速して回転し、かつ発電負荷による失速が起きにくくなるため、発電効率を高めうるという特徴も有している。 Also, when the circumferential speed or rotational speed of the rotor reaches a certain speed, the Coanda effect increases the lift (thrust) that acts on the lift-type blade, so the rotor accelerates and rotates by itself and depends on the power generation load. Since stalling is less likely to occur, the power generation efficiency can be improved.

しかし、風向きは常に変化するため、風車に適する風速が長時間継続することはなく、低風速下で回転しているロータの回転速度を、ブレードが揚力により加速して、効率よく回転しうる一定の周速または回転速度となるまで加速することができれば、発電効率を更に高めることが可能となる。 However, since the wind direction always changes, the wind speed suitable for the windmill does not continue for a long time, and the rotation speed of the rotor rotating under low wind speed is accelerated by the lift force, so that the blade can rotate efficiently. If it can be accelerated to reach the peripheral speed or rotational speed, the power generation efficiency can be further increased.

本発明は、前記課題に鑑みてなされたもので、低風速下において、ロータの回転速度を一定の速度まで原動機で加速させることにより、発電効率を大幅に高めうるようにした風力発電装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a wind power generator capable of significantly increasing power generation efficiency by accelerating the rotational speed of a rotor to a constant speed with a prime mover at a low wind speed. It is intended to do.

本発明の風力発電装置によると、前記課題は、次のようにして解決される。
複数のブレードを備えたロータを有する風車と、該ロータの主軸に接続されている発電機と、前記主軸に伝動手段とクラッチを介して接続され、主軸を回転させうる原動機と、前記原動機を始動させる動力源と、前記ロータの周速または回転速度を検知する回転速度検知手段と、前記ロータに向かう平均風速を検知する風速検知手段と、前記風車の回転速度を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、風速計を備えた平均風速判定部と、回転速度検出センサを備えたロータ周速判定部と、クラッチ切換判定部と、モータ始動・停止判定部及び給電器を備え、
前記風速検知手段が特定平均風速を検知したときに、前記モータ始動・停止判定部の判定により給電器から給電して原動機を始動させ、同時にクラッチ切換判定部が給電器から給電してクラッチをオン作動させて縦主軸を回転させ、前記回転速度検知手段が前記ロータの周速または回転速度が特定の速度に達したことを検知するまで、前記ロータを加速回転させてから、前記給電器から給電を止めてクラッチをオフ作動するとともに前記原動機を停止させ、前記風速検知手段が再度前記特定平均風速を検知したときに、前記クラッチをオン作動させかつ原動機を再始動させ、前記ロータの周速または回転速度が前記特定の速度に達するまで加速回転させて、前記原動機を停止させるように繰返し制御するようにした風力発電装置。 According to the wind power generator of the present invention, the above problem is solved as follows.
Starting a wind turbine having a rotor with a plurality of blades, a generator connected to the main shaft of the rotor, is connected via a transmission means and a clutch to the main shaft, a prime mover which can rotate the spindle, said motor A power source, a rotational speed detecting means for detecting a peripheral speed or a rotational speed of the rotor, a wind speed detecting means for detecting an average wind speed toward the rotor, and a control means for controlling the rotational speed of the windmill, The control means includes an average wind speed determination unit including an anemometer, a rotor peripheral speed determination unit including a rotation speed detection sensor, a clutch switching determination unit, a motor start / stop determination unit, and a power feeder.
When the wind speed detecting means detects a specific average wind speed, the motor start / stop is determined by the motor start / stop determination unit to start the prime mover. At the same time, the clutch switching determination unit supplies power from the power supply to turn on the clutch. Operate and rotate the longitudinal main shaft, and rotate the rotor at an accelerated speed until the rotational speed detecting means detects that the circumferential speed or rotational speed of the rotor has reached a specific speed, and then feed power from the power feeder. The clutch is turned off and the prime mover is stopped, and when the wind speed detecting means detects the specific average wind speed again, the clutch is turned on and the prime mover is restarted. A wind turbine generator that is repeatedly controlled so as to stop the prime mover by accelerating rotation until the rotation speed reaches the specific speed.

このような構成によると、制御手段は、風速検知手段が特定平均風速を検知した時に、原動機を自動的に始動させ、回転速度検知手段が、ロータの周速または回転速度が特定の速度に達したのを検知するまで、ロータを加速回転させて、原動機を停止させうるように制御するので、ロータの回転速度が低い低風速下において、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。 According to such a configuration, the control means automatically starts the prime mover when the wind speed detection means detects the specific average wind speed, and the rotation speed detection means causes the rotor circumferential speed or rotation speed to reach a specific speed. Until it is detected, the rotor is accelerated and controlled so that the prime mover can be stopped.Therefore, power generation efficiency is reduced even under conditions of low power generation under low wind speeds where the rotor rotation speed is low. Can be increased.

また、複数の揚力型ブレードを有するロータと発電機とを備える公知の風力発電装置に、風車の回転速度の制御に必要な最小限の構成部材を追加するだけで、低風速下における発電効率を高めることができるので、実施が容易で、効率の良い発電ができる風力発電装置を提供することが可能となる。 In addition, power generation efficiency under low wind speed can be improved by adding the minimum components necessary for controlling the rotational speed of the windmill to a known wind power generation apparatus including a rotor having a plurality of lift-type blades and a generator. Therefore, it is possible to provide a wind turbine generator that is easy to implement and can generate power efficiently.

更に、制御手段は、ロータの周速または回転速度を、ブレードが揚力により加速されて、ロータが効率良く回転する特定の速度に達するまで原動機で回転させた後、原動機を停止させるように制御するので、原動機を作動させている時間は比較的短かく、発電量に対する原動機を駆動する動力源の消費量は僅かですむ。 Further, the control means controls the peripheral speed or rotational speed of the rotor so that the motor is stopped after being rotated by the prime mover until the blade is accelerated by lift and reaches a specific speed at which the rotor rotates efficiently. Therefore, the time during which the prime mover is operated is relatively short, and the consumption of the power source that drives the prime mover with respect to the power generation amount is small.

本発明の風力発電装置によると、制御手段は、風速検知手段が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、回転速度検知手段が、ロータの周速または回転速度が特定の速度に達したのを検知するまで加速回転させて、原動機を停止させるように制御するので、ロータの回転速度が低い低風速下において、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、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 power generator of the present invention, the control means automatically starts the prime mover when the wind speed detection means detects the specific average wind speed, and the rotation speed detection means determines that the circumferential speed or rotation speed of the rotor is a specific speed. The motor is controlled to rotate at an accelerated speed until it is detected that it has reached the limit, so that the power generation efficiency is greatly improved even under low wind speeds where the rotor rotation speed is low, even under conditions of low power generation. The power consumption when the motor is a motor can be easily recovered.

本発明に係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 a 1st embodiment of a wind power generator concerning the present 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. 本発明に係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 which concerns on 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、揚力型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 embodiments, a case where a vertical axis wind turbine having a rotation radius of a lift type blade 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、本発明に係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、ロータ２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 according to the present invention. The wind turbine generator 1 includes a vertical rotor 2, a generator 3, and a rotor 2 . And a control means 4 for controlling the rotation speed.

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を介して回転可能に支持されている。
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 a bearing 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、受風面積は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 2011-169292 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 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、回転方向である前縁の翼厚が厚く、後縁に向かうに従って、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周速度が大となり、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 of the leading edge that is the rotation direction is thick and gradually becomes thinner toward the trailing edge.
When the blade 8 rotates, the peripheral speed of the outer surface increases compared to the inner surface due to the difference in the inner and outer turning radii of the blade 8, and the airflow passing rearward along the outer surface is more inward than that of the inner surface. Will also be faster.

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. The 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の上下の端部に、内向き傾斜部８Ｂを形成してある。 As shown in FIGS. 1 and 2, inwardly inclined portions 8 </ b> B and 8 </ b> B that are inclined inward, that is, in the direction of the longitudinal main shaft 5, are formed at both upper and lower ends of the blade 8. Inwardly inclined portions 8 </ b> B are formed at upper and lower ends of the blade 8.

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、上下斜め後方、すなわち図２におけるＷ方向に向かって通過するようになり、低風速下においても、ブレード８は、高い回転効率をもって回転する。 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 diagonally backward, that is, in the W direction in FIG. 2, along the inner surfaces of the upper and lower inwardly inclined portions 8B and 8B. The blade 8 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より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 is external to the controller 9. Power is supplied directly to the AC 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のときに、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 when the wind speed is low, 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.

電磁クラッチ１２には、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 electromagnetic 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 seconds 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。 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.

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。 Further, 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.

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。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。 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. Instead 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.

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 of the rotor 2 based on the input rotational speed. Calculate the peripheral 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 vertical 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、判定信号を出力する。 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 predetermined 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 the determination has been made, a determination signal is output to the clutch switching determination unit 17 and the motor start / stop determination unit 19 described above.

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の方法を、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が、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. The drive shaft 15 and the output shaft 16 are connected by turning on (S2).

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)。 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).

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。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。 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. 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.
If it does in this way, since the load added to the generator 3 immediately after the start of acceleration can be reduced, the rotor 2 can be accelerated rapidly 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 in the longitudinal rotor 2 including the lift-type blade 8 having the shape described above, for example, the rotation radius of the blade 8 is 1 m, and the blade of the blade 8 When the average wind speed reaches 2 m / s when the length is 1.2 m, it is proved that the rotation of the rotor 2 is accelerated by the lift generated in the blades, and the generated power from the generator 3 rotates at a speed capable of outputting. 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、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, if the motor 14 is started and the rotation of the rotor 2 is accelerated rapidly, power can be generated 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 rotation speed detection sensor 22 detects the average rotation speed of the longitudinal main shaft 5, and based on the rotation speed, the central processing unit 20 converts it to the peripheral speed of the rotor 2, and the result Is output to the rotor peripheral speed determination unit 23 (S6), and the rotor peripheral speed determination unit 23 determines whether or not the peripheral speed of the rotor 2 has reached a specific peripheral speed exceeding the average wind speed of 2 m / s, that is, 5 m / s. Determine (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、上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. When it reaches, 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 exceeds the wind speed without the assistance of the motor 14. This is because it has been demonstrated that power is generated by efficiently rotating while accelerating to the 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とする。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 length (2πr) of the outer periphery 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 be converted into a partial speed, the rotational speed of the rotor 2 is about 48 rpm.

ロータ周速判定部２３が、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 circumferential speed determination unit 23 determines that the circumferential 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 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。
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。 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.
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.

モータ１４を停止させて、ロータ２の加速回転を停止させた後、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、上述と同様に、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 motor 14 is stopped and the acceleration rotation of the rotor 2 is stopped, the anemometer 24 measures the average wind speed again (S10), and the average wind speed determination unit 25 detects the average wind speed 2 m / s again (S11). ), The process returns to step S3, and similarly to the above, the electromagnetic clutch 12 is turned on, and at the same time, 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力発電装置においては、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の回転速度が低い低風速下で、発電量が少ない条件下であっても、発電力を大きく変動させることなく、トータル的に発電効率を高めることができる。 As described above, in the wind turbine generator according to the embodiment, when the rotor 2 rotates at a low wind speed with an average wind speed of 2 m / s, the rotor 2 can rotate efficiently while accelerating by itself. By rapidly accelerating by the motor 14 to reach the peripheral speed of 5 m / s and repeatedly controlling the rotational speed of the rotor 2, the power generation amount is small under a low wind speed where the rotational speed of the rotor 2 is low. Even so, the power generation efficiency can be improved in total 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８は揚力により加速されて回転しており、その間に風が吹けば更に加速されてロータ２は停止することなく回転し続ける。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 8 is accelerated and rotated by the lift, and if the wind blows during that time, it is further accelerated and the rotor 2 continues to rotate without stopping. 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、前記第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. The same members as 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は、前記第１の実施形態の風力発電装置１と同じ方法で回転制御が行われるので、その詳細な説明は省略する。
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。 Since the rotation control of the wind turbine generator of the second embodiment is performed by the same method as the wind turbine generator 1 of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
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。 In addition, in preparation for the case where the power generation amount of the photovoltaic power generation panel 26 decreases, 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. It may be driven.

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。
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。 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.
In the above-described 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 vertical main shaft when the average wind speed is 2 m / s. When the average rotational speed of 5 is detected or 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.

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 above 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 can be converted into a rotational speed. Therefore, when the rotational speed sensor 22 detects the rotational speed of the rotor 2 when the peripheral speed reaches 5 m / s, the motor 14 can be stopped.

更に、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。 Furthermore, in the embodiment, the average wind speed at which the motor 14 is started is 2 m / s, but is appropriately set according to the magnitude 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 embodiment, the storage batteries 10 and 27 in which the 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. 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 electric power stored in

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、前記直流式のモータ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.

本発明は、前述した特許第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、本願の発明者が開発した特許第４７４０５８０号公報記載の発明、すなわちブレード８の先端部が、縦主軸５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 the above-mentioned Japanese Patent No. 4907073, the present invention relates to a wind power generator in which lift type blades 8 are fixed to the vertical main shaft 5 in a multilayer shape, or a patent developed by the inventors of the present application. The invention described in Japanese Patent No. 4740580 can also be applied to a wind turbine generator including a horizontal axis wind turbine in which the tip of the blade 8 is inclined in the direction of the longitudinal main shaft 5 (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

複数のブレードを備えたロータを有する風車と、該ロータの主軸に接続されている発電機と、前記主軸に伝動手段とクラッチを介して接続され、主軸を回転させうる原動機と、前記原動機を始動させる動力源と、前記ロータの周速または回転速度を検知する回転速度検知手段と、前記ロータに向かう平均風速を検知する風速検知手段と、前記風車の回転速度を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、風速計を備えた平均風速判定部と、回転速度検出センサを備えたロータ周速判定部と、クラッチ切換判定部と、モータ始動・停止判定部及び給電器を備え、
前記風速検知手段が特定平均風速を検知した時に、前記モータ始動・停止判定部の判定により給電器から給電して原動機を始動させ、同時にクラッチ切換判定部が給電器から給電してクラッチをオン作動させて縦主軸を回転させ、前記回転速度検知手段が前記ロータの周速または回転速度が特定の速度に達したことを検知するまで、前記ロータを加速回転させてから、前記給電器から給電を止めてクラッチをオフ作動するとともに前記原動機を停止させ、前記風速検知手段が再度前記特定平均風速を検知したときに、前記クラッチをオン作動させかつ原動機を再始動させ、前記ロータの周速または回転速度が前記特定の速度に達するまで加速回転させて、前記原動機を停止させるように繰返し制御するようにしたことを特徴とする風力発電装置。 Starting a wind turbine having a rotor with a plurality of blades, a generator connected to the main shaft of the rotor, is connected via a transmission means and a clutch to the main shaft, a prime mover which can rotate the spindle, said motor A power source, a rotational speed detecting means for detecting a peripheral speed or a rotational speed of the rotor, a wind speed detecting means for detecting an average wind speed toward the rotor, and a control means for controlling the rotational speed of the windmill, The control means includes an average wind speed determination unit including an anemometer, a rotor peripheral speed determination unit including a rotation speed detection sensor, a clutch switching determination unit, a motor start / stop determination unit, and a power feeder.
When the wind speed detecting means detects a specific average wind speed, the motor start / stop is determined by the motor start / stop determination unit to start the prime mover, and at the same time, the clutch switching determination unit supplies power from the power supply to turn on the clutch. And rotating the longitudinal main shaft, and rotating the rotor at an accelerated speed until the rotational speed detecting means detects that the circumferential speed or rotational speed of the rotor has reached a specific speed, and then feeding power from the power feeder. The clutch is turned off and the prime mover is stopped. When the wind speed detecting means detects the specific average wind speed again, the clutch is turned on and the prime mover is restarted. The wind turbine generator is repeatedly controlled so as to stop the prime mover by accelerating rotation until the speed reaches the specific speed. .