JP6649727B2 - Wind power generator - Google Patents

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Description

本発明は、低風速下においても、発電効率を高めうるようにした風力発電装置に関する。   The present invention relates to a wind power generator capable of increasing 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、ロータは発電機のコギングトルクのために、円滑に回転しにくく、発電効率は低い。
この問題を解決するために、本願の発明者は、揚力型ブレードを有する風車を備える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 at low wind speed, the rotor is difficult to rotate smoothly due to the cogging torque of the generator, and the power generation efficiency is low.
In order to solve this problem, the inventor of the present application has developed a vertical axis wind power generator including a windmill having a lifting blade (for example, see 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、縦主軸を中心として互いに対向する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、縦主軸方向へ向かう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 wind turbines described in Patent Literatures 1 and 2 each include a rotor having a pair of vertically elongated lifting blades facing each other around a vertical spindle, and a vertical spindle is provided at both upper and lower ends of each lifting blade. By forming an inward slope toward the direction, the airflow that diffuses vertically along the inner surface of the blade is received by the inward slope, increasing the rotational force and increasing the lift (thrust). In addition, even under low wind speeds, the rotor rotates efficiently, and the power generation efficiency can be increased.

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風車は、縦軸風車の起動性を改善して、１〜１.５ｍ／ｓ程度の微風速でも、ロータの回転を開始させることができ、かつ平均風速が、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 wind turbine described in the patent document can improve the startability of the vertical axis wind turbine, start the rotation of the rotor even at a low wind speed of about 1 to 1.5 m / s, and have an average wind speed of For example, it has a feature that power can be efficiently generated even under a low wind speed of about 2 m / s.

また、ロータの回転周速または回転速度が一定の値に達すると、コアンダ効果により、ブレードに生じる揚力が増大するため、ブレードの回転は加速され、かつ発電負荷による失速が起こりにくくなり、発電効率は高められるという特徴も有している。   In addition, when the rotation peripheral speed or the rotation speed of the rotor reaches a certain value, the lift generated on the blade increases due to the Coanda effect, so that the rotation of the blade is accelerated, and the stall due to the power generation load is less likely to occur. Also has the feature of being enhanced.

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、ロータが自力により効率よく回転しうる周速となるまで加速することができれば、発電効率をさらに高めることができる。   However, since the wind direction is constantly changing, 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 changed to a peripheral speed at which the rotor can rotate efficiently by itself. If acceleration is possible, 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、ロータを加速回転させることにより、発電効率を大幅に高めことができ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-described problems, and has as its object to provide a wind power generator capable of significantly increasing power generation efficiency by accelerating rotation of a rotor under a low wind speed. Things.

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。
（１） 複数の縦長揚力型ブレードを備えるロータを有する風車と、前記ロータの主軸に接続され、発電機モードとモータモードとに切替可能な電力再生型モータと、前記ロータの回転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、前記電力再生型モータを発電機モードとモータモードとのいずれかに選択的に切替可能な切替手段と、前記風車の回転速度を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、平均風速判定部、回転速度検出センサを備えたロータ周速判定部、切換回路に接続された発電機・モータ切換判定部、中央処理装置を備え、前記制御手段は、予め定めた基準平均風速を前記平均風速判定部が検知したときに、前記発電機・モータ切換判定部が切替回路を前記電力再生型モータをモータモード回路に切替え、前記ロータ周速判定部が、前記ロータの回転周速または回転速度が特定の上限値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た後、前記発電機・モータ切換判定部が切替回路を前記電力再生型モータから発電機モード回路に切替えて風力で発電するように制御し、かつ前記平均風速判定部が、再度、予め定めた基準平均風速を検知したときに、前記発電機・モータ切換判定部が切替回路を前記電力再生型モータから再度モータモードの回路に切替えて、前記ロータの回転周速または回転速度が特定の上限値に達するまで加速回転させ、回転速度が特定の上限値に達したとき、前記発電機・モータ切換判定部が切替回路を、前記電力再生型モータ回路から発電機モード回路に切替えて、風力で発電させるように繰り返し制御するようになっている。 According to the wind turbine generator of the present invention, the above-mentioned problem is solved as follows.
(1) A wind turbine having a rotor having a plurality of vertically elongated lifting blades, a power regeneration type motor connected to a main shaft of the rotor and capable of switching between a generator mode and a motor mode, and a rotational peripheral speed or rotation of the rotor Rotation speed detecting means for detecting a speed, wind speed detecting means for detecting an average wind speed toward the rotor, and switching means for selectively switching the power regeneration type motor between a generator mode and a motor mode. Control means for controlling the rotation speed of the wind turbine, the control means comprising : an average wind speed determination unit; a rotor peripheral speed determination unit including a rotation speed detection sensor; and a generator / motor switching determination connected to a switching circuit. Unit, a central processing unit, and the control unit, when the average wind speed determination unit detects a predetermined reference average wind speed, the generator / motor switching determination unit switches the switching circuit to the electric power. Switching the regenerative motor to the motor mode circuit , the rotor peripheral speed determination unit , after detecting that the rotational peripheral speed or the rotational speed of the rotor has reached a specific upper limit , after accelerating rotation of the rotor, the generator-motor switching determination unit is controlled such that power generation by wind by switching the generator mode circuit switching circuit from the power regenerative motor, and the average wind speed determination unit, again, a predetermined reference average wind speed Is detected, the generator / motor switching determination unit switches the switching circuit from the power regeneration type motor to the motor mode circuit again until the rotation peripheral speed or the rotation speed of the rotor reaches a specific upper limit value. accelerate rotation, when the rotational speed reaches a certain upper limit value, the generator-motor switching determination unit switching circuit is switched to the generator mode circuit from the power regenerative motor circuit, It is adapted to repeatedly control so that generated by the force.

このような構成によると、制御手段は、風速検知手段が予め定めた平均風速を検知したときに、切替手段により電力再生型モータをモータモードに切替え、ロータの周速または回転速度が特定の上限値に達するまで加速回転させてから、電力再生型モータを発電機モードに切替えて発電す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で発電量が少ない条件下においても、発電効率を大幅に高めることができる。 According to such a configuration, when the wind speed detecting unit detects a predetermined average wind speed, the control unit switches the power regeneration type motor to the motor mode by the switching unit, and the peripheral speed or the rotation speed of the rotor is set to a specific upper limit. Value, and then controls the power regeneration motor to switch to the generator mode to generate power.Even under conditions where the rotor speed is low and the amount of power generation is small under low wind speeds, the power generation efficiency is low. Can be greatly increased.

また、電力再生型モータをモータモードに切替えると、主軸には、発電機によるコギングトルクが作用しなくなり、ロータは慣性で回転し続けるので、モータによりロータを速やかに加速回転させることができ、かつ、ロータの周速または回転速度が特定の上限値に達するまで加速回転させると、モータによる助力が無くても、ブレードによる揚力によってロータは加速されて回転するので、モータモードで作動させている時間は短かく、モータモードで作動させる電力消費量は少なくて済む。 Further, when the power regeneration type motor is switched to the motor mode, the cogging torque of the generator does not act on the main shaft, and the rotor continues to rotate by inertia. When the rotor is accelerated and rotated until the peripheral speed or the rotation speed reaches a specific upper limit , the rotor is accelerated and rotated by the lift force of the blade without the assistance of the motor, so that the motor is operated in the motor mode. And the power consumption for operating in motor mode is low.

(２) 前記(１)項において、前記風車を、ブレードの上下先端部に内向傾斜部を形成した複数の揚力型ブレードを有するロータを備える縦軸風車とする。 (2) In the item (1), said wind turbine, and the vertical axis wind turbine comprising a rotor having a plurality of lift-type blade forming the inward inclined portion to the upper and lower tip of the blade.

このような構成によると、先端部に内向傾斜部を形成した複数の揚力型ブレードを備えるロータを有する縦軸風車は、ブレードの内側面に当って先端方向へ拡散する気流を内向傾斜部で受止めることにより、回転力を高めて揚力(推力)を増大させることができるので、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)は増大し、ロータは加速されて効率よく回転する。そのため、ロータの回転周速または回転速度を、ブレードの揚力により加速して回転する上限値に設定することにより、発電効率を高く維持することができる。 With this configuration, the vertical axis wind turbine having a rotor with a plurality of lift-type blade forming the inward inclined portion to the tip portion, the air flow to diffuse distally hitting the inner surface of the blade at the inward inclined portion By receiving the rotation, the rotor (rotational force) can be increased to increase the lift (thrust), so the rotor rotates from a low wind speed, and as the wind speed increases, the lift (thrust) generated on the blade by the Coanda effect increases. The rotor is accelerated and rotates efficiently. Therefore, the power generation efficiency can be maintained high by setting the rotation peripheral speed or the rotation speed of the rotor to the upper limit value at which the rotor is accelerated and rotated by the lift of the blade.

(３) 前記(１)または(２)項において、太陽光発電パネルにおける出力配線を第２蓄電池に接続し、該第２蓄電池と電力再生型モータとの間に、発電機・モータ切換判定部により制御される切換回路を配設し、前記電力再生型モータをモータモードに切替えて作動させる電源として、太陽光発電パネルにより発電された電力を使用する。 (3) In the above item (1) or (2), the output wiring in the photovoltaic power generation panel is connected to a second storage battery, and a generator / motor switching determination unit is provided between the second storage battery and the power regeneration type motor. Is provided , and the power generated by the photovoltaic power generation panel is used as a power supply for operating the power regeneration type motor by switching to the motor mode.

このような構成によると、モータモードで作動させる電源として、発電機モードにより発電された電力を使用する必要はなく、発電機により発電された電力を有効に使用することができる。   According to such a configuration, it is not necessary to use the power generated in the generator mode as the power source operated in the motor mode, and the power generated by the generator can be used effectively.

本発明の風力発電装置によると、制御手段は、風速検知手段が予め定めた基準平均風速を検知したときに、切替手段により電力再生型モータをモータモードに切替え、ロータの回転周速または回転速度が特定の上限値に達するまで加速回転させてから、電力再生型モータを発電機モードに切替えて発電す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で、発電量が少ない場合においても、発電効率を大幅に高めることができる。 According to the wind power generator of the present invention, the control means switches the power regeneration type motor to the motor mode by the switching means when the wind speed detection means detects the predetermined reference average wind speed, and the rotation peripheral speed or the rotation speed of the rotor. Is accelerated until it reaches a specific upper limit , and then the power regeneration type motor is switched to the generator mode and controlled to generate power. However, power generation efficiency can be greatly increased.

本発明の風力発電装置の正面図である。It is a front view of the wind power generator of the present invention. ロータとアームの拡大平面図である。It is an enlarged plan view of a rotor and an arm. 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 the 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 rotation speed of a windmill.

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の縦軸風車を備える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。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiment, a case will be described in which a longitudinal windmill having a blade radius of 1 m and a blade length of 1.2 m is provided, but it is needless to say that the present invention is not limited to this.

図１は、本発明に係る、縦軸風車を備える風力発電装置を示し、風力発電装置１は、縦軸型のロータ２と、電力再生型モータ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 wind power generator having a vertical axis wind turbine according to the present invention. The wind power generator 1 has a vertical axis type rotor 2, a power regeneration type motor 3, and control means for controlling the rotation speed of the wind turbine. 4 is provided.

ロータ２の縦主軸５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本ずつの水平のアーム７Ａ、７Ｂの内端部が固着され、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とは、一体成形が可能である。   A plurality of upper and lower portions of the vertical main shaft 5 of the rotor 2 are rotatably supported at the center of a support frame 6 erected on the upper surface of the foundation G via a bearing 6A. The inner ends of the upper and lower two horizontal arms 7A and 7B are fixed to the radially symmetric positions on the upper part of the vertical main shaft 5, and the outer ends of the upper and lower arms 7A and 7B are vertically aligned. A pair of left and right lift-type blades (hereinafter abbreviated as blades) 8 facing each other is fixed to the inner surfaces of the upper and lower ends of the blades. The arms 7A and 7B and the blade 8 are made of, for example, a 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実質的に同形をなしている。
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％とされ、翼面積は大きく設定されている。 The shape of the blade 8 is substantially the same as that of the blades described in Japanese Patent No. 4907073 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-169292, which were developed by the inventor of the present application.
That is, the chord length of the blade 8 is set to 20% to 50% of the turning radius of the blade 8, and the blade area is set to be large.

ブレード８における上下両端部を除く主部８Ａの横断面の形状は、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は、互いに対称的にほぼ等寸とされ、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とほぼ重なるように設定されている。   The cross-sectional shape of the main portion 8A of the blade 8 excluding the upper and lower ends is, as shown in an enlarged view in FIG. 3, the blade thicknesses inside and outside the blade thickness center line C of the main portion 8A are symmetrical to each other. The blade thickness center line C is set so as to substantially overlap with the rotation locus O of the blade 8 at the blade thickness center.

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、その内側面は、前縁の膨らみ部分から後縁にかけて、遠心方向へ傾斜しており、後方から内側面に風が当たると、前方へ押されるようになっている。   As shown in FIG. 2, the plane shape of the entire main portion 8A is curved in an arc shape so as to follow the rotation trajectory O of the blade thickness center, and the inner surface thereof extends from the bulging portion of the leading edge to the trailing edge in the centrifugal direction. When the wind hits the inside from behind, it is pushed forward.

前記主部８Ａの横断面の形状は、回転方向である前縁側の翼厚が厚く、後縁方向に向かって漸次薄くなる標準翼型に近いものとされている。   The cross-sectional shape of the main portion 8A is close to a standard airfoil in which the blade thickness on the leading edge side, which is the rotation direction, is large, and gradually becomes thinner toward the rear edge direction.

ブレード８が回転すると、ブレード８の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、内側面におけるそれよりも高速となる。   When the blade 8 rotates, the peripheral velocity of the outer surface becomes larger than that of the inner surface due to the difference in the radius of gyration between the inner and outer surfaces of the blade 8, and the airflow passing rearward along the outer surface becomes 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は、内側面を通過する気流のそれよりも小となり、外側面におけるコアンダ効果によって、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て、ブレード８に回転方向の推力が作用し、ブレード８は回転する。   Therefore, at the trailing edge of the blade 8, the pressure of the airflow passing through the outer surface is smaller than that of the airflow passing through the inner surface, and the outer surface of the trailing edge of the blade 8 is reduced due to the Coanda effect on the outer surface. The blade 8 is pushed from the rear toward the front edge, and a thrust in the rotational direction acts on the blade 8 to rotate the blade 8.

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、内向傾斜部８Ｂを形成してあるため、ブレード８の回転に伴い、主部８Ａの内外の側面に沿って上下方向へ流れようとする気流は、コアンダ効果により、上下の内向傾斜部８Ｂ、８Ｂの内面及び外面に沿って、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、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, 8 </ b> B are formed at both upper and lower ends of the blade 8 inwardly, that is, in an arc shape toward the direction of the vertical main shaft 5. Since the inwardly inclined portion 8B is formed at the upper and lower ends of the blade 8, the airflow that tends to flow vertically along the inner and outer side surfaces of the main portion 8A with the rotation of the blade 8 is caused by the Coanda effect. 2 passes along the inner and outer surfaces of the upper and lower inwardly inclined portions 8B, 8B in the W direction in FIG. 2, and the rotor 2 rotates with high rotational efficiency even at a low wind speed. .

前述した電力再生型モータ３は、基礎Ｇに設置され、そのロータ軸に縦主軸５の下端部が連結されている。
電力再生型モータ３としては、例えば、公知の永久磁石界磁式直流モータが使用され、詳細な説明は後述するが、ロータ２の縦主軸５の回転により発電するようになっている発電機と、縦主軸５を回転させるようになっているモータとに、電力再生型モータ３に接続された切替回路９をもって切替え可能となっている。なお、電力再生型モータ３として、永久磁石型交流同期モータを使用することも可能である。 The above-mentioned electric power regeneration type motor 3 is installed on a foundation G, and a lower end of a vertical main shaft 5 is connected to a rotor shaft thereof.
As the electric power regeneration type motor 3, for example, a known permanent magnet field type DC motor is used, and although a detailed description will be given later, a generator configured to generate electric power by rotation of the vertical main shaft 5 of the rotor 2 is used. And a motor for rotating the vertical main shaft 5 can be switched by a switching circuit 9 connected to the electric power regeneration type motor 3. Note that a permanent magnet type AC synchronous motor can be used as the power regeneration type motor 3.

切替回路９は、コントローラ１０を介して第１蓄電池１１に接続され、かつ、太陽光発電パネル１２により発電された電力を蓄電する第２蓄電池１３に接続されている。切替回路９は、電力再生型モータ３を発電機として使用する場合の発電回路と、同じくモータとして使用する場合のモータ回路(いずれも図示略)とを有するもので、それらの回路を介して電力再生型モータ３へ流れる電流方向を切り替えることにより(図１の矢印参照)、電力再生型モータ３を発電機モードに切り替えて、発電された電力を第１蓄電池１１に蓄電したり、電力再生型モータ３をモータモードに切替えて、このモータを第２蓄電池１３の電力により作動させたりするようになっている。   The switching circuit 9 is connected to the first storage battery 11 via the controller 10 and to the second storage battery 13 that stores the electric power generated by the solar power generation panel 12. The switching circuit 9 includes a power generation circuit when the power regeneration type motor 3 is used as a generator and a motor circuit (both not shown) when the power regeneration type motor 3 is also used as a motor. By switching the direction of the current flowing to the regenerative motor 3 (see the arrow in FIG. 1), the power regenerative motor 3 is switched to the generator mode, and the generated power is stored in the first storage battery 11, The motor 3 is switched to the motor mode, and this motor is operated by the electric power of the second storage battery 13.

切替回路９は、制御手段４における後述する発電機・モータ切替判定部１６に電気的に接続され、該発電機・モータ切替判定部１６より出力される判定信号に基づいて、発電回路とモータ回路とに選択的に切替えられるようになっている。   The switching circuit 9 is electrically connected to a generator / motor switching determination unit 16 described later in the control unit 4, and based on a determination signal output from the generator / motor switching determination unit 16, a power generation circuit and a motor circuit And can be switched selectively.

電力再生型モータ３を発電機モードに切替えて発電し、第１蓄電池１１に蓄電された電力は、外部の直流負荷電源に給電されるか、またはＤＣ−ＡＣインバータを介して、外部の交流負荷電力系統に給電される。   The power regeneration type motor 3 is switched to the generator mode to generate power, and the power stored in the first storage battery 11 is supplied to an external DC load power supply or supplied to an external AC load via a DC-AC inverter. Power is supplied to the power system.

コントローラ１０は、電力再生型モータ３を発電機モードに切替えて発電させた出力電流量を調節して、第１蓄電池１１または外部の負荷電源へ出力する電流や電圧を制御する機能を有し、例えば、ロータ２の起動直後や、ロータ２の回動速度が遅くなる低風速時のときに、出力電流量が少なくなるように制御することにより、発電機に加わる発電負荷を軽減させて、ロータ２の失速を防止しうるようになっている。   The controller 10 has a function of controlling the current and voltage output to the first storage battery 11 or an external load power source by adjusting the amount of output current generated by switching the power regeneration type motor 3 to the generator mode, For example, immediately after the start of the rotor 2 or at the time of low wind speed when the rotation speed of the rotor 2 is low, the output current amount is controlled to be small, so that the power generation load applied to the generator is reduced. 2 can be prevented.

制御手段４は、平均風速判定部１４と、ロータ周速判定部１５と、発電機・モータ切替判定部１６とを備えている。
平均風速判定部１４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、風速検知手段である風速計１７に接続され、風速計１７により検出された平均風速は、平均風速判定部１４に入力され、制御手段４の中央処理装置(CPU)１８により演算処理されて、風速が予め定めた基準平均風速に達したと判定されたとき、発電機・モータ切替判定部１６に判定信号を出力する。
なお、風速計１７による平均風速の検知時間は、低風速下でも発電量が大きく変動しないように、例えば１０秒以下の比較的短い間隔で行うのが好ましい。 The control means 4 includes an average wind speed determination unit 14, a rotor peripheral speed determination unit 15, and a generator / motor switching determination unit 16.
The average wind speed determination unit 14 is connected to an anemometer 17 as wind speed detecting means for detecting an average wind speed of the wind heading to the rotor 2 at regular intervals, and the average wind speed detected by the anemometer 17 is the average wind speed. When the wind speed reaches a predetermined reference average wind speed and is determined by the central processing unit (CPU) 18 of the control unit 4 to be processed by the central processing unit (CPU) 18, the generator / motor switching determination unit 16 Outputs a judgment signal.
It is preferable that the detection time of the average wind speed by the anemometer 17 be set at a relatively short interval of, for example, 10 seconds or less so that the power generation amount does not largely change even under a low wind speed.

詳細な説明は後述するが、発電機・モータ切替判定部１６は、風速計１７が予め定めた基準平均風速、例えば２ｍ/ｓを検知した場合に、切替回路９に判定信号を出力し、切替回路９を発電回路からモータ回路に切替えて、電力再生型モータ３をモータモードで作用させるようになっている。
また、発電機・モータ切替判定部１６へは、後述する回転速度検出センサ２０からロータ周速判定部１５に入力されるデータに基づいても、判定信号が出力される。 Although the detailed description will be described later, the generator / motor switching determination unit 16 outputs a determination signal to the switching circuit 9 when the anemometer 17 detects a predetermined reference average wind speed, for example, 2 m / s, and performs switching. The circuit 9 is switched from the power generation circuit to the motor circuit, and the electric power regeneration type motor 3 is operated in the motor mode.
Further, a determination signal is output to the generator / motor switching determination unit 16 also based on data input to the rotor peripheral speed determination unit 15 from a rotation speed detection sensor 20 described later.

縦主軸５の中間部の適所には、ロータ２の回転速度を測定するための歯車１９が取付けられており、この歯車１９の回転数を、回転速度検出センサ２０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。なお、歯車１９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２０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。 A gear 19 for measuring the rotational speed of the rotor 2 is mounted at an appropriate position in the middle part of the vertical main shaft 5, and the rotational speed of the gear 19 is detected by a rotational speed detecting sensor 20, so that the vertical main shaft 5 is rotated. 5, the rotational speed of the rotor 2 can be detected. Note that, instead of the gear 19, for example, one or a plurality of protrusions may be provided on the outer peripheral surface of the vertical main shaft 5.
As the rotation speed detection sensor 20, a non-contact type sensor such as a magnetic rotation speed detection sensor, an ultrasonic rotation speed detection sensor, and a rotary encoder is used.

回転速度検出センサ２０により検出された縦主軸５の回転速度は、制御手段４のロータ周速判定部１５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１８がロータ２の平均周速を演算する。
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)が得られる。前記の回転速度検出センサ２０とロータ周速判定部１５は、本発明に係る回転速度検知手段に相当する。 The rotation speed of the vertical main shaft 5 detected by the rotation speed detection sensor 20 is input to the rotor peripheral speed determination unit 15 of the control means 4, and based on the input rotation speed, the central processing unit 18 of the control means 4 The average peripheral speed of 2 is calculated.
That is, since the length (2πr) of the outer circumference of the rotor 2 is determined from the rotation radius (r) of the blade 8 of the rotor 2, the rotation speed (rpm) of the vertical main shaft 5 is determined by the length (2πr) of the outer circumference. , The peripheral speed (m / s) is obtained. The rotation speed detection sensor 20 and the rotor peripheral speed determination unit 15 correspond to a rotation speed detection unit according to the present invention.

なお、ロータ２の回転周速は、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。   Note that the rotational peripheral speed of the rotor 2 can also be obtained by detecting the angular velocity of the blade 8 with a sensor. That is, the value obtained by multiplying the angular velocity (rad / s) of the blade 8 by the rotation radius (r) is the peripheral speed of the rotor 2.

ロータ周速判定部１５より、ロータ２の平均周速が特定の値、例えば上限値５ｍ/ｓに達したと判定された場合には、発電機・モータ切替判定部１６から切替回路９に出力される判定信号に基づいて、切替回路９をモータ回路から発電回路に切替え、電力再生型モータ３を発電機モードで作用させるようになっている。 When the rotor peripheral speed determination unit 15 determines that the average peripheral speed of the rotor 2 has reached a specific value, for example, an upper limit value of 5 m / s, the output from the generator / motor switching determination unit 16 to the switching circuit 9 is output. The switching circuit 9 is switched from the motor circuit to the power generation circuit based on the determined determination signal, and the power regeneration type motor 3 is operated in the generator mode.

次に、上記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、発電機・モータ切替判定部１６が発電機モードとして作動しているときの平均風速を、風速計１７により測定し(Ｓ１)、制御手段４の中央処理装置１８の演算処理結果に基づいて、平均風速判定部１４が、予め定めた基準平均風速である例えば２ｍ/ｓ以上か否かを判定する(Ｓ２)。 Next, a method of controlling the rotation speed of the wind turbine in the wind turbine generator 1 according to the embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
First, the average wind speed when the rotor 2 is rotating and the generator / motor switching determination unit 16 is operating in the generator mode is measured by the anemometer 17 (S1). Based on the result of the arithmetic processing, the average wind speed determination unit 14 determines whether or not a predetermined reference average wind speed is, for example, 2 m / s or more (S2).

平均風速判定部１４において、平均風速が２ｍ/ｓ以上と判定した場合には、制御手段４の発電機・モータ切替判定部１６から、切替回路９に判定信号が出力され、その判定信号により、切替回路９をモータ回路に切替える(Ｓ３)。   When the average wind speed determination unit 14 determines that the average wind speed is 2 m / s or more, a determination signal is output from the generator / motor switching determination unit 16 of the control unit 4 to the switching circuit 9, and the determination signal indicates The switching circuit 9 is switched to a motor circuit (S3).

これにより、それまで発電機モードで作動していた電力再生型モータ３を、モータモードに切替えて、第２蓄電池１３より給電される電力をもって自動的に始動させ(Ｓ４)、縦主軸５を強制的に回転させて、風車すなわちロータ２を加速回転させる(Ｓ５)。平均風速が基準平均風速の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。 As a result, the electric power regeneration type motor 3 that has been operating in the generator mode is switched to the motor mode, and automatically started with the electric power supplied from the second storage battery 13 (S4), and the vertical main shaft 5 is forced. The wind turbine, that is, the rotor 2 is accelerated and rotated (S5). When it is determined that the average wind speed has not reached the reference average wind speed of 2 m / s, the process returns to step S1, and the average wind speed is continuously measured.

電力再生型モータ３を発電機モードからモータモードに切替えると、縦主軸５には、発電機によるコギングトルクが作用しなくなり、ロータ２は慣性で回転し続けるので、モータによりロータ２を速やかに加速回転させることができる。
従って、モータモードで作動させている時間は短かく、モータモードで作動させる第２蓄電池１３の電力消費量は少なくて済む。 When the power regeneration type motor 3 is switched from the generator mode to the motor mode, the cogging torque of the generator does not act on the vertical main shaft 5, and the rotor 2 continues to rotate by inertia. Therefore, the rotor 2 is quickly accelerated by the motor. Can be rotated.
Therefore, the operation time in the motor mode is short, and the power consumption of the second storage battery 13 operated in the motor mode is small.

平均風速が２ｍ/ｓ以上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以上となると、ブレードに生じる揚力によりロータ２の回転が加速されるからである。   The reason for determining whether or not the average wind speed is 2 m / s or more is that, for example, in the vertical rotor 2 having the lift-type blade 8 having the above-described shape, the turning radius of the blade 8 is 1 m, and the blade length of the blade 8 is 1. If the average wind speed is 2 m / s or more when the length is 2 m, the rotation of the rotor 2 is accelerated by the lift generated on the blade.

従って、平均風速が２ｍ/ｓ程度の低風速下でロータ２が回転しているときに、電力再生型モータ３をモータモードに切替えて、ロータ２の回転を速やかに加速させると、ブレードに揚力が生じて更に加速され、その後、モータモードから発電機モードに切替えて発電する時の発電効率は高まる。   Therefore, when the rotor 2 is rotating at a low wind speed of about 2 m / s, the power regeneration type motor 3 is switched to the motor mode, and the rotation of the rotor 2 is rapidly accelerated. Is generated and further accelerated, and thereafter, the power generation efficiency when switching from the motor mode to the generator mode to generate power increases.

ロータ２の回転をモータモードで加速したのち、回転速度検出センサ２０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１８が風車すなわちロータ２の回転周速に換算して、その結果をロータ周速判定部１５に出力し(Ｓ６)、ロータ周速判定部１５が、ロータ２の周速が基準平均風速２ｍ/ｓを超える特定の値、例えば上限値５ｍ/ｓに達したか否かを判定する(Ｓ７)。 After accelerating the rotation of the rotor 2 in the motor mode, the rotation speed detection sensor 20 detects the average rotation speed of the vertical main shaft 5, and based on the rotation speed, the central processing unit 18 determines the rotation peripheral speed of the wind turbine, that is, the rotation speed of the rotor 2. The result is output to the rotor peripheral speed determination unit 15 (S6), and the rotor peripheral speed determination unit 15 determines that the peripheral speed of the rotor 2 exceeds a reference average wind speed of 2 m / s, for example, an upper limit value of 5 m. / s is determined (S7).

ロータ２の周速が上限値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、モータによる助力がなくても、風速を超える回転周速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からである。 The reason for determining whether or not the peripheral speed of the rotor 2 has reached the upper limit value of 5 m / s is that the peripheral speed of the rotor 2 is 5 m / s in the longitudinal type rotor 2 having the lifting blade 8 having the above-described shape. When s is reached, the lift (thrust) generated on the blade 8 increases due to the action of the inwardly inclined portions 8B at the upper and lower ends of the blade 8 and the Coanda effect, and the rotor 2 exceeds the wind speed without the help of the motor. This is because power is generated by rotating efficiently while accelerating to the rotational peripheral speed, and stall due to the power generation load is less likely to occur.

なお、回転周速が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。   When the rotation speed of the rotor 2 is 5 m / s, the circumferential speed, the rotation speed, and the length of the outer circumference have the above-described relationship. When r) is 1 m, the outer peripheral length (2πr) of the rotor 2 is 6.28 m. Therefore, if the peripheral speed of 5 m / s is divided by the peripheral length of 6.28 m and multiplied by 60 and converted into a partial speed, the rotational speed of the rotor 2 is about 48 rpm.

ロータ周速判定部１５において、ロータ２の回転周速が上限値５ｍ/ｓに達したと判定した場合には、制御手段４の発電機・モータ切替判定部１６から、切替回路９に判定信号が送信され、その判定信号により、切替回路９を発電回路に切替える(Ｓ８)。これにより、電力再生型モータ３は、モータモードから発電機モードに切替えられて始動し(Ｓ９)、発電された電力は、第１蓄電池１１に蓄電される。 When the rotor peripheral speed determination unit 15 determines that the rotational peripheral speed of the rotor 2 has reached the upper limit value 5 m / s, the generator / motor switching determination unit 16 of the control unit 4 sends a determination signal to the switching circuit 9. Is transmitted, and the switching circuit 9 is switched to the power generation circuit according to the determination signal (S8). As a result, the power regeneration type motor 3 is switched from the motor mode to the generator mode and started (S9), and the generated power is stored in the first storage battery 11.

ロータ周速判定部１５が、ロータ２の回転周速が５ｍ/ｓに達していないと判定した場合には、ステップＳ５に戻り、電力再生型モータ３をモータモードに切替えたまま、ロータ２の回転周速が上限値５ｍ/ｓに達するまで加速し続ける。 When the rotor peripheral speed determination unit 15 determines that the rotational peripheral speed of the rotor 2 has not reached 5 m / s, the process returns to step S5, and the power regeneration type motor 3 is switched to the motor mode while the power regeneration type motor 3 is switched to the motor mode. Continue accelerating until the rotational peripheral speed reaches the upper limit value of 5 m / s.

電力再生型モータ３を発電機モードに切替えた後、風速計１７により再度平均風速を測定し(Ｓ１０)、平均風速判定部１４が基準平均風速２ｍ/ｓ以下を検知した場合(Ｓ１１)には、ステップＳ３に戻り、前述と同様に、切替回路９をモータ回路に切替え、電力再生型モータ３を再度モータモードに切替えて、ロータ２を加速回転させる。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。 After switching the power regeneration motor 3 to the generator mode, the average wind speed is measured again by the anemometer 17 (S10), and when the average wind speed determination unit 14 detects the reference average wind speed of 2 m / s or less (S11), Returning to step S3, the switching circuit 9 is switched to the motor circuit, the power regeneration type motor 3 is again switched to the motor mode, and the rotor 2 is accelerated and rotated, as described above. By repeating the steps S3 to S11 in a loop and controlling the rotation speed of the rotor 2, the power generation efficiency can be greatly 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の縦主軸５に、発電機モードとモータモードとに切替え可能な電力再生型モータ３を接続しておき、ロータ２が平均風速２ｍ/ｓ程度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、電力再生型モータ３をモータモードに切替えて速やかに加速し、ロータ２の回転周速が上限値５ｍ/ｓに達したときは、電力再生型モータ３を発電機モードに切替えて風力により発電しうるように、ロータ２の回転速度を繰返し制御するようにしているので、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におい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 of controlling the rotation speed of the wind turbine according to the embodiment, the power regeneration motor 3 that can be switched between the generator mode and the motor mode is connected to the vertical main shaft 5 of the rotor 2, When the rotor 2 is rotating at a low wind speed of about 2 m / s in average wind speed, a power regeneration type motor is provided so that the rotor 2 reaches a peripheral speed of 5 m / s which can rotate efficiently while accelerating by itself. When the rotation peripheral speed of the rotor 2 reaches the upper limit value 5 m / s, the electric power regeneration type motor 3 is switched to the generator mode so that the electric power can be generated by wind power. Since the rotation speed of the rotor 2 is repeatedly controlled, it is possible to increase the power generation efficiency under a low wind speed where the rotation speed of the rotor 2 is low and the power generation amount does not largely fluctuate even under a condition where the power generation amount is small. so That.

また、電力再生型モータ３をモータモードから発電機モードに切替える場合のロータ２の平均周速を、例えばロータ２が自力で加速しながら効率よく回転しうる値である風速５ｍ/ｓに設定しておくと、平均周速が上限値５ｍ/ｓに達したとき、モータを停止しても、発電負荷による失速が起きにくくなるとともに、電力再生型モータ３を頻繁にモータモードに切替える必要がなくなるので、モータ駆動用電源である第２蓄電池１３の電力消費量を少なくすることができる。 The average peripheral speed of the rotor 2 when the power regeneration type motor 3 is switched from the motor mode to the generator mode is set to, for example, a wind speed of 5 m / s, which is a value at which the rotor 2 can rotate efficiently while accelerating by itself. If the average peripheral speed reaches the upper limit value of 5 m / s, stall due to the power generation load hardly occurs even when the motor is stopped, and it is not necessary to frequently switch the power regeneration type motor 3 to the motor mode. Therefore, it is possible to reduce the power consumption of the second storage battery 13 which is the power supply for driving the motor.

さらに、電力再生型モータ３を縦主軸５に接続しておき、このモータ３を切替回路９によりモータモードに切替えて、ロータ２の回転速度を加速するようにしてあるので、ロータ２を加速回転させるための専用のモータを別途設置して、それを制御する必要はなく、経済的となる。
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。 Further, the electric power regeneration type motor 3 is connected to the vertical main shaft 5, and the motor 3 is switched to the motor mode by the switching circuit 9 to accelerate the rotation speed of the rotor 2. There is no need to separately install a dedicated motor for controlling the motor, and it is economical.
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications and changes as described below can be made without departing from the spirit 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、電力再生型モータ３をモータモードに切替えて始動させ、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、電力再生型モータ３をモータモードに切替えて、ロータ２を加速させるようにしてもよい。   In the above-described embodiment, when the average wind speed is detected to be 2 m / s, the power regeneration type motor 3 is switched to the motor mode and started to accelerate the rotation of the rotor 2, but the average wind speed is 2 m / s. When the average rotation speed of the vertical main shaft 5 at the time of / s is detected, or the peripheral speed of the rotor 2 at the time of the average wind speed of 2 m / s, the electric power regeneration type motor 3 is switched to the motor mode. The rotor 2 may be accelerated.

また、前記実施形態では、ロータ２の回転周速が上限値５ｍ/ｓに達するまでモータモードにより加速して、モータモードを発電機モードに切替えるようにしたが、前述したように、ロータ２の回転周速は回転速度に換算できるため、回転周速が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２０が検出したときに、モータモードを発電機モードに切替えるようにすることもできる。 Further, in the above embodiment, the motor 2 is accelerated in the motor mode until the rotational peripheral speed of the rotor 2 reaches the upper limit value 5 m / s, and the motor mode is switched to the generator mode. Since the rotation peripheral speed can be converted to a rotation speed, the motor mode is switched to the generator mode when the rotation speed sensor 20 detects the rotation speed of the rotor 2 when the rotation peripheral speed reaches 5 m / s. You can also.

前記実施形態では、電力再生型モータ３をモータモードに切替えて、ロータ２を加速回転させる基準平均風速を２ｍ/ｓとしたが、この際の基準平均風速は、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、例えば、ブレード８の回転半径が前記実施形態の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、基準平均風速を２ｍ／ｓ以上に設定して、ロータ２の回転速度が高いときに、モータモードに切替えてロータ２を加速回転させるようにすればよい。 In the above-described embodiment, the reference average wind speed at which the electric power regeneration motor 3 is switched to the motor mode and the rotor 2 is accelerated and rotated is set to 2 m / s. However, the reference average wind speed at this time depends on the rotation radius of the blade 8. It is set accordingly.
That is, for example, when the rotation radius of the blade 8 is smaller than 1 m in the above-described embodiment, the rotation torque of the rotor 2 becomes small, and it becomes easy to stall due to the power generation load. Therefore, the reference average wind speed is set to 2 m / s or more. Then, when the rotation speed of the rotor 2 is high, the mode may be switched to the motor mode so that the rotor 2 is accelerated and rotated.

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、モータモードに切替えてロータ２を加速回転させるようにすればよい。   Further, 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 is large and power can be generated, so the average wind speed is set to 2 m / s or less. When the rotation speed of the rotor 2 is low, the mode may be switched to the motor mode so that the rotor 2 is accelerated and rotated.

また、前記実施形態では、ロータ２の回転周速が上限値５ｍ/ｓに達したときに、電力再生型モータ３をモータモードから発電機モードに切替えるようにしたが、モータモードから発電機モードに切替える場合のロータ２の回転周速は、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。 Further, in the above-described embodiment, the power regeneration type motor 3 is switched from the motor mode to the generator mode when the rotation peripheral speed of the rotor 2 reaches the upper limit value 5 m / s. The rotation peripheral speed of the rotor 2 when switching to is set appropriately according to the magnitude of the rotation radius of the blade 8.

前記実施形態では、モータモードで作動させる電源として、太陽光発電パネル１２により蓄電された第２蓄電池１３を使用しているが、太陽光発電パネル１２及び第２蓄電池１３を省略し、第１蓄電池１１の電力を利用してモータを作動させるようにしてもよい。この際、前述したように、モータモードで作動している時間は短いので、第１蓄電池１１の電力消費量を最小限に抑えることができる。   In the embodiment, the second storage battery 13 stored by the solar power generation panel 12 is used as the power supply operated in the motor mode. However, the solar power generation panel 12 and the second storage battery 13 are omitted, and the first storage battery is omitted. The motor may be operated using the eleventh power. At this time, as described above, since the operation time in the motor mode is short, the power consumption of the first storage battery 11 can be minimized.

本発明は、特許第４９０７０７３号公報の図４に記載されているように、揚力型ブレードを縦主軸に多段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 shown in FIG. 4 of Japanese Patent No. 4990773, the present invention relates to a wind power generator in which a lifting type blade is fixed to a vertical main shaft in a multi-stage manner, and Japanese Patent No. 4740580, that is, the tip of the blade is in the main axis direction. The present invention is also applicable to a wind power generator having a horizontal axis windmill inclined in (wind receiving direction).

１ 風力発電装置
２ ロータ
３ 電力再生型モータ
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 内向傾斜部
９ 切替回路(切替手段)
１０ コントローラ
１１ 第１蓄電池
１２ 太陽光発電パネル
１３ 第２蓄電池
１４ 平均風速判定部
１５ ロータ周速判定部
１６ 発電機・モータ切替判定部
１７ 風速計(風速検知手段)
１８ 中央処理装置
１９ 歯車
２０ 回転速度検出センサ
Ｃ 翼厚中心線
Ｇ 基礎
Ｏ 回転軌跡 1 Wind power generator 2 Rotor
3 Power regeneration type motor 4 Control means 5 Vertical main shaft 6 Support frame 6A Bearings 7A, 7B Arm 8 Lifting blade 8A Main part 8B Inward inclined part 9 Switching circuit (switching means)
Reference Signs List 10 Controller 11 First storage battery 12 Photovoltaic panel 13 Second storage battery 14 Average wind speed determination unit 15 Rotor peripheral speed determination unit 16 Generator / motor switching determination unit 17 Anemometer (wind speed detection means)
18 Central Processing Unit 19 Gear 20 Rotational Speed Detection Sensor C Blade Thickness Center Line G Foundation O Rotation Trajectory

Claims (3)

複数の縦長揚力型ブレードを備えるロータを有する風車におけるロータの主軸を主発電機と接続させ、該主軸に、発電機に切替えることができるモータを、制御手段によりオン・オフされる電磁クラッチを介して接続し、前記制御手段は、平均風速判定部、ロータ周速判定部、クラッチ切換判定部、モータ・補助発電機切換判定部、中央処理装置を備え、前記制御手段は、ロータの回転時に予め定めた基準平均風速を平均風速判定部が検知した時に前記モータを始動させてロータの回転速度を高め、該ロータの回転周速または回転速度が特定の上限値に達したことをロータ周速判定部が検知するまで、前記ロータを加速回転させて前記モータを停止させ、風力によりロータを回転させ、前記ロータの定格平均風速を前記平均風速判定部が検知するか、前記ロータ周速判定部がロータの定格回転数を検知したとき、前記モータ・補助発電機切換判定部が前記モータを補助発電機に切り替えるとともに、前記主軸に接続して発電するように制御し、かつ再度予め定めた基準平均風速を前記平均風速判定部が検知したときに、前記モータ・補助発電機切換判定部が前記補助発電機をモータに切替えてロータをモータで回転駆動させ、前記ロータの周速または回転速度が前記特定の上限値速度に達するまで加速回転させて、前記モータを停止させ、ロータを風力で回転させるように繰返し制御するようになっていることを特徴とする風力発電装置。 The rotor of the spindle definitive wind turbine having a rotor with a plurality of elongated lift type blade is connected to the main generator, to the main shaft, a motor that can be switched to the generator, an electromagnetic clutch is turned on and off by the control means through connecting the control means, the average wind speed determination unit, the rotor peripheral speed determination unit, the clutch switching determination unit, the motor auxiliary generator switching determination unit, a central processing unit, wherein, during rotation of the rotor increasing the rotational speed of the rotor a predetermined reference average wind speed to start the said motor when the average wind speed determining unit detects a rotor circumferential speed of the rotating circumferential speed or the rotational speed of the rotor reaches a specific upper limit value until the determination unit detects, said rotor is accelerated rotation to stop the motor, to rotate the rotor by the wind, the average wind speed determination unit detects a rated average wind speed of the rotor Luke, when the rotor peripheral speed determination unit detects the rated speed of the rotor, together with the motor auxiliary generator switching determination unit switches the motor to the auxiliary generator, to generate electric power connected to the main shaft when controlled, and the predetermined reference average wind speed is again the average wind speed determination unit detects, by moving drive rotating the rotor by the motor the motor auxiliary generator switching determination unit switches the auxiliary generator motor The rotational speed is accelerated until the peripheral speed or the rotational speed of the rotor reaches the specific upper limit speed, the motor is stopped, and the rotor is repeatedly controlled to rotate by wind power. Wind power generator. 前記風車は、ブレードの上下先端部にそれぞれ内向きに傾斜する内向傾斜部を形成した複数の揚力型ブレードを有するロータを備える縦軸風車であることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。 The wind turbine, wind according to claim 1, characterized in that the vertical axis wind turbine comprising a rotor having a plurality of lift-type blade forming the inward inclined portion inclined respectively inwardly the upper and lower tip of the blade Power generator. 太陽光発電パネルにおける出力配線を第２蓄電池に接続し、該第２蓄電池と電力再生型モータとの間に、発電機・モータ切換判定部により制御される切換回路を配設し、前記第２蓄電池の電力で前記切換回路の作動をさせるようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の風力発電装置。 An output wiring of the photovoltaic power generation panel is connected to a second storage battery, and a switching circuit controlled by a generator / motor switching determination unit is provided between the second storage battery and the power regeneration type motor . The wind power generator according to claim 1 or 2, wherein the switching circuit is operated by electric power of a storage battery .
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