JPS6329064A - 風力回転駆道機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の背景） 本発明は風力を利用して回転駆動する回転駆動機構、さ
らに詳しくは風力で羽根を回転して出力エネルギーを得
る風力回転駆動機構であって、特に風力発電機等の駆動
用に適した風力回転機構に関するものである。

風力状況は季節や風土、気象その他の要因により異なる
と共に常時変動している。

ところで、従来より風力発電機の回転駆動機構として種
々の凰弐のものが開発されているが、これらはいずれも
１本の軸に風力羽根を装着し、この羽根を風力で回転駆
動させて出力エネルギーを得るよ５に構成してあり、こ
の従来装置は風力の強弱に関わりな（、常に同じ状態、
同じ条件で風力を同一の羽根に受けさせて軸を回転させ
るものであるため、効率の面でロスがあると共に装置が
大掛りになる問題を有している。

（発明の目的） 本発明は上記の点に着目し、風力の強弱に対応して効率
良く円滑良好に作動し得ると共に装置をコンパクト化し
得る風力回転駆動機構を提供することを主たる目的とす
るものである。

（発明の構成） 本発明は上記目的達成のため、羽根を備え、固定ハウジ
ングに回転自在に支承させて配設した２・２に刃口転管
軸と、上記とは別個の羽根を備え、上記回転管軸に回転
自在に嵌挿した第１風力回転軸と、上記第２風力回転管
軸と連結した出力軸を設け、上記第１風力回転軸の回転
運動をギア減速機構を介して減速すると共にテコの原理
を応用して負荷を軽減させながら上記出力軸に伝達させ
るようにして１，１−１風力回転軸を弱い風力でも回転
可能に構成し、弱風力下においては第１風力回転軸を人
力軸として、該回転軸の回転運動を上記出力軸に伝達し
て出力軸を回転し、該出力軸の回転運動を出力エネルギ
ーとし、また、強風労化において、＞２風力回転管軸が
直接回転している間は第２風力回転管軸を入力軸として
、該回転管軸の直接回転運動を出力軸に伝達して出力エ
ネルギーとするように構成したものである。

すなわち、本発明の構成を実施例と対応する矛／図〜オ
コ図を用いて説明すると、本発明は、（イ）内周壁面に
内歯車３を備え、所定部に支持させたハウジング１、（
ロ）端部の外周部にオ２風力羽根７を備え、上記内歯車
３と同軸線をなすと共に上記端部を上記ハウジング１外
に突出させてハウジング１に回転自在に支承させて配設
され、上記羽根７が受ける風力で回転するように構成し
た７２風力回転管軸６、トラ該回転管軸６と同一軸線上
に位置させて上記ハウジング１に回転自在に支承させて
配設した出力軸９、に）上記ハウジング１内に位置づけ
されて上記回転管軸６および出力軸９に固定され、上記
回転管軸６と出力軸９を一体回転するように連結して配
設したギア取付体１１、（ホ）端部に、該端部と連係し
た。？１１風力根１３を備え、該端部を上記回転管軸６
外に突出させて上記回転管軸６に回転自在に嵌挿支承し
て配設され、上記オ１風力羽根１３が受ける風力で回転
するように構成した牙ＩＫ力回転軸１２、（へ）上記内
歯車３と相対応させて上記第１風力回転軸１２に固定軸
装した中継ギア２１、（ト）該中継ギア２１および上記
内向車３に夫々噛合させて上記ギア取付体１１に回転自
在に装着され、自転しながら上記中継ギア２１の外周を
公転する遊星歯車２２、を備え、 上記第１風力回転軸１２とオ１風力羽根１３との連係部
は、該羽根１３、側の回転運動は、１−１風力回転軸１
２９１１１へ伝達するが、該軸側１２の回転運動は矛１
上記牙１風力回転軸１２および第２風力回転管軸６０回
転運動を上記出力軸９へ伝達して出力軸９を回転するよ
うに構成したものである。

（発明の作用） 次に作用を説明する。オ・１風力回転軸６が回転すると
、この回転運動は中継ギア２１を介して遊星歯車２２に
、伝達されるので、遊星歯車２２は中継ギア２１と反対
方向に回転する。遊星歯車２２が回転すると、この歯車
２２はハウジング１に固定されている内歯車３と噛み合
っているので遊星歯車２２は自転方向と反対方向に公転
し、この公転運動はギア取付体１１を介して出力軸９に
伝達されるので、出力軸９は内歯車３と中継ギア２１お
よび遊星歯車２２の歯数差で定められる比率で減速され
て回転することになる。

このように第１風力回転軸１２０回転運動は、回転速度
を減速されて出力軸９に伝達されるので、第１風力回転
軸１２に掛る負荷が軽減されると共に遊星歯車２２の公
転運動をギア取付体１１を介して出より、矛ＩＫ力回転
軸１２に掛る負荷は核部においても軽減される。したが
って、第１風力回転軸１２は風力が弱いときでも円滑に
回転して、この回転運動を出力軸９へ伝達し、出力軸９
の回転運動を出力エネルギーとして得ることが可能とな
る。

次に、第２風力回転管軸６は、該管軸６０回転運動を出
力軸９へ直接伝達して出力エネルギーとするものである
ため、該管軸６は出力軸９側からの負荷を直接受ける。

したがって１．ｉ−２風力回転管軸６は矛ｌ風力回転軸
１２との比較において風力が強くならないと独自の回転
はしないが、風力が次矛に強くなって所定値に達すると
、独自で回転し始める。そして、第２風力回転管軸６が
回転すると、該管軸６０回転運動はギア取付体１１を介
して出力軸９に伝達されて出力軸９を回転し、出力エネ
ルギーが得られる。

一方、第２風力回転管軸６が回転すると、該管軸６の回
転運動はギア取付体１１を介して遊星歯車２２に伝達さ
れるので、該歯車２２は管軸６と同一方向に公転すると
共に内歯車３との噛合により公転と反対方向に自転する
。遊Ｍ歯車２２が回転すると、この回転運動は中継ギア
２１を介して矛ＩＫ力回転軸１２に伝達されるので、該
軸１２は前記した比率と同じ割合で逆に堆速されて回転
するか、該軸１ｚの回転運動は第１風力羽根１３側へ伝
達しないようになっ℃いるので、軸１２と羽根１３は互
に干渉することなく切離されたと同様に夫々別体回転す
ることになる。

そして、上記のように才２　Ｊｔ力回転管軸６が独自で
回転中、風力が弱くなったり、仕！＃側からの負荷が所
定値以上に増大すると、オ２風力回転管軸６の独自の回
転は中断されろが、第１風力回転軸１２は弱風カニでも
回転しているので、入力エネルギーは第１風力回転軸１
２側に自動的に切換えられ、該軸１２かもの回転運動を
受け℃出力軸９か回転を継続し、また、風力が強（なっ
たときは再び独自で回転する。このように出力軸９は、
その時点における風力の強弱に応じて自動的に選択され
た矛ＩＫ力回転軸１２又は第２風力回転管軸６を入力軸
として回転し、出カニネルキーな連続的に提供する。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例につき説明する。

２７図〜７２図は本発明を風力発電機の駆動用に応用し
たｌ実施例を示す風力回転駆動機構である。これらの図
において、１は円筒の室２を有し、内周壁面に内歯車３
を備えたハウジングで、実施例のハウジング１は２ツ割
に形成し、両分割体をネジ４で内歯車３とともに固定し
である。

ハウジング１は固定部に支持させるもので、実施例では
支持台５上に固定支持させたものが図示されている。こ
の場合において、ハウジング１はターンテーブルやベア
リング機構等を介して支持台５上に水平方向に回転自在
に支持させ、また、後述する発電機の後部に垂直翼を取
付けてハウジングの前面を風の方向に対面させるように
しても艮い０ ６は端部の外周部にオ２風力羽根７を固定装着した第２
風力回転管軸で、該管軸６は内歯車３と同軸線をなすと
共に上記羽根７・を取付けた端部をハウジング１外に突
出させ、ベアリング８等を介してハウジング１に回転自
在に支承させて配設され、上記羽根７が受げる風力で回
転するように構成されている。実施例の管軸６は反時計
方向に回転するように構成されている。

９は回転管軸６と同一戦線に位置させて、メタル１０等
を介しハウジング１に回転自在に支承させて配設した出
力軸、１１はハウジング１内に位置づけされて回転管軸
６および出力軸９に夫々固定して配設したギア取付体で
、回転管軸６と出力軸９は上記ギア取付体１１により連
結され、一体回転するように構成されている。

１２は端部に、該端部と連係した。１？１第１風力１３
を備えた第１風力回転軸で、該回転軸１２は上記羽根１
３と連係した端部を回転管軸６外に突出させ、ベアリン
グ１４等を介して回転管軸６に嵌挿軸支して配設され、
上記羽根１３が受ける風力で回転するように構成されて
いる。実施例の回転軸１２は管軸６と同様に反時計方向
に回転するように構成されている。そして、上記第１風
力回転軸１２と３−ＩＫ力羽根とは、羽根１３側の回転
運動は軸１２側へ伝達するが、軸１２側の回転運動は羽
根１３側へ伝達しないように連係するもので、実施例で
は、第１風力回転軸１２の突出端部に取付筒体１５をメ
タル１６等を介して回転自在に軸装すると共に該筒体１
５の外周壁面に上記第２風力羽根１３を固定装着し、ま
た、軸１２の端部に２チエツト１７を固定装着し、この
ラチェット１７に、取付筒体１５に回動自在に枢着１８
シたラチェツト爪１９をバネ２０で押圧して係合させた
ものが図示され℃いる。これにより、取付筒体１５（羽
根１３）の反時計方向の回転運動を上記爪１９、ラチェ
ット１７を介して軸装２に伝達して軸１２を回転し、軸
１２の反時計方向の回転運動は取付筒体１５へ伝達しな
いように構成されている。上記のように、実施例では羽
根１３と軸１２との連係手段としてラチェット機構を採
用したが、この連係手段はワンウェーカムクラッチその
他の機構に変えても良いもので、要は羽根１３側からの
回転運動は軸１２へ伝達するが、軸１２側からの逆入力
を防止し、軸１２に負担を掛けないでフリーに回転させ
るように構成すれば艮いものである。

２１は内歯車３と相対応させてオｒ１風力回転軸１２に
固定軸装した中継ギア、２２は中継ギア２１および内歯
車３に夫々噛合させてギア取付体１１に回転自在に装着
した遊星歯車で、該遊星歯車２２は自転しながら中継ギ
ア２１の外局を公転するようになっ℃いる。実施例では
ギア取付体１１に軸２３を固定装着し、この固定軸おに
遊星歯車２２をベアリング２４等を介して回転自在に軸
装しであるが、歯車２２を軸おに同定軸装し、この軸２
３をギア取付体１１に回転自在に支承させて取付けるよ
りに構成しても艮い。

また、実施例では遊星歯車２２を３側設げたものが図示
（矛コ図参照）されているが、この−単２２０個数は任
意に増減し得るものである。

才／図において、２５は回転軸２６をキー２７等により
出力軸９と一体的に固定してハウジング１の後部に固設
した発電機を示すものである。

実施例の風力回転駆動機構は上記のように構成したもの
で、次にその動作等につき説明する。オ１風刃口転軸氏
は第２風力回転管軸６に比べ弱い風力で回転する。そこ
で、第１風力羽根１３が風力を受けて回転（反時計方向
）すると、この回転運動は取付筒体１５、爪１９、ラチ
ェット１７を介して第１風力回転軸１２に伝達されるの
で、該軸１２は反時計方向へ回転する。回転軸１２が回
転すると、この回転運動は中継ギア２１を介して遊星歯
車２２に伝達されるので遊星歯車２２は時計方向に回転
する。該歯車２２が回転すると、該歯車２２は内歯車３
との噛合により反時計方向へ公転し、この公転運動はギ
ア取付体１１を介して出力軸９に伝達されるが、中継ギ
ア２１０回転運動は所定の比率で減速されると共にギア
取付体１１を介して出力軸９へ伝達されるので、該減速
機構およびテコの原理でパワーアップされて出力軸９へ
伝達され、この出力軸９の出力エネルギーにより発電機
２５０回転軸２６を回転して発電機２５を駆動する。

次に風力が強くなるとオ２風力回転管軸６が反時計方向
に独自で回転し始める。そして、オ２風力回転管軸６が
独自で回転すると、該管軸６の回転運動はギア取付体１
１を介して出力軸９へ伝達されるので、出力軸９は管軸
６と同速で回転し、この出力軸の出力エネルギーにより
発電機を駆動する。

一方、第２風力回転管軸６が独自で回転すると、該管軸
６の回転運動はギア取付体１１を介して遊星歯車２２に
伝達されるので、該歯車２２は反時計方向に公転すると
共に内歯車３との噛合により時計方向へ自転する。遊星
歯車２２が自転すると、この自転運動は中継ギア２１を
介してオ／風力回転軸１２に・伝達されるので、該軸１
２は前記減速比率と同じ割合で逆に増速されて反時計方
向に回転するが、該軸１２の回転運動はラチェット部で
開放され、ラチェット１７が爪１９に摺接しながら羽根
１３側と切離されてフリー回転する。

そして、上記のように、１７２風力回転管軸６が独自で
回転中、風力が弱くなったり、或いは発電機２５の回転
軸２６からの抵抗が所定値以上に増大すると、第２風力
回転管軸６の独自の回転は中継されるが、第１風力回転
軸１２は弱風カニでも回転しているので、入力エネルギ
ーは矛１風力回転軸１２側に自動的に切換わり、該回転
軸１２からの回転運動を受けて出力軸９は回転を継続し
て出力エネルギーを供給し、また、再び風力が強くなっ
たとき、人力エネルギーは再び矛２に刃口転管軸６側に
自動的に切換わる。

このように、出力軸９は、その時点における風力の強弱
に応じて自動的に選択された第１風力回転軸１２又は第
２風力回転管軸６を入力軸として回転し、出力エネルギ
ーを連続的に提供する。

（発明の効果） 本発明は上記のように構成したので、本発明によれば、
風力の強弱に対応して効率良く円滑良好に回転駆動する
と共に装置をコンパクト化し得る風力回転駆動機構を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

矛／図は本発明に係る風力回転駆動機構を風力発電機の
駆動用に応用した１実施例を示す縦断面図、１２図は矛
／図の１−１線断面図である。 台、６・・・・・・オ２風力回転管軸、７・・・・・・
第２風力羽根、９・・・・・・出力軸、１１・・・・・
・ギア取付体、１２・・・・・・第１風力回転軸、１３
・・・・・・牙１ノ虱力羽根、１７・・・・・・ラチェ
ット、１９・・・・・・ラチェツト爪、２１・・・・・
・中継ギア、２２・・・・・・遊星歯車、２５・・・・
・・発電機、２ｂ・・・・・・発電機の回転軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（イ）内周壁面に内歯車を備え、所定部に支持さ
   せたハウジング、（ロ）端部の外周部に第２風力羽根を
   備え、上記内歯車と同軸線をなすと共に上記端部を上記
   ハウジング外に突出させてハウジングに回転自在に支承
   させて配設され、上記羽根が受ける風力で回転するよう
   に構成した第２風力回転管軸、（ハ）該回転管軸と同一
   軸線上に位置させて上記ハウジングに回転自在に支承さ
   せて配設した出力軸、（ニ）上記ハウジング内に位置づ
   けされて上記回転管軸および出力軸に固定され、上記回
   転管軸と出力軸を一体回転するように配設したギア取付
   体、（ホ）端部に、該端部と連係した第１風力羽根を備
   え、該端部を上記回転管軸外に突出させて上記回転管軸
   に回転自在に嵌挿支承して配設され、上記第１風力羽根
   が受ける風力で回転するように構成した第１風力回転軸
   、（ヘ）上記内歯車と相対応させて上記第１風力回転軸
   に固定軸装した中継ギア、（ト）該中継ギアおよび上記
   内歯車に夫々噛合させて上記ギア取付体に回転自在に装
   着され、自転しながら上記中継ギアの外周を公転する遊
   星歯車、を備え、上記第１風力回転軸と第１風力羽根と
   の連係部は、該羽根側の回転運動は第１風力回転軸側へ
   伝達するが、該軸側の回転運動は第１風力羽根側へ伝達
   しないように構成されており、上記第１風力回転軸およ
   び第２風力回転管軸の回転運動を上記出力軸へ伝達して
   出力軸を回転するように構成したことを特徴とする風力
   回転駆動機構。