CN103375355A

CN103375355A - 发电装置

Info

Publication number: CN103375355A
Application number: CN2012103962841A
Authority: CN
Inventors: 宫本恭祐; 西真一; 宇都宫将之
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2032-10-18
Also published as: KR20130115976A; EP2650536A3; KR101521333B1; BR102012026519A2; CN103375355B; EP2650536B1; US20130270832A1; JP2013221406A; JP5626257B2; EP2650536A2; US9074579B2

Abstract

本发明提供了一种发电装置。根据本发明的方面的发电装置包括中空形状的增速齿轮、中空形状的发电机、旋转轴和位置检测器。增速齿轮的输入轴和输出轴与螺旋桨轴同轴地布置并且耦接到螺旋桨轴。发电机的输入轴与增速齿轮同轴地布置，发电机通过增速齿轮的输出生成电力。旋转轴与增速齿轮和发电机同轴地布置，并且在穿过增速齿轮和发电机的中空部分的状态下与螺旋桨一体地旋转。位置检测器通过检测旋转轴的旋转位置来检测螺旋桨的旋转位置。

Description

发电装置

技术领域

本发明涉及一种发电装置。

背景技术

已知使用螺旋桨的发电装置，该发电装置通过利用诸如风力和洋流的流体旋转的螺旋桨来产生电力。例如，在风力发电装置中，发电机将利用风力旋转的螺旋桨产生的机械能转换为电能。

一些使用螺旋桨的发电装置包括检测螺旋桨的旋转位置的诸如编码器的位置检测器。现有技术的发电装置的示例包括附接到螺旋桨轴的这样的位置检测器，并且该位置检测器通过检测螺旋桨轴的旋转位置来检测螺旋桨的旋转位置（例如，参见日本专利申请特开No.2011-208635）。

然而，位置检测器到螺旋桨轴的附接会增加位置检测器的大小，这是因为螺旋桨轴通常具有较大的轴直径。

鉴于上述问题，实施方式的一方面的目的在于提供一种发电装置，其能够减小检测螺旋桨轴的旋转位置的位置检测器的大小。

发明内容

根据本发明的方面的发电装置包括中空形状的增速齿轮、中空形状的发电机、旋转轴和位置检测器。增速齿轮的输入轴和输出轴与螺旋桨轴同轴地布置并且耦接到螺旋桨轴。发电机的输入轴与增速齿轮同轴地布置，发电机通过增速齿轮的输出生成电力。旋转轴与增速齿轮和发电机同轴地布置，并且与螺旋桨一体地旋转，同时设置在增速齿轮和发电机的中空部分中。位置检测器通过检测旋转轴的旋转位置来检测螺旋桨的旋转位置。

根据实施方式的方面，能够减小检测螺旋桨的旋转位置的位置检测器的尺寸。

附图说明

参考下面结合附图考虑的详细描述将更容易地了解本发明的完整应用并且能够容易地理解其优点。

图1是示出根据第一实施方式的风力发电装置的结构的示意图；

图2是示出布置在机舱中的装置的结构的示意性侧视图；

图3是示出螺旋桨和滑环之间的连接关系的示意图；

图4是增速齿轮和发电机的示意性截面侧视图；

图5是滑环的示意性截面侧视图；

图6是示出旋转轴的另一结构的示意性截面侧视图；以及

图7是示出布置在机舱中的装置的另一结构的示意性侧视图。

具体实施方式

将在下面参考附图详细描述发电装置的实施方式。在下面的实施方式中，发电装置应用于风力发电装置。然而，发电装置也能够应用于除了风力发电装置以外的使用螺旋桨的发电装置。例如，发电装置能够应用于使用由洋流旋转的螺旋桨来生成电力的潮汐能发电装置。

图1是示出根据第一实施方式的风力发电装置的结构的示意图。如图1中所示，风力发电装置1包括风力发电单元10和电力转换装置20，并且将电力提供到电力系统30。为了容易地理解本发明，从图1中省略了一些组件。在下面的描述中，为了使得位置关系更清楚，设置了彼此正交的X轴和Y轴，并且X轴上的正方向被定义为竖直向上的方向。

风力发电单元10包括塔体110、具有机舱120和螺旋桨130的风车140。螺旋桨130包括毂130a和附接在毂130a的不同位置的多个桨叶130b。

桨叶130b被设置为其桨距角可以改变。桨距角被定义为螺旋桨130的旋转平面与桨叶130b的弦之间的角度。桨距角越小，桨叶130b的风接收面积越大，换言之，桨叶130b上的风力的拖拽力增加，因此，能够从风产生更多的能量。

机舱120由塔体110可旋转地支撑。机舱120在其中容纳通过螺旋桨轴150耦接到螺旋桨130的发电机13。发电机13是还能够用作马达的旋转电机。例如，发电机13是永磁旋转电机。螺旋桨轴150连接到螺旋桨130的毂130a。

由发电机13生成的电力被输出到电力转换装置20，并且由电力转换装置20进行电力转换。之后，转化后的电力被提供到电力系统30。将在下面描述电力转换装置20的结构和操作。

机舱120还在其中容纳检测由风力旋转的螺旋桨130的旋转位置的位置检测器16。在第一实施方式中，位置检测器16是绝对值编码器。该绝对值编码器检测绝对位置。因此，即使当螺旋桨130在断电期间由于例如强风而旋转时，该位置检测器16也能够检测到螺旋桨130的当前旋转位置而没有执行原点返回操作。

由位置检测器16检测到的螺旋桨130的旋转位置通过集中控制单元40输出到桨距控制单元50。在通过集中控制单元40获得螺旋桨130的旋转位置之后，桨距控制单元50执行根据螺旋桨130的旋转位置改变每个桨叶130b的桨距角的桨距控制处理。在下面将描述集中控制单元40和桨距控制单元50的具体操作。

在很多情况下，从强度或者发电效率的角度，螺旋桨轴的轴直径通常形成为较大。因此，当将用于检测螺旋桨的旋转位置的位置检测器附接到螺旋桨轴以并且位置检测器通过检测螺旋桨轴的旋转位置来检测螺旋桨的旋转位置时，会增加位置检测器的尺寸。

另外，由于可发送扭矩随着轴直径的增加而增加，因此当将位置检测器附接到具有较大的轴直径的螺旋桨轴时，大的机械应力会被施加到位置检测器。

在螺旋桨130中，设置有一些装置，例如通过驱动桨叶130b改变桨叶130b的桨距角的桨距驱动单元。在机舱120中，例如，设置有将电力提供给这些装置的滑环15。

具体地，风力发电装置1包括耦接到螺旋桨130的旋转轴，并且其中设置有来自螺旋桨130的布线，并且滑环15附接到旋转轴。滑环15包括来自螺旋桨130的布线被连接到的旋转单元和电连接到旋转单元的固定单元。来自螺旋桨130的布线通过滑环15的旋转单元和固定单元连接到外部布线。结果，能够在与螺旋桨130一起旋转的设置在螺旋桨130中的装置与没有旋转的外部装置之间进行电力和信号的交换。

以该方式，除了螺旋桨轴150之外，风力发电装置1还包括与螺旋桨130一体地旋转的旋转轴。在根据第一实施方式的风力发电装置1中，位置检测器16通过检测旋转轴的旋转位置来检测螺旋桨130的旋转位置。

旋转轴具有小于螺旋桨轴150的轴直径的轴直径，从而与位置检测器16被附接到螺旋桨轴150以检测螺旋桨轴150的旋转位置的情况相比较，能够进一步减小位置检测器16的大小，并且还使得能够减小施加到位置检测器16的机械应力。

下面，将详细描述位置检测器16的布置和连接关系。图2是示出布置在机舱120中的装置的结构的示意性侧视图。

如图2中所示，除了发电机13、滑环15和位置检测器16之外，在机舱120中还设置有轴承单元11、增速齿轮12、制动器14、输出轴160、旋转轴170和检测轴180。

从最靠近螺旋桨130的一侧开始按顺序布置轴承单元11、增速齿轮12、发电机13、制动器14、滑环15和位置检测器16。下面，设置有螺旋桨130的一侧被定义为风力发电装置1的前面，而设置有位置检测器16的另一侧被称为为风力发电装置1的后面。

在根据第一实施方式的风力发电装置1中，增速齿轮12的输入轴和输出轴、发电机13的输入轴、旋转轴170和检测轴180被布置为其中心轴线与螺旋桨轴150的中心轴线R（即，螺旋桨130的旋转轴线）一致。这样的对齐也描述为这些装置与螺旋桨轴150同轴地布置。该对齐能够减小容纳这些装置的机舱120的大小。

轴承单元11例如是使用滚柱轴承可旋转地支撑螺旋桨轴150的组件。其输入轴连接到螺旋桨轴150的增速齿轮12增加螺旋桨轴150的旋转并且输出增加后的旋转。增速齿轮12的输入轴和输出轴被布置在与螺旋桨轴150的中心轴布线R相同的轴线上（即，与螺旋桨轴150同轴地布置）。

在第一实施方式中，图2中所示的输出轴160对应于增速齿轮12的输出轴。即，在第一实施方式中，增速齿轮12的输出轴160也用作发电机13的输入轴，穿过发电机13并且延伸到发电机13的后面。增速齿轮12的输出轴的结构不限于该示例。可以分别地形成增速齿轮12的输出轴和发电机13的输入轴。

发电机13通过来自增速齿轮12的输出生成电力。具体地，发电机13将从增速齿轮12的输出轴160输入的旋转能转换为电能。以与增速齿轮12相同的方式，发电机13的输入轴（即，输出轴160）与螺旋桨轴150同轴地布置。将在下面参考图4描述增速齿轮12和发电机13的具体结构。

制动器14设置在输出轴160的延伸到发电机13的后面的部分上，通过利用制动器14与输出轴160之间的接触生成的摩擦而停止输出轴160的旋转，从而停止螺旋桨130的旋转。例如，制动器14根据来自集中控制单元40（参见图1）的命令进行操作。

滑环15是用于布置在螺旋桨130中的诸如桨距驱动单元的装置与外部装置之间交换电力和信号的电收集器，并且通过旋转轴170连接到螺旋桨130。将参考图3描述螺旋桨130与滑环15之间的连接关系。图3是示出螺旋桨130和滑环15之间的连接关系的示意图。

为了容易理解，在图3中仅示出了一个桨叶130b。此外，在图3中仅示出了对应于单个桨叶130b设置的装置和布线，而省略了对应于其它桨叶130b设置的装置和布线。

如图3中所示，在螺旋桨130的毂130a中，设置有根据来自桨距控制单元50的命令改变桨叶130b的桨距角的桨距驱动单元31。在桨叶130b中，设置有位置检测器32。

桨距驱动单元31包括齿轮31a、马达31b和交流（AC）驱动器31c。在桨距驱动单元31中，AC驱动器31c驱动马达31b以旋转齿轮31a，从而旋转连接到齿轮31a的桨叶130b。结果，改变了桨叶130b的桨距角。位置检测器32是例如检测桨叶130b的当前桨距角并且将检测到的桨距角输出到桨距控制单元50的绝对值编码器。

AC驱动器31c包括馈电线缆81和信号线82。位置检测器32设置有信号线83。馈电线缆81和信号线82、83连接到滑环15的旋转单元151。

另一方面，桨距控制单元50和电力馈送单元60连接到滑环15的固定单元152。在旋转单元151与螺旋桨130一起旋转时，固定单元152保持与旋转单元151的电连接。

因此，布置在螺旋桨130中的桨距驱动单元31和位置检测器32通过滑环15的旋转单元151和固定单元152电连接到桨距控制单元50和电力馈送单元60。将在下面参考图5描述滑环15的具体结构。

桨距控制单元50通过信号线83和滑环15从位置检测器32获得桨叶130b的桨距角信息，并且通过滑环15和信号线82将控制信号发送到AC驱动器31c。电力馈送单元60通过滑环15和馈电线缆81将电力提供到AC驱动器31c。

以该方式，滑环15能够将位于旋转单元侧的桨距驱动单元31和位置检测器32电连接到位于固定单元侧的桨距控制单元50和电力馈送单元60。

如图3中所示，馈电线缆81和信号线82、83设置在旋转轴170中并且连接到滑环15的旋转单元151。旋转轴170与螺旋桨150（参见图2）同轴地布置。旋转轴170的一端固定到螺旋桨130并且其另一端连接到滑环15的旋转单元151。

即，滑环15的旋转单元151通过旋转轴170连接到螺旋桨130。结果，旋转单元151与螺旋桨130一起同轴地旋转。

在根据第一实施方式的风力发电装置1中，检测轴180设置在滑环15的旋转单元151的后侧，并且位置检测器16通过检测检测轴180的旋转位置来检测螺旋桨130的旋转位置。

由于与旋转轴170不同，检测轴180中不需要设置来自螺旋桨130的任何布线，因此检测轴180能够形成为实心轴。因此，检测轴180能够形成为具有小于旋转轴170的轴直径的轴直径同时保持与旋转制170相同的强度。在根据第一实施方式的风力发电装置1中，位置检测器16设置在具有小于旋转轴170的轴直径的轴直径的检测轴180上，能够进一步减小位置检测器16的尺寸并且能够进一步减小施加到位置检测器16的机械应力。

如图3中所示，位置检测器16连接到螺旋桨130，并且其间没有插入诸如增速齿轮或者减速器的变速机构（即，位置检测器16仅通过以与螺旋桨130相同的旋转速度旋转的轴连接到螺旋桨130）。结果，位置检测器16能够精确地检测螺旋桨130的旋转位置。

将在下面参考增速齿轮12、发电机13和滑环15等等的具体结构更详细地描述位置检测器16与螺旋桨130之间的连接关系。首先，将参考图4描述旋转轴170和螺旋桨130之间的连接关系。然后，参考图5描述旋转轴170与位置检测器16之间的连接关系。图4是增速齿轮12和发电机13的示意性截面侧视图。

如图4中所示，螺旋桨轴150是具有开放的两端的中空构件。螺旋桨轴150在前端连接到螺旋桨130的毂130a，并且与螺旋桨130一起旋转。螺旋桨轴150将螺旋桨130的旋转传送到增速齿轮12的输入轴，并且在本实施方式中被定义为一端连接到毂130a并且另一端连接到增速齿轮12的输入轴的螺旋桨轴。

增速齿轮12包括形成为管状形状的框架121和位于框架121中的环122、连接轴123、行星齿轮124和轴承125。例如，框架121通过支撑件（未示出）紧固到机舱120。

环122是增速齿轮12的输入轴。环122通过连接轴123固定到螺旋桨轴150，并且环122的中心轴线与螺旋桨轴150的中心轴线R（参考图2）一致。环122可旋转地装配到框架121中的凹槽中。行星齿轮124可旋转地布置在环122的内周表面与输出轴160的外周表面之间。

用作增速齿轮12的输出轴的输出轴160具有小于螺旋桨轴150的轴直径的轴直径，并且输出轴160的中心轴线与螺旋桨轴150的中心轴线一致。输出轴160由固定到框架121的轴承125可旋转地支撑。

在这样构造的增速齿轮12中，环122随着螺旋桨130的毂130a的旋转而旋转。随着环122的旋转，行星齿轮124在旋转的同时围绕输出轴160旋转。随着行星齿轮124围绕输出轴160旋转，输出轴160旋转。

以该方式，增速齿轮12增加螺旋桨轴150的旋转速度（螺旋桨130的旋转速度）并且输出增加后的旋转作为输出轴160的旋转。因此，输出轴160以比螺旋桨130更高的速度旋转。

在第一实施方式中，增速齿轮12包括一级行星齿轮机构，增速齿轮12可以包括多级行星齿轮机构。多级行星齿轮机构能够以更高的速度增加比率旋转输出轴160。

在第一实施方式中，增速齿轮12是行星齿轮，然而，增速齿轮12不限于行星齿轮。例如，增速齿轮12可以是行星辊。星形齿轮机构或者行星辊机构能够将负荷分配到其行星齿轮或者行星辊，因此不容易发生磨损和损坏。因此，包括行星齿轮机构或者行星辊机构的增速齿轮12能够增强风力发电装置1的可靠性。

另外，行星类型增速齿轮能够使得其输入轴和输出轴同轴地布置。结果，仅包括行星齿轮机构或者行星辊机构的增速齿轮12能够使得螺旋桨轴150、增速齿轮12、发电机13、滑环15和位置检测器16同轴地布置。此外，如后面所描述的，与螺旋桨轴150同轴地布置的旋转轴170能够设置在输出轴160的中空部分中并且连接到螺旋桨130。

在第一实施方式中，螺旋桨轴150连接到环122。然而，螺旋桨轴150可以通过连接轴连接到行星齿轮124。在该情况下，行星齿轮124用作增速齿轮12的输入轴。

发电机13通过输出轴160的旋转生成电力。发电机13包括框架131、定子132、旋转133和轴承134。

例如，框架131形成为管状形状，并且通过支撑件（未示出）固定到机舱120。固定到框架131的轴承134可旋转地支撑输出轴160。

在第一实施方式中，输出轴160延伸到发电机13之外以将制动器14附接到输出轴160。然而，输出轴160不需要延伸到发电机13之外。在该情况下，将制动器设置到风力发电装置1中的螺旋桨轴150，并且可以通过利用该制动器停止螺旋桨轴150的旋转来停止螺旋桨130。

定子132被固定到在发电机13的框架131的内周。定子132包括定子芯132a和定子线圈132b。旋转133布置在定子132的内周侧上以面向定子132并且其间插入有间隙。旋转133包括设置在输出轴160的外周表面上的管状形状的旋转芯133a和布置在旋转芯133a的外周侧的多个永磁体133b，并且与输出轴160同轴地旋转。

在如上所述构造的发电机13中，转子133随着输出轴160的旋转而旋转，从而在定子132的定子线圈132b中生成电流。

发电机13的框架131固定到增速齿轮12的框架121。即，发电机13的框架131与增速齿轮12的框架121形成为一体。换言之，作为增速齿轮12的输出轴并且也作为发电机13的输入轴的输出轴160没有在增速齿轮12和发电机13之间暴露到外部（即，由框架121和框架131覆盖输出轴160）。

发电机13与增速齿轮12形成为一体，即，将发电机13形成为具有增速齿轮的发电机，能够减小容纳发电机13和增速齿轮12的机舱120的大小。

如上所述，是具有开放的两端的中空构件的输出轴160与螺旋桨轴150同轴地布置。在第一实施方式的风力发电装置1中，旋转轴170设置在输出轴160的中空部分中。

旋转轴170与螺旋桨轴150和输出轴160同轴地布置，并且设置在输出轴160的中空部分（即，增速齿轮12和发电机13的中空部分）和螺旋桨轴150的中空部分中以固定到螺旋桨130的毂130a。

旋转轴170形成为具有开放的两端的中空形状。来自螺旋桨130的布线（例如，馈电线缆81和信号线82、83）设置在旋转轴170中。

旋转轴170在与连接到毂130a的一端相反的另一端连接到滑环15的旋转单元151。根据第一实施方式的位置检测器16通过滑环15的旋转单元151和检测轴180连接到旋转轴170。

下面，将参考图5更详细地描述旋转轴170和位置检测器16之间的连接关系，图5示出了滑环15和检测轴180的结构。图5是滑环15的示意性截面侧视图。

如图5中所示，滑环15包括旋转单元151、固定单元152、框架153和轴承154。例如，框架153通过支撑件（未示出）固定到机舱120。

旋转单元151是中空的管状构件，仅具有开放的前端。旋转单元151在前端连接到旋转轴170，并且其中心轴线与旋转轴的中心轴线一致。旋转单元151由固定到框架153的轴承154可旋转地支撑。因此，旋转单元151与螺旋桨130和旋转轴170一体地旋转。

旋转单元151设置有集电环151a、151b和151c。设置在输出轴160的中空部分中的馈电线缆81和信号线82、83分别连接到集电环151a、151b和151c。

固定单元152包括固定到框架153的端子152a、152b和152c以及分别设置到端子152a、152b和152c的刷152d、152e和152f。

刷152d、152e和152f被保持分别与旋转单元151的集电环151a、151b和151c接触。结果，在旋转单元151旋转期间，保持集电环151a、151b和151c与刷152d、152e和152f之间的电连接。端子152a连接到电力馈送单元60，而端子152b和152c连接到桨距控制单元50。

在如上所述构造的滑环15中，旋转单元151与旋转轴170和螺旋桨130一体地旋转，并且固定单元152的刷152d、152e、152f分别与旋转的旋转单元151的集电环151a、151b、151c滑动地接触。结果，布置在螺旋桨130中的桨距驱动单元31和位置检测器32（参考图3）被电连接到桨距控制单元50和/或电力馈送单元60。

在图5中，三个集电环、三个端子和三个刷被提供到滑环15。设置到滑环15的集电环、端子和刷的数目不限于图5中所示的示例。

以该方式，滑环15的旋转单元151的一端连接到旋转轴170，并且旋转单元151与旋转轴170和螺旋桨130一体地旋转。

旋转单元151的另一端连接到具有小于旋转轴170的轴直径的检测轴180。检测轴180与螺旋桨轴150、旋转轴170和旋转单元151同轴地布置。

检测轴180包括第一轴180a、第二轴180b和轴耦接件180c。第一轴180a固定到旋转单元151，而第二轴180b固定到位置检测器16。第一轴180a和第二轴180b通过轴耦接件180c彼此同轴地耦接。

如上所述，检测轴180布置为与旋转轴170和旋转单元151同轴，并且与旋转单元151一体地旋转。位置检测器16能够通过检测检测轴180的旋转位置来检测螺旋桨130的旋转位置。

由位置检测器16检测到的螺旋桨130的旋转位置被输出到集中控制单元40，并且之后由集中控制单元40输出到桨距控制单元50和电力转换装置20。

将再次参考图1，描述电力转换装置20、集中控制单元40和桨距控制单元50。电力转换装置20包括电力转换单元21、转换控制器22和操作单元23。电力转换装置20被布置在塔体110中。

电力转换单元21在风力发电单元10和电力系统30之间进行电力的双向转换。例如，矩阵转换器能够用作电力转换单元21。

转换控制器22执行电力生成控制处理，其中转换控制器22将控制信号输出到电力转换单元21以使得电力转换单元执行将来自发电机13的电力转换到电力系统30的电力转换。结果，由发电机13生成的电力由电力转换单元21从直流转换为直流（DC-DC转换）并且转化后的电力被提供到电力系统30。

另外，转换控制器22执行螺旋桨位置控制处理，其中转换控制器22将控制信号输出到电力转换单元21以使得电力转换单元21执行将从电力系统30提供的电力转换到发电机13的电力转换，并且使用发电机13作为马达来控制螺旋桨130的旋转位置。例如，在桨叶130b的替换过程中，基于通过操作单元23的操作来执行螺旋桨位置控制处理。

即，转换控制器22基于由位置检测器16检测到的螺旋桨130的旋转位置和由通过操作单元23的操作指定的目标位置生成控制信号使得螺旋桨130的旋转位置与目标位置匹配。然后，转换控制器22将生成的控制信号输出到电力转换单元21。结果，螺旋桨130的旋转位置能够被调整为与诸如预先为每个桨叶130b设置的作为用于容易地附接和移除桨叶130b的位置的位置的目标位置一致。

如上所述，转换控制器22通过将控制信号输出到电力转换单元21以使得电力转换单元21在发电机13和电力系统30之间双向地转换电力来执行电力生成控制处理和螺旋桨位置控制处理。

包括集中控制单元40和桨距控制单元50的风力发电装置1基于从位置检测器16输出的螺旋桨130的旋转位置执行桨距控制处理，其中根据桨叶130b的位置改变桨叶130b的桨距角。集中控制单元40设置在例如塔体110中。桨距控制单元50设置在例如机舱120中。

集中控制单元40从位置检测器16获得螺旋桨130的旋转位置，并且将获得的旋转位置输出到桨距控制单元50。如上所述，由位置检测器16检测到的螺旋桨130的旋转位置通过集中控制单元40输出到桨距控制单元50。

在通过集中控制单元40获得由位置检测器16检测到的螺旋桨130的旋转位置之后，桨距控制单元50根据螺旋桨130的旋转角度生成针对每个桨叶130b的桨距角改变命令，并且根据生成的针对每个桨叶130b的桨距角改变命令改变每个桨叶130b的桨距角。

如上所述，根据第一实施方式的风力发电装置1包括中空形状的增速齿轮12、中空形状的发电机13、旋转轴170和位置检测器16。

其输入轴（环122）和输出轴（输出轴160）与螺旋桨轴150同轴地布置的增速齿轮12增加螺旋桨轴150的旋转并且输出增加后的旋转。其输入轴（输出轴160）与增速齿轮12同轴地布置的发电机13通过增速齿轮12的输出生成电力。与增速齿轮12和发电机13同轴地布置的旋转轴170与螺旋桨130一体地旋转同时设置在增速齿轮12和发电机13的中空部分中。位置检测器16通过检测旋转轴170的旋转位置来检测螺旋桨130的旋转位置。

即，在根据第一实施方式的风力发电装置1中，由于位置检测器16检测具有小于螺旋桨轴150的轴直径的轴直径的旋转轴170的旋转位置，因此与位置检测器16检测螺旋桨轴150的旋转位置的情况相比，能够减小位置检测器16的大小。

在根据第一实施方式的风力发电装置1中，增速齿轮12的输入轴（环122）和输出轴160、发电机13的输入轴（即，输出轴160）都形成为中空轴，并且旋转轴170设置在增速齿轮12和发电机13的中空部分中。结果，能够更紧凑地布置设置在机舱12中的装置。另外，旋转轴170能够形成为直的形状，从而旋转轴170的中心轴线能够容易地与螺旋桨轴150的中心轴线R对齐。

在第一实施方式中，旋转轴170是其中设置来自螺旋桨130的布线的中空构件。除了旋转轴170之外，风力发电装置1包括一端连接到旋转轴170的滑环15和连接到滑环15的另一端并且与旋转轴170一起旋转的检测轴180。位置检测器16通过利用检测轴180检测旋转轴170的的旋转位置来检测螺旋桨130的旋转位置。检测轴180能够形成为具有小于旋转轴170的轴直径的轴直径，从而使得能够进一步减小位置检测器16的大小。

根据第一实施方式的位置检测器16被布置在机舱120中的装置的最后的位置，如图2中所示。这种布置使得能够容易地附接、移除或维护位置检测器16。

因为旋转轴170设置在螺旋桨130上，从而旋转轴170能够更直接地传送螺旋桨130的旋转。

在第一实施方式中，旋转轴170设置在螺旋桨130上，然而，旋转轴170不需要直接连接到螺旋桨130。

在第二实施方式中，参考图6描述旋转轴170和螺旋桨130间接地连接的示例。图6是示出旋转轴170的另一结构的示意性截面侧视图。在下面的描述中，由相同的附图标记指示与第一实施方式中描述的组件相同的组件，并且将省略重复的描述。

如图6中所示，在根据第二实施方式的风力发电装置1a中，旋转轴170a设置在螺旋桨轴150a上。螺旋桨轴150a和旋转轴170a可以一体地形成，或者在形成为单独的部件之后彼此连接。

与根据第一实施方式的旋转轴170类似地，旋转轴170a与螺旋桨轴150a同轴地布置并且连接到滑环15的前端。旋转轴170a形成为中空形状。来自毂130a的布线（例如，馈电线缆81、信号线82、83）设置在螺旋桨轴150a和旋转轴170a的中空部分中，并且连接到滑环15的旋转单元151。

如上所述，旋转轴170a可以通过螺旋桨轴150a连接到螺旋桨130。在该情况下，旋转轴170a也与螺旋桨130的毂130a一体地旋转。结果，与第一实施方式类似地，位置检测器16能够通过检测旋转轴170a的旋转位置来检测螺旋桨130的旋转位置。

其中旋转轴170a设置到螺旋桨轴150a的根据第二实施方式的风力发电装置1a使得螺旋桨轴150a和旋转轴170a的轴线能够容易地对齐。

旋转轴不限于图6中所示的连接。旋转轴可以固定到螺旋桨和螺旋桨轴，或者可以通过设置到螺旋桨或螺旋桨轴的组件来设置到螺旋桨或者螺旋桨轴。

在上述实施方式中，旋转轴用作来自螺旋桨的布线从其连接到滑环的旋转单元的轴。然而，旋转轴可以用作专用于将螺旋桨的旋转传送到位置检测器的构件。

下面参考图7描述这样的情况。图7是示出布置在机舱120中的装置的另一结构的示意性侧视图。

如图7中所示，根据第三实施方式的风力发电装置1b与根据第一实施方式的风力发电装置1的不同之处在于滑环15没有布置在机舱120b中。即，在风力发电装置1b中，例如，桨叶130b_1以固定的桨距角附接到毂130a_1或者能够通过无线通信来控制桨叶130b_1的桨距角。当采用后一种结构时，可以从附接到桨叶130b_1并且产生电力的太阳能面板来提供布置在毂130a_1中的桨距驱动单元的驱动电力。

根据第三实施方式的旋转轴170b与增速齿轮12和发电机13同轴地布置，并且与螺旋桨130_1一体地旋转同时设置在增速齿轮12和发电机13的中空部分中。旋转轴170b可以以与根据第一实施方式的旋转轴170相同的方式设置到毂130a_1或者可以以与根据第二实施方式的旋转轴170a相同的方式设置到螺旋桨轴150b。

根据第三实施方式的位置检测器16b连接到旋转轴170b。位置检测器16b通过检测旋转轴170b的旋转位置来检测螺旋桨130_1的旋转位置。

在根据第三实施方式的风力发电装置1b中，位置检测器16b直接连接到旋转轴170b并且滑环15和检测轴180没有插入其间。结果，能够更准确地检测螺旋桨130_1的旋转位置。

因为来自螺旋桨130_1的布线不要求设置在旋转轴170b中，因此根据第三实施方式的旋转轴170b不要求形成为中空轴，这与根据第一和第二实施方式的旋转轴170和170a不同。当旋转轴170b形成为实心轴时，与旋转轴170b形成为中空轴的情况相比，能够进一步减小旋转轴170b的轴直径同时保持了旋转轴170b的强度。结果，能够减小位置检测器16b的大小。

“同轴”不是必须的特征。即，这些轴可以彼此具有略微的偏离。这适用于上面的描述。“中空形状”不限于实施方式中所示的形状。这也适用于上面的描述。

Claims

1.一种发电装置，所述发电装置包括：

中空形状的增速齿轮，所述中空形状的增速齿轮的输入轴和输出轴与连接到螺旋桨的螺旋桨轴同轴地布置，并且所述增速齿轮耦接到所述螺旋桨轴；

中空形状的发电机，所述中空形状的发电机的输入轴与所述增速齿轮同轴地布置，所述中空形状的发电机通过所述增速齿轮的输出产生电力；

旋转轴，所述旋转轴与所述增速齿轮和所述发电机同轴地布置并且在穿过所述增速齿轮的中空部分和所述发电机的中空部分的状态下与所述螺旋桨一体地旋转；以及

位置检测器，所述位置检测器通过检测所述旋转轴的旋转位置来检测所述螺旋桨的旋转位置。

2.根据权利要求1所述的发电装置，所述发电装置进一步包括：

滑环，所述滑环的一端连接到所述旋转轴；以及

检测轴，所述检测轴设置到所述滑环的另一端并且与所述旋转轴一起旋转，其中

在所述旋转轴中，设置有来自所述螺旋桨的布线，并且

所述位置检测器通过所述检测轴检测所述旋转轴的所述旋转位置。

3.根据权利要求1所述的发电装置，其中，所述旋转轴设置到所述螺旋桨。

4.根据权利要求2所述的发电装置，其中，所述旋转轴设置到所述螺旋桨。

5.根据权利要求1所述的发电装置，其中，所述旋转轴设置到所述螺旋桨轴。

6.根据权利要求2所述的发电装置，其中，所述旋转轴设置到所述螺旋桨轴。

7.根据权利要求1所述的发电装置，其中，所述发电机和所述增速齿轮一体地形成。

8.根据权利要求2所述的发电装置，其中，所述发电机和所述增速齿轮一体地形成。

9.根据权利要求1所述的发电装置，其中，所述增速齿轮是行星齿轮。

10.根据权利要求2所述的发电装置，其中，所述增速齿轮是行星齿轮。