JP2001342942A - 風力発電装置 - Google Patents
風力発電装置Info
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- F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
- F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
- F16H1/20—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving more than two intermeshing members
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-
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/70—Wind energy
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Abstract
などによる陸送では困難な場所で、大形の風力発電装置
1を建設可能とする。 【解決手段】 柱2の上部に、ハウジング6を構成する
4つのハウジング部16〜19を下から上に順に組立て
てゆき、これらの各ハウジング部16〜19の水平分割
面21〜23には、羽根車4に連結される第1歯車39
と、合計3組の第1〜第3の対41〜43を成す第2歯
車44〜46との各軸線が存在し、こうして分割、組立
て作業が容易である。羽根車4の軸線方向に沿ってハウ
ジング6の両側には、遊星歯車増速機7と発電機8との
組合せ体9が取付けられて組立てられる。
Description
ルギを電気エネルギに変換する風力発電装置に関する。
風力発電装置は、羽根車である風車の翼部分を除く本体
装置だけでも50トン前後の重量があり、空輸できない
ので、発電所建設用の道路を建設して重量物運搬車両
(トレーラ)によって搬送している。風力発電に必要な
風が得られる場所は、山間僻地が多く、搬送が困難であ
り、また道路を建設することで美しい地球環境を破壊す
る行為になる。
建設することは、地球環境を破壊し、景観を損ねる。さ
らには道路建設のための費用が、高価であるといった問
題がある。
164037に開示されている。この先行技術の風力発
電装置は、山間部および断崖絶壁などのような機材運搬
が困難な場所における設置を可能とするための工夫は、
存在しない。もしも仮に、風力発電装置を構成する部品
をとにかく、ばらばらに分解すれば、そのような小形の
部品を、風力発電装置が設置されるべき山間部、断崖絶
壁などの場所に空輸することはできるが、そのような設
置場所でばらばらになっている部品を組立てようとした
とき、そのような設置場所での高精度の組立ては困難で
ある。
部、断崖絶壁などの機材運搬が困難な場所での建設が可
能である風力発電装置を提供することである。
根車が回転自在に支持されるハウジングと、ハウジング
に取付けられ、羽根車の動力が与えられる複数の遊星歯
車増速機と、各遊星歯車増速機によってそれぞれ回転駆
動される複数の発電機とを有し、少なくとも羽根車とハ
ウジングと遊星歯車増速機とが、分割および組立て可能
に構成されることを特徴とする風力発電装置である。
車の翼である羽根車は、ハウジングに回転自在に支持さ
れ、羽根車の動力は、ハウジングに取付けられた複数の
各遊星歯車増速機によって増速され、各発電機が回転駆
動され、電力が得られる。これらの複数の各遊星歯車増
速機および発電機は、比較的小形であり、運搬、組立て
が容易であり、たとえばヘリコプタなどによる空輸を行
うことができる。またこのような比較的小形の遊星歯車
増速機および発電機は、商業的に入手可能な既存の汎用
品をそのまま利用することができ、コストの低減が図ら
れる。さらに遊星歯車増速機と発電機とを含む組合せ体
が複数、用いられるので、そのうちのたとえば1つの組
合せ体が故障しても、残余の組合せ体によって発電を行
うことができ、確実に電力の供給を行うことができる。
各発電機は、たとえば100kWであってもよく、本件
風力発電装置によって、たとえば1000kWを超える
大電力の発電を行うことができる。
とを取外し可能にして、またハウジングと遊星歯車増速
機とを取外し可能にして、分解および組立てを可能に
し、これによって前述のように、ヘリコプタなどで空輸
することができるようになり、たとえば山間部、断崖絶
壁などの機材運搬が困難な場所における風力発電装置の
建設が可能である。またこれらの羽根車、ハウジングお
よび遊星歯車増速機の組立て作業は、比較的容易であ
り、しかも高精度で風力発電装置を組立てて完成するこ
とができる。遊星歯車増速機と発電機とは、一体的に固
定されて構成されてもよいけれども、遊星歯車増速機と
発電機とが取外し可能に分割し、建設場所での組立てが
可能となるように構成されてもよい。
取外し可能に連結される第1歯車と、第1歯車の周方向
に配置され、第1歯車に噛合い、第1歯車よりも小径で
あり、遊星歯車増速機に取外し可能に連結される複数の
第2歯車とが、収納されることを特徴とする。
設けられた第1歯車にたとえば直結して取外し可能に連
結され、この第1歯車の周方向に配置された複数の小径
の第2歯車が回転駆動され、各第2歯車によって、遊星
歯車増速機が駆動され、この第2歯車と遊星歯車増速機
とは取外し可能に連結される。こうして羽根車とハウジ
ングと遊星歯車増速機とが容易に分割、組立て可能に構
成される。
機と、発電機とは、一直線上に回転軸線を有し、少なく
とも第2歯車と遊星歯車増速機とは、軸線方向に相互に
嵌合して回転動力を伝達する軸継手によって連結される
ことを特徴とする。
第2歯車と遊星歯車増速機とは、それらの回転軸線が存
在する一直線上に沿って相互に嵌合して回転動力を伝達
する軸継手によって連結され、したがって構成の簡略化
と組立て、分解の作業性が良好である。
軸継手であってもよく、またはキー、止めねじなどを用
いたいわばソケット形の軸継手などであってもよく、そ
のほかの構成であってもよい。遊星歯車増速機と発電機
もまた同様な軸継手によって連結されてもよい。このよ
うな軸継手は、連結作業および連結の解除が容易であ
る。
の組合せ体は、羽根車の回転軸線方向に沿うハウジング
の両側に配置されることを特徴とする。
との組合せ体が、ハウジングに関して羽根車の軸線方向
の両側に配置され、これによって遊星歯車増速機と発電
機との組合せ体の数を、できるだけ多くして、遊星歯車
増速機と発電機とをさらに小形化し、しかも総発電力を
大きくすることが可能である。
第2歯車の回転軸線を通る横の分割面で上下に分割可能
であることを特徴とする。
のハウジング部で分割可能とし、たとえば水平である横
の分割面で分割し、この分割面は、第1および第2歯車
の回転軸線を通る。これによって上下のハウジング部
と、第1歯車と第2歯車とを分割して輸送することがさ
らに容易になる。
方の左右に第1の対を成して、第1歯車の左右両側方に
第2の対を成して、および第1歯車の上方の左右に第3
の対を成して、それぞれ配置され、ハウジングは、これ
らの各対毎の第1および第2歯車の軸線を含む前記横の
分割面で、上下の少なくとも4つのハウジング部に、分
割可能であることを特徴とする。
方向に合計3組の第1〜第3の対を成して配置され、こ
れらの各対毎に、横の分割面が存在するので、少なくと
も合計4つのハウジング部と第1歯車と第2歯車とを分
割し、また組立てる作業が良好である。
向に順次的に、複数段の回転太陽歯車機構が、配置され
て構成されることを特徴とする。
段の回転太陽歯車機構すなわち差動遊星歯車機構が、軸
線方向に直列に連結されて構成され、したがって風力が
弱く、羽根車の回転速度が低い状態であっても、発電機
を希望する高速度で回転することが可能であり、しかも
このような遊星歯車増速機の構成を小形化することがで
きる。
風力発電装置1の一部の斜視図である。風力が安定して
容易に得られる山間部または断崖絶壁などの建設場所に
は、たとえば約100メートルの高さを有する柱2が立
設され、この柱2の上端部には、鉛直軸線まわりに旋回
可能な旋回台3が取付けられる。風車の回転翼である羽
根車4は、ほぼ水平な回転軸線5を有する。この羽根車
4は、ハウジング6に回転自在に支持される。ハウジン
グ6には、羽根車4の回転軸線5に沿う図1の左右両側
に遊星歯車増速機7と、この遊星歯車増速機7によって
回転駆動される発電機8とを含む組合せ体9が、回転軸
線5の各側方に合計6つずつ、取付けられる。ハウジン
グ6と組合せ体9とは、風防カバー11によって覆われ
る。ハウジング6は、旋回台3に取外し可能に固定され
る。風防カバー11もまた、旋回台3に取外し可能に固
定される。羽根車4とハウジング6とが取外し可能であ
り、またハウジング6と組合せ体9の遊星歯車増速機7
とが分割されて組立て可能であり、こうして比較的小形
であって小重量の構成要素4,6,9,11などを、後
述の図15に示されるように、ヘリコプタ12を用い
て、索条13によって参照符14で示されるように吊下
げて空輸することができる。したがって風力発電装置1
を、山間部、断崖絶壁などの建設場所に、建設道路を設
けることなく、したがって地球環境を悪化することな
く、陸送困難な場所であっても、風力発電装置の建設が
可能である。
視図であり、図3はハウジング6と組合せ体9とを示す
側面図であり、図4はハウジング6と組合せ体9とを示
す正面図であり、図5はハウジング6と組合せ体9の一
部を示す分解斜視図である。これらの図面を参照して、
ハウジング6は基本的に下から上に順に、下ハウジング
部16と中間下ハウジング部17と中間上ハウジング部
18と帽状の上ハウジング部19とを含み、これらの各
ハウジング部16〜19は、水平な横の分割面21〜2
2で上下に分割されることができ、上下に重なるフラン
ジ継手24〜26によって取外し可能に連結される。各
ハウジング部16〜19の水平断面はほぼ長方形であ
り、中空である。
回台3に取外し可能に固定される。下ハウジング部16
の上部に設けられた外向きフランジ28と中間下ハウジ
ング部17の下部に設けられた外向きフランジ29と
に、ボルトが挿通されてナットで締付けられることによ
って、フランジ継手24が構成される。また同様に、中
間下ハウジング部17の上部に固定されたフランジ31
と中間上ハウジング部18の下部に固定されたフランジ
32とに、ボルトが挿通されてナットで締付けられるこ
とによって、フランジ継手25が構成される。中間上ハ
ウジング部18の上部に固定された外向きフランジ33
と上ハウジング部19の下部に設けられた外向きフラン
ジ34とに、ボルトが挿通してナットで締付けられるこ
とによって、フランジ継手26が構成される。
36は、たとえばキーを用いた軸継手37を介して取外
し可能に回転軸38に連結される。この回転軸38に
は、第1歯車39が固定される。こうして第1歯車39
は、羽根車4に取外し可能に連結されることになる。
に合計3組の第1〜第3の対41〜43を成す第2歯車
44a,44b;45a,45b;46a,46bが、
第1歯車39の周方向に等間隔をあけて配置される。参
照符の添字a,bを省略して総括的に数字だけで示すこ
とがある。第2歯車44,45,46は、同一構成を有
し、第1歯車39よりも小径である。
た断面図である。第1歯車39の回転軸38は、軸受4
7,48によって中間下ハウジング部17、中間上ハウ
ジング部18に回転自在に支持される。軸受47,48
は、これらのハウジング部17,18に取外し可能であ
る。第2歯車45の軸線方向両側に延びて固定される回
転軸49は、軸受51,52によって中間下ハウジング
部17と中間上ハウジング部18とに回転自在に設けら
れる。これらの軸受51,52は、ハウジング部17,
18に取外し可能に取付けられる。残余の第2歯車44
もまた、第2歯車45と同様に、下ハウジング部16と
中間下ハウジング部17とに軸受を介して取付けられ、
また同様に第2歯車46も中間上ハウジング部18と上
ハウジング部19とに取外し可能な軸受を介して取付け
られる。
その付近の拡大断面図である。遊星歯車増速機7のケー
シング54は、フランジ継手55によって、ボルト56
を用いて取外し自在に中間下ハウジング部17と中間上
ハウジング部18とに固定される。遊星歯車増速機7
は、その軸線57に沿って複数(この実施の形態ではた
とえば2)の回転太陽歯車機構58,59が直列に配置
されて構成される。第1段の回転太陽歯車機構58の中
空入力軸61には、第2歯車45aの回転軸49の端部
が嵌合し、スプライン軸継手62によって軸線方向に取
外し可能に連結される。入力軸61は、公転腕である遊
星枠63に連なる。入力軸61と遊星枠63とは、軸受
64によって、ケーシング54に取付けられる。遊星枠
63には、遊星歯車65が、回転軸66まわりに回転自
在に取付けられる。この遊星歯車65は、軸線57のま
わりに複数(たとえば3または4など)、配置される。
遊星歯車65は、軸線57まわりに回転する第1太陽歯
車67に噛合う。
陽歯車機構58と類似の構成を有し、第1太陽歯車67
の回転軸68にスプライン軸継手69によって連結され
た公転腕である遊星枠71が、ケーシング54に軸線5
7まわりに回転自在に支持されており、この遊星枠71
には、遊星歯車72が回転軸73によって回転自在に取
付けられる。この遊星歯車72は、第1太陽歯車74に
噛合う。ケーシング54には、各回転太陽歯車機構5
8,59の遊星歯車65,72が噛合う内歯歯車である
第2太陽歯車75,76が固定される。
の回転軸77は、スプライン軸継手78によって軸線5
7方向に嵌合して取外し可能に連結されることができ
る。このスプライン軸継手78によって、発電機8の回
転軸79が回転駆動される。発電機8は、組合せ体9の
遊星歯車増速機7のケーシング54に、フランジ継手8
1によって取外し可能に取付けられる。回転軸67,7
7には、軸線57上に凸部91,92が形成され、回転
軸49,67の凹所に相互に回転自在に嵌まり込み、軸
線が一直線上に保たれる。
置1の組立作業の手順を説明する。前述の図1に示され
るように、建設場所に立設された柱2の上部に設けられ
た旋回台3上には、下ハウジング部16のフランジ27
が固定される。
り、図9は下ハウジング部16に第1の対41の第2歯
車44a,44bが取付けられた状態を示す斜視図であ
る。旋回台3上に取外し可能に固定された下ハウジング
部16上には、前述の図7に示される軸受51が設けら
れた第1の対41の第2歯車44a,44bが乗載され
る。この下ハウジング部16の上部には、軸受51に対
応して上向きの半円形の切欠き84が設けられ、この切
欠きに軸受51が支持される。
第1歯車39を据付ける状態を示す斜視図である。図9
の状態で、中間下ハウジング部17を下ハウジング部1
6上に載せ、フランジ継手24によって取外し可能に固
定し、その上に、第1歯車39を据付け、軸受47,4
8を、中間下ハウジング部17の半円形切欠き85,8
6に支持する。第2歯車44a,44bの軸受51に
は、中間下ハウジング部17の下向き半円形の切欠き8
7が嵌まり込む。
1歯車39と第2の対を構成する第2歯車45a,45
bを据付けた状態を示す斜視図である。中間下ハウジン
グ部17には、図11(1)に示されるように軸受51
を介して据付ける。こうして第1歯車39には、第2歯
車44a,44b;45a,45bが噛合った状態とな
る。
3の対43を構成する第2歯車46a,46bを据付け
た状態を示す斜視図である。中間下ハウジング部17に
は、フランジ継手25によって中間上ハウジング部18
が取外し可能に連結される。第1歯車39の軸受47に
は、中間上ハウジング部18の下向きの半円形の切欠き
88が嵌まり込む。残余の第1および第2歯車の軸受も
同様にして、取外し可能に各ハウジング部に支持され
る。
ハウジング部19を据付けた状態を示す斜視図である。
図13(1)に示されるように、上ハウジング部19
は、フランジ継手26によって中間上ハウジング部18
に取外し可能に連結される。こうして図13(2)に示
されるように第1歯車39は、第2歯車46a,46b
に噛合う。
組合せ体9を据付ける状態を示す斜視図である。図14
(1)に示されるように、第2歯車44,45,46の
各回転軸49に、遊星歯車増速機7を取外し可能に連結
し、さらにその遊星歯車増速機7に発電機8を取外し可
能に連結する。本発明の実施の他の形態では、遊星歯車
増速機7と発電機8とを先ず連結した状態とし、この状
態で遊星歯車増速機7を第2歯車44の回転軸49に連
結するようにしてもよい。こうして図14(2)に示さ
れるように組合せ体9は回転軸38の軸線5の両側に取
付けられる。このような図8〜図14に示される組立時
において、図15に示されるようにヘリコプタ12から
索条13を介して参照符14で示される各構成要素が吊
上げられて組立作業が行われる。
崖絶壁などの機材運搬が困難な場所における風力発電装
置が容易に可能になる。羽根車とハウジングと遊星歯車
増速機とは、分割および組立て可能であり、建設場所に
おける高精度の組立て作業が容易に可能である。遊星歯
車増速機と発電機とは複数、設けられ、小形化が可能で
あり、このことによってもまた、運搬が容易であるとと
もに、既存の汎用品をそのまま利用することができ、原
価の低減が可能であり、されに遊星歯車増速機と発電機
とを含む複数の組合せ体のうちの1つが故障しても、残
余の組合せ体によって発電動作を行わせることができ、
運転の続行が可能である。風力発電装置は、たとえば高
さ100メートル程度の高い柱の上部に、たとえば直径
50メートルの羽根車を取付けて構成される大形であ
り、このような本件風力発電装置であっても、山間部な
どに輸送の道路を建設する必要がなく、したがって地球
環境を悪化することなく、たとえばヘリコプタなどを用
いた空輸などによって、分割された各構成要素を運搬す
ることができ、こうして風力を有効に利用することがで
きる山間部、断崖絶壁などで、風力発電装置の建設が可
能になる。
て回転駆動される第1歯車の周方向に複数の小径の第2
歯車が配置され、各第2歯車によって遊星歯車増速機が
駆動され、羽根車と第1歯車とは取外し可能であり、第
2歯車と遊星歯車増速機とは取外し可能であり、こうし
て分割輸送が容易に可能となる。
星歯車増速機とが軸線方向に相互に嵌合する軸継手によ
って連結されるので、組立て、分解作業がさらに容易に
なる。
方向に沿って、ハウジングの両側に、前記組合せ体が配
置され、したがって多数の組合せ体を用いて発電を行う
ことができ、これによって遊星歯車増速機と発電機とを
小形化し、しかも大電力を得ることが容易に可能にな
る。
上下の複数のハウジング部に分割し、この横の分割面
が、第1および第2歯車の回転軸線を通る仮想平面とす
ることによって、ハウジング部と第1歯車と第2歯車と
の組立て、分解作業を容易に行うことができ、作業性が
向上される。
合計3組の第1〜第3の対を成す合計6つの第2歯車を
持ち、これらの第1および第2歯車の軸線を含む上下に
合計3つの横の分割面で、4つのハウジング部に分割可
能とし、こうしてハウジング部と第1歯車と第2歯車と
の組立て作業が容易であり、また分解作業が容易であ
る。
機は、複数段の回転太陽歯車機構を直列に同一軸線上に
配置して構成され、これによって風力が弱く、したがっ
て羽根車の回転速度が低い状態であっても、発電機を希
望する高速度で回転することができ、希望する回転力を
得ることができ、また希望する交流周波数を得ることが
できる。
の斜視図である。
る。
る。
る。
視図である。
る。
大断面図である。
44a,44bが取付けられた状態を示す斜視図であ
る。
を据付ける状態を示す斜視図である。
第2の対を構成する第2歯車45a,45bを据付けた
状態を示す斜視図である。
構成する第2歯車46a,46bを据付けた状態を示す
斜視図である。
19を据付けた状態を示す斜視図である。
据付ける状態を示す斜視図である。
搬、組立作業を示す図である。
2歯車 54 ケーシング 58,59 回転太陽歯車機構 61 入力軸 62 スプライン軸受 63,71 遊星枠 65,72 遊星歯車 67,74 第1太陽歯車 69 スプライン軸継手 75,76 第2太陽歯車
Claims (7)
- 【請求項1】 羽根車と、 羽根車が回転自在に支持されるハウジングと、 ハウジングに取付けられ、羽根車の動力が与えられる複
数の遊星歯車増速機と、 各遊星歯車増速機によってそれぞれ回転駆動される複数
の発電機とを有し、 少なくとも羽根車とハウジングと遊星歯車増速機とが、
分割および組立て可能に構成されることを特徴とする風
力発電装置。 - 【請求項2】 ハウジングには、 羽根車に取外し可能に連結される第1歯車と、 第1歯車の周方向に配置され、第1歯車に噛合い、第1
歯車よりも小径であり、遊星歯車増速機に取外し可能に
連結される複数の第2歯車とが、収納されることを特徴
とする請求項1記載の風力発電装置。 - 【請求項3】 第2歯車と、遊星歯車増速機と、発電機
とは、一直線上に回転軸線を有し、 少なくとも第2歯車と遊星歯車増速機とは、軸線方向に
相互に嵌合して回転動力を伝達する軸継手によって連結
されることを特徴とする請求項1または2記載の風力発
電装置。 - 【請求項4】 遊星歯車増速機と発電機との組合せ体
は、羽根車の回転軸線方向に沿うハウジングの両側に配
置されることを特徴とする請求項1〜3のうちの1つに
記載の風力発電装置。 - 【請求項5】 ハウジングは、第1および第2歯車の回
転軸線を通る横の分割面で上下に分割可能であることを
特徴とする請求項2記載の風力発電装置。 - 【請求項6】 第2歯車は、 第1歯車の下方の左右に第1の対を成して、 第1歯車の左右両側方に第2の対を成して、および第1
歯車の上方の左右に第3の対を成して、それぞれ配置さ
れ、 ハウジングは、これらの各対毎の第1および第2歯車の
軸線を含む前記横の分割面で、上下の少なくとも4つの
ハウジング部に、分割されることを特徴とする請求項5
記載の風力発電装置。 - 【請求項7】 遊星歯車増速機は、軸線方向に順次的
に、複数段の回転太陽歯車機構が、配置されて構成され
ることを特徴とする請求項1〜6のうちの1つに記載の
風力発電装置。
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Cited By (9)
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