JP2003056446A - Wind power generation device - Google Patents

Wind power generation device

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JP2003056446A
JP2003056446A JP2001243637A JP2001243637A JP2003056446A JP 2003056446 A JP2003056446 A JP 2003056446A JP 2001243637 A JP2001243637 A JP 2001243637A JP 2001243637 A JP2001243637 A JP 2001243637A JP 2003056446 A JP2003056446 A JP 2003056446A
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JP
Japan
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wind turbine
auxiliary
main
speed
generator
Prior art date
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Application number
JP2001243637A
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Japanese (ja)
Inventor
Haruyuki Nishida
晴幸 西田
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/02Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having a plurality of rotors
    • F03D1/025Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having a plurality of rotors coaxially arranged
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D9/00Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/30Wind power
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wind power generation device that can improve generating efficiency by reducing a wind velocity capable of starting a windmill via a relatively simple structure. SOLUTION: A frame 15a of a generating set 15 houses a main generator 16 and an auxiliary generator 17, and the main generator 16 has an extended rotor shaft 18. A disklike main hub 20 mounted with three platelike blades 21 is integrally rotatable mounted on a tip portion of the rotor shaft 18 passed through a cylindrical part 19 fixed to the outside of the frame 15a to constitute a part of the frame 15a, to constitute a main windmill 22. An auxiliary hub 27 mounted with two blades 28 having the same size and shape as the blades 21 is integrally rotatably mounted on an outer ring part 26a of a radial bearing 26 fixed on the circumference of the cylindrical part 19, to constitute an auxiliary windmill 29. The auxiliary windmill 29 is arranged in such proximity to the main windmill 22 as precludes contact, and is designed to rotate in the opposite direction to the main windmill 22.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、風力発電装置に関
するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a wind turbine generator.

【0002】[0002]

【従来の技術】風力発電装置などに取り付けられる風車
には、停止状態であるときに、所定の起動風速(カット
イン風速)以上の風の力により回転し始めるものがあ
る。一旦、回転状態になった風車は、風速がカットイン
風速より低速になっても、継続して回転可能なものがあ
る。そのため、風力発電装置の発電効率を向上させるた
めには、比較的低速の風も利用して発電を行うことが重
要になる。
2. Description of the Related Art Some wind turbines mounted on a wind turbine generator or the like start to rotate by a wind force equal to or higher than a predetermined starting wind speed (cut-in wind speed) when in a stopped state. Some wind turbines that are once in a rotating state can continue to rotate even if the wind speed becomes lower than the cut-in wind speed. Therefore, in order to improve the power generation efficiency of the wind turbine generator, it is important to generate electricity by using wind at a relatively low speed.

【0003】そこで、比較的低速の風により風車を起動
させる風力発電装置として、例えば、風車のプレードの
取付角(ピッチ角)を変化させるピッチ制御を行ってい
るものがある。
Therefore, as a wind turbine generator that starts a wind turbine with a relatively low-speed wind, there is, for example, one that performs pitch control to change the blade mounting angle (pitch angle).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、ピッチ制御
を行う風力発電装置では構造が複雑になり、風車のサイ
ズが大きいとピッチ制御に手間がかかるという問題があ
る。
However, there is a problem in that the structure of the wind power generator for pitch control is complicated and the pitch control is troublesome if the size of the wind turbine is large.

【0005】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、風車を起動可能な風速を比較的
簡単な構造により低減し、発電効率を向上できる風力発
電装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a wind turbine generator capable of reducing the wind speed at which a wind turbine can be started with a relatively simple structure and improving power generation efficiency. Especially.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項1に記載の発明は、発電機を駆動可能なメ
イン風車と、前記メイン風車と回転軸が同軸上の補助風
車とを、互いに独立して回転可能に支持し、前記補助風
車の起動風速を前記メイン風車の起動風速より低速に設
定し、回転状態の前記補助風車の影響により、前記メイ
ン風車を前記起動風速より低速で起動可能なように、前
記補助風車を前記メイン風車に接近させて配置したこと
を要旨とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a main wind turbine capable of driving a generator, and an auxiliary wind turbine whose rotation axis is coaxial with the main wind turbine. Are rotatably supported independently of each other, the starting wind speed of the auxiliary wind turbine is set to be lower than the starting wind speed of the main wind turbine, and the main wind turbine is slower than the starting wind speed due to the influence of the rotating auxiliary wind turbine. The gist is that the auxiliary wind turbine is arranged close to the main wind turbine so that the auxiliary wind turbine can be activated.

【0007】この発明によれば、メイン風車の起動風速
より低速の風が吹いた場合、補助風車が回転されてこの
補助風車の回転の影響により、メイン風車が回転起動さ
れる。従って、独立して回転可能な補助風車をメイン風
車に接近させて配置するという比較的簡単な構成によ
り、メイン風車を単独状態での起動風速より低速の風で
起動させて発電機の稼働率を向上でき、発電効率を向上
できる。
According to the present invention, when the wind speed lower than the starting wind speed of the main wind turbine blows, the auxiliary wind turbine is rotated, and the main wind turbine is rotated and activated by the influence of the rotation of the auxiliary wind turbine. Therefore, with a relatively simple configuration in which an independently rotatable auxiliary wind turbine is arranged close to the main wind turbine, the main wind turbine is started with a wind speed lower than the startup wind speed in the independent state, and the operating rate of the generator is increased. It is possible to improve the power generation efficiency.

【0008】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、前記補助風車は、前記メイン風車と反
対方向に回転可能に構成されていることを要旨とする。
この発明によれば、補助風車がメイン風車と同方向に回
転する場合に比べて、メイン風車がより低速で起動され
る。また、補助風車とメイン風車の両方が回転中に、補
助風車がメイン風車と同方向に回転する場合に比べて、
補助風車がより高速で回転される。このため、補助風車
の回転を利用して別の発電機で発電を行うことなどによ
り、発電効率をより向上できる。
A second aspect of the present invention is based on the first aspect, wherein the auxiliary wind turbine is configured to be rotatable in a direction opposite to the main wind turbine.
According to the present invention, the main wind turbine is started at a lower speed than when the auxiliary wind turbine rotates in the same direction as the main wind turbine. Also, compared to the case where the auxiliary wind turbine rotates in the same direction as the main wind turbine while both the auxiliary wind turbine and the main wind turbine are rotating,
The auxiliary wind turbine is rotated at a higher speed. Therefore, the power generation efficiency can be further improved by using the rotation of the auxiliary wind turbine to generate power by another power generator.

【0009】請求項3に記載の発明は、請求項1又は請
求項2に記載の発明において、前記補助風車は、前記メ
イン風車を支持するフレームに、ベアリングを介して支
持されていることを要旨とする。
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the auxiliary wind turbine is supported by a frame supporting the main wind turbine via a bearing. And

【0010】この発明によれば、メイン風車と補助風車
とが、比較的簡単な構成により、互いに独立して回転可
能に支持される。また、補助風車がフレームに支持され
ることにより、補助風車を支持することによる負荷がメ
イン風車にはかからないため、メイン風車を回転しやす
くして発電効率を一層向上できる。
According to the present invention, the main wind turbine and the auxiliary wind turbine are rotatably supported independently of each other with a relatively simple structure. Further, since the auxiliary wind turbine is supported by the frame, the load caused by supporting the auxiliary wind turbine is not applied to the main wind turbine, so that the main wind turbine can be easily rotated and the power generation efficiency can be further improved.

【0011】請求項4に記載の発明は、発電機を駆動可
能なメイン風車と、前記メイン風車と回転軸が同軸上の
補助風車とを、同じ方向に回転可能に支持し、前記補助
風車の起動風速を前記メイン風車の起動風速より低速に
設定し、回転状態の前記補助風車の回転力を伝達して前
記メイン風車を起動可能であるとともに、前記メイン風
車が起動された状態で前記回転力の伝達を解除可能な伝
達切替手段を備えることを要旨とする。
According to a fourth aspect of the present invention, a main wind turbine capable of driving a generator and an auxiliary wind turbine whose rotation axis is coaxial with the main wind turbine are rotatably supported in the same direction. The starting wind speed is set to be lower than the starting wind speed of the main wind turbine, and the main wind turbine can be started by transmitting the rotational force of the auxiliary wind turbine in a rotating state, and the rotation force is maintained when the main wind turbine is activated. The gist is to provide a transmission switching means capable of canceling the transmission of.

【0012】この発明によれば、メイン風車の起動風速
より低速の風が吹いた場合、補助風車が回転され、この
補助風車の回転力が伝達切替手段によってメイン風車に
伝達され、メイン風車が回転起動される。従って、メイ
ン風車を単独状態での起動風速より低速の風で起動させ
て発電機の稼働率を向上でき、発電効率を向上できる。
また、メイン風車が起動された後、伝達切替手段が操作
されて回転力の伝達が解除されるため、メイン風車が補
助風車と切り離されて効率よく回転するため、発電効率
をより向上できる。
According to the present invention, when the wind speed lower than the starting wind speed of the main wind turbine blows, the auxiliary wind turbine is rotated, the rotational force of the auxiliary wind turbine is transmitted to the main wind turbine by the transmission switching means, and the main wind turbine rotates. Is activated. Therefore, it is possible to improve the operating rate of the generator by starting the main wind turbine with a wind speed lower than the starting wind speed in the independent state, and improve the power generation efficiency.
Further, after the main wind turbine is activated, the transmission switching means is operated to cancel the transmission of the rotational force, so that the main wind turbine is separated from the auxiliary wind turbine and efficiently rotates, so that the power generation efficiency can be further improved.

【0013】請求項5に記載の発明は、請求項1〜請求
項4のいずれか一項に記載の発明において、前記補助風
車を前記メイン風車より風下に配置したことを要旨とす
る。この発明によれば、メイン風車は補助風車より先に
風に対面する。このため、補助風車がメイン風車の風上
に配置され、補助風車を回転させてエネルギーをロスし
た後の風によってメイン風車が回転する場合に比べて、
発電効率をより一層向上できる。
A fifth aspect of the present invention is characterized in that, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the auxiliary wind turbine is arranged leeward of the main wind turbine. According to this invention, the main wind turbine faces the wind before the auxiliary wind turbine. Therefore, compared to the case where the auxiliary wind turbine is arranged on the windward side of the main wind turbine and the main wind turbine is rotated by the wind after rotating the auxiliary wind turbine and losing energy.
The power generation efficiency can be further improved.

【0014】請求項6に記載の発明は、請求項1〜請求
項5のいずれか一項に記載の記載の発明において、前記
メイン風車の回転速度が所定速度以上の状態で、前記補
助風車を別の発電機に連結可能な連結切替手段を備える
ことを要旨とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fifth aspects, the auxiliary wind turbine is operated in a state in which the rotation speed of the main wind turbine is equal to or higher than a predetermined speed. The gist is to provide a connection switching means that can be connected to another generator.

【0015】この発明によれば、補助風車の回転による
影響によりメイン風車が起動された後、メイン風車の回
転速度が所定速度以上になると、補助風車が連結切替手
段により別の発電機に連結され、この別の発電機によっ
ても発電が行われる。従って、補助風車の回転を発電に
利用して、発電効率をさらに一層向上できる。
According to the present invention, after the main wind turbine is started due to the influence of the rotation of the auxiliary wind turbine and the rotation speed of the main wind turbine becomes equal to or higher than the predetermined speed, the auxiliary wind turbine is connected to another generator by the connection switching means. , This other generator also produces electricity. Therefore, the rotation of the auxiliary wind turbine can be used for power generation to further improve the power generation efficiency.

【0016】請求項7に記載の発明は、請求項1〜請求
項6のいずれか一項に記載の発明において、前記補助風
車のブレード数は、前記メイン風車のブレード数より少
ないことを要旨とする。
The invention according to claim 7 is, in the invention according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the number of blades of the auxiliary wind turbine is smaller than the number of blades of the main wind turbine. To do.

【0017】この発明によれば、補助風車の起動風速を
メイン風車の起動風速より低速にするように、低コスト
で容易に設定できる。
According to the present invention, the starting wind speed of the auxiliary wind turbine can be set to be lower than the starting wind speed of the main wind turbine easily at low cost.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図1〜図5に従って説明する。図2は風力発電装
置の模式斜視図を示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 2 shows a schematic perspective view of the wind turbine generator.

【0019】図2に示すように、風力発電装置11は、
地面に固定された固定部12から、金属製パイプからな
る支柱13が垂直に立設されている。支柱13の上端に
は、支柱13に対して回動可能な支持ケース14が配置
されている。支持ケース14には、風を受けることによ
り、所定方向に支持ケース14を駆動可能なテールフィ
ン14aが延設されている。支持ケース14の上部に
は、発電装置15が取り付けられている。
As shown in FIG. 2, the wind turbine generator 11 is
A pillar 13 made of a metal pipe is erected vertically from a fixed portion 12 fixed to the ground. A support case 14 that is rotatable with respect to the column 13 is arranged at the upper end of the column 13. The support case 14 is provided with a tail fin 14a that can drive the support case 14 in a predetermined direction by receiving wind. A power generator 15 is attached to the upper part of the support case 14.

【0020】図1は発電装置の模式断面図を示す。図1
に示すように、発電装置15のフレーム15a内には、
発電機としてのメイン発電機16と、別の発電機として
の補助発電機17とが収容されている。メイン発電機1
6にはロータ軸18が水平に延設されている。フレーム
15aの外側に固定され、フレーム15aの一部を構成
する筒部19を貫通したロータ軸18の先端部には、円
板状のメインハブ20が一体回転可能に取り付けられて
いる。
FIG. 1 shows a schematic sectional view of a power generator. Figure 1
As shown in, inside the frame 15a of the power generator 15,
A main generator 16 as a generator and an auxiliary generator 17 as another generator are housed. Main generator 1
A rotor shaft 18 is horizontally extended at 6. A disk-shaped main hub 20 is integrally rotatably attached to the tip of a rotor shaft 18 that is fixed to the outside of the frame 15a and that penetrates a tubular portion 19 that forms a part of the frame 15a.

【0021】メインハブ20には、図2に示すように、
3枚の板状のブレード21が120°間隔で、ロータ軸
18と同心の円上に装着されている。メインハブ20、
ブレード21によりメイン風車22が構成されている。
On the main hub 20, as shown in FIG.
Three plate-shaped blades 21 are mounted at intervals of 120 ° on a circle concentric with the rotor shaft 18. Main hub 20,
The blade 21 forms a main wind turbine 22.

【0022】筒部19の周面の所定位置には、ベアリン
グとしてのラジアルベアリング26が取り付けられてい
る。ラジアルベアリング26の外輪部26aには、径が
メインハブ20と同じ環状の補助ハブ27が一体回転可
能に取り付けられている。補助ハブ27には、ブレード
21と同じ大きさ及び形状のブレード28が2枚、18
0°間隔で、ロータ軸18と同心の円上に装着されてい
る。補助ハブ27、ブレード28により補助風車29が
構成されている。このように、メイン風車22と補助風
車29とは、回転軸が同軸上になっており、互いに独立
して回転可能に支持されている。また、メイン風車22
と補助風車29とは接近して配置されており、回転中に
互いに接触しない程度の間隔に設定されている。
A radial bearing 26 is mounted as a bearing at a predetermined position on the peripheral surface of the tubular portion 19. An annular auxiliary hub 27 having the same diameter as the main hub 20 is integrally rotatably attached to the outer ring portion 26a of the radial bearing 26. The auxiliary hub 27 has two blades 28 of the same size and shape as the blade 21,
They are mounted on a circle concentric with the rotor shaft 18 at 0 ° intervals. The auxiliary hub 27 and the blade 28 form an auxiliary wind turbine 29. As described above, the main wind turbine 22 and the auxiliary wind turbine 29 have their axes of rotation coaxial with each other and are rotatably supported independently of each other. In addition, the main windmill 22
The auxiliary wind turbine 29 and the auxiliary wind turbine 29 are arranged close to each other, and are set at intervals such that they do not contact each other during rotation.

【0023】ラジアルベアリング26の外輪部26aに
は、フレーム15a側にかさ歯歯車31が取り付けられ
ている。かさ歯歯車31は、フレーム15aに取り付け
られた歯車機構32を介して、補助発電機17の駆動軸
17aに連結可能になっている。歯車機構32と駆動軸
17aとの間には、電磁クラッチ33が設けられてお
り、補助風車29の回転力の補助発電機17への伝達
は、この電磁クラッチ33により切替可能になってい
る。電磁クラッチ33は、ロータ軸18の回転速度を検
知するセンサ33aからの信号に基づいて切替え動作さ
れるように構成されている。具体的には、電磁クラッチ
33は、ロータ軸18が所定の回転速度より高速で回転
中では、歯車機構32と駆動軸17aとを連結し、ロー
タ軸18が所定の回転速度より低速又は停止中では、歯
車機構32と駆動軸17aとを切り離すように構成され
ている。電磁クラッチ33、センサ33aにより、連結
切替手段が構成されている。
A bevel gear 31 is attached to the outer ring portion 26a of the radial bearing 26 on the frame 15a side. The bevel gear 31 can be connected to the drive shaft 17a of the auxiliary generator 17 via a gear mechanism 32 attached to the frame 15a. An electromagnetic clutch 33 is provided between the gear mechanism 32 and the drive shaft 17 a, and transmission of the rotational force of the auxiliary wind turbine 29 to the auxiliary generator 17 can be switched by the electromagnetic clutch 33. The electromagnetic clutch 33 is configured to be switched based on a signal from a sensor 33a that detects the rotation speed of the rotor shaft 18. Specifically, the electromagnetic clutch 33 connects the gear mechanism 32 and the drive shaft 17a while the rotor shaft 18 is rotating at a speed higher than a predetermined rotation speed, and the rotor shaft 18 is lower than the predetermined rotation speed or is stopped. Then, the gear mechanism 32 and the drive shaft 17a are separated from each other. The electromagnetic clutch 33 and the sensor 33a constitute a connection switching unit.

【0024】図3はブレードの取付部の模式拡大図を示
す。図1〜図3に示すように、各ブレード21,28の
基端部は、2つのL字状金属板35a,35bからなる
取付部材35によりメインハブ20又は補助ハブ27に
取り付けられている。各ブレード21,28にねじ止め
されたL字状金属板35aと、メインハブ20又は補助
ハブ27にねじ止めされたL字状金属板35bとは、ボ
ルト36aとナット36bとにより連結されている。取
付部材35は、ボルト36aとナット36bとの締結を
緩めることにより、メインハブ20又は補助ハブ27に
対する各ブレード21,28の取付角(ピッチ角)αが
調整可能になっている。
FIG. 3 is a schematic enlarged view of the mounting portion of the blade. As shown in FIGS. 1 to 3, the base ends of the blades 21 and 28 are attached to the main hub 20 or the auxiliary hub 27 by an attachment member 35 including two L-shaped metal plates 35a and 35b. The L-shaped metal plate 35a screwed to each blade 21 and 28 and the L-shaped metal plate 35b screwed to the main hub 20 or the auxiliary hub 27 are connected by a bolt 36a and a nut 36b. The mounting member 35 can adjust the mounting angle (pitch angle) α of each blade 21, 28 to the main hub 20 or the auxiliary hub 27 by loosening the fastening between the bolt 36a and the nut 36b.

【0025】図3に示すように、ブレード21は、L字
状金属板35aに取り付けられた幅方向の一端部21a
より、他端部21bがメインハブ20から離れるよう
に、ピッチ角αが設定されている。また、ブレード28
は、L字状金属板35aに取り付けられた幅方向の一端
部28aより、他端部28bが補助ハブ27から離れる
とともに、ブレード21がメインハブ20に対して傾く
方向と反対方向にブレード28が傾くように、ピッチ角
αが設定されている。このため、補助風車29は、メイ
ン風車22と反対方向に回転するように設定されてお
り、具体的には、図2において、メイン風車22は反時
計方向に回転し、補助風車29は時計方向に回転するよ
うに構成されている。なお、ブレード28を、図3で一
点鎖線で示すように、ブレード21がメインハブ20に
対して傾く方向と同じ方向に傾くようにピッチ角αを設
定すると、補助風車29はメイン風車22と同じ方向
(反時計方向)に回転可能になる。
As shown in FIG. 3, the blade 21 has one end 21a in the width direction attached to the L-shaped metal plate 35a.
Thus, the pitch angle α is set so that the other end 21b is separated from the main hub 20. Also, the blade 28
Means that the other end 28b is separated from the auxiliary hub 27 from the one end 28a in the width direction attached to the L-shaped metal plate 35a, and the blade 28 tilts in the direction opposite to the direction in which the blade 21 tilts with respect to the main hub 20. Thus, the pitch angle α is set. Therefore, the auxiliary wind turbine 29 is set to rotate in the opposite direction to the main wind turbine 22, and specifically, in FIG. 2, the main wind turbine 22 rotates counterclockwise and the auxiliary wind turbine 29 rotates clockwise. It is configured to rotate. If the pitch angle α is set so that the blade 28 inclines in the same direction as the blade 21 inclines with respect to the main hub 20, as indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 3, the auxiliary wind turbine 29 is in the same direction as the main wind turbine 22. Can be rotated (counterclockwise).

【0026】次に、上記のように構成された風力発電装
置の作用について説明する。風が吹くと、その風がテー
ルフィン14aに当たり、その風力で支持ケース14が
回動する。そして、テールフィン14aが最も風の抵抗
が小さくなる位置で支持ケース14が停止する。このと
き、テールフィン14aは風下方向に突出する位置とな
り、メイン風車22が風上方向に向く。このようにして
テールフィン14aによりメイン風車22は常に風上方
向に向く。
Next, the operation of the wind turbine generator configured as described above will be described. When the wind blows, the wind hits the tail fins 14a, and the supporting winds the support case 14. Then, the support case 14 stops at the position where the tail fin 14a has the least wind resistance. At this time, the tail fins 14a are positioned to project in the leeward direction, and the main wind turbine 22 faces in the upwind direction. In this way, the tail fins 14a keep the main wind turbine 22 facing upwind.

【0027】風速が低く、メイン風車22と補助風車2
9とが両方とも停止している状態では、電磁クラッチ3
3は非接続状態になっている。このように風速が低い状
態から、風速が上昇していくと、まず、補助風車29が
起動されて回転する。補助風車29は、ブレード数が2
枚であってメイン風車22の3枚より少ない。また、メ
イン発電機16と連結されて負荷がかかった状態のメイ
ン風車22に比べて、補助風車29は非接続状態の電磁
クラッチ33によって補助発電機17と切り離されてい
るため、補助風車29はメイン風車22より低速で起動
される。
The wind speed is low, and the main wind turbine 22 and the auxiliary wind turbine 2
When both 9 and 9 are stopped, the electromagnetic clutch 3
3 is not connected. When the wind speed rises from such a low wind speed, first, the auxiliary wind turbine 29 is activated and rotates. The number of blades of the auxiliary wind turbine 29 is 2
There are less than three main wind turbines 22. Further, as compared with the main wind turbine 22 that is connected to the main generator 16 and is under load, the auxiliary wind turbine 29 is separated from the auxiliary generator 17 by the electromagnetic clutch 33 that is not connected. It is started at a lower speed than the main windmill 22.

【0028】このようにして回転される補助風車29の
影響により、メイン風車22が起動される。即ち、メイ
ン風車22は、その所定の起動風速より低速の風によっ
て起動される。
The main wind turbine 22 is activated by the influence of the auxiliary wind turbine 29 thus rotated. That is, the main wind turbine 22 is started by wind having a speed lower than the predetermined start wind speed.

【0029】また、メイン風車22及びロータ軸18の
回転速度が所定速度より上昇すると、この回転速度の上
昇に基づいて電磁クラッチ33が接続状態に切替えら
れ、歯車機構32が駆動軸17aに連結されて、補助風
車29の回転力により補助発電機17で発電が行われ
る。
When the rotational speeds of the main wind turbine 22 and the rotor shaft 18 increase above a predetermined speed, the electromagnetic clutch 33 is switched to the connected state based on the increase in the rotational speed, and the gear mechanism 32 is connected to the drive shaft 17a. Then, the rotating force of the auxiliary wind turbine 29 causes the auxiliary generator 17 to generate electric power.

【0030】また、風速が低下し、メイン風車22及び
ロータ軸18の回転速度が所定速度より低下すると、こ
の回転速度の低下に基づいて電磁クラッチ33が非接続
状態に切替えられ、補助風車29にかけられる負荷が軽
減される。このため、補助風車29の回転速度が上昇
し、この回転速度が上昇した補助風車29の影響によ
り、メイン風車22の回転速度が上昇されて、メイン発
電機16の発電量が確保される。
When the wind speed decreases and the rotation speeds of the main wind turbine 22 and the rotor shaft 18 decrease below a predetermined speed, the electromagnetic clutch 33 is switched to the disengaged state based on the decrease in the rotation speed, and the auxiliary wind turbine 29 is applied. The load that is applied is reduced. Therefore, the rotation speed of the auxiliary wind turbine 29 increases, and the rotation speed of the main wind turbine 22 increases due to the influence of the auxiliary wind turbine 29 having the increased rotation speed, so that the amount of power generated by the main generator 16 is secured.

【0031】次に、本実施形態の実験例について説明す
る。図4は実験装置の模式図を示す。図4に示すよう
に、風力発電装置11の前面に風洞装置51を設置す
る。風洞装置51は、円筒形の風洞52を備え、その上
流側の開口部には送風機53が配設される。この送風機
53は、1秒当たりの回転数を駆動電流の周波数に同期
させることが可能になっており、インバータを備えた電
源装置54により周波数を変化させることで回転数を変
化させて駆動できる。また、風洞52の下流側の開口部
には、整流板55が備えられ、送り出す空気の流れを整
流する。また、風力発電装置11には電圧計56が接続
され、メイン発電機16の発電電圧を観測可能になって
いる。なお、電磁クラッチ33は非接続状態に固定され
ている。
Next, an experimental example of this embodiment will be described. FIG. 4 shows a schematic diagram of the experimental apparatus. As shown in FIG. 4, the wind tunnel device 51 is installed on the front surface of the wind turbine generator 11. The wind tunnel device 51 includes a cylindrical wind tunnel 52, and an air blower 53 is arranged at an opening on the upstream side thereof. The blower 53 can synchronize the number of revolutions per second with the frequency of the drive current, and can be driven by changing the number of revolutions by changing the frequency by the power supply device 54 having an inverter. A rectifying plate 55 is provided at the downstream opening of the wind tunnel 52 to rectify the flow of air to be sent out. Further, a voltmeter 56 is connected to the wind turbine generator 11 so that the generated voltage of the main generator 16 can be observed. The electromagnetic clutch 33 is fixed in a non-connected state.

【0032】この実験装置では、風洞52の送風口端部
からメイン風車22までの距離を150cmとし、メイ
ン風車22のピッチ角α=15°と設定した。また、メ
イン風車22と補助風車29との間隔を2.5cmと設
定した。ブレードは、長さ20cm、幅4cmの板を、
先端部の幅が1.7cmになるように基端から2cmの
ところから斜めに切り欠いた五角形状である。
In this experimental apparatus, the distance from the end of the wind tunnel 52 to the main wind turbine 22 was set to 150 cm, and the pitch angle α of the main wind turbine 22 was set to 15 °. The distance between the main wind turbine 22 and the auxiliary wind turbine 29 was set to 2.5 cm. The blade is a plate with a length of 20 cm and a width of 4 cm,
It is a pentagonal shape that is obliquely cut away from a position 2 cm from the base end so that the width of the tip portion becomes 1.7 cm.

【0033】上記のような構成の実験装置を用いて以下
のような実験を行った。以下、メイン風車22と同じ方
向に回転するように補助風車29を設定した場合は、補
助風車29のピッチ角αの値に「+」を付けて表記し、
反対方向に回転するように設定した場合は「−」を付け
て表記する。
The following experiment was conducted using the experimental apparatus having the above-mentioned configuration. Hereinafter, when the auxiliary wind turbine 29 is set so as to rotate in the same direction as the main wind turbine 22, the value of the pitch angle α of the auxiliary wind turbine 29 is described by adding “+”,
When it is set to rotate in the opposite direction, "-" is added.

【0034】この実験では、 (例1)補助風車なし (例2)α=−30° (例3)α=−20° (例4)α=−10° (例5)α=+10° のように条件を変えて実験した。In this experiment, (Example 1) No auxiliary wind turbine (Example 2) α = −30 ° (Example 3) α = −20 ° (Example 4) α = −10 ° (Example 5) α = + 10 ° Experiments were performed by changing the conditions as follows.

【0035】まず、例1〜例5それぞれにおいて、電源
装置54の周波数(電源周波数)を、例えば15Hzか
ら1Hzずつ上昇させて風速を上昇させて、停止状態の
メイン風車22の起動風速(カットイン風速)を調べ
た。起動風速を求めた後、電源装置54の周波数を1H
zずつ低下させて、各風速に対するメイン発電機16の
発電電圧(V)を電圧計56で計測した。
First, in each of Examples 1 to 5, the frequency of the power supply device 54 (power supply frequency) is increased by, for example, 1 Hz from 15 Hz to increase the wind speed, and the start wind speed (cut-in) of the main wind turbine 22 in the stopped state is cut. Wind speed). After obtaining the starting wind speed, set the frequency of the power supply device 54 to 1H.
The voltmeter 56 measured the generated voltage (V) of the main generator 16 with respect to each wind speed by decreasing z.

【0036】表1は実験結果を示し、図5は、実験結果
のグラフを示す。
Table 1 shows the experimental results, and FIG. 5 shows a graph of the experimental results.

【0037】[0037]

【表1】 [Table 1]

【0038】なお、(例2)〜(例4)については、そ
れぞれ繰返し実験を行ったが、その結果は表1にのみ図
示し、図5では繰返し実験の結果の図示は省略した。次
に、実験結果及び実験結果から明らかになったことを説
明する。
Repeated experiments were carried out for (Example 2) to (Example 4), but the results are shown only in Table 1, and the results of repeated experiments are omitted in FIG. Next, the experimental results and what has been clarified from the experimental results will be described.

【0039】表1及び図5に示すように、補助風車29
がない場合(例1)の起動風速に対応する電源周波数が
31Hzであるのに対して、(例2)、(例3)、(例
4)、(例5)では、それぞれ28Hz、26Hz、2
6Hz、27Hzである。これより、補助風車29を設
けたほうが、補助風車29がない場合より低い周波数、
つまり低速の風速でメイン風車22が起動したことがわ
かる。
As shown in Table 1 and FIG. 5, the auxiliary wind turbine 29
When there is no (Example 1), the power supply frequency corresponding to the starting wind speed is 31 Hz, whereas in (Example 2), (Example 3), (Example 4), and (Example 5), 28 Hz, 26 Hz, Two
6 Hz and 27 Hz. From this, the frequency with the auxiliary wind turbine 29 is lower than that without the auxiliary wind turbine 29,
That is, it can be seen that the main windmill 22 was started at a low wind speed.

【0040】また、(例1)、(例2)、(例3)、
(例5)の実験により、補助風車29がメイン風車22
と反対方向に回転するほうが、同じ方向に回転する場合
に比べて、わずかに発電電圧が高くなることがわかっ
た。
Further, (Example 1), (Example 2), (Example 3),
According to the experiment of (Example 5), the auxiliary wind turbine 29 is the main wind turbine 22.
It was found that the voltage generated by rotating in the opposite direction is slightly higher than that generated by rotating in the same direction.

【0041】また、(例2)、(例3)、(例4)の実
験により、この風力発電装置11では、ピッチ角αの絶
対値が小さいほう、即ち、ピッチ角αが−30°より−
20°、−20°より−10°のほうが、補助風車29
の回転速度がより高いことが確認できた。また、(例
4)のように、補助風車29の回転速度が所定の速度よ
り高速になると、メイン発電機16の発電電圧が低下す
ることがわかった。
Further, according to the experiments of (Example 2), (Example 3), and (Example 4), in this wind turbine generator 11, the one having the smaller absolute value of the pitch angle α, that is, the pitch angle α is less than −30 °. −
Auxiliary windmill 29 at -10 ° rather than at 20 ° -20 °
It was confirmed that the rotation speed of was higher. Further, as in (Example 4), it was found that when the rotation speed of the auxiliary wind turbine 29 became higher than the predetermined speed, the generated voltage of the main generator 16 decreased.

【0042】また、メイン風車22と補助風車29との
間隔を2.5cmと設定した場合だけでなく、3.0c
m、3.5cmと設定した場合の実験も行った。これら
の実験結果により、メイン風車22と補助風車29との
距離が近いほうが、より低速の風速でメイン風車22が
起動されることが明らかになった。また、前記間隔が
3.0cm、3.5cmの場合の実験結果では、ピッチ
角αの絶対値を小さくして、補助風車29の回転速度を
より高速にしたほうが、より低速の風速でメイン風車2
2が起動されることがより明確にわかった。また、補助
風車29を、メイン風車22と反対方向に回転させるほ
うが、メイン風車22と同じ方向に回転させる場合に比
べて、より低速の風速でメイン風車22が起動されるこ
とが明らかになった。
Not only when the distance between the main wind turbine 22 and the auxiliary wind turbine 29 is set to 2.5 cm, but it is 3.0 c.
An experiment was also performed in the case of setting m and 3.5 cm. From these experimental results, it became clear that the closer the main wind turbine 22 and the auxiliary wind turbine 29 are to each other, the more the main wind turbine 22 is activated at a lower wind speed. Further, in the experimental results in the case of the intervals of 3.0 cm and 3.5 cm, it is preferable that the absolute value of the pitch angle α is made smaller and the rotation speed of the auxiliary wind turbine 29 is made higher so that the main wind turbine becomes slower. Two
It turned out more clearly that 2 was activated. Further, it was revealed that rotating the auxiliary wind turbine 29 in the opposite direction to the main wind turbine 22 starts the main wind turbine 22 at a lower wind speed than in the case of rotating the auxiliary wind turbine 29 in the same direction as the main wind turbine 22. .

【0043】なお、補助風車29の回転により、メイン
風車22が単独状態でのその所定の起動風速より低速の
風によって起動するのは、補助風車29の回転によって
風が引き込まれ、メイン風車22への風の入力角度が変
化するためと考えられる。このため、補助風車29のピ
ッチ角の絶対値が小さくなった場合、補助風車29の回
転速度がより高速になり、風の入力角度の変化がより大
きくなることにより、より低速の風によってメイン風車
22が起動される。
The rotation of the auxiliary wind turbine 29 causes the main wind turbine 22 to be started by a wind having a speed lower than the predetermined starting wind speed in the independent state, because the wind is drawn by the rotation of the auxiliary wind turbine 29 to the main wind turbine 22. It is considered that the input angle of the wind changes. Therefore, when the absolute value of the pitch angle of the auxiliary wind turbine 29 becomes smaller, the rotation speed of the auxiliary wind turbine 29 becomes higher, and the change in the wind input angle becomes larger, so that the main wind turbine is driven by the lower speed wind. 22 is activated.

【0044】また、メイン風車22と補助風車29との
両方が回転する状態では、補助風車29の回転方向がメ
イン風車22と同じ場合より、反対方向に回転するほう
が、補助風車29がより高速で回転される。これは、メ
イン風車22の回転の影響を受けた風の補助風車29へ
の入力角度が、補助風車29がメイン風車22と反対方
向に回転するほうが、補助風車29をより回転させやす
い角度になるためと考えられる。
Further, when both the main wind turbine 22 and the auxiliary wind turbine 29 rotate, the auxiliary wind turbine 29 is faster when the auxiliary wind turbine 29 rotates in the opposite direction than when the main wind turbine 22 rotates in the same direction. Is rotated. This is because the input angle of the wind to the auxiliary wind turbine 29, which is affected by the rotation of the main wind turbine 22, is the angle at which the auxiliary wind turbine 29 rotates more easily when the auxiliary wind turbine 29 rotates in the opposite direction to the main wind turbine 22. It is thought to be because.

【0045】また、補助風車29のブレードのピッチ角
αを例えば−10°にした場合、メイン発電機16の発
電効率が低下するのは、補助風車29が所定速度以上の
高速で回転することによってあたかも壁のようになり、
風の流れが妨げられるためと考えられる。このような補
助風車29の高速回転によるメイン発電機16の出力低
下は、電磁クラッチ33が接続状態になり、補助風車2
9が補助発電機17に連結されて負荷がかけられること
により、防止される。
Further, when the blade pitch angle α of the auxiliary wind turbine 29 is set to, for example, -10 °, the power generation efficiency of the main generator 16 decreases because the auxiliary wind turbine 29 rotates at a high speed above a predetermined speed. It looks like a wall,
This is probably because the flow of wind is blocked. The decrease in the output of the main generator 16 due to the high speed rotation of the auxiliary wind turbine 29 causes the electromagnetic clutch 33 to be in the connected state and the auxiliary wind turbine 2
9 is connected to the auxiliary generator 17 and loaded to prevent it.

【0046】この実施形態によれば、以下のような効果
を有する。 (1)風力発電装置11には、起動風速がメイン風車2
2のそれより低速の補助風車29が、メイン風車22に
接近して配置されている。従って、補助風車29をメイ
ン風車22に接近させて配置するという比較的簡単な構
成により、メイン風車22を単独状態での起動風速より
低速の風で起動でき、メイン発電機16の発電効率を向
上できる。なお、補助風車29の回転方向は、メイン風
車22の回転方向と同じ方向又は反対方向のいずれに設
定してもよい。
According to this embodiment, the following effects are obtained. (1) The starting wind speed of the wind turbine generator 11 is the main wind turbine 2
An auxiliary wind turbine 29 having a speed lower than that of No. 2 is arranged close to the main wind turbine 22. Therefore, with the relatively simple configuration in which the auxiliary wind turbine 29 is arranged close to the main wind turbine 22, the main wind turbine 22 can be started with a wind speed lower than the starting wind speed in the independent state, and the power generation efficiency of the main generator 16 is improved. it can. The rotation direction of the auxiliary wind turbine 29 may be set to be the same as or opposite to the rotation direction of the main wind turbine 22.

【0047】(2)補助風車29を、メイン風車22と
反対方向に回転させることにより、メイン風車22と同
じ方向に回転させる場合に比べて、メイン発電機16を
より低速で起動できる。また、補助風車29の回転方向
をメイン風車22と反対に設定したほうが、補助発電機
17で効率よく発電でき、メイン発電機16と補助発電
機17とを合わせた発電効率を向上できる。
(2) By rotating the auxiliary wind turbine 29 in the opposite direction to the main wind turbine 22, the main generator 16 can be started at a lower speed than in the case of rotating the auxiliary wind turbine 29 in the same direction as the main wind turbine 22. Further, when the rotation direction of the auxiliary wind turbine 29 is set to be opposite to that of the main wind turbine 22, the auxiliary generator 17 can generate power efficiently, and the power generation efficiency of the main generator 16 and the auxiliary generator 17 combined can be improved.

【0048】(3)補助風車29は、メイン風車22を
支持する筒部19に、ラジアルベアリング26を介して
支持されている。従って、メイン風車22と補助風車2
9とを、比較的簡単な構成により、互いに独立して回転
可能に支持できる。また、補助風車29が筒部19に支
持されるため、ロータ軸18には補助風車29の負荷が
かからないため、メイン風車22を回転しやすくして発
電効率を一層向上できる。
(3) The auxiliary wind turbine 29 is supported by the tubular portion 19 supporting the main wind turbine 22 via the radial bearing 26. Therefore, the main wind turbine 22 and the auxiliary wind turbine 2
9 and 9 can be rotatably supported independently of each other with a relatively simple structure. Further, since the auxiliary wind turbine 29 is supported by the tubular portion 19, the load of the auxiliary wind turbine 29 is not applied to the rotor shaft 18, so that the main wind turbine 22 can be easily rotated and the power generation efficiency can be further improved.

【0049】(4)補助風車29がメイン風車22より
風下に配置されているため、メイン風車22が補助風車
29より先に風に対面し、発電効率をより一層向上でき
る。 (5)メイン風車22の回転速度が所定速度以上の状態
で、電磁クラッチ33により補助風車29が補助発電機
17に連結される。従って、補助風車29の回転も発電
に利用して、発電効率をさらに一層向上できる。また、
補助風車29を補助発電機17に連結して補助風車29
に負荷をかけることにより、補助風車29の回転速度が
所定の速度以上になるのを規制して、メイン風車22の
発電効率が低下することを防止できる。
(4) Since the auxiliary wind turbine 29 is arranged leeward of the main wind turbine 22, the main wind turbine 22 faces the wind before the auxiliary wind turbine 29, and the power generation efficiency can be further improved. (5) The auxiliary wind turbine 29 is connected to the auxiliary generator 17 by the electromagnetic clutch 33 when the rotation speed of the main wind turbine 22 is equal to or higher than the predetermined speed. Therefore, the rotation of the auxiliary wind turbine 29 is also used for power generation, and the power generation efficiency can be further improved. Also,
Auxiliary wind turbine 29 is connected to the auxiliary generator 17, and the auxiliary wind turbine 29 is connected.
By applying a load to the motor, it is possible to prevent the rotation speed of the auxiliary wind turbine 29 from becoming higher than a predetermined speed and prevent the power generation efficiency of the main wind turbine 22 from being lowered.

【0050】(6)補助風車29のブレード数(2個)
を、メイン風車22のブレード数(3個)より少なく設
定しているため、補助風車29の起動風速をメイン風車
22の起動風速より低速にするように、低コストで容易
に設定できる。また、補助風車29のブレード数とメイ
ン風車22のブレード数とを同じにした場合などと異な
り、回転位置によって補助風車29に充分な風が当たら
なくなることを防止できる。
(6) Number of blades of the auxiliary wind turbine 29 (two)
Is set to be smaller than the number of blades of the main wind turbine 22 (three blades), so that the starting wind speed of the auxiliary wind turbine 29 can be set to be lower than the starting wind speed of the main wind turbine 22 easily at low cost. Further, unlike the case where the number of blades of the auxiliary wind turbine 29 and the number of blades of the main wind turbine 22 are the same, it is possible to prevent the auxiliary wind turbine 29 from not being sufficiently exposed to wind depending on the rotational position.

【0051】(7)補助風車29をメイン風車22によ
り接近させて配置することにより、メイン風車22をよ
り低速の風速で起動できる。 (8)補助風車29のブレードのピッチ角αの絶対値を
小さくして補助風車29の回転速度をより高速にするこ
とにより、メイン風車22に与える影響をより強くし
て、より低速の風速でメイン風車22を起動できる。
(7) By disposing the auxiliary wind turbine 29 closer to the main wind turbine 22, the main wind turbine 22 can be started at a lower wind speed. (8) By reducing the absolute value of the pitch angle α of the blades of the auxiliary wind turbine 29 to increase the rotation speed of the auxiliary wind turbine 29, the influence on the main wind turbine 22 is strengthened and the wind speed is reduced. The main windmill 22 can be activated.

【0052】なお、実施形態は上記実施形態に限定され
るものではなく、例えば以下のように変更してもよい。 ・メイン風車22と補助風車29とは、互いに独立に回
転可能に支持されることに限られない。例えば、図6に
示すように、ロータ軸18に、補助ハブ27よりメイン
風車22側に、補助ハブ27とほぼ同径の円板71を形
成する。フレーム15aには、補助ハブ27と対向する
位置に、ブラケット15bを介して電磁石72を取り付
ける。電磁石72は、ロータ軸18の回転速度が所定速
度以上になると励磁されるように構成されている。電磁
石72と補助ハブ27との間には、図示しない板ばねを
取り付ける。そして、補助ハブ27を、ラジアルベアリ
ング26に対してロータ軸18の軸方向にわずかにスラ
イド可能に構成する。補助ハブ27、円板71、電磁石
72により伝達切替手段が構成される。なお、補助風車
29をメイン風車22と同じ方向に回転するように設定
する。
The embodiment is not limited to the above embodiment, but may be modified as follows. The main wind turbine 22 and the auxiliary wind turbine 29 are not limited to being rotatably supported independently of each other. For example, as shown in FIG. 6, on the rotor shaft 18, a disk 71 having substantially the same diameter as the auxiliary hub 27 is formed on the main wind turbine 22 side of the auxiliary hub 27. An electromagnet 72 is attached to the frame 15a at a position facing the auxiliary hub 27 via a bracket 15b. The electromagnet 72 is configured to be excited when the rotation speed of the rotor shaft 18 becomes equal to or higher than a predetermined speed. A leaf spring (not shown) is attached between the electromagnet 72 and the auxiliary hub 27. The auxiliary hub 27 is configured to be slightly slidable with respect to the radial bearing 26 in the axial direction of the rotor shaft 18. The auxiliary hub 27, the disc 71, and the electromagnet 72 constitute transmission switching means. The auxiliary wind turbine 29 is set to rotate in the same direction as the main wind turbine 22.

【0053】この場合、風速が低く、メイン風車22と
補助風車29とが両方とも停止している状態では、電磁
クラッチ33が非接続状態になっているとともに、電磁
石72は消磁状態になっており、補助ハブ27は板ばね
の付勢力によりに円板71に当接されている。この状態
で、補助ハブ27は、円板71に対して相対回転可能に
なっている。
In this case, when the wind speed is low and both the main wind turbine 22 and the auxiliary wind turbine 29 are stopped, the electromagnetic clutch 33 is disengaged and the electromagnet 72 is demagnetized. The auxiliary hub 27 is in contact with the disc 71 by the biasing force of the leaf spring. In this state, the auxiliary hub 27 is rotatable relative to the disc 71.

【0054】このように風速が低い状態から、風速が上
昇していくと、まず、補助風車29が起動されて回転す
る。この補助風車29の回転力が、補助ハブ27と円板
71との間の摩擦によってロータ軸18に伝達され、メ
イン風車22が起動される。即ち、メイン風車22は、
その所定の起動風速より低速の風によって起動される。
When the wind speed rises from the low wind speed, the auxiliary wind turbine 29 is first activated and rotates. The rotational force of the auxiliary wind turbine 29 is transmitted to the rotor shaft 18 by the friction between the auxiliary hub 27 and the disc 71, and the main wind turbine 22 is activated. That is, the main windmill 22
It is started by wind that is lower than the predetermined start wind speed.

【0055】また、メイン風車22及びロータ軸18の
回転速度が所定速度より上昇すると、この回転速度の上
昇に基づいて電磁石72が励磁されて、補助ハブ27が
板ばねの付勢力に抗して電磁石72側に引き付けられ、
補助ハブ27と円板71との接触が解除される。このた
め、メイン風車22は、補助風車29との連結が解除さ
れたことにより、効率よく回転する。円板71との接触
が解除された補助風車29は、電磁クラッチ33を接続
状態にすることにより補助発電機17の発電に利用でき
る。
When the rotation speeds of the main wind turbine 22 and the rotor shaft 18 rise above a predetermined speed, the electromagnet 72 is excited based on the rise of the rotation speed, and the auxiliary hub 27 resists the biasing force of the leaf spring. Attracted to the electromagnet 72 side,
The contact between the auxiliary hub 27 and the disc 71 is released. For this reason, the main wind turbine 22 rotates efficiently because the connection with the auxiliary wind turbine 29 is released. The auxiliary wind turbine 29 whose contact with the disc 71 is released can be used for power generation of the auxiliary generator 17 by putting the electromagnetic clutch 33 into the connected state.

【0056】従って、この場合でも、メイン風車22が
停止状態で、メイン風車22の起動風速より低速の風で
補助風車29が起動されると、補助風車29の回転によ
りメイン風車22を起動できる。なお、円板71と接触
して負荷がかかった状態の補助風車29を回転しやすく
するため、補助風車29のブレードのピッチ角αを約+
30°に設定することが好ましい。
Therefore, even in this case, when the main wind turbine 22 is stopped and the auxiliary wind turbine 29 is started with a wind speed lower than the starting wind speed of the main wind turbine 22, the main wind turbine 22 can be started by the rotation of the auxiliary wind turbine 29. In order to make it easier to rotate the auxiliary wind turbine 29 in contact with the disk 71 and under load, the blade pitch angle α of the auxiliary wind turbine 29 is approximately +
It is preferably set to 30 °.

【0057】・メイン風車22のブレード数は3枚に限
られず、他の枚数取り付けてもよい。また、補助風車2
9のブレード数は2枚に限られず、他の枚数取り付けて
もよいが、メイン風車22のブレード数より少ないほう
が好ましい。
The number of blades of the main wind turbine 22 is not limited to three, and another number may be attached. In addition, auxiliary windmill 2
The number of blades of 9 is not limited to two, and other number may be attached, but it is preferable that the number of blades is smaller than that of the main wind turbine 22.

【0058】・補助風車29のブレード数は、メイン風
車22のブレード数より少なく設定されることに限られ
ない。例えば、補助風車29のブレードをメイン風車2
2のブレードより小さくすることなどにより、補助風車
29の起動風速をメイン風車22の起動風速より低速に
設定可能であれば、補助風車29のブレード数をメイン
風車22のブレード数以上にしてもよい。
The number of blades of the auxiliary wind turbine 29 is not limited to be set smaller than the number of blades of the main wind turbine 22. For example, the blade of the auxiliary wind turbine 29 is used as the main wind turbine 2
If the starting wind speed of the auxiliary wind turbine 29 can be set to be lower than the starting wind speed of the main wind turbine 22 by making it smaller than the second blade, the number of blades of the auxiliary wind turbine 29 may be equal to or more than the number of blades of the main wind turbine 22. .

【0059】・補助風車29のブレードの大きさは、メ
イン風車22のブレードと同じに設定されることに限ら
れず、より小さくしても大きくしてもよいが、メイン風
車22のブレードと同じ大きさか又は小さくする方が好
ましい。
The size of the blade of the auxiliary wind turbine 29 is not limited to be set to be the same as the blade of the main wind turbine 22, and may be smaller or larger, but the same size as the blade of the main wind turbine 22. It is preferable to make it small or small.

【0060】・発電装置15に補助発電機17、かさ歯
歯車31、歯車機構32、電磁クラッチ33を取り付け
なくてもよい。 ・補助風車29は、メイン風車22の回転速度が所定速
度以上になった場合に、補助発電機17に連結されるこ
とに限られず、例えば、メイン風車22の回転速度の上
昇に対応してブレーキ機構などによって補助風車29を
減速させるか、又は停止させてもよい。この場合でも、
補助風車29の回転速度が所定速度以上に上昇すること
によるメイン風車22の発電効率の低下を防止できる。
The auxiliary generator 17, the bevel gear 31, the gear mechanism 32, and the electromagnetic clutch 33 need not be attached to the power generator 15. The auxiliary wind turbine 29 is not limited to being connected to the auxiliary generator 17 when the rotation speed of the main wind turbine 22 becomes equal to or higher than a predetermined speed, and the auxiliary wind turbine 29 brakes in response to an increase in the rotation speed of the main wind turbine 22, for example. The auxiliary wind turbine 29 may be decelerated or stopped by a mechanism or the like. Even in this case,
It is possible to prevent a decrease in the power generation efficiency of the main wind turbine 22 due to the rotation speed of the auxiliary wind turbine 29 rising above a predetermined speed.

【0061】・補助風車29を支持することによる負荷
がメイン風車22にかからないように補助風車29を支
持する構成は、フレーム15aの一部としての筒部19
にベアリングを介して補助風車29が支持される構成に
限られない。例えば、ロータ軸18が貫通する貫通部を
形成した支持部材を、フレーム15aと別に支持ケース
14に設け、補助風車29がメイン風車22と同軸で回
転するように、この支持部材に補助風車29をベアリン
グを介して支持してもよい。この場合でも、メイン風車
22を回転しやすくできる。
The structure for supporting the auxiliary wind turbine 29 so that the load caused by supporting the auxiliary wind turbine 29 is not applied to the main wind turbine 22 is the tubular portion 19 as a part of the frame 15a.
The configuration is not limited to the configuration in which the auxiliary wind turbine 29 is supported via bearings. For example, a support member having a penetrating portion through which the rotor shaft 18 penetrates is provided in the support case 14 separately from the frame 15a, and the auxiliary wind turbine 29 is attached to this support member so that the auxiliary wind turbine 29 rotates coaxially with the main wind turbine 22. It may be supported via a bearing. Even in this case, the main wind turbine 22 can be easily rotated.

【0062】・負荷がメイン風車22にかからないよう
に補助風車29を支持する構成は、上記の場合に限られ
ず、例えば、別の支持部材をメイン発電機16のハウジ
ングに取り付けて、この別の支持部材に、メイン風車2
2と同軸で回転するようにベアリングを介して補助風車
29を支持してもよい。
The structure for supporting the auxiliary wind turbine 29 so that the load is not applied to the main wind turbine 22 is not limited to the above case. For example, another support member may be attached to the housing of the main generator 16 to support this other support. Main windmill 2 for parts
The auxiliary wind turbine 29 may be supported via a bearing so as to rotate coaxially with the second wind turbine 2.

【0063】・補助風車29は、ラジアルベアリング2
6により筒部19に対して回転可能に支持されることに
限られず、例えば、スラストベアリングにより回転可能
に支持してもよい。
The auxiliary wind turbine 29 is the radial bearing 2
It is not limited to be rotatably supported by the tubular portion 19 by 6, but may be rotatably supported by, for example, a thrust bearing.

【0064】・ブレードをねじれ形状にしてもよい。 ・補助風車29は、メイン風車22の風下に配置設定さ
れることに限られず、メイン風車22の風上に補助風車
29を配置設定してもよい。
The blade may have a twisted shape. The auxiliary wind turbine 29 is not limited to be placed and set downwind of the main windmill 22, and the auxiliary windmill 29 may be placed and set upwind of the main windmill 22.

【0065】上記各実施形態から把握できる技術的思想
について、以下に追記する。 (1) 請求項6に記載の発明において、前記連結切替
手段は、前記メイン風車の回転速度を検知するセンサか
らの信号に基づいて切替え動作される電磁クラッチを備
えている。
The technical ideas that can be understood from the above-described embodiments will be added below. (1) In the invention according to claim 6, the connection switching means includes an electromagnetic clutch that is switched based on a signal from a sensor that detects the rotation speed of the main wind turbine.

【0066】(2) 請求項1〜請求項7のいずれか一
項に記載の発明において、前記メイン風車の回転速度が
所定速度以上の状態で、前記補助風車を停止又は減速可
能である。
(2) In the invention according to any one of claims 1 to 7, the auxiliary wind turbine can be stopped or decelerated while the rotation speed of the main wind turbine is equal to or higher than a predetermined speed.

【0067】(3) 請求項1又は請求項2に記載の発
明において、前記補助風車は、前記メイン風車を支持す
るフレーム以外の箇所に設けられた支持部材に、ベアリ
ングを介して支持されている。
(3) In the invention described in claim 1 or 2, the auxiliary wind turbine is supported via a bearing by a supporting member provided at a position other than a frame supporting the main wind turbine. .

【0068】[0068]

【発明の効果】以上詳述したように、請求項1〜請求項
7に記載の発明によれば、風車を起動可能な風速を比較
的簡単な構造により低減し、発電効率を向上できる。
As described in detail above, according to the invention described in claims 1 to 7, the wind speed at which the wind turbine can be started can be reduced by the relatively simple structure, and the power generation efficiency can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】発電装置の模式断面図。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a power generator.

【図2】風力発電装置の模式斜視図。FIG. 2 is a schematic perspective view of a wind turbine generator.

【図3】ブレードの取付部の模式拡大図。FIG. 3 is a schematic enlarged view of a blade mounting portion.

【図4】実験装置の模式図。FIG. 4 is a schematic diagram of an experimental device.

【図5】実験結果を示すグラフ。FIG. 5 is a graph showing experimental results.

【図6】別例を示す模式部分断面図。FIG. 6 is a schematic partial cross-sectional view showing another example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…風力発電装置、15a…フレーム、19…フレー
ムの一部を構成する筒部、16…発電機としてのメイン
発電機、17…別の発電機としての補助発電機、21…
メイン風車のブレード、26…ベアリングとしてのラジ
アルベアリング、22…メイン風車、28…補助風車の
ブレード、29…補助風車、33…連結切替手段を構成
する電磁クラッチ、33a…同じくセンサ、71…伝達
切替手段を構成する円板、72…同じく電磁石。
11 ... Wind power generator, 15a ... Frame, 19 ... Cylindrical part which constitutes a part of frame, 16 ... Main generator as a generator, 17 ... Auxiliary generator as another generator, 21 ...
Main wind turbine blades, 26 ... Radial bearings as bearings, 22 ... Main wind turbine, 28 ... Auxiliary wind turbine blades, 29 ... Auxiliary wind turbines, 33 ... Electromagnetic clutch that constitutes connection switching means, 33a ... Similarly sensor, 71 ... Transmission switching A disk constituting the means, 72 ... Similarly an electromagnet.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3H078 AA02 AA26 BB01 BB11 CC07 CC13 CC16 CC22 CC54 CC72 5H590 AA02 CA14 CB02 CB04 CC01 EA07 FA03 FB01 GA10 HA12 HA27    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 3H078 AA02 AA26 BB01 BB11 CC07                       CC13 CC16 CC22 CC54 CC72                 5H590 AA02 CA14 CB02 CB04 CC01                       EA07 FA03 FB01 GA10 HA12                       HA27

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発電機を駆動可能なメイン風車と、前記
メイン風車と回転軸が同軸上の補助風車とを、互いに独
立して回転可能に支持し、前記補助風車の起動風速を前
記メイン風車の起動風速より低速に設定し、回転状態の
前記補助風車の影響により、前記メイン風車を前記起動
風速より低速で起動可能なように、前記補助風車を前記
メイン風車に接近させて配置したことを特徴とする風力
発電装置。
1. A main wind turbine capable of driving a generator and an auxiliary wind turbine having a rotation shaft coaxial with the main wind turbine so as to be rotatable independently of each other, and the starting wind speed of the auxiliary wind turbine is the main wind turbine. Is set lower than the starting wind speed, and the auxiliary wind turbine is arranged close to the main wind turbine so that the main wind turbine can be started at a lower speed than the starting wind speed due to the influence of the auxiliary wind turbine in a rotating state. A characteristic wind power generator.
【請求項2】 前記補助風車は、前記メイン風車と反対
方向に回転可能に構成されていることを特徴とする請求
項1に記載の風力発電装置。
2. The wind turbine generator according to claim 1, wherein the auxiliary wind turbine is configured to be rotatable in a direction opposite to the main wind turbine.
【請求項3】 前記補助風車は、前記メイン風車を支持
するフレームに、ベアリングを介して支持されているこ
とを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の風力発電
装置。
3. The wind turbine generator according to claim 1, wherein the auxiliary wind turbine is supported by a frame that supports the main wind turbine via a bearing.
【請求項4】 発電機を駆動可能なメイン風車と、前記
メイン風車と回転軸が同軸上の補助風車とを、同じ方向
に回転可能に支持し、前記補助風車の起動風速を前記メ
イン風車の起動風速より低速に設定し、回転状態の前記
補助風車の回転力を伝達して前記メイン風車を起動可能
であるとともに、前記メイン風車が起動された状態で前
記回転力の伝達を解除可能な伝達切替手段を備えること
を特徴とする風力発電装置。
4. A main wind turbine capable of driving a generator and an auxiliary wind turbine whose rotation axis is coaxial with the main wind turbine are rotatably supported in the same direction, and the starting wind speed of the auxiliary wind turbine is controlled by the main wind turbine. Transmission that is set to a speed lower than the starting wind speed and that can transmit the rotational force of the auxiliary wind turbine in the rotating state to start the main wind turbine, and that can release the transmission of the rotational force when the main wind turbine is activated. A wind turbine generator comprising switching means.
【請求項5】 前記補助風車を前記メイン風車より風下
に配置したことを特徴とする請求項1〜請求項4のいず
れか一項に記載の風力発電装置。
5. The wind turbine generator according to claim 1, wherein the auxiliary wind turbine is arranged leeward of the main wind turbine.
【請求項6】 前記メイン風車の回転速度が所定速度以
上の状態で、前記補助風車を別の発電機に連結可能な連
結切替手段を備えることを特徴とする請求項1〜請求項
5のいずれか一項に記載の風力発電装置。
6. The connection switching means capable of connecting the auxiliary wind turbine to another generator in a state where the rotation speed of the main wind turbine is equal to or higher than a predetermined speed, and any one of claims 1 to 5 is provided. The wind power generator according to claim 1.
【請求項7】 前記補助風車のブレード数は、前記メイ
ン風車のブレード数より少ないことを特徴とする請求項
1〜請求項6のいずれか一項に記載の風力発電装置。
7. The wind turbine generator according to claim 1, wherein the number of blades of the auxiliary wind turbine is smaller than the number of blades of the main wind turbine.
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