JP2004140971A - Windmill plant - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は,風車に関する。本発明は,特に,風車ロータと同体に回転する回転体に機器が搭載されている風車に関する。
【0002】
【従来の技術】
風車の風車ロータには,様々な機器が接続される。各種のセンサ,及び風車ロータのブレードのピッチ角を調節するピッチ角調節機構は,風車ロータに接続される典型的な機器である。風車ロータに接続される機器は,風車ロータと同体に回転する回転体に搭載される必要がある。
【0003】
風車ロータと同体に回転する回転体に搭載された機器を動作させるためには,該機器に外部から電力を供給し,該機器に信号を送信し,更に,該機器から信号を受信する必要がある場合がある。回転体に搭載される機器に外部から電力を供給し,更に,該機器との信号の交換を媒介する手段として,スリップリングが知られている。スリップリングは,環状導体と導電性のブラシとで構成され,環状導体とブラシとが摺動することにより,固定部材と回転体との間の電気的な接続を実現する。しかし,スリップリングは,環状導体とブラシとが摩耗するため,定期的なメンテナンスが必要である。更に,環状導体とブラシとが機械的に接触しているため,スリップリングには故障が発生しやすい。
【0004】
風車ロータと同体に回転する回転体に搭載された機器に,非接触的に電力を供給し,更に,該機器との信号の交換を非接触的に行う技術の提供が望まれる。
【0005】
本願発明に関連し得る技術として,特許文献1及び特許文献2は,X線CT装置のスキャナ回転部に非接触で電力を供給する技術を開示している。特許文献3は,回転可能な主軸に固定された歪みゲージに,ロータリートランスを介して電力を供給する非接触型トルクメータを開示している。
【0006】
【特許文献1】
特開平7−204192号公報
【特許文献2】
特開2001−338820号公報
【特許文献3】
特開平10−281900号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は,風車ロータと同体に回転する回転体に搭載された機器に,非接触的に電力を供給する技術を提供することにある。
本発明の他の目的は,風車ロータと同体に回転する回転体に搭載された機器と,非接触的に信号を交換可能にする技術を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
以下に,[発明の実施の形態]で使用される番号・符号を用いて,課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は,[特許請求の範囲]の記載と[発明の実施の形態]の記載との対応関係を明らかにするために付加されている。但し,付加された番号・符号は,[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【0009】
本発明による風車は,固定部(2)と,風車ロータ(図示されない)と,前記風車ロータに同体に接合され,固定部(2)に対して相対的に回転可能に支持された回転体(1)とを備えている。固定部(2)は,電力を供給される一次巻線(6)(23)を含む。回転体(1)は,一次巻線(6),(23)と電磁気的相互作用を行う二次巻線(7),(25)と,二次巻線(7),(25)に接続される第1機器(5)とを備えている。電力は,一次巻線(6),(23)から二次巻線(7),(25)を介して第1機器(5)に供給される。当該風車は,一次巻線(6),(23)と二次巻線(7),(25)との間の電磁気的相互作用により,第1機器(5)に,電力を非接触的に供給することができる。
【0010】
一次巻線(6)と二次巻線(7)とが,誘導機(8)を構成することは,3相電力を第1機器(5)に容易に供給可能である点で好適である。
【0011】
誘導機(8)を介して3相電力が供給される場合,第1機器(5)として,二次巻線(7)から供給される三相電力によって駆動されて風車ロータのブレード(図示されない)のピッチ角を調節する翼ピッチ調節装置(5)が適用されることが好適である。
【0012】
誘導機(8)を介して3相電力が供給される場合,一次巻線(6)が生成する回転磁界の回転方向と,前記回転体(1)の回転方向とは逆であることが好適である。
【0013】
一次巻線(23)と二次巻線(25)とは,ロータリートランス(21)を構成することも可能である。
【0014】
固定部(2)が,更に,第1電気信号(17)が供給され,第1電気信号(17)に応答して第1光信号を出力する発光素子(13)を含み,回転体(1)が,更に,前記第1光信号を受け,前記第1光信号に応答して第2電気信号(18)を出力する受光素子(15)と,第2電気信号(18)に応答して動作する第2機器(10)とを含む構成は,固定部(2)の側から第2機器(10)への信号の送信が可能化する点で好適である。
【0015】
回転体(1)が,更に,第3電気信号(18)を生成する第2機器(10)と,第3電気信号(19)が供給され,第3電気信号(19)に応答して第2光信号を出力する発光素子(16)とを含み,固定部(2)が,更に,前記第2光信号に応答して第4電気信号(20)を出力する受光素子(14)を含む構成は,固定部(2)の側において,第2機器(10)からの信号の受信が可能化する点で好適である。
【0016】
【発明の実施の形態】
(実施の第1形態)
本発明による風車の実施の第1形態では,図1に示されているように,回転体1が固定部2とともに設けられている。固定部2は,回転体1に挿入され,回転体1によって囲繞されている。固定部2には,軸受3が設けられ,回転体1は,軸受3によって中心1aの周りに回転可能に支持されている。
【0017】
回転体1は,連結材4を備えており,連結材4によって風車ロータ(図示されない)に同体に連結されている。該風車ロータが風力によって回転すると,回転体1は,該風車ロータと同体に回転する。
【0018】
回転体1には,風車ロータのブレードのピッチ角を調整するピッチ角調整装置5が搭載されている。ピッチ角調整装置5には,3相電力が供給される。ピッチ角調整装置5は,供給された3相電力を動力源としてブレードを駆動し,ピッチ角を調整する。
【0019】
ピッチ角調整装置5への3相電力の供給は,固定部2に設けられた一次巻線6と,回転体1に設けられた二次巻線7とを含む。一次巻線6と二次巻線7とは,誘導機8を構成する。誘導機8を介しての電力の伝送は,3相電力の伝送が容易である点で好適である。一次巻線6には,3相電力線9を介して3相電力が供給される。一次巻線6は,供給された3相電力によって回転磁界を発生する。発生された回転磁界は,回転体1に設けられた二次巻線7に鎖交する。回転磁界が二次巻線7に鎖交することにより,二次巻線7には電圧が誘起され,一次巻線6から二次巻線7には,3相電力が伝達される。ピッチ角調整装置5は,二次巻線7から3相電力を受けて動作する。このような動作により,ピッチ角調整装置5への非接触的な電力の供給が実現されている。
【0020】
一次巻線6が発生する回転磁界の回転方向は,回転体1の回転方向と逆にされることが好適である。回転方向が逆であることにより,二次巻線7に誘起される電圧が高くなり,効率的な電力の伝送が可能になる。更に,回転方向が逆であることにより,回転体1の回転速度が誘導機8の同期速度に如何なる場合にも一致しないことが保証され,3相電力の伝送が確実化される。
【0021】
ピッチ角調整装置5が誘導機8を介して3相電力を供給されることは,ピッチ角調整装置5の負荷が大きいときに高い電圧をピッチ角調整装置5に供給可能にできる点で好ましい。風車ロータのブレードを駆動するためにピッチ角調整装置5にかかる負荷は,強い風が風車ロータのブレードにあたる程大きい。一方,風車ロータのブレードに強い風があたると,風車ロータの回転数が高くなり,従って,二次巻線7に誘起される電圧も高くなる。このように,誘導機8を介して3相電力を供給することにより,強い風が風車ロータのブレードにあたり,ピッチ角調整装置5にかかる負荷が大きいときに,高い電圧をピッチ角調整装置5に供給することが可能になる。
【0022】
回転体1には,更に,風車ロータの状態を計測するセンサ10が設けられる。センサ10への信号の入出力は,フォトカプラ11を介して行われる。フォトカプラ11は,固定部2に設けられた発光素子13及び受光素子14と,回転体1に設けられた受光素子15及び発光素子16とを含む。フォトカプラ11により,センサ10への信号の非接触的な入出力が実現されている。
【0023】
外部から回転体1に搭載されたセンサ10への信号の供給は,下記の過程で行われる。固定部2に設けられた発光素子13は,外部から供給される電気信号17に応答して光信号を生成する。回転体1に設けられた受光素子15は,発光素子13から光信号を受信し,該光信号に応答して電気信号18を生成する。センサ10は,電気信号18を受ける。
【0024】
一方,センサ10からの信号の受信は,下記の過程で行われる。センサ10が生成する電気信号19は,発光素子16に供給される。発光素子16は,電気信号19に応答して光信号を生成する。固定部2に設けられた受光素子14は,発光素子16から光信号を受信し,該光信号に応答して電気信号20を出力する。電気信号20は,固定部2に設けられた機器(図示されない)によって受信される。
【0025】
以上に説明されているように,本実施の第1形態では,誘導機8の使用により,ピッチ角調整装置5への3相電力の非接触的な供給が実現されている。更に,フォトカプラ11の使用により,センサ10への信号の非接触的な入出力が実現されている。
【0026】
(実施の第2形態)
図2は,本発明による風車の実施の第2形態を示す。実施の第1形態と同様に,センサ10への信号の入出力は,第1実施の形態と同様,フォトカプラ11によって非接触的に行われる。
【0027】
実施の第2形態では,ピッチ角調整装置5への電力の供給が,誘導機8の代わりに同軸型のロータリートランス21によって行われる。ロータリートランス21は,固定部2に固定される固定鉄心22及び一次巻線23と,回転体1に固定される回転鉄心24及び二次巻線25とから構成される。
【0028】
固定鉄心22は環状であり,回転体1の回転の中心1aに同軸に設けられている。固定鉄心22には窪みが設けられ,その断面はU字型である。固定鉄心22のくぼみには,一次巻線23が挿入される。一次巻線23は,環状であり,回転体1の回転の中心1aに同軸に設けられている。一次巻線23には,電力線26を介して単相電力が供給される。
【0029】
回転体1に設けられる回転鉄心24と二次巻線25とは,半径方向において,固定鉄心22及び一次巻線23と対向する。回転鉄心24は環状であり,回転体1の回転の中心1aに同軸に設けられている。回転鉄心24には窪みが設けられ,その断面はU字型である。回転鉄心24の窪みには,固定巻線25が挿入される。二次巻線25は,環状であり,回転体1の回転の中心1aに同軸に設けられている。
【0030】
固定鉄心22と回転鉄心24とは,わずかな隙間を挟んで対向し,一次巻線23と二次巻線25とに鎖交する磁路を形成する。
【0031】
このような構造を有するロータリートランス21は,電力線26に供給される単相電力を,非接触的にピッチ角調整装置5に供給する。一次巻線23に該単相電力が供給されると,一次巻線23は,磁束を発生する。発生された磁束は,固定鉄心22と回転鉄心24とによって構成される磁路を通過して,二次巻線25に鎖交する。磁束が鎖交することによって,二次巻線25に単相電圧が誘起され,二次巻線25からピッチ角調整装置5に単相電力が供給される。
【0032】
以上に説明されているように,本実施の第2形態では,ロータリートランス21の使用により,ピッチ角調整装置5への単相電力の非接触的な供給が実現されている。
【0033】
実施の第2形態において,ロータリートランス21の構造は,変更され得る。例えば,固定鉄心22と回転鉄心24との断面の形状は,E字型であることが可能である。更に,同軸型のロータリートランス21の代わりに,フラット型のロータリートランスが使用され得る。
【0034】
更に,実施の第1形態及び実施の第2形態の両方において,電力が供給される機器と,信号の入出力が行われる機器とは,ピッチ角調整装置5及びセンサ10以外の他の機器であることも可能である。電力が供給される機器と,信号の入出力が行われる機器とは,別の機器である必要はない。
【0035】
【発明の効果】
本発明により,風車ロータと同体に回転する回転体に搭載された機器に,非接触的に電力を供給する技術が提供される。
また本発明により,風車ロータと同体に回転する回転体に搭載された機器と,非接触的に信号を交換可能にする技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は,本発明による風車の実施の第1形態を示す。
【図2】図2は,本発明による風車の実施の第2形態を示す。
【符号の説明】
1:回転体
1a:中心
2:固定部
3:軸受
4:連結材
5:ピッチ角調整装置
6:一次巻線
7:二次巻線
8:誘導機
9:3相電力線
10:センサ
11:フォトカプラ
13,16:発光素子
14,15:受光素子
17〜20:電気信号
21:ロータリートランス
22:固定鉄心
23:一次巻線
24:回転鉄心
25:二次巻線
26:電力線[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to wind turbines. The present invention particularly relates to a wind turbine in which equipment is mounted on a rotating body that rotates in the same manner as a wind turbine rotor.
[0002]
[Prior art]
Various devices are connected to the windmill rotor of the windmill. Various sensors and a pitch angle adjusting mechanism for adjusting the pitch angle of the blades of the wind turbine rotor are typical devices connected to the wind turbine rotor. The equipment connected to the windmill rotor must be mounted on a rotating body that rotates in the same manner as the windmill rotor.
[0003]
In order to operate a device mounted on a rotating body that rotates together with a wind turbine rotor, it is necessary to supply power to the device from the outside, transmit a signal to the device, and receive a signal from the device. There may be. 2. Description of the Related Art A slip ring is known as a means for supplying electric power to a device mounted on a rotating body from the outside and mediating the exchange of signals with the device. The slip ring includes an annular conductor and a conductive brush, and realizes electrical connection between the fixed member and the rotating body by sliding between the annular conductor and the brush. However, the slip ring requires periodic maintenance because the annular conductor and the brush wear. Further, since the annular conductor and the brush are in mechanical contact with each other, the slip ring is likely to fail.
[0004]
It is desired to provide a technology for non-contactly supplying power to a device mounted on a rotating body that rotates together with a wind turbine rotor, and for exchanging signals with the device in a non-contact manner.
[0005]
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-7-204192 [Patent Document 2]
JP 2001-338820 A [Patent Document 3]
JP-A-10-281900
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a technology for supplying electric power to a device mounted on a rotating body that rotates together with a wind turbine rotor in a contactless manner.
It is another object of the present invention to provide a technology that enables a signal to be exchanged in a non-contact manner with a device mounted on a rotating body that rotates together with a wind turbine rotor.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Hereinafter, means for solving the problem will be described using numbers and symbols used in [Embodiments of the invention]. These numbers and symbols are added to clarify the correspondence between the description in [Claims] and the description in [Embodiment of the Invention]. However, the added numbers and symbols shall not be used for interpreting the technical scope of the invention described in [Claims].
[0009]
A windmill according to the present invention includes a fixed part (2), a windmill rotor (not shown), and a rotating body (1) integrally joined to the windmill rotor and rotatably supported relative to the fixed part (2). 1). The fixed part (2) includes primary windings (6) and (23) supplied with electric power. The rotating body (1) is connected to the secondary windings (7) and (25) that perform electromagnetic interaction with the primary windings (6) and (23) and the secondary windings (7) and (25). And a first device (5). Power is supplied from the primary windings (6) and (23) to the first device (5) via the secondary windings (7) and (25). The wind turbine is configured to contactlessly transfer power to the first device (5) by electromagnetic interaction between the primary windings (6) and (23) and the secondary windings (7) and (25). Can be supplied.
[0010]
It is preferable that the primary winding (6) and the secondary winding (7) constitute the induction machine (8) in that the three-phase power can be easily supplied to the first device (5). .
[0011]
When the three-phase power is supplied via the induction machine (8), the first device (5) is driven by the three-phase power supplied from the secondary winding (7) and is driven by the blade of the windmill rotor (not shown). It is preferable to apply a blade pitch adjusting device (5) for adjusting the pitch angle of (1).
[0012]
When three-phase power is supplied via the induction machine (8), it is preferable that the rotating direction of the rotating magnetic field generated by the primary winding (6) and the rotating direction of the rotating body (1) are opposite to each other. It is.
[0013]
The primary winding (23) and the secondary winding (25) can also constitute a rotary transformer (21).
[0014]
The fixed part (2) further includes a light emitting element (13) to which the first electric signal (17) is supplied and outputs the first optical signal in response to the first electric signal (17), and the rotating body (1). ) Further receives the first optical signal and outputs a second electric signal (18) in response to the first optical signal; and a light receiving element (15) in response to the second electric signal (18). The configuration including the operating second device (10) is preferable in that a signal can be transmitted from the fixed unit (2) side to the second device (10).
[0015]
The rotator (1) is further supplied with a second device (10) for generating a third electric signal (18) and a third electric signal (19), and the second electric device (19) is responsive to the third electric signal (19). A light-emitting element (16) for outputting two optical signals; and the fixing part (2) further includes a light-receiving element (14) for outputting a fourth electric signal (20) in response to the second optical signal. The configuration is preferable in that the fixed unit (2) can receive a signal from the second device (10).
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(First embodiment)
In the first embodiment of the wind turbine according to the present invention, a
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
The supply of the three-phase power to the pitch
[0020]
It is preferable that the rotating direction of the rotating magnetic field generated by the primary winding 6 be reversed from the rotating direction of the
[0021]
It is preferable that the pitch
[0022]
The
[0023]
The supply of a signal from the outside to the
[0024]
On the other hand, the reception of the signal from the
[0025]
As described above, in the first embodiment, non-contact supply of three-phase power to the pitch
[0026]
(Second embodiment)
FIG. 2 shows a second embodiment of the wind turbine according to the present invention. As in the first embodiment, the input and output of signals to and from the
[0027]
In the second embodiment, the supply of power to the pitch
[0028]
The fixed
[0029]
The
[0030]
The fixed
[0031]
The
[0032]
As described above, in the second embodiment, the non-contact supply of the single-phase power to the pitch
[0033]
In the second embodiment, the structure of the
[0034]
Further, in both the first embodiment and the second embodiment, a device to which power is supplied and a device to input / output a signal are devices other than the pitch
[0035]
【The invention's effect】
According to the present invention, there is provided a technology for non-contactly supplying power to a device mounted on a rotating body that rotates together with a wind turbine rotor.
According to the present invention, there is also provided a technology capable of contactlessly exchanging a signal with a device mounted on a rotating body that rotates together with a wind turbine rotor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a first embodiment of a wind turbine according to the present invention.
FIG. 2 shows a second embodiment of the wind turbine according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1: rotating
Claims (7)
風車ロータと,
前記風車ロータに同体に接合され,前記固定部に対して相対的に回転可能に支持された回転体
とを備え,
前記固定部は,電力を供給される一次巻線を含み,
前記回転体は,
前記一次巻線と電磁気的相互作用を行う二次巻線と,
前記二次巻線に接続される第1機器
とを含み
前記電力は,前記一次巻線から前記二次巻線を介して前記第1機器に供給される
風車。Fixed part,
With a windmill rotor,
A rotating body integrally joined to the wind turbine rotor and rotatably supported relative to the fixed portion;
The fixed part includes a primary winding supplied with power,
The rotating body is
A secondary winding that interacts electromagnetically with the primary winding;
A first device connected to the secondary winding, wherein the power is supplied to the first device from the primary winding via the secondary winding.
前記一次巻線と前記二次巻線とは,誘導機を構成し,
前記電力は,3相電力である
風車。The windmill according to claim 1,
The primary winding and the secondary winding constitute an induction machine,
A windmill, wherein the power is three-phase power.
前記風車ロータは,ブレードを含み,
前記第1機器は,前記二次巻線から供給される前記3相電力によって駆動されて前記ブレードのピッチ角を調節する翼ピッチ調節装置である
風車。The windmill according to claim 2,
The wind turbine rotor includes a blade,
The first device is a wind turbine which is a blade pitch adjusting device driven by the three-phase power supplied from the secondary winding to adjust a pitch angle of the blade.
前記一次巻線が生成する回転磁界の回転方向と,前記回転体の回転方向とは逆である
風車。The windmill according to claim 2,
A windmill in which a rotating direction of a rotating magnetic field generated by the primary winding is opposite to a rotating direction of the rotating body.
前記一次巻線と前記二次巻線とは,ロータリートランスを構成する
風車。The windmill according to claim 1,
A windmill, wherein the primary winding and the secondary winding constitute a rotary transformer.
前記固定部は,更に,第1電気信号が供給され,前記第1電気信号に応答して第1光信号を出力する発光素子を含み,
前記回転体は,更に,
前記第1光信号を受け,前記第1光信号に応答して第2電気信号を出力する受光素子と,
前記第2電気信号に応答して動作する第2機器
とを含む
風車。The windmill according to claim 1,
The fixing unit further includes a light emitting element to which a first electric signal is supplied and outputs a first optical signal in response to the first electric signal,
The rotating body further comprises:
A light receiving element that receives the first optical signal and outputs a second electric signal in response to the first optical signal;
A second device that operates in response to the second electrical signal.
前記回転体は,更に,
第3電気信号を生成する第2機器と,
前記第3電気信号が供給され,前記第3電気信号に応答して第2光信号を出力する発光素子
とを含み,
前記固定部は,更に,前記第2光信号に応答して第4電気信号を出力する受光素子
を含む
風車。The windmill according to claim 1,
The rotating body further comprises:
A second device for generating a third electrical signal;
A light emitting element to which the third electric signal is supplied and which outputs a second optical signal in response to the third electric signal;
The windmill further includes a light receiving element that outputs a fourth electric signal in response to the second optical signal.
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JP (1) | JP2004140971A (en) |
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