JP2005094872A

JP2005094872A - 同期型多段発電機における電圧制御機構

Info

Publication number: JP2005094872A
Application number: JP2003322590A
Authority: JP
Inventors: Jiro Tsukahara; 次郎塚原; Tokuyuki Kono; 徳之河野
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 2003-09-16
Filing date: 2003-09-16
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】出力電圧を細かく制御することができる同期型多段発電機における電圧制御機構を提供する。
【解決手段】例えば風力発電用の二段２，３の同期型多段発電機１において、一方の段２の固定子８を回転変位させることができるようになされていて、それにより、段２，３間において出力電圧の位相にずれを生じさせることができるようになされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、風力発電などに用いられる同期型多段発電機における電圧制御機構に関する。

例えば、風力発電用の発電機として同期型の多段発電機を用いることがあるが、この同期型多段発電機において、出力電圧の制御を、電気回路を利用した切換えによって行う構成としただけでは、出力電圧を整数倍単位でしか制御することができず、そのため、出力電圧の細かい制御を行うことができない。

具体的には、例えば、同期型二段発電機において、一方の段が図３（イ）に示すような電圧波形で、もう一方の段が図３（ロ）に示すような電圧波形である場合は、いずれか一方の段のみで発電することにより図３（ハ）に点線で示すような電圧波形が得られ、回路を切り換えることで両段で発電することにより図３（ハ）に実線で示すような電圧波形が得られるが、それ以上細かい電圧制御を行うことができない。

本発明は、上記のような問題点に鑑み、出力電圧を細かく制御することができる同期型多段発電機における電圧制御機構を提供することを課題とする。

上記の課題は、段間で磁界の相対位置関係及び／又はコイルの相対位置関係を回転方向において変化させることができるようになされていることを特徴とする同期型多段発電機における電圧制御機構によって解決される。

この電圧制御機構では、段間で磁界の相対位置関係及び／又はコイルの相対位置関係を回転方向において変化させることにより、段間で出力電圧の位相にずれを生じさせることができ、その位相差によって出力電圧を細かく制御することができる。

本発明の同期型多段発電機における電圧制御機構は、以上のとおりのものであるから、出力電圧を細かく制御することができる。

次に、本発明の実施最良形態を図面に基づいて説明する。

図１に示す実施形態の同期型多段発電機１は、風力発電に用いられるもので、二段２，３からなっており、プロペラ型の風車４の回転シャフト５の回転が各段２，３に伝えられて発電が行われるようになされている。

各段２，３には、回転シャフト５の回転によって回転する対の回転子６，７と、これら回転子６，７間に介設された固定子８とが備えられている。

一方の回転子６には、複数の永久磁石９…が、もう一方の回転子７と対向する側において、回転軸線から半径線方向に離れた位置で周方向に一周にわたってＳ極とＮ極とを交互配置にするように配列されて備えられ、また、もう一方の回転子７にも、前記一方の回転子６と同数の複数の永久磁石９…が、前記一方の回転子６と対向する側において、回転軸線から半径線方向に離れた位置で周方向に一周にわたってＳ極とＮ極とを交互配置にするように配列されて備えられる。そして、両回転子６，７は、一方の回転子６の各永久磁石９…ともう一方の回転子７の各永久磁石９…とが異極同士を向き合わせるようにして一体回転するよう備えられている。

また、固定子８には、各回転子６，７の永久磁石９…，９…と同数の複数のコイル１０…が備えられ、各コイル１０…は、回転軸線から半径線方向に離れた位置で周方向に一周にわたって配列されて備えられる。

そして、本実施形態では、実線矢印で示すように、一方の段２の固定子８を回転変位させることができるようになされており、それにより、段２，３間でコイル１０…，１０…の相対位置関係を回転方向において変化させることができるようになされている。なお、一方の段２の固定子８を回転変位させる機構に制限はなく、種々の機構が採用されてよい。

上記の同期型多段発電機における電圧制御機構では、各段２，３がそれぞれ図３（イ）（ロ）に示すように同一位相の電圧波形で発電を行う場合には、図３（ハ）に示すように、それらのピーク部分が重ね合わされて出力電圧の大きな発電が行われる。

その状態から、図１に実線矢印で示すように、一方の段２の固定子８を特定の回転角度だけ回転変位させれば、図２（イ）（ロ）に示すように、段２，３間で電圧波形の位相にずれを生じ、それらを重ね合わせた電圧波形は、図３（ハ）に実線で示すようになり、その出力電圧は、各段２，３単独の場合の出力電圧よりも高く、かつ、同一位相の電圧波形が重ね合わされる場合よりも低い中間高さの出力電圧に制御される。また、前記一方の段２の固定子８の回転角度を上記の場合と異ならせれば、異なる出力電圧に制御される。

このように、上記の電圧制御機構では、一方の段２の固定子８を回転変位させることができるようになされているので、これを回転変位させて段２，３間で出力電圧の位相にずれを生じさせることができ、その位相差を利用して出力電圧を細かく制御することができる。なお、一方の段２の固定子８の回転変位角度は無段階に調節できるようになされていてもよいし、多段階に調節できるようになされていてもよい。

以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、段２，３間で出力電圧の位相にずれを生じさせる手段として、一方の段２の固定子８のみが回転変位できるようになされている場合を示したが、もう一方の段３の固定子８のみが回転変位できるようになされていてもよいし、両方の段２，３の固定子８，８がそれぞれ回転変位できるようになされていてもよい。そのほか、図１に点線矢印で示すように、いずれか少なくとも一方の段の対の回転子６，７を一体回転変位できるようにすることで、段２，３間で磁界の相対位置関係を回転方向において変化させることができるようにし、それによって段２，３間で出力電圧の位相にずれを生じさせるようにしてもよい。また、いずれか少なくとも一方の段の対の回転子６，７を一体回転変位できるようにすることにより段２，３間で磁界の相対位置関係を回転方向において変化させることができるようにすると共に、いずれか少なくとも一方の段の固定子８を回転変位できるようにすることにより段２，３間でコイル１０…，１０…の相対位置関係を回転方向において変化させることができるようにし、それによって段２，３間で出力電圧の位相にずれを生じさせることができるようにするのもよい。

また、上記の実施形態では、永久磁石９…付きの対の回転子６，７とそれらの間に介設されたコイル１０…付きの固定子８とによって各段２，３を構成した場合を示しているが、磁界が固定子によって形成されて発電用のコイルが回転子の側に備えられた発電機であってもよいし、磁界が永久磁石によらずに例えば電磁石で形成された発電機であってもよい。

更に、上記の実施形態では、二段の同期型発電機を対象として説明したが、三段以上の同期型発電機であってもよい。また、上記の実施形態では、風力発電用の同期型多段発電機について述べたが、本発明が対象としている同期型多段発電機が風力発電用のものに限らないことはいうまでもない。

実施形態の同期型多段発電機と電圧制御機構を示す斜視図である。上記の電圧制御機構による発電状態の一例を示すもので、図（イ）は一方の段の電圧波形を示すグラフ図、図（ロ）はもう一方の段の電圧波形を示すグラフ図、図（ハ）は両段の電圧波形を重ね合わせて形成される電圧波形を示すグラフ図である。上記の電圧制御機構による発電状態の他の一例、ないしは、従来の電圧制御機構による発電状態を示すもので、図（イ）は一方の段の電圧波形を示すグラフ図、図（ロ）はもう一方の段の電圧波形を示すグラフ図、図（ハ）は両段の電圧波形を重ね合わせて形成される電圧波形を示すグラフ図である。

符号の説明

１…同期型多段発電機
２…段
３…段
６…回転子
７…回転子
８…固定子
９…永久磁石
１０…コイル

Claims

段間で磁界の相対位置関係及び／又はコイルの相対位置関係を回転方向において変化させることができるようになされていることを特徴とする同期型多段発電機における電圧制御機構。