JP2007051584A - Wind power generation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自然エネルギーの風を回転力に変換する風車を用いて発電を行う風力発電装置に関する。 The present invention relates to a wind turbine generator that generates power using a windmill that converts wind of natural energy into rotational force.
従来より、自然エネルギーである風力を利用して発電を行う風力発電装置が知られている。このような風力発電装置においては、定格出力の増大に伴い、比較的低速となる風車の回転数を増速して高速で発電機を駆動する必要が生じるため、風車の主軸と発電機の入力軸との間に遊星歯車等で構成される機械式の増速機が設けられている。このような増速機は、増速比が一定となる。(たとえば、特許文献1参照)
上述したように、一定速比の増速機を用いた従来装置では、自然現象の風力を有効に利用して電流変動の少ない良質の電力を効率よく安定して発電するため、発電機側にインバータ等を用いた可変速発電システムが必要となり複雑な発電システムとコストがかかる。また、遊星歯車を用いた機械式の増速機は、歯車の噛み合い騒音が大きくなりこれがタワーへ伝播して風車の騒音が大きくなるため、近年の環境問題として、発電時における運転騒音をより一層低減することが望まれる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、発電機側に可変速機能を設けることなく、安定した発電を行うことができる低騒音の風力発電装置を提供することにある。
As described above, in the conventional device using the speed increaser of the constant speed ratio, the generator side is used to efficiently and stably generate high-quality power with little current fluctuation by effectively using the natural wind power. A variable speed power generation system using an inverter or the like is required, which requires a complicated power generation system and cost. In addition, mechanical gearboxes using planetary gears increase gear meshing noise, which propagates to the tower and increases windmill noise. Reduction is desired.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a low-noise wind power generator capable of performing stable power generation without providing a variable speed function on the generator side. It is to provide.
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る風力発電装置は、支柱上に設置されたナセルに、風車翼を取り付けたロータヘッドに連結されて一体に回転する主軸と、該主軸の回転を増速して出力する増速機と、該増速機の出力により駆動される発電機とが設けられている風力発電装置であって、前記増速機が油圧式無段変速手段であることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
A wind power generator according to the present invention includes a main shaft that is connected to a rotor head on which wind turbine blades are attached to a nacelle installed on a support column, and a speed increasing device that accelerates and outputs the rotation of the main shaft. And a generator driven by the output of the speed increaser, wherein the speed increaser is a hydraulic continuously variable transmission means.
このような風力発電装置によれば、増速部を油圧式無段変速手段としたので、発電システムの可変速化が可能となる。 According to such a wind power generator, since the speed increasing portion is a hydraulic continuously variable transmission means, the power generation system can be made variable in speed.
上述した本発明によれば、増速機を油圧式無段変速手段として可変速化したので、発電機側にインバータ等の可変速発電システムを設けなくても、自然現象の風力を有効に利用して電流変動の少ない良質の電力を効率よく安定して発電することができる。
また、遊星歯車を用いた機械式の増速機がないので、歯車の噛み合い騒音の問題が解消され、発電時における運転騒音をより一層低減することもできる。
According to the present invention described above, the speed increaser is made variable as a hydraulic stepless transmission means, so that natural wind power can be used effectively without providing a variable speed power generation system such as an inverter on the generator side. As a result, it is possible to efficiently and stably generate high-quality power with little current fluctuation.
Further, since there is no mechanical gearbox using planetary gears, the problem of gear meshing noise can be solved, and operating noise during power generation can be further reduced.
以下、本発明に係る風力発電装置の軸カップリング構造の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図2に示す風力発電装置1は、基礎上に立設される支柱2と、支柱2の上端に設置されるナセル3と、略水平な軸線周りに回転可能にしてナセル3に設けられるローターヘッド4とを有している。
ローターヘッド4には、その回転軸線周りに放射状にして複数枚の風車翼5が取り付けられている。これにより、ローターヘッド4の回転軸線方向から風車翼5に当たった風の力が、ローターヘッド4を回転軸線周りに回転させる動力に変換されるようになっている。
Hereinafter, an embodiment of a shaft coupling structure of a wind turbine generator according to the present invention will be described with reference to the drawings.
A wind power generator 1 shown in FIG. 2 includes a
A plurality of
図1は、ナセル3の内部構造例を示す模式図である。ナセル3の内部には、風力を利用して得られる回転力を電気エネルギーに変換する機構として、油圧式無段変速手段の無段増速機10及び発電機7が設置されている。
無段増速機10は、ロータヘッド4と一体に回転する主軸6に連結された傾斜ポンプ部20と、発電機7の駆動軸8に連結されたポンプモータ部30とを備え、傾斜ポンプ部20とポンプモータ部30との間が2本の油圧配管11,12により連結された構成とされる。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the internal structure of the
The continuously
傾斜ポンプ部20のケーシング21内には、入力軸22と一体に回転する傾斜板23が設けられている。この傾斜板23は、図示しない傾斜角可変機構により、入力軸22の軸線に対する傾斜角度を所望の値に無段階調整できるようになっている。
また、傾斜ポンプ部20のケーシング21内には、主軸6の回転に伴う傾斜板23の偏心回転に連動して往復運動を行う一対の油圧ピストン24,25が設けられている。これらの油圧ピストン24,25には、各々独立した油圧流路を形成する油圧配管11,12の一端が連結されている。
なお、図中の符号26は、入力軸22を回動可能に支持する軸受である。
An
In addition, a pair of
In addition, the code |
ポンプモータ部30のケーシング31内には、出力軸32と一体に回転する傾斜板33が設けられている。この傾斜板33は、図示しない傾斜角可変機構により、出力軸32の軸線に対する傾斜角度を所望の値に無段階調整できるようになっている。
また、ポンプモータ部30のケーシング31内には、各々が傾斜ポンプ部20の油圧ピストン24,25と油圧配管11,12で連結され、油圧ピストン24,25から油圧を受けて傾斜板33を偏心回転させる油圧ピストン34,35が設けられている。この傾斜板33が傾斜回転することにより、出力軸32も一体に回転するので、この回転力により発電機7を駆動することができる。
なお、図中の符号26は、入力軸22を回動可能に支持する軸受である。
An
The
In addition, the code |
上述した構成の風力発電装置1では、風車翼5に受ける風力が回転力に変換されて主軸6を回転させる。この回転力を発生させる風力は自然現象であるため、人為的に制御することはできず、従って、常に変動することとなる。このため、無段増速機10により主軸6の回転数を所望の回転数に変速して発電機7を駆動する。
無段増速機10では、主軸6に直結された入力軸22が同じ回転数で回転する。また、傾斜板23は、入力軸22と同じ回転数で傾斜回転するので、外周部が入力軸22の方向へ揺動して油圧ピストン24,25を往復運動させる。油圧ピストン24,25は、傾斜板23の傾斜角度に応じてストロークが変化するので、往復運動の速度を変化させることができる。
In the wind turbine generator 1 having the above-described configuration, the wind force received by the
In the continuously variable speed increaser 10, the
このような油圧ピストン24,25の往復運動により、油圧配管11,12内の油圧が移動してポンプモータ部30の油圧ピストン34,35に作用する。図1に示す例において、油圧配管11内の油圧は、ポンプモータ部30側から傾斜ポンプ部20側へ移動しており、油圧配管12内の油圧は、反対に傾斜ポンプ部20側からポンプモータ部30側へ移動している。
この結果、油圧ピストン34,35が油圧を受けて傾斜板33を傾斜回転させることとなり、この回転と同じ回転数で出力軸32も回転する。このとき、傾斜板3の傾斜角度を調整することにより、油圧ピストン34,35のストロークが変動する。
By such reciprocating motion of the
As a result, the
また、無段変速機10の入力軸22と出力軸32との間では、傾斜板23,33の傾斜角度がいずれも一定に設定されている場合、ピストンのストローク比や面積比等の諸条件に応じて定まる一定の変速比により回転数の変速が行われる。
しかし、傾斜板23,33の傾斜角度を適宜変化させると、傾斜ポンプ部20側に設けた油圧ピストン24,25と、ポンプモータ部30側に設けた油圧ピストン34,35との間においてストローク比が変動する。このため、入力軸22の回転数と出力軸32との回転数は、無段階調整可能な傾斜板23,33の傾斜角度を適宜変化させることにより、変速比を無段階に制御することが可能となる。
Further, between the
However, if the inclination angles of the
従って、自然現象である風力の変動に応じて変化する主軸6の回転数は、傾斜板23,33の傾斜角度を調整することにより、無段増速機10を介して略一定の回転数となるよう変速することができる。すなわち、無段増速機10を油圧式無段変速手段として可変速化したので、発電機7側にインバータ等の可変速発電システムを設ける必要がなくなり、自然現象の風力を有効に利用して電流変動の少ない良質の電力を効率よく安定して発電することができる。しかも、無段変速機10を採用することで遊星歯車を用いた機械式の増速機が不要となるので、歯車の噛み合い騒音の問題も解消され、発電時における運転騒音をより一層低減することもできる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
Accordingly, the rotational speed of the
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably.
1 風力発電装置
3 ナセル
4 ロータヘッド
5 風車回転翼
6 主軸
7 発電機
8 駆動軸
10 無段増速機(油圧式無段変速手段)
11,12 油圧配管
20 傾斜ポンプ部
21,31 ケーシング
22 入力軸
23,33 傾斜板
24,25,34,35 油圧ピストン
26,36 軸受
30 ポンプモータ部
32 出力軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記増速機が油圧式無段変速手段であることを特徴とする風力発電装置。 A main shaft that is connected to a rotor head with wind turbine blades attached to a nacelle installed on a column, rotates integrally, a speed increaser that speeds up the rotation of the main shaft, and outputs the speed increaser. A wind power generator provided with a driven generator,
The wind power generator characterized in that the speed increaser is a hydraulic continuously variable transmission means.
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2005
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