JP2007132295A - Wind turbine generator - Google Patents

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Yasuhiro Ichikawa
泰弘 市川
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Yanmar Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To firmly fix a blade of a wind turbine provided in a wind turbine generator or the like by bolts not to come off. <P>SOLUTION: In the wind turbine generator 1 provided with a wind turbine 2 fixing blades 8 rotatably connected via a plurality of shanks 10 on a hub 9 fixed on a tip of a main shaft 3 by the bolts 2, an imbedding part 22a for imbedding the blades 8 is provided in one side in a longitudinal direction of the bolts 22, a screw part 22b formed on another side of the bolts 22, a flange part 22c is provided in a middle in the longitudinal direction of the bolts 22, and the flange part 22c is imbedded in the blade 8 together with the imbedding part 22a. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、風力エネルギーを電気エネルギーに変換する風力発電装置に関し、特に風車の構造に関する。   The present invention relates to a wind turbine generator that converts wind energy into electrical energy, and more particularly to the structure of a windmill.

従来から、風車と、該風車と主軸などで連結された発電機と、該発電機などを収容するナセルと、該ナセルを旋回可能に支持するタワーなどを備え、該タワーで風車やナセルを所定の高さに保持して、風車で風力エネルギーを回転動力に変換し、該回転動力を主軸を介して発電機に伝達して、該発電機で回転動力を電気エネルギーに変換するように構成された風力発電装置は公知となっている。このような風力発電装置に用いられる風車では、主軸の先端のハブに複数のブレードがシャンクなどの連結部材を介して取り付けられており、ブレードはボルトによりシャンクに固定され、シャンクはハブに対して回転可能に連結されていた（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−０３１０３１号公報 Conventionally, a wind turbine, a generator connected to the wind turbine by a main shaft, a nacelle that accommodates the generator, a tower that rotatably supports the nacelle, and the like are provided, and the wind turbine and the nacelle are predetermined in the tower. The wind power is converted into rotational power by the windmill, the rotational power is transmitted to the generator via the main shaft, and the rotational power is converted into electric energy by the generator. Wind turbine generators are known. In a wind turbine used in such a wind turbine generator, a plurality of blades are attached to a hub at the tip of a main shaft via a connecting member such as a shank, the blade is fixed to the shank by a bolt, and the shank is attached to the hub. It was connected so that rotation was possible (for example, refer to patent documents 1).
JP 2002-031031 A

しかし、従来のような構成では、ブレードにボルトを埋め込み、該ブレードとシャンクを連結してナットで固定する構成であったので、ナットを強く締め付けるとボルトに引き抜き力がかかり、さらに風車の回転時にブレードとシャンクとを固定するボルトに引出力が大きくかかり、ボルトが抜け出しやすくなっていた。そのため、ブレードがシャンクから外れる恐れがあった。   However, in the conventional configuration, the bolt is embedded in the blade, the blade and the shank are connected and fixed with a nut, so if the nut is tightened strongly, a pulling force is applied to the bolt, and further when the windmill rotates A large pulling force was applied to the bolt for fixing the blade and the shank, and the bolt was easily pulled out. As a result, the blade may be detached from the shank.

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。   The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.

即ち、請求項１においては、主軸の先端に固定したハブに、回転自在に連結した複数のシャンクを介してブレードをボルトにより固定する風車を備えた風力発電装置において、前記ボルトの長手方向一側にブレードに埋め込むための埋込部を備え、該ボルトの他側にネジ部を形成し、該ボルトの長手方向中途部に鍔部を設け、該鍔部を埋込部とともにブレードに埋め込む構成としたものである。   In other words, in the wind turbine generator according to claim 1, the wind turbine generator includes a wind turbine in which a blade is fixed by a bolt via a plurality of shanks rotatably connected to a hub fixed to the tip end of the main shaft. And an embedding part for embedding in the blade, a screw part is formed on the other side of the bolt, a collar part is provided in the middle in the longitudinal direction of the bolt, and the collar part is embedded in the blade together with the embedding part. It is what.

請求項２においては、前記ボルトのブレード側先端を、ブレードの内周面の形状に合わせた面取形状としたものである。   According to a second aspect of the present invention, the blade-side tip of the bolt has a chamfered shape that matches the shape of the inner peripheral surface of the blade.

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。   As effects of the present invention, the following effects can be obtained.

請求項１においては、前記ボルトの埋込部に引抜力がかからなくなり、ボルトのブレードからの抜出を防止することができる。したがって、ブレードをシャンクに強固に固定することができる。   According to the first aspect of the present invention, the pulling force is not applied to the embedded portion of the bolt, and the bolt can be prevented from being pulled out from the blade. Therefore, the blade can be firmly fixed to the shank.

請求項２においては、前記ボルトの埋込部の長さをできるだけ長くして、該ボルトの埋込部の抜出力を小さくすることができ、また面取形状部により回転の防止を図ることもできる。これにより、ボルトのブレードからの抜出を防止することができる。   In claim 2, the length of the embedded portion of the bolt can be made as long as possible to reduce the output of the embedded portion of the bolt, and the chamfered shape portion can prevent rotation. it can. Thereby, it is possible to prevent the bolt from being pulled out from the blade.

次に、発明の実施の形態を説明する。   Next, embodiments of the invention will be described.

図１は本発明の一実施例に係る風力発電装置の正面図、図２はナセル内部の構造を示す側面断面図、図３はブレードの固定部の構造を示す断面図である。   FIG. 1 is a front view of a wind turbine generator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side sectional view showing a structure inside a nacelle, and FIG. 3 is a sectional view showing a structure of a fixing portion of a blade.

図１、図２に示すように、風力発電装置１は、風車２と、該風車２と主軸３で直結された発電機と、該発電機などを収容するナセル５と、該ナセル５を旋回可能に支持するタワー６などを備え、該タワー６で風車２やナセル５を所定の高さに保持して、風車２で風力エネルギーを回転動力に変換し、該回転動力を主軸３を介して発電機に伝達して、該発電機で回転動力を電気エネルギーに変換するように構成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the wind turbine generator 1 includes a windmill 2, a generator directly connected to the windmill 2 and the main shaft 3, a nacelle 5 that accommodates the generator and the like, and turns the nacelle 5. A tower 6 that can be supported, and the like. The tower 6 holds the windmill 2 and the nacelle 5 at a predetermined height, the windmill 2 converts wind energy into rotational power, and the rotational power is transmitted via the main shaft 3. The power is transmitted to a generator, and the generator is configured to convert rotational power into electric energy.

前記風車２はナセル５の前方に配置され、複数のブレード８・８・８をハブ９にシャンク（取付部材）１０を介して所定間隔（角度）ごとに連結して構成されている。そして、該ハブ９がナセル５から延出される主軸３の一端（前端）に固定されて、ブレード８・８・８からなる風車２が主軸３を回転中心として回転可能とされている。一方、ナセル５内に配置される主軸３の他端（後端）には発電機が連結されている。   The windmill 2 is arranged in front of the nacelle 5 and is configured by connecting a plurality of blades 8, 8, 8 to a hub 9 at predetermined intervals (angles) via a shank (attachment member) 10. The hub 9 is fixed to one end (front end) of the main shaft 3 extending from the nacelle 5 so that the wind turbine 2 composed of blades 8, 8, and 8 can rotate about the main shaft 3. On the other hand, a generator is connected to the other end (rear end) of the main shaft 3 disposed in the nacelle 5.

前記風車２の各ブレード８を連結するハブ９は、ノーズコーン１２で覆われている。ノーズコーン１２は中空の略円錐状に形成され、その基端がナセル５の前端に重複するようにナセル５の前方に配置されている。そして、該ノーズコーン１２の前後方向中途部内周面に複数のステー１３がハブ９前端面に向かって突出するように設けられ、該ステー１３の突出端がハブ９の前端に固設された環状プレート１４に固定されている。   A hub 9 connecting the blades 8 of the windmill 2 is covered with a nose cone 12. The nose cone 12 is formed in a hollow, substantially conical shape, and is disposed in front of the nacelle 5 so that its base end overlaps the front end of the nacelle 5. A plurality of stays 13 are provided on the inner peripheral surface of the nose cone 12 in the longitudinal direction so as to protrude toward the front end surface of the hub 9, and the protruding end of the stay 13 is fixed to the front end of the hub 9. It is fixed to the plate 14.

さらに、前記ハブ９の後端には環状のブレーキディスク１５が固設され、該ブレーキディスク１５に複数のステー１６がノーズコーン１２の基部内周面に向かって突出するように設けられ、該ステー１６の突出端がノーズコーン１２の基部内周面に固定されている。こうして、ノーズコーン１２がハブ９の前端及び後端に強固に固定され、主軸３の回転に伴ってハブ９と一体回転されて、風車２とともにナセル５に対し相対回転可能とされている。   Further, an annular brake disk 15 is fixed to the rear end of the hub 9, and a plurality of stays 16 are provided on the brake disk 15 so as to protrude toward the inner peripheral surface of the base of the nose cone 12. 16 protruding ends are fixed to the inner peripheral surface of the base of the nose cone 12. In this way, the nose cone 12 is firmly fixed to the front end and the rear end of the hub 9, and is rotated integrally with the hub 9 along with the rotation of the main shaft 3, so that it can rotate relative to the nacelle 5 together with the windmill 2.

また、前記ハブ９は中空状に形成され、後端に有する開口部で同様に中空状に形成された主軸３と連通されている。ハブ９の外周には所定間隔ごとに開口部９ａが設けられ、各開口部９ａにシャンク１０の一端が挿入されて、該シャンク１０がハブ９に軸受を介して回転自在に支持されている。該シャンク１０の回転軸心は主軸３の軸心に対して直角方向に配置される。そして、該シャンク１０の他端に風車２のブレード８の基端が固定されて、ブレード８がハブ９にシャンク１０を介して回動可能に連結されている。   The hub 9 is formed in a hollow shape, and communicates with the main shaft 3 that is also formed in a hollow shape through an opening at the rear end. Openings 9a are provided on the outer periphery of the hub 9 at predetermined intervals. One end of the shank 10 is inserted into each opening 9a, and the shank 10 is rotatably supported by the hub 9 via a bearing. The axis of rotation of the shank 10 is arranged in a direction perpendicular to the axis of the main shaft 3. Then, the base end of the blade 8 of the wind turbine 2 is fixed to the other end of the shank 10, and the blade 8 is rotatably connected to the hub 9 via the shank 10.

前記ブレード８とシャンク１０との固定部では、ボルト２２及びナット２３・２３が用いられて、ブレード８とシャンク１０とが固定されている。図３に示すように、前記ボルト２２はその長手方向一側に埋込部２２ａを備え、長手方向他側にネジ部２２ｂを備えて構成されている。そして、埋込部２２ａがブレード８の基端部に設けられた埋込穴８ａに埋め込まれ、この状態でネジ部２２ｂがシャンク１０に設けられた固定孔を挿通した後、ナット２３・２３に螺合されて、ブレード８がシャンク１０に固定されるようになっている。   In the fixing portion between the blade 8 and the shank 10, bolts 22 and nuts 23 and 23 are used to fix the blade 8 and the shank 10. As shown in FIG. 3, the bolt 22 includes an embedded portion 22a on one side in the longitudinal direction and a screw portion 22b on the other side in the longitudinal direction. Then, the embedded portion 22a is embedded in the embedded hole 8a provided in the base end portion of the blade 8, and in this state, the screw portion 22b is inserted through the fixing hole provided in the shank 10, and then is inserted into the nuts 23 and 23. The blade 8 is fixed to the shank 10 by screwing.

そしてさらに、前記ボルト２２の長手方向中途部となる埋込部２２ａとネジ部２２ｂとの間には鍔部２２ｃが設けられ、該鍔部２２ｃはブレード８の埋込穴８ａの開口端部に穿設した座繰部８ｃに収納可能とされ、鍔部２２ｃの端面とブレード８の基端面８ｂが一致するように構成されている。こうして、該ボルト２２によるブレード８の固定作業時に埋込部２２ａがブレード８の埋込穴８ａに埋め込まれた場合に、該鍔部２２ｃの端面はブレード８の基端面８ｂと一致していることから、ナット２３・２３を締め付けると、鍔部２２ｃと座金（ナット２３・２３）の間でシャンク１０が締め付けられて、ボルト２２の埋込部２２ａに引抜力がかからない構成とされている。   Further, a flange portion 22c is provided between the embedded portion 22a, which is a midway portion in the longitudinal direction of the bolt 22, and the screw portion 22b. The flange portion 22c is provided at the opening end of the embedded hole 8a of the blade 8. It can be stored in the perforated counterbore 8c, and is configured such that the end surface of the flange 22c and the base end surface 8b of the blade 8 coincide. Thus, when the embedded portion 22a is embedded in the embedded hole 8a of the blade 8 during the fixing operation of the blade 8 with the bolt 22, the end surface of the flange portion 22c is coincident with the proximal end surface 8b of the blade 8. Therefore, when the nuts 23 and 23 are tightened, the shank 10 is tightened between the flange portion 22c and the washer (nuts 23 and 23), and no pulling force is applied to the embedded portion 22a of the bolt 22.

ここで、前記ブレード８は基端部のみボルト２２の埋込部２２ａを埋込可能とするべく若干厚みをもって中空状に形成されていることから、埋込部２２ａの長さはブレード８の内周面の形状により一定の長さに制限される。そのため、本実施例では前記制限を回避するようにボルト２２の埋込部２２ａ先端がブレード８の内周面の形状に合わせて、断面視で先細状の曲面に面取りされ、これが面取形状部２２ｄとされてブレード８先端側へ延出可能とされて、ボルト２２の埋込部２２ａの長さができるだけ長くとられている。こうして、ボルト２２の埋込部２２ａとブレード８の埋込穴８ａの接触面積の拡大が図られるとともに、ボルト２２自体をブレード８に対し回転不能として、抜出力の低減が図られている。   Here, since the blade 8 is formed in a hollow shape with a slight thickness so that the embedded portion 22a of the bolt 22 can be embedded only at the base end portion, the length of the embedded portion 22a is the inside of the blade 8. It is limited to a certain length by the shape of the peripheral surface. Therefore, in this embodiment, the tip of the embedded portion 22a of the bolt 22 is chamfered into a tapered curved surface in a sectional view in accordance with the shape of the inner peripheral surface of the blade 8 so as to avoid the restriction, and this is a chamfered shape portion. The length of the embedded portion 22a of the bolt 22 is as long as possible. In this way, the contact area between the embedded portion 22a of the bolt 22 and the embedded hole 8a of the blade 8 is increased, and the bolt 22 itself cannot be rotated with respect to the blade 8, thereby reducing the output force.

以上のように、主軸３の先端に固定したハブ９に、回転自在に連結した複数のシャンク１０を介してブレード８をボルト２２により固定する風車２を備えた風力発電装置１において、前記ボルト２２の長手方向一側にブレード８に埋め込むための埋込部２２ａを備え、該ボルト２２の他側にネジ部２２ｂを形成し、該ボルト２２の長手方向中途部に鍔部２２ｃを設け、該鍔部２２ｃを埋込部２２ａとともにブレード８に埋め込む構成としたので、ボルト２２の埋込部２２ａに引抜力がかからなくなり、ボルト２２のブレード８からの抜出を防止することができる。したがって、ブレード８をシャンク１０に強固に固定することができる。   As described above, in the wind turbine generator 1 provided with the wind turbine 2 that fixes the blade 8 with the bolts 22 via the plurality of shanks 10 that are rotatably connected to the hub 9 fixed to the tip of the main shaft 3, the bolt 22 An embedding portion 22a for embedding in the blade 8 on one side in the longitudinal direction of the bolt 22, a screw portion 22b is formed on the other side of the bolt 22, and a flange portion 22c is provided in the middle portion in the longitudinal direction of the bolt 22. Since the portion 22c is embedded in the blade 8 together with the embedded portion 22a, the pulling force is not applied to the embedded portion 22a of the bolt 22, and the bolt 22 can be prevented from being pulled out from the blade 8. Therefore, the blade 8 can be firmly fixed to the shank 10.

前記ボルト２２のブレード８側先端を、ブレード８の内周面の形状に合わせた面取形状としたので、ボルト２２の埋込部２２ａの長さをできるだけ長くして、該ボルト２２の埋込部２２ａの抜出力を小さくすることができ、また面取形状部２２ｄにより回転の防止を図ることもできる。これにより、ボルト２２のブレード８からの抜出を防止することができる。また、埋込部２２ａに溝などを加え、抜出の防止を図ることもできる。   Since the tip of the bolt 22 on the blade 8 side has a chamfered shape that matches the shape of the inner peripheral surface of the blade 8, the length of the embedded portion 22a of the bolt 22 is made as long as possible, and the bolt 22 is embedded. The output of the portion 22a can be reduced, and the chamfered shape portion 22d can prevent rotation. Thereby, the extraction of the bolt 22 from the blade 8 can be prevented. Moreover, a groove | channel etc. can be added to the embedding part 22a and prevention of extraction can also be aimed at.

本発明の一実施例に係る風力発電装置の正面図。The front view of the wind power generator concerning one example of the present invention. ナセル内部の構造を示す側面断面図。Side surface sectional drawing which shows the structure inside a nacelle. ブレードの固定部の構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the fixed part of a braid | blade.

符号の説明Explanation of symbols

２ 風車
８ ブレード
９ ハブ
１０ シャンク
２２ ボルト
２２ａ 埋込部
２２ｃ 鍔部
2 windmill 8 blade 9 hub 10 shank 22 bolt 22a embedding part 22c collar part

Claims (2)

主軸の先端に固定したハブに、回転自在に連結した複数のシャンクを介してブレードをボルトにより固定する風車を備えた風力発電装置において、前記ボルトの長手方向一側にブレードに埋め込むための埋込部を備え、該ボルトの他側にネジ部を形成し、該ボルトの長手方向中途部に鍔部を設け、該鍔部を埋込部とともにブレードに埋め込む構成としたことを特徴とする風力発電装置。   In a wind turbine generator having a wind turbine in which a blade is fixed by a bolt to a hub fixed to the tip of a main shaft via a plurality of shanks rotatably connected to each other in the longitudinal direction of the bolt. A wind power generation comprising: a screw portion formed on the other side of the bolt; a hook portion provided in the middle in the longitudinal direction of the bolt; and the hook portion embedded in the blade together with the embedded portion apparatus. 前記ボルトのブレード側先端を、ブレードの内周面の形状に合わせた面取形状としたことを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
The wind power generator according to claim 1, wherein the blade-side tip of the bolt has a chamfered shape that matches the shape of the inner peripheral surface of the blade.
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