JP2007527477A - 発電機 - Google Patents

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Abstract

風力発電機は、第１発電機手段及び第２発電機手段であって、２つの発電機手段との間の相対的な回転に応答して電流を発生すべく配設されているものと、羽根を有している少なくとも１つの回転部と、回転部に対して静止した関係で配設されている回転部バリヤ手段とを具備しており、第１回転部は、発電機手段のうちの一方の発電機手段へ作用的に接続されていると共に、軸方向シャフトを中心に第１の方向に、シャフトに垂直な空気の流れに晒されると回転すべく配設されており、そして、バリヤ手段は、羽根の羽根自由縁部経路の部分の周りにバリヤセクタを提供すべく構成されており、これにより、羽根がバリヤセクタを通って回転している間、バリヤセクタ内へ回転する羽根について行く空気が羽根自由縁部経路の外側へ流出するのが、阻止される。

Description

発明の背景
１．発明の分野
本発明は、発電機、特に、風力発電機に関する。
２．関連技術の記載
風力発電機の第１のタイプは、垂直ポスト上に装着されている羽根付きロータを利用している。ロータは、回転軸線に沿う方向に流れる空気に晒されると回転軸線を中心に回転すべく構成されている。
風力発電機の第２のタイプは、羽根付きロータであって、回転軸線に垂直な方向に流れる空気に晒されると回転軸線を中心に回転すべく構成されているものを利用している。
この第２のタイプの風力発電機は、英国特許第２ ３４１ ６４６ Ｂ号に開示されている。
発明の簡単な概要
本発明の第１の側面によると、電流を発生する発電機が、提供され、この発電機は、第１発電機手段と第２発電機手段とを具備している電流発生手段であって、前記第１発電機手段と前記第２発電機手段との間の相対的な回転に応答して電流を発生すべく配設されているものと、羽根を有している第１回転部とを具備しており、前記第１回転部は、軸線を中心に第１の方向に、前記軸線に垂直な空気の流れに晒されると回転すべく配設されており、前記第１回転部は、前記第１発電機手段及び前記第２発電機手段のうちの第１の発電機手段へ作用的に接続されており、ここで、前記発電機が、更に、前記第１回転部に対して静止した関係で配設されている第１回転部バリヤ手段を具備しており、前記バリヤ手段は、前記第１回転部の羽根自由縁部経路の部分の周りにバリヤを具備しているバリヤセクタを提供すべく構成されており、前記バリヤは、空気入口領域と空気出口領域との間を延在しており、前記空気入口領域において、羽根前縁部経路の部分が、羽根の裏面が空気の流れに晒されるのを可能にすべく、露出させられており、そして、前記空気出口領域において、羽根前縁部経路の部分が、羽根の裏面が順回転で前記バリヤセクタを通過させられるのを可能にすべく、露出させられており、これにより、空気の排出が、可能になり、前記バリヤ手段は、前記羽根が前記バリヤセクタを通って回転している間、前記バリヤセクタ内へ回転する羽根について行く空気が羽根自由縁部経路の外側へ流出するのを阻止すべく構成されている。
本発明の第２の側面によると、羽根を有している第２回転部と、第２回転部バリヤ手段とを更に具備している発電機が、提供され、前記第２回転部は、前記軸線を中心に第２の反対の方向に、前記軸線に垂直な空気の流れに晒されると回転すべく配設されており、前記第２回転部は、前記第１発電機手段及び前記第２発電機手段のうちの第２の発電機手段へ作用的に接続されており、そして、前記第２回転部バリヤ手段は、前記回転部の羽根自由縁部経路の部分の周りにバリヤを具備しているバリヤセクタを提供すべく構成されており、前記バリヤ手段は、前記羽根が前記バリヤセクタを通って回転している間、前記バリヤセクタ内へ回転する羽根について行く空気が羽根自由縁部経路の外側へ流出するのを阻止すべく構成されている。
本発明の第３の側面によると、羽根を有している第３回転部と、第３回転部バリヤ手段とを更に具備している発電機が、提供され、前記第３回転部は、前記第１発電機手段及び前記第２発電機手段のうちの一方の発電機手段へ作用的に接続されており、前記第３回転部バリヤ手段は、前記回転部の羽根自由縁部経路の部分の周りにバリヤを具備しているバリヤセクタを提供すべく構成されており、前記バリヤ手段は、前記羽根が前記バリヤセクタを通って回転している間、前記バリヤセクタ内へ回転する羽根について行く空気が羽根自由縁部経路の外側へ流出するのを阻止すべく構成されている。
以下、本発明が、添付図面を参照して、例示としてのみ、記載される。
発明を実施するための最良のモードの記載
図１
本発明を具体化している風力発電機１０１が、図１に示されている。図示されている発電機１０１は、自然の風の環境の中に位置させられるべく構成されており、この例においては、ビル１０３の屋根１０２の上に据えられている。風力発電機の隣に立って、発電機１０１に対して日常の保守・点検作業を行っている技術者１０４が、示されている。
示されているように、発電機１０１は、第１回転セクション１０５と、第２回転セクション１０６と、第３回転セクション１０７と、発電機電気手段セクション１０８とを具備している。発電機１０１は、また、入口ダクト手段１０９及び出口ダクト手段１１０をも設けられている。発電機１０１を通る気流が、矢印Ａ及びＢによって概略的に指示されている。
発電機１０１の３つの回転セクション１０５,１０６,１０７の中には、回転部が、存在している。本発明を具体化している風力発電機内で利用可能な回転部の例が、図２に示されている。
図２
回転部２０１は、回転軸線に垂直な空気の流れに晒されたときに軸線を中心に回転すべく、配設されている。図２に示されている例においては、回転部２０１は、軸方向シャフト２０２を中心に回転すべく配設されていると共に、ハブ２０３を具備しており、このハブ２０３からは、４つの弧状の羽根２０４,２０５,２０６,２０７が、延出している。あるいは、１つ又は２つ以上の羽根を有している回転部が、利用可能である。羽根２０４,２０５,２０６,２０７は、ハブ２０３の円周の周りに均等に分布させられている。各羽根２０４,２０５,２０６,２０７は、３つの自由縁部、例えば、羽根２０４の縁部２０８,２０９及び２１０を有しており、この場合、縁部２０８及び２１０は、羽根２０４の側縁部であり、そして、縁部２０９は、羽根２０４の前縁部である。
回転部２０１は、矢印Ｄによって指示されている方向の、軸方向シャフト２０２に垂直な空気の流れに晒されると、羽根の裏面(例えば、羽根２０５の裏面２１１)に衝突する、回転運動を生じさせる空気に応答して、軸方向シャフト２０２を中心に、矢印Ｃによって指示されている第１方向に回転すべく配設されている。
回転部２０１が回転すると、各羽根２０４,２０５,２０６,２０７は、羽根自由縁部経路２１２及び羽根前縁部経路２１３を画成し、羽根自由縁部経路２１２は、回転部２０１が回転する際に羽根２０４,２０５,２０６,２０７の自由縁部が移動するところの経路であり、そして、羽根前縁部経路２１３は、回転部２０１が回転する際に羽根２０４,２０５,２０６,２０７の前縁部が移動するところの経路である。
図３
図３は、回転部２０１に対して静止した関係で配設されている回転部バリヤ手段３０１を示している。バリヤ手段３０１は、回転部２０１用のバリヤセクタ、例えばバリヤセクタ３０２を提供すべく構成されており、このバリヤセクタ３０２は、回転部２０１の羽根自由縁部経路２１２の部分の周りのバリヤを具備しており、空気入口領域３０３と空気出口領域３０４との間を延在しており、その空気入口領域３０３において、羽根前縁部経路２１３の部分が、羽根２０４,２０５,２０６,２０７の裏面が空気の流れに晒されるのを可能にすべく、露出させられており、そして、その空気出口領域３０４において、羽根前縁部経路２１３の部分が、羽根２０４,２０５,２０６,２０７の裏面が順回転でバリヤセクタ３０２を通過させられるのを可能にすべく、露出させられている。図３に示されている例によると、矢印Ｃによって指示されている方向に回転部２０１が回転する際には、矢印Ｅによって指示されている流入空気は、空気入口領域３０３を通って流れ、そして、矢印Ｆによって指示されているように、空気出口領域３０４を通して排出される。
図３に示されている例においては、バリヤ手段は、空気出口領域３０４と空気入口領域３０３との間の第２バリヤセクタを、矢印Ｃによって指示されている方向に提供している。回転部２０１の自由縁部羽根経路の第１部分及び第２部分は、それぞれ、空気入口領域３０３及び空気出口領域３０４において露出させられている。
バリヤ手段３０１は、羽根２０４,２０５,２０６,２０７がバリヤセクタを通って回転している間、バリヤセクタ内へ回転する羽根２０４,２０５,２０６,２０７について行く空気が羽根自由縁部経路２１２の外側へ流出するのを阻止すべく構成されている。このように、バリヤ手段３０１は、バリヤセクタに入る空気の回転作用を強めるべく機能する。
図３に示されている例においては、バリヤ手段３０１は、２つのバリヤセクタを提供すべく構成されており、これらのバリヤセクタは、各々、回転部２０１の２つの羽根２０４,２０５,２０６,２０７の前縁部の間の距離に亘って延在している。従って、バリヤ手段３０１は、各々ほぼ９０度の２つのバリヤセクタを提供すべく構成されている。
図４
図４は、風力発電機１０１の第１回転セクション１０５を通る、図１に示されているI−I線に沿う、簡易断面図を示している。第１回転部４０１であって、回転部２０１の構成と同様な構成で、ハブ４０２と、このハブ４０２から延出している４つの弧状の羽根４０３,４０４,４０５,４０６とを具備しているものは、軸方向シャフト４０７の中心を通る回転軸線を中心に回転すべく配設されている。
空気入口領域４０９と空気出口領域４１０との間に第１バリヤセクタ及び第２バリヤセクタを提供しているバリヤ手段が、回転部４０１に対して静止した関係で配設されている。
入口ダクト１０９は、矢印Ａによって概略的に指示されている方向に流れる流入空気を空気入口領域４０９の方へ方向付けるべく配設されている。図示されている例においては、空気が羽根４０３,４０４,４０５,４０６の裏面に衝突して回転部４０１を矢印Ｆによって指示されている方向(図４において、この方向は、入口空気ダクト１０９から出口空気ダクト１１０への時計回りである)に回転させるように、入口空気ダクト１０９は、空気入口領域４０９を通る空気の流れを方向付けるべく、配設されている。空気入口領域４０９からバリヤ手段４０８を通って流れる空気は、空気出口領域４１０を通して排出される。出口空気ダクト１１０は、矢印Ｂによって概略的に指示されている方向に流れる流出空気を、空気出口領域４１０から離れる方へ方向付けるべく配設されている。
この例においては、空気入口領域４０９の面積は、空気出口領域４１０の面積のほぼ半分である。この関係は、矢印Ｆによって指示されている方向に回転部４０１が回転する際に、回転部４０１の羽根自由縁部経路内に生成されるべき部分真空を空気出口領域４１０にもたらし、これにより、空気入口領域４０９から流れる空気の回転作用が、強められる。
更に、バリヤ手段４０８は、空気入口領域４０９と空気出口領域４１０との間の２つのバリヤセクタであって、回転部４０１が回転する際に回転部４０１の羽根自由縁部経路内に生成されるべき渦をもたらすべく配設されているものを、矢印Ｇによって指示されている方向に提供すべく構成されており、渦は、回転部４０１の羽根自由縁部経路内を流れる空気の回転作用を強める。
回転部４０１は、また、示されている構成においては、羽根４０３,４０４,４０５,４０６の裏面と次の羽根４０３,４０４,４０５,４０６の表面との間を延びている結合手段、例えば、羽根４０４の裏面４１２と羽根４０５の表面４１３との間を延びているケーブル４１１を、各羽根４０３,４０４,４０５,４０６の前縁部と次の羽根４０３,４０４,４０５,４０６の底部との間に具備している。回転部結合手段は、回転部４０１が回転する際に、羽根４０３,４０４,４０５,４０６の相対的な位置を安定させるべく構成可能であり、これにより、回転部４０１が回転する際に羽根４０３,４０４,４０５,４０６によって経験される撓みの量が、調整され、且つ/又は、回転運動を生じさせる空気によって作用されつつある羽根４０３,４０４,４０５,４０６が、次の羽根４０３,４０４,４０５,４０６を引っ張る。
図５
図５は、風力発電機１０１の第２回転セクション１０６を通る、図１に示されているII−II線に沿う、簡易断面図を示している。第２回転部５０１は、回転部４０１の構成と同様に、ハブ５０２と、このハブ５０２から延出している４つの弧状の羽根５０３,５０４,５０５,５０６と、結合手段とを具備している。回転部５０１も、やはり、軸方向シャフト４０７の中心に沿う、回転部４０１と同じ回転軸線を中心に回転すべく配設されている。
空気入口領域５０８と空気出口領域５０９との間に第１バリヤセクタ及び第２バリヤセクタを提供するバリヤ手段５０７が、回転部５０１に対して静止した関係で配設されている。この例においては、空気入口領域５０８の面積は、空気出口領域５０９の面積のほぼ半分である。
入口ダクト１０９は、矢印Ａによって概略的に指示されている方向に流れる流入空気を空気入口領域５０８の方へ方向付けるべく配設されている。図示されている例においては、空気が羽根５０３,５０４,５０５,５０６の裏面に衝突して回転部５０１を矢印Ｈによって指示されている方向(図５において、この方向は、入口空気ダクト１０９から出口空気ダクト１１０への反時計回りである)に回転させるように、入口空気ダクト１０９は、空気入口領域５０８を通る空気の流れを方向付けるべく、配設されている。従って、回転部５０１は、図１、図４及び図５において矢印Ａ及びＢによって概略的に指示されている、発電機１０１を通る同じ気流に晒されると、軸方向シャフト４０７を中心に、回転部４０１とは反対の方向に回転すべく配設されている。空気入口領域５０８からバリヤ手段５０７を通って流れる空気は、空気出口領域５０９を通して排出される。出口空気ダクト１１０は、矢印Ｂによって概略的に指示されている方向に流れる流出空気を、空気出口領域５０９から離れる方へ方向付けるべく配設されている。
風力発電機１０１の第３回転セクション１０７は、構成に関して、回転セクション１０５と同様であり、この場合、第３回転部(図９に示されている)は、第１回転部４０１と同様であり、軸方向シャフト４０７に沿う回転軸線を中心に同じ方向に回転すべく配設されている。
図６
自然の風の環境の中に設置される風力発電機は、流入する気流における揺らぎの影響を受ける。
図６は、調節可能な気流制御手段６０１が追加されていることを除いて、図５に示されている構成と同じ構成を示しており、その気流制御手段６０１は、空気入口領域６０２内への空気の流れを調整する手段を提供すべく構成されている。この例においては、気流制御手段６０１は、完全開放位置と完全閉塞位置との間を、双頭矢印Ｊによって指示されている方向に移動可能であるべく構成されているスクリーンであり、完全開放位置においては、空気入口領域６０２を通る気流は、気流制御手段６０１によって制限されず、そして、完全閉塞位置においては、気流制御手段６０１が、空気入口領域６０２を通る、入口空気ダクト６０３からの空気の流入を妨げる。図６に示されている例においては、入口空気ダクト６０３は、それに形成されている溝６０４の中に気流制御手段のスクリーン６０１を受容すべく構成されている。気流制御手段の代替実施形態は、シャッタと、ベネシャンブラインド様式の装置とを含んでいる。
図７
風力発電機１０１の拡大図を示している図７に示されているように、入口空気ダクト１０９は、回転セクション１０５,１０６,１０７に共通の入口７０１と、各回転セクション１０５,１０６,１０７にそれぞれ別個の出口７０２,７０３,７０４とを有すべく配設されており、その入口７０１は、自然の風の環境から入口空気ダクト１０９内へ空気が流れるのを可能にし、そして、出口７０２,７０３,７０４は、入口空気ダクト１０９から各回転セクション１０５,１０６,１０７内の各回転部の空気入口領域内へ空気が流れるのを可能にする。このように、入口空気ダクト１０９は、回転セクション１０５,１０６,１０７に共通の単一の入口７０１と、３つの出口７０２,７０３,７０４とを有している。
代替の入口空気ダクトは、２つ以上の回転セクションに共通の１つの入口を有しているダクトと、２つ以上の回転セクションに共通の１つの出口を有しているダクトと、１つの回転セクションに個別の１つの入口及び１つの出口を有しているダクトと、これらの組合せを有しているダクトとを含んでいる。
出口空気ダクト１１０は、各回転セクション１０５,１０６,１０７にそれぞれ別個の入口７０５,７０６,７０７と、各回転セクション１０５,１０６,１０７にそれぞれ別個の出口７０８,７０９,７１０とを有すべく配設されており、それらの入口７０５,７０６,７０７は、各回転セクション１０５,１０６,１０７内の各回転部の空気出口領域から出口空気ダクト１１０内へ空気が流れるのを可能にし、そして、出口７０８,７０９,７１０は、出口空気ダクト１１０から自然の風の環境の中へ空気が流れるのを可能にする。このように、出口空気ダクト１１０は、３つの入口７０５,７０６,７０７と、３つの出口７０８,７０９,７１０とを有している。
代替の出口空気ダクトは、２つ以上の回転セクションに共通の１つの入口を有しているダクトと、２つ以上の回転セクションに共通の１つの出口を有しているダクトと、１つの回転セクションに個別の１つの入口及び１つの出口を有しているダクトと、これらの組合せを有しているダクトとを含んでいる。
風力発電機へ全体的に又は部分的に解放可能に取着可能な空気入口ダクト及び空気出口ダクトが、利用可能である。この特徴は、同様の構造の多数の風力発電機が、例えば風力発電機の設置場所又は風の環境(風の環境が自然なものであるか否か)に応じて、様々なダクトに設けられることを可能にする。取外し可能なダクトは、本発明を具体化している風力発電機の、より利便性の高い保守と、輸送とを提供する。
調節可能であるべく構成されている空気入口ダクト及び空気出口ダクトが、利用可能である。例えば、空気入口ダクトの構成は、入口が空気の流れの中へ方向付けられ得るように調節可能である入口セクションを有している。
本発明を具体化している風力発電機間の、ダクトの潜在的な可変性のために、気流制御手段の位置及び構造は、それに対応して可変である。例えば、気流制御手段の代替実施形態は、回転セクションに個別の気流制御手段を、又は２つ以上の回転セクションに共通の気流制御手段を含んでいる。更に、回転セクションに対する気流制御手段の位置も、やはり、可変であり、例えば、図７に示されている入口空気ダクト手段１０９を参照するに、気流制御手段は、出口７０２,７０３,７０４の各々に位置させられ得、又は共通の入口７０１に位置させられ得る。気流制御手段は、風力発電機における又は風力発電機から離れている制御装置で、制御プログラムを介して、センサから受信したデータに応答して、手動で操作され得る。各気流制御手段は、互いに独立に及び/又は別のものと共通に調節されるべく配設され得る。
図８
本発明を具体化している風力発電機においては、少なくとも１つの回転部が、発電機手段と第２発電機手段とを具備している電流発生手段へ作用的に接続されており、その電流発生手段は、上記第１発電機手段と上記第２発電機手段との間の相対的な回転に応答して電流を発生すべく配設されている。
図８は、本発明を具体化している風力発電機で利用可能な電流発生手段の例示としての構成の簡易概略図(切り欠かれた断面を備えている)を示している。電流発生手段８０１は、第１発電機手段８０２と、第２発電機手段８０３とを具備しており、この例においては、第１発電機８０２及び第２発電機８０３が軸方向シャフト８０４の中心に沿う回転軸線を中心にした同心であるようにして、第１発電機手段８０２は、軸方向シャフト８０４の周りに固装されており、そして、第２発電機手段８０３は、第１発電機手段８０２の周りに配設されている。
示されている構成によると、第１発電機手段８０２は、軟鉄の鉄心８０５を備えている電気子を具備しており、その鉄心８０５の周りには、電流を運ぶべく構成されている電気巻線８０６が、捲回されており、そして、第２発電機手段８０３は、スリーブ８０８内に固定されている複数の永久磁石８０７を具備している。この構成は、スリーブ構成であり、このスリーブ構成においては、永久磁石８０７は、互いに他方に対しての所定の位置に、移動可能に保持されている。
図８に示されている構成の場合、第１発電機手段８０２と第２発電機手段８０３との間の相対的な回転に応答して(例えば、第１発電機手段８０２及び第２発電機手段８０３のうちの一方の発電機手段の、第１発電機手段８０２及び第２発電機手段８０３のうちの他方の発電機手段に対する回転に応答して)、電流が、発生し、この場合、一方の発電機手段のみが、又は両方の発電機手段が、他方の発電機手段に対して、軸方向シャフト８０４を通る回転軸線を中心に回転可能である。
図９
図９は、風力発電機１０１の電流発生手段並びに第１回転部４０１、第２回転部５０１及び第３回転部９０１の構成の簡易概略図(切り欠かれた断面を備えている)を示している。
前述したように、第１部４０１、第２部５０１及び第３部９０１は、軸方向シャフト４０７の中心に沿う回転軸線を中心に回転すべく配設されている。各回転部４０１,５０１,９０１と結び付いている空気入口領域が、回転軸線に垂直な空気の流れ(矢印Ｍによって概略的に指示されている)に晒されるときに、回転軸線を中心に、第１方向(矢印Ｋによって指示されている)に回転すべく、第１回転部４０１及び第３回転部９０１は、配設されていると共に、第１回転部４０１と第３回転部９０１との間に介装されている第２回転部５０１は、回転軸線を中心に、反対の第２方向(矢印Ｌによって指示されている)に回転すべく配設されている。
図９に示されているように、回転部５０１のハブ５０２は、実質的に中空である。同様に、第１回転部４０１のハブ４０２及び第３回転部９０１のハブ９０２も、実質的に中空である。本発明を具体化している風力発電機によって利用されている回転部のハブは、例えば、風力発電機の発電機手段に対する回転部の構成に応じて及び/又は回転部の重量を減らすべく、実質的に中空であってもよく、又は実質的に中空でなくてもよい。
風力発電機１０１で利用されている電流発生手段９０３は、第１発電機手段９０４と、第２発電機手段９０５とを具備している。第１発電機手段９０４は、第２回転部５０１のハブ５０２の内部において、軸方向シャフト４０７の周りに装着されている。第１発電機手段９０４及び第２発電機手段９０５が、軸方向シャフト４０７を通る回転軸線を中心にした同心であるようにして、第２発電機手段９０５は、第１発電機手段９０４の周りにおいて、第２回転部５０１のハブの内部に配設されている。
第１回転部４０１及び第３回転部９０１は、第１発電機手段９０４へ作用的に接続されている。第１回転部４０１及び第３回転部９０１が回転軸線を中心に第１方向に(例えば矢印Ｋによって指示されている方向に)回転すると、第１発電機手段９０４が同じ方向に回転するように、第１回転部４０１及び第３回転部９０１は、第１発電機手段９０４へ作用的に接続されている。第１回転部４０１及び第３回転部９０１並びに第１発電機手段９０４は、軸方向シャフト４０７が同じ方向に回転させられるように、軸方向シャフト４０７の周りに固装されている。この構成によると、軸方向シャフト４０７は、支持構造体(図示せず)によって提供されている軸受上に支持されている。
第２回転部は、第２発電機手段９０５へ作用的に接続されている。第２回転部５０１が回転軸線を中心に第１方向に(例えば矢印Ｌによって指示されている方向に)回転すると、第２発電機手段９０４が同じ方向に回転するように、第２回転部は、第２発電機手段９０５へ作用的に接続されている。第２回転部５０２は、第２回転部５０２が軸方向シャフト４０７を中心に回転するように、軸方向シャフト４０７の周りに装着されている。
このように、風力発電機１０１は、第１発電機手段９０４及び第２発電機手段９０５の反転を提供すべく構成されている。
この例においては、第１発電機手段９０４は、軟鉄の鉄心９０６を備えている電気子を具備しており、その鉄心９０６の周りには、電流を運ぶべく構成されている電気巻線９０７が、捲回されており、そして、第２発電機手段９０５は、スリーブ９０９内に固定されている複数の永久磁石９０８を具備している。スリーブ構成は、本発明を具体化している風力発電機の建設を容易にし、回転部において利用されている材料とは異なる材料を利用しているスリーブ構成体内に固定されるべき発電機手段を提供し、発電機手段が回転部へ間接的に固定されるのを可能にし、且つ第１発電機手段と第２発電機手段との間の均一なエアギャップの構成を容易にする。この例においては、スリーブ９０９は、第２回転部５０１へ取外し可能に固定されるべく構成されている。あるいは、永久磁石９０８は、ハブ５０２の内側へ直接的に固定されてもよい。
図９に示されているように、第１回転部４０１及び第３回転部９０１は、各回転部４０１,９０１の羽根の位相が互いに他方と一致しないように、軸方向シャフト４０７の周りに装着されている。第１回転部４０１及び第３回転部９０１の各々のための空気入口領域は、第１回転セクション１０５及び第３回転セクション１０７の各々と結び付けられているので、この特徴は、第１回転部４０１及び第３回転部９０１のうちのどちらか一方の羽根を、これらの２つの空気入口領域のうちの一方の中に常に露出させる。
あるいは、図１０に示されているように、第１回転部４０１及び第３回転部９０１は、各回転部４０１,９０１の羽根の位相が互いに他方と一致するように、軸方向シャフト４０７の周りに装着されている。
図１０
図１０は、第１回転セクション１０５、第２回転セクション１０６及び第３回転セクション１０７並びに発電機電気手段セクション１０８を通る、図１に示されているIII−III線に沿う、概略縦断面図である。図１０に示されているように、軸方向シャフト４０７は、それを通っている電気接続手段１００１を受容すべく構成されている。電気接続手段１００１は、電流発生手段９０３と発電機電気手段１００２との間の電気的な接続をもたらすべく構成されている。発電機電気手段１００２は、発電機電気手段セクション１０８の内部に位置させられており、その発電機電気手段セクション１０８は、風力発電機１０１の回転セクション１０５,１０６,１０７の外側に位置させられている。この特徴は、風力発電機１０１の建設、輸送及び保守を容易にする。
この例においては、電気接続手段１００１は、第１発電機手段９０４の導電巻線９０７を、発電機電気手段セクション１０８内に収容されているスリップリング及びブラシと電気的に接続している。示されている構成によると、電気接続手段１００１は、電気子の鉄心９０６から発電機電気手段１００２まで延びている、巻線９０７の延長部から成っている。あるいは、巻線へ接続されている電気接続手段が、利用され得る。
示されているように、電気接続手段１００１は、軸方向シャフト４０７を通って全長に亘っては延びていない。従って、それを通る電気接続手段を受容すべく構成されているシャフトの代替構成は、シャフトの全長の一部を通して電気接続手段を受容すべく構成される。
示されている電気的な構成であって、風力発電機１０１によって利用されているものは、交流(ａ.ｃ.)が発生されるようなものである。あるいは、直流(ｄ.ｃ.)を発生すべく構成されている電流発生手段の電気的な構成が、利用され得る。従って、発電機電気手段の構成部品は、利用される電流発生手段に依存して可変である。例えば、外部励磁電磁石又は自励電磁石が、永久磁石の代わりに利用され得る。本発明を具体化している風力発電機で利用可能なシャフトは、シャフトであって、単一の対又は多数の対の導電接続体(例えば電気ケーブル)を、これらのシャフトを通るようにして受容すべく構成されているものを含む。利用可能なシャフトは、充填材料(例えば電気絶縁材料)であって、電気接続手段を取り囲み、クッションで支え及び/又はシャフト内に位置させるものを設けられ得る。
図１１
図１１は、本発明を具体化している風力発電機１１０１を通る概略縦断面図である。モジュール組立体として構成されている風力発電機１１０１は、構造に関して、風力発電機１０１と同様である。軸方向シャフト１１０２は、第１セクション１１０３、第２セクション１１０４、第３セクション１１０５及び第４セクション１１０６で構成されており、これらの第１セクション１１０３、第２セクション１１０４、第３セクション１１０５並びに第４セクション１１０６は、それぞれ、第１回転セクション１１０７、第２回転セクション１１０８及び第３回転セクション１１０９並びに発電機電気手段セクション１１１０に対応している。各セクション１１０３,１１０４,１１０５,１１０６は、少なくとも１つの他のセクションと解放可能に係合し得るべく構成されている。図示されている例においては、各セクション１１０３,１１０４,１１０５,１１０６の少なくとも一方の端部は、鋸歯状化されている。
電気接続手段１１１１も、やはり、セクション１１１２,１１１３,１１１４へと分離可能であるべく構成されている。各セクションの少なくとも一方の端部は、電気接続中継セクションを設けられており、この電気接続中継セクションは、少なくとも１つの他の中継セクションと解放可能に係合し得るべく構成されている。例えば、電気接続手段のセクション１１１２の中継セクション１１１５は、電気接続手段のセクション１１１３の中継セクション１１１６と解放可能に係合させられるべく構成されている。
この特徴は、風力発電機１０１の輸送、建設及び保守を容易にすると共に、それのセクション又は構成部品の交換を容易にする。
図１２
図１２は、本発明を具体化している風力発電機で利用可能な回転部１２０１を示しており、この回転部１２０１は、空気が、特に回転部１２０１が回転する際に、回転部１２０１を通って流れるのを可能にすべく構成されているハブ１２０２を有している。例えば、回転部１２０１が矢印Ｎによって指示されている方向に回転する際に、空気が、矢印Ｐによって指示されている方向に、ハブ１２０２内へ流れ、ハブ１２０２を通り、そして、矢印Ｑによって指示されている方向に、ハブ１２０２から外へ流れるように、回転部１２０１は、構成されている。回転部１２０１は、回転部１２０１が回転軸線を中心に第１方向に回転する際に空気が回転軸線に沿う方向にハブ１２０２を通って空気が流れるように、構成されている。この特徴は、回転部１２０１を通る気流であって、回転部１２０１内の発電機手段又は電気接続手段を冷却するものを供給する。
本発明を具体化している風力発電機を示している。 本発明を具体化している風力発電機で利用可能な回転部の例を示している。 図２に示されている回転部に対して静止した関係で配設されている回転部バリヤ手段を示している。 図１の風力発電機の第１回転セクションを通る、図１のI−I線に沿う、簡易断面図を示している。 図１の風力発電機の第２回転セクションを通る、図１のII−II線に沿う、簡易断面図を示している。 本発明を具体化している風力発電機の空気入口領域内への空気の流れを制御すべく配設されている調節可能な気流制御手段を示している。 図１に示されている風力発電機の拡大図を示している。 本発明を具体化している風力発電機で利用可能な電流発生手段の構成の簡易概略図(切り欠かれた断面を備えている)を示している。 図１に示されている風力発電機の電流発生手段及び回転部の構成の簡易概略図(切り欠かれた断面を備えている)を示している。 図１に示されている風力発電機を通る、図１のIII−III線に沿う、概略縦断面図である。 本発明を具体化している風力発電機を通る概略縦断面図である。 本発明を具体化している風力発電機で利用可能な回転部であって、回転の間、それを通って空気が流れるのを可能にすべく構成されているものを示している。

Claims (16)

  1. 電流を発生する発電機であって、
    第１発電機手段と第２発電機手段とを具備している電流発生手段であって、前記第１発電機手段と前記第２発電機手段との間の相対的な回転に応答して電流を発生すべく配設されているものと、
    羽根を有している第１回転部と、
    を具備しており、
    前記第１回転部は、軸線を中心に第１の方向に、前記軸線に垂直な空気の流れに晒されると回転すべく配設されており、
    前記第１回転部は、前記第１発電機手段及び前記第２発電機手段のうちの第１の発電機手段へ作用的に接続されている、
    前記発電機において、
    前記発電機が、更に、前記第１回転部に対して静止した関係で配設されている第１回転部バリヤ手段を具備しており、
    前記バリヤ手段は、前記第１回転部の羽根自由縁部経路の部分の周りにバリヤを具備しているバリヤセクタを提供すべく構成されており、
    前記バリヤは、空気入口領域と空気出口領域との間を延在しており、前記空気入口領域において、羽根前縁部経路の部分が、羽根の裏面が空気の流れに晒されるのを可能にすべく、露出させられており、そして、前記空気出口領域において、羽根前縁部経路の部分が、羽根の裏面が順回転で前記バリヤセクタを通過させられるのを可能にすべく、露出させられており、これにより、空気の排出が、可能になり、
    前記バリヤ手段は、前記羽根が前記バリヤセクタを通って回転している間、前記バリヤセクタ内へ回転する羽根について行く空気が羽根自由縁部経路の外側へ流出するのを阻止すべく構成されている、
    発電機。
  2. 羽根を有している第２回転部と、第２回転部バリヤ手段とを更に具備しており、
    前記第２回転部は、前記軸線を中心に第２の反対の方向に、前記軸線に垂直な空気の流れに晒されると回転すべく配設されており、前記第２回転部は、前記第１発電機手段及び前記第２発電機手段のうちの第２の発電機手段へ作用的に接続されており、
    前記第２回転部バリヤ手段は、前記回転部の羽根自由縁部経路の部分の周りにバリヤを具備しているバリヤセクタを提供すべく構成されており、前記バリヤ手段は、前記羽根が前記バリヤセクタを通って回転している間、前記バリヤセクタ内へ回転する羽根について行く空気が羽根自由縁部経路の外側へ流出するのを阻止すべく構成されている、
    請求項１に記載の発電機。
  3. 第３回転部と、第３回転部バリヤ手段とを更に具備しており、
    前記第３回転部は、前記第１回転部と同じ方向に回転すべく配設されており且つ前記第１回転部と同じ発電機手段へ作用的に接続されており、
    前記第３回転部バリヤ手段は、前記回転部の羽根自由縁部経路の部分の周りにバリヤを具備しているバリヤセクタを提供すべく構成されており、前記バリヤ手段は、前記羽根が前記バリヤセクタを通って回転している間、前記バリヤセクタ内へ回転する羽根について行く空気が羽根自由縁部経路の外側へ流出するのを阻止すべく構成されている、
    請求項１又は請求項２に記載の発電機。
  4. 前記回転部が、軸方向シャフトを中心に回転すべく構成されており、前記軸方向シャフトは、複数のセクションから成っており、各セクションは、少なくとも１つの他のセクションと解放可能に係合し得る請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発電機。
  5. 回転部であって、回転の間、前記軸線に沿う方向に前記回転部を通って空気が流れるのを可能にすべく構成されているものを具備している請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発電機。
  6. 空気の流れを空気入口領域の方へ方向付けるべく配設されている入口空気ダクトを具備している請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の発電機。
  7. 空気の流れを空気出口領域から離れる方向に方向付けるべく配設されている出口空気ダクトを具備している請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の発電機。
  8. 空気入口領域内への空気の流れを制御すべく構成されている調節可能気流制御手段を具備している請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の発電機。
  9. 前記第１回転部及び前記第３回転部の羽根の位相が互いに他方と一致しないように構成されている請求項３に記載の発電機。
  10. ハブを有している回転部を具備しており、複数の弧状の羽根が、前記ハブから延出している請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の発電機。
  11. ２つの隣り合っている羽根の間を延在している回転部結合手段を有している回転部を具備している請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の発電機。
  12. 前記電流発生手段が、スリーブ構成体内に固定されている発電機手段を具備しており、前記スリーブ構成体は、前記発電機手段が前記軸線の周りに配設されるように、回転部の内側に位置させられるべく構成されている請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の発電機。
  13. 前記スリーブ構成体が、永久磁石を具備している請求項１２に記載の発電機。
  14. 前記第１回転部及び前記第３回転部が、前記第１の方向に回転すべく配設されていると共に、前記第１発電機手段へ作用的に接続されており、前記第１発電機手段は、電気子を具備しており、且つ、前記第２回転部が、前記第２発電機手段へ作用的に接続されており、前記第２発電機手段は、永久磁石を具備している請求項３に記載の発電機。
  15. 前記第１発電機手段と前記第２発電機手段とが、前記第２回転部の内部に配設されている請求項１４に記載の発電機。
  16. 前記発電機の回転セクションの外側に位置させられている発電機電気手段を具備している請求項１〜請求項１５のいずれか一項に記載の発電機。
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