JP2008267272A - Wind power generating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自然エネルギーを利用した風力発電装置において、風車の振動検知および停止装置に関するものである。 The present invention relates to a wind turbine vibration detection and stop device in a wind power generator using natural energy.
従来、この種の風車の振動対策に関するものは、風車の回転振動および回転に起因する共振を防止するために、風車を支持する支柱部分の振動を抑制する制振手段を設けるような構造がよく知られている。また、回転軸の各層を独立に造り、共振を避けることで振動を抑える方法もある。この方式の一つは風車を支持する制振手段の固有振動数が風車支持部の固有振動数より低く設定して振動を抑える構造としたものである(例えば、特許文献1参照)。一方、風車回転軸を各層に分けて独立に造り、各層を天秤効果により互い違いに波打たせて共振を避けバランスを保つような構造により制振をおこなわせるものである(例えば、特許文献2参照)。
このような従来の風力発電装置では、振動が発生した状態を制振する構造のため、風車が通常の状態でなくなった場合、たとえば風車に積雪・ゴミなどの飛来物が付着、または羽根の磨耗などで風車がアンバランスの状態に陥り、かつ台風などの強風により風車が高速回転になっている場合においては、制振構造の装置であっても風車のアンバランスにより、過大な振動および脈動が高速で繰り返され、羽根の材質劣化や亀裂を生じ、そして最終的には材質の内部応力が破壊点を越えると羽根の破損を招くという課題がある。そのため従来から多くの対策がなされ、強風時に風車が高回転にならないように回転翼のピッチが変化する可変ピッチ式を搭載した風車が知られているが、これには回転の振動を抑制する機構はないため、過大な振動による風車の破損は避けられない。また、懸垂型固定ピッチ方式もあるが、これも回転の振動を抑制する機構はないため、過大な振動による風車の破損は避けられない。 In such a conventional wind turbine generator, the structure that suppresses the state of vibration is generated, so that when the wind turbine is not in a normal state, for example, flying objects such as snow and dust adhere to the wind turbine, or the blades are worn. When the windmill falls into an unbalanced state and the windmill is rotating at a high speed due to strong winds such as typhoons, excessive vibration and pulsation may occur due to the unbalanced windmill even in a vibration control device. Repeated at high speed, there is a problem that the blade material is deteriorated or cracked, and finally the blade is damaged when the internal stress of the material exceeds the breaking point. For this reason, many measures have been taken in the past, and wind turbines equipped with a variable pitch type in which the pitch of the rotor blades changes so that the wind turbine does not rotate at high winds in strong winds are known, but this is a mechanism that suppresses rotational vibration Therefore, damage to the windmill due to excessive vibration is inevitable. There is also a suspended fixed-pitch method, but since there is no mechanism for suppressing rotational vibration, damage to the windmill due to excessive vibration is inevitable.
このような従来の方式では、回転を抑制することは可能であるが、羽根のアンバランス状態がわからないため、設置現場で風車などを確認し、保守・メンテナンスを実施しなければならないといった課題があった。 In such a conventional method, it is possible to suppress the rotation, but since there is no understanding of the unbalanced state of the blades, there is a problem that it is necessary to check the wind turbine at the installation site and perform maintenance / maintenance. It was.
そこで本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、風車の状況を遠隔地で確認することができ、しかも異常時は風車を停止させて風車を破損させることがない風力発電装置を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention solves such a conventional problem, and it is possible to check the state of the windmill at a remote place, and when it is abnormal, the wind turbine generator does not stop the windmill and damage the windmill. The purpose is to provide.
請求項1記載の本発明の風力発電装置は、上記課題を解決するために、自然風を捉えて回転する風車と、その回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と、その電気エネルギーを蓄える蓄電池とを備えた風力発電装置において、前記風車の回転を停止させるブレーキ装置と、前記風車の振動検知手段を備えたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, a wind turbine generator according to
請求項2記載の本発明は請求項1記載の風力発電装置の振動検知手段において、前記振動検知手段を複数個搭載し、それぞれが振動レベルを検知できるようにしたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the vibration detecting means of the wind turbine generator according to the first aspect, a plurality of the vibration detecting means are mounted so that each can detect a vibration level.
請求項3記載の本発明は請求項1から請求項2のいずれかに記載の風力発電装置の振動検知手段において、前記風車を支持ずるベアリング付近に前記振動検知手段を配置したことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the vibration detection means of the wind turbine generator according to any one of the first to second aspects, the vibration detection means is disposed in the vicinity of a bearing that supports the windmill. .
請求項4記載の本発明は請求項1から請求項3のいずれかに記載の風力発電装置の振動検知手段において、前記風車を支持するベアリングが複数個ある場合にそれぞれのベアリング付近に前記振動検知手段を配置したことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the vibration detection means of the wind turbine generator according to any one of the first to third aspects, when there are a plurality of bearings supporting the windmill, the vibration detection is performed in the vicinity of each bearing. The means is arranged.
請求項5記載の本発明は請求項1または請求項2に記載の風力発電装置の振動検知手段において、前記振動検知手段を発電機に配置したことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the vibration detection means of the wind turbine generator according to the first or second aspect, the vibration detection means is arranged in a generator.
請求項6記載の本発明は請求項1から請求項5のいずれかに記載の風力発電装置の振動検知手段において、前記振動検知手段が検知した振動レベルが任意の数値を超えた場合に前記ブレーキ装置を作動させ、風車を停止させる機能を備えたことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the vibration detection means of the wind turbine generator according to any one of the first to fifth aspects, the brake is applied when the vibration level detected by the vibration detection means exceeds an arbitrary value. It has a function of operating the device and stopping the windmill.
請求項7記載の本発明は請求項1から請求項5のいずれかに記載の風力発電装置の振動検知手段において、前記振動検知手段が検知した振動レベルが所定の数値以上で任意時間継続した場合に、前記ブレーキ装置を自動で作動させて風車を停止させる機能を備えたことを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the vibration detection means of the wind turbine generator according to any one of the first to fifth aspects, the vibration level detected by the vibration detection means is a predetermined numerical value or more and continues for an arbitrary time. In addition, a function of automatically operating the brake device to stop the windmill is provided.
請求項8記載の本発明は請求項6または7に記載の風力発電装置のブレーキ装置において、前記ブレーキ装置により停止した前記風車を所定の時間経過したのち、ブレーキの制動を開放して前記風車を回転可能な状態にする機能を備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 8 is the brake device of the wind turbine generator according to
請求項9記載の本発明は請求項8に記載の風力発電装置のブレーキ装置において、前記ブレーキ装置により停止した前記風車を所定の時間経過したのち、ブレーキの制動を開放して前記風車を回転可能な状態にしたことを所定の回数繰り返した場合、ブレーキの制動を開放しない機能を備えたことを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the brake device for a wind turbine generator according to the eighth aspect, after a predetermined time has passed after the windmill stopped by the brake device, the brake can be released to rotate the windmill. In this case, the brake is provided with a function of not releasing the brake when the state is repeated a predetermined number of times.
請求項10記載の本発明は請求項1から請求項9のいずれかに記載の風力発電装置の振動検知手段において、前記振動検知手段が検知した振動レベルを無線または有線を利用して任意地点に送信、または任意地点から前記振動検知手段の振動レベルが確認可能な通信装置を備えたことを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in the vibration detection means of the wind turbine generator according to any one of the first to ninth aspects, the vibration level detected by the vibration detection means can be set at an arbitrary point using radio or wire. A communication device is provided that can transmit or check the vibration level of the vibration detection means from an arbitrary point.
請求項11記載の本発明は請求項10に記載の風力発電装置のブレーキ装置において、前記ブレーキ装置を無線または有線の通信装置を利用して任意地点で操作可能としたことを特徴とする。
The invention according to claim 11 is the brake device for a wind turbine generator according to
請求項12記載の本発明は請求項10または請求項11に記載の風力発電装置の振動検知手段において、前記振動検知手段が検知した振動レベルが任意の数値を超えた場合に任意地点まで無線または有線の通信装置で自動発信を行う機能を備えたことを特徴とする。
The invention according to
請求項13記載の本発明は請求項10から請求項12のいずれかに記載の風力発電装置の振動検知手段において、前記振動検知手段が検知した振動レベルが所定の数値以上で任意時間継続したものを「正常」、「要メンテナンス」、「異常」の状態に分類し、メンテナンスまたは修理などの必要性があることを知らせるために任意地点まで無線または有線の通信装置で自動発信を行う機能を備えたことを特徴とする。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the vibration detection means of the wind turbine generator according to any one of the tenth to twelfth aspects, the vibration level detected by the vibration detection means is a predetermined numerical value or more and continues for an arbitrary time. Is classified into “normal”, “maintenance required”, and “abnormal” status, and a function to automatically transmit to any point with a wireless or wired communication device to notify that maintenance or repair is necessary It is characterized by that.
請求項14記載の本発明は請求項1から請求項13のいずれかに記載の風力発電装置のブレーキ装置において、前記ブレーキ装置として、前記発電機を電磁ブレーキとして利用して前記風車の制動に使用したことを特徴とする。
The invention according to
以上の説明から明らかなように本発明によれば、風車が通常の状態でなくなった場合、たとえば風車に積雪・ゴミなどの飛来物が付着、または羽根の磨耗などで風車がアンバランスの状態に陥った場合に、設置現地に行くことなく任意地点からの風車の状況が把握可能で、かつ風車のアンバランス時に風車を停止させることが可能であり、風車を破損させない風力発電装置を提供できるものである。 As is clear from the above description, according to the present invention, when the windmill is not in a normal state, the windmill is in an unbalanced state due to, for example, flying objects such as snow and dust attached to the windmill or wearing of blades. It is possible to provide a wind turbine generator that does not damage the windmill, if it falls, it can grasp the situation of the windmill from any point without going to the installation site, and can stop the windmill when the windmill is unbalanced It is.
また、振動レベルを検知していることから、正常、要メンテナンス、異常など現状の各状態を通信により自動発信が可能であるため、現地に行くことなく保守・メンテナンス時期を判断できる効果も有している。 In addition, because the vibration level is detected, it is possible to automatically transmit the current status such as normal, maintenance-required, abnormal, etc. by communication, so it is possible to determine the maintenance / maintenance time without going to the site. ing.
本発明の第1の実施の形態は、自然風を捉えて回転する風車と、その回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と、その電気エネルギーを蓄える蓄電池とを備えた風力発電装置において、前記風車の回転を停止させるブレーキ装置と、前記風車の振動検知手段を備えて構成されたものである。それにより、前記振動検知手段の振動レベルにより、前記ブレーキ装置を作動させ、前記風車を停止させることを可能としている。 The first embodiment of the present invention is a wind turbine generator that includes a windmill that rotates by capturing natural wind, a generator that converts the rotational energy into electrical energy, and a storage battery that stores the electrical energy. The brake device is configured to include a brake device for stopping the rotation of the windmill and vibration detection means of the windmill. Thereby, it is possible to operate the brake device and stop the windmill according to the vibration level of the vibration detecting means.
本発明の第2の実施の形態は、第1の実施の形態における風力発電装置において、前記振動検知手段を複数個搭載し、それぞれが振動レベルを検知できるようにしたもので、前記振動検知手段が単独設置でノイズなど外乱の影響を受け、振動レベルの信頼度が低い場合に、振動レベルの精度を上げる、また前記振動検知手段が故障により使用できなくなった場合に複数個搭載することで振動レベルの測定を継続可能としている。 According to a second embodiment of the present invention, in the wind turbine generator according to the first embodiment, a plurality of the vibration detection means are mounted so that each can detect a vibration level. If the reliability of the vibration level is low due to the influence of noise and other disturbances when installed alone, the vibration level will be raised, and if the vibration detection means cannot be used due to a failure, multiple vibrations will be installed. Level measurement can be continued.
本発明の第3の実施の形態は、第1の実施の形態から第2の実施の形態における風力発電装置において、前記風車を支持ずるベアリング付近に前記振動検知手段を配置する構成としたものであり、振動を発生する風車を支持するベアリング付近に配置したことで、精度の高い振動レベルを測定可能としている。 According to a third embodiment of the present invention, in the wind turbine generator according to the first to second embodiments, the vibration detection means is arranged near a bearing that supports the windmill. It is possible to measure the vibration level with high accuracy by arranging it near the bearing that supports the wind turbine that generates vibration.
本発明の第4の実施の形態は、第1の実施の形態から第3の実施の形態における風力発電装置において、前記風車を支持するベアリングが複数個ある場合にそれぞれのベアリング付近に前記振動検知手段を配置する構成としたものであり、前記風車を支持するベアリングの全ての振動レベルを測定可能としている。 According to a fourth embodiment of the present invention, in the wind turbine generator according to the first to third embodiments, when there are a plurality of bearings that support the windmill, the vibration detection is performed in the vicinity of each bearing. In this configuration, all the vibration levels of the bearings supporting the wind turbine can be measured.
本発明の第5の実施の形態は、第1の実施の形態から第2の実施の形態における風力発電装置において、前記振動検知手段を発電機に配置する構成としたことで、小型の水平軸風車など単独でベアリングを搭載していない機器においても、前記風車と同軸で駆動される発電機に前記振動検知手段を配置することにより、振動レベルを測定可能としている。 In the fifth embodiment of the present invention, in the wind turbine generator according to the first to second embodiments, the vibration detecting means is arranged in the generator, so that a small horizontal axis is provided. Even in a device such as a windmill that does not have a bearing alone, the vibration level can be measured by arranging the vibration detection means in a generator driven coaxially with the windmill.
本発明の第6の実施の形態は、第1の実施の形態から第5の実施の形態における風力発電装置において、前記振動検知手段が検知した振動レベルが任意の数値を超えた場合に前記ブレーキ装置を作動させ、風車を停止させる機能を備えて構成されたものであり、異常時に設置現場に行くことなく風車を停止させ、風車の破損を防止することを可能としている。 According to a sixth embodiment of the present invention, in the wind turbine generator according to the first to fifth embodiments, the brake is applied when the vibration level detected by the vibration detection means exceeds an arbitrary value. It is configured to have a function of operating the device and stopping the windmill, and it is possible to stop the windmill without going to the installation site in the event of an abnormality and prevent damage to the windmill.
本発明の第7の実施の形態は、第1の実施の形態から第5の実施の形態における風力発電装置において、前記振動検知手段が検知した振動レベルが所定の数値以上で任意時間継続した場合に、前記ブレーキ装置を自動で作動させて風車を停止させる機能を備えて構成されたものであり、振動レベルの大きさおよび継続時間を検知することで異常状態の精度を高めることか可能であり、また設置現場に行くことなく風車を停止させ、風車の破損を防止することを可能としている。 In the seventh embodiment of the present invention, in the wind turbine generator according to the first to fifth embodiments, the vibration level detected by the vibration detection means is not less than a predetermined numerical value and continues for an arbitrary time. In addition, it is configured to have a function of automatically operating the brake device to stop the windmill, and it is possible to increase the accuracy of the abnormal state by detecting the magnitude and duration of the vibration level. In addition, it is possible to stop the windmill without going to the installation site and prevent the windmill from being damaged.
本発明の第8の実施の形態は、第6の実施の形態または第7の実施の形態における風力発電装置において、前記ブレーキ装置により停止した前記風車を所定の時間経過したのち、ブレーキの制動を開放して前記風車を回転可能な状態にする機能を備えて構成されたものであり、飛来物が一時的に付着している場合に、前記風車を一旦停止させる状況をつくり、飛来物が前記風車から自然に剥がれ、落下させることを可能としている。 According to an eighth embodiment of the present invention, in the wind turbine generator according to the sixth embodiment or the seventh embodiment, braking of the brake is performed after a predetermined time has elapsed for the wind turbine stopped by the brake device. The windmill is configured to have a function of opening the windmill so that the windmill can rotate, and when a flying object is temporarily attached, a situation in which the windmill is temporarily stopped is created. It can be peeled off naturally from the windmill and dropped.
本発明の第9の実施の形態は、第8の実施の形態における風力発電装置において、前記ブレーキ装置により停止した前記風車を所定の時間経過したのち、ブレーキの制動を開放して前記風車を回転可能な状態にしたことを所定の回数繰り返した場合、ブレーキの制動を開放しない機能を備えて構成されたものであり、異常振動により前記風車が停止・開始を繰り返すことで前記風車の材質劣化や亀裂を生じ、破損に至ることを防止することを可能としている。 According to a ninth embodiment of the present invention, in the wind turbine generator according to the eighth embodiment, after the wind turbine stopped by the brake device has elapsed for a predetermined time, braking of the brake is released to rotate the wind turbine. It is configured with a function that does not release the brake when a possible state is repeated for a predetermined number of times, and the windmill is repeatedly stopped and started due to abnormal vibration, so that the material deterioration of the windmill and It is possible to prevent cracks from occurring and breakage.
本発明の第10の実施の形態は、第1の実施の形態から第9の実施の形態における風力発電装置において、前記振動検知手段が検知した振動レベルを無線または有線を利用して任意地点に送信、または任意地点から前記振動検知手段の振動レベルが確認可能な通信装置を備えて構成されたものであり、前記風車の振動レベルを遠隔地から確認可能としている。 According to a tenth embodiment of the present invention, in the wind turbine generator according to the first to ninth embodiments, the vibration level detected by the vibration detection unit is set to an arbitrary point using wireless or wired communication. It is configured to include a communication device that can transmit or check the vibration level of the vibration detection means from an arbitrary point, and the vibration level of the windmill can be confirmed from a remote place.
本発明の第11の実施の形態は、第10の実施の形態における風力発電装置において、前記ブレーキ装置を無線または有線の通信装置を利用して任意地点で操作可能としたものであり、前記風車を遠隔地から停止可能としている。 According to an eleventh embodiment of the present invention, in the wind turbine generator according to the tenth embodiment, the brake device can be operated at an arbitrary point using a wireless or wired communication device. Can be stopped from a remote location.
本発明の第12の実施の形態は、第10または第11の実施の形態における風力発電装置において、前記振動検知手段が検知した振動レベルが任意の数値を超えた場合に任意地点まで無線または有線の通信装置で自動発信を行う機能を備えて構成されたものであり、設置現場に行くことなく振動レベルの状況を確認可能としている。 According to a twelfth embodiment of the present invention, in the wind turbine generator according to the tenth or eleventh embodiment, when the vibration level detected by the vibration detection means exceeds an arbitrary numerical value, the wireless or wired connection to an arbitrary point is performed. The communication device is provided with a function of performing automatic transmission, and the vibration level can be confirmed without going to the installation site.
本発明の第13の実施の形態は、第1の実施の形態から第12の実施の形態における風力発電装置において、前記振動検知手段が検知した振動レベルが所定の数値以上で任意時間継続したものを「正常」、「要メンテナンス」、「異常」の状態に分類し、メンテナンスまたは修理などの必要性があることを知らせるために任意地点まで無線または有線の通信装置で自動発信を行う機能を備えて構成されたものであり、設置現場に行くことなく、風車の状況確認が可能であり、保守・メンテナンス時期の把握を可能としている。 In the thirteenth embodiment of the present invention, in the wind turbine generator according to the first to twelfth embodiments, the vibration level detected by the vibration detecting means is equal to or greater than a predetermined value and continues for an arbitrary time. Is classified into “normal”, “maintenance required”, and “abnormal” status, and a function to automatically transmit to any point with a wireless or wired communication device to notify that maintenance or repair is necessary It is possible to check the status of the wind turbine without going to the installation site, and to grasp the maintenance and the maintenance time.
本発明の第14の実施の形態は、第1の実施の形態から第13の実施の形態における風力発電装置において、前記ブレーキ装置として、前記発電機を電磁ブレーキとして利用して前記風車の制動に使用するように構成されたものであり、専用の前記ブレーキ装置を設けず、前記発電機を前記ブレーキ装置として兼用したことで、取り付けスペースおよび部品点数の削減を可能としている。 According to a fourteenth embodiment of the present invention, in the wind turbine generator according to the first to thirteenth embodiments, the generator is used as an electromagnetic brake to brake the windmill as the brake device. It is configured to be used, and the dedicated generator is not provided, and the generator is also used as the brake device, so that the installation space and the number of parts can be reduced.
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
以下、本発明の風力発電装置を利用した街灯装置の一実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of a streetlight device using the wind power generator of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施例による風力発電装置の全体概要の斜視図、図2は本発明第一の実施例の風力発電装置の振動検知手段を備えた同風力発電装置の部分断面図、図3は本発明第二の実施例の風力発電装置の複数個の振動検知手段を備えた同風力発電装置の部分断面図、図4は本発明第三の実施例の風力発電装置のベアリング付近に振動検知手段を備えた同風力発電装置の部分断面図、図5は本発明第四の実施例の風力発電装置の各ベアリング付近に振動検知手段を備えた同風力発電装置の部分断面図、図6は本発明第五の実施例の風力発電装置の水平軸風車の発電機に振動検知手段を備えた同風力発電装置の全体概要斜視図、図7は本発明第六の実施例の風力発電装置の振動レベルの通信装置部分、図8は本発明第七の実施例の風力発電装置のブレーキ装置の通信装置部分、図9は本発明第八の実施例の風力発電装置の振動レベルと自動発信の関係を示すグラフ、図10は本発明第九の実施例の風力発電装置の振動レベルとブレーキ作動の関係を示すグラフ、図11は本発明第十の実施例の風力発電装置の振動レベルとブレーキ作動の関係を示すグラフ、図12は本発明第十一の実施例の風力発電装置の振動レベルとブレーキ作動およびブレーキ開放の関係を示すグラフ、図13は本発明第十二の実施例の風力発電装置の振動レベルとブレーキ作動およびブレーキ開放の関係を示すフローチャート、図14は本発明第十三の実施例の風力発電装置の振動レベルの状態分類による自動通信の関係を示すフローチャート、図15は本発明第十四の実施例の風力発電装置のブレーキ兼用とした発電機の部分断面図である。 FIG. 1 is a perspective view of an overall outline of a wind turbine generator according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the wind turbine generator equipped with vibration detection means of the wind turbine generator according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a partial sectional view of the wind power generator provided with a plurality of vibration detecting means of the wind power generator according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 4 shows the vicinity of the bearing of the wind power generator according to the third embodiment of the present invention. FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the wind power generator equipped with vibration detecting means in the vicinity of each bearing of the wind power generator according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 6 is a perspective view showing an overall outline of the wind power generator provided with vibration detecting means in the generator of the horizontal axis wind turbine of the wind power generator according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 8 shows the wind power generation according to the seventh embodiment of the present invention. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the vibration level and automatic transmission of the wind turbine generator according to the eighth embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a diagram of the wind turbine generator according to the ninth embodiment of the present invention. FIG. 11 is a graph showing the relationship between the vibration level and the brake operation, FIG. 11 is a graph showing the relationship between the vibration level and the brake operation of the wind turbine generator according to the tenth embodiment of the present invention, and FIG. 12 is the wind power according to the eleventh embodiment of the present invention. FIG. 13 is a flowchart showing the relationship between the vibration level of the power generation device and the brake operation and the brake release, FIG. 13 is a flowchart showing the relationship between the vibration level of the wind power generation device of the twelfth embodiment of the present invention and the brake operation and the brake release, and FIG. FIG. 15 is a flowchart showing the relationship of automatic communication according to the vibration level state classification of the wind turbine generator according to the thirteenth embodiment of the present invention, and FIG. 15 shows the brake function of the wind turbine generator according to the fourteenth embodiment of the present invention. It is a partial cross-sectional view of a generator set to.
(実施例1)
図1は本発明の一実施例による風力発電装置の全体概要の斜視図、図2は本発明第一の実施例の風力発電装置の振動検知手段を備えた同風力発電装置の部分断面図である。
Example 1
FIG. 1 is a perspective view of an overall outline of a wind turbine generator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the wind turbine generator having vibration detection means of the wind turbine generator according to the first embodiment of the present invention. is there.
本実施例による風力発電装置の全体構成は、風車1と、風車1の回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置30と、発電装置30により発生する電力を蓄電する蓄電装置40と、蓄電装置40に蓄電された電力を用いて点灯する照明装置50とを備えている。そして、風車1と発電装置30と蓄電装置40と照明装置50は、2本のポール2の間に挟み込まれるようにして地上からそれぞれ所定高さに保持されている。またポール2は、取付台3によって地上に設置され、取付台3はアンカーボルトなどの固定具によって設置されている。
The overall configuration of the wind turbine generator according to the present embodiment includes a
風車1の下端は発電装置30内に設けられた発電機5の回転軸と同軸に連結されている。風車1は、発電機5が継手6を介して連結される回転軸7と、この回転軸7の周りに配設される複数枚の風車羽根8によって構成される。回転軸7の上部と下部には、それぞれベアリング9が設けられ、それぞれのベアリング9によって回転軸7を保持しており、ベアリング9は上部ケーシング20内部、および発電装置30の内部にそれぞれ設けられている。
The lower end of the
発電装置30の下部には、照明装置50が取付けられ、内部に照明11を備えた構造としている。
A
蓄電装置40の内部には、制御ボックスおよび鉛蓄電池が設けられ、照度センサーによって自動点灯、消灯を行うことができる。また、蓄電装置40はメンテナンスを行うための点検扉14を備えている。
A control box and a lead storage battery are provided inside the
発電装置30と照明装置50とは、制御ボックスを介して蓄電装置40と電気的に接続され、風車1の回転エネルギーにより発生する電力を蓄電装置40に蓄電し、この蓄電装置40に蓄電された電力を照明装置50に供給して点灯する。
The
本実施例では、振動検知手段4の配置の外観を図2に示す。図2では振動探知手段4は発電機5を取付けている板金部分に固定して、振動レベルを検知するようにしている。本実施例では振動検知手段として加速度センサーを利用している。
In this embodiment, the appearance of the arrangement of the vibration detection means 4 is shown in FIG. In FIG. 2, the vibration detection means 4 is fixed to the sheet metal part to which the
以下、本発明の風力発電装置の他の実施例を図面に基づいて説明する。なお、上記実施例と同一機能を有する構成には同一符号を付して説明を省略する。また下記の実施例で図示しないその他の構成については上記実施例と同様の構成をしている。 Hereinafter, another embodiment of the wind turbine generator of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure which has the same function as the said Example, and description is abbreviate | omitted. Other configurations not shown in the following embodiment are the same as those in the above embodiment.
(実施例2)
図3は本発明第二の実施例の風力発電装置の複数個の振動検知手段を備えた同風力発電装置の部分断面図である。図3に示すように、振動検知手段4を発電機5を取付けている板金部分に2個配置して、振動レベルを検知するようにしている。それにより、振動検知手段4を単独使用する場合に対して、ノイズなど外乱の影響を受けて振動レベルの信頼度が低い場合に、複数個搭載したことによる振動レベルの精度向上、および振動検知手段4が故障により使用できなくなった場合に複数個搭載することで振動レベルの測定を継続可能としている。
(Example 2)
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the wind turbine generator provided with a plurality of vibration detecting means of the wind turbine generator according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, two vibration detection means 4 are arranged on the sheet metal part to which the
(実施例3)
図4は本発明第三の実施例の風力発電装置のベアリング9付近に振動検知手段を備えた同風力発電装置の部分断面図である。図4に示すように、振動検知手段4を風車1を支持しているベアリング9付近に配置して、振動レベルを検知するようにしている。それにより、振動源に近い位置で検知することで振動レベルの精度向上を図ることを可能としている。
(Example 3)
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the wind turbine generator provided with vibration detecting means near the
(実施例4)
図5は本発明第四の実施例の風力発電装置の各ベアリング付近に振動検知手段を備えた同風力発電装置の部分断面図である。図5に示すように、振動検知手段4を風車1を支持している上部および下部ベアリング9の両方に配置して、振動レベルを検知するようにしている。それにより、振動源に近い位置で複数の検知をおこなうため振動レベルの精度向上を図ることができる。
Example 4
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the wind turbine generator provided with vibration detecting means near each bearing of the wind turbine generator according to the fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the
(実施例5)
図6は本発明第五の実施例の風力発電装置の水平軸風車の発電機に振動検知手段を備えた同風力発電装置の全体概要斜視図である。図6に示すように、振動検知手段4を発電機5に配置して、振動レベルを検知するようにしている。それにより、小型の水平軸風車など単独でベアリング9を搭載していない機器においても、振動レベルを測定可能としている。
(Example 5)
FIG. 6 is an overall schematic perspective view of the wind power generator provided with vibration detecting means in the generator of the horizontal axis wind turbine of the wind power generator according to the fifth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the vibration detection means 4 is arranged in the
(実施例6)
図7は本発明第六の実施例の風力発電装置の振動レベルの通信装置部分である。
(Example 6)
FIG. 7 shows a communication device portion of the vibration level of the wind turbine generator according to the sixth embodiment of the present invention.
図7に示すように、振動検知手段4により検知した振動レベルを発電装置30内に設けられた通信装置12を中継して、ポール2に取付けたアンテナ13から任意地点に送信、または任意地点からの受信を可能としている。それにより、風車1の振動レベルを設置現場に行くことなく任意地点から確認可能としている。
As shown in FIG. 7, the vibration level detected by the vibration detection means 4 is relayed through the
なお、通信装置12は無線による通信の他、任意地点が近距離の場合などは有線による通信も利用することができる。
Note that the
(実施例7)
図8は本発明第七の実施例の風力発電装置のブレーキ装置の通信装置部分である。
(Example 7)
FIG. 8 shows a communication device portion of a brake device of a wind turbine generator according to a seventh embodiment of the present invention.
図8に示すように、発電装置30内に設けられ、回転軸7と同軸に固定されたディスクブレーキ10aをブレーキキャリパー10bで挟み込み風車1を制動するブレーキ装置10が通信装置12に電気的に接続され、ポール2に取付けたアンテナ13により任意地点から通信をおこない、ブレーキ装置10の操作をおこなえるようにしている。それにより、設置現場に行くことなく任意地点からのブレーキ操作を可能としている。
As shown in FIG. 8, the
なお、通信装置12は無線による通信の他、任意地点が近距離の場合などは有線による通信も利用することができる。
Note that the
(実施例8)
図9は本発明第八の実施例の風力発電装置の振動レベルと自動発信の関係を示すグラフである。図9に示すように、検知した振動レベルが所定の異常レベルを超えた場合に任意地点まで自動発信をおこなうようにしている。それにより、設置現場に行くことなく風車1の振動レベルの異常状況を確認することを可能としている。
(Example 8)
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the vibration level and automatic transmission of the wind turbine generator according to the eighth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, when the detected vibration level exceeds a predetermined abnormal level, automatic transmission is performed to an arbitrary point. Thereby, it is possible to check the abnormal state of the vibration level of the
(実施例9)
図10は本発明第九の実施例の風力発電装置の振動レベルとブレーキ作動の関係を示すグラフである。図10に示すように、検知した振動レベルが所定の異常レベルを超えた場合に、ブレーキ作動を自動でおこなうようにしている。それにより、風車1の振動レベル異常時に設置現場に行くことなくブレーキ装置10の自動作動により風車1を停止させ、風車1の破損を防止することを可能としている。
Example 9
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the vibration level and the brake operation of the wind turbine generator according to the ninth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, the brake operation is automatically performed when the detected vibration level exceeds a predetermined abnormal level. Thereby, the
(実施例10)
図11は本発明第十の実施例の風力発電装置の振動レベルとブレーキ作動の関係を示すグラフである。図11に示すように、検知した振動レベルが所定の異常レベルを所定の時間継続した場合に、ブレーキ作動を自動でおこなうようにしている。それにより、風車1の振動レベル異常状態の精度を高め、設置現場に行くことなくブレーキ装置10の自動作動により風車1を停止させ、風車1の破損を防止することを可能としている。
(Example 10)
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the vibration level and the brake operation of the wind turbine generator according to the tenth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, when the detected vibration level continues a predetermined abnormal level for a predetermined time, the brake operation is automatically performed. Thereby, the accuracy of the abnormal state of the vibration level of the
(実施例11)
図12は本発明第十一の実施例の風力発電装置の振動レベルとブレーキ作動およびブレーキ開放の関係を示すグラフである。図12に示すように、ブレーキ装置10により停止した風車1を所定の時間経過した場合に、ブレーキの制動を開放するようにしている。それにより、風車1に飛来物が一時的に付着している場合など、風車1を一旦停止させる状況をつくることで、飛来物が風車1から自然に剥がれ、風車1が回転するときに飛来物が付着していない状態にすることを可能としている。
(Example 11)
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the vibration level of the wind turbine generator of the eleventh embodiment of the present invention and the brake operation and brake release. As shown in FIG. 12, when the
(実施例12)
図13は本発明第十二の実施例の風力発電装置の振動レベルとブレーキ作動およびブレーキ開放の関係を示すフローチャートである。図13に示すように、振動レベルの異常により風車1が停止および回転を所定の回数繰り返した場合にブレーキの制動を開放しないようにしている。それにより、風車1が異常な振動レベルの状態下で停止・回転を繰り返さないために材質劣化や亀裂を生じず、風車1の破損防止を可能としている。
(Example 12)
FIG. 13 is a flowchart showing the relationship between the vibration level of the wind turbine generator of the twelfth embodiment of the present invention and the brake operation and brake release. As shown in FIG. 13, the brake is not released when the
(実施例13)
図14は本発明第十三の実施例の風力発電装置の振動レベルの状態分類による自動通信の関係を示すフローチャートである。図14に示すように、検知した振動レベルを所定の数値で「正常」、「要メンテナンス」、「異常」の状態に分類し、通信装置12により自動発信を行うようにしている。それにより、設置現場に行くことなく風車1の状況確認が可能であり、保守・メンテナンス時期の把握を可能としている。
(Example 13)
FIG. 14 is a flowchart showing the relationship of automatic communication based on the vibration level state classification of the wind turbine generator according to the thirteenth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 14, the detected vibration levels are classified into “normal”, “maintenance required”, and “abnormal” states with predetermined numerical values, and automatic transmission is performed by the
(実施例14)
図15は本発明第十四の実施例の風力発電装置のブレーキ兼用とした発電機の部分断面図である。図15に示すように、発電機5を電磁ブレーキとして利用することでブレーキ機能を持たせ、風車1を制動するようにしている。それにより、取り付けスペースおよび部品点数の削減を可能としている。
(Example 14)
FIG. 15 is a partial cross-sectional view of a generator that also serves as a brake in a wind power generator according to a fourteenth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 15, the
本発明の風車1の羽根はサボニウス、プロペラ以外でもよく、自然風で回転するものならば羽根の形状にこだわらない。
The blades of the
本発明は、自然風を受けた場合の風車の羽根の保護に関するものとしたが、水流またはその他の流体により回転するものにも適用できる。 Although the present invention relates to protection of wind turbine blades when subjected to natural wind, the present invention can also be applied to those rotating by water flow or other fluids.
1 風車
2 ポール
3 取付台
4 振動検知手段
5 発電機
6 継手
7 回転軸
8 風車羽根
9 ベアリング
10 ブレーキ装置
10a ディスクブレーキ
10b ブレーキキャリパー
11 照明
12 通信装置
13 アンテナ
14 点検扉
20 上部ケーシング
30 発電装置
40 蓄電装置
50 照明装置
DESCRIPTION OF
Claims (14)
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JP2007111298A JP2008267272A (en) | 2007-04-20 | 2007-04-20 | Wind power generating device |
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-
2007
- 2007-04-20 JP JP2007111298A patent/JP2008267272A/en active Pending
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