JP2008542650A - 風力発電機のローターブレード用ベアリングユニット、そうしたローターブレードベアリングを装備した風力発電機、およびこの種の風力発電機を稼動する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (36)
- 風車のローターハブ(3)にベアリングユニット(1;1’;52)によって保持されている長く延伸する少なくとも一つのローターブレードと、風速が一定しているためブレードの調整が不要の場合に、単数または複数の該ローターブレードをコントロールし、該単数または複数のローターブレードを、少なくとも風力発電機の稼動中は、常時および/または定期的にそのまたはそれらの縦軸を軸として回転させる一つの制御装置を備えた風力発電機であって、この場合、該ベアリングユニット(1;1’;52)は、軸を同じくする二つの連結エレメント(13,14;13’,14’;53,54)を備えており、これらの連結エレメントのうちインナーリング(13)は、ローターブレード(2)の後方端部(5)と堅固に連結され、もう一方のアウターリング(14)はローターハブ(3)と堅固に連結し、また、該両連結エレメント(13,14;13’,14’;53,54)は互いに向き合う外表面(59,60)を具備し、また、互いに向き合う該外表面の間には隙間があるため、該連結エレメント(13,14;13’,14’;53,54)は互いに反対方向へ自由に回転できるようになっており、かつ
a)互いに向き合う二つの外表面(59,60)間の隙間では、外側の連結エレメント(14)の内面および、放射方向内側に位置する連結エレメント(13)の外面には、それぞれ周囲を取り巻くエリア(21,36)が設けられ、また該エリアには、それぞれ連結エレメント(13,14;13’,14’;53,54)のスライドレーン(63)と
、もう一方の連結エレメント(13,14;13’,14’;53,54)のスライドレ
ーン(64)の間で回転するロール(24、25;61,62)用のスライドレーン(63,64)が設けられており;
b)該両連結エレメント(13,14;13’,14’;53,54)間にあるリング状の隙間に挿入入されているロール(24,25;61,62)は、外部から完全に遮断された空間内で回転し;
c)また、各連結エレメント(13,14;13’,14’;53,54)には、一連の回転するロール(24,25;61,62)用に、軸方向に互いにずれているスライドレーン(22,23;36,37;63,64)が少なくとも二つも設けられており;
d)また、軸方向に互いにずれた位置にある二つのスライドレーンのロール(24,25;61,62)は、各外表面(26)が回転軸(31;69,70)に対して正確に回転対称になったほぼシリンダー形(円柱形、三角錐、ニードル形、樽形など)になっており;
e)また、軸方向に位置がずれている二つスライドレーンの該ロール(24,25;61,62)の向きは、該ロールの回転軸(31;69,70)が、関係するローターブレード(2)の縦軸と交差し、該両軸が形成する角度が30°から90°の範囲、特に40°から90°、なかでも特に45°から90°の範囲になるようになっており;
f)そしてさらに、同軸の二つの連結エレメント(13,14;13’,14’;53,54)は、それぞれリング状の形状になっており、またそれぞれローターハブ(3)および後方のリング状連結面(6)との連結用となる、環状に配置された固定用ホール(17,18;57,58)を備えていることを特徴とする風力発電機。 - ローターブレードのベアリングユニット(1;1’;52)の、軸方向に位置がずれている二つスライドレーンのロール(24,25;61,62)の向きは、該ロールの回転軸(31;69,70)がほぼ放射方向を向く、すなわち、関係するローターブレード(2)の縦軸と直角になっていることを特徴とする請求項1の風力発電機。
- ローターブレードのベアリングユニット(1;1’;52)の、リング状連結エレメント(13,14;13’,14’;53,54)が具備する互いに反対側に位置する前面(15,16;55,56)は、一方の側がローターハブ(3)と、もう一方の側は関係するローターブレード(2)と直接またはリングやプレートを介し間接的に連結する連結面としても機能していることを特徴とする請求項1または2の風力発電機。
- ローターブレードのベアリングユニット(1;1’;52)の両連結エレメント(13,14;13’,14’;53,54)間の、それぞれ一つのロールスライドレーンと該スライドレーンに隣接する連結面(15,16;55,56)との間にあるリング状の隙間は、密閉されている(40,41)ことを特徴とする請求項3の風力発電機。
- 関係するローターブレードのベアリングユニット(1;1’;52)の、該ローターブレードのベアリングユニット(1;1’;52)のもう一方の連結エレメント(13;14’)側の外表面には、周囲を取り巻く形状の突起したノーズ(21;21’)が設けられていることを特徴とする請求項1から4の中のいずれか一つの風力発電機。
- 該ノーズ(21;21’)のリング状の両側面(22,23)は、それぞれ一つのロール列を形成し、ほぼシリンダー形をしている該ロール(24,25;61,62)のスライドレーンとして機能することを特徴とする請求項5の風力発電機。
- ローターブレードのベアリングユニット(1;1’;52)の、ほぼシリンダー形をしたロール(24,25;61,62)のスライドレーン(22,23,37)は、関係するローターブレード(2)の縦軸とほぼ直交するほぼ平坦な円形の面に沿って延伸していることを特徴とする請求項6の風力発電機。
- ローターブレードのベアリングユニット(1;1’;52)の、該両連結エレメント(13,14;13’,14’;53,54)の互いに向き合う二つの外表面(33)の間には、第三のベアリングポジション(35)が少なくとも一つ設けられていることを特徴とする請求項1から7の中のいずれか一つの風力発電機。
- 第三のベアリングポジション(35)は、ほぼシリンダー形になっている該ロール(24,25;61,62)用の、二つのスライドレーンの間にあり、またその向きは、該ベアリングポジションの回転軸(31;69,70)が、関係するローターブレード(2)の縦軸と平行にならない向きなっていることを特徴とする請求項8の風力発電機。
- ローターブレードのベアリングユニット(1;1’;52)の、第三ベアリングポジション(35)も、同様にローラーベアリングになっていることを特徴とする請求項8または9の風力発電機。
- 第三ベアリングポジションのローラーベアリング(35)の回転軸は、ローターブレード(2)の縦軸とほぼ平行になっていることを特徴とする請求項10の風力発電機。
- 第三ベアリングポジションのローラーベアリング(35)は、その回転軸がローターブレード(2)の縦軸(31;69,70)と平行になっていないロール(24,25;61,62)より小形であることを特徴とする請求項10または11の風力発電機。
- ローターブレードのベアリングユニット(1;1’;52)の第三ベアリングポジション(35)は、スライディングベアリングになっていることを特徴とする請求項8または9の風力発電機。
- ローターブレードのベアリングユニット(1;1’;52)のスライドレーン(22,23,37)において、その回転軸(31;69,70)が、関係するローターブレード(2)の縦軸と平行になっていないロール(24,25;61,62)と接触する有効幅は、該両連結エレメント(13,14;13’,14’;53,54)の互いに向き合う二つの外表面(33)の間に挿入されているベアリング(35)の滑り面ないしスライドレーン(34)の有効幅より広くなっていることを特徴とする請求項8から13の中のいずれか一つの風力発電機。
- ローターブレードのベアリングユニット(1;1’;52)の連結エレメント(13;14’)は、ローターブレード(2)の縦軸とほぼ直角な面(42)に沿って分割されていることを特徴とする請求項1から14の中のいずれか一つの風力発電機。
- その回転軸(31;69,70)が、関係するローターブレード(2)の縦軸と平行になっていないロール(24,25;61,62)の、一方または両前面と外表面の間にある移行部分(27,28)は、中高になっていることを特徴とする請求項1から15の中のいずれか一つの風力発電機。
- ローターブレードのベアリングユニット(1;1’;52)の、その回転軸(31;69,70)が関係するローターブレード(2)縦軸と平行になっていないロール(24,25;61,62)は、中空構造になっていることを特徴とする請求項1から16の中のいずれか一つの風力発電機。
- 隣接する中空ロール(24,25;61,62)は、前面側の連結エレメントによって互いに連結され、また該連結エレメントは、少なくとも部分的にロール(24,25;61,62)と噛み合い、その中空空間内に侵入していることを特徴とする請求項17の風力発電機。
- 該連結エレメントは互いに連結し、一つまたは複数のリテーナになることを特徴とする請求項18の風力発電機。
- ローターブレードのベアリングユニット(1;1’;52)の、ロール(24,25;61,62)を設置するために設けられているスライドレーンの断面に関しては、ベアリングユニット(1;1’;52)が取り付けられておらず無負荷状態時の該断面が、該ベアリングユニットに設置するロール(24,25;61,62)の縦断面と、少なくとも部分的には一致していないことを特徴とする請求項1から19の中のいずれか一つの風力発電機。
- ローターブレードのベアリングユニット(1;1’;52)の、ロール(24,25;61,62)を設置するために設けられているスライドレーンの軸方向の長さは、ロール(24,25;61,62)の該軸方向に対応する部分の直径より、少なくとも部分的には短くなっていることを特徴とする請求項20の風力発電機。
- ローターブレードのベアリングユニット(1;1’;52)の、その回転軸(31;69,70)が関係するローターブレード(2)の縦軸と平行になっていないロール(24,25;61,62)の前面(29)は、ニンジンのように湾曲していることを特徴とする請求項1から21の中のいずれか一つの風力発電機。
- ニンジンのように湾曲した該前面(29)の湾曲半径は、アウターリング(14)の内径の半径とほぼ一致していることを特徴とする請求項22の風力発電機。
- ローターブレードのベアリングユニット(1;1’;52)の隣接するロール(24,25;61,62)の間には、それぞれ一つのスペーサーが挿入されており、また該スペーサーの放射方向の縦断面は、一つのロール(24,25;61,62)の、放射方向の縦断面より短いか、またはまったく同じ大きさになっていることを特徴とする請求項1から23の中のいずれか一つの風力発電機。
- ローターブレードのベアリングユニット(1;1’;52)の連結エレメント(13,14;53,54)には、スレッドが設けられていないことを特徴とする請求項1から24の中のいずれか一つの風力発電機。
- ローターブレードのベアリングユニット(1;1’;52)の、一つの連結エレメント(13’,14’)にはスレッド(46)が設けられていることを特徴とする請求項1から24の中のいずれか一つの風力発電機。
- ローターブレードのベアリングユニット(1;1’;52)のインナーリング(13’)の内面にはスレッド(46)が設けられていることを特徴とする請求項26の風力発電機。
- 風速が一定しているためブレードの調整が不要の場合に、単数または複数の該ローターブレードをコントロールし、該単数または複数のローターブレードを、少なくとも風力発電機の稼動中は、常時および/または定期的にそのまたはそれらの縦軸を軸として回転させる一つの制御装置を備えた風力発電機の風車のローターハブ(3)に、長く延伸するローターブレード(2)を保持するベアリングユニット(1;1’;52)であって、この場合、該ベアリングユニット(1;1’;52)は、軸を同じくする二つの連結エレメント(13,14;13’,14’;53,54)を備えており、これらの連結エレメントのうちインナーリング(13)は、ローターブレード(2)の後方端部(5)と堅固に連結され、もう一つのアウターリング(14)はローターハブ(3)と堅固に連結し、また、該両連結エレメント(13,14;13’,14’;53,54)は互いに向き合う外表面(59,60)を具備し、互いに向き合う該外表面の間には隙間があるため、該連結エレメント(13,14;13’,14’;53,54)は互いに反対方向へ自由に回転できるようになっており、互いに向き合う二つの外表面(59,60)間の隙間では、外側の連結エレメント(14)の内面、および放射方向内側に位置する連結エレメント(13)の外面には、それぞれ周囲を取り巻くエリア(21,36)が設けられ、また該エリアには、それぞれ連結エレメント(13,14;13’、14’;53,54)のスライドレーン(63)と、もう一方の連結エレメント(13,14;13’,14’;53,54)のスライドレーン(63)間の、外部から完全に遮断された空間内で回転するロール(24、25;61,62)用のスライドレーン(64)が設けられており、また連結エレメント(13,14;13’,14’;53,54)には、軸方向に互いにずれている、一連の回転するロール(24,25;61,62)用のスライドレーン(63,64)が少なくとも二つ設けられており、また該ロール(24,25;61,62)は、各一つの外表面(26)が回転軸(31;69,70)に対して正確に回転対称になっているほぼシリンダー形(円柱形、三角錐、ニードル形、樽形など)になっており、かつ、
a)同軸の二つの連結エレメント(13,14;13’,14’;53,54)は、それぞれリング状の形状になっており、また環状に配置された固定用ホール(17,18;57,58)を備えており、
b)そしてさらに、軸方向に位置がずれている二つスライドレーンの、シリンダー形のロール(24,25;61,62)の向きは、該ロールの回転軸(31;69,70)が、関係するローターブレード(2)の縦軸と交差し、該両軸が形成する角度が30°から90°の範囲、特に40°から90°、なかでも特に45°から90°の範囲になるようになっていることを特徴とするベアリングユニット。 - 風車のローターハブ(3)がベアリングユニット(1;1’;52)によって保持されている長く延伸する少なくとも一つのローターブレードを備えた風力発電機を稼動する方法であって、この場合、該ベアリングユニットは、軸を同じくする二つの連結エレメント(13,14;13’,14’;53,54)を備えており、これらの連結エレメントのうちインナーリング(13)は、ローターブレード(2)の後方端部(5)と堅固に連結され、もう一つのアウターリング(14)はローターハブ(3)と堅固に連結し、また、該両連結エレメント(13,14;13’,14’;53,54)は互いに向き合う外表面(59,60)を具備し、互いに向き合う該外表面の間には隙間があるため該連結エレメント(13,14;13’,14’;53,54)は互いに反対方向へ自由に回転でき、また、単数または複数の該ローターブレード(2)は、風速が一定しているためブレードの調整が不要の場合、少なくとも風力発電機の稼動中は、常時および/または定期的にそのまたはそれらの縦軸を軸として回転し、さらに、
a)少なくとも一つのローターブレードをベアリングで保持するためにベアリングユニット(1;1’;52)が設置されており、このベアリングユニットは互いに向き合う二つの該外表面間(59,60)にある隙間内の、各連結エレメント(13,14;13’,14’;53,54)の部分には、一方の連結エレメント(13,14;13’,14’;53,54)のスライドレーン(63)と、もう一方の各連結エレメント(13,14;13’,14’;53,54)のスライドレーン(64)の間でそれぞれ回転する一連の回転ロール(24,25;61,62)用のスライドレーン(63,64)が少なくとも二つ互いに位置をずらして設けられており、
b)該両連結エレメント(13,14;13’,14’;53,54)間のリング状の隙間に入っているロール(24,25;61,62)は、外部から完全に遮断された空間内で回転し、
c)また、各連結エレメント(13,14;13’,14’;53,54)には、軸方向に互いにずれている、一連の回転するロール(24,25;61,62)用のスライドレーン(22,23;36,37;63,64)が少なくとも二つも設けられており、
d)軸方向に互いにずれた位置にある二つのスライドレーンのロール(24,25;61,62)は、各一つの外表面(26)が回転軸(31;69,70)に対して正確に回転対称になったほぼシリンダー形(円柱形、三角錐、ニードル形、樽形など)になっており;
e)また、軸方向に位置がずれている二つスライドレーンのロール(24,25;61,62)の向きは、該ロールの回転軸(31;69,70)が、関係するローターブレード(2)の縦軸と交差し、該両軸が形成する角度が30°から90°の範囲、特に40°から90°、なかでも特に45°から90°の範囲になることを特徴とする風力発電機の稼動方法。 - ローターブレード(2)の角度は、風車の角度に合わせて調整されることを特徴とする請求項29の方法。
- ローターブレード(2)の回転周期は、風車の回転周期が事前に定めた最低値を下回らない範囲内で、該風車の回転周期に対応していることを特徴とする請求項29または30の方法。
- 風車の回転周期が事前に定めた最低値を下回らない場合、ローターブレード(2)の回転周期はほぼ一定に保たれていることを特徴とする請求項29から31の中のいずれか一つの方法。
- 周期的な調整運動は二つの極限値の間を往復することを特徴とする請求項29から32の中のいずれか一つの方法。
- ローターブレード(2)の回転の振幅は、実際の測定結果を基に、または変化する風速の予想値を制御技術的な方法で事前に定めることにより、該ローターブレードがその上端のポジションおよび下端のポジションにある場合に該ローターブレードが受ける地上の様々な風速に応じて、事前に定めることを特徴とする請求項33の方法。
- 稼動中、ローターブレード(2)の回転の振幅は、回転を確保できる事前に定めた最低値を下回らないようになっていることを特徴とする請求項34の方法。
- ローターブレード(2)の回転の両極限値の平均は、風速によって変動することを特徴とする請求項32から35の中のいずれか一つの方法。
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