JP2010168937A - Upwind type wind power generation facility - Google Patents
Upwind type wind power generation facility Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010168937A JP2010168937A JP2009010528A JP2009010528A JP2010168937A JP 2010168937 A JP2010168937 A JP 2010168937A JP 2009010528 A JP2009010528 A JP 2009010528A JP 2009010528 A JP2009010528 A JP 2009010528A JP 2010168937 A JP2010168937 A JP 2010168937A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- main shaft
- power generation
- wind
- tilt angle
- angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
本発明は、アップウインド型風力発電設備に関する。 The present invention relates to an upwind type wind power generation facility.
一般に、風力発電設備は、地上から上方に延びる支柱であるタワーの上端部に回転翼および発電機を備えたものであって、風を受けて回転する回転翼の回転駆動力を発電機に伝達することにより、発電機において電力を発生させる設備である。 Generally, a wind power generation facility is provided with a rotor blade and a generator at the upper end of a tower, which is a support column extending upward from the ground, and transmits the rotational driving force of the rotor blade that rotates by receiving wind to the generator. By doing so, it is equipment that generates electric power in the generator.
回転翼はタワーの上端部に配置されているため、回転時に個々の回転翼とタワーとの接触を回避するために、固定したチルト角(水平方向と回転翼の主軸との間の角度)を有するように配置されている。 Since the rotor blades are located at the upper end of the tower, a fixed tilt angle (angle between the horizontal direction and the main axis of the rotor blades) is used to avoid contact between the individual rotor blades and the tower during rotation. It is arranged to have.
その一方で、風力発電設備は丘陵地帯に建設されることがあり、特に日本では丘陵地帯に建設されることが多い。上述の丘陵地帯において、風は地形に沿って吹く傾向にあり、水平方向に沿って風が吹くことは少ない。 On the other hand, wind power generation facilities are sometimes built in hilly areas, and particularly in Japan, they are often built in hilly areas. In the above-described hilly area, the wind tends to blow along the terrain, and the wind is rarely blown along the horizontal direction.
そのため、丘陵地帯に建設された風力発電設備においては、回転翼が風の吹く方向に対して正対できない場合が多くなっている。このような場合、回転翼における受風面積が狭くなるため、風力発電設備の発電効率が低下する傾向があるという問題があった。 Therefore, in the wind power generation facilities constructed in the hilly area, there are many cases where the rotor blades cannot face the direction in which the wind blows. In such a case, since the wind receiving area in the rotor blade is narrowed, there is a problem that the power generation efficiency of the wind power generation facility tends to decrease.
上述の問題を解決するために、ダウンウインド型風車を備えた装置において、吹き上げ角度などの風の吹く方向に合わせてチルト角を付けた風車が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 In order to solve the above-described problem, a windmill having a tilt angle in accordance with a wind blowing direction such as a blowing angle has been proposed in an apparatus including a downwind type windmill (see, for example, Patent Document 1). .
しかしながら、特許文献1に記載されたダウンウインド型風車では、タワーや発電機などを収めた筐体であるナセルが、回転翼に対して風の上流側に配置されている。そのため、タワーやナセルにより流れが乱れた風が回転翼に影響を与えるおそれがあるという問題があった。
However, in the downwind type windmill described in
言い換えると、風力発電設備における発電効率が低下したり、回転翼を構成する個々の翼に対する荷重変動が大きくなったり、騒音が増加したりするという問題があった。 In other words, there is a problem that the power generation efficiency in the wind power generation facility is reduced, load fluctuations on individual blades constituting the rotor blades are increased, and noise is increased.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、吹き上げ風などの水平方向と交差する方向に吹く風に対しても、発電効率の低下を抑制することができるアップウインド型風力発電設備を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and is an upwind type that can suppress a decrease in power generation efficiency even with a wind blowing in a direction intersecting a horizontal direction such as a blowing wind. The purpose is to provide wind power generation facilities.
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のアップウインド型風力発電設備は、風を受けて回転駆動される複数の回転翼および主軸と、該複数の回転翼および主軸により回転駆動される発電部と、前記回転翼が風上側に配置されるとともに、前記発電部が収納される筐体と、該筐体が上端に配置される支柱と、水平面と前記主軸との間の角度であるチルト角を、前記風の吹く方向に基づいて変更するチルト角変更部と、前記主軸と直交する面と前記回転翼との間の角度であるコーン角を、前記チルト角に基づいて変更するコーン角変更部と、が設けられていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The upwind type wind power generation facility of the present invention includes a plurality of rotor blades and a main shaft that are rotationally driven by receiving wind, a power generation unit that is rotationally driven by the plurality of rotor blades and the main shaft, and the rotor blades on the windward side. The tilt angle, which is an angle between a housing in which the power generation unit is housed, a support column in which the housing is disposed at an upper end, and a horizontal plane and the main shaft, is based on the wind blowing direction. And a cone angle changing unit that changes a cone angle, which is an angle between a plane orthogonal to the main axis and the rotor blade, based on the tilt angle. It is characterized by.
本発明によれば、回転翼の回転面が風の吹く方向と正対するように、チルト角を変更することにより、回転翼における受風面積の減少を抑制することができる。
例えば、吹き上げられる風に対して、回転翼の回転面が風の吹く方向と正対するようにチルト角を変更する、言い換えると、主軸が延びる方向を下方向に変更することにより、回転翼における受風面積の減少が抑制される。
According to the present invention, by reducing the tilt angle so that the rotating surface of the rotor blade faces the wind blowing direction, it is possible to suppress a decrease in the wind receiving area of the rotor blade.
For example, by changing the tilt angle so that the rotating surface of the rotor blades faces the wind blowing direction, in other words, by changing the direction in which the main shaft extends downward, Reduction of wind area is suppressed.
さらに、チルト角に基づいてコーン角を変更することにより、回転翼と支柱との接触を回避することができる。
例えば、吹き上げられる風に対して、回転翼が当該風の吹く方向に正対するようにチルト角を変更する、言い換えると、主軸が延びる方向を下方向に変更すると、回転翼の先端と支柱とが接近して両者が接触するおそれがある。この場合に、コーン角を大きくすることにより、回転翼の先端が主軸と直交する面、つまり支柱から離れるため、回転翼と支柱との接触を回避することができる。
Further, by changing the cone angle based on the tilt angle, it is possible to avoid contact between the rotary blade and the support column.
For example, when the tilt angle is changed so that the rotor blades face the wind blowing direction, in other words, when the direction in which the main shaft extends is changed downward, the tip of the rotor blade and the support column are There is a risk of both coming close to each other. In this case, by increasing the cone angle, the tip of the rotor blade is separated from the surface orthogonal to the main axis, that is, the support column, so that contact between the rotor blade and the support column can be avoided.
上記発明においては、前記チルト角変更部は、前記支柱に対する前記筐体の取付角度を変更することにより、前記チルト角を変更することが望ましい。 In the above invention, it is desirable that the tilt angle changing unit changes the tilt angle by changing an attachment angle of the housing with respect to the support column.
本発明によれば、支柱に対する筐体の取付角度が変更されると、筐体に配置された主軸および回転翼における風に対する姿勢が変化する。そのため、回転翼の回転面が風の吹く方向と正対するように、筐体の取付角度を変更することによりチルト角が変更され、回転翼における受風面積の減少を抑制することができる。 According to the present invention, when the mounting angle of the housing with respect to the support column is changed, the attitude of the main shaft and the rotor blades arranged in the housing to the wind changes. Therefore, the tilt angle is changed by changing the mounting angle of the casing so that the rotating surface of the rotating blade faces the wind blowing direction, and the reduction of the wind receiving area in the rotating blade can be suppressed.
例えば、主軸にフレキシブルカップリングを設けることにより回転翼および主軸の一部等の取付角を変更してチルト角を変更する場合と比較して、フレキシブルカップリングなどの負荷がかかる可動部の数を減らすことができる。そのため、負荷のかかる部品の定期的な点検作業等の増加を抑制することができ、風力発電設備の信頼性低下を抑制することができる。 For example, compared to the case where the tilt angle is changed by changing the mounting angle of the rotor blade and part of the main shaft by providing a flexible coupling on the main shaft, the number of movable parts to which a load such as a flexible coupling is applied is reduced. Can be reduced. For this reason, it is possible to suppress an increase in periodic inspection work or the like of parts that are loaded, and it is possible to suppress a decrease in reliability of the wind power generation facility.
上記発明においては、前記主軸には、前記回転翼に接続されるとともに、前記筐体に対して延びる方向が変更可能、かつ、回転可能に支持された第1主軸と、前記発電部に接続されるとともに、前記筐体に対して延びる方向が固定され、かつ、回転可能に支持された第2主軸と、前記第1主軸および前記第2主軸との間で回転駆動力を伝達するとともに、前記第1主軸の延びる方向および前記第2主軸の延びる方向の間の角度変更を可能とする可変接続部と、が設けられ、前記チルト角変更部は、前記第1主軸の延びる方向を変更させることが望ましい。 In the above invention, the main shaft is connected to the rotor blade, and the first main shaft is connected to the power generation unit, the first main shaft being supported so as to be rotatable and capable of changing the direction extending with respect to the housing. And a rotational driving force is transmitted between the second main shaft fixed in a direction extending with respect to the housing and rotatably supported, and the first main shaft and the second main shaft, and A variable connecting portion that enables an angle change between a direction in which the first main shaft extends and a direction in which the second main shaft extends, and the tilt angle changing portion changes a direction in which the first main shaft extends. Is desirable.
本発明によれば、第1主軸の延びる方向を変更させることにより、回転翼の回転面が風の吹く方向と正対させること、言い換えると、チルト角を変更することができる。
さらに、チルト角を変更しても、可変接続部により第1主軸から第2主軸および発電部に回転駆動力を伝達することができる。
According to the present invention, by changing the direction in which the first main shaft extends, the rotation surface of the rotor blades faces the direction in which the wind blows, in other words, the tilt angle can be changed.
Furthermore, even if the tilt angle is changed, the rotational driving force can be transmitted from the first main shaft to the second main shaft and the power generation unit by the variable connecting portion.
例えば、筐体全体の取付角度を変更する方法と比較して、回転翼および第1主軸等のみの取り付け角度などを変更することにより、チルト角を変更することができる。そのため、チルト角の変更を容易に行うことができる。 For example, the tilt angle can be changed by changing the attachment angle of only the rotor blade, the first main shaft, and the like as compared with the method of changing the attachment angle of the entire casing. Therefore, the tilt angle can be easily changed.
上記発明においては、前記回転翼の回転面の直径をDとすると、前記支柱における中心軸線と、前記回転面との間の距離は、0.26Dから0.31Dの範囲とされていることが望ましい。 In the above invention, when the diameter of the rotating surface of the rotor blade is D, the distance between the central axis of the support column and the rotating surface is in the range of 0.26D to 0.31D. desirable.
本発明によれば、回転翼の先端と支柱との間の間隔を確保することができる。特に、チルト角を変更しても、回転翼の先端と支柱との接触を防止できる。 According to the present invention, it is possible to ensure a distance between the tip of the rotor blade and the support column. In particular, even if the tilt angle is changed, the contact between the tip of the rotor blade and the support can be prevented.
本発明のアップウインド型風力発電設備によれば、回転翼の回転面が風の吹く方向と正対するように、チルト角を変更することにより、回転翼における受風面積の減少を抑制することができ、吹き上げ風などの水平方向と交差する方向に吹く風に対しても、発電効率の低下を抑制することができるという効果を奏する。 According to the upwind type wind power generation facility of the present invention, it is possible to suppress a decrease in the wind receiving area of the rotor blade by changing the tilt angle so that the rotating surface of the rotor blade faces the wind blowing direction. It is possible to produce an effect that it is possible to suppress a decrease in power generation efficiency even for a wind blowing in a direction intersecting the horizontal direction such as a blowing wind.
〔第1の実施形態〕
以下、本発明の第1の実施形態に係るアップウインド型風力発電設備ついて図1から図4を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る風力発電装置の構成を説明する全体図である。図2は、図1の風力発電装置の内部構成を説明する模式図である。
風力発電設備(アップウインド型風力発電設備)1は、図1および図2に示すように、いわゆるアップウインド型の風力発電設備であり、風を受けることにより風力発電を行うものである。
[First Embodiment]
Hereinafter, an upwind type wind power generation facility according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is an overall view illustrating the configuration of the wind turbine generator according to this embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the internal configuration of the wind turbine generator of FIG.
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the wind power generation facility (upwind type wind power generation facility) 1 is a so-called upwind type wind power generation facility that performs wind power generation by receiving wind.
図3は、図1および図2のチルト角変更部およびコーン角変更部の制御を説明するブロック図である。
風力発電設備1には、図1から図3に示すように、基礎上に立設された支柱2と、支柱2の上端に設置されたナセル(筐体)3と、ナセル3に対して回転軸線Lまわりに回転可能に設けられたロータヘッド4と、ロータヘッド4を覆う頭部カプセル5と、ロータヘッド4の回転軸線周りに放射状に取り付けられる複数枚の回転翼6と、ロータヘッド4の回転により発電を行うナセル内機器7と、風力発電設備1の周囲における風向および風速を測定する風向風速計8と、支柱2に対するナセル3の相対姿勢を調節するチルト角変更部9と、チルト角変更部9などを制御する制御部10と、が設けられている。
FIG. 3 is a block diagram illustrating control of the tilt angle changing unit and the cone angle changing unit of FIGS. 1 and 2.
As shown in FIG. 1 to FIG. 3, the wind
なお、本実施形態では、3枚の風車回転翼6が設けられた例に適用して説明するが、風車回転翼6の数は3枚に限られることなく、2枚の場合や、3枚より多い場合に適用してもよく、特に限定するものではない。
In the present embodiment, the description is applied to an example in which three wind
支柱2は、図1および図2に示すように、基礎から上方(図1および図2の上方)に延びる柱状の構成とされ、例えば、複数のユニットを上下方向に連結した構成とされている。支柱2の最上部には、ナセル3が設けられている。支柱2が複数のユニットから構成されている場合には、最上部に設けられたユニットの上にナセル3が設置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ナセル3は、図1および図2に示すように、ロータヘッド4を回転可能に支持するとともに、内部にロータヘッド4の回転により発電を行うナセル内機器7が収納されている。
ナセル3には、例えば、ロータヘッド4の回転駆動力を伝達する主軸(図示せず)が貫通する開口部や、メンテナンス用の出入り口が設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
ロータヘッド4は、図1および図2に示すように、その回転軸線Lを中心として放射状に延びる複数枚の回転翼6が周方向に等間隔に取り付けられるものであって、ロータヘッド4の周囲は頭部カプセル5により覆われるものである。
ロータヘッド4は、図1に示すように、その回転軸線Lが水平方向から風上側(図1の左側)に向かって上方(図1の上側)に傾斜するチルト角αを有するように配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
As shown in FIG. 1, the
その一方で、ロータヘッド4には、図1および図2に示すように、後述するコーン角βを変更するコーン角変更部41が設けられている。
ここで、コーン角βとは、回転翼6が、ロータヘッド4の回転軸線Lに対して直交する面から、回転翼6の先端が風上側に向かって傾斜する角度のことである。
コーン角変更部41には、図3に示すように、制御部10からコーン角βを制御する制御信号が入力されている。
On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 2, the
Here, the cone angle β is an angle at which the tip of the
As shown in FIG. 3, the cone
さらに、ロータヘッド4には、図1および図2に示すように、回転翼6の軸線回りに回転翼6を回転させて、回転翼6のピッチ角を変更するピッチ制御部(図示せず。)も設けられている。
これにより、回転翼6にロータヘッド4の回転軸線方向から風が当たると、回転翼6にロータヘッド4を回転軸線Lまわりに回転させる力が発生し、ロータヘッド4が回転駆動される。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the
Thus, when wind strikes the
ナセル内機器7は、図2に示すように、ロータヘッド4を回転可能に支持するとともに、ロータヘッド4の回転駆動力により発電を行うものである。
ナセル内機器7には、主軸受71と、増速機72と、発電機(発電部)73と、が主に設けられている。
As shown in FIG. 2, the in-
In the
主軸受71は、ロータヘッド4の回転駆動力を発電機73に伝達する主軸を回転可能に支持するものである。
増速機72は、ロータヘッド4の回転を増速して発電機73に伝達するものである。
発電機73は、主軸および増速機72を介して伝達されたロータヘッド4の回転により回転駆動され、発電を行うものである。
The
The
The
風向風速計8は、図1および図2に示すように、ナセル3の外部における風向および風速を計測するものである。風向風速計8は、ナセル3における回転翼6よりも後方(図1および図2の右側)の上面に配置され、ナセル3から上方(図1および図2の上方)に向かって延びる棒部材の先端に配置されたものである。
風向風速計8により測定された風向および風速は、後述する制御部10に出力されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The wind direction and the wind speed measured by the
なお、風向風速計8は、上述のようにナセル3の上面に配置されていてもよいし、風力発電設備1とは別に設けられた塔に配置されていてもよく、特に限定するものではない。風向風速計8を別塔に配置する方法は、複数の風力発電設備1を備えたウインドファームに適用して好適な方法である。
The
チルト角変更部9は、図1および図2に示すように、支柱2とナセル3との間に配置され、支柱2に対するナセル3の相対姿勢、言い換えると、水平方向に対するナセル3の傾斜角を制御するものである。このように、ナセル3の傾斜角を制御することにより、ナセル3内の主軸受71に回転可能に支持されたロータヘッド4および主軸のチルト角αを変更することができる。
チルト角変更部9には、図3に示すように、制御部10からナセル3の傾斜角、言い換えると、チルト角αを変更する制御信号が入力されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the tilt
As shown in FIG. 3, the tilt
チルト角変更部9の構成としては、油圧シリンダやアクチュエータや電動モータなど、公知の構成を用いることができ、特に限定するものではない。
The configuration of the tilt
制御部10は、図2および図3に示すように、チルト角変更部9およびコーン角変更部41を制御するものである。
制御部10には、風向風速計8から測定された風向および風速に関する情報が入力されている。その一方で、制御部10からは、チルト角変更部9にチルト角αを変更する制御信号が出力されているとともに、コーン角βを変更する制御信号が出力されている。
The
Information relating to the wind direction and the wind speed measured from the
次に、上記の構成からなる風力発電設備1における発電方法の概略について説明する。
Next, an outline of a power generation method in the wind
風力発電設備1においては、ロータヘッド4の回転軸線方向から回転翼6に当たった風の力が、ロータヘッド4を回転軸線Lまわりに回転させる動力に変換される。
このロータヘッド4の回転はナセル内機器7に伝達され、ナセル内機器7において、電力の供給対象に合わせた電力、例えば、周波数が50Hzまたは60Hzの交流電力が発電される。
In the wind
The rotation of the
ここで、少なくとも発電を行っている間は、風の力を風車回転翼に効果的に作用させるため、適宜ナセル3を水平面上で回転させることにより、ロータヘッド4を風上に向けられている。
Here, at least during power generation, the
次に、本実施形態の特徴である風力発電設備1におけるチルト角αおよびコーン角βの制御について説明する。
ここでは、風が風力発電設備1の下側から吹き上げてくる場合におけるチルト角αおよびコーン角βの制御に適用して説明する。
Next, control of the tilt angle α and the cone angle β in the wind
Here, description will be made by applying to control of the tilt angle α and the cone angle β when the wind blows up from the lower side of the wind
風力発電設備1に向かって吹いてくる風の向きや方向は、図1および図2に示すように、風向風速計8により測定される。測定された風の向きや方向に関する情報は、図3に示すように、制御部10に入力され、制御部10はチルト角αおよびコーン角βを変更する制御信号をそれぞれチルト角変更部9およびコーン角変更部41に出力する。
The direction and direction of the wind blowing toward the wind
例えば、制御部10は現在のチルト角αと、測定された風の向きや方向と、が所定の範囲内に収まっているか否かを判定する。判定の結果、現在のチルト角αと、測定された風の向き等と、が所定の範囲から外れているときには、制御部10は、測定された風の向きや方向に対して、チルト角αが所定の範囲内に収まるように、チルト角制御部10に制御信号を出力する。
For example, the
より好ましくは、回転翼6の回転面が風の吹く方向と正対するように、言い換えると、回転翼6における受風面積が大きくなるように制御信号を出力する。
More preferably, the control signal is output so that the rotating surface of the
図4は、図2のチルト角変更部によりチルト角が変更された状態を説明する模式図である。
制御信号が入力されたチルト角変更部9は、図4に示すように、ナセル3を風上側(図4の左側)に向かって下方(図4の下方)に角度γだけ傾けることにより、チルト角αを小さくする。
このようにすることで、回転翼6の回転面が風の吹く方向と正対するようになる。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a state in which the tilt angle is changed by the tilt angle changing unit in FIG.
As shown in FIG. 4, the tilt
By doing in this way, the rotating surface of the
制御部10は同時に、回転翼6の先端と、支柱2との間隔が所定の間隔よりも狭いか否かを判定する。判定の結果、回転翼6の先端と、支柱2との間隔が所定の間隔よりも狭いときには、制御部10は、コーン角βを大きくし、回転翼6の先端と、支柱2との間隔を広げるように、コーン角変更部41に制御信号を出力する。
At the same time, the
このようにすることで、回転翼6の先端と、支柱2との間隔が確保され、回転翼6と支柱2との接触が防止される。
By doing in this way, the space | interval of the front-end | tip of the
コーン角変更部41によるコーン角βの変更方法としては、3つの回転翼6におけるコーン角βを同時に変更する方法と、支柱2に接近した回転翼6のコーン角のみを変更する方法と、を例示することができる。
As a method of changing the cone angle β by the cone
3つの回転翼6におけるコーン角βを同時に変更する方法は、言い換えると、回転翼6のコーン角βを変更の値に固定する方法であり、回転翼6は変更後のコーン角βの状態で回転される。
The method of simultaneously changing the cone angle β of the three
支柱2に接近した回転翼6のコーン角βのみを変更する方法は、言い換えると、回転翼6のコーン角βを支柱2との位置関係に基づいて変更する方法である。
In other words, the method of changing only the cone angle β of the
具体的には、回転翼6が一回転する間であって支柱2から離間している区間では、支柱2と接触するおそれがないため、回転翼6におけるコーン角βは変更前の角度とされる。その一方で、回転翼6が支柱2と接近している区間では、支柱2と接触するおそれがあるため、回転翼6におけるコーン角βは変更後の角度とされる。
Specifically, in a section where the
上記の構成によれば、回転翼6の回転面が風の吹く方向と正対するように、チルト角αを変更することにより、回転翼6における受風面積の減少を抑制することができる。
例えば、吹き上げられる風に対して、回転翼6の回転面が風の吹く方向と正対するようにチルト角αを変更する、言い換えると、主軸の回転軸線Lが延びる方向を下方向に変更することにより、回転翼6における受風面積の減少が抑制される。
その結果、本実施形態の風力発電設備1においては、吹き上げ風などの水平方向と交差する方向に吹く風に対しても、発電効率の低下を抑制することができる。
According to said structure, the reduction of the wind receiving area in the
For example, the tilt angle α is changed so that the rotating surface of the
As a result, in the wind
さらに、チルト角αに基づいてコーン角βを変更することにより、回転翼6と支柱との接触を回避することができる。
例えば、吹き上げられる風に対して、回転翼6が当該風の吹く方向に正対するようにチルト角αを変更する、言い換えると、主軸の回転軸線Lが延びる方向を下方向に変更すると、回転翼6の先端と支柱2とが接近して両者が接触するおそれがある。この場合に、コーン角βを大きくすることにより、回転翼6の先端が主軸の回転軸線Lと直交する面である回転面、つまり支柱2から離れるため、回転翼6と支柱2との接触を回避することができる。
Further, by changing the cone angle β based on the tilt angle α, it is possible to avoid contact between the
For example, when the tilt angle α is changed so that the
チルト角変更部9により、支柱2に対するナセル3の取付角度が変更されると、ナセル3に配置された主軸の回転軸線Lおよび回転翼6における風に対する姿勢が変化する。そのため、回転翼6の回転面が風の吹く方向と正対するように、ナセル3の取付角度を変更することによりチルト角αが変更され、回転翼6における受風面積の減少を抑制することができる。
When the mounting angle of the
例えば、主軸にフレキシブルカップリングを設けることにより回転翼6および主軸の一部等の取付角を変更してチルト角αを変更する場合と比較して、フレキシブルカップリングなどの負荷がかかる可動部の数を減らすことができる。そのため、負荷のかかる部品の定期的な点検作業等の増加を抑制することができ、風力発電設備1の信頼性低下を抑制することができる。
For example, by providing a flexible coupling on the main shaft, the tilt angle α is changed by changing the mounting angle of the
〔第2の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態について図5を参照して説明する。
本実施形態の風力発電設備の基本構成は、第1の実施形態と同様であるが、第1の実施形態とは、チルト角変更部の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図5を用いてチルト角変更部の構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図5は、本実施形態の風力発電設備におけるチルト角変更部の構成を説明する模式図である。
なお、第1の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The basic configuration of the wind power generation facility of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, but the configuration of the tilt angle changing unit is different from that of the first embodiment. Therefore, in the present embodiment, only the configuration of the tilt angle changing unit will be described with reference to FIG. 5, and description of other components and the like will be omitted.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the configuration of the tilt angle changing unit in the wind power generation facility of the present embodiment.
In addition, about the component same as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
風力発電設備(アップウインド型風力発電設備)101におけるロータヘッド4と発電機73との間には、図5に示すように、第1主軸104Aと、第2主軸104Bと、フレキシブルカップリング(可変接続部)105と、チルト角変更部109と、が設けられている。
As shown in FIG. 5, a first
第1主軸104Aは、図5に示すように、フレキシブルカップリング105および第2主軸104Bとともにロータヘッド4の回転を発電機73に伝達するものである。第1主軸104Aは略円柱状に形成された部材であり、主軸受71により回転可能に支持される部材である。
第1主軸104Aの風上側(図5の左側)の端部にはロータヘッド4が接続され、風下側(図5の右側)の端部にはフレキシブルカップリング105が接続されている。
As shown in FIG. 5, the first main shaft 104 </ b> A transmits the rotation of the
The
第2主軸104Bは、図5に示すように、フレキシブルカップリング105および第1主軸104Aとともにロータヘッド4の回転を発電機73に伝達するものである。第2主軸104Bは略円柱状に形成された部材である。
第2主軸104Bの風上側の端部にはフレキシブルカップリング105が接続され、風下側の端部には発電機73が接続されている。
As shown in FIG. 5, the second
A
フレキシブルカップリング105は、図5に示すように、第1主軸104Aおよび第2主軸104Bとともにロータヘッド4の回転を発電機73に伝達するものである。フレキシブルカップリング105は、例えば、可撓部のたわみによって第1主軸104Aおよび第2主軸104Bとの間の偏心や偏角を吸収するものである。
フレキシブルカップリング105の上流側の端部は第1主軸104Aに接続され、下流側の端部は第2主軸104Bに接続されている。
As shown in FIG. 5, the
The upstream end of the
なお、上述のように、第1主軸104Aおよび第2主軸104Bの間にフレキシブルカップリング105を配置してもよいし、その他の第1主軸104Aおよび第2主軸104Bとの間の偏心や偏角を吸収する部材を配置してもよく、特に限定するものではない。
As described above, the
チルト角変更部109は、図5に示すように、ナセル3の内部の床面と主軸受71との間に配置され、ナセル3に対する第1主軸104Aの回転軸線Lの姿勢を変更可能とするものである。言い換えると、チルト角αを変更可能とするものである。
As shown in FIG. 5, the tilt
チルト角変更部109は、伸縮することによりチルト角αを変更する。
具体的には、チルト角変更部109が伸びることにより主軸受71がナセル3の内部の床面から離れる方向に押し上げられる。すると、第1主軸104Aはフレキシブルカップリング105を支点として回動し、チルト角αが大きくなる。
その一方で、チルト角変更部109が縮むことにより主軸受71がナセル3の内部の床面に接近する。すると、第1主軸104Aはフレキシブルカップリング105を支点として回動し、チルト角αが小さくなる。
The tilt
Specifically, the
On the other hand, the
上記の構成によれば、第1主軸104Aの延びる方向を変更させることにより、回転翼6の回転面が風の吹く方向と正対させること、言い換えると、チルト角αを変更することができる。
さらに、チルト角αを変更しても、フレキシブルカップリング105により第1主軸104Aから第2主軸104Bおよび発電機73に回転駆動力を伝達することができる。
According to the above configuration, by changing the direction in which the first
Furthermore, even if the tilt angle α is changed, the rotational driving force can be transmitted from the first
例えば、ナセル3全体の取付角度を変更する方法と比較して、回転翼6および第1主軸104A等のみの取り付け角度などを変更することにより、チルト角αを変更することができる。そのため、チルト角αの変更を容易に行うことができる。
For example, the tilt angle α can be changed by changing the mounting angle of only the
〔第2の実施形態の第1変形例〕
次に、本発明の第2の実施形態の第1変形例について図6を参照して説明する。
本変形例の風力発電設備の基本構成は、第2の実施形態と同様であるが、第2の実施形態とは、支柱の構成が異なっている。よって、本変形例においては、図6を用いて支柱の構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図6は、本変形例に係る風力発電設備における支柱の構成を説明する模式図である。
なお、第2の実施形態と同一の構成要素には、同一負の符号を付して、その説明を省略する。
[First Modification of Second Embodiment]
Next, a first modification of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The basic configuration of the wind power generation facility of this modification is the same as that of the second embodiment, but the configuration of the support is different from that of the second embodiment. Therefore, in this modification, only the structure of the support will be described with reference to FIG. 6, and the description of the other components will be omitted.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the configuration of the support in the wind power generation facility according to this modification.
In addition, the same negative code | symbol is attached | subjected to the component same as 2nd Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
風力発電設備(アップウインド型風力発電設備)101Aにおける支柱2の上端には、図6に示すように、上方に向かって風上側に傾斜する傾斜部102が設けられている。
As shown in FIG. 6, an
傾斜部102が設けられていることにより、支柱2における中心軸線CLと、回転翼6の回転面RPとの間の距離Sが確保される。
距離Sは、回転翼6における回転面の直径Dを基準とすると、0.26Dから0.31Dの範囲となるように設定されている。
By providing the
The distance S is set to be in the range of 0.26D to 0.31D when the diameter D of the rotating surface of the
このようにすることで、回転翼6の先端と支柱2との間の間隔を確保することができ、チルト角αを変更しても、回転翼6の先端と支柱2との接触を防止できる。
By doing in this way, the space | interval between the front-end | tip of the
さらに、ナセルの重量が増加し、支柱2にかかる負荷が増加するナセルの全長を長くする方法と比較して、ナセルなどの支柱2の先端に配置される重量が増加しないため、支柱2にかかる負荷の増加を抑制できる。
Furthermore, since the weight of the nacelle increases and the load applied to the
〔第2の実施形態の第2変形例〕
次に、本発明の第2の実施形態の第2変形例について図7を参照して説明する。
本変形例の風力発電設備の基本構成は、第2の実施形態と同様であるが、第2の実施形態とは、ナセルの構成が異なっている。よって、本変形例においては、図7を用いてナセルの構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図7は、本変形例に係る風力発電設備における支柱の構成を説明する模式図である。
なお、第2の実施形態と同一の構成要素には、同一負の符号を付して、その説明を省略する。
[Second Modification of Second Embodiment]
Next, a second modification of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The basic configuration of the wind turbine generator of this modification is the same as that of the second embodiment, but the configuration of the nacelle is different from that of the second embodiment. Therefore, in this modification, only the configuration of the nacelle will be described with reference to FIG. 7, and description of other components and the like will be omitted.
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the configuration of the support in the wind power generation facility according to this modification.
In addition, the same negative code | symbol is attached | subjected to the component same as 2nd Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
風力発電設備(アップウインド型風力発電設備)101Bにおけるナセル(筐体)103Bは、図7に示すように、支柱2から回転翼6および頭部カプセル5側の部分、言い換えると、風上側(図7の左側)の部分が、突出して形成されている。
さらに、ナセル103Bの内部における風下側(図7の右側)の部分には、風上側に突出した部分とバランスを取る重量部113Bが配置されている。
As shown in FIG. 7, the nacelle (casing) 103B in the wind power generation facility (upwind type wind power generation facility) 101B is a portion on the
Furthermore, a
このようにすることで、支柱2における中心軸線CLと、回転翼6の回転面RPとの間の距離Sが確保される。そのため、回転翼6の先端と支柱2との間の間隔を確保することができ、チルト角αを変更しても、回転翼6の先端と支柱2との接触を防止できる。
By doing in this way, the distance S between the central axis CL in the support |
さらに、支柱2に傾斜する部分を形成する方法と比較して、支柱2の形成が容易になるとともに、支柱2に偏った負荷がかかることを防止できる。
その一方で、ナセルの全長を長くして、風上側および風下側に突出させる方法と比較して、ナセルの全長を短くすることができる。
Furthermore, as compared with the method of forming the inclined portion on the
On the other hand, the total length of the nacelle can be shortened as compared with the method in which the total length of the nacelle is increased and protruded toward the windward and leeward sides.
〔第2の実施形態の第3変形例〕
次に、本発明の第2の実施形態の第3変形例について図8を参照して説明する。
本変形例の風力発電設備の基本構成は、第2の実施形態と同様であるが、第2の実施形態とは、ナセルの構成が異なっている。よって、本変形例においては、図8を用いてナセルの構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図8は、本変形例に係る風力発電設備における支柱の構成を説明する模式図である。
なお、第2の実施形態と同一の構成要素には、同一負の符号を付して、その説明を省略する。
[Third Modification of Second Embodiment]
Next, a third modification of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The basic configuration of the wind turbine generator of this modification is the same as that of the second embodiment, but the configuration of the nacelle is different from that of the second embodiment. Therefore, in this modification, only the configuration of the nacelle will be described with reference to FIG. 8, and description of other components and the like will be omitted.
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating the configuration of the support in the wind power generation facility according to this modification.
In addition, the same negative code | symbol is attached | subjected to the component same as 2nd Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
風力発電設備(アップウインド型風力発電設備)101Cにおけるナセル(筐体)103Cは、図8に示すように、支柱2から回転翼6および頭部カプセル5側の部分、言い換えると、風上側(図8の左側)の部分が、突出して形成されているとともに、反対側、つまり風下側(図8の右側)の部分も同じ長さだけ突出して形成されている。
As shown in FIG. 8, the nacelle (casing) 103C in the wind power generation facility (upwind type wind power generation facility) 101C is a portion on the
このようにすることで、支柱2における中心軸線CLと、回転翼6の回転面RPとの間の距離Sが確保される。そのため、回転翼6の先端と支柱2との間の間隔を確保することができ、チルト角αを変更しても、回転翼6の先端と支柱2との接触を防止できる。
By doing in this way, the distance S between the central axis CL in the support |
さらに、支柱2に傾斜する部分を形成する方法と比較して、支柱2の形成が容易になるとともに、支柱2に偏った負荷がかかることを防止できる。
その一方で、ナセルの風上側のみを突出させ、バランスを取る重量部をナセルに設ける方法と比較して、発電に寄与しない重量部をナセル内に配置する必要がない。
Furthermore, as compared with the method of forming the inclined portion on the
On the other hand, compared to a method in which only the windward side of the nacelle is protruded and a weight part for balancing is provided in the nacelle, it is not necessary to arrange a weight part that does not contribute to power generation in the nacelle.
1,101,101A,101B,101C 風力発電設備(アップウインド型風力発電設備)
2 支柱
3,103B,103C ナセル(筐体)
6 回転翼
9,109 チルト角変更部
41 コーン角変更部
73 発電機(発電部)
104A 第1主軸
104B 第2主軸
105 フレキシブルカップリング(可変接続部)
α チルト角
β コーン角
1, 101, 101A, 101B, 101C Wind power generation equipment (upwind type wind power generation equipment)
2
6 Rotor 9,109 Tilt
α Tilt angle β Cone angle
Claims (4)
該複数の回転翼および主軸により回転駆動される発電部と、
前記回転翼が風上側に配置されるとともに、前記発電部が収納される筐体と、
該筐体が上端に配置される支柱と、
水平面と前記主軸との間の角度であるチルト角を、前記風の吹く方向に基づいて変更するチルト角変更部と、
前記主軸と直交する面と前記回転翼との間の角度であるコーン角を、前記チルト角に基づいて変更するコーン角変更部と、
が設けられていることを特徴とするアップウインド型風力発電設備。 A plurality of rotor blades and a main shaft that are rotationally driven in response to wind;
A power generation unit that is rotationally driven by the plurality of rotor blades and the main shaft;
A casing in which the rotor blade is disposed on the windward side and the power generation unit is housed;
A support column in which the housing is arranged at the upper end;
A tilt angle changing unit that changes a tilt angle, which is an angle between a horizontal plane and the main axis, based on a direction in which the wind blows;
A cone angle changing unit that changes a cone angle, which is an angle between a surface orthogonal to the main axis and the rotor blade, based on the tilt angle;
An upwind type wind power generation facility characterized in that is provided.
前記回転翼に接続されるとともに、前記筐体に対して延びる方向が変更可能、かつ、回転可能に支持された第1主軸と、
前記発電部に接続されるとともに、前記筐体に対して延びる方向が固定され、かつ、回転可能に支持された第2主軸と、
前記第1主軸および前記第2主軸との間で回転駆動力を伝達するとともに、前記第1主軸の延びる方向および前記第2主軸の延びる方向の間の角度変更を可能とする可変接続部と、が設けられ、
前記チルト角変更部は、前記第1主軸の延びる方向を変更させることを特徴とする請求項1記載のアップウインド型風力発電設備。 In the main shaft,
A first main shaft connected to the rotor blade and capable of changing a direction extending with respect to the casing and rotatably supported;
A second main shaft connected to the power generation unit, fixed in a direction extending with respect to the housing, and rotatably supported;
A variable connecting portion that transmits a rotational driving force between the first main shaft and the second main shaft, and enables an angle change between the extending direction of the first main shaft and the extending direction of the second main shaft; Is provided,
The upwind type wind power generation facility according to claim 1, wherein the tilt angle changing unit changes a direction in which the first main shaft extends.
前記支柱における中心軸線と、前記回転面との間の距離は、0.26Dから0.31Dの範囲とされていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のアップウインド型風力発電設備。
If the diameter of the rotating surface of the rotor blade is D,
The upwind wind power according to any one of claims 1 to 3, wherein a distance between a central axis of the support column and the rotation surface is in a range of 0.26D to 0.31D. Power generation equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009010528A JP2010168937A (en) | 2009-01-21 | 2009-01-21 | Upwind type wind power generation facility |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009010528A JP2010168937A (en) | 2009-01-21 | 2009-01-21 | Upwind type wind power generation facility |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010168937A true JP2010168937A (en) | 2010-08-05 |
Family
ID=42701315
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009010528A Withdrawn JP2010168937A (en) | 2009-01-21 | 2009-01-21 | Upwind type wind power generation facility |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010168937A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010196591A (en) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Fuji Heavy Ind Ltd | Horizontal axis windmill |
JP2011226486A (en) * | 2010-04-22 | 2011-11-10 | General Electric Co <Ge> | Tilt adjustment system |
JP2015522757A (en) * | 2012-07-26 | 2015-08-06 | エムエイチアイ ヴェスタス オフショア ウィンド エー/エス | Wind turbine tilt optimization and control |
JP2015224620A (en) * | 2014-05-30 | 2015-12-14 | 株式会社日立製作所 | Wind power generating apparatus |
CN116395095A (en) * | 2023-05-23 | 2023-07-07 | 上海勘测设计研究院有限公司 | Off-navigation floating type fan foundation |
-
2009
- 2009-01-21 JP JP2009010528A patent/JP2010168937A/en not_active Withdrawn
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010196591A (en) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Fuji Heavy Ind Ltd | Horizontal axis windmill |
JP2011226486A (en) * | 2010-04-22 | 2011-11-10 | General Electric Co <Ge> | Tilt adjustment system |
JP2015522757A (en) * | 2012-07-26 | 2015-08-06 | エムエイチアイ ヴェスタス オフショア ウィンド エー/エス | Wind turbine tilt optimization and control |
US9777706B2 (en) | 2012-07-26 | 2017-10-03 | Vestas Wind Systems A/S | Wind turbine tilt optimization and control |
EP2877742B1 (en) * | 2012-07-26 | 2019-10-09 | MHI Vestas Offshore Wind A/S | Wind turbine tilt optimization and control |
JP2015224620A (en) * | 2014-05-30 | 2015-12-14 | 株式会社日立製作所 | Wind power generating apparatus |
CN116395095A (en) * | 2023-05-23 | 2023-07-07 | 上海勘测设计研究院有限公司 | Off-navigation floating type fan foundation |
CN116395095B (en) * | 2023-05-23 | 2024-06-04 | 上海勘测设计研究院有限公司 | Off-navigation floating type fan foundation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7528497B2 (en) | Wind-turbine with load-carrying skin | |
CN109219701B (en) | Multi-rotor wind turbine | |
AU2012345809B2 (en) | Intake assemblies for wind-energy conversion systems and methods | |
DK2306002T3 (en) | Systems and methods for assembling a pitch control device for use in a wind turbine | |
CN102213184B (en) | Systems and methods for monitoring a structural health of a wind turbine | |
US8946923B2 (en) | Wind-tracking twin-turbine system | |
JP6746552B2 (en) | Wind power generator | |
WO2011088377A2 (en) | Wind energy conversion device | |
JPWO2011092810A1 (en) | Wind power generator and yaw rotation control method for wind power generator | |
CN108678908B (en) | Yaw tower barrel section, tower barrel and wind generating set | |
JP2009156260A (en) | Forward leaning tower top section | |
CA2607628C (en) | Wind-turbine with load-carrying skin | |
KR102143165B1 (en) | Wind power generation equipment-rotor blades and wind power generation equipment including the same | |
JP2010168937A (en) | Upwind type wind power generation facility | |
WO2013109611A1 (en) | Generator with stator supported on rotor | |
JP2011169239A (en) | Wind power generating apparatus | |
JP2008095664A (en) | Wind turbine device | |
KR102026954B1 (en) | System of wind focus type electricity from wind energy | |
JP2005061319A (en) | Wind turbine generator for all wind directions | |
JP6371146B2 (en) | Wind power generation equipment | |
JP2006090246A (en) | Wind turbine generator | |
US20110215582A1 (en) | Wind-operated electrical generating system | |
TWI527962B (en) | Wind power plant | |
JP2006322445A (en) | Aerogenerator | |
KR100755737B1 (en) | The wind power generator with multiple spiral blades |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20120403 |