JP2012002074A - Wind turbine generator - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To more stabilize unstable output of power generation in wind turbine generation.SOLUTION: A wind turbine generator includes: a first generator 5 having a rotor rotating together and coaxially with a rotating shaft 2 which receives wind force and rotates; a flywheel 7 coaxial with the rotating shaft 2 and arranged through a one-way clutch so as to be in a state rotating together with the rotating shaft 2 in a given rotation direction of the rotating shaft 2 when the rotating shaft 2 is accelerated and to be disconnected from the rotating shaft 2 and rotate under inertia when the rotating shaft 2 is decelerated; a second generator 9 having a rotor rotating together and coaxially with the flywheel 7; an electric motor 70 rotatively driving the flywheel in the given rotation direction; a drive electric power supply section supplying drive electric power to the electric motor 70; a control section performing the drive electric power supply to the electric motor 70 when the rotation speed of the flywheel 7 detected at a rotation speed level detection section is below a predetermined level; and an output section outputting the generated electric power of the generators 5, 9 to the outside.

Description

本発明は、風力発電装置に関する。   The present invention relates to a wind turbine generator.

近年、地球環境の保全のため、再生可能エネルギーを用いた発電方法として、二酸化炭素などの温室効果ガスを排出しない風力発電に注目が集まっている(例えば特許文献1等)。   In recent years, attention has been focused on wind power generation that does not emit greenhouse gases such as carbon dioxide as a power generation method using renewable energy in order to preserve the global environment (for example, Patent Document 1).

特開2004−239113号公報JP 2004-239113 A

ところが、風力発電は、風速の変動に伴い発電出力が変動するため、安定しないという課題がある。   However, the problem with wind power generation is that it is not stable because the power generation output fluctuates as the wind speed fluctuates.

本発明の課題は、風力発電における不安定な発電出力をより安定化させ、より長い時間出力することが可能な風力発電装置を提供することにある。   The subject of this invention is providing the wind power generator which can stabilize the unstable electric power generation output in wind power generation more, and can output for a longer time.

課題を解決するための手段および発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

上記課題を解決するために、本発明の風力発電装置は、
風力を受けて所定の回転軸線周りを一定回転方向に回転する風車と、
前記風車の回転軸と同軸をなして一体回転するよう配置されたロータを有し、前記回転軸の回転に伴う該ロータの回転により電力を生成する第1の発電手段と、
前記回転軸と同軸をなし、かつ前記一定回転方向において、前記回転軸が増速している場合には該回転軸と一体回転状態となって自身も増速回転し、前記回転軸が減速している場合には該回転軸から切り離されて慣性回転するように1方向クラッチを介して配置されるフライホイールと、
前記フライホイールと同軸をなして一体回転するよう配置されたロータを有し、前記フライホイールの回転に伴う該ロータの回転により電力を生成する、前記第1の発電手段とは異なる第2の発電手段と、
前記フライホイールを前記一定回転方向に回転駆動させる電動駆動手段と、
前記電動駆動手段に対し駆動電力を供給する駆動電力供給手段と、
前記フライホイールの回転速度レベルを検出する回転速度レベル検出手段と、
検出された前記回転速度レベルが予め定められた閾回転速度レベルを下回った場合に、前記駆動電力供給手段に対し前記電動駆動手段への駆動電力供給を実行させる駆動電力制御手段と、
前記第1の発電手段と前記第2の発電手段により生成された電力のうち、少なくとも前記第2の発電手段により生成された電力の入力を受け、入力された電力を外部出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the wind turbine generator of the present invention is
A windmill that receives wind force and rotates around a predetermined axis of rotation in a constant rotation direction;
A first power generation means having a rotor arranged so as to rotate integrally with the rotation axis of the windmill, and generating electric power by rotation of the rotor accompanying rotation of the rotation shaft;
When the rotation axis is coaxial with the rotation axis and the rotation axis is increasing in the constant rotation direction, the rotation axis is integrally rotated with the rotation axis, and the rotation axis is decelerated, and the rotation axis is decelerated. A flywheel disposed through a one-way clutch so as to be inertially separated from the rotating shaft,
A second power generation different from the first power generation means, which has a rotor arranged to rotate integrally with the flywheel so as to rotate integrally, and generates electric power by the rotation of the rotor accompanying the rotation of the flywheel. Means,
Electric drive means for rotationally driving the flywheel in the constant rotational direction;
Drive power supply means for supplying drive power to the electric drive means;
Rotation speed level detection means for detecting the rotation speed level of the flywheel;
Drive power control means for causing the drive power supply means to supply drive power to the electric drive means when the detected rotation speed level falls below a predetermined threshold rotation speed level;
Out of the power generated by the first power generation means and the second power generation means, at least input of power generated by the second power generation means, and output means for outputting the input power to the outside,
It is characterized by providing.

上記本発明の構成によれば、第1の発電手段によって発電される電力は、風車が受ける風力に応じて大きく変動するが、第2の発電手段によって発電される電力は、フライホイールに蓄積された安定的な回転エネルギーに基づいて生成されるものであるから出力が安定しており、少なくともこの第2の発電手段によって発電された電力が出力されることにより(第1の発電手段による発電電力が重畳された形で出力されることも含む)、比較的安定な発電出力を得ることができる。   According to the configuration of the present invention described above, the electric power generated by the first power generation unit varies greatly depending on the wind power received by the windmill, but the power generated by the second power generation unit is accumulated in the flywheel. The output is stable because it is generated on the basis of the stable rotational energy, and at least the power generated by the second power generation means is output (power generated by the first power generation means). Can be output in a superimposed manner), and a relatively stable power generation output can be obtained.

具体的にいえば、風車の減速時には、フライホイールと風車の回転軸が切り離されるため、フライホイールは慣性回転状態となる。つまり、風車の減速の影響を受けないため、より長時間の回転継続が可能となり、その間、第2の発電手段からは、経時的になだらかな減衰は生じるものの安定した発電出力が外部に出力される。仮に第1の発電手段による発電電力が重畳されるとしても、第1の発電手段による発電電力の不安定さは大幅に緩和される。   Specifically, when the windmill is decelerated, the flywheel and the windmill are separated from each other, and the flywheel is in an inertial rotation state. In other words, since it is not affected by the deceleration of the windmill, it is possible to continue the rotation for a longer time. During this time, the second power generation means outputs a stable power generation output to the outside, although it gradually attenuates with time. The Even if the power generated by the first power generation means is superimposed, the instability of the power generated by the first power generation means is greatly reduced.

一方、風車の増速時には、風車の回転軸とフライホイールとが一体回転状態となってフライホイールに回転エネルギーが蓄積されるので、その後、風車が減速したとしても、増速時に蓄積された回転エネルギーによって第2の発電手段からは安定した発電出力を、蓄積した分だけ長く継続的に得続けることができる。さらに、風車の増速時には、風車の回転軸とフライホイールとが一体回転状態となるため、仮にフライホイールが停止ないしは極めて低速な状態となっていたとしても、フライホイールには風車からの直接的なトルクが作用する。このため、フライホイールの停止時及び低速時であっても、フライホイールには比較的大きなトルクが伝達され、効率的に回転を継続することができる。   On the other hand, when the speed of the windmill is increased, the rotating shaft of the windmill and the flywheel are in an integrated rotation state, and rotational energy is accumulated in the flywheel. By the energy, a stable power generation output can be continuously obtained from the second power generation means for as long as the accumulated amount. In addition, when the wind turbine speed is increased, the wind turbine rotation shaft and the flywheel are in a state of integral rotation, so that even if the flywheel is stopped or extremely slow, the flywheel is directly connected to the windmill. Torque acts. For this reason, even when the flywheel is stopped and at a low speed, a relatively large torque is transmitted to the flywheel, and the rotation can be continued efficiently.

また、上記本発明によれば、フライホイールの回転速度が一定レベル以下となると、電動駆動手段がフライホイールの一定回転方向への回転をアシストするので、その安定して出力されるフライホイールによる発電出力を、より長い時間継続して出力することができる。フライホイールの停止時及び低速時に(特に停止したとき)、再度回転を開始するためには非常に大きなトルクが必要となるが、上記構成によると、駆動電力制御手段によって、フライホイールの回転が停止しないように駆動電力供給手段が制御されるので、再度回転を開始するためのトルクを発生させる必要が無くなる。   In addition, according to the present invention, when the rotational speed of the flywheel falls below a certain level, the electric drive means assists the rotation of the flywheel in the constant rotational direction, so that the power generated by the flywheel that is stably output is generated. The output can be continuously output for a longer time. When the flywheel is stopped and at a low speed (especially when it is stopped), a very large torque is required to start the rotation again. According to the above configuration, the flywheel is stopped by the drive power control means. Since the drive power supply means is controlled so as not to cause the torque, it is not necessary to generate torque for starting rotation again.

また、第2の発電手段と電動駆動手段は、フライホイールに対し一体に設けられるとともに、第2の発電手段のロータ及びステータよりも、電動駆動手段のロータ及びステータの方が外周側に位置させることができる。電動駆動手段がより外周側に位置していることにより、フライホイールの一定回転方向へのアシスト力が径方向のより外側にて作用するため、回転力を効果的に伝達することができる。   Further, the second power generation means and the electric drive means are provided integrally with the flywheel, and the rotor and stator of the electric drive means are positioned on the outer peripheral side rather than the rotor and stator of the second power generation means. be able to. Since the electric drive means is located on the outer peripheral side, the assist force in the constant rotational direction of the flywheel acts on the outer side in the radial direction, so that the rotational force can be transmitted effectively.

また、フライホイールは、前記回転軸の軸線方向において、前記第1の発電手段と前記第2の発電手段との間に配置することができる。即ち、発電機ケース体内における第1の発電手段と第2の発電手段は、回転軸2の軸線方向において、間にフライホイールを挟む形で位置し、発電ケース体内のひとつづきの空間がフライホイールによって一方の発電手段を収容する上流側収容空間と他方の発電手段を収容する下流側収容空間とに分断しておくことができる。これにより、上流側収容空間及び下流側収容空間において、一方の空間内での回転体の回転に伴う気流の乱れの影響を、他方の空間が受けることがなく、各々の空間内の回転体の回転が安定する。   The flywheel may be disposed between the first power generation unit and the second power generation unit in the axial direction of the rotation shaft. In other words, the first power generation means and the second power generation means in the generator case body are positioned in the axial direction of the rotary shaft 2 with a flywheel interposed therebetween, and a single space in the power generation case body is a flywheel. Thus, it can be divided into an upstream side accommodation space for accommodating one power generation means and a downstream side accommodation space for accommodating the other power generation means. As a result, in the upstream housing space and the downstream housing space, the other space is not affected by the turbulence of the air flow accompanying the rotation of the rotating body in one space, and the rotating body in each space is not affected. Rotation is stable.

本発明において、前記駆動電力供給手段は、外部の電源系統から供給される電力に基づく前記電動駆動手段用の駆動電力を該電動駆動手段に供給するように構成できる。これにより、外部の電源系統から供給される電力を利用して電動駆動手段を駆動できるため、安定した電動駆動手段への電力供給が可能となり、フライホイールを停止させる心配がない。   In the present invention, the drive power supply means can be configured to supply drive power for the electric drive means based on power supplied from an external power supply system to the electric drive means. Thereby, since the electric drive means can be driven using the electric power supplied from the external power supply system, the electric power can be stably supplied to the electric drive means, and there is no fear of stopping the flywheel.

本発明において、前記駆動電力供給手段は、蓄電手段に蓄電された電力に基づく前記電動駆動手段用の駆動電力を該電動駆動手段に供給するように構成できる。この場合も、蓄電手段に予め蓄電された電力を利用して電動駆動手段を駆動できるため、安定した電動駆動手段への電力供給が可能となり、フライホイールを停止させる心配がない。   In the present invention, the drive power supply means can be configured to supply the electric drive means with drive power for the electric drive means based on the power stored in the power storage means. Also in this case, since the electric drive means can be driven using the electric power previously stored in the electric storage means, the electric power can be stably supplied to the electric drive means, and there is no fear of stopping the flywheel.

本発明において、前記第1の発電手段により生成された電力が蓄電手段に蓄電されるように構成することができる。この場合、前記出力手段は、前記第2の発電手段により生成された電力のみを外部に供給するように構成できる。この構成によれば、出力が不安定な第1の発電手段により生成された電力が蓄電手段に蓄電され、出力が安定した第2の発電手段により生成された電力のみを外部に出力することが可能となる。   In the present invention, the electric power generated by the first power generation means can be stored in the power storage means. In this case, the output means can be configured to supply only the electric power generated by the second power generation means to the outside. According to this configuration, the power generated by the first power generation unit with unstable output is stored in the power storage unit, and only the power generated by the second power generation unit with stable output can be output to the outside. It becomes possible.

本発明において、前記第1の発電手段と前記第2の発電手段により生成された双方の電力が蓄電手段に蓄電されるように構成することができる。この場合、前記出力手段から外部に供給される電力は、前記蓄電手段に一旦は蓄電された電力とすることができる。この構成によれば、外部への電力供給源が蓄電手段となるため、安定した電力の出力が可能となる。   In the present invention, both the electric power generated by the first power generation means and the second power generation means can be stored in the power storage means. In this case, the power supplied to the outside from the output means can be the power once stored in the power storage means. According to this configuration, since the power supply source to the outside serves as the power storage means, stable power output is possible.

本発明では、第1の蓄電手段に蓄電された電力に基づく前記電動駆動手段用の駆動電力が該電動駆動手段に供給され、なおかつ、第2の蓄電手段に前記第1の発電手段と前記第2の発電手段により生成された双方の電力のうちいずれかが蓄電される構成を有する場合、第1の蓄電手段と、第2の蓄電手段とを共通の蓄電手段として備えるように構成できる。これにより、蓄電手段を複数備える必要が無くなる。また、この場合、共通の蓄電手段の残量を検出する残量検出手段と、検出される前記残量が予め定められた閾残量を上回った場合に、前記出力手段に対し、前記蓄電手段に蓄電された電力を外部に供給させる出力電力制御手段と、を備えて構成することができる。これにより、蓄電手段にはフライホイールを回転させるための一定の駆動電力を絶えず確保しておくことが可能となる。   In the present invention, drive power for the electric drive means based on the electric power stored in the first power storage means is supplied to the electric drive means, and the first power generation means and the first power supply are supplied to the second power storage means. In a case where either of the two electric powers generated by the two power generation means is stored, the first power storage means and the second power storage means can be provided as a common power storage means. This eliminates the need for a plurality of power storage means. Further, in this case, a remaining amount detecting unit that detects the remaining amount of the common power storage unit, and when the detected remaining amount exceeds a predetermined threshold remaining amount, the power storage unit Output power control means for supplying the power stored in the outside to the outside. As a result, it is possible to constantly ensure a constant driving power for rotating the flywheel in the power storage means.

また、本発明において、蓄電手段に蓄電された電力により電動駆動手段を駆動する構成の場合、前記蓄電手段の残量を検出する残量検出手段と、検出される前記残量が予め定められた閾残量を上回っていない場合に、前記蓄電手段に電力を供給して蓄電を実行させ、前記閾残量を上回った場合には、前記閾残量を上回っていなければ前記蓄電手段に供給されるべき電力を(前記閾残量を上回っていなければ前記蓄電手段に供給されていたはずの電力を)、前記出力手段に入力し、外部出力させる蓄電電力制御手段と、を備えて構成することができる。これにより、蓄電手段に蓄電されない余剰電力を外部に出力できるため、外部への出力電力を増すことができる。   In the present invention, in the case of the configuration in which the electric drive unit is driven by the electric power stored in the power storage unit, the remaining amount detection unit for detecting the remaining amount of the power storage unit and the remaining amount to be detected are predetermined. If the threshold remaining amount is not exceeded, power is supplied to the power storage means to execute power storage.If the threshold remaining amount is exceeded, the power is supplied to the power storage means if the threshold remaining amount is not exceeded. Power storage power control means for inputting the power to be output to the output means and outputting the power to the outside (the power that should have been supplied to the power storage means if the threshold remaining amount is not exceeded). Can do. As a result, surplus power that is not stored in the power storage means can be output to the outside, so that the output power to the outside can be increased.

本発明において、前記出力手段は、前記第1の発電手段と前記第2の発電手段により生成された双方の電力入力を合わせて外部に供給するものとできる。第1の発電手段と第2の発電手段による双方の発電電力が重畳された形で出力されることにより、第1の発電手段による発電電力の不安定さは緩和され、全体として比較的安定な発電出力を外部に供給できる。例えば、外部の電源系統や、蓄電手段に供給することができる。   In the present invention, the output means may supply both the power inputs generated by the first power generation means and the second power generation means to the outside. By outputting the power generated by both the first power generation means and the second power generation means in a superimposed form, the instability of the power generated by the first power generation means is alleviated and the overall stability is relatively stable. Power generation output can be supplied to the outside. For example, it can be supplied to an external power supply system or power storage means.

本発明の一実施形態である風力発電装置を簡略的に示す外観図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The external view which shows simply the wind power generator which is one Embodiment of this invention. 図1の風力発電装置の電気的構成を簡略的に示すブロック図。The block diagram which shows simply the electric constitution of the wind power generator of FIG. 図1の風力発電装置の出力部及び駆動電力供給部の電気的構成を簡略的に示すブロック図。The block diagram which shows simply the electric structure of the output part and drive power supply part of the wind power generator of FIG. 図1の風力発電装置における風車部分を簡略的に示す拡大断面図。The expanded sectional view which shows simply the windmill part in the wind power generator of FIG. 図1の風力発電装置におけるナセル部分の拡大断面図。The expanded sectional view of the nacelle part in the wind power generator of FIG. 図1の風力発電装置における発電ケース体内部を拡大した拡大断面図。The expanded sectional view which expanded the power generation case body inside the wind power generator of FIG. 図1の風力発電装置における発電機のステータの斜視図。The perspective view of the stator of the generator in the wind power generator of FIG. 図7のステータの正面図及び部分断面図。The front view and partial sectional view of the stator of FIG. 図1の風力発電装置のステータと磁性部材の位置関係を示す斜視図。The perspective view which shows the positional relationship of the stator and magnetic member of the wind power generator of FIG. 図9のステータ及び磁性部材の正面図及び部分断面図。The front view and partial sectional view of the stator and magnetic member of FIG. 図1の風力発電装置における電動機のステータの斜視図。The perspective view of the stator of the electric motor in the wind power generator of FIG. 図11のステータの正面図及び部分断面図。The front view and partial sectional view of the stator of FIG. 図1の風力発電装置における電動機ステータと磁性部材の位置関係を示す正面図及び部分断面図。The front view and partial sectional view which show the positional relationship of the electric motor stator and magnetic member in the wind power generator of FIG. 電動機への駆動電力供給制御の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of the drive electric power supply control to an electric motor. 本発明の風力発電装置における、図3とは異なる出力部及び駆動電力供給部の電気的構成を簡略的に示すブロック図。The block diagram which shows simply the electrical structure of the output part different from FIG. 3, and the drive electric power supply part in the wind power generator of this invention. 本発明の風力発電装置における、図3及び図15とは異なる出力部及び駆動電力供給部の電気的構成を簡略的に示すブロック図。The block diagram which shows simply the electric structure of the output part different from FIG.3 and FIG.15 and a drive electric power supply part in the wind power generator of this invention. 外部への電力供給制御の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of the electric power supply control to the exterior. 本発明の風力発電装置における、図3,図15及び図16とは異なる出力部及び駆動電力供給部の電気的構成を簡略的に示すブロック図。The block diagram which shows simply the electric structure of the output part different from FIG.3, FIG.15 and FIG.16 and a drive electric power supply part in the wind power generator of this invention. 蓄電手段への電力入力制御の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of the electric power input control to an electrical storage means. 本発明の風力発電装置における、図3、図15,図16及び図18とは異なる出力部及び駆動電力供給部の電気的構成を簡略的に示すブロック図。The block diagram which shows simply the electric structure of the output part and drive electric power supply part different from FIG.3, FIG.15, FIG.16 and FIG. 18 in the wind power generator of this invention. 本発明の風力発電装置における、図3、図15,図16,図18及び図20とは実施形態の電気的構成を簡略的に示すブロック図。FIG.3, FIG.15, FIG.16, FIG.18 and FIG. 20 in the wind power generator of this invention show the block diagram which shows simply the electric structure of embodiment.

以下、本発明の風力発電装置の一実施形態を、図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of a wind turbine generator according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態である風力発電装置の構成を概略的に示す概略図である。また、図2は、図1の風力発電装置の構成を簡略的に示すブロック図である。図1及び図2に示す本実施形態の風力発電装置1は、所定の受風方向2wからの風力を受けて所定の回転軸線2xの周りを一定回転方向に回転する風車3と、風車3の回転軸2と同軸をなして一体回転するよう配置されたロータ51を有して回転軸2の回転に伴う該ロータ51の回転により電力を生成する第1の発電機(発電手段)5と、回転軸2と同軸をなし、かつ上記一定回転方向において、回転軸2が増速している場合には該回転軸2と一体回転状態となって自身も増速回転し、回転軸2が減速している場合には該回転軸2から切り離されて慣性回転するように1方向クラッチ(ワンウェイクラッチ)6を介して配置されるフライホイール7と、フライホイール7と同軸をなして一体回転するよう配置されたロータ91を有してフライホイール7の回転に伴う該ロータ91の回転により電力を生成する、第1の発電機5とは異なる第2の発電機(発電手段)9と、を備えて構成される。   FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing a configuration of a wind power generator according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of the wind turbine generator of FIG. The wind turbine generator 1 of the present embodiment shown in FIGS. 1 and 2 receives a wind force from a predetermined wind receiving direction 2w and rotates around a predetermined rotation axis 2x in a constant rotation direction, and the wind turbine 3 A first generator (power generation means) 5 that has a rotor 51 arranged so as to rotate integrally with the rotary shaft 2 and that generates electric power by the rotation of the rotor 51 as the rotary shaft 2 rotates; If the rotation axis 2 is coaxial with the rotation axis 2 and the speed of the rotation axis 2 is increasing in the constant rotation direction, the rotation axis 2 is rotated integrally with the rotation axis 2 and the rotation axis 2 is decelerated. In this case, the flywheel 7 arranged via a one-way clutch (one-way clutch) 6 is separated from the rotary shaft 2 and rotates in an inertial manner, and the flywheel 7 is coaxial with the flywheel 7 so as to rotate integrally. Fly with a rotor 91 arranged Generating power by the rotation of the rotor 91 caused by the rotation of the Eel 7 configured to include a different second generator (generator means) 9 and the first generator 5.

また、本実施形態の風力発電装置1は、風車3の受風時における回転軸2の回転方向(上記一定回転方向)と同方向にフライホイール7を回転駆動させる電動機(即ち、フライホイール7の上記一定方向の回転をアシストする電動機であり、ここではモータ:電動駆動手段)70と、電動機70に対し駆動電力を供給する駆動電力供給部(駆動電力供給手段)16と、フライホイール7の回転速度レベルを検出する回転速度レベル検出部(回転速度レベル検出手段)701と、回転速度レベル検出部701にて検出された回転速度レベルが予め定められた閾回転速度レベルを下回った場合に、駆動電力供給手段に対し前記電動駆動手段への駆動電力供給を実行させる制御部(駆動電力制御手段)700と、を備えて構成される。   In addition, the wind turbine generator 1 of the present embodiment is an electric motor that rotates the flywheel 7 in the same direction as the rotation direction of the rotating shaft 2 (the constant rotation direction) when the windmill 3 receives wind (that is, the flywheel 7 An electric motor that assists the rotation in the above-described direction. Here, a motor (electric drive means) 70, a drive power supply unit (drive power supply means) 16 that supplies drive power to the motor 70, and rotation of the flywheel 7 Rotation speed level detection unit (rotation speed level detection means) 701 for detecting the speed level, and driving when the rotation speed level detected by the rotation speed level detection unit 701 falls below a predetermined threshold rotation speed level. And a control unit (drive power control means) 700 that causes the power supply means to supply drive power to the electric drive means.

駆動電力供給部16は、例えば図3(a)及び図3(b)に示すように、外部から入力される三相の交流電力を、三相交流用インバータ17に入力して、電動機(ここでは三相交流モータ)70の励磁用電力(駆動電力)とし、これを電動機70のステータコイル74に出力する。図3(a)及び図3(b)に示す実施形態においては、外部の電源系統19Aから供給される電力に基づく電動機70用の駆動電力が、該電動機70に供給される。即ち、外部の電源系統19Aから供給される電力を電動機70用の駆動電力に変換して該電動機70に供給される。また、図21に示すように、駆動電力供給部16は、外部のバッテリー(蓄電手段)19Bから供給される電力に基づく電動機70用の駆動電力が、該電動機70に供給されるようにしてもよい。即ち、外部のバッテリー19Bから供給される直流電力を、例えばインバータ18を介して電動機(ここでは三相交流モータ)70を回転駆動するための励磁用の駆動電力に変換する等、電動機70用の駆動電力に変換して該電動機70に供給されるようにしてもよい。   For example, as shown in FIGS. 3A and 3B, the drive power supply unit 16 inputs three-phase AC power input from the outside to the three-phase AC inverter 17, and Then, the excitation power (driving power) of the three-phase AC motor 70 is output to the stator coil 74 of the electric motor 70. In the embodiment shown in FIG. 3A and FIG. 3B, driving power for the electric motor 70 based on electric power supplied from the external power supply system 19A is supplied to the electric motor 70. That is, the electric power supplied from the external power supply system 19 </ b> A is converted into the driving electric power for the electric motor 70 and supplied to the electric motor 70. Further, as shown in FIG. 21, the drive power supply unit 16 may supply drive power for the motor 70 based on the power supplied from the external battery (power storage means) 19 </ b> B to the motor 70. Good. That is, for example, the DC power supplied from the external battery 19B is converted into driving power for excitation for rotating the motor (here, a three-phase AC motor) 70 via the inverter 18, for example. It may be converted into drive power and supplied to the electric motor 70.

さらに、本実施形態の風力発電装置1は、第1の発電機5と第2の発電機9により生成された電力のうちいずれか又は双方の入力を受け、入力された電力を外部出力する出力部(出力手段)10を備えて構成される。ここでの出力部10は、出力電力の安定化のため、少なくとも第2の発電機9により生成された電力が入力され、これが外部出力されるよう構成されている。   Furthermore, the wind power generator 1 of this embodiment receives the input of either or both of the electric power generated by the first generator 5 and the second generator 9, and outputs the input electric power to the outside. Unit (output means) 10. The output unit 10 here is configured so that at least the power generated by the second generator 9 is input and output to the outside for stabilization of the output power.

例えば、図3(a)及び図3(b)、さらには図21に示すように、出力部10は、第1の発電機5と第2の発電機9により生成された双方の電力入力を受け、それらを合わせて外部出力する出力部(出力手段)10を備えて構成することができる。つまり、第1の発電機5及び第2の発電機9の発電電力の出力ラインを、外部出力に至るまでの間で接続し、1系統で外部出力する形で構成することができる。   For example, as shown in FIGS. 3A and 3B and FIG. 21, the output unit 10 receives both power inputs generated by the first generator 5 and the second generator 9. An output unit (output means) 10 for receiving and outputting them together can be configured. In other words, the output lines of the generated power of the first generator 5 and the second generator 9 can be connected to reach the external output, and can be configured to output externally in one system.

図3(a)の出力部10は、第1の発電機5と第2の発電機9により生成された双方の三相の交流電力を、それぞれ整流器12に入力した上で、昇圧コントローラ11に入力して所定の電圧で出力し、さらにそれをパワーコンディショナ15にて入力して、入力された直流の電力を系統電力に変換し、外部出力するように構成できる。これにより、第1の発電機5と第2の発電機9により生成された双方の電力を合わせて外部の電源系統19Aに供給することができ、例えば売電等が可能となる。また、パワーコンディショナ15にて、家庭内で使える交流電力に変換して外部出力してもよい。また、図3(b)及び図21の出力部10は、第1の発電機5と第2の発電機9により生成された双方をそれぞれ、整流器12に入力した上で、昇圧コントローラ13に入力し、所定電圧とされた直流の電力をバッテリー(蓄電手段)19Bに供給して蓄電させてもよい。また、バッテリー(蓄電手段)19Bに蓄電された電力を、パワーコンディショナ15を介して外部の電源系統19Aに供給するようにしてもよい。なお、電源系統19A及びバッテリー(蓄電手段)19Bはいずれも装置外部の電源19である。   The output unit 10 in FIG. 3A inputs the three-phase AC power generated by the first generator 5 and the second generator 9 to the rectifier 12 and then inputs the rectifier 12 to the boost controller 11. It can be configured to input and output at a predetermined voltage, and further input it at the power conditioner 15 to convert the input DC power into system power and output it externally. Thereby, both the electric power produced | generated by the 1st generator 5 and the 2nd generator 9 can be combined, and can be supplied to the external power supply system 19A, for example, power sale etc. are attained. Alternatively, the power conditioner 15 may convert the AC power to be used in the home and output it externally. Further, the output unit 10 of FIG. 3B and FIG. 21 inputs both of the first generator 5 and the second generator 9 generated by the rectifier 12 and then inputs them to the boost controller 13. Alternatively, direct current power set to a predetermined voltage may be supplied to the battery (power storage means) 19B for storage. Further, the electric power stored in the battery (electric storage means) 19B may be supplied to the external power supply system 19A via the power conditioner 15. The power supply system 19A and the battery (power storage means) 19B are both power supplies 19 outside the apparatus.

制御部700は、CPU、ROM、RAM等を備える周知のマイコンとして構成されており、ROM等の記憶部には、各種の制御プログラム及び制御パラメータ等が格納され、CPUがそれらを用いて制御を実施する。本実施形態の制御部700は、回転速度レベル検出部(回転速度レベル検出手段)701と接続しており、CPUがROM等の記憶部に記憶された制御プログラムを実行する形で、図14に示すような電動機70への駆動電力供給制御を実行する。具体的にいえば、制御部700は、まずは回転速度レベル検出部(回転速度レベル検出手段)701から、フライホイール7の回転速度レベルを反映した値を取得し(S1)、取得した値が示す回転速度レベルがROM等の記憶部に記憶された閾回転速度レベルを下回った場合には(S2:Yes)、駆動電力供給部16の電力供給切替部(切替スイッチ)16Sを供給側に切り替えて、電動機70への駆動電力の供給を実施させる(S4)。他方、閾回転速度レベルを下回っていない場合には(S2:No)、駆動電力供給部16の電力供給切替部(切替スイッチ)16Sを遮断側に切り替えて、電動機70への駆動電力の供給を遮断・停止させる(S3)。   The control unit 700 is configured as a well-known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like. Various control programs, control parameters, and the like are stored in a storage unit such as a ROM, and the CPU performs control using them. carry out. The control unit 700 of this embodiment is connected to a rotation speed level detection unit (rotation speed level detection means) 701, and the CPU executes a control program stored in a storage unit such as a ROM in FIG. The drive power supply control to the electric motor 70 as shown is executed. Specifically, the control unit 700 first acquires a value reflecting the rotation speed level of the flywheel 7 from the rotation speed level detection unit (rotation speed level detection means) 701 (S1), and the acquired value indicates. When the rotational speed level is lower than the threshold rotational speed level stored in the storage unit such as the ROM (S2: Yes), the power supply switching unit (switch) 16S of the drive power supply unit 16 is switched to the supply side. Then, the drive power is supplied to the electric motor 70 (S4). On the other hand, when it is not lower than the threshold rotation speed level (S2: No), the power supply switching unit (switch) 16S of the drive power supply unit 16 is switched to the cutoff side to supply the drive power to the motor 70. Shut off and stop (S3).

なお、本実施形態の回転速度レベル検出部701は、フライホイールの回転速度が第2の発電機9の発電電力に反映されることを利用して、第2の発電機9の発電電力の電流値を検出する周知の電流計として設けられているが、フライホイールの回転速度を直接的に検出するものでもよい。例えば図20に示すように、回転速度レベル検出部をなす電流計701に代わって、フライホイールの回転速度を検出する磁気式又は光学式の周知の回転センサ(例えばロータリエンコーダ)703を設けてもよい。   Note that the rotational speed level detection unit 701 of the present embodiment uses the fact that the rotational speed of the flywheel is reflected in the generated power of the second generator 9 to generate the current of the generated power of the second generator 9. Although it is provided as a known ammeter for detecting a value, it may be one that directly detects the rotational speed of the flywheel. For example, as shown in FIG. 20, a known magnetic or optical rotation sensor (for example, a rotary encoder) 703 for detecting the rotation speed of the flywheel may be provided in place of the ammeter 701 forming the rotation speed level detection unit. Good.

以下、本実施形態の風力発電装置の構造について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, the structure of the wind power generator of this embodiment is demonstrated with reference to drawings.

本実施形態の風車3は、受風方向2wが回転軸2の軸線2xの延出方向(以下、軸線方向という)と一致しており、該受風方向2wから風力を受けることで一定方向に回転するよう複数のブレード30を有する。各ブレード30はハブ22を介して回転軸2と連結(接続)する。   In the wind turbine 3 of the present embodiment, the wind receiving direction 2w coincides with the extending direction of the axis 2x of the rotating shaft 2 (hereinafter referred to as the axial direction), and receives wind force from the wind receiving direction 2w in a certain direction. A plurality of blades 30 are provided for rotation. Each blade 30 is connected (connected) to the rotary shaft 2 via the hub 22.

図4は、本実施形態の風力発電装置1の風車部分の拡大断面図である。ただし、ナセル21の内部構造については簡略化して示している。風車3は、回転軸2の軸線方向に同軸をなす形で筒状に延出する筒状風洞部(ダクト)31の内側に配置される。筒状風洞部31は、風車3の受風方向2wの上流側から下流側に向けて開口面積が減少していく形で形成される。具体的にいえば、筒状風洞部31は、受風方向2wの上流側の環状端部31Aから下流側の環状端部31Bまでの間の区間において、ラジアル方向内向きに膨出した湾曲形状をなす。この筒状風洞部31において取り込まれた風は、圧縮された形で下流に供給され、下流側のブレードがこれを受けることになるので、風車3が得る回転力を増すことができる。   FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the windmill portion of the wind turbine generator 1 of the present embodiment. However, the internal structure of the nacelle 21 is shown in a simplified manner. The windmill 3 is disposed inside a cylindrical wind tunnel (duct) 31 that extends in a cylindrical shape so as to be coaxial with the axial direction of the rotary shaft 2. The cylindrical wind tunnel portion 31 is formed in a form in which the opening area decreases from the upstream side to the downstream side in the wind receiving direction 2w of the wind turbine 3. More specifically, the cylindrical wind tunnel portion 31 has a curved shape that bulges inward in the radial direction in a section between the upstream annular end portion 31A and the downstream annular end portion 31B in the wind receiving direction 2w. Make. The wind taken in the cylindrical wind tunnel 31 is supplied downstream in a compressed form, and the blades on the downstream side receive this, so that the rotational force obtained by the wind turbine 3 can be increased.

筒状風洞部31は、その内周面に、ナセル21の外周面210から外向きに放射状に延出する複数の支持部材(FRP)32が固定されており(図3参照)、ナセル21と共に回転軸2に対し非回転に設けられている。   A plurality of support members (FRP) 32 extending radially outward from the outer peripheral surface 210 of the nacelle 21 are fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical wind tunnel portion 31 (see FIG. 3). The rotation shaft 2 is provided non-rotatingly.

ナセル21は、第1の発電機5とフライホイール7と第2の発電機9、さらに回転軸2を内部に収容する。図4及び図5に示すように、ナセル21の外表面21Aは、少なくとも回転軸2の軸線2x上の、受風方向2wの上流側に頂点部21aを有する湾曲面として形成される。具体的にいえば、その外表面21Aは、回転軸2の軸線方向の周りに回転させても面形状が変化しない回転対称面をなし、ここでは流線型をなす。他方、ナセル21の受風方向2wの下流側には、風車3に対し一体回転するようその回転軸2に固定されるハブ22が設けられ、その外表面22Aは、ナセル21の外表面21Aをなす湾曲面から受風方向2wに滑らかに続く湾曲面をなし、かつ回転軸2の軸線2x上の受風方向2wの上流側に頂点部22aを有する湾曲面をなす。具体的にいえば、その外表面22Aは、回転軸2の軸線方向の周りに回転させても面形状が変化しない回転対称面をなしており、ナセル21の外表面21Aから続く流線型をなしている。ここでのナセル21とハブ22の外表面21A,22Aは、それら全体で球体表面を形成しており、その球体表面21A,22Aは、上流側の頂点部21aが下流側の頂点部22aよりも曲率半径が大とされた卵状をなしている。   The nacelle 21 accommodates the first generator 5, the flywheel 7, the second generator 9, and the rotating shaft 2 therein. As shown in FIGS. 4 and 5, the outer surface 21 </ b> A of the nacelle 21 is formed as a curved surface having a vertex 21 a on the upstream side in the wind receiving direction 2 w on at least the axis 2 x of the rotation shaft 2. More specifically, the outer surface 21A forms a rotationally symmetric surface whose surface shape does not change even when the outer surface 21A is rotated around the axis direction of the rotating shaft 2, and is streamlined here. On the other hand, on the downstream side of the wind receiving direction 2w of the nacelle 21 is provided a hub 22 fixed to the rotary shaft 2 so as to rotate integrally with the wind turbine 3, and the outer surface 22A of the nacelle 21 is connected to the outer surface 21A of the nacelle 21. A curved surface smoothly extending from the curved surface formed in the wind receiving direction 2w is formed, and a curved surface having a vertex portion 22a on the upstream side of the wind receiving direction 2w on the axis 2x of the rotating shaft 2 is formed. More specifically, the outer surface 22A forms a rotationally symmetric surface whose surface shape does not change even if the outer surface 22A is rotated about the axis direction of the rotary shaft 2, and forms a streamline shape that continues from the outer surface 21A of the nacelle 21. Yes. The outer surface 21A, 22A of the nacelle 21 and the hub 22 here forms a spherical surface as a whole, and the spherical surface 21A, 22A has an upstream vertex portion 21a that is more downstream than the downstream vertex portion 22a. It has an oval shape with a large radius of curvature.

なお、ナセル21は、少なくとも一部が筒状風洞部31の内側に位置し、残りが筒状風洞部31の外側に突出する。本実施形態のナセル21は、その頂点部21aが風車3の受風側(受風方向2wの上流側)に筒状風洞部31の内部から突出する形で配置される。また、ナセル21の受風方向2wの下流側には、各ブレード30と回転軸2を接続するハブ22が設けられる。つまり、ブレード30は、受風方向2wにおいてナセル21よりも下流側に設けられており、下流側のブレード30で得た回転力が、回転軸2を介して受風方向2wの上流側に位置する発電機5,9側へと伝達される。ハブ22は、図5に示すように、円盤状をなしてその中心部が回転軸2の受風方向2wの下流側端部に対し締結部材によって固定される軸固定部221と、軸固定部221における受風方向2wの下流側主面の外周部に対し締結部材によって固定される筒状のブレード取付部222とを有しており、ブレード取付部222の外周面から放射状に複数のブレード30が延びている。   Note that at least a part of the nacelle 21 is located inside the cylindrical wind tunnel portion 31 and the rest protrudes outside the cylindrical wind tunnel portion 31. The nacelle 21 of the present embodiment is arranged such that the apex portion 21a protrudes from the inside of the tubular wind tunnel portion 31 on the wind receiving side of the wind turbine 3 (upstream side in the wind receiving direction 2w). Further, a hub 22 that connects each blade 30 and the rotary shaft 2 is provided on the downstream side of the nacelle 21 in the wind receiving direction 2w. That is, the blade 30 is provided downstream of the nacelle 21 in the wind receiving direction 2w, and the rotational force obtained by the downstream blade 30 is positioned upstream of the wind receiving direction 2w via the rotary shaft 2. Is transmitted to the generators 5 and 9 side. As shown in FIG. 5, the hub 22 is formed in a disk shape, and a shaft fixing portion 221 whose center portion is fixed to a downstream end portion in the wind receiving direction 2 w of the rotating shaft 2 by a fastening member, and a shaft fixing portion. 221 has a cylindrical blade mounting portion 222 fixed by a fastening member to the outer peripheral portion of the downstream main surface in the wind receiving direction 2w, and a plurality of blades 30 radially from the outer peripheral surface of the blade mounting portion 222. Is extended.

ナセル21は、地表の基礎部190から延びる支柱(タワー)110の上端部110Tに対し、風向きに合わせて水平面内において向きを変えることが可能(該支柱110の鉛直方向の軸線110xの周りに回転可能)に取り付けられている。このとき、各ブレード30を外周側から被う筒状風洞部31も、ナセル21の受風方向2wの下流側に設けられており、これにより、筒状風洞部31は風車3の受風方向2wを可変する尾翼のような手段として機能する。即ち、筒状風洞部31の筒状外周面31C(特にその水平方向側の面)が風を受けると、支柱110の上端部110Tに対し回転し、風が来る向きにナセル21の頂点部21aを向ける。また、筒状風洞部31がナセル21よりも受風方向2wの下流側に位置することで、わずかな風向きの変化でナセル21の向き、つまりは風車3の受風面の向きが細かく変化することを防ぐことも可能となる。   The nacelle 21 can change the direction in the horizontal plane in accordance with the wind direction with respect to the upper end portion 110T of the column (tower) 110 extending from the foundation portion 190 of the ground surface (rotates around the vertical axis 110x of the column 110). Is possible). At this time, the cylindrical wind tunnel portion 31 that covers each blade 30 from the outer peripheral side is also provided on the downstream side of the wind receiving direction 2 w of the nacelle 21, so that the cylindrical wind tunnel portion 31 receives the wind receiving direction of the wind turbine 3. It functions as a tail-like means that changes 2w. That is, when the cylindrical outer peripheral surface 31C (particularly the surface in the horizontal direction) of the cylindrical wind tunnel portion 31 receives wind, the cylindrical wind tunnel portion 31 rotates relative to the upper end portion 110T of the column 110, and the apex portion 21a of the nacelle 21 comes in the direction that the wind comes. Turn. Further, since the cylindrical wind tunnel portion 31 is positioned downstream of the nacelle 21 in the wind receiving direction 2w, the direction of the nacelle 21, that is, the direction of the wind receiving surface of the windmill 3 is finely changed by a slight change in the wind direction. It is also possible to prevent this.

図5は、図4のナセルを軸線2x,110xを通過する平面で切断した断面図であり、ナセル21の内部には、第2の発電機9とフライホイール7と第1の発電機5とを、風車3の受風方向2wの上流側からこの順で収容した発電機ケース体100が配置され、ナセル21に対し締結部材103によって締結固定されている。発電機ケース体100内の内部空間は、図6に示すように、受風方向2wの上流側から順に、第2の発電機9を収容する上流側収容空間9Sと、フライホイール7を収容する中間収容空間7Sと、第1の発電機5を収容する下流側収容空間5Sとを有し、これらをひとつながりの空間とする形状をなす。このひとつながりの空間は、フライホイール7が中間収容空間7S内に配置されることで、上流側収容空間9Sと下流側収容空間5Sとに分断される。これら円筒状の上流側収容空間9S及び下流側収容空間5Sよりも、同じく円筒状の中間収容空間7Sの方が径大で、かつ収容されるフライホイール7自体も、径方向において中間収容空間7Sの円筒状外周壁に対し近接して位置するため、フライホイール7が配置されたときには、上流側収容空間9Sと下流側収容空間5Sとは、フライホイール7の外周側においてのみ連通するので、より確実な分離状態となっている。   FIG. 5 is a cross-sectional view of the nacelle of FIG. 4 cut along a plane passing through the axes 2x and 110x. Inside the nacelle 21, the second generator 9, the flywheel 7, the first generator 5 and Are arranged in this order from the upstream side in the wind receiving direction 2 w of the wind turbine 3, and are fastened and fixed to the nacelle 21 by the fastening member 103. As shown in FIG. 6, the internal space in the generator case body 100 stores the upstream storage space 9 </ b> S for storing the second generator 9 and the flywheel 7 in order from the upstream side in the wind receiving direction 2 w. It has an intermediate housing space 7S and a downstream housing space 5S that houses the first generator 5, and forms a continuous space. This one-piece space is divided into an upstream-side accommodation space 9S and a downstream-side accommodation space 5S by the flywheel 7 being arranged in the intermediate accommodation space 7S. Similarly, the cylindrical intermediate storage space 7S is larger in diameter than the cylindrical upstream storage space 9S and the downstream storage space 5S, and the flywheel 7 itself to be stored is also the intermediate storage space 7S in the radial direction. Since the upstream storage space 9S and the downstream storage space 5S communicate with each other only on the outer peripheral side of the flywheel 7, when the flywheel 7 is disposed, It is surely separated.

発電機ケース体100内の第1の発電機5と第2の発電機9は、回転軸2の軸線方向において、間にフライホイール7を挟む形で位置し、発電ケース体100内の空間がフライホイール7によって上流側収容空間9Sと下流側収容空間5Sとで分断されている。これにより、上流側収容空間9S及び下流側収容空間5Sのうち、一方の空間内での回転体(ロータ92,52)の回転に伴う気流の乱れの影響を、他方の空間が受けることがない。本実施形態においては、受風方向2wの上流側から、第2の発電機9、フライホイール7、第1の発電機5の順で位置し、さらにその下流側にハブ22が位置する。なお、フライホイール7には磁気シールド材料(例えば鉄等の軟磁性材料)を用いてもよく、これにより、発電ケース体100内の空間をフライホイール7によって第1の発電機5側と第2の発電機9側とを磁気的に分断し、互いの磁気的な干渉を防止するようにしてもよい。   The first generator 5 and the second generator 9 in the generator case body 100 are positioned with the flywheel 7 in between in the axial direction of the rotary shaft 2, and the space in the generator case body 100 is The flywheel 7 separates the upstream storage space 9S and the downstream storage space 5S. Thereby, the other space does not receive the influence of the turbulence of the air flow accompanying the rotation of the rotating body (rotor 92, 52) in one of the upstream housing space 9S and the downstream housing space 5S. . In the present embodiment, the second generator 9, the flywheel 7, and the first generator 5 are positioned in this order from the upstream side in the wind receiving direction 2w, and the hub 22 is positioned further downstream. The flywheel 7 may be made of a magnetic shielding material (for example, a soft magnetic material such as iron), whereby the space inside the power generation case body 100 is separated from the first generator 5 side and the second by the flywheel 7. The generator 9 side may be magnetically separated to prevent mutual magnetic interference.

回転軸2は、発電ケース体100に対し自身の軸線方向に貫通し、なおかつ発電ケース体100に対し円滑に相対回転するよう軸受装置60を介して取り付けられる(図6参照)。本実施形態の軸受装置60は、例えばシール装置(Oリング等)やグリース等のような密閉機能付きの密閉型軸受装置であり、その密閉機能によって密閉状態としている。密閉された発電機ケース体100内部は、空気が大気圧で充填されている場合に、内部の回転体51,91,7等が受ける充填気体による抵抗(空気抵抗)が軽減されるよう、減圧状態等のような内部状態とされている。ここでは、発電ケース体100内にHeガスを充填することで、回転体であるロータ51,91やフライホイール7等の回転抵抗を減じている。   The rotating shaft 2 is attached via the bearing device 60 so as to penetrate the power generation case body 100 in the axial direction of the power generation case body 100 and smoothly rotate relative to the power generation case body 100 (see FIG. 6). The bearing device 60 of the present embodiment is a sealed bearing device having a sealing function such as a sealing device (O-ring or the like) or grease, and is sealed by the sealing function. The inside of the sealed generator case body 100 is depressurized so that the resistance (air resistance) due to the filling gas received by the internal rotors 51, 91, 7 and the like is reduced when air is filled at atmospheric pressure. It is an internal state such as a state. Here, by filling the power generation case body 100 with He gas, the rotational resistance of the rotors 51 and 91 and the flywheel 7 which are rotating bodies is reduced.

第1の発電機5及び第2の発電機9は、回転軸2の周りを回転可能なロータ(発電機回転子)51,91の周方向に沿って所定間隔おきに複数の磁性部材52,92が配置されるとともに、それら磁性部材52,92に対しエアギャップを形成する形で対向し、かつ該ロータ51,91に対し非回転となるステータコイル54,94が配置されたステータ(発電機固定子)53,93を備えて構成され、それら磁性部材52,92とステータコイル54,94との相対回転により電力を生成する。生成される電力(発電電力)は、その相対回転速度が大きいほどが大となる。なお、本実施形態における磁性部材52,92は永久磁石であり、例えばネオジウム磁石等を用いることができる。ただし、永久磁石に代わって電磁石を用いてもよい。   The first generator 5 and the second generator 9 include a plurality of magnetic members 52 at predetermined intervals along the circumferential direction of rotors (generator rotors) 51 and 91 that can rotate around the rotation shaft 2. 92, a stator (generator that is opposed to the magnetic members 52 and 92 in the form of an air gap, and is arranged non-rotating with respect to the rotors 51 and 91 is disposed. (Stator) 53, 93, and electric power is generated by relative rotation between the magnetic members 52, 92 and the stator coils 54, 94. The generated power (generated power) increases as the relative rotational speed increases. The magnetic members 52 and 92 in the present embodiment are permanent magnets, and for example, neodymium magnets can be used. However, an electromagnet may be used instead of the permanent magnet.

本実施形態においては、磁性部材52,92とステータコイル54,94との数の比が3:4であり、ステータコイル54,94からは三相の交流電力が出力される。支柱110の上端部110Tに設けられた上端軸部にはスリップリング110SA,110SBが設けられており、各スリップリング110SA,110SB上を摺動するブラシ102CA,102CBを介し、ステータコイル54,94から発電出力を取り出すよう構成されている。取り出された発電出力は、筒状の支柱(タワー)110の内部空間を通る配線を介して、出力部10に接続される。   In the present embodiment, the ratio of the numbers of the magnetic members 52 and 92 and the stator coils 54 and 94 is 3: 4, and three-phase AC power is output from the stator coils 54 and 94. Slip rings 110SA and 110SB are provided at the upper end shaft portion provided at the upper end portion 110T of the support column 110. From the stator coils 54 and 94 via the brushes 102CA and 102CB sliding on the slip rings 110SA and 110SB, respectively. The power generation output is configured to be taken out. The extracted power generation output is connected to the output unit 10 via a wiring passing through the internal space of the cylindrical column (tower) 110.

第1の発電機5及び第2の発電機9における双方のステータ53,93は、発電機ケース体100からケース内部に向けて回転軸2の軸線方向に沿って突出形成された筒状部材として設けられる。図7に示すように、それら筒状部材53,93には、径方向に貫通する開口部57,97が周方向に沿って所定間隔おきに形成される。これらの開口部57,97は、周方向に設けられた回転軸2の軸線方向に延びる各柱部56,96により区画される。各柱部56,96には、図8の(b),(c)に示すように、ステータコイル54,94が巻き付けられており、本実施形態においては、隣接する柱部56,96で巻き方向が逆向きとなっている。   Both the stators 53 and 93 in the first generator 5 and the second generator 9 are cylindrical members that are formed to protrude from the generator case body 100 toward the inside of the case along the axial direction of the rotary shaft 2. Provided. As shown in FIG. 7, the cylindrical members 53 and 93 are formed with openings 57 and 97 penetrating in the radial direction at predetermined intervals along the circumferential direction. These openings 57 and 97 are partitioned by column portions 56 and 96 extending in the axial direction of the rotating shaft 2 provided in the circumferential direction. As shown in FIGS. 8B and 8C, the stator coils 54 and 94 are wound around the column portions 56 and 96. In this embodiment, winding is performed by the adjacent column portions 56 and 96. The direction is reversed.

本実施形態のステータ53,93について詳細に説明する。   The stators 53 and 93 of this embodiment will be described in detail.

本実施形態のステータ53,93はそれぞれ筒状部材として形成されており、それらが互換性を有するよう互いに同形状をなす。これらの筒状部材53,93は、耐熱性を有する硬化性樹脂(例えば不飽和ポリエステル樹脂を主体とし、充填材とガラス繊維などで構成した熱硬化性の成形材料)であり、図6に示すように、発電ケース体100において受風方向2wの上流側及び下流側にて外側に露出する主表面121A,122Aを形成する各主面部121,122の主裏面(ケース内側の面)121B,122Bから、ケース内に向けて回転軸2の軸線方向に沿って筒状に突出する形で配置される。   The stators 53 and 93 of the present embodiment are each formed as a cylindrical member and have the same shape so that they are interchangeable. These cylindrical members 53 and 93 are curable resins having heat resistance (for example, thermosetting molding materials mainly composed of an unsaturated polyester resin and configured by a filler and glass fibers), as shown in FIG. As described above, in the power generation case body 100, the main back surfaces (case inner surfaces) 121B and 122B of the main surface portions 121 and 122 that form the main surfaces 121A and 122A exposed to the outside on the upstream side and the downstream side in the wind receiving direction 2w. Then, it is arranged in a shape protruding in a cylindrical shape along the axial direction of the rotary shaft 2 toward the inside of the case.

具体的にいえば、筒状部材53,93は、主面部121,122の主裏面(ケース内側の面)121B,122Bに設けられた環状の嵌合溝部121C、122Cに対し嵌合する形で固定される嵌合固定部53A,93Aと、その嵌合固定部53A,93Aに径方向(ラジアル方向)の段差を形成する形で回転軸2の軸線方向に延出する上記した各柱部56,96と、それら柱部56,96をその延出先端部(主面部121,122とは逆側の端部)56D,96Dにて筒状に連結する筒状連結部53D,93Dとを有して構成される。各柱部56,96の両端が環状部材(嵌合固定部53A,93Aと筒状連結部53D,93D)で連結されていることで、筒状部材53,93は高い強度を有する。本実施形態の筒状部材53,93は、嵌合固定部53A,93Aにおいて主面部121,122に対し締結部材(ボルト等)109,109によって締結固定される。   More specifically, the cylindrical members 53 and 93 are fitted into annular fitting grooves 121C and 122C provided on the main back surfaces (surfaces inside the case) 121B and 122B of the main surface portions 121 and 122, respectively. The fitting fixing portions 53A and 93A to be fixed, and the respective column portions 56 extending in the axial direction of the rotary shaft 2 in the form of forming a radial step (radial direction) in the fitting fixing portions 53A and 93A. , 96 and cylindrical connecting portions 53D, 93D for connecting the column portions 56, 96 in a cylindrical shape at their extended tip portions (ends opposite to the main surface portions 121, 122) 56D, 96D. Configured. The cylindrical members 53 and 93 have high strength because both ends of the column portions 56 and 96 are connected by the annular members (the fitting fixing portions 53A and 93A and the cylindrical connecting portions 53D and 93D). The cylindrical members 53 and 93 of the present embodiment are fastened and fixed to the main surface portions 121 and 122 by fastening members (bolts or the like) 109 and 109 in the fitting fixing portions 53A and 93A.

また、図7及び図8に示すように、嵌合固定部53A,93Aの外周面531,931の延出先端側(嵌合固定部53A,93Aとは逆側)には、その外周面531,931から径方向外側に立上る外周側立面561,961を有する。このため、嵌合固定部53A,93Aの外周面531,931と、当該外周側立面561,961と、柱部56,96の径方向外側の面562,962とによって段差56A,96Aが形成されている。他方、各柱部56,96におけるそれらの段差56A,96Aとは逆側には、上述した筒状連結部53D,93Dが形成されており、この筒状連結部53D,93Dは、各柱部56,96の延出先端部56D,96Dの径方向内側端部から周方向に延出する形で、隣接する柱部56,96へと延出し、全体が環状をなす。このため、柱部56,96の径方向外側の面562,962と、該柱部56,96の延出先端部56D,96Dの周方向における側面563,963と、該柱部56,96の延出先端部56D,96Dの径方向内側端部から周方向に延出する筒状連結部53D,93Dの径方向外側の面532,932とによって段差56B,96Bが形成されている。   Further, as shown in FIGS. 7 and 8, the outer peripheral surface 531 is provided on the extended distal end side of the outer peripheral surfaces 531 and 931 of the fitting and fixing portions 53A and 93A (the side opposite to the fitting fixing portions 53A and 93A). , 931 have outer peripheral side standing surfaces 561 and 961 that rise radially outward. Therefore, steps 56A and 96A are formed by the outer peripheral surfaces 531 and 931 of the fitting and fixing portions 53A and 93A, the outer peripheral side standing surfaces 561 and 961, and the radially outer surfaces 562 and 962 of the column portions 56 and 96. Has been. On the other hand, the cylindrical connecting portions 53D and 93D described above are formed on the opposite sides of the step portions 56A and 96A in the respective column portions 56 and 96, and the cylindrical connecting portions 53D and 93D are connected to the respective column portions. The extended tip portions 56D and 96D of the extended portions 56 and 96 extend in the circumferential direction from the radially inner end portions to the adjacent column portions 56 and 96, and the whole forms an annular shape. Therefore, the radially outer surfaces 562 and 962 of the column portions 56 and 96, the side surfaces 563 and 963 in the circumferential direction of the extending tip portions 56D and 96D of the column portions 56 and 96, and the column portions 56 and 96 Steps 56B and 96B are formed by the radially outer surfaces 532 and 932 of the cylindrical coupling portions 53D and 93D extending in the circumferential direction from the radially inner ends of the extending tips 56D and 96D.

本実施形態のステータコイル54,94は、軸線2xに対する径方向に軸線5x、9xを有する形で環状に巻きつけられる。ここでは、上述の段差56A,96Aと56B,96Bを利用する形で、各柱部56,96に四角形状をなして巻きつけられる。具体的にいえば、ステータコイル54,94は、柱部56,96の延出方向(回転軸2の軸線方向)の一方の端面561,961と、他方の端面564,964と、該柱部56,96の周方向における一方の側面563,963と、他方の側面563,963とにより形成される環状面を取り巻く形で巻きつけられる。このとき、段差56A,96Aにおいて段差下面をなす嵌合固定部53A,93Aの外周面531,931と、段差56B,96Bにおいて段差下面をなす筒状連結部53D,93Dの径方向外側の面532,932とが、柱部56,96に巻きつけられるステータコイル54,94の、回転軸2の軸線2xに対する径方向内側における巻き付け位置を規制する巻き付け位置規制部(巻き付け位置規制手段)として機能し、これにより、ステータコイル54,94は各柱部56,96に安定的に巻きつけられている。   The stator coils 54 and 94 of the present embodiment are wound in an annular shape with the axes 5x and 9x in the radial direction with respect to the axis 2x. Here, the pillars 56 and 96 are wound in a square shape by using the steps 56A and 96A and 56B and 96B. Specifically, the stator coils 54 and 94 include one end surfaces 561 and 961 in the extending direction of the column portions 56 and 96 (the axial direction of the rotary shaft 2), the other end surfaces 564 and 964, and the column portions. It winds around the annular surface formed by one side 563,963 in the circumferential direction of 56,96 and the other side 563,963. At this time, the outer peripheral surfaces 531 and 931 of the fitting fixing portions 53A and 93A forming the lower surface of the step at the steps 56A and 96A, and the radially outer surface 532 of the cylindrical connecting portions 53D and 93D forming the lower surface of the step at the steps 56B and 96B. 932 function as a winding position restricting portion (winding position restricting means) for restricting the winding position of the stator coils 54, 94 wound around the pillar portions 56, 96 on the radially inner side with respect to the axis 2x of the rotating shaft 2. As a result, the stator coils 54 and 94 are stably wound around the column portions 56 and 96.

また、各柱部56,96は、その延出先端部56D,96Dの径方向外側端部からさらに同方向に延出する突起部56E,96Eを有する。突起部56E,96Eは、柱部56,96に巻きつけられるステータコイル54,94の、回転軸2の軸線2xに対する径方向外側における巻き付け位置を規制する巻き付け位置規制部(巻き付け位置規制手段)として機能しており、これもステータコイル54,94を各柱部56,96に安定的に巻きつけられる要因となっている。このように、本実施形態では、径方向の内外でステータコイル54,94の位置規制がなされているため、ステータコイル54,94が各柱部56,96に安定して巻き付いた状態を保つことができ、作業者による巻き付け作業も容易となっている。   Moreover, each pillar part 56 and 96 has protrusion part 56E and 96E further extended in the same direction from the radial direction outer side edge part of the extension front-end | tip parts 56D and 96D. The protrusions 56E and 96E serve as winding position restricting portions (winding position restricting means) that restrict the winding positions of the stator coils 54 and 94 wound around the pillars 56 and 96 on the radially outer side with respect to the axis 2x of the rotating shaft 2. This also functions as a factor for stably winding the stator coils 54 and 94 around the column portions 56 and 96. As described above, in the present embodiment, the position of the stator coils 54 and 94 is restricted inside and outside in the radial direction, so that the stator coils 54 and 94 are stably wound around the column portions 56 and 96. This makes it easy for the operator to perform the winding work.

本実施形態の第1の発電機5のロータ51について詳細に説明する。   The rotor 51 of the first generator 5 of this embodiment will be described in detail.

本実施形態の第1の発電機5は、図6に示すように、ロータ51として、回転軸2と同軸をなし互いに一体回転する第1ロータ部51Aと第2ロータ部51Bとを有する。それら双方のロータ部51A,51Bは、エアギャップを介して互いに対向(対面)する対向面51SA,51SBを有し、それら双方の対向面51SA,51SB上には、周方向において複数の磁性部材52が所定間隔おきに同数配置され、締結部材により固定されている。ただし、それら双方のロータ部51A,51Bのうち、一方のロータ部51Aの磁性部材52A(52)と他方のロータ部51Bの磁性部材52B(52)とは、図10に示すように、互いに異なる極性(磁極)の着磁面同士にて対面している。さらに、それら第1ロータ部51Aと第2ロータ部51Bとの間の空隙にステータ53のステータコイル54が位置する。ステータコイル54は、図9に示すように、回転するそれら双方のロータ部51A,51Bの磁性部材52,52間に挟まれるステータ53上の環状の対向領域に、その周方向に沿って所定間隔おきに複数配置される。   As shown in FIG. 6, the first generator 5 of the present embodiment includes, as the rotor 51, a first rotor portion 51 </ b> A and a second rotor portion 51 </ b> B that are coaxial with the rotary shaft 2 and rotate integrally with each other. Both of the rotor portions 51A and 51B have opposing surfaces 51SA and 51SB that face each other (facing each other) via an air gap, and a plurality of magnetic members 52 in the circumferential direction are provided on both the opposing surfaces 51SA and 51SB. Are arranged at the same intervals and fixed by a fastening member. However, the magnetic member 52A (52) of one rotor part 51A and the magnetic member 52B (52) of the other rotor part 51B are different from each other as shown in FIG. The magnetized surfaces of polarities (magnetic poles) face each other. Further, the stator coil 54 of the stator 53 is located in the gap between the first rotor portion 51A and the second rotor portion 51B. As shown in FIG. 9, the stator coil 54 has a predetermined interval along the circumferential direction in an annular facing region on the stator 53 sandwiched between the magnetic members 52 and 52 of both of the rotating rotor portions 51A and 51B. Several are arranged every other.

また、第1の発電機5において、第1ロータ部51A及び第2ロータ部51Bは、回転軸2の軸線2xに対する径方向(ラジアル方向)に対向して配置される。本実施形態においては、ロータ51の本体部として、回転軸2と一体回転するよう固定される軸固定部50Cと、軸固定部50Cから径方向外側に延出する円盤状の中間部50Bと、中間部50Bの径方向外側の外端部50Aと、を有したロータ本体部50を備える。ただし、ロータ本体部50は、外周側に大重量を有するフライホイール7よりも軽く、小径である。第1ロータ部をなす円筒状部51Aと、第2ロータ部をなす、円筒状部51Aよりも径大の円筒状部51Bとは、ロータ本体50に対し同軸をなす形で一体回転するよう双方とも外端部50Aに固定されている。このように本実施形態においては、回転軸2に対し1つの回転体(ロータ本体部50)を取り付けるだけで、第1ロータ部51Aと第2ロータ部51Bとの双方を設けることが可能であり、回転軸2に対し第1ロータ部51Aと第2ロータ部51Bとを個別の回転体としてそれぞれ固定する場合よりもシンプルな構成となる。なお、中間部50Bは、内周側の軸固定部50C及び外端部50Aの第1ロータ部51Aとの固定部50A1よりも厚み(回転軸2の軸線方向幅)が薄くなっている。   Further, in the first generator 5, the first rotor portion 51 </ b> A and the second rotor portion 51 </ b> B are arranged to face each other in the radial direction (radial direction) with respect to the axis 2 x of the rotating shaft 2. In the present embodiment, as the main body portion of the rotor 51, a shaft fixing portion 50C fixed so as to rotate integrally with the rotary shaft 2, a disk-shaped intermediate portion 50B extending radially outward from the shaft fixing portion 50C, And a rotor main body 50 having an outer end 50A on the radially outer side of the intermediate portion 50B. However, the rotor body 50 is lighter and has a smaller diameter than the flywheel 7 having a large weight on the outer peripheral side. The cylindrical portion 51A forming the first rotor portion and the cylindrical portion 51B having a diameter larger than the cylindrical portion 51A forming the second rotor portion are both rotated integrally with each other so as to be coaxial with the rotor body 50. Both are fixed to the outer end 50A. Thus, in this embodiment, it is possible to provide both the first rotor portion 51A and the second rotor portion 51B by simply attaching one rotating body (rotor main body portion 50) to the rotating shaft 2. The first rotor portion 51 </ b> A and the second rotor portion 51 </ b> B are simpler than the case of fixing the rotating shaft 2 as separate rotating bodies. The intermediate portion 50B is thinner than the fixing portion 50A1 of the inner peripheral side shaft fixing portion 50C and the outer end portion 50A with the first rotor portion 51A (the axial direction width of the rotating shaft 2).

本実施形態の第1の発電機5において、ロータ本体部50の外端部50Aは、第1ロータ部をなす内周側の円筒状部51Aを固定するための内周側固定部50A1と、第2ロータ部をなす外周側の円筒状部51Bを固定するための外周側固定部50A2と、を備えて構成される。内周側固定部50A1は、回転軸2の軸線方向に突出する円筒状をなし、他方、外周側固定部50A2は、中間部50Bから径方向に続く形で延出する形状をなす。   In the first generator 5 of the present embodiment, the outer end portion 50A of the rotor main body 50 includes an inner peripheral side fixing portion 50A1 for fixing the inner peripheral side cylindrical portion 51A forming the first rotor portion, And an outer peripheral side fixing portion 50A2 for fixing the outer peripheral side cylindrical portion 51B forming the second rotor portion. The inner peripheral side fixing portion 50A1 has a cylindrical shape protruding in the axial direction of the rotating shaft 2, while the outer peripheral side fixing portion 50A2 has a shape extending from the intermediate portion 50B so as to continue in the radial direction.

第1の発電機5において第1ロータ部をなす円筒状部51Aは、ロータ本体部50の円筒状の内周側固定部50A1の外周側に嵌合する筒状の嵌合部51A1と、内周側固定部50A1の延出先端面に当接するよう嵌合部51A1の端部から径方向内向きに延出する環状の当接部51A2とを備える。筒状の嵌合部51A1は、その外周面が磁性部材52の配置面51SAとされており、他方、環状の当接部51A2は、ロータ本体部50(内周側固定部50A1)との固定部として機能する。具体的にいえば、第1ロータ部をなす円筒状部51Aは、当接部51A2の周方向の複数箇所において締結部材106Aによってロータ本体部50の内周側固定部50A1に対し締結固定される。   The cylindrical portion 51A forming the first rotor portion in the first generator 5 includes a cylindrical fitting portion 51A1 that fits on the outer peripheral side of the cylindrical inner peripheral side fixing portion 50A1 of the rotor main body portion 50, and an inner portion An annular contact portion 51A2 extending radially inward from the end portion of the fitting portion 51A1 so as to contact the extended distal end surface of the peripheral side fixing portion 50A1. The outer peripheral surface of the cylindrical fitting portion 51A1 is an arrangement surface 51SA of the magnetic member 52, while the annular contact portion 51A2 is fixed to the rotor main body 50 (inner peripheral side fixing portion 50A1). It functions as a part. Specifically, the cylindrical portion 51A forming the first rotor portion is fastened and fixed to the inner peripheral side fixing portion 50A1 of the rotor main body 50 by the fastening member 106A at a plurality of locations in the circumferential direction of the contact portion 51A2. .

第1の発電機5において第2ロータ部をなす円筒状部51Bは、全体が円筒形状をなす。そのうち一方の端部51B2は、ロータ本体部50の外周側固定部50A2の、内周側固定部50A1が延出する側の面の外周側領域に対し先端面が当接した形で固定される固定部をなし、他方の端部51B1側は、その内周面が第1ロータ部をなす円筒状部51Aの嵌合部51A1の外周面と径方向にて対向(対面)し、当該内周面が磁性部材52の配置面51SBとされている。第2ロータ部をなす円筒状部51Bは、一方の端部51B2の周方向の複数箇所において締結部材106Bによってロータ本体部50の外周側固定部50A2に対し締結固定される。   The cylindrical portion 51B forming the second rotor portion in the first generator 5 has a cylindrical shape as a whole. Of these, one end 51B2 is fixed in such a manner that the tip end surface is in contact with the outer peripheral side region of the surface of the outer peripheral side fixing portion 50A2 of the rotor main body 50 on the side where the inner peripheral side fixing portion 50A1 extends. The other end 51B1 side forms a fixed portion, and the inner peripheral surface thereof is opposed (facing) to the outer peripheral surface of the fitting portion 51A1 of the cylindrical portion 51A forming the first rotor portion in the radial direction, and the inner peripheral surface The surface is an arrangement surface 51SB of the magnetic member 52. The cylindrical portion 51B forming the second rotor portion is fastened and fixed to the outer peripheral side fixing portion 50A2 of the rotor main body 50 by the fastening member 106B at a plurality of locations in the circumferential direction of the one end portion 51B2.

なお、ステータ53の嵌合固定部53A側において発電ケース対100の主面部121側とは逆側の側面と、柱部56の内周面との間に形成される環状の角部55Bには、内周側の第1ロータ部51に対し非接触となるよう、回転軸2の軸線方向において該第1ロータ部51から離れる側に窪んだ環状の湾曲面が形成されている。この角部55Bには、第1ロータ部をなす内周側の円筒状部51Aと、その外周面上に固定設置される磁性部材52とが近接しており、それら双方に対し非接触となるよう、それら双方の近接部位が、それらから遠ざかる方向に窪んだ2つの湾曲面55B1,55B2が隣接して形成されている。   The annular corner 55B formed between the side surface opposite to the main surface 121 side of the power generation case pair 100 and the inner peripheral surface of the column portion 56 on the fitting and fixing portion 53A side of the stator 53 is provided. An annular curved surface that is recessed toward the side away from the first rotor portion 51 in the axial direction of the rotary shaft 2 is formed so as not to contact the first rotor portion 51 on the inner peripheral side. The corner portion 55B is adjacent to the cylindrical portion 51A on the inner peripheral side forming the first rotor portion and the magnetic member 52 fixedly installed on the outer peripheral surface thereof, and is in non-contact with both of them. As described above, the two curved surfaces 55B1 and 55B2 that are recessed in the direction away from them are formed adjacent to each other.

本実施形態の第2の発電機9のロータ91について詳細に説明する。   The rotor 91 of the second generator 9 of this embodiment will be described in detail.

本実施形態の第2の発電機9は、図6に示すように、ロータ91として、回転軸2と同軸をなしフライホイール7と共に互いに一体回転する第1ロータ部91Aと第2ロータ部91Bとを有する。それら双方のロータ部91A,91Bは、エアギャップを介して互いに対向(対面)する対向面91SA,91SBを有し、それら双方の対向面上91SA,91SBには、周方向において複数の磁性部材92が所定間隔おきに同数配置され、締結部材により固定されている。ただし、それら双方のロータ91A,91Bのうち、一方のロータ部91Aの磁性部材92A(92)と他方のロータ部91Bの磁性部材92B(92)とは、図10に示すように、互いに異なる極性(磁極)の着磁面同士にて対面している。さらに、それら第1ロータ部91Aと第2ロータ部92Aとの間の空隙にステータ93のステータコイル94が位置する。ステータコイル94は、図9に示すように、回転するそれら双方のロータ91A,91Bの磁性部材間92,92に挟まれるステータ93上の環状の対向領域に、その周方向に沿って所定間隔おきに複数配置される。   As shown in FIG. 6, the second generator 9 of the present embodiment includes a first rotor portion 91 </ b> A and a second rotor portion 91 </ b> B that are coaxial with the rotary shaft 2 and rotate together with the flywheel 7 as a rotor 91. Have Both of the rotor portions 91A and 91B have opposing surfaces 91SA and 91SB that face each other (facing each other) with an air gap therebetween, and a plurality of magnetic members 92 are provided on the opposing surfaces 91SA and 91SB in the circumferential direction. Are arranged at the same intervals and fixed by a fastening member. However, of these two rotors 91A and 91B, the magnetic member 92A (92) of one rotor portion 91A and the magnetic member 92B (92) of the other rotor portion 91B have different polarities as shown in FIG. The magnetized surfaces of the (magnetic pole) face each other. Further, the stator coil 94 of the stator 93 is located in the gap between the first rotor portion 91A and the second rotor portion 92A. As shown in FIG. 9, the stator coil 94 is provided at predetermined intervals along the circumferential direction in an annular facing region on the stator 93 sandwiched between the magnetic members 92 and 92 of both of the rotating rotors 91A and 91B. A plurality are arranged.

また、第2の発電機9において、第1ロータ部91A及び第2ロータ部91Bは、回転軸2の軸線2xに対する径方向(ラジアル方向)に対向して配置される。第1ロータ部91Aは、フライホイール7の外周側の中間部(外周端部でもよい)に形成される固定部90Aに対し、第1ロータ部をなす円筒状部91Aと、第2ロータ部をなす、円筒状部91Aよりも径大の円筒状部91Bとが共に、フライホイール7に対し同軸をなして一体回転するよう固定されている。この場合、回転軸2に対し1つの回転体(フライホイール7)を取り付けるだけで、第1ロータ部91Aと第2ロータ部91Bとの双方を設けることが可能であり、回転軸2に対し第1ロータ部91Aと第2ロータ部91Bとを個別の回転体として固定する場合よりも簡単な構成となる。   In the second power generator 9, the first rotor portion 91 </ b> A and the second rotor portion 91 </ b> B are arranged to face each other in the radial direction (radial direction) with respect to the axis 2 x of the rotating shaft 2. 91 A of 1st rotor parts are the cylindrical part 91A which makes a 1st rotor part, and the 2nd rotor part with respect to the fixing | fixed part 90A formed in the intermediate part (an outer peripheral edge part may be sufficient) of the outer peripheral side of the flywheel 7. The cylindrical portion 91B having a diameter larger than that of the cylindrical portion 91A is fixed to the flywheel 7 so as to rotate integrally therewith. In this case, it is possible to provide both the first rotor portion 91A and the second rotor portion 91B by simply attaching one rotating body (flywheel 7) to the rotating shaft 2, and the second rotating portion 91B can be provided with respect to the rotating shaft 2. The configuration is simpler than the case where the first rotor portion 91A and the second rotor portion 91B are fixed as separate rotating bodies.

なお、本実施形態のフライホイール7は、回転軸2に対し1方向クラッチ(ワンウェイクラッチ)6を介して固定される軸固定部70Cと、軸固定部70Cから径方向外側に延出する円盤状の中間部70Bと、中間部70Bの径方向外側の固定部70Aとを有し、本実施形態ではさらに、固定部70Aから径方向外側に延出する外周端部70Dを有することにより、上述のロータ本体部50よりも径大で大重量をなしており、回転エネルギー保存手段として機能する。なお、中間部70Bは、内周側の軸固定部70Cと、外周側の固定部70A及び外周端部70Dよりも厚み(回転軸2の軸線方向幅)が薄くなっている。特に固定部70A及び外周端部70Dが中間部70Bよりも厚く形成され、より重くなっていることでロータ91が形成される外周側により大きな遠心力が作用する。   The flywheel 7 according to the present embodiment includes a shaft fixing portion 70C that is fixed to the rotating shaft 2 via a one-way clutch (one-way clutch) 6, and a disk shape that extends radially outward from the shaft fixing portion 70C. The intermediate portion 70B and the fixing portion 70A on the radially outer side of the intermediate portion 70B. In the present embodiment, the outer peripheral end portion 70D that extends radially outward from the fixing portion 70A is further provided. The rotor body 50 is larger in diameter and heavier than the rotor body 50 and functions as a rotational energy storage means. The intermediate portion 70B is thinner in thickness (the axial width of the rotating shaft 2) than the inner peripheral shaft fixing portion 70C, the outer peripheral fixing portion 70A, and the outer peripheral end portion 70D. In particular, the fixed portion 70A and the outer peripheral end portion 70D are formed thicker than the intermediate portion 70B and are heavier, so that a larger centrifugal force acts on the outer peripheral side where the rotor 91 is formed.

本実施形態の第2の発電機9において、フライホイール7の固定部70Aは、第1ロータ部をなす内周側の円筒状部91Aを固定するための内周側固定部70A1と、第2ロータ部をなす外周側の円筒状部91Bを固定するための外周側固定部70A2と、を備えて構成される。   In the second generator 9 of the present embodiment, the fixing portion 70A of the flywheel 7 includes an inner peripheral side fixing portion 70A1 for fixing the inner peripheral side cylindrical portion 91A forming the first rotor portion, and a second And an outer peripheral side fixing portion 70A2 for fixing the outer peripheral side cylindrical portion 91B forming the rotor portion.

第2の発電機9において第1ロータ部をなす円筒状部91Aと第2ロータ部をなす円筒状部91Bとは共に、全体が円筒形状をなす。それぞれの一方の端部91A2,91B2は、フライホイール7の固定部70A(70A1,70A2)の、第1の発電機5とは逆側の面に対し先端面が当接した形で固定される固定部をなす。また、他方の端部91A1,91B1のうち、端部91A1側は、その外周面91SAが第2ロータ部をなす円筒状部91Bの内周面91SBと径方向にて対向(対面)し、端部91B1側は、その内周面91SBが第1ロータ部をなす円筒状部91Aの外周面91SAと径方向にて対向(対面)し、それら外周面91SA及び内周面91SBが磁性部材92,92の配置面とされている。フライホイール7の固定部70A1,70A2は、第1ロータ部及び第2ロータ部をなす円筒状部91A,91Bの端部91A2,91B2を嵌合するよう、第1の発電機5とは逆側の面に形成された回転軸2の軸線方向に窪む環状の溝が形成された嵌合溝部である。第1ロータ部をなす円筒状部91Aと第2ロータ部をなす円筒状部91Bとは共に、嵌合溝部70A1,70A2の環状の溝に端部91A2,91B2を嵌合し、それら端部91A2,91B2の周方向の複数箇所において締結部材107A,107Bによってフライホイール7の固定部70Aに対し締結固定される。   In the second generator 9, both the cylindrical portion 91A forming the first rotor portion and the cylindrical portion 91B forming the second rotor portion form a cylindrical shape as a whole. Each one end 91A2, 91B2 is fixed in such a manner that the front end surface is in contact with the surface of the fixing portion 70A (70A1, 70A2) of the flywheel 7 opposite to the first generator 5. Make a fixed part. Of the other end portions 91A1 and 91B1, the end portion 91A1 side is opposed (facing) in the radial direction to the inner peripheral surface 91SB of the cylindrical portion 91B whose outer peripheral surface 91SA forms the second rotor portion. On the part 91B1 side, the inner peripheral surface 91SB is opposed (facing) in the radial direction to the outer peripheral surface 91SA of the cylindrical portion 91A forming the first rotor portion, and the outer peripheral surface 91SA and the inner peripheral surface 91SB are the magnetic member 92, 92 are arranged. The fixed portions 70A1 and 70A2 of the flywheel 7 are opposite to the first generator 5 so as to fit the end portions 91A2 and 91B2 of the cylindrical portions 91A and 91B forming the first rotor portion and the second rotor portion. It is the fitting groove part in which the cyclic | annular groove | channel recessed in the axial direction of the rotating shaft 2 formed in this surface was formed. Both the cylindrical portion 91A forming the first rotor portion and the cylindrical portion 91B forming the second rotor portion are fitted with the end portions 91A2 and 91B2 in the annular grooves of the fitting groove portions 70A1 and 70A2, and the end portions 91A2 , 91B2 are fastened and fixed to the fixing portion 70A of the flywheel 7 by the fastening members 107A, 107B at a plurality of locations in the circumferential direction.

なお、ステータ93側の嵌合固定部93A側において発電ケース対100の主面部122側とは逆側の側面と、柱部96の内周面との間に形成される環状の角部95Bには、内周側の第1ロータ部91に対し非接触となるよう、回転軸2の軸線方向において該第1ロータ部91から離れる側に窪んだ環状の湾曲面が形成されている。この角部95Bには、第1ロータ部をなす内周側の円筒状部91Aと、その外周面上に固定設置される磁性部材92とが近接しており、それら双方に対し非接触となるよう、それら双方の近接部位が、それらから遠ざかる方向に窪んだ2つの湾曲面95B1,95B2が隣接して形成されている。   An annular corner portion 95B formed between the side surface opposite to the main surface portion 122 side of the power generation case pair 100 and the inner peripheral surface of the column portion 96 on the fitting fixing portion 93A side on the stator 93 side. Is formed with an annular curved surface that is recessed toward the side away from the first rotor portion 91 in the axial direction of the rotary shaft 2 so as not to contact the first rotor portion 91 on the inner peripheral side. The corner portion 95B is adjacent to a cylindrical portion 91A on the inner peripheral side that forms the first rotor portion and a magnetic member 92 that is fixedly installed on the outer peripheral surface, and is not in contact with both of them. As described above, two curved surfaces 95B1 and 95B2 are formed adjacent to each other in the proximity of both of them so as to be away from them.

他方、電動機70は、図2に示すように、第1の発電機5により生成された電力のみを駆動源として、フライホイール7を一定回転方向に回転駆動させるモータであり、駆動電力供給部16から供給される駆動電力によって駆動する。電動機70は、回転軸2の周りを回転可能なロータ(電動機回転子)71の周方向に沿って所定間隔おきに複数の磁性部材72が配置されるとともに、それら磁性部材72に対しエアギャップを形成する形で対向し、かつ該ロータ72に対し非回転となるステータコイル74が配置されたステータ(電動機固定子)73を備えて構成される。なお、本実施形態における磁性部材72は永久磁石であり、例えばネオジウム磁石等を用いることができる。ただし、永久磁石に代わって電磁石を用いてもよい。電動機70は、ステータコイル74に駆動電力供給部16から励磁電流が供給されると、フライホイール7を上記一定回転方向に回転駆動し、その回転速度を増速させる。電動機70の回転駆動力は、供給される電力(発電電力)が大きいほど大となる。つまり、第1の発電機5の発電電力が大となるほど大きくなる。   On the other hand, as shown in FIG. 2, the electric motor 70 is a motor that drives the flywheel 7 to rotate in a constant rotational direction using only the electric power generated by the first generator 5 as a drive source. It is driven by the driving power supplied from. In the electric motor 70, a plurality of magnetic members 72 are arranged at predetermined intervals along the circumferential direction of a rotor (electric motor rotor) 71 that can rotate around the rotating shaft 2, and an air gap is formed with respect to the magnetic members 72. The stator (electric motor stator) 73 is provided with a stator coil 74 that is opposed to the rotor 72 and is non-rotating with respect to the rotor 72. In addition, the magnetic member 72 in this embodiment is a permanent magnet, for example, a neodymium magnet etc. can be used. However, an electromagnet may be used instead of the permanent magnet. When the excitation current is supplied from the drive power supply unit 16 to the stator coil 74, the electric motor 70 rotationally drives the flywheel 7 in the constant rotation direction to increase the rotation speed. The rotational driving force of the electric motor 70 increases as the supplied power (generated power) increases. That is, the larger the power generated by the first generator 5, the larger the power.

本実施形態においては、磁性部材72とステータコイル74との数の比が3:4であり、ステータコイル74には三相の交流電力が駆動電力として入力される。駆動電力供給部16は、ナセル21の内部に設けられている。   In the present embodiment, the ratio of the number of the magnetic member 72 and the stator coil 74 is 3: 4, and three-phase AC power is input to the stator coil 74 as drive power. The driving power supply unit 16 is provided inside the nacelle 21.

また、本実施形態においては、第2の発電機9と電動機70は、フライホイール7に対し一体に設けられる。さらに、フライホイール7において、第2の発電機9のロータ91(磁性部材92)及びステータ93(コイル94)よりも、電動機70のロータ71(72)及びステータ73(コイル74)の方が外周側に位置している。   In the present embodiment, the second generator 9 and the electric motor 70 are provided integrally with the flywheel 7. Further, in the flywheel 7, the rotor 71 (72) and the stator 73 (coil 74) of the electric motor 70 are more peripheral than the rotor 91 (magnetic member 92) and the stator 93 (coil 94) of the second generator 9. Located on the side.

電動機70におけるステータ73は、発電機ケース体100に設けられる。本実施形態においては、図6に示すように、ステータ73は筒状部材であり、発電ケース体100においてフライホイール7を収容する、第1及び第2の発電機5,9側よりも大径の中間収容空間7Sの外周壁を形成する円筒状外周壁部127の内周面と近接する形で一体となる配置・固定される。なお、本実施形態のステータ73は、発電機5,9のステータ53,93と類似の形状をなす。具体的にいえば、ステータ73には、径方向に貫通する開口部77が周方向に沿って所定間隔おきに形成され、これらの開口部77が、周方向に設けられた回転軸2の径方向内向きに突出する各柱部76により区画される。各柱部76には、ステータコイル74が巻き付けられており、本実施形態においては、隣接する柱部76で巻き方向が逆向きとなっている。なお、電動機70のステータ73は、発電機5,9のステータ53,93よりも径大の筒形状をなす。   A stator 73 in the electric motor 70 is provided in the generator case body 100. In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the stator 73 is a cylindrical member and has a larger diameter than the first and second generators 5 and 9 side that accommodates the flywheel 7 in the power generation case body 100. The intermediate housing space 7 </ b> S is disposed and fixed integrally with the inner peripheral surface of the cylindrical outer peripheral wall portion 127 that forms the outer peripheral wall of the intermediate housing space 7 </ b> S. In addition, the stator 73 of the present embodiment has a similar shape to the stators 53 and 93 of the generators 5 and 9. More specifically, the stator 73 is formed with openings 77 penetrating in the radial direction at predetermined intervals along the circumferential direction, and these openings 77 are formed in the diameter of the rotating shaft 2 provided in the circumferential direction. Each column part 76 protrudes inward in the direction. A stator coil 74 is wound around each column portion 76, and in this embodiment, the winding direction is opposite in the adjacent column portion 76. The stator 73 of the electric motor 70 has a cylindrical shape having a larger diameter than the stators 53 and 93 of the generators 5 and 9.

また、本実施形態の筒状のステータ73は、耐熱性を有する硬化性樹脂(例えば不飽和ポリエステル樹脂を主体とし、充填材とガラス繊維などで構成した熱硬化性の成形材料)であり、図6に示すように、発電ケース体100の中間収容空間7Sの外周側を、受風方向2wの上流側及び下流側にて覆う環状側壁部123,124の主裏面(ケース内側の面)123B,124Bのうち一方から、他方の主裏面123B,124Bに向けて回転軸2の軸線方向に沿って筒状に突出する形で配置される。   In addition, the cylindrical stator 73 of the present embodiment is a curable resin having heat resistance (for example, a thermosetting molding material mainly composed of an unsaturated polyester resin and configured by a filler and glass fiber). 6, main back surfaces (surfaces inside the case) 123B of the annular side wall portions 123 and 124 that cover the outer peripheral side of the intermediate housing space 7S of the power generation case body 100 on the upstream side and the downstream side in the wind receiving direction 2w. From one side of 124B, it arrange | positions in the form which protrudes in a cylinder shape along the axial direction of the rotating shaft 2 toward the other main back surfaces 123B and 124B.

具体的にいえば、筒状のステータ73は、環状側壁部123,124の主裏面(ケース内側の面)123B,124Bのうち一方(ここでは主裏面123B)に設けられた環状の嵌合溝部123Cに対し嵌合する形で固定される嵌合固定部73Aと、その嵌合固定部73Aに径方向(ラジアル方向)の段差を形成する形で回転軸2の軸線方向に延出する上記した各柱部76と、それら柱部76をその延出先端部(ここでは主裏面123B側の端部)76Dにて筒状に連結する筒状連結部73Dとを有して構成される。各柱部76の両端が環状部材(嵌合固定部73Aと筒状連結部73D)で連結されていることで、筒状のステータ73は高い強度を有する。本実施形態の筒状部材73は、嵌合固定部73Aにおいて環状側壁部123,124の一方に対し締結部材(ボルト等)126によって締結固定される。   Specifically, the cylindrical stator 73 has an annular fitting groove provided on one of the main back surfaces (surfaces inside the case) 123B and 124B of the annular side wall portions 123 and 124 (here, the main back surface 123B). The fitting fixing portion 73A that is fixed in a form that fits to 123C, and the axial direction of the rotary shaft 2 that extends in the radial direction (radial direction) in the fitting fixing portion 73A are described above. Each column part 76 and cylindrical connection part 73D which connects these column parts 76 at the extended front-end | tip part (here the edge part by the side of the main back surface 123B) 76D are comprised. The cylindrical stator 73 has high strength because both ends of each column part 76 are connected by an annular member (a fitting and fixing part 73A and a cylindrical connecting part 73D). The tubular member 73 of the present embodiment is fastened and fixed by a fastening member (bolt or the like) 126 to one of the annular side wall portions 123 and 124 in the fitting fixing portion 73A.

また、図11及び図12に示すように、嵌合固定部73Aの外周面731の延出先端側(嵌合固定部73Aとは逆側)には、その外周面731から径方向外側に立上る外周側立面761を有する。このため、嵌合固定部73Aの外周面731と、当該外周側立面761と、柱部76の径方向外側の面762とによって段差76Aが形成されている。他方、各柱部76におけるそれらの段差76Aとは逆側には、上述した筒状連結部73Dが形成されており、この筒状連結部73Dは、各柱部76の延出先端部76Dの径方向内側端部から周方向に延出する形で、隣接する柱部76へと延出し、全体が環状をなす。このため、柱部56,96の径方向外側の面762と、該柱部76の延出先端部76Dの周方向における側面763と、該柱部76の延出先端部76Dの径方向内側端部から周方向に延出する筒状連結部73Dの径方向外側の面732とによって段差76Bが形成されている。   Further, as shown in FIG. 11 and FIG. 12, the extending distal end side of the outer peripheral surface 731 of the fitting and fixing portion 73A (on the side opposite to the fitting and fixing portion 73A) stands radially outward from the outer peripheral surface 731. It has a rising outer peripheral surface 761. For this reason, a step 76 </ b> A is formed by the outer peripheral surface 731 of the fitting fixing portion 73 </ b> A, the outer peripheral side vertical surface 761, and the radially outer surface 762 of the column portion 76. On the other hand, the cylindrical connecting portion 73D described above is formed on the opposite side of the stepped portions 76A in each column portion 76, and this cylindrical connecting portion 73D is formed on the extending tip portion 76D of each column portion 76. It extends in the circumferential direction from the radially inner end, and extends to the adjacent column part 76, and the whole forms an annular shape. Therefore, the radially outer surface 762 of the column portions 56 and 96, the side surface 763 in the circumferential direction of the extending tip portion 76D of the column portion 76, and the radially inner end of the extending tip portion 76D of the column portion 76 A step 76B is formed by a radially outer surface 732 of the cylindrical connecting portion 73D extending in the circumferential direction from the portion.

本実施形態のステータコイル74は、軸線2xに対する径方向に軸線7xを有する形で環状に巻きつけられる。ここでは、上述の段差76Aと76Bを利用する形で、各柱部76に四角形状をなして巻きつけられる。具体的にいえば、ステータコイル74は、柱部76の延出方向(回転軸2の軸線方向)の一方の端面761と、他方の端面764と、該柱部76の周方向における一方の側面763と、他方の側面763とにより形成される環状面を取り巻く形で巻きつけられる。このとき、段差76Aにおいて段差下面をなす嵌合固定部73Aの外周面731と、段差76Bにおいて段差下面をなす筒状連結部73Dの径方向外側の面732とが、柱部76に巻きつけられるステータコイル74の、回転軸2の軸線2xに対する径方向外側における巻き付け位置を規制する巻き付け位置規制部(巻き付け位置規制手段)として機能し、これにより、ステータコイル74は各柱部76に安定的に巻きつけられている。   The stator coil 74 of the present embodiment is wound in an annular shape having an axis 7x in the radial direction with respect to the axis 2x. Here, each columnar portion 76 is wound in a square shape using the steps 76A and 76B described above. Specifically, the stator coil 74 includes one end surface 761 in the extending direction of the column portion 76 (the axial direction of the rotary shaft 2), the other end surface 764, and one side surface in the circumferential direction of the column portion 76. 763 and the other side surface 763 are wound around the annular surface. At this time, the outer peripheral surface 731 of the fitting fixing portion 73A that forms the lower surface of the step at the step 76A and the radially outer surface 732 of the cylindrical connecting portion 73D that forms the lower surface of the step at the step 76B are wound around the column portion 76. The stator coil 74 functions as a winding position restricting portion (winding position restricting means) that restricts the winding position on the radially outer side with respect to the axis 2x of the rotating shaft 2, whereby the stator coil 74 is stably attached to each column portion 76. It is wrapped around.

また、各柱部76は、延出先端部76Dの径方向外側端部からさらに同方向に延出する突起部76Eを有する。突起部76Eは、柱部76に巻きつけられるステータコイル74の、回転軸2の軸線2xに対する径方向外側における巻き付け位置を規制する巻き付け位置規制部(巻き付け位置規制手段)として機能しており、これもステータコイル74を各柱部76に安定的に巻きつけられる要因となっている。このように、本実施形態では、径方向の内外でステータコイル74の位置規制がなされているため、ステータコイル74が各柱部76に安定して巻き付いた状態を保つことができ、作業者による巻き付け作業も容易となっている。   Each column portion 76 has a protrusion 76E that further extends in the same direction from the radially outer end portion of the extending tip portion 76D. The protrusion 76E functions as a winding position restricting portion (winding position restricting means) that restricts the winding position of the stator coil 74 wound around the pillar portion 76 on the radially outer side with respect to the axis 2x of the rotating shaft 2. Also, the stator coil 74 can be stably wound around each column portion 76. As described above, in this embodiment, since the position of the stator coil 74 is regulated inside and outside in the radial direction, the stator coil 74 can be kept stably wound around each column portion 76, and can be determined by the operator. Winding work is also easy.

電動機70におけるロータ71は、回転軸2と同軸をなしフライホイール7と一体回転する。ロータ71におけるステータコイル74との対向面には、周方向において複数の磁性部材72が所定間隔おきに同数配置され、締結部材により固定される。ステータコイル74は、図13に示すように、回転するロータ71の磁性部材間72と同心をなして対向するステータ73上の環状の対向領域に、その周方向に沿って所定間隔おきに複数配置される。本実施形態においては、磁性部材72と、ステータ74とは、回転軸2の軸線2xに対する径方向に対向している。   The rotor 71 in the electric motor 70 is coaxial with the rotary shaft 2 and rotates integrally with the flywheel 7. On the surface of the rotor 71 facing the stator coil 74, the same number of magnetic members 72 are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction, and are fixed by fastening members. As shown in FIG. 13, a plurality of stator coils 74 are arranged at predetermined intervals along the circumferential direction in an annular facing region on the stator 73 concentrically facing the magnetic member 72 between the rotating rotors 71. Is done. In the present embodiment, the magnetic member 72 and the stator 74 are opposed to each other in the radial direction with respect to the axis 2x of the rotating shaft 2.

また、本実施形態の電動機70におけるロータ71は、フライホイール7、さらにいえばフライホイール7の外周端部70Dの先端であるということができ、フライホイール7に対し同軸をなして一体回転する。フライホイール7の外周端部70Dの先端71は、回転軸2の軸線方向の一方又は双方に向けて突出したけ以上を有することにより外周面71Sの面積を広く確保しており、各磁性部材72は、その外周面71S上に直接設置され、各々が締結部材により締結固定される。つまり、フライホイール7の外周面71Sが磁性部材92,92の配置面とされている。本実施形態の電動機70の磁性部材72及びステータコイル74は、第1の発電機5及び第2の発電機9の磁性部材52,92及びステータコイル54,94とは別位置に設けられ、異なるものであり、電動機70によりフライホイール7が回転中であっても、第2の発電機9における発電が実施される。   Further, the rotor 71 in the electric motor 70 of the present embodiment can be said to be the tip of the flywheel 7, more specifically, the outer peripheral end portion 70 </ b> D of the flywheel 7, and rotates integrally with the flywheel 7 in a coaxial manner. The tip 71 of the outer peripheral end portion 70 </ b> D of the flywheel 7 has at least a portion protruding toward one or both axial directions of the rotary shaft 2, thereby ensuring a large area of the outer peripheral surface 71 </ b> S. Are directly installed on the outer peripheral surface 71S, and each is fastened and fixed by a fastening member. That is, the outer peripheral surface 71 </ b> S of the flywheel 7 is an arrangement surface for the magnetic members 92 and 92. The magnetic member 72 and the stator coil 74 of the electric motor 70 of the present embodiment are provided at different positions from the magnetic members 52 and 92 and the stator coils 54 and 94 of the first generator 5 and the second generator 9 and are different. Even if the flywheel 7 is rotating by the electric motor 70, the second generator 9 generates power.

ところで、支柱110は、図5に示すように、上述した発電機5,9及びフライホイール7を収容する発電ケース体100の下端部102に対し固定されている。また、発電ケース体100はナセル21に対し固定されている。   By the way, the support | pillar 110 is being fixed with respect to the lower end part 102 of the electric power generation case body 100 which accommodates the generators 5 and 9 and the flywheel 7 which were mentioned above, as shown in FIG. The power generation case body 100 is fixed to the nacelle 21.

発電ケース体100は、地表から延びる支柱(タワー)110の上端部110Tにて、ナセル21と共に、上述のように風向きに応じて回転可能である。ナセル21の下端には内外を上下に貫通する下端開口21Hが設けられ、発電ケース体100の下端部102(102A,102B)に対し固定された支柱固定部102Cが、当該下端開口21Hを貫通してナセル21の外部に突出する形で配置される。支柱固定部102Cには下端に開口する筒状に形成され、当該開口内に支柱110の上端部110Tを挿通させ、かつそれら支柱固定部102Cと支柱110の上端部110Tとの双方の間に軸受装置63を介在させる形で、発電ケース体100側が支柱110に対し支柱軸線110x周りに回転可能となるよう組み付けられている。発電ケース体100の支柱固定部102Cにはブラシ102CA,102CBが取り付けられており、これらとそれぞれが摺動可能となる形で支柱上端部110Tの軸部110TAにはスリップリング110SA,110SBが取り付けられている。発電機5,9で発電した電力は、それらブラシ102CA,102CB及びスリップリング110SA,110SBを介して出力部10に出力される。   As described above, the power generation case body 100 can rotate together with the nacelle 21 at the upper end portion 110T of a column (tower) 110 extending from the ground surface. The lower end of the nacelle 21 is provided with a lower end opening 21H penetrating up and down inside and outside, and a column fixing portion 102C fixed to the lower end portion 102 (102A, 102B) of the power generation case body 100 penetrates the lower end opening 21H. The nacelle 21 is arranged so as to protrude to the outside. The column fixing portion 102C is formed in a cylindrical shape that opens to the lower end, and the upper end portion 110T of the column 110 is inserted into the opening, and a bearing is provided between both the column fixing portion 102C and the upper end portion 110T of the column 110. With the device 63 interposed, the power generation case body 100 side is assembled to the column 110 so as to be rotatable around the column axis 110x. Brushes 102CA and 102CB are attached to the support post fixing part 102C of the power generation case body 100, and slip rings 110SA and 110SB are attached to the shaft part 110TA of the support upper end part 110T so that they can slide with each other. ing. The electric power generated by the generators 5 and 9 is output to the output unit 10 through the brushes 102CA and 102CB and the slip rings 110SA and 110SB.

なお、図5に示すように、発電ケース体100の下端部102(102A,102B)は、支柱固定部102Cと一体に固定されている。本実施形態における発電ケース体100は、上流側収容空間9S及び下流側収容空間5Sの外周壁を形成する小径の円筒状外周壁部129,125と、それらの間に中間収容空間7Sの外周壁を形成するそれらよりも大径の円筒状外周壁部127とを有した形状をなしており、支柱固定部102Cは、その大径の円筒状外周壁部127の下端突出部を回転軸2の軸線方向両側から挟み込む挟持部102Gと、それら挟持部102Gの上端にて回転軸2の軸線方向において互いの対向方向とは逆向きに広がって小径の円筒状外周壁部129,125の下端面を当接させる当接部102S,102Sとを有し、挟持部102Gにおいて円筒状外周壁部127の下端突出部に対し締結部材108,108により締結固定される。   As shown in FIG. 5, the lower end portion 102 (102A, 102B) of the power generation case body 100 is fixed integrally with the support post fixing portion 102C. The power generation case body 100 according to the present embodiment includes small-diameter cylindrical outer peripheral wall portions 129 and 125 that form outer peripheral walls of the upstream storage space 9S and the downstream storage space 5S, and the outer peripheral wall of the intermediate storage space 7S therebetween. The cylindrical outer peripheral wall portion 127 having a larger diameter than those forming the outer peripheral wall portion 127 is formed, and the column fixing portion 102C has a lower end protruding portion of the large-diameter cylindrical outer peripheral wall portion 127 formed on the rotary shaft 2. The sandwiching portions 102G sandwiched from both sides in the axial direction, and the lower end surfaces of the cylindrical outer peripheral wall portions 129 and 125 having small diameters spread in the direction opposite to each other in the axial direction of the rotary shaft 2 at the upper ends of the sandwiching portions 102G. Contact portions 102S and 102S to be contacted, and are fastened and fixed by fastening members 108 and 108 to the lower end protruding portion of the cylindrical outer peripheral wall portion 127 in the sandwiching portion 102G.

また、本実施形態の発電ケース体100は、受風方向2w(回転軸2の軸線方向)における中間収容空間7Sの中間位置にて、上流側ケース体100Aと下流側ケース体100Bとに2分割されており、それらケース体100A,100Bを互いの位置を合わせて密着させ、それらの上端部101A,101Bと下端部102A,102Bとの双方が締結部材(ボルト)103,103によって締結固定されている。他方、ナセル21には、密着状態のケース体100A,100Bの上下の端部101(101A,101B),102(102A,102B)を、受風方向2wの上流側と下流側で挟み込む固定用板部210,210が設けられており、これら固定用板部210,210と、これらに挟み込まれた密着状態のケース体100A,100Bの上下の端部101(101A,101B),102(102A,102B)が上記の締結部材103,103によって締結固定される。これにより、発電ケース体100がナセル21に固定される。本実施形態の固定用板部210は、L字状に屈曲した板材であり、ナセル21の内部上端面に固定される水平部と、その水平部の端部からケース体100A,100Bの上下の端部101,102の周側面に沿って下方に延び、締結部材103が挿通する垂下部とを有する。   Further, the power generation case body 100 of the present embodiment is divided into two parts, an upstream case body 100A and a downstream case body 100B, at an intermediate position of the intermediate housing space 7S in the wind receiving direction 2w (the axial direction of the rotating shaft 2). The case bodies 100A and 100B are brought into close contact with each other, and both the upper end portions 101A and 101B and the lower end portions 102A and 102B are fastened and fixed by fastening members (bolts) 103 and 103. Yes. On the other hand, the nacelle 21 has a fixing plate that sandwiches the upper and lower ends 101 (101A, 101B), 102 (102A, 102B) of the case bodies 100A, 100B in close contact with each other on the upstream side and the downstream side in the wind receiving direction 2w. Parts 210 and 210 are provided, and upper and lower end parts 101 (101A and 101B) and 102 (102A and 102B) of the fixing plate parts 210 and 210 and the case bodies 100A and 100B in a close contact state sandwiched therebetween. ) Is fastened and fixed by the fastening members 103 and 103 described above. Thereby, the power generation case body 100 is fixed to the nacelle 21. The fixing plate portion 210 of the present embodiment is a plate material bent in an L-shape, and includes a horizontal portion fixed to the inner upper end surface of the nacelle 21 and upper and lower portions of the case bodies 100A and 100B from the end portions of the horizontal portion. It has a hanging portion that extends downward along the peripheral side surfaces of the end portions 101 and 102 and through which the fastening member 103 is inserted.

以上、本発明の一実施形態を説明したが、これはあくまでも例示にすぎず、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。以下、上記実施形態とは異なる実施形態について説明する。   Although one embodiment of the present invention has been described above, this is merely an example, and the present invention is not limited to this, and the knowledge of those skilled in the art can be used without departing from the spirit of the claims. Various modifications based on this are possible. Hereinafter, an embodiment different from the above embodiment will be described.

上記実施形態においては、図3に示すように、駆動電力供給部16は、外部の電源系統19Aから供給される電力に基づく電動機70用の駆動電力を、電動機70に供給していたが、図15に示すように、バッテリー等の蓄電手段16Bに蓄電された電力に基づく電動機70用の駆動電力を電動機70に供給するようにしてもよい。図15の駆動電力供給部16はいずれも、蓄電手段であるバッテリー16Bに蓄電された電力を、電動機70用の駆動電力に変換して該電動機70に供給するように構成されている。   In the above embodiment, as shown in FIG. 3, the drive power supply unit 16 supplies drive power for the motor 70 based on the power supplied from the external power supply system 19 </ b> A to the motor 70. As shown in FIG. 15, driving power for the electric motor 70 based on electric power stored in the electric storage means 16 </ b> B such as a battery may be supplied to the electric motor 70. Each of the drive power supply units 16 in FIG. 15 is configured to convert the power stored in the battery 16 </ b> B serving as power storage means into drive power for the electric motor 70 and supply it to the electric motor 70.

図15(a)の場合は、第1の発電機5により生成された電力が蓄電手段であるバッテリー16Bに蓄電されるとともに、出力部10からは、第2の発電機9により生成された電力のみが入力され、外部に供給されるように構成されている。具体的にいえば、図15(a)の駆動電力供給部16は、第1の発電機5により生成された電力を蓄電するバッテリー(蓄電手段)16Bを含み、第1の発電機5により生成された三相の交流電力を整流器12に入力した上で、昇圧コントローラ13に入力し、所定電圧とされた直流の電力をバッテリー(蓄電手段)16Bに供給して蓄電する一方、バッテリー16Bからインバータ18を介して電動機(ここでは三相交流モータ)70を回転駆動するための励磁用の駆動電力を取り出し、これを電動機70のステータコイル74に出力するように構成されている。一方、出力部10は、第2の発電機9により生成された三相の交流電力を整流器12に入力した上で、昇圧コントローラ11に入力して所定の電圧で出力し、さらにそれをパワーコンディショナ15にて入力して、入力された直流の電力を系統電力に変換し、外部出力する。これにより、第2の発電機9により生成された電力のみが外部の電源系統19Aに供給される。   In the case of FIG. 15 (a), the electric power generated by the first generator 5 is stored in the battery 16B as the electric storage means, and the electric power generated by the second generator 9 is output from the output unit 10. Only the input is input and supplied to the outside. Specifically, the drive power supply unit 16 in FIG. 15A includes a battery (power storage means) 16B that stores the power generated by the first generator 5 and is generated by the first generator 5. The input three-phase AC power is input to the rectifier 12 and then input to the boost controller 13, and the DC power having a predetermined voltage is supplied to and stored in the battery (power storage means) 16B. The drive power for excitation for rotationally driving the electric motor (here, a three-phase AC motor) 70 is taken out via 18 and output to the stator coil 74 of the electric motor 70. On the other hand, the output unit 10 inputs the three-phase AC power generated by the second generator 9 to the rectifier 12, inputs it to the boost controller 11, outputs it at a predetermined voltage, and further outputs it to the power condition. The power is input at the NA 15, and the input DC power is converted into system power and output to the outside. Thereby, only the electric power generated by the second generator 9 is supplied to the external power supply system 19A.

他方、図15(b)の場合は、第1の発電機5と第2の発電機9により生成された双方の電力が蓄電手段であるバッテリー16B’に蓄電されるとともに、出力部10から外部に供給される電力は、そのバッテリー16B’に一旦は蓄電された電力となっている。図15(b)の駆動電力供給部16は、第1の発電機5と第2の発電機9により生成された双方の三相の交流電力を、それぞれ整流器12に入力した上で、昇圧コントローラに入力し、所定電圧とされた直流の電力をバッテリー(蓄電手段)16B’に供給して蓄電する一方、バッテリー16B’からインバータ18を介して電動機(ここでは三相交流モータ)70を回転駆動するための励磁用の駆動電力を取り出し、これを電動機70のステータコイル74に出力するように構成されている。一方、出力部10は、第1の発電機5と第2の発電機9により生成された双方の電力のみが蓄電されているバッテリー16B’から、蓄電された電力をパワーコンディショナ15にて入力して、入力された直流の電力を系統電力に変換し、外部出力する。これにより、第1の発電機5と第2の発電機9により生成された双方の電力が外部の電源系統19Aに供給される。   On the other hand, in the case of FIG. 15B, both the electric power generated by the first generator 5 and the second generator 9 is stored in the battery 16B ′ as the storage means, and from the output unit 10 to the outside. Is supplied to the battery 16B ′ once. The driving power supply unit 16 in FIG. 15B inputs the three-phase AC power generated by the first generator 5 and the second generator 9 to the rectifier 12 and then boosts the controller. Is supplied to the battery (power storage means) 16B ′ to store the electric power, and the electric motor (here, a three-phase AC motor) 70 is driven to rotate through the inverter 18 from the battery 16B ′. The drive power for excitation for the purpose is taken out and output to the stator coil 74 of the electric motor 70. On the other hand, the output unit 10 inputs the stored power at the power conditioner 15 from the battery 16B ′ in which only both power generated by the first generator 5 and the second generator 9 is stored. Then, the input DC power is converted to system power and output to the outside. Thereby, both electric power produced | generated by the 1st generator 5 and the 2nd generator 9 is supplied to the external power supply system 19A.

なお、第1の蓄電手段に蓄電された電力に基づいて電動機70用の駆動電力が出力され、なおかつ第2の蓄電手段に、第1の発電機5と第2の発電機9により生成された双方の電力のうちいずれかが蓄電される構成を有する場合、それら第1の蓄電手段と第2の蓄電手段とを、図15のような共通の蓄電手段16Bとして備えてもよいし、それぞれを異なる蓄電手段として備えてもよい。ただし、第1の発電機5の発電電力のみが蓄電される蓄電手段16Bと、第1の発電機5と第2の発電機9により生成された双方の発電電力が蓄電される蓄電手段16B’とでは、前者(16B)よりも後者(16B’)の蓄電手段の方が、蓄電容量が大となる。また、外部の蓄電手段19Bも、第1の発電機5の発電電力のみが蓄電される蓄電手段16Bよりも、蓄電容量が大となる。また、蓄電手段16B及び蓄電手段16B’は、発電機5,9及び電動機70に対し回転摺動等を伴わない形で電気的に接続されることが望ましく、また、配線距離も短い方が望ましいので、ナセル21内部に設けられる。特に容量の小さい蓄電手段16Bは、そのサイズ面から、ナセル21内に補助バッテリーとして搭載するのに好適となる。   The driving power for the electric motor 70 is output based on the power stored in the first power storage means, and the second power storage means is generated by the first generator 5 and the second generator 9. In the case where either of the two electric powers is stored, the first power storage unit and the second power storage unit may be provided as a common power storage unit 16B as shown in FIG. You may provide as a different electrical storage means. However, power storage means 16B in which only the power generated by the first generator 5 is stored, and power storage means 16B ′ in which both power generated by the first generator 5 and the second power generator 9 are stored. Then, the storage capacity of the latter (16B ′) power storage means is larger than that of the former (16B). The external power storage means 19B also has a larger storage capacity than the power storage means 16B in which only the power generated by the first generator 5 is stored. The power storage means 16B and the power storage means 16B ′ are preferably electrically connected to the generators 5 and 9 and the electric motor 70 in a form that does not involve rotational sliding and the like, and the wiring distance is preferably short. Therefore, it is provided inside the nacelle 21. In particular, the power storage means 16B having a small capacity is suitable for mounting as an auxiliary battery in the nacelle 21 in terms of its size.

また、図15のように、出力部10から外部に供給される電力が、蓄電手段であるバッテリー16B,16B’に一旦は蓄電された電力である場合には、例えば図16に示すように、その蓄電手段であるバッテリー16B,16B’の残量を検出する残量検出部(残量検出手段)702と、検出される残量が予め定められた第1の閾残量を上回った場合には、出力部10に対しバッテリー16B,16B’に蓄電された電力を外部へと供給する際の供給切替制御を行う制御部(出力電力制御手段)700と、を備えて構成することができる。具体的にいえば、制御部700を、残量検出部702と接続させ、そのCPUが図17に示すような外部への電力供給制御を実行する。図17では、まずは制御部700が、残量検出部702からバッテリー16B’の残量情報を取得する(S11)。ROM等の記憶部には第1の閾残量レベル(例えばフル充電レベル等)が記憶されているので、取得した残量情報が示すバッテリー残量がその第1の閾残量レベルを上回った場合には(S12:Yes)、外部出力切替部(切替スイッチ)10Sを供給側(出力側)に切り替えて、外部への電力供給を実施させる(S13)。他方、その第1の閾残量レベルを上回っていない場合には(S12:No)、外部出力切替部(切替スイッチ)10Sを遮断側に切り替えて、外部への電力供給を遮断・停止させる(S14)。   Further, as shown in FIG. 15, when the power supplied from the output unit 10 to the outside is the power once stored in the batteries 16B and 16B ′ as the storage means, for example, as shown in FIG. A remaining amount detecting unit (remaining amount detecting unit) 702 that detects the remaining amount of the batteries 16B and 16B ′ as the storage unit, and when the detected remaining amount exceeds a predetermined first threshold remaining amount Can be configured to include a control unit (output power control means) 700 that performs supply switching control when the power stored in the batteries 16B and 16B ′ is supplied to the output unit 10 to the outside. Specifically, the control unit 700 is connected to the remaining amount detection unit 702, and the CPU executes external power supply control as shown in FIG. In FIG. 17, first, the control unit 700 acquires the remaining amount information of the battery 16B 'from the remaining amount detecting unit 702 (S11). Since the first threshold remaining level (for example, full charge level) is stored in the storage unit such as the ROM, the remaining battery level indicated by the acquired remaining amount information exceeds the first threshold remaining level. In the case (S12: Yes), the external output switching unit (switch) 10S is switched to the supply side (output side) to supply power to the outside (S13). On the other hand, when the first threshold remaining amount level is not exceeded (S12: No), the external output switching unit (switching switch) 10S is switched to the cutoff side to cut off / stop the power supply to the outside ( S14).

また、図15及び図16のように、電動機70の駆動電力が、蓄電手段であるバッテリー16B,16B’に一旦は蓄電された電力である場合には、例えば図18に示すように、その蓄電手段であるバッテリー16B,16B’の残量を検出する残量検出部(残量検出手段)702と、検出される残量が予め定められた第2の閾残量を上回ったか否かに応じて、その蓄電手段であるバッテリー16B,16B’に蓄電のために入力される電力の入力切替制御を実行する制御部(蓄電電力制御手段)700と、を備えて構成することができる。具体的にいえば、制御部700を、残量検出部702と接続させ、そのCPUが図19に示すような蓄電手段であるバッテリー16B,16B’への電力入力制御を実行する。図19では、まずは制御部700が、残量検出部702からバッテリー16B’の残量情報を取得する(S21)。ROM等の記憶部には第2の閾残量レベル(例えばフル充電レベル等)が記憶されているので、取得した残量情報が示すバッテリー残量がその第2の閾残量レベルを上回っていない場合には(S22:No)、蓄電手段であるバッテリー16Bへの入力切替部(切替スイッチ)14をバッテリー供給側(バッテリー入力側)に切り替えて、バッテリー16Bへの発電電力入力を実施し、蓄電させる(S24)。他方、その第2の閾残量レベルを上回った場合には(S22:Yes)、バッテリー16Bへの入力切替部(切替スイッチ)14を遮断側(バッテリー入力禁止側)に切り替えて、バッテリー16Bへの発電電力入力を遮断・停止させる(S23)。あるいは、図18の場合であれば、その第2の閾残量レベルを上回った場合に(S22:Yes)、バッテリー16Bへの入力切替部(切替スイッチ)14を外部出力側(出力部10側)に切り替えて、第1の発電機5により発電された電力を、第2の発電機9により発電された電力と合わせて、出力部10から外部(例えば外部の系統電力19A)に出力するようにしてもよい(S23)。図18の場合、入力切替部(切替スイッチ)14が外部出力側(出力部10側)に切り替えられると、昇圧コントローラ13においてバッテリー16Bへの入力用に昇圧された電力が、出力部10の昇圧コントローラ11に入力され、それをパワーコンディショナ15にて入力して外部出力される。   Further, as shown in FIGS. 15 and 16, when the driving power of the electric motor 70 is the power once stored in the batteries 16B and 16B ′ as the power storage means, for example, as shown in FIG. A remaining amount detecting unit (remaining amount detecting unit) 702 for detecting the remaining amount of the batteries 16B and 16B ′ as a means, and whether or not the detected remaining amount exceeds a predetermined second threshold remaining amount In addition, the control unit (power storage power control unit) 700 that performs input switching control of power input to the batteries 16B and 16B ′ serving as the power storage unit for power storage can be configured. Specifically, the control unit 700 is connected to the remaining amount detection unit 702, and the CPU executes power input control to the batteries 16B and 16B 'that are power storage units as shown in FIG. In FIG. 19, first, the control unit 700 acquires the remaining amount information of the battery 16B ′ from the remaining amount detecting unit 702 (S21). Since the second threshold remaining level (for example, full charge level) is stored in the storage unit such as the ROM, the remaining battery level indicated by the acquired remaining level information exceeds the second threshold remaining level. If not (S22: No), the input switching unit (changeover switch) 14 to the battery 16B as the power storage means is switched to the battery supply side (battery input side), and the generated power is input to the battery 16B. The battery is charged (S24). On the other hand, when the second threshold remaining amount level is exceeded (S22: Yes), the input switching unit (changeover switch) 14 to the battery 16B is switched to the cut-off side (battery input prohibition side) to the battery 16B. The generated power input is shut off and stopped (S23). Alternatively, in the case of FIG. 18, when the second threshold remaining amount level is exceeded (S22: Yes), the input switching unit (switch) 14 to the battery 16B is connected to the external output side (output unit 10 side). ) To output the power generated by the first generator 5 together with the power generated by the second generator 9 from the output unit 10 to the outside (for example, the external system power 19A). It may be made (S23). In the case of FIG. 18, when the input switching unit (switch) 14 is switched to the external output side (output unit 10 side), the power boosted for input to the battery 16 </ b> B by the boost controller 13 is boosted by the output unit 10. The signal is input to the controller 11 and input to the power conditioner 15 to be externally output.

なお、第1の蓄電手段に蓄電された電力に基づいて電動機70用の駆動電力が出力され、なおかつ第2の蓄電手段に、第1の発電機5と第2の発電機9により生成された双方の電力のうちいずれかが蓄電される構成を有する場合、第1の蓄電手段と、第2の蓄電手段とを、図15及び図3(b)のような共通の蓄電手段16B,16B’,19Bとして備えてもよいが、それぞれを異なる蓄電手段として備えてもよい。特に一方の蓄電手段が容量の小さい上記の補助用の蓄電手段16Bであれば、比較的大容量となる蓄電手段16B’,19Bとは別に設けてもよい。特に外部の蓄電手段19Bとは別に設けるとよい。   The driving power for the electric motor 70 is output based on the power stored in the first power storage means, and the second power storage means is generated by the first generator 5 and the second generator 9. In the case where either of the two electric powers is stored, the first power storage means and the second power storage means are connected to the common power storage means 16B, 16B ′ as shown in FIG. 15 and FIG. , 19B, but may be provided as different power storage means. In particular, if one power storage means has the above-mentioned auxiliary power storage means 16B having a small capacity, it may be provided separately from the power storage means 16B ', 19B having a relatively large capacity. In particular, it may be provided separately from the external power storage means 19B.

1 風力発電装置
2 回転軸
2x 回転軸線
2w 受風方向
3 風車
4 ロータ
5 第1の発電機(発電手段)
6 1方向クラッチ(ワンウェイクラッチ)
7 フライホイール
8 ロータ
9 第2の発電機(発電手段)
30 ブレード
31 筒状風洞部(ダクト)
21 ナセル
22 ハブ
100 発電ケース体
110 支柱(タワー)
51,91 ロータ(発電機回転子)
51A 第1のロータ
51B 第2のロータ
52,92 磁性部材
53,93 ステータ(発電機固定子)
54,94 ステータコイル
70 電動機(電動駆動手段)
16 駆動電力供給部(駆動電力供給手段)
700 制御部(駆動電力制御手段、出力電力制御手段、蓄電電力制御手段)
701 回転速度レベル検出部(回転速度レベル検出手段)
702 残量検出部(残量検出手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wind power generator 2 Rotating shaft 2x Rotating axis 2w Wind receiving direction 3 Windmill 4 Rotor 5 1st generator (electric power generation means)
6 One-way clutch (one-way clutch)
7 Flywheel 8 Rotor 9 Second generator (power generation means)
30 Blade 31 Cylindrical wind tunnel (duct)
21 Nacelle 22 Hub 100 Power generation case body 110 Post (tower)
51, 91 Rotor (generator rotor)
51A First rotor 51B Second rotor 52, 92 Magnetic member 53, 93 Stator (generator stator)
54, 94 Stator coil 70 Electric motor (electric drive means)
16 Drive power supply unit (drive power supply means)
700 Control unit (drive power control means, output power control means, stored power control means)
701 Rotation speed level detection unit (rotation speed level detection means)
702 Remaining amount detecting unit (remaining amount detecting means)

Claims (20)

風力を受けて所定の回転軸線周りを一定回転方向に回転する風車と、
前記風車の回転軸と同軸をなして一体回転するよう配置されたロータを有し、前記回転軸の回転に伴う該ロータの回転により電力を生成する第1の発電手段と、
前記回転軸と同軸をなし、かつ前記一定回転方向において、前記回転軸が増速している場合には該回転軸と一体回転状態となって自身も増速回転し、前記回転軸が減速している場合には該回転軸から切り離されて慣性回転するように1方向クラッチを介して配置されるフライホイールと、
前記フライホイールと同軸をなして一体回転するよう配置されたロータを有し、前記フライホイールの回転に伴う該ロータの回転により電力を生成する、前記第1の発電手段とは異なる第2の発電手段と、
前記フライホイールを前記一定回転方向に回転駆動させる電動駆動手段と、
前記電動駆動手段に対し駆動電力を供給する駆動電力供給手段と、
前記フライホイールの回転速度レベルを検出する回転速度レベル検出手段と、
検出された前記回転速度レベルが予め定められた閾回転速度レベルを下回った場合に、前記駆動電力供給手段に対し前記電動駆動手段への駆動電力供給を実行させる駆動電力制御手段と、
前記第1の発電手段と前記第2の発電手段により生成された電力のうち、少なくとも前記第2の発電手段により生成された電力の入力を受け、入力された電力を外部出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする風力発電装置。
A windmill that receives wind force and rotates around a predetermined axis of rotation in a constant rotation direction;
A first power generation means having a rotor arranged so as to rotate integrally with the rotation axis of the windmill, and generating electric power by rotation of the rotor accompanying rotation of the rotation shaft;
When the rotation axis is coaxial with the rotation axis and the rotation axis is increasing in the constant rotation direction, the rotation axis is integrally rotated with the rotation axis, and the rotation axis is decelerated, and the rotation axis is decelerated. A flywheel disposed through a one-way clutch so as to be inertially separated from the rotating shaft,
A second power generation different from the first power generation means, which has a rotor arranged to rotate integrally with the flywheel so as to rotate integrally, and generates electric power by the rotation of the rotor accompanying the rotation of the flywheel. Means,
Electric drive means for rotationally driving the flywheel in the constant rotational direction;
Drive power supply means for supplying drive power to the electric drive means;
Rotation speed level detection means for detecting the rotation speed level of the flywheel;
Drive power control means for causing the drive power supply means to supply drive power to the electric drive means when the detected rotation speed level falls below a predetermined threshold rotation speed level;
Out of the power generated by the first power generation means and the second power generation means, at least input of power generated by the second power generation means, and output means for outputting the input power to the outside,
A wind turbine generator comprising:
前記駆動電力供給手段は、外部の電源系統から供給される電力に基づく前記電動駆動手段用の駆動電力を該電動駆動手段に供給するものである請求項1に記載の風力発電装置。   The wind power generator according to claim 1, wherein the driving power supply means supplies driving power for the electric driving means based on electric power supplied from an external power supply system to the electric driving means. 前記駆動電力供給手段は、蓄電手段に蓄電された電力に基づく前記電動駆動手段用の駆動電力を該電動駆動手段に供給するものである請求項1に記載の風力発電装置。   The wind power generator according to claim 1, wherein the driving power supply means supplies driving power for the electric driving means based on the electric power stored in the electric storage means to the electric driving means. 前記出力手段は、前記第1の発電手段と前記第2の発電手段により生成された双方の電力入力を合わせて外部に供給するものである請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の風力発電装置。   4. The output unit according to claim 1, wherein the output unit is configured to supply both power inputs generated by the first power generation unit and the second power generation unit to the outside. 5. Wind power generator. 前記第1の発電手段により生成された電力が蓄電手段に蓄電されるとともに、
前記出力手段は、前記第2の発電手段により生成された電力のみを外部に供給するものである請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の風力発電装置。
The electric power generated by the first power generation means is stored in the power storage means,
The wind power generator according to any one of claims 1 to 3, wherein the output means supplies only the electric power generated by the second power generation means to the outside.
前記第1の発電手段と前記第2の発電手段により生成された双方の電力が蓄電手段に蓄電されるとともに、
前記出力手段から外部に供給される電力は、前記蓄電手段に蓄電された電力である請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の風力発電装置。
Both electric power generated by the first power generation means and the second power generation means is stored in the power storage means,
The wind power generator according to any one of claims 1 to 3, wherein the electric power supplied to the outside from the output means is electric power stored in the power storage means.
請求項3に記載の要件と、請求項5又は請求項6に記載の要件を備え、請求項3に記載の蓄電手段と、請求項5又は請求項6に記載の蓄電手段とが共通のものである風力発電装置。   The requirement according to claim 3 and the requirement according to claim 5 or 6 are provided, and the power storage means according to claim 3 and the power storage means according to claim 5 or claim 6 are common. Is a wind power generator. 前記蓄電手段の残量を検出する残量検出手段と、
検出される前記残量が予め定められた閾残量を上回った場合に、前記出力手段に対し、前記蓄電手段に蓄電された電力を外部に供給させる出力電力制御手段と、を備える請求項7に記載の風力発電装置。
A remaining amount detecting means for detecting the remaining amount of the power storage means;
8. An output power control unit that causes the output unit to supply the power stored in the power storage unit to the outside when the detected remaining amount exceeds a predetermined threshold remaining amount. The wind power generator described in 1.
前記蓄電手段の残量を検出する残量検出手段と、
検出される前記残量が予め定められた閾残量を上回っていない場合に、前記蓄電手段に電力を供給して蓄電を実行させ、前記閾残量を上回った場合には、前記閾残量を上回っていなければ前記蓄電手段に供給されるべき電力を、前記出力手段に入力し、外部出力させる蓄電電力制御手段と、を備える請求項7に記載の風力発電装置。
A remaining amount detecting means for detecting the remaining amount of the power storage means;
When the detected remaining amount does not exceed a predetermined threshold remaining amount, power is supplied to the power storage means to perform storage, and when the detected remaining amount exceeds the threshold remaining amount, the threshold remaining amount The wind power generator according to claim 7, further comprising: a stored power control unit that inputs power to be supplied to the power storage unit to the output unit and outputs the power to the outside if the power does not exceed the value.
前記電動駆動手段は電動機であり、前記フライホイールと同軸をなして一体回転するロータを有して構成される請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の風力発電装置。   The wind power generator according to any one of claims 1 to 9, wherein the electric driving means is an electric motor and includes a rotor that rotates integrally with the flywheel in a coaxial manner. 前記電動駆動手段は、前記ロータ上に、前記回転軸の回転軸線周りにおいて複数の磁性部材が所定間隔おきに配置され、かつそれら磁性部材と対面する形でステータが位置しており、該ステータには、回転する前記ロータの磁性部材間が対向する、該ステータの前記周方向に延びる環状の対向領域に所定間隔おきにステータコイルが配置される請求項10に記載の風力発電装置。   In the electric drive means, a plurality of magnetic members are arranged at predetermined intervals around the rotation axis of the rotary shaft on the rotor, and a stator is positioned so as to face the magnetic members. 11. The wind turbine generator according to claim 10, wherein stator coils are arranged at predetermined intervals in an annular facing region extending in the circumferential direction of the stator, where the rotating magnetic members of the rotor face each other. 前記電動駆動手段において、前記ロータ上の磁性部材と、これら磁性部材と対向して位置する前記ステータとは、前記回転軸線に対する径方向に対向する請求項11に記載の風力発電装置。   The wind power generator according to claim 11, wherein, in the electric drive means, the magnetic member on the rotor and the stator positioned facing the magnetic member are opposed to each other in a radial direction with respect to the rotation axis. 前記電動駆動手段におけるロータは、前記フライホイールの外周端部であり、当該外周端部の外周面上に磁性部材が配置されている請求項12に記載の風力発電装置。   The rotor in the said electric drive means is an outer peripheral end part of the said flywheel, The wind power generator of Claim 12 with which the magnetic member is arrange | positioned on the outer peripheral surface of the said outer peripheral end part. 前記第1の発電手段及び前記第2の発電手段は、ロータとして、前記回転軸と同軸をなし互いに一体回転する第1ロータ部と第2ロータ部とをそれぞれ有し、それら第1ロータ部と第2ロータ部とには互いに対面する対向面を有するとともに、それら双方の対向面上には、周方向において複数の磁性部材が所定間隔おきに配置され、かつ一方のロータ部の磁性部材と他方のロータ部の磁性部材とが互いに異なる極性で対面しており、さらに、それら第1ロータ部と第2ロータ部との間にステータを有し、該ステータには、回転するそれら双方のロータの磁性部材間に挟まれる、該ステータの前記周方向に延びる環状の対向領域に所定間隔おきにステータコイルが配置される請求項1ないし請求項13のいずれか1項に記載の風力発電装置。   The first power generation means and the second power generation means each have a first rotor portion and a second rotor portion that are coaxial with the rotating shaft and rotate integrally with each other as rotors, and the first rotor portion, The second rotor portion has opposing surfaces facing each other, and a plurality of magnetic members are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction on both of the opposing surfaces, and the magnetic member of one rotor portion and the other The rotor magnetic members are opposed to each other with different polarities, and further, a stator is provided between the first rotor portion and the second rotor portion, and the stator includes both of the rotating rotors. The wind turbine generator according to any one of claims 1 to 13, wherein a stator coil is arranged at predetermined intervals in an annular facing region extending between the magnetic members and extending in the circumferential direction of the stator. 前記第1ロータ部の磁性部材と、これと異極をなして対面する前記第2ロータ部の磁性部材とが前記回転軸線に対する径方向に対面し、前記ステータコイルが前記径方向に軸線を有する形で環状に巻き付けられている請求項14に記載の風力発電装置。   The magnetic member of the first rotor portion and the magnetic member of the second rotor portion facing opposite to each other in the radial direction face each other in the radial direction with respect to the rotation axis, and the stator coil has an axial line in the radial direction. The wind power generator according to claim 14, which is wound in a ring shape. 前記第1の発電手段におけるロータは、前記回転軸と一体回転するよう固定される軸固定部を有した円盤状のロータ本体部を備え、そのロータ本体部の外端部に対し、前記第1ロータ部をなす円筒状部と、前記第2ロータ部をなす、前記第1ロータ部よりも径大の円筒状部とが、前記回転軸と同軸をなす形で一体回転するように固定されている請求項14又は請求項15に記載の風力発電装置。   The rotor in the first power generation means includes a disc-shaped rotor main body portion having a shaft fixing portion that is fixed so as to rotate integrally with the rotary shaft, and the first end of the rotor is configured so that the first end of the rotor main body portion is in contact with the first end. A cylindrical part forming a rotor part and a cylindrical part having a diameter larger than the first rotor part forming the second rotor part are fixed so as to rotate integrally with each other so as to be coaxial with the rotation shaft. The wind power generator according to claim 14 or 15. 前記第2の発電手段におけるロータは、前記フライホイールに対し、前記第1ロータ部をなす円筒状部と、前記第2ロータ部をなす、前記第1ロータ部よりも径大の円筒状部とが、前記回転軸と同軸をなす形で一体回転するように固定されている請求項14ないし請求項16のいずれか1項に記載の風力発電装置。   The rotor in the second power generation means includes a cylindrical portion that forms the first rotor portion with respect to the flywheel, and a cylindrical portion that forms the second rotor portion and has a larger diameter than the first rotor portion. The wind turbine generator according to any one of claims 14 to 16, wherein the wind turbine generator is fixed so as to rotate integrally with the rotary shaft. 前記フライホイールは、前記回転軸の軸線方向において、前記第1の発電手段と前記第2の発電手段との間に配置されている請求項1ないし請求項17のいずれか1項に記載の風力発電装置。   The wind power according to any one of claims 1 to 17, wherein the flywheel is disposed between the first power generation unit and the second power generation unit in an axial direction of the rotation shaft. Power generation device. 前記風車は、前記回転軸の軸線方向に筒状に延出する筒状風洞部の内側に同軸をなして配置されるとともに、前記筒状風洞部は、前記軸線方向において前記風車の受風方向の上流側から下流側に向けて開口面積が小となっていく形で形成されている請求項1ないし請求項18のいずれか1項に記載の風力発電装置。   The windmill is coaxially disposed inside a cylindrical wind tunnel portion that extends in a cylindrical shape in the axial direction of the rotating shaft, and the cylindrical wind tunnel portion is in a wind receiving direction of the wind turbine in the axial direction. The wind turbine generator according to any one of claims 1 to 18, wherein the wind power generator is formed so that the opening area becomes smaller from the upstream side to the downstream side. 地表から延びる支柱に対し水平面内にて回転可能に固定され、前記第1の発電手段及び前記第2の発電手段と、前記フライホイールとを収容するナセルが、前記風車のハブに対し該風車の受風方向の上流側に位置し、前記筒状風洞部よりも前記受風方向の上流側に突出して位置する請求項19に記載の風力発電装置。   A nacelle that is rotatably fixed in a horizontal plane with respect to a support extending from the ground surface, and that accommodates the first power generation means, the second power generation means, and the flywheel, is disposed on the windmill hub with respect to the windmill hub. The wind turbine generator according to claim 19, wherein the wind turbine generator is located upstream of the wind receiving direction and protrudes upstream of the cylindrical wind tunnel portion in the wind receiving direction.
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