JP2012067737A - Wind power generator - Google Patents
Wind power generator Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012067737A JP2012067737A JP2010227920A JP2010227920A JP2012067737A JP 2012067737 A JP2012067737 A JP 2012067737A JP 2010227920 A JP2010227920 A JP 2010227920A JP 2010227920 A JP2010227920 A JP 2010227920A JP 2012067737 A JP2012067737 A JP 2012067737A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- blade
- hub
- power generator
- wind power
- blades
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Abstract
Description
本発明は、風の力で発電機を駆動し、電力を得る風力発電機に関する。 The present invention relates to a wind power generator that obtains electric power by driving a power generator with wind power.
風力発電機には種々の形式のものが開発されている。特に、風の強さが弱いときでも発電可能な小型の可変速型風力発電機には、風速に応じて、低速回転時から高速回転時までの羽根車の回転数の変動に対応するため、発電機の出力をAC−DC−ACインバータを介して例えば商用電力の一定の周波数に変換するものがある。このような可変速型の風力発電機の場合は、羽根車が過回転となると、発電機の固定側の電機子に過電流が流れ、発電機が焼損する虞がある。また、羽根車自体も、過回転による遠心力等で、物理的に破損する虞がある。このため、強風下では、発電を停止するか、又は、発電機の回転数を抑制することにより、風力発電機を破損から保護するのが一般的である。 Various types of wind power generators have been developed. In particular, a small variable-speed wind power generator that can generate power even when the wind strength is weak, according to the wind speed, to respond to fluctuations in the rotation speed of the impeller from low speed rotation to high speed rotation, Some output of the generator is converted to a constant frequency of commercial power, for example, via an AC-DC-AC inverter. In the case of such a variable speed type wind power generator, if the impeller is excessively rotated, an overcurrent flows through the armature on the stationary side of the generator, and the generator may be burned out. Further, the impeller itself may be physically damaged by centrifugal force due to over rotation. For this reason, under strong winds, it is common to protect the wind power generator from damage by stopping power generation or suppressing the rotational speed of the power generator.
通常、発電機の回転数を抑制して、過回転を防止する方法として、摩擦力を利用した機械的に制動する方法(例えば特許文献1参照)、及び、発電した電力を用いて発電機を電磁的に制動する方法(例えば特許文献2参照)がある。 Usually, as a method of suppressing the rotation speed of the generator to prevent over-rotation, a method of mechanically braking using frictional force (see, for example, Patent Document 1), and a generator using the generated power There is an electromagnetic braking method (see, for example, Patent Document 2).
しかし、機械的に制動する場合には、回転側と固定側との相対移動する部材間に、摩擦による熱が発生し、特に、長期間にわたってある程度の回転を維持しつつ制動する場合は、相対回転する部材間の磨耗も増大する。また、電磁的に制動する方法は、羽根車の回転を発電機で消費するもので、発電コストを上昇させ、このときに発電機の内部に熱が発生することになる。このような熱の発生は、発電機の使用寿命を低下させ、損傷を生じさせる要因となる。このため、不要な熱を発生させること無く、風速が広範囲にわたって変動する場合であっても、安定して発電することのできる風力発電機が望まれている。 However, when braking mechanically, heat due to friction is generated between the members that move relative to the rotating side and the fixed side, and particularly when braking while maintaining a certain degree of rotation over a long period of time, Wear between rotating members also increases. Also, the electromagnetic braking method consumes the rotation of the impeller by the generator, which increases the power generation cost, and at this time, heat is generated inside the generator. The generation of such heat reduces the service life of the generator and causes damage. For this reason, even if it is a case where a wind speed fluctuates over a wide range, without generating unnecessary heat, the wind power generator which can generate electric power stably is desired.
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、広範囲にわたる風の強さに応じて効率よく発電することができると共に、発電機の過回転を効率よく抑制することのできる風力発電機を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on such circumstances, and is capable of efficiently generating electric power according to wind strength over a wide range and capable of efficiently suppressing over-rotation of the generator. The purpose is to provide.
上記目的を達成するため、本発明によると、ハブの周部に複数のブレードを放射状に配置したプロペラを風の力で回転し、発電機を駆動する風力発電機であって、前記ハブとブレードとの一方に設けられたピボット軸と、前記ハブとブレードとの他方に設けられて、前記ピボット軸を移動自在に収容するガイドと、前記ブレードのハブに対する半径方向移動に応じて、前記ハブに対するブレードの取付け角を変更する取付角調整装置と、前記ブレードを遠心力に抗してハブの半径方向内方に付勢する付勢装置とを備え、前記ブレードが付勢装置の付勢力に抗して半径方向外方に移動したときに、前記取付角調整装置を介して、前記取付け角が小さくなる方向にブレードを移動する風力発電機が提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a wind power generator that drives a power generator by rotating a propeller having a plurality of blades radially arranged on a peripheral portion of the hub by the force of wind. A pivot shaft provided on one of the blades, a guide provided on the other of the hub and the blade for movably receiving the pivot shaft, and a radial movement of the blade relative to the hub according to the radial movement of the blade relative to the hub. A mounting angle adjusting device that changes a mounting angle of the blade; and a biasing device that biases the blade inward in the radial direction of the hub against centrifugal force, the blade resisting the biasing force of the biasing device. Thus, there is provided a wind power generator that moves the blade in a direction in which the mounting angle is reduced via the mounting angle adjusting device when moved outward in the radial direction.
前記カム機構は、前記ピボット軸の外周面から突出する突起と、前記ガイドの内周面に設けられ、前記突起が嵌合する溝とを有することが好ましい。
また、前記ピボットは、ブレードの半径方向内側の端部に、ブレードと一体に取付けられ、前記付勢装置は、一端がこのピボットに対して回転自在に取付けられるばねを有するものであってもよい。The cam mechanism preferably includes a protrusion protruding from the outer peripheral surface of the pivot shaft and a groove provided on the inner peripheral surface of the guide and into which the protrusion is fitted.
The pivot may be attached integrally to the blade at the radially inner end of the blade, and the biasing device may include a spring having one end rotatably attached to the pivot. .
本発明の風力発電機によると、風の力が強くなり、プロペラの回転数が上昇し、その遠心力で各ブレードが半径方向外方に移動すると、このブレードの半径方向外方への移動に応じてカム機構がハブの回転軸に対するブレードの取付角を、小さくする方向に移動し、プロペラの回転数が上昇するのを抑制する。これにより、広範囲にわたる風の強さに応じて効率よく発電することができると共に、発電機の過回転を効率よく抑制することができる。 According to the wind power generator of the present invention, when the wind force becomes stronger, the rotation speed of the propeller increases, and each blade moves radially outward by the centrifugal force, the blade moves radially outward. Accordingly, the cam mechanism moves in the direction of decreasing the blade mounting angle with respect to the rotation shaft of the hub, thereby suppressing the rotation speed of the propeller from increasing. Thereby, while being able to generate electric power efficiently according to the intensity | strength of the wind over a wide range, the excessive rotation of a generator can be suppressed efficiently.
カム機構がピボット軸の外周面から突出する突起と、前記ガイドの内周面に設けられ、前記突起が嵌合する溝とを有する場合には、極めて簡単な構造に形成することができ、その確実な作動を確保することができる。
ピボット軸がブレードの半径方向内側の端部に、ブレードと一体に取付けられ、付勢装置が一端をこのピボット軸に対して回転自在に取付けられるばねを有する場合には、ピボット軸の回転をばねが阻害することなく、滑らかな作動を確保することができる。When the cam mechanism has a protrusion protruding from the outer peripheral surface of the pivot shaft and a groove provided on the inner peripheral surface of the guide and into which the protrusion fits, the cam mechanism can be formed into a very simple structure. Reliable operation can be ensured.
When the pivot shaft is mounted integrally with the blade at the radially inner end of the blade, and the biasing device has a spring with one end rotatably mounted on the pivot shaft, the rotation of the pivot shaft is Smooth operation can be ensured without hindering.
図1から図5は本発明の好ましい実施形態による風力発電機10を示す。図中、同様な部位には同様な符号を付してある。
図1に全体を示すように、この風力発電機10は、発電機12を収容したハウジング14を支柱16で回転自在に支え、後端に配置した風向翼18により、先端に配置したプロペラ20を風に対向させる。ハウジング14内に収容される発電機12は、水平に配置したプロペラ軸22で回転される回転子24とハウジング14側に固定した固定子26とを有し、固定子26に発生した電流を導線28を介して通常の周波数変換器(図示しない)へ導くことができる。1 to 5 show a
As shown in FIG. 1, the
図2から図5に示すように、プロペラ20は、プロペラ軸22の先端に一体に固定されたハブ30と、本実施形態では3枚であるブレード32とを有し、これらのブレード32は、ハブ30の周部に沿って等間隔に配置してある。図示のブレード32は、いわゆる揚力型に形成してあり、先縁32a側から後縁32b側に向けて次第に肉厚が減少し、一方の側面を滑らかな曲面に形成し、滑らかな空気流を形成することができる。このブレード32の形状は、そのピッチすなわちハブ30の回転軸であるプロペラ軸22に対する取付角を変更することでプロペラ軸22の回転駆動力を変更可能なものであれば、適宜の形状を採用することが可能である。 As shown in FIGS. 2 to 5, the
これらのブレード32を保持するハブ30は、先端部を丸めたコーン状の外形形状を有し、内部に配置した連結機構を介して各ブレード32を半径方向に沿って移動可能かつピッチを変更可能に取り付けてある。このハブ30は、プロペラ軸22と一体的に回転できるものであれば、一体構造に限らず、複数の部材から組立てることも可能である。いずれの場合も、外形形状は、空気流を阻害しない滑らかな曲面形状を有することが好ましい。 The
本実施形態のプロペラ20は、ハブ30に対するブレード32の取付け角を変更する取付角調整装置として、ブレード32の内側端部すなわちハブ30側の端部から半径方向内方に突出するピボット軸34と、ハブ30に凹設されたガイド36とを有する。
このガイド36は、中心軸線がプロペラ軸22の半径方向に沿って延びる円筒状の内面を有し、ピボット軸34を介してブレード32を摺動自在に収容する。ピボット軸34は、ガイド36内を軸方向に移動し、中心軸34aを中心としてガイド36内で回動することができる。ブレード32がピボット34を中心として回動することにより、ブレード32の内側端部で、ピボット軸34の中心軸34aを通りかつブレード32の後縁32bを通るブレード32の基準線Pとプロペラ軸22の中心軸線22aとの間に形成される取付角αを変更することができる。The
The
この取付角調整装置には、ハブ30に対するブレード32の半径方向移動に応じて、ブレード32の取付角α(図2参照)を変更するカム機構38を設けてある。このカム機構38は、ピボット軸34の円筒状の側面から半径方向外方に突出する短軸状の突起35と、ガイド36の内周面に形成した溝37とで形成してあり、突起35がこの溝37内をその中心軸を中心として回動する溝37とで形成してある。この溝37は、プロペラ軸22に近接する内端側で外方に開口させ、外端側を閉じることにより、突起35を内端側から溝37内に嵌合し、この溝37に沿って半径方向に移動自在とすると共に、閉じた外端側から突起35したがってピボット軸34が半径方向外方に抜出るのを防止することができる。 This attachment angle adjusting device is provided with a
このような、ピボット34は、ブレード32の内端側の端面を平坦状に形成し、この平坦面からプロペラ軸22側に突出させ、ガイド36を中空円筒状のシリンダ部材で形成し、中空構造に形成したハブ30の内側に固定することで形成することができる。この場合には、極めて簡単な構造に形成することができ、その位置合わせも容易に行うことができる。このブレード32の内端は、ピボット34がガイド36内で最も半径方向外方に移動したときに、ハブ30のコーン形状の外面から突出させないことが好ましい。これにより、ピボット34が外部に露出するのを防止することができる。 Such a
なお、このような突起35と溝37とを有するカム機構38は、上述とは逆に、ピボット軸34に溝37を形成し、ガイド36の内面に突起35を形成してもよい。また、突起35溝37とを複数対設けたカム機構とすることも可能である。
いずれの場合も、突起35が溝37の内端側すなわちプロペラ軸22に近接する位置に配置されたときに、上述の取付角αが最も大きく、外端側に配置されたときに最も小さな角度を形成するように、形成される。この取付角度αは、ブレード32の翼面形状によっても異なるが、例えば30度から60度の範囲内で、45度±5度程度の範囲となるように形成することが好ましい。取付角αが最も小さいときは、発電機12の焼損を防止するために、プロペラ20をほとんど回転しないか、あるいは、僅かな駆動力のみを形成することが好ましい。In the
In any case, when the
更に、プロペラ20には、各ブレード32を、回転時の遠心力に抗してハブ30の半径方向内方に付勢する付勢装置として、ばね40を配置してある。図示の実施形態では、ばね40はピボット34の内端に一端を取付けたコイルばねで形成してあるが、各ブレード32をハブ30の半径方向内方に付勢できるものであれば、板バネ等であってもよい。また、ピボット軸34に直接取付けることに代え、リンク機構等の別個の部材を介してブレード32を付勢してもよい。いずれの場合も、付勢装置40は、ガイド36内におけるピボット軸34の回動を阻害しないように、ピボット軸34の中心軸の方向に沿う力のみをブレード32に作用させる接続部を設けることが好ましい。例えば、ピボット軸34の内端とばね40との間に、図示しないボール継手を介挿することも可能であり、このような接続部は、ピボット軸34に代えて、ハブ30から外方に突出しない部位であれば、ブレード32の内端側の適宜位置に設けることができる。 Further, the
このように形成される風力発電機10は以下のように作動する。
図1に示すように、風力発電機10は垂直方向に配置された支柱16の上端で支えられる。後方に配置された風向翼18は、風の向きに応じて支柱16の回りを移動し、水平面内を先端側のプロペラ20が常に風の吹く方向に対向させる。例えば風速1m/秒等の風が弱い状態では、プロペラ20がほとんど回転せず、又は、低速で回転するため、図2に示すように、ブレード32はばね40の付勢力でハブ30の半径方向内方に引き込まれた状態に配置される。The
As shown in FIG. 1, the
これにより、ピボット軸34の突起35は、ガイド36の溝37内で、最もプロペラ軸22に近接した位置に配置される。ブレード32の取付角αが最も大きい状態に配置される。ブレード32は最も大きな面を風に対向させた状態に配置する。これにより、弱い風であっても、プロペラ20が回転され、発電機12で形成された電力を周波数変換器を介して取り出すことができる。 Accordingly, the
風速が上昇し、プロペラ20の回転数が上昇すると、ブレード32に作用する遠心力が増大し、ばね40すなわち付勢装置の付勢力に抗してハブ30の半径方向外方に移動する(図3参照)。ピボット軸34は、突起35を溝37で案内されて回転しつつ、ガイド36内を軸方向外方に移動し、取付角αが小さくなる方向にブレード32を回転する。 When the wind speed increases and the rotation speed of the
ブレード32の取付角αが小さくなると、風を受ける面積が減少すると共に、形成される揚力も低下し、風速が上昇した状態でも、プロペラ20の回転が抑制される。そして、プロペラ20の回転が抑制されることにより、ブレード32に作用する遠心力が低下すると、ブレード32は、ばね40の付勢力で半径方向内方に移動され、再度プロペラ軸22に近接する。これにより、ブレード32の取付角αは、プロペラ20の回転数とばね40等の付勢装置の付勢力とで均衡した大きさに自動的に調整されることになる。プロペラ20したがって発電機12の過回転を確実に防止することができる。 When the attachment angle α of the
したがって、この風力発電機10によると、風の力が強くなり、プロペラ20の回転数が上昇し、その遠心力で各ブレード32が半径方向外方に移動すると、このブレード32の半径方向外方への移動に応じて取付角調整装置のカム機構38がハブ30のプロペラ軸中心線22aに対するブレード32の取付角αを、小さくする方向に移動し、プロペラ20の回転数が上昇するのを抑制する。これにより、広範囲にわたる風の強さに応じて効率よく発電することができると共に、発電機の過回転を効率よく抑制することができる。 Therefore, according to the
強風下でも、発電を停止し、又は、発電機12の過回転を抑制する電気的又は機械的なブレーキを設ける必要がないため、このようなブレーキによる制動時の熱の冷却が不要である。
カム機構38がピボット軸34の外周面から突出する突起35と、ガイド36の内周面に設けられ、突起35が嵌合する溝37とを有する場合には、極めて簡単な構造に形成することができ、その確実な作動を確保することができる。Even under strong winds, it is not necessary to provide an electrical or mechanical brake that stops power generation or suppresses over-rotation of the generator 12, and thus cooling of the heat during braking by such a brake is unnecessary.
When the
ピボット軸34がブレード32の半径方向内側の端部に、ブレード32と一体に取付けられ、付勢装置が一端をこのピボット軸34に対して回転自在に取付けられるばね40を有する場合には、ピボット軸34の回転をばね40が阻害することなく、滑らかな作動を確保することができる。 If the
なお、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において種々の変更又は変形が可能なことは明らかである。例えば、ブレード32が遠心力で半径方向外方に移動する際に、後方すなわち風向翼18側に先端を傾動させることも可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various changes or modifications can be made within the scope of the invention described in the claims. For example, when the
10…風力発電機
12…発電機
20…プロペラ
30…ハブ
32…ブレード
34…ピボット軸
36…ガイド
40…ばね
α…取付角DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ハブとブレードとの一方に設けられたピボット軸と、前記ハブとブレードとの他方に設けられて、前記ピボット軸を移動自在に収容するガイドと、前記ブレードのハブに対する半径方向移動に応じて、前記ハブに対するブレードの取付け角を変更する取付角調整装置と、前記ブレードを遠心力に抗してハブの半径方向内方に付勢する付勢装置とを備え、前記ブレードが付勢装置の付勢力に抗して半径方向外方に移動したときに、前記取付角調整装置を介して、前記取付け角が小さくなる方向にブレードを移動することを特徴とする風力発電機。A wind power generator that drives a power generator by rotating a propeller having a plurality of blades radially arranged around the hub by the force of wind,
A pivot shaft provided on one of the hub and the blade, a guide provided on the other of the hub and the blade to movably accommodate the pivot shaft, and a radial movement of the blade with respect to the hub A mounting angle adjusting device that changes a mounting angle of the blade with respect to the hub, and a biasing device that biases the blade inward in the radial direction of the hub against a centrifugal force. A wind power generator characterized by moving a blade in a direction in which the mounting angle is reduced via the mounting angle adjusting device when moving outward in the radial direction against an urging force.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010227920A JP2012067737A (en) | 2010-09-21 | 2010-09-21 | Wind power generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010227920A JP2012067737A (en) | 2010-09-21 | 2010-09-21 | Wind power generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012067737A true JP2012067737A (en) | 2012-04-05 |
Family
ID=46165274
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010227920A Pending JP2012067737A (en) | 2010-09-21 | 2010-09-21 | Wind power generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012067737A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021502917A (en) * | 2017-09-25 | 2021-02-04 | 青島大学Qingdao University | Pitch control system |
-
2010
- 2010-09-21 JP JP2010227920A patent/JP2012067737A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021502917A (en) * | 2017-09-25 | 2021-02-04 | 青島大学Qingdao University | Pitch control system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5689360B2 (en) | Wind turbine of wind power generator and wind power generator | |
JP2010001881A (en) | Booster wind turbine-wind tunnel body for wind power generation | |
JP2006152922A (en) | Windmill | |
KR20150072466A (en) | generator with roof exhaust fan | |
JP2009114975A (en) | Rotary blade attack angle variable mechanism for vertical blade type wind mill | |
JP2016070110A (en) | Stator blade unit and air blower | |
JP2008042976A (en) | Power generating device | |
CN205693521U (en) | A kind of motor | |
JP5326139B2 (en) | Wind power generator | |
JP2004060646A (en) | Starting wind speed reducing device for wind mill | |
JP2012067737A (en) | Wind power generator | |
JP2017089653A (en) | Wind power generator | |
JP2007107496A (en) | Wind power generation device | |
WO2011058970A1 (en) | Wind-driven electric power-generating device | |
KR101508649B1 (en) | Wind Turbine Blade Pitch Control Device and Wind Turbine Having the Same | |
JP2013060842A (en) | Wind turbine generator | |
RU2406872C1 (en) | Wind turbine | |
WO2018061260A1 (en) | Rotor, wind turbine, and combined wind turbine/blower | |
KR101842451B1 (en) | Wind power generator | |
CN207848024U (en) | Seperated molding mixed flow turbine | |
KR20110080946A (en) | Wind power generator | |
KR200298959Y1 (en) | Wind force generator | |
JP6130680B2 (en) | Vertical axis fluid power generator | |
JP6034205B2 (en) | Windmill | |
LU503733B1 (en) | A fixed connection device for variable pitch slip ring encoder |