JP2013113285A - Wind power generation apparatus - Google Patents

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    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sail-type wind turbine capable of controlling a blade angle almost without being affected by a centrifugal force with rotation of the wind turbine.SOLUTION: A wind power generation apparatus includes: a plurality of rods 4 that extend radially from a hollow rotary shaft 3; a blade 5 that is fixed between adjoining rods 4 and has a leading edge 5a which is fixed to an adjoining rod 4 positioned on a front side in a rotational direction in a manner of variable relative angle; a coil spring that is disposed in a hollow portion of the rotary shaft 3 and elongates and contracts in a shaft length direction of the rotational direction; and a rope one end of which is fixed to a trailing edge 5b of the blade 5, which is then suspended over the rod 4 on a back side in the rotational direction and is guided in the rotary shaft 3, and the other end of which is connected with a free end of the coil spring.

Description

本発明は、風のエネルギーを回転動力に変換する風力発電装置に関する。 The present invention relates to a wind turbine generator that converts wind energy into rotational power.

プロペラ型風車は平均風速が毎秒3メートル以上の場所で効率的に作動するものであるが、そのような場所は我が国では多くない。一方、セイル型風車は平均風速が毎秒3メートル未満の比較的弱風の場所でも作動するため、設置可能場所はより多くなる。
風車には、弱風から強風に至る幅広い風速領域で、常に安定した回転動力を発生させると共に、風車の構成部材に対し強風による過大な力が付与されるのを阻止してその破損を防止するため、翼角(ピッチ角)を変更する機構が設けられている。
Propeller type windmills operate efficiently in places where the average wind speed is 3 meters per second or more, but there are not many places in Japan. On the other hand, since the sail type windmill operates even in a relatively light wind place where the average wind speed is less than 3 meters per second, there are more places where it can be installed.
The wind turbine always generates stable rotational power in a wide range of wind speeds from weak winds to strong winds and prevents damage to the wind turbine components by preventing excessive force from being applied to the components of the wind turbine. Therefore, a mechanism for changing the blade angle (pitch angle) is provided.

特許文献1に開示された風車は、プロペラ型風車ではあるが回転軸の軸方向に伸縮するバネを有し、これにカムを押し当てることにより、カムの回転に弾力性を与えて翼軸の回転角を調整するものが開示されている。しかしながら、プロペラ型であるゆえに風の弱い地域での使用はできない。
また、特許文献2及び3に開示された風車においては、セイル型風車の羽根を翼弾性体により支え、風が強くなると弾性体が引き伸ばされて、翼角を変更している。しかしながら、風車の回転が速くなると、弾性体自体が遠心力により外周側に追い出され、翼角制御の正確性が損なわれる。
Although the wind turbine disclosed in Patent Document 1 is a propeller type wind turbine, it has a spring that expands and contracts in the axial direction of the rotating shaft, and presses the cam against this to give elasticity to the rotation of the cam to What adjusts a rotation angle is disclosed. However, because it is a propeller type, it cannot be used in windy areas.
In the wind turbines disclosed in Patent Documents 2 and 3, the blades of the sail type wind turbine are supported by the blade elastic body, and when the wind becomes strong, the elastic body is stretched to change the blade angle. However, if the windmill rotates faster, the elastic body itself is driven out to the outer peripheral side by centrifugal force, and the accuracy of blade angle control is impaired.

特開2011−106272号公報JP 2011-106272 A 特開2010−265823号公報JP 2010-265823 A 特開2011−47291号公報JP 2011-47291 A

セイル型風車では、特許文献2や3に示されるように、羽根の後縁とこれに隣接する翼軸との間の距離を変更して翼角を変更する。翼角が大きくなると羽根の後縁は、これに隣接する翼軸との間の距離が開いてゆくため、弾性体の伸縮長さもこれに対応したものでなければならない。例えば、羽根の外周側一辺の長さが1メートルであるとすると、翼角が90度(羽根が風向きに対して平行の状態)を許容するには、最小でも1.4メートル(1×√2)の伸縮長さを有するコイルスプリングが必要である。伸縮長さに匹敵する自由長をもつコイルスプリングを使用すると、この1.4メートルの2倍程度となる3メートル程度の長さを、コイルスプリングとその伸縮のために確保しなければならない。 In the sail type windmill, as shown in Patent Documents 2 and 3, the blade angle is changed by changing the distance between the trailing edge of the blade and the blade shaft adjacent thereto. As the blade angle increases, the trailing edge of the blade increases in distance from the blade axis adjacent to the blade. Therefore, the expansion / contraction length of the elastic body must correspond to this. For example, if the length of one side of the outer peripheral side of the blade is 1 meter, a minimum of 1.4 meters (1 × √) is allowed to allow a blade angle of 90 degrees (the blade is parallel to the wind direction). A coil spring having a stretchable length of 2) is required. If a coil spring having a free length comparable to the extension / contraction length is used, a length of about 3 meters, which is about twice this 1.4 meter, must be secured for the coil spring and its extension / contraction.

一方、長いコイルスプリングを使用すれば長い伸縮長さに対応できるが、長いコイルスプリングは羽根の後縁と翼軸との間に設置すると、羽根の面積が減少する。また、コイルスプリングの重量が大きくなり、風車の回転が速くなるとコイルスプリング自体が遠心力により外周側に追い出され、セイル型風車の場合、現実には設置が不可能である。また、翼軸に沿って放射状にコイルスプリングを配置しても、遠心力によりコイルスプリングが自重で外周に追い出され、翼角制御の正確性が損なわれる。
本発明は、風車の回転に伴う遠心力に対してコイルスプリングの自重が殆ど影響されることなく翼角を制御することのできるセイル型の風車を提供することを目的とする。
On the other hand, if a long coil spring is used, a long expansion / contraction length can be accommodated. However, if a long coil spring is installed between the trailing edge of the blade and the blade shaft, the area of the blade is reduced. In addition, when the weight of the coil spring increases and the windmill rotates faster, the coil spring itself is driven out to the outer peripheral side by centrifugal force, and in the case of a sail type windmill, it cannot be actually installed. Further, even if the coil springs are arranged radially along the blade axis, the coil springs are driven out to the outer periphery by their own weight due to centrifugal force, and the accuracy of blade angle control is impaired.
An object of the present invention is to provide a sail-type windmill capable of controlling the blade angle without being substantially affected by the weight of the coil spring against the centrifugal force accompanying the rotation of the windmill.

本発明に係る風力発電装置は、中空の回転軸から放射状に張り出した複数のロッドと、隣接したロッドの間であって、回転方向の前側の前記ロッドに前縁を相対角度の変更可能に固定された翼体と、前記回転軸の中空内で回転軸の軸長方向に伸縮範囲を有するコイルスプリングと、前記翼体の後縁を索引し、回転方向後側の前記ロッドに懸架されて前記回転軸内に案内され、前記コイルスプリングの自由端にその他端を接続されたたロープと、入口からローターが固定される位置を越えた奥まで少なくとも中空の管を主軸とする発電機とを有し、前記回転軸が発電機の主軸の中空に挿入され、前記コイルスプリングの伸縮範囲が前記ローターの固定される位置を含む範囲であることを特徴とする。 The wind turbine generator according to the present invention is fixed between a plurality of rods projecting radially from a hollow rotating shaft and adjacent rods, and the front edge is fixed to the front rod in the rotational direction so that the relative angle can be changed. The wing body, a coil spring having an expansion / contraction range in the axial length direction of the rotation shaft in the hollow of the rotation shaft, the rear edge of the wing body is indexed, and is suspended on the rod on the rear side in the rotation direction. A rope guided in the rotating shaft and connected at the other end to the free end of the coil spring, and a generator having at least a hollow tube as a main shaft from the inlet to the back beyond the position where the rotor is fixed. The rotating shaft is inserted into the hollow of the main shaft of the generator, and the expansion / contraction range of the coil spring is a range including a position where the rotor is fixed.

本発明によれば、風の無いときには懸架されているロッドに近く、風が強くなると当該ロッドから離れていく翼体の後縁とロッドとの間を長い伸縮長をもって支持するために、長さの長いコイルスプリングを発電機内の主軸に収め、かつこのコイルスプリングの伸縮方向は風車の回転により作用する遠心力の方向と直交させている。従って、風車と発電機の間が開くことなく長いコイルスプリングを利用でき、かつコイルスプリングの伸縮は遠心力の影響を受け難くなり、翼角を正確に制御することができる。 According to the present invention, when there is no wind, it is close to the rod that is suspended, and when the wind becomes strong, the length between the trailing edge of the wing body and the rod that is away from the rod is supported with a long extension length. A long coil spring is accommodated in the main shaft in the generator, and the expansion and contraction direction of the coil spring is orthogonal to the direction of the centrifugal force acting by the rotation of the windmill. Therefore, a long coil spring can be used without opening between the wind turbine and the generator, and the expansion and contraction of the coil spring is hardly affected by the centrifugal force, and the blade angle can be accurately controlled.

風車の斜視図である。It is a perspective view of a windmill. ロッドと翼体との結合構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the coupling structure of a rod and a wing body. 回転軸の断面図である。It is sectional drawing of a rotating shaft. 発電機と風車との接続関係を示す図である。It is a figure which shows the connection relation of a generator and a windmill. ロッドと翼体との他の結合構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other coupling structure of a rod and a wing body.

図1は、実施例であるセイル型の風車100とこれを利用した風力発電装置200を示している。
風車100は、ボス15から放射状に張り出した複数のロッド4と、ロッド4の間に展開された翼体5を備えている。風車100は、支柱1上のナセル2に設置された発電機300に接続されて風力発電装置200を構成している。ナセル2は、図示しない方位制御機構により支柱1上で旋回し、風車100が常に風上b1に向かうように制御される。
FIG. 1 shows a sail-type windmill 100 according to an embodiment and a wind power generator 200 using the same.
The windmill 100 includes a plurality of rods 4 projecting radially from the boss 15 and a wing body 5 deployed between the rods 4. The windmill 100 is connected to a generator 300 installed in the nacelle 2 on the support 1 to constitute a wind power generator 200. The nacelle 2 is controlled to turn on the column 1 by an azimuth control mechanism (not shown) so that the windmill 100 is always directed toward the windward b1.

ロッド4は中空の管であり、回転軸3の先端に位置するボス15(図2)の外周から放射状に張り出されている。回転軸3は、発電機300を貫通しその後方まで延びている。ロッド4は複数本設けられ、図示例では8本である。翼体5は、前縁5aを回転方向b2前側のロッド4に結合されている。 The rod 4 is a hollow tube and projects radially from the outer periphery of the boss 15 (FIG. 2) located at the tip of the rotating shaft 3. The rotating shaft 3 extends through the generator 300 to the rear thereof. A plurality of rods 4 are provided, and there are eight rods in the illustrated example. The wing body 5 has a front edge 5a coupled to the rod 4 on the front side in the rotational direction b2.

図2はロッド4の間に展開された翼体5を示している。翼体5は羽根6及び紐状部材7で形成されている。羽根6は概ね三角形であり、羽根6の頂点箇所には、ボス15から反時計回り方向にそれぞれ紐通し用の円孔c1、c2、c3が形成されている。羽根6としては、薄板状のポリカーボネイトを利用する。軽く粘りがあり割れにくく、風を受けてしなることにより翼形状をなすからであり、耐候性も期待出来るからである。 FIG. 2 shows the wing body 5 deployed between the rods 4. The wing body 5 is formed of a blade 6 and a string-like member 7. The blades 6 are generally triangular, and circular holes c1, c2, and c3 for passing strings from the bosses 15 in the counterclockwise direction are formed at the apex portions of the blades 6, respectively. As the blade 6, a thin plate-like polycarbonate is used. This is because it is light and sticky and is difficult to break, and because it forms a wing shape by receiving wind, and weather resistance can also be expected.

翼体5の前縁5aは、羽根6の前辺6aと紐状部材7とからなっている。前辺6aは筒状に成形されており、紐状部材7がこれに通されている。ロッド4の外周面にはその長手方向に沿って断面C形の条部材8が固着されている。開口8bは、羽根6の板厚とほぼ同じ間隔であり、羽根6の前辺6aを条部材8の内方にその外方側の開口8aから挿通することにより、条部材8に固定される。また、ロッド4の元側(ボス15側)及びロッド4の先端側の紐通し部材9a、9bと、羽根6の円孔c1、c2には、紐状部材7が挿通されて結び止められる。このようにして、翼体5の前縁5aはロッド4に固定される。風圧を受けることにより、紐状部材7のねじり或いは、羽根6自体の柔軟性に加えてロープ10が図示のように移動し、ロッド4に対して翼体5が後方に傾くことにより、翼角θを持つことができる。 The front edge 5 a of the wing body 5 includes a front side 6 a of the blade 6 and a string-like member 7. The front side 6a is formed in a cylindrical shape, and a string-like member 7 is passed through it. A strip member 8 having a C-shaped cross section is fixed to the outer peripheral surface of the rod 4 along the longitudinal direction thereof. The openings 8b are substantially the same as the thickness of the blade 6 and are fixed to the strip member 8 by inserting the front side 6a of the blade 6 into the strip member 8 from the opening 8a on the outer side. . Further, the string-like member 7 is inserted into and tied to the string passing members 9 a and 9 b on the original side (boss 15 side) of the rod 4 and the tip side of the rod 4 and the circular holes c 1 and c 2 of the blade 6. In this way, the leading edge 5 a of the wing body 5 is fixed to the rod 4. By receiving the wind pressure, the rope 10 moves as shown in addition to the twist of the string-like member 7 or the flexibility of the blade 6 itself, and the blade body 5 tilts backward with respect to the rod 4, so that the blade angle can have θ.

翼体5の後縁5bにおいては、ロープ10が各翼体5の後部の円孔c3にその一端を止められ、翼体5を索引している。ロープ10は、ロッド4の先部e1に懸架され、ロッド4の中空内に案内される。ロッド4の先部e1にはロープ10の繰り出しに伴う摩擦力を減少させる第一摺動材14aが固定されている。第一摺動材14aは90度曲がり状の筒部材であって全体がロッド4の材料に較べて摩擦係数の小さい素材(例えばポリテトラフルオロエチレンなど)で形成されている。 At the trailing edge 5 b of the wing body 5, one end of the rope 10 is stopped in the circular hole c <b> 3 at the rear of each wing body 5, thereby indexing the wing body 5. The rope 10 is suspended by the tip e1 of the rod 4 and guided into the hollow of the rod 4. A first sliding member 14a that reduces the frictional force associated with the feeding of the rope 10 is fixed to the tip e1 of the rod 4. The first sliding member 14a is a 90-degree bent cylindrical member, and is entirely formed of a material (for example, polytetrafluoroethylene) having a smaller friction coefficient than the material of the rod 4.

尚、図2において、d1はロッド4の回転面を示し、d2は翼体5が風下側に後退した状態を示している。また、d3は風が強くなり翼体5が翼角90度近くにまでしなって後退した状態を示している。翼角θは翼体5とロッド4の回転面とがなす角度である。
図3はボス15及びこれに続く円筒状の軸体16からなる回転軸3の断面構造を示しており、ボス15は、軸体16の前側に同心状に配置され、2つの環状板15aを介して一体状に結合されている。ボス15の前端面にはボルトを介してカバー15bが開放可能に装着されている。ボス15の内側の空間は、ロッド4の中空と連通しており、ロッド4の元側に到達したロープ10はボス15の内部空間に導かれる。
In FIG. 2, d1 indicates the rotating surface of the rod 4, and d2 indicates a state in which the wing body 5 is retracted to the leeward side. D3 shows a state in which the wind is strong and the wing body 5 is retracted to a wing angle of about 90 degrees. The blade angle θ is an angle formed by the blade body 5 and the rotating surface of the rod 4.
FIG. 3 shows a cross-sectional structure of the rotating shaft 3 including the boss 15 and the cylindrical shaft body 16 that follows the boss 15. The boss 15 is disposed concentrically on the front side of the shaft body 16 and includes two annular plates 15 a. Are connected together. A cover 15b is detachably mounted on the front end surface of the boss 15 via a bolt. The space inside the boss 15 communicates with the hollow of the rod 4, and the rope 10 that has reached the original side of the rod 4 is guided to the internal space of the boss 15.

軸体16の中空は、ボス15の内側空間と連通している。軸体16の前端箇所e2はロッド4の根元の位置に位置決めされている。各ロッド4の中空を経てボス15内に達したロープ10は軸体16前端箇所e2に導かれた後、90度曲げられて軸体16の中空へ導かれる。前端箇所e2はロープ10を曲がり状に案内しており、ロープ10の摺動に伴う摩擦力を減少させるための第二摺動材14bが固定されている。第二摺動材14bは前半部外面の断面形状を円弧状であり、全体が金属よりも摩擦係数の小さい素材(例えばポリテトラフルオロエチレンなど)で形成されている。 The hollow of the shaft body 16 communicates with the inner space of the boss 15. The front end portion e <b> 2 of the shaft body 16 is positioned at the root position of the rod 4. The rope 10 that has reached the inside of the boss 15 through the hollow of each rod 4 is guided to the front end portion e2 of the shaft body 16, and then bent 90 degrees and guided to the hollow of the shaft body 16. The front end portion e2 guides the rope 10 in a bent shape, and a second sliding member 14b for reducing the frictional force accompanying the sliding of the rope 10 is fixed. The second sliding member 14b has an arcuate cross-sectional shape on the outer surface of the front half, and is entirely formed of a material having a smaller friction coefficient than that of metal (for example, polytetrafluoroethylene).

軸体16内には、同心状に弾性体であるコイルスプリング12が軸長に沿って配置されている。コイルスプリング12は後端を軸体16の奥部に止められており、前端(ボス15側)が自由端となっている。 In the shaft body 16, the coil spring 12 which is an elastic body concentrically is disposed along the axial length. The rear end of the coil spring 12 is stopped at the back of the shaft body 16, and the front end (boss 15 side) is a free end.

コイルスプリング12の自由端には円板体13が固定されている。円板体13には同心状に8個のロープ止着孔g1が形成されており、各ロープ止着孔g1にはコイルスプリング12の内側を通じて自由端側まで導かれたロープ10の他端が止着されている。軸体16の中空内には環状突条部f1が形成されており、円板体13が衝接するようになっている。コイルスプリングの自由長及び伸縮長を合計した伸縮範囲Hは、軸体16の奥部から環状突条部f1までの範囲であり、この伸縮範囲Hにおいてコイルスプリングが伸び縮みする。各ロープ10は翼体5が風を受けていなくてもコイルスプリング12の初期圧縮による弾力に基づく比較的小さい引張力で第二摺動材14bに接触するように調整するのがロープ10の位置の安定化にとって好ましい。 A disc body 13 is fixed to the free end of the coil spring 12. Eight rope fastening holes g1 are concentrically formed in the disc body 13, and the other end of the rope 10 led to the free end side through the inside of the coil spring 12 is formed in each rope fastening hole g1. It is fastened. An annular protrusion f1 is formed in the hollow of the shaft body 16, and the disk body 13 comes into contact therewith. The expansion / contraction range H obtained by adding the free length and the expansion / contraction length of the coil spring is a range from the inner part of the shaft body 16 to the annular ridge f1, and the coil spring expands and contracts in the expansion / contraction range H. The position of the rope 10 is adjusted so that each rope 10 is in contact with the second sliding member 14b with a relatively small tensile force based on the elasticity of the coil spring 12 due to the initial compression even when the wing body 5 is not receiving wind. It is preferable for stabilization of

翼体5が翼角90度となっても良いように長い伸縮長さを持たせるため、コイルスプリング12の長さも長くなり、これを収容する軸体16の長さも長くなる。仮に軸体16の後に発電機を配置すると風車100から発電機300までの回転軸が長いものになってしまうため、本実施例においては、発電機300の主軸11を中空の管で構成して、その中に軸体16を挿入することにより、風車100と発電機300との間を狭くする。 Since the wing body 5 has a long expansion / contraction length so that the wing angle may be 90 degrees, the length of the coil spring 12 is also increased, and the length of the shaft body 16 for accommodating the coil spring 12 is also increased. If the generator is arranged after the shaft body 16, the rotating shaft from the windmill 100 to the generator 300 becomes long. Therefore, in this embodiment, the main shaft 11 of the generator 300 is configured by a hollow tube. The space between the windmill 100 and the generator 300 is narrowed by inserting the shaft body 16 therein.

図4に、発電機300とボス15及び軸体16の接続の様子を示す。発電機300は、どのような発電機でも良いが、先端11aからローター301が固定される位置301aを超えて奥まで続く範囲において、主軸11が少なくとも中空となっている(実施例では、主軸11は管であるって、入口から出口まで貫通した中空を有する管である。)。この主軸11に軸体16を挿入して固定する(図4B)。 FIG. 4 shows how the generator 300 is connected to the boss 15 and the shaft body 16. The generator 300 may be any generator, but the main shaft 11 is at least hollow in a range extending from the tip 11a to the back beyond the position 301a where the rotor 301 is fixed (in the embodiment, the main shaft 11). Is a tube having a hollow through from the inlet to the outlet). A shaft body 16 is inserted and fixed to the main shaft 11 (FIG. 4B).

主軸11を中空の管とすることにより、風車100の組立てが容易になる。また、ローター301の固定位置301aを通過して軸体16が配置されることにより、コイルスプリング12の伸縮範囲H及び軸体16が、ローター301の固定される位置301aを含む範囲となる。このため、回転を伝達するのに別途の接続軸を必要としない。尚、実施例では、軸体16は主軸11を貫通して、発電機300の後側に伸びている。 When the main shaft 11 is a hollow tube, the wind turbine 100 can be easily assembled. Further, when the shaft body 16 is disposed through the fixing position 301 a of the rotor 301, the expansion / contraction range H of the coil spring 12 and the shaft body 16 become a range including the position 301 a to which the rotor 301 is fixed. For this reason, a separate connecting shaft is not required to transmit the rotation. In the embodiment, the shaft body 16 penetrates the main shaft 11 and extends to the rear side of the generator 300.

このような発電機としては、例えば、本出願人による特願2011−236601号に開示された発電機が利用できる。この発電機は、ローター301の複数の永久磁石302を主軸方向に向けて配置したアキシャルギャップ型の発電機であり、主軸方向にステータポール303を配置しており、ステータポール303を長くして巻線量を増やすことにより主軸方向の長さが長くなる発電機である。このため、長いコイルスプリング12を主軸内に収容できる。 As such a generator, for example, a generator disclosed in Japanese Patent Application No. 2011-236601 by the present applicant can be used. This generator is an axial gap type generator in which a plurality of permanent magnets 302 of the rotor 301 are arranged in the main axis direction. A stator pole 303 is arranged in the main axis direction, and the stator pole 303 is lengthened and wound. It is a generator whose length in the main axis direction is increased by increasing the dose. For this reason, the long coil spring 12 can be accommodated in the main shaft.

次に上記した本実施例の風車の作動について説明する。
無風状態の下では、この状態では、各ロープ10はコイルスプリング12の初期張力による弾力に基づく比較的小さい引張力を付与されるのみであり、各翼体5はその後部をロープ10により第一摺動材14aの位置においてロッド4に引張懸架されるため、図2に示すように翼角θがほぼゼロの展開状態に保持される。
Next, the operation of the wind turbine according to this embodiment will be described.
Under a windless state, in this state, each rope 10 is only given a relatively small tensile force based on the elasticity of the initial tension of the coil spring 12, and each wing body 5 has a rear portion thereof that is the first by the rope 10. Since it is tension-suspended on the rod 4 at the position of the sliding member 14a, the blade angle θ is maintained in a deployed state where the blade angle θ is substantially zero as shown in FIG.

風車が風を受けると、図示しない方位制御機構の作用により、風上に向かうようにナセル2が旋回される。これにより各翼体5は風を常に前方から受けるようになり、風のエネルギーにより各翼体5は後部が後側へ後退する力を付与される。この力は対応するロープ10に伝達された後、円板体13を介してコイルスプリング12に伝達される。その結果、コイルスプリング12が弾性変形され、この弾性変形量だけ各ロープ10が第一摺動材14aから繰り出され、各翼体5は翼角θを増加する。風車100は、風のエネルギーにより回転し、ナセル2内の負荷装置に伝達する。この際、遠心力がコイルスプリング12に作用するが、コイルスプリングの弾性変形の方向と遠心力の働く方向は直角であるため、コイルスプリング12の弾性変形に対して与える影響は殆ど無い。 When the wind turbine receives wind, the nacelle 2 is turned so as to go upwind by the action of an azimuth control mechanism (not shown). Thereby, each wing body 5 always receives wind from the front, and each wing body 5 is given a force by which the rear portion is moved backward by the wind energy. This force is transmitted to the corresponding rope 10 and then transmitted to the coil spring 12 via the disc body 13. As a result, the coil spring 12 is elastically deformed, and each rope 10 is drawn out from the first sliding member 14a by this elastic deformation amount, and each blade body 5 increases the blade angle θ. The windmill 100 is rotated by wind energy and transmitted to the load device in the nacelle 2. At this time, centrifugal force acts on the coil spring 12, but since the direction of elastic deformation of the coil spring is perpendicular to the direction in which the centrifugal force acts, there is almost no influence on the elastic deformation of the coil spring 12.

このような作動状態の下で、風車が受ける風のエネルギーが増大したときは、各翼体5は翼角θをさらに増大して、風のエネルギーを後方側へ流下させるようになる。これにより、風車100の回転数が上がり過ぎることを抑制する。これとは逆に、風車が受ける風の速度が減少してそのエネルギーが減少したときは、各翼体5は翼角θを減少して風のエネルギーの活用を促進させるようになる。 Under such an operating state, when the wind energy received by the windmill increases, each blade body 5 further increases the blade angle θ to cause the wind energy to flow backward. Thereby, it is suppressed that the rotation speed of the windmill 100 increases too much. On the other hand, when the wind speed received by the windmill decreases and the energy decreases, each wing body 5 reduces the blade angle θ to promote the utilization of wind energy.

ロープ10は軽量であるため、その発生する遠心力の大きさは比較的小さい。一方、コイルスプリング12は回転軸3の軸長方向に伸縮するものであるため、遠心力が働く方向とは異なっている。従って、風車100が受ける風の速度が大きくなっても、翼角θの制御は遠心力の影響を受けずに安定化する。 Since the rope 10 is lightweight, the magnitude of the centrifugal force generated is relatively small. On the other hand, the coil spring 12 expands and contracts in the axial length direction of the rotary shaft 3 and is different from the direction in which the centrifugal force acts. Therefore, even if the wind speed received by the windmill 100 increases, the control of the blade angle θ is stabilized without being affected by the centrifugal force.

また、コイルスプリング12及び円板体13は回転軸3の内側に同心に位置しているため、回転軸3の回転による遠心力の影響が抑制される。コイルスプリング12や円板体13が風雨に晒されるのを防止でき、翼角制御の機能を長期に亘って良好に維持させることができる。また、ロープ10はロッド4の内側及び回転軸3の内側を経て円板体13に結合しているため、ロープ10を翼体5に干渉し難くすることができる。 Moreover, since the coil spring 12 and the disk body 13 are located concentrically on the inner side of the rotating shaft 3, the influence of centrifugal force due to the rotation of the rotating shaft 3 is suppressed. The coil spring 12 and the disk body 13 can be prevented from being exposed to wind and rain, and the blade angle control function can be well maintained over a long period of time. Further, since the rope 10 is coupled to the disk body 13 through the inside of the rod 4 and the inside of the rotary shaft 3, the rope 10 can be made difficult to interfere with the wing body 5.

ロッド4及び回転軸3のうちロープ10を曲がり状に案内する箇所に、摩擦力を減少化させ得る材料からなる第一摺動材14a及び第二摺動材14bが固定され、ロープ10がこれら摺動材14a、14bの円弧状表面に受け止められることにより曲がり状に変形され摺動する。このため、ロープ10を滑車で案内する場合よりも、騒音少なくできる。 A first sliding member 14a and a second sliding member 14b made of a material capable of reducing the frictional force are fixed to a portion of the rod 4 and the rotating shaft 3 that guides the rope 10 in a bent shape. By being received by the arcuate surfaces of the sliding members 14a and 14b, the sliding members 14a and 14b are deformed into a curved shape and slide. For this reason, noise can be reduced compared with the case where the rope 10 is guided by a pulley.

本実施例では翼体5としてポリカーボネイト板を使用したが、他種のプラスチック薄板を使用することも差し支えない。或いは、ポリカーボネイトの代わりに帆布を利用しても良い。また、翼体5とロッド4との接続は、図5に示すように、羽根6の円孔c1、c2側の辺を筒状に形成或いは縫合して筒状の前縁5aを形成し、ロッド4をその中に通すようにしてもよい。このようにすれば、前縁5aの形状が流線型となるため、空気抵抗が減少する。 In the present embodiment, a polycarbonate plate is used as the wing body 5, but other types of plastic thin plates may be used. Alternatively, canvas may be used instead of polycarbonate. Further, the connection between the wing body 5 and the rod 4 is formed as shown in FIG. 5 by forming or sewing the sides of the blades 6 on the side of the circular holes c1 and c2 to form a cylindrical front edge 5a. You may make it pass the rod 4 in it. By doing so, the shape of the leading edge 5a is streamlined, so the air resistance is reduced.

また、第一摺動材14a及び第二摺動材14bをそれぞれ回転自在な滑車として、これら案内輪の回転によりワイヤーロープを案内させるようにしても良い。
さらに、実施例においては、コイルスプリング12を伸張することにより翼角θを増加したが、圧縮することにより翼角θを増加させても良い。この場合は、コイルスプリング12の前端を軸体16の環状突条部f1で受け止め、後端を自由端とする。円板体13はコイルスプリング12の後端に衝接されるように配置する。円板体13にはロープ10の他端を止着する点は、先の実施例と同じであるが、ロープ10はコイルスプリング12の中を通って第二摺動材14bに向けて配置する。
Moreover, you may make it guide a wire rope by rotation of these guide wheels by making each of the 1st sliding material 14a and the 2nd sliding material 14b into a rotatable pulley.
Further, in the embodiment, the blade angle θ is increased by extending the coil spring 12, but the blade angle θ may be increased by compressing the coil spring 12. In this case, the front end of the coil spring 12 is received by the annular protrusion f1 of the shaft body 16, and the rear end is a free end. The disc body 13 is disposed so as to abut against the rear end of the coil spring 12. Although the point which fixes the other end of the rope 10 to the disc body 13 is the same as the previous Example, the rope 10 is arrange | positioned through the coil spring 12 toward the 2nd sliding material 14b. .

本実施例においては、ロッド4は中空管を用いたが、中空でなくとも良い。この場合、ロープ10はロッド4に沿って配置される。しかしながら、例えば図5の実施例において、回転方向で後ろ側に位置した翼体5の筒状の前縁5aが流線型となったときに、当該筒の中に入るロッド4の後ろ側にできる空間5c内にロープ10を配置しても良く、この場合はロープ10の周囲を、筒状の前縁5aで囲うことができる。
本実施例においては、風車100を発電機300の風上側に配置したが、風下側に配置しても良い(ダウンウインド型)。
In this embodiment, the rod 4 is a hollow tube, but it need not be hollow. In this case, the rope 10 is arranged along the rod 4. However, in the embodiment of FIG. 5, for example, when the cylindrical front edge 5a of the wing body 5 located on the rear side in the rotational direction becomes a streamlined type, a space formed on the rear side of the rod 4 entering the cylinder. The rope 10 may be arranged in the 5c, and in this case, the circumference of the rope 10 can be surrounded by the cylindrical front edge 5a.
In this embodiment, the windmill 100 is disposed on the windward side of the generator 300, but may be disposed on the leeward side (downwind type).

本実施例においては、8本のロープ10に対して、1本のコイルスプリング12を用いたが、複数のコイルスプリングを用いて、夫々のロープ10に対して個別に、或いは数本ずつに対してコイルスプリングを割り当てるようにしても良い。各翼部5の位置によって翼角θが夫々異なり、ロープ10の伸張の程度が変わることを許容できるようになる。 In this embodiment, one coil spring 12 is used for eight ropes 10, but a plurality of coil springs are used to individually or several for each rope 10. A coil spring may be assigned. The blade angle θ varies depending on the position of each wing part 5, and it becomes possible to allow the degree of extension of the rope 10 to change.

3 回転軸
4 ロッド
5 翼体
5a 前縁
10 ロープ
12 コイルスプリング
14a 第一摺動材
14b 第二摺動材
3 Rotating shaft 4 Rod 5 Wing body 5a Leading edge 10 Rope 12 Coil spring 14a First sliding member 14b Second sliding member

Claims (1)

中空の回転軸から放射状に張り出した複数のロッドと、
隣接したロッドの間であって、回転方向の前側の前記ロッドに前縁を相対角度の変更可能に固定された翼体と、
前記回転軸の中空内で回転軸の軸長方向に伸縮範囲を有するコイルスプリングと、
前記翼体の後縁を索引し、回転方向後側の前記ロッドに懸架されて前記回転軸内に案内され、前記コイルスプリングの自由端にその他端を接続されたたロープと、
入口からローターが固定される位置を越えた奥まで少なくとも中空の管を主軸とする発電機とを有し、
前記回転軸が発電機の主軸の中空に挿入され、前記コイルスプリングの伸縮範囲が前記ローターの固定される位置を含む範囲であることを特徴とした風力発電装置。
A plurality of rods projecting radially from a hollow rotating shaft;
A wing body between adjacent rods, the front edge of which is fixed to the rod on the front side in the rotational direction so that the relative angle can be changed;
A coil spring having a range of expansion and contraction in the axial direction of the rotary shaft within the hollow of the rotary shaft;
A rope indexing the rear edge of the wing body, suspended on the rod on the rear side in the rotation direction and guided in the rotation shaft, and having the other end connected to the free end of the coil spring;
A generator having at least a hollow tube as a main shaft from the entrance to the back beyond the position where the rotor is fixed,
The wind turbine generator according to claim 1, wherein the rotating shaft is inserted into a hollow of a main shaft of a generator, and an expansion / contraction range of the coil spring is a range including a position where the rotor is fixed.
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