JP2017002795A - Wind power generator - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、風の力により翼車を回転させて、その回転のエネルギを電気エネルギに変換する小型の風力発電装置に関し、特に、弱風から強風までその風速状態に応じた大きさの電力を取り出すことができる風力発電装置に関する。 The present invention relates to a small wind power generator that rotates an impeller by the force of wind and converts the rotational energy into electric energy, and in particular, generates electric power having a magnitude corresponding to the wind speed state from weak wind to strong wind. The present invention relates to a wind power generator that can be taken out.
小型の風力発電装置としては、従来から様々な種類や各種型式のものが提案され製作されている。例えば、風力が大きくなっても翼車の回転数の増大を抑えることによって強風による羽根の破損を防止できるようにした小型の風力発電装置が提案されている。この風力発電装置は、水平回転軸、この水平回転軸に取着された翼車、水平回転軸の回転エネルギを電気エネルギに変換する発電機、水平回転軸の回転動力を発電機の回転子に伝達する伝動機構および方向舵を備えており、水平回転軸に固定カラーを固着するとともに、水平回転軸に対し摺動自在に可動カラーを取着し、固定カラーに複数本の風上側取付棒を放射状に固着するとともに、可動カラーに複数本の風下側取付棒を放射状にかつ風上側取付棒と角度位置をずらして固着し、各風上側取付棒とそれに対応する各風下側取付棒との間にそれぞれ羽根を張設して、前記翼車が構成されている。そして、風力が大きいほど風上側取付棒から風下側取付棒が離間しかつ風上側取付棒と風下側取付棒との角度位置のずれが小さくなるように、固定カラーに対して可動カラーが移動および回動する機構となっている(例えば、特許文献1参照。)。また、低風速から高風速までの広い風速範囲で発電効率を高めることができるようにするため、発電機の出力を、変圧比を変えて整流器に供給する変圧比可変の変圧器を設け、強風時に変圧器の出力を下げる変圧比に制御し、低風速時に変圧器の出力を上げる変圧比に制御するようにした中小型風力発電装置が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。 Conventionally, various types and types of small wind power generators have been proposed and manufactured. For example, there has been proposed a small wind power generation apparatus that can prevent the blades from being damaged by strong winds by suppressing an increase in the rotational speed of the impeller even when the wind power increases. This wind power generator includes a horizontal rotating shaft, an impeller attached to the horizontal rotating shaft, a generator that converts rotational energy of the horizontal rotating shaft into electrical energy, and the rotational power of the horizontal rotating shaft to the rotor of the generator. Equipped with a transmission mechanism and a rudder for transmission, a fixed collar is fixed to the horizontal rotating shaft, a movable collar is slidably attached to the horizontal rotating shaft, and a plurality of windward mounting rods are radially attached to the fixed collar. And a plurality of leeward mounting rods are fixed to the movable collar in a radial manner and at a different angular position from the windward mounting rod, and between each windward mounting rod and the corresponding leeward mounting rod. The impeller is constituted by extending the blades. The movable collar moves and moves relative to the fixed collar so that the larger the wind power is, the more the leeward side mounting bar is separated from the windward side mounting bar and the angular position deviation between the windward side mounting bar and the leeward side mounting bar is reduced. It is a rotating mechanism (for example, refer to Patent Document 1). In addition, in order to increase the power generation efficiency in a wide range of wind speeds from low wind speeds to high wind speeds, a transformer with a variable transformation ratio that supplies the output of the generator to the rectifier by changing the transformation ratio is installed. There has been proposed a small and medium-sized wind power generator that is sometimes controlled to a transformation ratio that lowers the output of the transformer, and is controlled to a transformation ratio that raises the output of the transformer at a low wind speed (see, for example, Patent Document 2).
特許文献1に開示された風力発電装置は、強風による羽根の破損を防止することができるとともに、風力が変化してもほぼ一定の電気エネルギを効率的に得ることができる、といった利点を有している。その一方で、強風時に、羽根の破損を防止できるようにするべく翼車の回転数の増大を抑えるようにするため、風力発電装置の出力も抑えられることとなる。また、特許文献2に開示された風力発電装置は、低風速から高風速までの広い風速範囲で発電効率を高めることができる、といった利点を有している。その一方で、強風時には変圧器の出力を下げる変圧比に制御するようにするため、風力発電装置の出力は抑えられることとなる。また、一般的に、従来の小型風力発電装置では、自然風速が高まるのに比例して発電機のロータ(回転子)の回転数が上がり、出力が高くなる。この場合において、自然風速としては2m/s〜35m/s位が想定されているが、風速が大きくなり過ぎてロータの回転数が所定値以上になると、羽根の破損を防止するため、電気的な抵抗により羽根の回転にブレーキが掛かるようになっていた。このため、風力エネルギの取出し効率が悪い、といった問題点がある。 The wind power generator disclosed in Patent Document 1 has the advantage that it can prevent the blades from being damaged by strong winds and can efficiently obtain substantially constant electric energy even if the wind force changes. ing. On the other hand, when the wind is strong, the output of the wind turbine generator can be suppressed in order to suppress the increase in the rotational speed of the impeller so that the blades can be prevented from being damaged. Moreover, the wind power generator disclosed in Patent Document 2 has an advantage that power generation efficiency can be increased in a wide wind speed range from a low wind speed to a high wind speed. On the other hand, when the wind is strong, the output of the wind turbine generator can be suppressed because the transformer ratio is controlled to lower the output of the transformer. In general, in the conventional small wind power generator, the rotational speed of the rotor (rotor) of the generator increases in proportion to the increase in natural wind speed, and the output increases. In this case, the natural wind speed is assumed to be about 2 m / s to 35 m / s. However, if the wind speed becomes too high and the rotational speed of the rotor exceeds a predetermined value, electrical damage is prevented in order to prevent breakage of the blades. The brakes were applied to the rotation of the blades due to the resistance. For this reason, there exists a problem that the extraction efficiency of wind energy is bad.
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、特に、強風時でも羽根の破損を生じることなく、風力の大きさに応じて高い出力を得ることができる小型の風力発電装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in particular, a small wind power generator capable of obtaining a high output according to the size of wind power without causing blade breakage even in strong winds. The purpose is to provide.
この発明では、上記課題を達成する手段として、風の力によって回転する1つの翼車の回転軸に対して複数台の発電機を連設し、風力に応じて稼働する発電機の数を変えるように、すなわち、弱風時には発電機を1台だけ稼働させ、強風時には複数台の発電機を稼働させるように制御するようにした。
すなわち、請求項1に係る発明は、保持部材に水平姿勢でかつ回転自在に支持された回転軸と、この回転軸に取着され風の力を受けて回転軸と一体的に回転する翼車と、回転のエネルギを電気エネルギに変換する発電機と、前記回転軸の回転動力を前記発電機の回転子に伝達する伝動機構と、前記回転軸を風向に沿わせるように水平面内で回動させる向き調整機構とを備えた風力発電装置において、前記回転軸の回転動力によって回転子が回転させられる発電機を複数台設置し、その各発電機の界磁巻線に励磁電流を流す励磁回路をそれぞれ制御する制御手段を設け、この制御手段により、風速状態に応じて各発電機の励磁回路をそれぞれ制御し稼働する発電機の台数を変えるようにしたことを特徴とする。
In the present invention, as means for achieving the above object, a plurality of generators are connected to the rotation shaft of one impeller rotating by wind force, and the number of generators operating according to wind force is changed. In other words, only one generator is operated when the wind is weak, and multiple generators are operated when the wind is strong.
That is, the invention according to claim 1 is a rotating shaft that is horizontally supported by the holding member and is rotatably supported, and an impeller that is attached to the rotating shaft and rotates integrally with the rotating shaft under the force of wind. A generator that converts rotational energy into electrical energy, a transmission mechanism that transmits the rotational power of the rotating shaft to the rotor of the generator, and rotation in a horizontal plane so that the rotating shaft follows the wind direction. In the wind power generator having a direction adjusting mechanism to be operated, an excitation circuit in which a plurality of generators whose rotors are rotated by the rotational power of the rotating shaft is installed and an excitation current is supplied to the field winding of each generator The control means for controlling each of the generators is provided, and the control means controls the excitation circuit of each generator according to the wind speed state, thereby changing the number of generators to be operated.
請求項1に係る発明に係る風力発電装置においては、制御手段により風速状態に応じて各発電機の励磁回路がそれぞれ制御され、風力が小さいときは、1台の発電機の界磁巻線だけに励磁電流が流されて、その発電機が稼働する。このとき、他の発電機の界磁巻線には電流が流れないので、その発電機の回転子は、回転軸の回転に対して摩擦力以外に負荷を掛けることなく、回転軸と一体的に回転する。そして、風力が大きくなると、その風速状態に応じて、2台目の発電機の界磁巻線にも電流が流されて、1台目の発電機と共に2台目の発電機も稼働する。これにより、2台の発電機からの出力が得られ、例えば、1kW出力の発電機が2台設置されておれば、最大で2kWの発電能力を持つことになる。一方、2台目の発電機が稼働することにより、その回転子を介して回転軸に対し負荷が掛かることにより、回転軸の回転が抑えられる。この結果、翼車の回転が抑えられ、強風時における羽根(回転翼)の破損が防止される。また、発電機が3台設置されている場合においては、さらに風力が大きくなると、同様にして、3台の発電機が稼働することにより、より大きい発電能力を持つことになるとともに、強風時における羽根の破損が有効に防止されることとなる。
したがって、この発明に係る風力発電装置を使用すると、強風時でも羽根の破損を生じることなく、風力の大きさに応じて高い出力を得ることができる。
In the wind turbine generator according to the first aspect of the present invention, the excitation circuit of each generator is controlled by the control means according to the wind speed state. When the wind power is small, only the field winding of one generator is used. An excitation current is passed through the generator, and the generator operates. At this time, since no current flows through the field windings of the other generators, the rotor of the generator is integrated with the rotating shaft without applying a load other than frictional force to the rotation of the rotating shaft. Rotate to. When the wind power increases, a current is passed through the field winding of the second generator according to the wind speed state, and the second generator is also operated together with the first generator. As a result, output from two generators can be obtained. For example, if two generators with 1 kW output are installed, the generator has a maximum power generation capacity of 2 kW. On the other hand, when the second generator is operated, a load is applied to the rotating shaft via the rotor, thereby suppressing the rotation of the rotating shaft. As a result, rotation of the impeller is suppressed, and breakage of the blades (rotary blades) during a strong wind is prevented. In addition, in the case where three generators are installed, if the wind power is further increased, the three generators are operated in the same way, so that it has a larger power generation capacity and at the time of strong winds. The blade breakage is effectively prevented.
Therefore, when the wind power generator according to the present invention is used, a high output can be obtained according to the magnitude of the wind force without causing blade breakage even in a strong wind.
以下、この発明の最良の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1に側面図を示すように、この風力発電装置は、作動時に風の方向に沿う水平回転軸10を備えた水平軸型の装置であって、水平回転軸10に翼車12が取着されており、翼車12は、風を受けて水平回転軸10と一体的に回転するようになっている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the best embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in the side view of FIG. 1, this wind turbine generator is a horizontal shaft type device having a horizontal rotating
翼車12は、水平回転軸10に固着された主翼保持部材14、および、この主翼保持部材14に放射状にかつ円周方向に等配して保持された複数枚、図示例のものでは8枚の回転翼16から構成されている。主翼保持部材14には、図4に示すように、回転翼16に対応して8個の支持孔18(図4には2個だけ図示している)が、円周方向に等配されてそれぞれ半径方向に穿設されている。回転翼16は、主翼保持部材14の支持孔18に挿着されて水平回転軸10と直交する方向に延びる枢軸部20、および、この枢軸部20に一体的に固設された薄板部22から構成されている。薄板部22は、アルミニウム材料、プラスチック材料などにより、枢軸部20が同一面内に含まれるように平面状に形成されており、裏面側に補強材24が装着されている。この薄板部22は、水平回転軸10に沿った方向に流れる風に対して斜めに交差するように配置される。
The
水平回転軸10は、図3に示すように、保持台板26の上面に固設された一対の軸受28、28によって回転自在に支持され、保持台板26により軸受28を介して片持ち式に水平姿勢で保持されている。保持台板26は、下面側に回転支軸30が一体的に垂設されており、回転支軸30は、支柱32の軸心部に形設された支持孔34に回動自在に嵌挿されている。そして、保持台板26は、支柱32の上端部に水平姿勢で保持され、鉛直軸周りに自由回転するようになっている。
As shown in FIG. 3, the horizontal
保持台板26上には、回転のエネルギを電気エネルギに変換する複数台、この実施形態では3台の小型発電機36a、36b、36cが水平回転軸10の軸線方向に連ねて設置されている。これらの小型発電機36a、36b、36cの各回転子は、水平回転軸10の回転動力によってそれぞれ回転させられる。また、保持台板26上には、回転動力を伝達するためのギヤボックス38が固設されており、小型発電機36a、36b、36cの各回転子とギヤボックス38の出力軸とがそれぞれ連結されている。保持台板26上には、そのほか、ブレーキホイール40、カップリング42、連結軸44、軸受46などが設置されている。そして、保持台板26の上面側はカバー48で覆蓋され、保持台板26とカバー48からなるケーシング内に軸受28、小型発電機36a、36b、36c、ギヤボックス38などが収納される。
On the holding
水平回転軸10の後端部には、方向舵の役割をなす尾翼50が取り付けられている。尾翼50は、図5に平面図を示すように、上下にそれぞれ一対ずつ設けられており、一対の尾翼50、50が「く」の字形をなしその連接部側が前方を向くように配置されている。尾翼50は尾翼保持部材52に固着され、尾翼保持部材52は、尾翼50が水平回転軸10と共回りしないように軸受部材54を介し水平回転軸10に対して自由回転可能に保持されている。したがって、尾翼50の作用により、水平回転軸10を風向に沿わせるように、支柱32に対して保持台板26が水平面内で回動するようになっている。
A
この風力発電装置は、図6に示すように、小型発電機36b、36cの各電磁石(界磁石)の界磁巻線にそれぞれ励磁電流を流して小型発電機36b、36cを駆動させる励磁回路56b、56cを備えており、また、ブレーキホイール40の電磁コイルに電流を流してブレーキホイール40を作動させる制動回路58を備えている。また、この装置は、小型発電機36b、36cの励磁回路56b、56cならびにブレーキホイール40の制動回路58をそれぞれ制御するコントローラ60b、60c、62を備えている。さらに、この装置は、小型発電機36a、36b、36cから出力された電力をそれぞれ変換するAC/DCコンバータ64a、64b、64c、および、AC/DCコンバータ64a、64b、64cを経て直流に変換された電圧をそれぞれ計測する電圧計66a、66b、66cを備えている。そして、電圧計66a、66b、66cから出力される電圧信号がコントローラ60b、60c、62にそれぞれ送られ、コントローラ60b、60c、62により、入力された電圧の大きさと予め設定された電圧値とがそれぞれ比較され、電圧の大きさに応じて小型発電機36b、36cの励磁回路56b、56cおよび制動回路58がそれぞれ制御され、稼働する小型発電機の台数が変わるとともに、ブレーキホイール40が作動および停止するように回路構成されている。
As shown in FIG. 6, the wind power generator includes an
次に、上記したような構成を備えた風力発電装置における動作について、図7に示すフローチャートに基づいて説明する。
風力発電装置の運転が開始され、その設置場所において風が吹くと、尾翼50の作用により、保持台板26が支柱32に対して水平面内で回動し、水平回転軸10の軸線方向を風の流れに沿わせ翼車12の前面側が風上に向いた姿勢となる。そして、風の力によって翼車12が水平回転軸10と共に回転する。装置の運転が開始されると、第1の小型発電機36aが稼働状態となり(ST1)、水平回転軸10の回転動力がギヤボックス38等を経て第1の小型発電機36aの回転子に伝達され、第1の小型発電機36aにより回転のエネルギが電気エネルギに変換されて電力が発生する。このとき、第2、第3の小型発電機36b、36cの各界磁巻線には電流が流れていないので、第2、第3の小型発電機36b、36cの各回転子は、水平回転軸10の回転に対して摩擦力以外に負荷を掛けることなく水平回転軸10と一体的に回転する。
Next, the operation of the wind turbine generator having the above-described configuration will be described based on the flowchart shown in FIG.
When the operation of the wind turbine generator is started and wind blows at the installation location, the holding
風力が大きくなると、翼車12の回転翼16の受ける力が大きくなり、水平回転軸10の回転数が上がる。これに伴い、第1の小型発電機36aから出力される電力が大きくなり、出力電圧が高くなる。そして、第1の電圧計66aからコントローラ60bに信号として入力される電圧Vaと予め設定された電圧値、例えば250Vといった電圧値とが比較され(ST2)、電圧Vaが250Vを超えたときには、コントローラ60bからの制御信号により、励磁回路56bによって第2の小型発電機36bの界磁巻線に電流が流され、第1の小型発電機36aと共に第2の小型発電機36bが稼働状態となる(ST3)。これにより、水平回転軸10の回転動力が第1、第2の小型発電機36a、36bの各回転子に伝達され、2台の小型発電機36a、36bにより回転のエネルギが電気エネルギに変換されて電力が発生する。このとき、第3の小型発電機36cの界磁巻線には電流が流れていないので、第3の小型発電機36cの回転子は、水平回転軸10の回転に対して負荷を掛けることなく水平回転軸10と一体的に回転する。
When the wind force increases, the force received by the
2台の小型発電機36a、36bが駆動している状態から風力がより大きくなると、翼車12の回転翼16の受ける力がより大きくなって、水平回転軸10の回転数がより上がる。これに伴い、第2の小型発電機36bから出力される電力が大きくなり、出力電圧が高くなる。そして、第2の電圧計66bからコントローラ60cに信号入力される電圧Vbと予め設定された電圧値、例えば250Vといった電圧値とが比較され(ST4)、電圧Vbが250Vを超えたときには、コントローラ60cからの制御信号により、励磁回路56cによって第3の小型発電機36cの界磁巻線に電流が流され、第1、第2の小型発電機36a、36bと共に第3の小型発電機36cも稼働状態となり(ST5)、3台の小型発電機36a、36b、36cの全てが稼働状態となる。
When the wind power becomes larger from the state where the two
一方、2台の小型発電機36a、36bが駆動している状態で、風力が少し弱まって、水平回転軸10の回転数が下がり、第1の電圧計66aからコントローラ60bに信号入力される電圧Vaと電圧値250Vとが比較され(ST6)、電圧Vaが250V以下になったときには、コントローラ60bからの制御信号により、励磁回路56bによる第2の小型発電機36bの界磁巻線への電流が遮断される。これにより、第2の小型発電機36bが稼働を停止し(ST7)、第1の小型発電機36aだけが稼働状態を維持する。このとき、第2、第3の小型発電機36b、36cの界磁巻線には電流が流れていないので、第2、第3の小型発電機36b、36cの回転子が水平回転軸10に対して負荷を掛けることはない。
On the other hand, in the state where the two
3台の小型発電機36a、36b、36cが稼働している状態から風力がさらに大きくなると、翼車12の回転翼16の受ける力がさらに大きくなって、水平回転軸10の回転数がさらに上がる。これに伴い、第3の小型発電機36cから出力される電力が大きくなり、出力電圧が高くなる。そして、第3の電圧計66cからコントローラ62に信号入力される電圧Vcと予め設定された電圧値、例えば250Vといった電圧値とが比較され(ST8)、電圧Vcが250Vを超えたときには、コントローラ62からの制御信号により、制動回路58によってブレーキホイール40の電磁コイルに電流が流され、ブレーキホイール40が作動する(ST9)。このブレーキホイール40は、第3の電圧計66cからコントローラ62に信号入力される電圧Vcが250V以下になるまで作動し(ST10)、電圧Vcが250V以下になると作動停止する(ST11)。
When the wind power is further increased from the state in which the three
一方、3台の小型発電機36a、36b、36cが稼働している状態で、風力が少し弱まって、水平回転軸10の回転数が下がり、第2の電圧計66bからコントローラ60cに信号入力される電圧Vbと電圧値250Vとが比較され(ST12)、電圧Vbが250V以下になったときには、コントローラ60cからの制御信号により、励磁回路56cによる第3の小型発電機36cの界磁巻線への電流が遮断される。これにより、第3の小型発電機36cが稼働を停止し(ST13)、第1、第2の2台の小型発電機36a、36bだけが稼働状態を維持する。このとき、第3の小型発電機36cの界磁巻線には電流が流れていないので、第3の小型発電機36cの回転子が水平回転軸10に対して負荷を掛けることはない。この状態からさらに風力が弱まって、水平回転軸10の回転数が下がり、第1の電圧計66aからコントローラ60bに信号入力される電圧Vaと電圧値250Vとが比較され(ST6)、電圧Vaが250V以下になったときには、コントローラ60bからの制御信号により、励磁回路56bによる第2の小型発電機36bの界磁巻線への電流が遮断される。これにより、第2の小型発電機36bが稼働を停止し(ST7)、第1の小型発電機36aだけが稼働状態を維持する。このとき、第2、第3の小型発電機36b、36cの界磁巻線には電流が流れていないので、第2、第3の小型発電機36b、36cの回転子が水平回転軸10に対して負荷を掛けることはない。
On the other hand, with the three
小型発電機36a、36b、36cで得られた電力は、例えば、バッテリに一時的に蓄えられ、インバータを介して60Hzまたは50Hzの周波数および100Vの電圧に変換されて一般家庭で使用されたり、インバータを介し回生インバータを通じて電力会社へ供給されたりする。
The electric power obtained by the
上記した実施形態では、3台の小型発電機36a、36b、36cを水平回転軸10の軸線方向に連ねて設置しているが、図8および図9に、複数台の小型発電機を水平回転軸の軸線周りに配置した実施形態を示す。図8および図9において、図3で使用した符号と同一符号を付した構成部品は、図3について説明したものと同一機能を有する同一部品を示す。
In the above-described embodiment, the three
翼車が取着された水平回転軸10にカップリング42、ギヤボックス38および連結軸44を介して連結され軸受ユニット70に一端側が支持された駆動水平回転軸72に、大径の駆動歯車74が固着されている。駆動水平回転軸72の周りに複数本、図示例では3本の従動軸76a、76b、76cが、駆動水平回転軸72とそれぞれ平行にかつ円周方向に等配されて設置されており、各従動軸76a、76b、76cは、一対の軸受ユニット70、78によって回転自在に支持されている。各従動軸76a、76b、76cには、駆動歯車74と噛合する小径の従動歯車80a、80b、80cがそれぞれ固着されている。駆動歯車74と従動歯車80a、80b、80cとのギヤ比は、例えば5/1に設定される。そして、各従動軸76a、76b、76cに、小型発電機82a、82b、82cの回転子がそれぞれ連結されている。
A large-
このような構成を備えた風力発電装置において、風力を受けて回転する翼車と共に水平回転軸10が回転すると、水平回転軸10の回転動力がカップリング42、ギヤボックス38および連結軸44を経て駆動水平回転軸72に伝達され、駆動水平回転軸72が回転する。駆動水平回転軸72が回転すると、その回転動力が、駆動水平回転軸72に固着された駆動歯車74から3個の従動歯車80a、80b、80cを経て3本の従動軸76a、76b、76cにそれぞれ伝達され、各従動軸76a、76b、76cがそれぞれ回転する。このとき、従動軸76a、76b、76cは、駆動歯車74と従動歯車80a、80b、80cとのギヤ比に応じて、駆動水平回転軸72の回転数よりも大きい回転数で回転することになる。従動軸76a、76b、76cが回転すると、その回転動力が3台の小型発電機82a、82b、82cの回転子に伝達される。そして、第1の小型発電機82aにより回転のエネルギが電気エネルギに変換されて電力が発生する。この場合において、上記した風力発電装置の第2、第3の小型発電機36b、36cと同様に、制御回路によって第2、第3の小型発電機82b、82cの稼働状態を制御し、風力の大きさに応じて、稼働する小型発電機82a、82b、82cの台数を変える。これにより、第2、第3の小型発電機82b、82cの回転子が駆動水平回転軸72に対して余分な負荷を掛けることなく、風力の大きさに応じた大きさの出力電圧を取り出すことができる。
In the wind turbine generator having such a configuration, when the horizontal
なお、上記した実施形態では、風速状態の変化を小型発電機からの出力電圧により検知し、出力電圧値を、予め設定された電圧値と比較して、稼働させる小型電動機の台数を変えるようにしているが、風速状態の変化を水平回転軸の回転数あるいは風速計で計測された風速により検知し、水平回転軸の回転数あるいは風速を、予め設定された数値と比較するなどして、稼働させる小型電動機の台数を変えるようにしてもよい。小型発電機の台数も、3台に限らず、2台あるいは4台以上であってもよい。また、小型発電機における固定子と回転子との配置は、回転子の外側に固定子を配置したインナーロータ型式、カップ状の回転子の内部に固定子を配置したアウターロータ型式のいずれであってもよいし、励磁し制御するのは、固定子、回転子のいずれであってもよい。さらに、水平回転軸の回転動力を小型発電機に伝達する伝動機構や駆動水平回転軸の回転動力を従動軸に伝達する伝導機構、制御回路構成、方向舵の機構、小型発電機、ギヤボックス、軸受などを収納するケーシングの構造、ケーシングの鉛直軸周りの自由回転機構なども、上記した実施形態のものに限定されない。また、台風時や突風時などに回転翼の破損を防止する対策として、電気的な抵抗により翼車の回転にブレーキを掛ける安全回路や、風の進行方向(風上側)から見える回転翼の見掛け上の面積が小さくなる安全機構などを併せて具備するようにしてもよい。 In the embodiment described above, a change in the wind speed state is detected by the output voltage from the small generator, and the output voltage value is compared with a preset voltage value so that the number of small motors to be operated is changed. However, the change in the wind speed state is detected by the rotation speed of the horizontal rotation shaft or the wind speed measured by the anemometer, and the rotation speed or wind speed of the horizontal rotation shaft is compared with a preset value. The number of small electric motors to be changed may be changed. The number of small generators is not limited to three, and may be two or four or more. The arrangement of the stator and the rotor in the small generator is either an inner rotor type in which the stator is arranged outside the rotor or an outer rotor type in which the stator is arranged inside the cup-shaped rotor. Alternatively, the excitation and control may be either a stator or a rotor. Furthermore, a transmission mechanism that transmits the rotational power of the horizontal rotating shaft to the small generator, a transmission mechanism that transmits the rotational power of the driving horizontal rotating shaft to the driven shaft, a control circuit configuration, a rudder mechanism, a small generator, a gear box, and a bearing The structure of the casing for storing the above, the free rotation mechanism around the vertical axis of the casing, and the like are not limited to those of the above-described embodiment. In addition, as a measure to prevent damage to the rotor blades during typhoons and gusts, the safety circuit that brakes the rotation of the impeller by electrical resistance, and the appearance of the rotor blades that can be seen from the wind direction (windward side) You may make it also provide the safety mechanism etc. which an upper area becomes small.
この発明に係る風力発電装置は、比較的に小規模の事業所や施設などで風力発電を行う場合に好適であり、場合によっては一般家庭における小出力発電にも利用される可能性がある。 The wind power generator according to the present invention is suitable for wind power generation in a relatively small office or facility, and may be used for small output power generation in general households.
10 水平回転軸
12 翼車
14 主翼保持部材
16 回転翼
22 薄板部
26 保持台板
28、46 軸受
30 回転支軸
32 支柱
36a、36b、36c、82a、82b、82c 小型発電機
38 ギヤボックス
42 カップリング
44 連結軸
48 カバー
50 尾翼
56b、56c 励磁回路
58 制動回路
60b、60c、62 コントローラ
66a、66b、66c 電圧計
70、78 軸受ユニット
72 駆動水平回転軸
74 駆動歯車
76a、76b、76c 従動軸
80a、80b、80c 従動歯車
DESCRIPTION OF
Claims (1)
この回転軸に取着され風の力を受けて回転軸と一体的に回転する翼車と、
回転のエネルギを電気エネルギに変換する発電機と、
前記回転軸の回転動力を前記発電機の回転子に伝達する伝動機構と、
前記回転軸を風向に沿わせるように水平面内で回動させる向き調整機構と、
を備えた風力発電装置において、
前記回転軸の回転動力によって回転子が回転させられる発電機を複数台設置し、その各発電機の界磁巻線に励磁電流を流す励磁回路をそれぞれ制御する制御手段を設け、この制御手段により、風速状態に応じて各発電機の励磁回路をそれぞれ制御し稼働する発電機の台数を変えるようにしたことを特徴とする風力発電装置。 A rotating shaft that is horizontally supported by the holding member and is rotatably supported;
An impeller attached to the rotating shaft and receiving the force of wind to rotate integrally with the rotating shaft;
A generator that converts rotational energy into electrical energy;
A transmission mechanism for transmitting the rotational power of the rotary shaft to the rotor of the generator;
A direction adjusting mechanism for rotating the rotating shaft in a horizontal plane so as to follow the wind direction;
In the wind turbine generator with
A plurality of generators whose rotors are rotated by the rotational power of the rotating shaft are installed, and control means for controlling excitation circuits for supplying excitation currents to the field windings of the generators are provided. The wind power generator characterized by changing the number of generators to operate by controlling the excitation circuit of each generator according to the wind speed state.
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