JP2018080704A - アップウインド型風車 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転軸線周りに回転可能に配されたハブ40と、ハブ40と共に回転する複数の翼6a、6b、6cと、ハブと各翼とを、各翼が回転軸線周りの回転平面に対して傾動可能となるように連結する傾動機構4Aと、各翼を立てた起立状態と、各翼を傾動させた傾動状態とを切り替えるように、前記傾動機構を駆動させる駆動装置4Cと、傾動機構及び駆動装置とは独立して配され、各翼の起立状態からの傾動を阻止するロック状態と、各翼の傾動状態への傾動を可能とするアンロック状態との間で切り替えられる固定支持機構4Bと、を備える、アップウインド型風車とする。
【選択図】図3
Description
[風車1の全体構成]
図1と図2と図10とに、実施形態1に係る風車1の全体構成を示す。
ナセル3は、略水平に延びる筐体3aの内部に、ロータ5の回転と共にロータ5の回転軸線Rの周りに回転される主軸(ロータ軸)30と、主軸30の動力を伝達可能に配された動力伝達機構31と、動力伝達機構31に連結された発電機33とを備える。動力伝達機構31は、ロータ5及び主軸30の回転速度を変速する変速機32を備える。尚、図10に示すように、発電機33の出力軸(不図示)上には、当該出力軸の回転を制動するためのアクチュエータA2を備えたロータ制動装置53が設けられている。制御装置60がロータ制動装置53を動作させることで、ロータ5の回転を停止できる。
連結ユニット4は図3〜図5に示すように、主軸30に取り付けられるハブ40と、ハブ40に連結される翼連結部41a〜41cと、ハブ40の各フレーム部401に配される動力シリンダS1、S2と、ハブ40及び翼連結部41a〜41cに亘って連結される複数の動力シリンダS3とを有する。
図9は駆動ユニット20の一部構成を示している。連結ユニット4に配された各動力シリンダS3は、前述したように翼6a、6b、6cに対して個別に設けられている。図9に示すように、各動力シリンダS3の内部では、ロッド10cとロッド10dとがピストン11を挟んで配される。各動力シリンダS3は、ピストン11により区画された第一油室12と第二油室13とを有する。各動力シリンダS3では、それぞれの第二油室13が、油路21A〜21Cのいずれかを介し、隣接する動力シリンダS3の第一油室12と接続される。
図10に示すように、制御装置60は、CPU61と、メモリ62と、入出力インターフェース63とを有し、風車1の外部から供給される電力系統(不図示)と、発電機33と、バッテリー64とのいずれかから電力供給を受けて動作する。制御装置60には、入出力インターフェース63を介してヨー旋回装置51のモータM2と、ヨー制動装置52のアクチュエータA1と、ピッチ角変更装置42の各モータM1と、ロータ制動装置53のアクチュエータA2とがそれぞれ接続されている。さらに制御装置60には、駆動ユニット20におけるモータ26と、方向切換弁24と、開閉弁22と、発電機33と、3つのアクチュエータS1と、3つのアクチュエータS2とがそれぞれ接続されている。
上記構成を有する風車1の駆動時には、制御装置60は制御プログラムに基づき、風速計34で検出した風速が、メモリ62に予め格納された閾値以上であるか否かを判定する。この閾値は、例えばカットアウト風速、またはカットアウト風速より若干高めの風速に設定することができる。
図11〜図14に実施形態2に係る風車におけるロータの連結ユニット7の構成を示す。連結ユニット7は実施形態1の連結ユニット4に相当するものであって、回転軸線Rの周りを回転する主軸30(図2参照)に取り付けられるハブ70と、ハブ70の外周部分に回転軸線Rを囲むように揺動可能に連結された翼連結部71a〜71cと、ハブ70の中央部に配されたねじ機構8と、ねじ機構8の移動ユニット83及び翼連結部71a〜71cに亘って連結された複数の連結腕72とを有する。
この構成により各翼6は、枢軸P4を中心にして、連結ユニット7に対して揺動可能に連結される。連結ユニット7において、翼連結部71a〜71cの各ブラケット710は、ハブ70の各組のブラケット700に対し、枢軸P4において軸支される。連結ユニット7では、ハブ70における各翼6と各翼連結部71a〜71cとの各連結部分(枢軸P4)が、回転軸線Rの周囲に配置される。一方、ブラケット711は連結腕72の一端に対し、枢軸P5において軸支される。翼連結部71a〜71cには実施形態1と同様に、翼6のピッチ角度を調節するためのピッチ角変更装置42Aが配されている。
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でその構成を変更、追加、又は削除することができる。
R 回転軸線
S1〜S3 動力シリンダ
M1〜M3 モータ
1 風車
2 支柱
3 ナセル
4、7 連結ユニット
4A、7A 傾動機構
4B、7B 固定支持機構
4C、7C 駆動装置
5 ロータ
6(6a、6b、6c) 翼
8 ねじ機構
10a〜10d ロッド
20、20A 駆動ユニット
40、70 ハブ
41a〜41c、71a〜71c 翼連結部
45 当接部
60、60A 制御装置
72 連結腕
74 リンク機構
80 ねじ軸
81 第一ねじ部
83 移動ユニット
84 ナット部
85 スリーブ
401 フレーム部
402、403 挿通孔
405 固定部材
414 レバー先端部
841 第二ねじ部
Claims (10)
- 回転軸線周りに回転可能に配されたハブと、
前記ハブと共に回転する複数の翼と、
前記ハブと前記各翼とを、前記各翼が前記回転軸線周りの回転平面に対して傾動可能となるように連結する傾動機構と、
前記各翼を立てた起立状態と、前記各翼を傾動させた傾動状態とを切り替えるように、前記傾動機構を駆動させる駆動装置と、
前記傾動機構及び前記駆動装置とは独立して配され、前記各翼の前記起立状態からの傾動を阻止するロック状態と、前記各翼の前記傾動状態への傾動を可能とするアンロック状態との間で切り替えられる固定支持機構と、を備える、アップウインド型風車。 - 前記傾動機構は、前記ハブに揺動可能に連結され且つ複数の前記翼と連結された複数の翼連結部を有し、
前記固定支持機構は、前記起立状態において、各々の前記翼連結部と当接することで前記各翼のコーニング角を固定する、請求項1に記載のアップウインド型風車。 - 前記ハブにおける前記翼と前記翼連結部との各連結部分が、前記回転軸線の周囲に配置され、
前記各翼連結部は、前記連結部分から前記回転軸線に延びる三角形状のレバー構造を有し、
前記固定支持機構は、前記各連結部分と前記回転軸線との間の距離よりも、前記回転軸線に近接して配置されている、請求項2に記載のアップウインド型風車。 - 前記固定支持機構は、前記ハブから前側に向かって延設されたフレーム部と、当該フレーム部に前記起立状態における前記翼連結部と当接可能に配された当接部とを有し、
前記翼連結部が前記当接部と当接することで、前記起立状態における前記各翼のコーニング角を固定する、請求項2または3に記載のアップウインド型風車。 - 前記各翼は、前記翼連結部と前記当接部とが当接することで前記起立状態となり、前記翼連結部と前記当接部との当接が解除されることで前記傾動状態となる、請求項4に記載のアップウインド型風車。
- 前記固定支持機構はロック用のシリンダを有し、前記当接部は前記ロック用のシリンダのロッドである、請求項4または5に記載のアップウインド型風車。
- 前記駆動装置は傾動用のシリンダを有し、前記ハブと前記翼連結部とに亘って前記傾動用のシリンダが連結されている、請求項2乃至6のいずれか1項に記載のアップウインド型風車。
- 回転軸線周りに回転可能に配されたハブと、
前記ハブと共に回転する複数の翼と、
前記ハブと前記各翼とを、前記各翼が前記回転軸線周りの回転平面に対して傾動可能となるように連結する傾動機構と、
前記各翼を立てた起立状態と、前記各翼を傾動させた傾動状態とを切り替えるように、前記傾動機構を駆動させる駆動装置と、を備え、
前記傾動機構は、前記ハブに揺動可能に連結され且つ前記各翼と連結された複数の翼連結部と、前記回転軸線上にねじ軸が配されたねじ機構と、前記ねじ機構のナット部と前記各翼連結部とを連結し、前記ナット部の移動に伴って前記各翼連結部を揺動させるリンク機構とを有し、
前記起立状態では、前記ねじ機構における前記ねじ軸と前記ナット部との螺合部分において、前記各翼が傾動するのが阻止される、アップウインド型風車。 - 前記リンク機構は、前記ねじ機構の前記ナット部を回転可能に保持するスリーブを介して前記ナット部と前記翼連結部とを連結している、請求項8に記載のアップウインド型風車。
- 前記ハブにおける前記翼と前記翼連結部との各連結部分が、前記回転軸線の周囲に配置されている、請求項8または9に記載のアップウインド型風車。
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