JP2024033642A - Wind power generator, wind power generator control method, and wind power generator control program - Google Patents
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Abstract
【課題】風車の小型化が可能であり、風の力が増加しても風の力に追従して、破損することなく発電を止めずに継続して安定して発電をすることができる風力発電機を提供すること。【解決手段】風力発電機1の連結部材70は、ブレード31の基部31B側に設けられて、風Wの力を受けるとブレード31を連結部材70に対して屈曲させて風Wの力の方向に対するブレード31のピッチ角αを大きくさせる第1屈曲部71と、中心部材50側に設けられて、強い風Wの力を受けると連結部材70を中心部材50に対して屈曲させて風Wの力の方向に対するブレード31のピッチ角αをさらに大きくさせる第2屈曲部72を有し、連結部材70には、ブレード31が発電機40側から風車30の方向に風Wの力を受ける際に、中心部材50からブレード31にかけて生じようとする引っ張り力に抗する補強部材76が設けられている。【選択図】図8[Challenge] Wind turbines can be downsized, and even if the wind power increases, it can follow the wind power and continue to stably generate power without breaking or stopping power generation. Provide generators. [Solution] A connecting member 70 of a wind power generator 1 is provided on the base 31B side of a blade 31, and when receiving the force of the wind W, bends the blade 31 with respect to the connecting member 70 in the direction of the force of the wind W. A first bending portion 71 is provided on the center member 50 side to increase the pitch angle α of the blade 31 relative to the wind. The connecting member 70 has a second bent portion 72 that further increases the pitch angle α of the blade 31 with respect to the direction of the force, and the connecting member 70 has a second bending portion 72 that is formed when the blade 31 receives the force of the wind W from the generator 40 side toward the wind turbine 30. , a reinforcing member 76 is provided to resist the tensile force that would be generated from the central member 50 to the blade 31. [Selection diagram] Figure 8
Description
本発明は、風力を用いて羽根を回すことで発電を行う風力発電機、風力発電機の制御方法及び風力発電機の制御プログラムに関する。 The present invention relates to a wind power generator that generates power by rotating blades using wind power, a wind power generator control method, and a wind power generator control program.
風力発電機は、風の力を利用して風車を回し、風車の回転運動を発電機に伝えて発電機により電気を起こす。
特許文献1には、3枚の羽根と、支柱と、管状ハウジングを備える風力発電機が開示されている。この風力発電機の支柱の上部には管状ハウジングが取り付けられており、管状ハウジングには、シャフトが回転可能に支持されている。シャフトの先端には三角形平板が固定されている。一方、各羽根の根本は、各平板を介して主ハブ部材に連結されている。各羽根の根本と各平板の一端部とは機械的な連結構造の第1蝶番で連結され、主ハブ部材の端部と各平板の他端部とは機械的な連結構造の第2蝶番で連結されている。三角形平板と各平板は、コイルバネで連結されている。
A wind power generator uses the power of the wind to rotate a windmill, transmitting the rotational motion of the windmill to a generator, and the generator generates electricity.
このような風力発電機の構造により、第1蝶番と第2蝶番は、主ハブ部材に対して、各羽根の折り目の役割を果たし、しかもコイルバネの弾性力が各平板を三角形平板側に引き寄せているので、各羽根は三角形平板側に片寄らせた形で静止位置に位置される。すなわち、各羽根の先端は、風の力で羽根が押されて羽根が回転すると、羽根の長手方向沿いに作用する遠心力が、コイルバネの弾性力に抗して働いて、風速が回転して発電を行う。増加するにつれて羽根のピッチ角が徐々に減少していくようにすることで、羽根の回転速度を一定に保持する。 Due to this structure of the wind power generator, the first and second hinges serve as folds of each blade with respect to the main hub member, and the elastic force of the coil spring pulls each flat plate toward the triangular flat plate. Therefore, each blade is positioned at rest with it biased toward the triangular plate. In other words, when the tip of each blade is pushed by the force of the wind and rotates, the centrifugal force acting along the length of the blade acts against the elastic force of the coil spring, causing the wind speed to rotate. Generate electricity. By making the pitch angle of the blade gradually decrease as the pitch angle increases, the rotational speed of the blade is held constant.
しかし、従来の風力発電機の構造であると、各羽根の根本と各平板の一端部とは第1蝶番で連結され、主ハブ部材の端部と各平板の他端部とは第2蝶番で連結されていて、スプリングで各羽根の動きを抑制しているだけである。このため、風の力、特に強風や暴風が吹いて各羽根にかかる風の力がある一定以上増加すると、羽根や平板の第1蝶番と第2蝶番が耐えられずに破損してしまい、継続して安定して発電をすることができなくなる恐れがある。 However, in the structure of a conventional wind power generator, the root of each blade and one end of each flat plate are connected by a first hinge, and the end of the main hub member and the other end of each flat plate are connected by a second hinge. The blades are connected by a spring, and the movement of each blade is restricted by a spring. For this reason, when the force of the wind, especially strong winds or storms blows, the force of the wind on each blade increases beyond a certain level, the first and second hinges of the blade or flat plate cannot withstand it and break. There is a risk that stable power generation will not be possible.
また、別の種類の従来の風力発電機には、風の力に応じて羽根の向きを機械的に変える可変ピッチ機構を備える風力発電機もある。しかし、この可変ピッチ機構を備える風力発電機は、構造が複雑であり大型化と重量増が避けられず、風力発電機の設置が容易ではない。 Another type of conventional wind power generator includes a variable pitch mechanism that mechanically changes the orientation of the blades in response to the force of the wind. However, a wind power generator equipped with this variable pitch mechanism has a complicated structure, inevitably increases in size and weight, and it is not easy to install the wind power generator.
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、風車の小型化が可能であり、風の力が増加しても風の力に追従して、破損することなく発電を止めずに継続して安定して発電をすることができる風力発電機、風力発電機の制御方法及び風力発電機の制御プログラムを提供することを目的とする。 The present invention was made in order to solve the above problems, and it is possible to downsize the wind turbine, and even when the wind power increases, it follows the wind power and does not stop generating power without being damaged. The present invention aims to provide a wind power generator, a wind power generator control method, and a wind power generator control program that can continuously and stably generate power.
前記目的は、本発明によれば、風の力を利用して風車を回して、前記風車の回転運動を発電機に伝えて電気に変換する風力発電機であって、タワーと、前記タワーにおいて回転可能に支持されている本体と、を備え、前記風車は前記本体の一端部に回転可能に保持され、前記発電機は前記本体の他端部に保持され、前記風車から前記発電機に前記回転運動を伝える水平軸部が前記本体に収容され、前記風車は、前記水平軸部に固定された中心部材と、前記中心部材に対して間隔をおいて対面した状態で前記水平軸部に固定された固定部材と、前記発電機側から前記風車の方向に前記風の力を受ける複数の羽根部材と、各前記羽根部材の基部と前記中心部材との間に配置されて、前記羽根部材の前記基部と前記中心部材とを連結する連結部材と、前記羽根部材の前記基部側の前記連結部材の部分と前記固定部材との間に配置されて、前記羽根部材が前記発電機側から前記風車の方向に前記風の力を受ける際に前記風の力により生じる前記固定部材に対する前記羽根部材の移動を抑制する弾性機構部と、を備え、前記連結部材は、前記羽根部材の前記基部側に設けられて、前記風の力を受けると前記羽根部材を前記連結部材に対して屈曲させて前記風の力の方向に対する前記羽根部材のピッチ角を大きくさせる第1屈曲部と、前記中心部材側に設けられて、強い前記風の力を受けると前記連結部材を前記中心部材に対して屈曲させて前記風の力の方向に対する前記羽根部材のピッチ角をさらに大きくさせる第2屈曲部と、を有し、前記連結部材には、前記羽根部材が前記発電機側から前記風車の方向に前記風の力を受ける際に、前記中心部材から前記羽根部材にかけて生じようとする引っ張り力に抗する補強部材が設けられていることを特徴とする本発明の風力発電機により、達成される。 According to the present invention, the object is to provide a wind power generator that rotates a windmill using the power of the wind and transmits the rotational motion of the windmill to a generator to convert it into electricity, comprising: a tower; a rotatably supported body, the windmill is rotatably held at one end of the body, the generator is held at the other end of the body, and the windmill is rotatably supported at the other end of the body; A horizontal shaft portion that transmits rotational motion is housed in the main body, and the windmill is fixed to the horizontal shaft portion in a state where it faces a central member fixed to the horizontal shaft portion and is spaced apart from the central member. a plurality of blade members that receive the force of the wind from the generator side toward the wind turbine; and a plurality of blade members arranged between the base of each of the blade members and the center member, A connecting member connecting the base and the central member, and a connecting member disposed between a portion of the connecting member on the base side of the blade member and the fixing member, so that the blade member is connected to the wind turbine from the generator side. an elastic mechanism section that suppresses movement of the blade member relative to the fixing member caused by the wind force when receiving the wind force in the direction of a first bending portion that is provided and bends the blade member relative to the connection member when receiving the wind force to increase a pitch angle of the blade member with respect to the direction of the wind force; a second bending portion provided in the blade member, which bends the connecting member relative to the central member when receiving a strong wind force, thereby further increasing the pitch angle of the blade member with respect to the direction of the wind force; The connecting member includes reinforcement to resist the tensile force that is generated from the central member to the blade member when the blade member receives the force of the wind from the generator side toward the wind turbine. This is achieved by the wind power generator of the present invention, which is characterized in that it is provided with a member.
本発明によれば、連結部材は、羽根部材の基部側に設けられて、風の力を受けると羽根部材を連結部材に対して屈曲させて風の力の方向に対する羽根部材のピッチ角を大きくさせる第1屈曲部と、中心部材側に設けられて、強い風の力を受けると連結部材を中心部材に対して屈曲させて風の力の方向に対する羽根部材のピッチ角をさらに大きくさせる第2屈曲部を有する。連結部材には、羽根部材が発電機側から風車の方向に風の力を受ける際に、中心部材から羽根部材にかけて生じようとする引っ張り力に抗する補強部材が設けられている。連結部材には、羽根部材が発電機側から風車の方向に風の力を受ける際に、中心部材から羽根部材にかけて生じようとする引っ張り力に抗する補強部材が設けられている。このため、風車の羽根部材が風の力を受けて、連結部材が、第1屈曲部と第2屈曲部において屈曲され、風の力が急激に増加しても、連結部材は補強部材により補強されているので、連結部材が破損することがなく、風車は長期間使用できる。従って、連結部材は大きくて厚みのある丈夫な金属製の部材を用いて強度の確保をする必要が無く、羽根部材は連結部材を用いて中心部材に連結されているだけであるので、風車の小型化が可能であり、風の力が増加しても風の力に追従して、破損することなく発電を止めずに継続して安定して発電をすることができる。 According to the present invention, the connecting member is provided on the base side of the blade member, and when receiving wind force, bends the blade member relative to the connecting member to increase the pitch angle of the blade member with respect to the direction of the wind force. a first bending portion provided on the center member side and bending the connecting member relative to the center member when receiving a strong wind force to further increase the pitch angle of the blade member with respect to the direction of the wind force. It has a bent part. The connecting member is provided with a reinforcing member that resists the tensile force that is generated from the center member to the blade member when the blade member receives wind force from the generator toward the wind turbine. The connecting member is provided with a reinforcing member that resists the tensile force that is generated from the center member to the blade member when the blade member receives wind force from the generator toward the wind turbine. For this reason, when the wind turbine blade member receives wind force, the connecting member is bent at the first bending part and the second bending part, and even if the wind force increases rapidly, the connecting member is reinforced by the reinforcing member. Since the connecting members are not damaged, the wind turbine can be used for a long period of time. Therefore, the connecting member does not need to be a large, thick and durable metal member to ensure strength, and the blade members are simply connected to the central member using the connecting member, so the wind turbine It can be miniaturized, and even if the wind power increases, it can follow the wind power and continue to stably generate power without being damaged or stopping.
本発明では、好ましくは、前記連結部材は、樹脂により形成されている中心層と、前記中心層に配置された前記補強部材と、前記中心層の表裏面を被覆する金属層と、により構成されていることを特徴とする。 In the present invention, preferably, the connecting member includes a central layer made of resin, the reinforcing member disposed on the central layer, and a metal layer covering front and back surfaces of the central layer. It is characterized by
本発明によれば、連結部材の樹脂製の中心層に補強部材を配置しているので、樹脂製の中心層は補強部材により引っ張り力に抗するように補強できることから、連結部材の耐久性が向上する。中心層は金属層で被覆されているので、耐候性や水分や塩分に対する耐久性がする。このため、風力発電機は、発電を止めずに継続して安定して発電をすることができる。 According to the present invention, since the reinforcing member is disposed in the resin center layer of the connecting member, the resin center layer can be reinforced by the reinforcing member to resist tensile force, so that the durability of the connecting member is improved. improves. The center layer is coated with a metal layer, making it weather resistant and resistant to moisture and salt. For this reason, the wind power generator can continue to generate power stably without stopping power generation.
本発明では、好ましくは、前記補強部材は、前記中心層に一体的に配置され、前記中心部材から前記羽根部材の前記基部に向けて配置されている部材であることを特徴とする。 The present invention is preferably characterized in that the reinforcing member is a member that is disposed integrally with the center layer and is disposed from the center member toward the base of the blade member.
本発明によれば、補強部材が中心層に一体的に配置され、しかも羽根部材の基部に向けて配置されているので、羽根部材が風の力を受けて連結部材の中心層に引っ張り力が生じても、補強部材はこの引っ張り力に対向できる。従って、連結部材の耐久性を向上でき、風力発電機は、発電を止めずに継続して安定して発電をすることができる。 According to the present invention, the reinforcing member is arranged integrally with the center layer and is also arranged toward the base of the blade member, so that when the blade member receives wind force, a tensile force is applied to the center layer of the connecting member. Even if it occurs, the reinforcing member can counteract this tensile force. Therefore, the durability of the connecting member can be improved, and the wind power generator can continue to stably generate power without stopping.
前記補強部材は、前記中心部材から前記羽根部材の前記基部に向けて、連続してらせん状に往復して配置されているひも状の部材であることを特徴とする。 The reinforcing member is characterized in that it is a string-like member that is continuously arranged in a spiral reciprocating manner from the center member toward the base of the blade member.
本発明によれば、補強部材は、単純なひも状の部材を採用することで、羽根部材が風の力を受けて連結部材の中心層に引っ張り力が生じても、補強部材はこの引っ張り力に対向でき、安価な補強部材を用いることでコストダウンが図れる。従って、連結部材の耐久性を向上でき、風力発電機は、発電を止めずに継続して安定して発電をすることができる。 According to the present invention, by employing a simple string-like member as the reinforcing member, even if the blade member receives wind force and a tensile force is generated in the center layer of the connecting member, the reinforcing member will be able to absorb the tensile force. By using an inexpensive reinforcing member, costs can be reduced. Therefore, the durability of the connecting member can be improved, and the wind power generator can continue to stably generate power without stopping.
本発明では、好ましくは、前記連結部材は、前記第1屈曲部付近において、前記羽根部材の前記基部に対して、取付け具を用いて着脱可能に固定されており、前記連結部材は、前記第2屈曲部付近において、前記中心部材に対して、別の取付け具を用いて着脱可能に固定されていることを特徴とする。 In the present invention, preferably, the connecting member is removably fixed to the base of the blade member near the first bending portion using a fixture, and the connecting member It is characterized in that it is removably fixed to the center member in the vicinity of the second bending part using another fixture.
本発明によれば、連結部材は、取付け具により、羽根部材の基部と中心部材の両方について着脱可能に固定されているので、メンテナンス時に連結部材の交換を容易に行える。 According to the present invention, since the connecting member is removably fixed to both the base portion and the center member of the blade member by the fixture, the connecting member can be easily replaced during maintenance.
本発明では、好ましくは、前記取付け具は、ボルトと前記ボルトにねじ込まれるナットとにより構成されていることを特徴とする。 The present invention is preferably characterized in that the fixture comprises a bolt and a nut screwed into the bolt.
本発明によれば、取付け具は、通常のボルトナットを用いているので、設置場所におけるメンテナンス時に連結部材の交換を容易に行える。 According to the present invention, since the fixture uses ordinary bolts and nuts, the connecting member can be easily replaced during maintenance at the installation site.
本発明では、好ましくは、前記羽根部材は、ガラス熱可塑性樹脂複合材により作られた板状の部材であることを特徴とする。 The present invention is preferably characterized in that the blade member is a plate-shaped member made of a glass thermoplastic resin composite material.
本発明によれば、羽根部材は、ガラス熱可塑性樹脂複合材により作られているので、風車の軽量化と耐久性の向上が図れる。 According to the present invention, since the blade member is made of a glass thermoplastic resin composite material, the weight of the wind turbine can be reduced and the durability can be improved.
本発明では、好ましくは、前記第2屈曲部において前記連結部材を前記中心部材に対して屈曲させた後により強い前記風の力を受けると前記風の力を逃がすために前記第1屈曲部をさらに屈曲させて前記風の力の方向に対する前記羽根部材のピッチ角をさらに大きくさせる構成となることを特徴とする。 In the present invention, preferably, when the connecting member is bent with respect to the central member at the second bending portion and receives a stronger force of the wind, the first bending portion is configured to release the wind force. The blade member is further bent to further increase the pitch angle of the blade member with respect to the direction of the wind force.
本発明によれば、第2屈曲部において連結部材を中心部材に対して屈曲させた後により強い風の力を受けると風の力を逃がすために第1屈曲部をさらに屈曲させて風の力の方向に対する羽根部材のピッチ角をさらに大きくできる。このため、強い風が吹いた場合には、羽根部材のピッチ角をさらに大きくして風の力を逃がせるので、風の力が急激に増加してより強い風の力を受けても破損することなく発電を止めずに継続して安定して発電をすることができる。 According to the present invention, when a stronger wind force is applied after the connecting member is bent with respect to the central member at the second bending part, the first bending part is further bent to release the wind force. The pitch angle of the blade member with respect to the direction can be further increased. Therefore, when a strong wind blows, the pitch angle of the blade member is further increased to allow the wind force to escape, so there is no chance of damage even if the wind force suddenly increases and is subjected to a stronger wind force. It is possible to continuously and stably generate power without stopping power generation.
前記目的は、本発明によれば、風の力を利用して風車を回して、前記風車の回転運動を発電機に伝えて電気に変換し、タワーと、前記タワーにおいて回転可能に支持されている本体と、を備え、前記風車は前記本体の一端部に回転可能に保持され、前記発電機は前記本体の他端部に保持され、前記風車から前記発電機に前記回転運動を伝える水平軸部が前記本体に収容され、前記風車は、前記水平軸部に固定された中心部材と、前記中心部材に対して間隔をおいて対面した状態で前記水平軸部に固定された固定部材と、前記発電機側から前記風車の方向に前記風の力を受ける複数の羽根部材と、各前記羽根部材の基部と前記中心部材との間に配置されて、前記羽根部材の前記基部と前記中心部材とを連結する連結部材と、を有する風力発電機の制御方法であって、前記羽根部材の前記基部側の前記連結部材の部分と前記固定部材との間に配置される弾性機構部が、前記羽根部材が前記発電機側から前記風車の方向に前記風の力を受ける際に前記風の力により生じる前記固定部材に対する前記羽根部材の移動を抑制し、前記連結部材の第1屈曲部は、前記羽根部材の前記基部側に設けられて、前記風の力を受けると前記羽根部材を前記連結部材に対して屈曲させて前記風の力の方向に対する前記羽根部材のピッチ角を大きくさせ、前記連結部材の第2屈曲部は、前記中心部材側に設けられて、強い前記風の力を受けると前記連結部材を前記中心部材に対して屈曲させて前記風の力の方向に対する前記羽根部材のピッチ角をさらに大きくさせ、前記羽根部材が前記発電機側から前記風車の方向に前記風の力を受ける際に、前記連結部材の補強部材が、前記中心部材から前記羽根部材にかけて生じる引っ張り力に抗する機能を発揮する構成となっていることを特徴とする風力発電機の制御方法により、達成される。 According to the present invention, the purpose is to rotate a windmill using the power of the wind and transmit the rotational motion of the windmill to a generator to convert it into electricity; a horizontal shaft, the windmill being rotatably held at one end of the body, the generator being held at the other end of the body, and transmitting the rotational motion from the windmill to the generator. is housed in the main body, and the windmill includes: a central member fixed to the horizontal shaft; a fixing member fixed to the horizontal shaft while facing the central member at a distance; a plurality of blade members that receive the force of the wind from the generator side toward the windmill; and a plurality of blade members arranged between the base of each of the blade members and the center member, and arranged between the base of each of the blade members and the center member. a connecting member that connects the blade member, the elastic mechanism portion being disposed between the connecting member on the base side of the blade member and the fixing member; When the blade member receives the wind force from the generator side in the direction of the wind turbine, movement of the blade member relative to the fixed member caused by the wind force is suppressed, and the first bent portion of the connecting member is configured to The blade member is provided on the base side of the blade member, and when receiving the force of the wind, bends the blade member with respect to the connecting member to increase the pitch angle of the blade member with respect to the direction of the wind force, and The second bending portion of the connecting member is provided on the central member side, and when receiving a strong wind force, bends the connecting member with respect to the central member, thereby bending the blade member in the direction of the wind force. When the pitch angle is further increased and the blade member receives the force of the wind from the generator side toward the wind turbine, the reinforcing member of the connecting member is able to resist the tensile force generated from the center member to the blade member. This is achieved by a method for controlling a wind power generator characterized by having a configuration that exhibits a function of resisting wind power.
前記目的は、本発明によれば、風の力を利用して風車を回して、前記風車の回転運動を発電機に伝えて電気に変換し、タワーと、前記タワーにおいて回転可能に支持されている本体と、を備え、前記風車は前記本体の一端部に回転可能に保持され、前記発電機は前記本体の他端部に保持され、前記風車から前記発電機に前記回転運動を伝える水平軸部が前記本体に収容され、前記風車は、前記水平軸部に固定された中心部材と、前記中心部材に対して間隔をおいて対面した状態で前記水平軸部に固定された固定部材と、前記発電機側から前記風車の方向に前記風の力を受ける複数の羽根部材と、各前記羽根部材の基部と前記中心部材との間に配置されて、前記羽根部材の前記基部と前記中心部材とを連結する連結部材と、を有する風力発電機に、前記羽根部材の前記基部側の前記連結部材の部分と前記固定部材との間に配置される弾性機構部が、前記羽根部材が前記発電機側から前記風車の方向に前記風の力を受ける際に前記風の力により生じる前記固定部材に対する前記羽根部材の移動を抑制する機能、前記連結部材の第1屈曲部は、前記羽根部材の前記基部側に設けられて、前記風の力を受けると前記羽根部材を前記連結部材に対して屈曲させて前記風の力の方向に対する前記羽根部材のピッチ角を大きくさせる機能、前記連結部材の第2屈曲部は、前記中心部材側に設けられて、強い前記風の力を受けると前記連結部材を前記中心部材に対して屈曲させて前記風の力の方向に対する前記羽根部材のピッチ角をさらに大きくさせる機能、前記羽根部材が前記発電機側から前記風車の方向に前記風の力を受ける際に、前記連結部材の補強部材が、前記中心部材から前記羽根部材にかけて生じる引っ張り力に抗する機能、を実現させるための風力発電機の制御プログラムにより、達成される。 According to the present invention, the purpose is to rotate a windmill using the power of the wind and transmit the rotational motion of the windmill to a generator to convert it into electricity; a horizontal shaft, the windmill being rotatably held at one end of the body, the generator being held at the other end of the body, and transmitting the rotational motion from the windmill to the generator. is housed in the main body, and the windmill includes: a central member fixed to the horizontal shaft; a fixing member fixed to the horizontal shaft while facing the central member at a distance; a plurality of blade members that receive the force of the wind from the generator side toward the windmill; and a plurality of blade members arranged between the base of each of the blade members and the center member, and arranged between the base of each of the blade members and the center member. and a connecting member that connects the blade member to the power generating unit, the elastic mechanism portion being disposed between the connecting member on the base side of the blade member and the fixing member. The function of suppressing the movement of the blade member relative to the fixed member caused by the wind force when receiving the wind force from the machine side in the direction of the windmill, and the first bent portion of the connecting member is a function provided on the base side to bend the blade member relative to the connecting member when receiving the wind force to increase a pitch angle of the blade member with respect to the direction of the wind force; The second bending portion is provided on the center member side and bends the connecting member relative to the center member when receiving a strong wind force, thereby adjusting the pitch angle of the blade member with respect to the direction of the wind force. A function of further increasing the size of the blade member is that when the blade member receives the force of the wind from the generator side toward the wind turbine, the reinforcing member of the connecting member resists the tensile force generated from the central member to the blade member. This is achieved by a wind generator control program that realizes this function.
本発明によれば、風車の小型化が可能であり、風の力が増加しても風の力に追従して、破損することなく発電を止めずに継続して安定して発電をすることができる風力発電機、風力発電機の制御方法及び風力発電機の制御プログラムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to downsize the wind turbine, and even if the wind power increases, it can follow the wind power and continue to stably generate power without being damaged or stopping. A wind power generator, a wind power generator control method, and a wind power generator control program can be provided.
以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Below, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The embodiments described below are preferred specific examples of the present invention, and therefore have various technically preferable limitations. However, the scope of the present invention does not particularly limit the present invention in the following description. Unless otherwise specified, the embodiments are not limited to these embodiments. Further, in each drawing, similar components are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
(発電機1の全体説明)
図1は、本発明の実施形態に係る風力発電機を示している。図1(A)は、本発明に実施形態の風力発電機1の側面図であり、図1(B)は、風力発電機1の正面図である。図1に示す風力発電機1は、複数のブレード31を有するプロペラ型の風車30を有する風の力を利用して発電を行う風力発電機である。図1(A)に示すように、この風力発電機1では、風車30の回転軸が水平になっている水平軸23を有する水平型の風力発電機である。
(Overall explanation of generator 1)
FIG. 1 shows a wind power generator according to an embodiment of the invention. FIG. 1(A) is a side view of a
風力発電機1は、自然エネルギを利用しており、発電時に二酸化炭素等を排出しないので、環境にやさしい。この風力発電機1は、風の弱い地域や風の強い地域、そして風の強弱が激しい地域であっても発電を停止することなく安定して連続発電でき、発電効率が良く、騒音が出にくく、離島やへき地等の多様な設置場所に設置できる。風力発電機1は、例えば一般家庭用発電、農業用発電、電気通信事業用発電、公共事業用発電、離島での発電等に使用可能である。通常用いられている風力発電機は、25m/secを超える強風では安全のために、風車の回転を止めて発電動作を停止する必要がある。しかし、本発明の実施形態の風力発電機1は、強力な低気圧や台風等が通過して25m/secを超える環境下であっても、風車30の破損を防いで発電動作を中断することが無く連続して発電できる特徴がある。
The
しかも、風力発電機1は、例えばクラス1の風速70m/secまたはこれを超える環境下でも連続して発電可能であり、強風により他の通常の風力発電機が停止を余儀なくされるような場合でも、発電動作を継続できる。特に、台風等の強風や暴風時であっても、風力発電機1は発電動作を中断せずに継続できるので、離島や南極等の極地や洋上、山頂等での電源確保が可能である。
この風力発電機1は、シンプルな構造を備えており故障を極力無くすことができる。図1(A)に示すように、風力発電機1は、発電機40側から後方より風Wの力を受ける、いわゆるダウンウインド型の風車30を備えていることで、風車30は自動的に主風向に正対して、通常の弱い風Wだけでなく強風や乱気流等のさらにより強い風Wであっても受け流して発電を継続できる。風力発電機1の風車30は、例えば6.5kW程度の発電が可能なダウンウインド型の風車であり、防爆仕様である。
Moreover, the
This
風力発電機1は、シンプルな構造であり小型で軽量化されているので、設置作業やメンテナンス作業、撤去作業が容易である。風力発電機1は、地産地消の再生エネルギの創出ができ、低炭素で循環型の社会に貢献できる。風力発電機1は、導入する用途として、例えば通信基地用、産業用や鉄道用、電気自動車給電気用、淡水化施設用、軍事用等多方面に用いることができる。
The
図1に示す風力発電機1は、風Wの力を利用して風車30を回して、風車30の回転運動を発電機40に伝えて電気に変換する。風力発電機1は、概略的には、支柱であるタワー10と、本体20と、ロータである風車30と、発電機40を備える。
風車30は、複数のブレード31(図示例では、3つの風車30)を有している。風車30が受けることができる風Wの風力エネルギは、ブレード31における風Wの受風面積に比例し、すなわちロータである風車30の直径の2乗に比例し、風Wの風速の3乗に比例することが知られている。このため、風車30は、少しでも強い風Wを安定して受けることができる設置場所に設置されることが重要である。
The
The
<タワー10>
図1に示すタワー10は、鉄等の金属で作られていて、設置場所として、例えば地盤に設けられた基礎である設置部11に対して、垂直軸Lを中心として、垂直に立てて設けられている。タワー10は、下部12が最も太く、上部14に行くに従って徐々に細くなるように先細りに作られている。これにより、タワー10における風Wの抵抗を低減し、軽量化を図っている。
設置部11とタワー10の下部12との間には、タワー駆動操作部13が設けられている。タワー駆動操作部13は、タワー10の設置部11に対して直立状態から図1(B)に示すようにQ方向に沿って地盤側に倒すことができるので、本体20や風車30や発電機40等をメンテナンスするためのメンテナンス状態に、容易に移行できる。
<
The
A tower
具体的には、図1(B)に示すように、タワー駆動操作部13は、ヒンジ部13Aと、油圧シリンダ等のアクチュエータ13Bとを備えている。図示しない制御部からの指令により油圧シリンダ13Bのロッド13Cが収縮作動すると、タワー10の下部12は、タワー基部12Rに対して、Q方向で示すように傾けることができる。油圧式のアクチュエータ13Bを採用していることで、風車30や発電機40等の高さ位置を下げることができる。このため、タワー駆動操作部13は、メンテナンス時に、本体20と風車30と発電機40を、メンテナンス状態に移行できるので、メンテナンスが容易に行える。風力発電機1を設置する場合の設置作業が短期に行え、風車30や発電機40等のメンテナンス作業が容易にでき、短期のメンテナンス作業ができる。
Specifically, as shown in FIG. 1(B), the tower
<風向案内部15>
図2は、図1に示す本体20と風車30と発電機40を示す斜視図である。図1と図2に示すように、タワー10の上部14には、風向案内部15が垂直軸Lを中心にして着脱可能でしかも回転可能に保持されており、風向案内部15の上には本体20が着脱可能に固定されている。図2に示す風向案内部15の形状例では、発電機40側の風向案内部15の厚みt1は、風車30側の風向案内部15の厚みt2に比べて大きく設定されており、厚みt1から厚みt2にかけて、すなわち風Wを受ける方向に沿って徐々に薄くなるように先細りに形成されている。
<Wind
FIG. 2 is a perspective view showing the
このように、風向案内部15の先細りの構造を採用することで、風向案内部15は、風Wの向きに応じて本体20を、垂直軸Lを中心にして回転させる。従って、本体20の向きは、発電機40側から風車30の方向にうまく風Wの力を受けられるように、風Wの方向に正対させることができる。これにより、本体20の風車30は、後方からの風Wを受けるようにして、自動的に主風向に正対して、通常の弱い風Wだけでなく強風や乱気流等のより強い風Wをも受け流して発電を継続できる。しかも、従来用いられている複雑な構造を有するヨー制御装置を別途設ける必要としないので、風力発電機1の軽量化と構造の簡単化が図れ、コストダウンも図れる。
In this way, by adopting the tapered structure of the wind
<本体20>
一方、図1(A)と図2に示すように、風車30は本体20の一端部20Aにおいて回転可能に保持され、発電機40は本体20の他端部20Bに保持されている。風車30は、例えば3つの同じサイズで同じ構造のブレード31を備えており、図2に示すように、各ブレード31は回転中心Cを中心として、120度ごとに半径方向に延びている。寸法例を挙げれば、図1(B)に示す風車30の直径Dは、例えば5.6mである。風車30を含めた風力発電機1の全高Hは、例えば17.8mである。図1(A)に示す本体20の中心までの高さH1は、例えば15mである。
<
On the other hand, as shown in FIGS. 1A and 2, the
次に、本体20と風車30について、図2から図5を参照してさらに説明する。
図3は、図2のV方向から見た発電機40等を示す図である。図4は、風車30の一部分と、本体20の内部構造例と、発電機40を示す斜視図である。図4では、本体20のケーシングの図示は省略している。図5は、図4のV1方向から見た風車20の一部分と、本体20の内部構造例と、発電機40を示す図である。
Next, the
FIG. 3 is a diagram showing the
図1(A)と図2に示す本体20は、別名でナセルとも言い、鉄やステンレス等の耐候性に優れた金属で筒状に作られていている。図5に示すように、好ましくは、本体20の一端部20Aの直径は、他端部20Bの直径に比べて、小さく設定されており、他端部20Bから一端部20Aにかけて少しずつ先細りになるように形成されている。これにより、本体20の外周面に沿って、風Wを風車30の各ブレード31側に案内し易く、一端部20A側の風車30は、自動的に主風向に正対させることができる。これにより、本体20の風車30は、自動的に主風向に正対して、通常の弱い風の風Wだけでなく、強風や乱気流等のより強い風Wでも風の力を受け流して発電を継続できる。
The
これにより、本体20の風車30は、後方からの風Wを受けるようにして、自動的に主風向に正対して、通常の弱い風Wだけでなく強風や乱気流等のより強い風Wをも受け流して発電を継続できる。本体20の先細りの特徴的な構造と、上述した風向案内部15の先細りの特徴的な構造の両方あるいはいずれか一方を採用することで、従来用いられている複雑な構造を有する大きなヨー制御装置を別途設ける必要がないので、風力発電機1の軽量化と構造の簡単化が図れ、コストダウンも図れる。
As a result, the
<水平軸23>
図2と図4と図5に示すように、水平軸23が、本体20の中心を通っていて、図5に示すように、2つの軸受け21,22により水平にしかも回転可能に支持されている。水平軸23の一端部には、風車30が着脱可能に固定されている。水平軸23の他端部には、発電機40のロータ41が着脱可能に設けられている。
<
As shown in FIGS. 2, 4, and 5, a
<発電機40>
次に、発電機40について説明する。
図3から図5に示すように、発電機40は、例えばブラシレスダイレクトドライブ永久磁石型のものであり、定格出力は例えば6.5kWである。図5に示すように、発電機40は、ロータ41とステータ42を有し、好ましくは樹脂で封止することで、塩害や水害から保護されている。ロータ41は、マグネットを有し、ステータ42は、コイルを有する。ロータ41は、水平軸23の他端部に着脱可能に固定されている。ステータ42は、通常の弱い風Wあるいはより強い風Wにより生じる風車30の回転に同期してロータ41が回転することにより、例えば300Vで3相の交流の起電力を発生して、発電を行う。
発電機40のロータ41は、水平軸23を介して風車30に対して、ギアボックスを用いずに直接接続されているダイレクトドライブ方式を採用している。風車30は、例えば風Wの力により好ましくは200rpm~250rpm程度までの回転範囲で回転するので、風車30と回転軸23との間にはギアボックスは不要である。これにより、通常のギアボックスを用いる風力発電機の場合に比べて、風力発電機1の本体20内における機構部の構成の簡略化と、軽量化が図れる。
<
Next, the
As shown in FIGS. 3 to 5, the
The
図1(A)に示すように、発電機40により発電した電力は、整流機151に送られ、インバータ152を介してバッテリ(蓄電池)153に蓄電され、蓄電された電力は、電力供給対象154に供給される。発電機40により発電した電力は、例えば3相の300Vであり、整流機151は、発電した電力を整流して、インバータ152は、例えば3相200Vに変換した後に、バッテリ153に蓄電する。電力供給対象154としては、例えば離島に風力発電機1が設置された場合には、離島に設けられている公共施設等であるが、特に限定されない。
As shown in FIG. 1A, power generated by the
図5に示すように、発電機40の水平軸23の軸方向RTに沿った厚みNは、できる限り薄くしてある。軸方向RTとタワー10の垂直軸Lとは、直交している。タワー10の上端部14の上には、延長軸14Bが取り付けられており、延長軸14Bの上端部には、本体20の基部20Fが着脱可能に固定されている。この基部20Fには、上述した2つの軸受け21,22が固定されている。軸受け21は、風車30寄りの位置に固定され、軸受け22は、発電機40寄りの位置に固定されている。なお、図4と図5に示すように、風向案内部15を構成する骨組みとして、部材15Bと部材15Cを備えている。
As shown in FIG. 5, the thickness N of the
このように、発電機40の厚みNが薄く形成されている薄型の発電機40を用い、しかも本体20における発電機40の搭載位置は、垂直軸Lにできる限り近づけてある。発電機40のステータ42の外面から垂直軸Lまでの距離K1は、風車30の中心位置から垂直軸Lまでの距離K2に比べて短くなっている。本体20と風車30と発電機40から成る構造体において、風車30と本体20と、風車30の重量に比べると重い発電機40との重心Gは、タワー10の垂直軸Lに一致させている。これにより、本体20と風車30と発電機40から成る構造体は、垂直軸Lを中心とする重量バランスを最適化でき、垂直軸Lを中心として、風Wの向きに応じてスムーズに回転できる。発電機40と垂直軸Lとの距離K1を距離K2に比べて小さくできるので、風力発電機1の小型化が図れる。本体20は、垂直軸Lを中心として回転し、風車30に対して、後方からの風Wに対して、自動的に主風向に正対して、通常の弱風の風Wだけでなく強風や乱気流等野より強い風Wをも受け流して発電を継続できる。
In this way, a
<風車30の構造例>
次に、風車30の好ましい構造例を説明する。
図2と図4に示すように、風車30は、すでに説明したように、発電機40側の前方からの風Wを受けるダウンウインド型の風車であり、風車30は自動的に主風向に正対することができる。
<Structural example of
Next, a preferred structural example of the
As shown in FIGS. 2 and 4, the
<風車30のブレード31>
図2から図4に示すように、風車30は、3つのブレード31を有している。各ブレード31は、例えばガラス熱可塑性樹脂複合材により作られていて、例えば70m/secよりもより強い風Wを受けても風Wより変形をせずに形状を保って折れない板状の部材である。すなわち、ブレード31は、class1(70m/sec)の耐風速対応になっていて、70m/secを超えても、発電を中止することなく連続稼働できる。図4に示すように、ブレード31は、基部31Bと、先端部31Cと、中間部31Dを有しており、基部31Bは最も幅が広く、中間部31Dから先端部31Cに向っていくと、徐々に幅が狭くなっている。各ブレード31の厚みは、例えば基部31Bから先端部31Cに至るまで均一になっているか、あるいは基部31Bから先端部31Cに至るまで徐々に薄く形成されているが、特に限定されない。これにより、風車30が破損することがなく、風力発電機1は連続発電をすることができる。
<
As shown in FIGS. 2 to 4, the
図4には、ブレード31のピッチ角αを示している。ブレード31の「ピッチ角α」とは、風Wの方向に対して直交している風車30の水平軸23を中心とする回転平面PLに対するブレード31の面の成す角度である。
ブレード31は、弱い風Wの力を受けてもピッチ角αは変わらないが、より強い風Wの力を受けると、より強い風Wの力を逃がすために風Wの力の方向に対するブレード31のピッチ角αを徐々に大きくさせるようになっている。ブレード31は、低気圧や台風のようなより強い風Wが当たっても、破損することはない。このブレード31のピッチ角αの変化動作例については、後で説明する。図4に例示するように、ピッチ角αの角度範囲としては、例えば好ましくは初期設定角度6度から最大角度17度の範囲で変化できる。初期設定角度6度は、予めせってされているブレード31に対して風Wが当たっていない場合であり、最大角度17度は、例えば70m/secかそれ以上のより強い風Wが当たっている場合の角度である。
FIG. 4 shows the pitch angle α of the
The pitch angle α of the
<中心部材50と固定部材60>
図2から図5に示すように、風車30は、3つの羽根部材の一例であるブレード31と、1つのデルタ型の中心部材50と、もう1つのデルタ型の固定部材60と、3つの連結部材70と、3組の弾性機構部100と、を有する。
図6は、中心部材50の形状例を示す平面図である。図7は、中心部材50と連結部材70と3つのブレード31の連結状態を示す平面図である。図8は、風車30を構成する中心部材50と連結部材70とブレード31と弾性機構部100の連結状態を示す斜視図である。図9は、風車30を構成する中心部材50と連結部材70とブレード31と弾性機構部100の連結状態を、別の角度から示す斜視図である。なお、図4、図5、図7から図9において、図面の簡単化のために、風車30の一部分を図示している。
<
As shown in FIGS. 2 to 5, the
FIG. 6 is a plan view showing an example of the shape of the
図6から図9に示す中心部材50は、風車30の回転ハブであり、鉄等の金属板によりほぼ正三角形状に作られている。図8と図9に示すように、中心部材50は、水平軸23の先端位置に固定されている。中心部材50は、連結用の複数の孔50Hと、1つの中心孔50Rを有する。中心孔50Rには、水平軸23が通っているが、水平軸23と中心部材50は固定されている。複数の孔50Hは、中心部材50の3つの直線状に形成された辺部50Sに沿って、それぞれ直列に配列されている。
The
一方、固定部材60は、図8と図9に示すように、中心部材50と同様にして、鉄等の金属板により例えば正三角形状に作られており、固定部材60は、水平軸23の途中であって、中心部材50に対面するようにして水平軸23の途中の位置に固定されている。ただし、固定部材60の各頂点60Sは、中心部材50の1つの辺部50Sの中央位置に対応した位置にある。図5に示すように、中心部材50と固定部材60は、本体20において、2つの軸受け21,22を用いて、水平軸23ととも一体となって水平軸23の軸方向RTを中心として回転可能になっている。なお、中心部材50と固定部材60との間には、補強のための補強部材60Jが設けられていて、強い風Wが吹いたとしても、中心部材50と固定部材60との相対位置と間隔を保持し、中心部材50と固定部材60が変形するのを防いでいる。
On the other hand, as shown in FIGS. 8 and 9, the fixing
<連結部材70>
次に、連結部材70について、図7から図13を参照して説明する。
図10は、連結部材70の形状例を示す正面図であり、図11は、連結部材70のJ-J線における断面図である。図10に示すように、連結部材70は、ほぼ直角三角形状を有する板状の部材であり、弾性変形可能である。図7と図8に示すように、連結部材70は、各ブレード31の基部31Bと中心部材50の各辺部50Sとの間に配置されて、各ブレード31の基部31Bと中心部材50の各辺部50Sと、を着脱可能に連結している。
<Connecting
Next, the connecting
10 is a front view showing an example of the shape of the connecting
図10に示すように、連結部材70は、直線状の第1縁部66と、直線状の第2縁部67と、直線状の第1側部68と、直線状の第2側部69と、直線状の第1屈曲部71と、直線状の第2屈曲部72を有する。第1縁部66は、第2縁部67に対して、例えば最も好ましくは45度程度の角度θで傾斜されている。この角度θは、好ましくは30度から60度の範囲で選択することで、各ブレード31がより強い風Wを受けた時に、ブレード31における風Wの受風面積を小さくすることで、より強い風Wを受ける時にはわざと風車Wの回転をある程度失速させる。このため、風車30の回転を抑えながら、本体20の水平軸23に加わるスラスト力を低減できるので、本体20からタワー10自体に加わる力を小さくできる。これにより、非常に強い風Wが吹いても、タワー10自体に加わる力を低減でき、タワー10自体の太さを小さくでき、風力発電機1の小型化が図れる。もし、角度θが30度よりも小さいか60度よりも大きいと、風車30の各ブレード31が非常に強い風Wを受け易くなるので好ましくはない。
As shown in FIG. 10, the connecting
図10に示すように、第1側部68と第2側部69は平行であり、第1側部68と第2側部69は第2縁部67に対して垂直になっている。第1屈曲部71は、第1縁部66に平行に形成され、第2屈曲部72は、第2縁部67に平行に形成されている。第1屈曲部71と第2屈曲部72は、例えば他の部分に比べて少し厚みを薄くすることで作られている。図8と図9に示すように、各第1縁部66は、各ブレード31の基部31Bに対して着脱可能に固定されている。また、各第2縁部67は、中心部材50の各辺部50Sに対して着脱可能に固定されている。これにより、第1屈曲部71は、風Wの力を受けると図10(A)と図8に示すC1方向に関して、各ブレード31の基部31Bを連結部材70に対して屈曲させ、図4に示すブレード31のピッチ角αの変化させる機能を有する。同様にして、第2屈曲部72は、強い風Wの力を受けると図10(A)と図8に示すC2方向に連結部材70を中心部材50に対して屈曲させる機能を有する。
As shown in FIG. 10, the
図11に示すように、連結部材70は、主層75と、補強部材76と、被覆層77,78により形成されている。主層75は、樹脂のエラストマー等の柔軟性と成型性の高い材料により平板状に作られている。被覆層77,78は、薄いアルミニウムやステンレススチール等の金属板であり、主層75の表裏を被覆していることで、主層75の柔軟性と耐候性を確保している。
As shown in FIG. 11, the connecting
図12は、連結部材70の主層75内に配置されている補強部材76の例を示しており、図12(A)では、連結部材70には力が加わっていない状態を示し、図12(B)では、第1屈曲部71において連結部材70がC1方向に屈曲している様子を示す。補強部材76は、主層75内に引張強度と曲げ強度の補強のために配置されており、例えばポリエステル等の樹脂製のロープである。
FIG. 12 shows an example of the reinforcing
<連結部材70の補強部材76>
図12に示す例では、ロープ状の補強部材76が、連結部材70の主層75の全体に渡ってらせん状に均一になるように配置されている。ロープ状の補強部材76の配置のZ方向(主方向)は、第1屈曲部71から第2屈曲部72に向かう方向であり、第1縁部66と第2縁部67で交互に折り曲げることで、第1縁部66と第2縁部67の間で繰り返して平行になるように配置されている。
また、補強部材76は、第1屈曲部71と第2屈曲部72を交差するように配置されているので、連結部材70の全体補強だけではなく、第1屈曲部71と第2屈曲部72の補強も兼ねている。補強部材76は、特に第1屈曲部71から第2屈曲部72に向かうZ方向の引張強度と曲げ強度を確保している。これにより、各ブレード31が弱い風Wだけでなく、より強い風Wを受けても、連結部材70が第1屈曲部71から第2屈曲部72に向かう方向に引っ張られたり、曲げられても、図11に示す柔軟性に富んだ主層75における亀裂の発生や断裂等を防止できる。従って、連結部材70は、軽量であり、大きくて厚みのある丈夫な金属製の部材を用いて強度の確保をする必要が無く、ブレード31は連結部材70を用いて中心部材50に連結されているだけであるので、風車30自体の小型化と軽量化が可能であり、風の力が増加しても風の力に追従して、破損することなく発電を止めずに継続して安定して発電をすることができる。
<Reinforcing
In the example shown in FIG. 12, the rope-shaped reinforcing
Furthermore, since the reinforcing
図10に示すように、連結部材70の直線状の第1縁部66と直線状の第2縁部67に沿って、それぞれ連結用の複数の孔66H、67Hが形成されている。
図13は、連結部材70の着脱可能な連結例を示す図である。図13は、連結部材70の第1縁部66とブレード31の基部31Bとの着脱可能な連結例と、連結部材70の第2縁部67と中心部材50の辺部50Sとの着脱可能な連結例とを示してる。連結部材70の第1縁部66とブレード31の基部31Bとの連結と、連結部材70の第2縁部67と中心部材50の辺部50Sとの連結は、ともに例えば塩害等に強い耐候性を有するボルト80とナット81を用いて、着脱可能に固定されている。これにより、ブレード31、連結部材70、中心部材70を、例えば5年ごとに定期メンテナンスを行う場合に、ボルト80とナット81を外すことで、容易に分解することができ、設置場所における風力発電機1の維持管理が容易になる。
As shown in FIG. 10, a plurality of
FIG. 13 is a diagram showing an example of a detachable connection of the
<弾性機構部100>
次に、図14と図4と図8と図9を参照して、弾性機構部100について説明する。
図14(A)は、弾性機構部100の好ましい構造例を示す正面図であり、図14(B)は、図14(A)におけるA-A線における断面図である。
図14に示す弾性機構部100の一方の取付け基部103と他方の取付け基部104は、図8と図9に示すように、各ブレード31側に固定されている連結部材70が第1屈曲部71付近と、固定部材60にそれぞれ着脱可能に固定されている。ブレード31が図2に示すように、発電機40側から風車30の方向に風Wの力を受ける際に、弾性機構部100は、風Wの力により、中心部材50と固定部材60に対して、連結部材70の第1屈曲部71の付近部分が移動するのと、ブレード31が移動するのを、弾発力により抑制する役割を有し、例えば70m/secよりも強い風Wの場合にはブレード31のピッチ角αを最大にして、風Wを受け流すことができる。
<
Next, the
14(A) is a front view showing a preferable structural example of the
As shown in FIGS. 8 and 9, one mounting
図14に示す弾性機構部100の構成例では、弾性機構部100は、2本の第1弾性部材101,101と、2本の第2弾性部材102,102と、2つの取付け基部103,104を有する。第1弾性部材101と第2弾性部材102は、ともに金属製あるいは樹脂製の圧縮コイルバネであり、第2弾性部材102は第1弾性部材101に比べて太く、第2弾性部材102のバネ常数は、第1弾性部材101のバネ常数よりも大きく設定されている。2本の第1弾性部材101は、図2に示す弱い風Wの力を受けて、図10に示す連結部材70の第1屈曲部71とともに図4に示すブレード31を連結部材70に対して屈曲させると、単独で弾性力を発揮する。
In the configuration example of the
次に、2本の第2弾性部材102は、第1弾性部材101よりも引っ張りの弾性力が強い。このため、第2弾性部材102は、強い風Wの力を受けて、図10に示す連結部材70の第2屈曲部72が連結部材70を図4に示す中心部材50に対して屈曲させる際に、第1弾性部材101とともに引っ張りの弾性力を発揮する。
Next, the two second
図示例では、2本の第1弾性部材101と2本の第2弾性部材102は、2つの取付け基部103,104の間で、同じ平面において並行に配列されている。2本の第1弾性部材101が、2本の第2弾性部材102の間の位置に配置されていて、各第2弾性部材102は、2本の第1弾性部材101の左右位置にそれぞれ配置されている。
図8に示すように、一方の取付け基部103は、連結部材70の第1屈曲部71側に着脱可能に固定され、他方の取付け基部104は、固定部材60の縁部分69に着脱可能に固定されている。一方の取付け基部103は、連結部材70の第1屈曲部71側に着脱可能に固定されていて、ブレード31の基部31Bには直接固定されていないのは、ブレード31が比較的自由にピッチ角度αを確保できるようにするためである。
In the illustrated example, the two first
As shown in FIG. 8, one mounting
ところで、図14に示す第1弾性部材101の両端部と、第2弾性部材102の両端部は、ともに取付け基部103,104に固定されている。2本の第1弾性部材101が図2に示す弱い風Wの力を受けて、図8に示す第1屈曲部71がブレード31の基部31Bを70に対して屈曲させるまでの間、単独で弾性力を発揮する際には、2本の第2弾性部材102は、引っ張り弾性力を発揮しない不感領域となっている。
By the way, both ends of the first
すなわち、弱い風Wがブレード31にかかった場合には、2本の第1弾性部材101だけが先に引っ張り弾性力を発揮するが、2本の第2弾性部材102にはその弱い風Wの力はかからないことから引っ張り力は発揮しないで待機状態にある。そして、より強い風Wの力以上の力がブレード31にかかった場合には、2本の第1弾性部材101が引っ張り力を発揮するのに加えて、2本の第2弾性部材102もより強い引っ張り力を発揮するようになっている。弾性機構部100は、2種類のバネ序数の異なる弾性部材101,102を用いることで、非線形な引っ張り弾性力を発揮できる。もし、バネ常数が一緒の弾性部材を用いると、線形の引っ張り弾性力しか発揮できない。
That is, when a weak wind W is applied to the
本発明の実施形態において、弾性機構部100が上述したように引っ張りの弾性力を非線形になるような構造を採用するのは、既に述べたように、風Wの風力エネルギは、ブレード31における風Wの受風面積に比例し、すなわちロータである風車30の直径の2乗に比例し、風Wの風速の3乗に比例するからである。これにより、弾性機構部100は、3つのブレード31を含む風車30が、弱い風Wの力を受けても、急激に上昇したより強い風Wの力以上の力を受けても、風Wの風力エネルギの急激な変化に対応して風車30が連続回転でき、風車30の各ブレード31と、連結部材70が、中心部材50が、破損しない。なお、弾性機構部100の耐候性を高めるために、図示しないが弾性機構部100を耐候性に優れた膜部材や板部材で覆うようにしても良い。
In the embodiment of the present invention, the reason why the
(風力発電機1の動作例と作用効果の説明)
次に、図15以降の図面を参照しながら、上述した風力発電機1の動作例と作用効果を説明する。
図15は、風車30が受ける風Wの力の強さにより風車30の形態が変化する状態を示しており、図15(A)は、弱い風Wの力を受けている風車30のブレード31の状態例を示し、図15(B)は、強い風Wの力を受けている風車30のブレード31の状態例を示している。
(Operation example and explanation of effects of wind power generator 1)
Next, an example of the operation and effects of the
FIG. 15 shows a state in which the shape of the
図16(A)~図16(C)と図17(D)~図17(E)は、無風の風Wの力から強い風Wとより強い風Wと非常に強い風Wの力を受ける場合のブレード31の状態例を示す斜視図である。
なお、以下に説明する際に例示する風車30が受ける風速例の範囲や、風Wの風速の値は、あくまでも説明を分かりやすくするための一例を示すものであり、限定されるものではない。
Figures 16 (A) to 16 (C) and Figures 17 (D) to 17 (E) are affected by the force of strong wind W, stronger wind W, and very strong wind W from the force of windless wind W. FIG. 3 is a perspective view showing an example of the state of the
Note that in the following description, the range of wind speeds that the
まず、図15に示す本発明の実施形態の風力発電機1は、発電機40から風車30に向けた風Wであるダウンウインドを利用しており、風速70m/secのより強い風Wであっても風車30は止まらずに、発電動作を継続することができる。一方、通常用いられている風力発電機は、25m程度の強風が吹くと、風車の回転を停止させて発電を中止して風車の破損を防ぐ必要がある。
First, the
図15(A)に示すように、風力発電機1の本体20は、発電機40側から風車30側にかけて先細りになっている風向案内部15を有しているが、この風向案内部15は、本体20と、タワー10の上部14と、の間に配置されている。これにより、風向案内部15は、本体20の向きを、発電機40側から風車30の方向に風Wの力を受ける方向になるように、本体2を、垂直軸Lを中心として回転して、風車30のブレード31を風Wの方向に自動的に正対させることができる。
As shown in FIG. 15(A), the
しかも、管状あるいは筒状の本体20は、発電機40を保持している部分である他端部20Bから、風車30を保持している部分である一端部20Aに掛けて先細りに形成されている。これにより、本体20の向きを、発電機40側から風車30の方向に風Wの力を受ける方向になるように、垂直軸Lを中心として回転して風Wの方向に自動的に正対させることができる。これらの風向案内部15の先細り構造と本体20の先細り構造は、両方を採用しても、少なくとも一方を設けるようにしても良い。
いずれにしても、風車30は、風Wの方向に自動的に正対させることができる、いわゆるフリーヨー(free yaw)の構造を採用している。このため、本発明の実施形態の風力発電機1は、通常用いられているヨー制御装置を別途必要としない。従って、風力発電機1の構造を簡単化でき、重量の軽減とコストダウンが図れる。
Moreover, the tubular or cylindrical
In any case, the
<第1段階ST1の風速の範囲における風車30の挙動>
図16(A)は、第1段階ST1の風速の範囲例における風車30の挙動を示している。この場合における風車30が受ける風速例の範囲としては、風Wの風速として無風0m/secから弱い風11m/sec程度を挙げている。
図4に示すブレード31自体は、低気圧や台風等でのより強い風Wを受けても変形や破損はしない。ブレードWが無風の風から弱い風Wの力を受ける第1段階ST1においては、連結部材70の第1屈曲部71においても屈曲現象は発生しない。従って、各ブレード31のピッチ角αは初期設定角度α0(6度)のままで変化がない。また、弾性機構部100は引っ張り弾性力を発揮していない。これにより、ブレード31は第1段階の比較的弱い風Wを受けながらブレード31が破損しないようにして、風車30を連続回転して、発電機40は発電をすることができる。
<Behavior of the
FIG. 16(A) shows the behavior of the
The
<第2段階ST2の風速の範囲における風車30の挙動>
次に、図16(B)は、第2段階ST2の風速の範囲例における風車30の挙動に示している。この場合には、風車30が受ける風速例の範囲としては、風Wの風速として弱い風11m/secからやや強い風20m/sec程度を挙げている。
ブレード31が第2段階ST2の風Wの力を受けると、ブレード31は、風Wの力を受けることで、連結部材70の第1屈曲部71が、中心部材50と連結部材70に対してC1方向に屈曲される。しかし、弾性機構部100には力は全くかかっておらず、弾性機構部100は引っ張り弾性力を発揮していない。これにより、ブレード31のピッチ角αは、ピッチ角α1(α1>α0)へ少し増加させることができる。各ブレード31の姿勢が変わることで、風Wを受けるブレード31の受風面積が減少するので、風車30の回転数は第1段階ST1の場合と同程度になり、風車30の回転が停止することはない。従って、ブレード31が第2段階ST2の風Wを受けると、風車30のブレード31自体の姿勢に少し変化が生じた状態で、風車30は連続回転して、発電機40は発電をすることができる。この際に、ブレード31自体の形状は全く変形していない。
<Behavior of the
Next, FIG. 16(B) shows the behavior of the
When the
<第3段階ST3の風速の範囲における風車30の挙動>
次に、図16(C)は、第3段階ST3の風速の範囲例における風車30の挙動に示している。この場合には、風車30が受ける風速例の範囲としては、風Wの風速としてやや強い風20m/secからより強い風50m/sec程度である。ブレード31が次の第3段階ST3の強い風Wの力を受けると、強い風Wの力により、ブレード31は、さらに弾性機構部100の引っ張りの弾性力に抗して、連結部材70の第2屈曲部72が中心部材50に対してC2方向に屈曲される。これにより、ブレード31のピッチ角αは、ピッチ角α2(α2>α1)へ増加させることができる。このため、ブレード31のピッチ角α2は、風Wの方向に対して大きくなるので、ブレード31は風Wを逃がすようにして風Wを受ける。各ブレード31の姿勢が変わることで、さらに強い風Wを受けるブレード31の受風面積が減少するので、風車30の回転数は第2段階ST2の場合に比べて同じか少なくなるが、風車30の回転が停止することはない。この際に、ブレード31自体の形状は全く変形していない。従って、ブレード31が第3段階ST3の風Wを受けると、風車30のブレード31の姿勢にさらに変化が生じた状態で、風車30はスムーズに連続回転して、発電機40は発電をすることができる。
<Behavior of the
Next, FIG. 16(C) shows the behavior of the
<第4段階ST4の風速の範囲における風車30の挙動>
次に、図17(D)は、第3段階ST4の風速の範囲例における風車30の挙動に示している。この場合には、風車30が受ける風速例の範囲としては、風Wの風速として非常に強い風50m/sec以上である。ブレード31が次の第4段階ST4のさらに強い風Wの力を受けると、ブレード31は、風Wの力により、連結部材70の第1屈曲部71が、連結部材70と中心部材50に対して、さらにC1方向に屈曲される。これにより、ブレード31自体の形は変わらないが、ブレード31の姿勢は、連結部材70と中心部材50に対してさらに変わり、ブレード31のピッチ角αは、最大角度α3(α3=17度>α2)となる。従って、ブレード31は、風Wを積極的に逃がすようにして風Wを受けることができる。この際に、ブレード31自体の形状は全く変形していない。各ブレード31の姿勢が変わることで、さらに強い風Wを受けるブレード31の受風面積が減少するので、風車30の回転数は第3段階ST3と同じか少なくなるが、風車30の回転が停止することはなく、次の風Wの状態の変化に備えることができる。
<Behavior of the
Next, FIG. 17(D) shows the behavior of the
そして、例えば、風Wが、再び図17(A)に示す第1段階ST1の範囲に戻れば、風車30の状態は、図17(A)に示す状態に戻る。また、風Wが、再び図17(B)に示す第2段階ST2の範囲に戻れば、風車30の状態は、図17(B)に示す状態に戻る。さらに、風Wが、図17(C)の範囲に戻れば、風車30の状態は、図17(C)に示す状態に戻る。
Then, for example, if the wind W returns to the range of the first stage ST1 shown in FIG. 17(A) again, the state of the
このように、3つのブレード31を含む風車30は、風Wの力の大小にかかわらずに、長期間破損せずに、スムーズに回転し続けながら絶え間なく発電することができる。強風時には、ブレード31が風Wの方向に押されてはいるが、風速の大きさに応じて各ブレード31における風Wの受風面積を減少させることで風Wの力を積極的に逃がしており、しかもブレード31自体の変形や破損が生じない。これにより、風力発電機1は、通常の弱い風Wは勿論のこと、25m/sec以上の強い風Wであっても、発電を続けることができる。ブレード31が、好ましくはガラス熱可塑性樹脂複合材により作られていて剛体であり、25m/secを超える強風であって、70m/secに達っして超えるようなよりさらにより強い強風であっても、変形や破損が生じない。従って、風力発電機1は、発電を中止することなく、発電動作を続けることができる。
In this way, the
図18は、風の力を受けて図8と図14に示す弾性機構部100の第1弾性部材101と第2弾性部材102が引っ張り弾性力を発揮する際に生じる第1弾性部材101と第2弾性部材102の変化例を示している。図18の横軸は、第1弾性部材101と第2弾性部材102の伸びを示し、縦軸は、第1弾性部材101と第2弾性部材102にかかる荷重を示している。
FIG. 18 shows the first
図18に示すように、直線領域S0は、通常用いられている1種類のバネ常数を有する単一のスプリングを用いた場合を示しており、荷重に対する伸びは、荷重の全域にわたって正比例で単純増加している。
これに対して、本発明の実施形態の弾性機構部100を用いると、風の力が弱い場合に細い第1弾性部材101が引っ張り弾性力を発揮する直線領域S1では、荷重に対する伸びは、比較的小さい傾きであって正比例で増加し、その後風の力が増加して、細い第1弾性部材101に加えて太い第2弾性部材102が引っ張り弾性力を発揮する直線領域S2では、傾きが急激に増加してその後直線領域S3になる。これにより、通常の常に同じ直線領域S0で変化する荷重に対する伸びとは異なり、弾性機構部100は、直線領域S1,S2,S3の複数段階で、非線形の引っ張り弾性力を発揮できる。このような弾性機構部100を採用するのは、風Wの力は、風速の3乗で上昇する特性に対応して、風Wの力の上昇が非線形であることにできるだけ合わせて、ブレード31のピッチ角αを風速の大小に合わせて変えて、発電効率を上げるためである。
As shown in FIG. 18, the linear region S0 indicates the case where a single spring with one type of spring constant is used, and the elongation against the load simply increases in direct proportion over the entire load range. are doing.
On the other hand, when the
図19(A)は、本発明の実施形態の風力発電機1の風力発電出力と風速の関係例を示し、図19(B)は、比較例の風力発電機の風力発電出力と風速の関係例を示している。
図19(A)に示すように、発電機40の定格出力が例えば6.5kWである場合に、例えばカットイン風速が2.5m/secであると、発電機40の風力発電出力は、カットイン風速から開始して最大の定格出力で発電できる。しかも、カットアウト風速はないので、風車30は回転を停止しないことから、カットアウト風速で風力発電出力が出力減少もしくは出力消滅をすることなく追加発電分BTを確保できる。ブレード31は、回転による遠心力と、向心力と、揚力とのバランスを取りながら、風速の大きさによらず追加で発電をし続けることができる。風車30は、最小回転可能風速であるカットイン風速が、例えば2.5m/secであり、最大受容風速であるカットアウト風速は、無制限であり、カットアウト風速が風車30に加わっても破損せずに、継続して回転稼働して、発電を継続することができる。
これに対して、図19(B)の比較例では、カットイン風速が3~5m/secである。カットアウト風速が24~25m/secに達すると、風車の回転は強制的に止められて、風力発電出力がゼロになるので、図19(A)の本発明の実施形態に比べると、追加発電分Vだけ出力減少もしくは出力消滅をする。
FIG. 19(A) shows an example of the relationship between the wind power output and wind speed of the
As shown in FIG. 19(A), when the rated output of the
On the other hand, in the comparative example shown in FIG. 19(B), the cut-in wind speed is 3 to 5 m/sec. When the cutout wind speed reaches 24 to 25 m/sec, the rotation of the wind turbine is forcibly stopped and the wind power output becomes zero, so compared to the embodiment of the present invention shown in FIG. The output decreases or disappears by the amount of V.
上述した風力発電機1の風車30は、各ブレード31にかかる遠心力と揚力と向心力のバランスを取りながら回転をし、各ブレード31は、風Wの力の強さに応じて、ブレード31自体の受風面積を変えていくことで風Wの力を逃がしながら、風車30は例えば200rpm~250rpmの回転数を維持しながら、強風や暴風であっても発電を中止することなく継続できる。また、各ブレード31は、風Wの力の強さに応じてピッチ角を変えて、ブレード31自体の受風面積を減らしていくことで風Wの力を逃がすので、「ブーン」という風切り音の発生を抑制でき、風力発電機1の静音化が図れる。
The
風力発電機1は、従来用いられている大がかりなヨー制御装置等が不要であり、構造がシンプルであり故障が生じにくい。風力発電機1は、強風や暴風下であっても、発電を継続することができ、離島や無人島等のあらゆる厳しい設置環境であっても設置できる。風力発電機1の用途の例としては、電気通信事業、軍事目的、工業や鉄道事業、国際支援事業、海水の脱塩事業等であるが、現場での保守管理や整備管理の必要性が低く、国内の電力網に依存しないでスタンドアローンで発電できる。また、この風力発電機1は、従来用いられているディーゼル発電機の代替になり、環境に優しい。風力発電機1は、構造が簡単であり、小型化が図れるので、トラックにより輸送でき、人力のみで設置ができる。
The
以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。上記実施形態の構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせたりすることができる。
例えば、風車30は、3つのブレードを用いているが、2つまたは4つのブレードを用いても良い。発電機40は、マグネットロータとコイルステータを有しているが、コイルロータと、マグネットステータを用いても良い。なお、補強部材76は、ロープ状でなくても例えば網状であっても良い。
The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various changes can be made without departing from the scope of the claims. A part of the configuration of the above embodiment may be omitted or may be arbitrarily combined in a manner different from that described above.
For example, the
1・・・風力発電機、10・・・タワー、11・・・設置部、12・・・タワーの下部、13・・・タワー駆動操作部、14・・・タワーの上部、15・・・風向案内部、20・・・本体、23・・・水平軸、30・・・風車、31・・・ブレード(羽根部材の例)、31B・・・ブレードの基部、40・・・発電機、41・・・ロータ、42・・・ステータ、50・・・中心部材、60・・・固定部材、70・・・連結部材、71・・・連結部材の第1屈曲部、72・・・連結部材の第2屈曲部、75・・・主層、76・・・補強部材、77,78・・・被覆層、100・・・弾性機構部、101・・・第1弾性部材、102・・・第2弾性部材、151・・・整流機、152・・・インバータ、153・・・バッテリ(蓄電池)、154・・・電力供給対象、L・・・垂直軸、RT・・・軸方向、ST1・・・第1段階、ST2・・・第2段階、ST3・・・第3段階、ST4・・・第4段階、α、α0~α3・・・ブレードのピッチ角、G・・・重心、K1,K2・・・距離、PL・・・回転平面、W・・・風
DESCRIPTION OF
Claims (10)
タワーと、
前記タワーにおいて回転可能に支持されている本体と、を備え、
前記風車は前記本体の一端部に回転可能に保持され、前記発電機は前記本体の他端部に保持され、前記風車から前記発電機に前記回転運動を伝える水平軸部が前記本体に収容され、
前記風車は、
前記水平軸部に固定された中心部材と、
前記中心部材に対して間隔をおいて対面した状態で前記水平軸部に固定された固定部材と、
前記発電機側から前記風車の方向に前記風の力を受ける複数の羽根部材と、
各前記羽根部材の基部と前記中心部材との間に配置されて、前記羽根部材の前記基部と前記中心部材とを連結する連結部材と、
前記羽根部材の前記基部側の前記連結部材の部分と前記固定部材との間に配置されて、前記羽根部材が前記発電機側から前記風車の方向に前記風の力を受ける際に前記風の力により生じる前記固定部材に対する前記羽根部材の移動を抑制する弾性機構部と、
を備え、
前記連結部材は、前記羽根部材の前記基部側に設けられて、前記風の力を受けると前記羽根部材を前記連結部材に対して屈曲させて前記風の力の方向に対する前記羽根部材のピッチ角を大きくさせる第1屈曲部と、前記中心部材側に設けられて、強い前記風の力を受けると前記連結部材を前記中心部材に対して屈曲させて前記風の力の方向に対する前記羽根部材のピッチ角をさらに大きくさせる第2屈曲部と、を有し、
前記連結部材には、前記羽根部材が前記発電機側から前記風車の方向に前記風の力を受ける際に、前記中心部材から前記羽根部材にかけて生じようとする引っ張り力に抗する補強部材が設けられていることを特徴とする風力発電機。 A wind power generator that rotates a windmill using the power of the wind, transmits the rotational motion of the windmill to a generator, and converts it into electricity,
tower and
a main body rotatably supported in the tower;
The windmill is rotatably held at one end of the main body, the generator is held at the other end of the main body, and a horizontal shaft portion that transmits the rotational motion from the windmill to the generator is housed in the main body. ,
The windmill is
a central member fixed to the horizontal shaft;
a fixing member fixed to the horizontal shaft portion while facing the center member at a distance;
a plurality of blade members that receive the force of the wind from the generator side toward the windmill;
a connecting member disposed between the base of each of the blade members and the center member to connect the base of the blade member and the center member;
It is disposed between the connecting member on the base side of the blade member and the fixing member, and when the blade member receives the force of the wind from the generator side in the direction of the windmill, an elastic mechanism section that suppresses movement of the blade member relative to the fixing member caused by force;
Equipped with
The connecting member is provided on the base side of the blade member, and when receiving the force of the wind, bends the blade member with respect to the connecting member to change the pitch angle of the blade member with respect to the direction of the wind force. a first bending portion that is provided on the center member side and bends the connecting member relative to the center member when receiving a strong force of the wind, thereby increasing the force of the blade member in the direction of the wind force; a second bent portion that further increases the pitch angle;
The connecting member is provided with a reinforcing member that resists a tensile force that is generated from the central member to the blade member when the blade member receives the force of the wind from the generator side toward the wind turbine. A wind power generator characterized by:
樹脂により形成されている中心層と、
前記中心層に配置された前記補強部材と、
前記中心層の表裏面を被覆する金属層と、により構成されていることを特徴とする請求項1に記載の風力発電機。 The connecting member is
A central layer formed of resin,
the reinforcing member disposed in the center layer;
The wind power generator according to claim 1, further comprising a metal layer covering the front and back surfaces of the center layer.
タワーと、前記タワーにおいて回転可能に支持されている本体と、を備え、前記風車は前記本体の一端部に回転可能に保持され、前記発電機は前記本体の他端部に保持され、前記風車から前記発電機に前記回転運動を伝える水平軸部が前記本体に収容され、前記風車は、前記水平軸部に固定された中心部材と、前記中心部材に対して間隔をおいて対面した状態で前記水平軸部に固定された固定部材と、前記発電機側から前記風車の方向に前記風の力を受ける複数の羽根部材と、各前記羽根部材の基部と前記中心部材との間に配置されて、前記羽根部材の前記基部と前記中心部材とを連結する連結部材と、を有する風力発電機の制御方法であって、
前記羽根部材の前記基部側の前記連結部材の部分と前記固定部材との間に配置される弾性機構部が、前記羽根部材が前記発電機側から前記風車の方向に前記風の力を受ける際に前記風の力により生じる前記固定部材に対する前記羽根部材の移動を抑制し、
前記連結部材の第1屈曲部は、前記羽根部材の前記基部側に設けられて、前記風の力を受けると前記羽根部材を前記連結部材に対して屈曲させて前記風の力の方向に対する前記羽根部材のピッチ角を大きくさせ、
前記連結部材の第2屈曲部は、前記中心部材側に設けられて、強い前記風の力を受けると前記連結部材を前記中心部材に対して屈曲させて前記風の力の方向に対する前記羽根部材のピッチ角をさらに大きくさせ、
前記羽根部材が前記発電機側から前記風車の方向に前記風の力を受ける際に、前記連結部材の補強部材が、前記中心部材から前記羽根部材にかけて生じる引っ張り力に抗する機能を発揮する構成となっていることを特徴とする風力発電機の制御方法。 Rotating a windmill using the power of the wind, transmitting the rotational motion of the windmill to a generator and converting it into electricity,
a tower; and a main body rotatably supported in the tower, the wind turbine is rotatably held at one end of the main body, the generator is held at the other end of the main body, and the wind turbine A horizontal shaft portion that transmits the rotational motion from the windmill to the generator is housed in the main body, and the wind turbine has a central member fixed to the horizontal shaft portion and faces the central member at a distance. A fixing member fixed to the horizontal shaft portion, a plurality of blade members receiving the force of the wind from the generator side toward the wind turbine, and a plurality of blade members arranged between the base of each of the blade members and the center member. A method for controlling a wind power generator, the method comprising: a connecting member connecting the base of the blade member and the central member;
An elastic mechanism portion disposed between a portion of the connecting member on the base side of the blade member and the fixing member is configured to provide elastic mechanism portions when the blade member receives the force of the wind from the generator side toward the wind turbine. suppressing movement of the blade member relative to the fixed member caused by the force of the wind;
The first bending portion of the connecting member is provided on the base side of the blade member, and when receiving the force of the wind, bends the blade member with respect to the connecting member and bends the blade member relative to the direction of the wind force. Increase the pitch angle of the blade member,
The second bending portion of the connecting member is provided on the center member side, and when receiving a strong force of the wind, bends the connecting member with respect to the center member and bends the connecting member with respect to the direction of the wind force. further increase the pitch angle of
When the blade member receives the force of the wind from the generator side in the direction of the windmill, the reinforcing member of the connecting member exhibits a function of resisting the tensile force generated from the central member to the blade member. A method for controlling a wind power generator, characterized in that:
前記羽根部材の前記基部側の前記連結部材の部分と前記固定部材との間に配置される弾性機構部が、前記羽根部材が前記発電機側から前記風車の方向に前記風の力を受ける際に前記風の力により生じる前記固定部材に対する前記羽根部材の移動を抑制する機能、
前記連結部材の第1屈曲部は、前記羽根部材の前記基部側に設けられて、前記風の力を受けると前記羽根部材を前記連結部材に対して屈曲させて前記風の力の方向に対する前記羽根部材のピッチ角を大きくさせる機能、
前記連結部材の第2屈曲部は、前記中心部材側に設けられて、強い前記風の力を受けると前記連結部材を前記中心部材に対して屈曲させて前記風の力の方向に対する前記羽根部材のピッチ角をさらに大きくさせる機能、
前記羽根部材が前記発電機側から前記風車の方向に前記風の力を受ける際に、前記連結部材の補強部材が、前記中心部材から前記羽根部材にかけて生じる引っ張り力に抗する機能、を実現させるための風力発電機の制御プログラム。 The windmill is configured to rotate a windmill using the power of the wind and transmit the rotational motion of the windmill to a generator to convert it into electricity, and includes a tower and a main body rotatably supported on the tower. The generator is rotatably held at one end of the main body, the generator is held at the other end of the main body, and a horizontal shaft portion that transmits the rotational motion from the windmill to the generator is housed in the main body, and the generator is rotatably held at one end of the main body. includes a central member fixed to the horizontal shaft, a fixed member fixed to the horizontal shaft while facing the central member at a distance, and a fixed member fixed to the horizontal shaft from the generator side toward the wind turbine. It has a plurality of blade members that receive the force of the wind, and a connecting member that is disposed between the base of each of the blade members and the center member and connects the base of the blade members and the center member. For wind generators,
An elastic mechanism portion disposed between a portion of the connecting member on the base side of the blade member and the fixing member is configured to provide elastic mechanism portions when the blade member receives the force of the wind from the generator side toward the wind turbine. a function of suppressing movement of the blade member relative to the fixed member caused by the force of the wind;
The first bending portion of the connecting member is provided on the base side of the blade member, and when receiving the force of the wind, bends the blade member with respect to the connecting member and bends the blade member relative to the direction of the wind force. A function to increase the pitch angle of the blade member,
The second bending portion of the connecting member is provided on the center member side, and when receiving a strong force of the wind, bends the connecting member with respect to the center member and bends the connecting member with respect to the direction of the wind force. A function that further increases the pitch angle of
When the blade member receives the force of the wind from the generator side toward the windmill, the reinforcing member of the connecting member has a function of resisting the tensile force generated from the central member to the blade member. Wind generator control program for.
Priority Applications (1)
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JP2022137355A JP2024033642A (en) | 2022-08-30 | 2022-08-30 | Wind power generator, wind power generator control method, and wind power generator control program |
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