JP2519899B2 - 風力回転駆動機構 - Google Patents

風力回転駆動機構

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JP2519899B2 JP61173495A JP17349586A JP2519899B2 JP 2519899 B2 JP2519899 B2 JP 2519899B2 JP 61173495 A JP61173495 A JP 61173495A JP 17349586 A JP17349586 A JP 17349586A JP 2519899 B2 JP2519899 B2 JP 2519899B2
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の背景) 本発明は風力を利用して回転駆動する回転駆動機構、
さらに詳しくは風力で羽根を回転して出力エネルギーを
得る風力回転駆動機構であって、特に風力発電機等の駆
動用に適した風力回転機構に関するものである。
風力状況や季節や風土・気象その他の要因により異な
ると共に常時変動している。
ところで、従来より風力発電機の回転駆動機構として
種々の型式のものが開発されているが、これらはいずれ
も1本の軸に風力羽根を装着し、この羽根を風力で回転
駆動させて出力エネルギーを得るように構成してあり、
この従来装置は風力の強弱に関わりなく、常に同じ状
態、同じ条件で風力を同一の羽根に受けさせて軸を回転
させるものであるため、効率の面でロスがあると共に装
置が大掛りになる問題を有している。
(発明の目的) 本発明は上記の点に着目し、風力の強弱に対応して効
率良く円滑良好に作動し得ると共に装置をコンパクト化
し得る風力回転駆動機構を提供することを主たる目的と
するものである。
(発明の構成) 本発明は上記目的達成のため、回転自在に支持させて
配設した中心回転軸と、羽根を備え、上記中心回転軸に
回転自在に嵌合支持させて配設した風力回転管軸と、上
記とは別個の羽根を備え、上記風力回転管軸上に回転自
在に軸装した風力回転軸とを設け、上記風力回転管軸の
回転運動をギア減速機構を介して減速すると共にテコの
原理を応用して負荷を軽減させながら上記中心回転軸に
伝達させるようにし、これにより、風力回転管軸を弱い
風力でも回転可能に構成し、弱風力下においては風力回
転管軸を入力軸として、該回転管軸の回転運動を中心回
転軸に伝達して該回転軸を回転し、該回転軸の回転運動
を出力エネルギーとし、また、強風力下において、風力
回転輪体が直接回転している間は風力回転輪体の回転運
動を入力源として中心回転軸へ伝達して出入力源とし
て、該回転輪体の回転運動を中心回転軸に伝達して該回
転軸を回転し、出力エネルギーとするように構成したも
のである。
すなわち、本発明の構成を実施例と対応する第1図〜
第2図を用いて説明すると、本発明は、(イ)回転自在
に支持させて配設した中心回転軸2、(ロ)外周部に第
1風力羽根5を備え、上記中心回転軸2に回転自在に嵌
合して配設され、上記羽根5が受ける風力で回転するよ
うに構成した風力回転管軸4、(ハ)該回転管軸に固定
軸装した中継ギア7、(ニ)ハウジング9の外周壁部に
第2風力羽根10を、また、内周壁部には内歯車11を備
え、該内歯車11を上記中継ギア7と相対応させると共に
上記中心回転軸2と同軸線をなして上記風力回転管軸4
上に回転自在に軸装され、上記第2風力羽根10が受ける
風力で上記回転管軸と同一方向へ回転するように構成し
た風力回転輪体8、(ホ)上記ハウジング9内に位置づ
けされて上記中心回転軸2に固定され、中心回転軸2と
一体回転するように配設したギア取付体13、(ヘ)上記
内歯車11および上記中継ギア7に夫々噛合させて上記ギ
ア取付体13に回転自在に装着され、自転しながら上記中
継ギア7の外周を公転する遊星歯車14を備え、 上記回転輪体8は、上記第2風力羽根10が受ける風力
で回転する方向と反対方向の回転を阻止するように構成
されており、上記回転管軸4および上記回転輪体8の風
力による回転運動を上記中心回転軸2に伝達して該中心
回転軸2を回転するように構成したものである。
(発明の作用) 次にに作用を説明する。風力回転管軸4が回転する
と、この回転運動は中継ギア7を介して遊星歯車14に伝
達されるので、遊星歯車14は中継ギア7と反対方向に回
転する。遊星歯車14が回転すると、この歯車14はハウジ
ング9の内歯車11と噛み合っているので、ハウジング9
を同じ方向へ回転させるべく作用するが、回転輪体8は
上記方向への回転、すなわち、第2風力羽根10が受ける
風力で回転する方向と反対方向の回転を阻止されている
ため、遊星歯車14は自転方向と反対方向に公転し、この
公転運動はギア取付体13を介して中心回転軸2に伝達さ
れるので、該回転軸2は内歯車11と中継ギア7および遊
星歯車14の歯数差で定められる比率で減速することにな
る。
このように風力回転管軸4の回転運動は、回転速度を
減速されて中心回転軸2に伝達されるので、風力回転管
軸4に掛る負荷が軽減されると共に遊星歯車14の公転運
動をギア取付体13を介して中心回転軸2に伝達するもの
であるから、テコの原理により、風力回転管軸4に掛る
負荷は該部においても軽減される。したがって、風力回
転管軸4は風力が弱いときでも円滑に回転して、この回
転運動を中心回転軸2へ伝達し、該回転軸2の回転運動
を出力エネルギーとして得ることが可能となる。
一方、風力回転輪体8は、該ハウジング9の回転運動
を内歯車11、遊星歯車14、ギア取付体13を介して中心回
転軸2に伝達するものであるが、このハウジング9の回
転運動は上記回転管軸4の場合と異なり、減速されずに
中心回転軸2に伝達されることになるため、ハウジング
8は回転管軸4との比較において風力が強くならないと
独自の回転はしないが、風力が次第に強くなって所定値
以上に達すると、独自で回転する。
そこで、上記したように回転管軸4からの入力エネル
ギーで中心回転軸2が回転しているとき、回転輪体8が
回転し始めると、回転輪体8の回転速度が遅い間は、ハ
ウジング9の回転運動が内歯車11、遊星歯車14、ギア取
付体13を介して中心回転軸2へ伝達されるので、回転軸
2は回転輪体8の回転量だけ無段階に増速されて回転す
ることになる。そして、回転輪体8の回転速度が次第に
速くなって回転管軸4に打ち勝つと、遊星歯車14は回転
を停止し、回転輪体8と回転管軸4は1対1、すなわ
ち、同じ速さで回転する。したがって、回転輪体8の回
転運動は内歯車11、遊星歯車14、ギア取付体13を介して
中心回転軸2へ直接伝達されるので、回転軸2も回転輪
体8と一体的に回転し、出力エネルギーが得られる。
そして、上記のように回転輪体8が独自で回転中、風
力が弱くなったり、仕事側からの負荷が所定値以上に増
大すると、回転輪体8の独自の回転は中断されるが、回
転管軸4は弱風力下でも回転しているので、入力エネル
ギーは回転管軸4側に自動的に切換えられ、該管軸4か
らの回転運動を受けて中心回転軸2が回転を継続し、ま
た、風力が強くなったときは再び独自で回転する。この
ように、中心回転軸2は、その時点における風力の強弱
および回転軸2に掛る負荷の大小に応じて自動的に選択
された風力回転管軸4又は風力回転輪体8を入力源とし
て回転し、出力エネルギーを提供する。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例につき説明す
る。第1図、第2図は本発明を風力発電機の駆動用の応
用した1実施例を示す風力回転駆動機構である。これら
の図において、1は取付機体、2は中心回転軸で、回転
軸2はベアリング3等を介して機体1に回転自在に支持
させて配設されている。4は端部の外周部に第1風力羽
根5を固定装着した風力回転管軸で、該管軸4は中心回
転軸2にメタル6等を介して回転自在に嵌合して配設さ
れ、上記羽根5が受ける風力で回転するように構成され
ている。実施例では管軸4を反時計方向に回転するよう
に構成されている。7は管軸4の他端部に固定軸装した
中継ギアである。
8は円筒状に形成したハウジング9の外周壁部に第2
風力羽根10を、また、内周壁部には内歯車11を備えた風
力回転輪体で、風力回転輪体8は内歯車11を中継ギア7
と相対応させると共に中心回転軸2と同軸線をなして風
力回転管軸4上にベアリング12等を介して回転自在に軸
装され、上記羽根10が受ける風力で上記回転管軸4と同
一方向へ回転するように構成されている。実施例では輪
体8を反時計方向に回転するように構成されている。
13は上記ハウジング9内に位置づけされて中心回転軸
2に固定され、該回転軸2と一体回転するように配設し
ギア取付体、14は中継ギア7および内歯車11に夫々噛合
させてギア取付体13に回転自在に装着した遊星歯車で、
歯車14は自転しながら中継ギア7の外周を公転するよう
になっている。実施例ではギア取付体13に軸15を固定装
着し、この固定軸15に遊星歯車14をベアリング16等を介
して回転自在に軸装してあるが、歯車14を軸15に固定軸
装し、この軸15をギア取付体13に回転自在に支持させて
取付けるように構成しても良い。また、実施例では、遊
星歯車14を3個設けたものが図示(第2図参照)されて
いるが、この歯車14の個数は任意に増減し得るものであ
る。
そして、上記回転輪体8は第2風力羽根10が受ける風
力で回転する方向(実施例では反時計方向)と反対方向
の回転を阻止するように構成するもので、実施例ではハ
ウジング9の後壁面にラチェット17を固定装着すると共
に、このラチェット17に、取付機体1の適当部に回転自
在に枢着18したラチェット爪19をバネ20で押圧して係合
させたものが図示されている。これにより、ハウジング
9は反時計方向には回転自在であるが、時計方向に対し
ては回転しないように構成されている。この場合におい
て、上記ハウジング9の一方向に対しての回転阻止機構
はワンウエーカムクラッチ等の他の機構を変えても良い
もので、要は羽根10が受ける風力で回転する方向と反対
方向の回転を阻止し、これにより、遊星歯車14の回転
(自転)運動でハウジング9が逆方向へ回転するのを阻
止するように構成すれば良いものである。
図中、21は回転軸22を連結体23により中心回転軸2と
一体的に連結固定して機体1の後部に固設した発電機を
示すものである。
実施例の風力回転駆動機構は上記のように構成したも
ので、次にその動作等につき説明する。風力回転管軸4
は風力回転輪体8に比べ弱い風力で回転する。そこで、
第1風力羽根5が風力を受けて回転(反時計方向)する
と、これと一体の回転管軸4は反時計方向へ回転する。
管軸4が回転すると、この回転運動は中継ギア7を介し
て遊星歯車14に伝達されるので遊星歯車14は時計方向に
回転する。該歯車14が回転すると、該歯車14は内歯車11
との噛合により反時計方向へ公転し、この公転運動はギ
ア取付体13を介して中心回転軸2に伝達されるが、中継
ギア7の回転運動は所定の比率で減速されると共にギア
取付体13を介して回転軸2へ伝達されるので、該ギアの
減速機構およびテコの原理のパワーアップされて中心回
転軸2へ伝達され、この回転軸2の出力エネルギーによ
り発電機21の回転軸22を回転して発電機21を駆動する。
次に風力が強くなると風力回転輪体8が反時計方向へ
回転し始める。そして、回転輪体8が回転し始めると、
回転輪体8の回転速度が遅い間にあっては、ハウジング
9の回転運動が内歯車11、遊星歯車14、ギア取付体13を
介して中心回転軸2へ伝達されるので、回転軸2の回転
速度は回転輪体8の回転速度に応じて無段階に加速され
る。そして、回転輪体8の回転速度が次第に速くなって
回転管軸4に打ち勝つと、遊星歯車14は回転を停止し、
回転輪体8と回転管軸4は一体となって同速で回転す
る。したがって、回転輪体8の回転運動は内歯車11、遊
星歯車14、ギア取付体13を介して中心回転軸2へ直接伝
達されるの、回転軸2も回転輪体8と一体的に回転し、
この出力エネルギーを発電機21に供給する。
そして、上記のように回転輪体8が独自で回転中、風
力が弱くなったり、仕事側からの負荷が所定値以上に増
大すると、回転輪体8の独自の回転は中断されるが、回
転管軸4は弱風力下でも回転しているので、入力エネル
ギーは回転管軸4側に自動的に切換えられ、該管軸4か
らの回転運動を受けて中心回転軸2が回転を継続し、ま
た、風力が強くなったとき、入力エネルギーは再び回転
輪体8側に自動的に切換わる。
このように、中心回転軸2は、その時点における風力
の強弱および回転軸2に掛る負荷の大小に応じて自動的
に選択された風力回転管軸4又は風力回転輪体8を入力
源として回転し、出力エネルギーを連続的に供給する。
(発明の効果) 本発明は上記のように構成したので、本発明によれ
ば、風力の強弱に対応して効率良く円滑良好に回転駆動
すると共に装置をコンパクト化し得る風力回転駆動機構
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明に係る風力回転駆動機構を風力発電機の
駆動用に応用した1実施例を示す縦断面図、第2図は第
1図の1−1線断面図である。 2……中心回転軸、4……風力回転管軸、5……第1風
力羽根、7……中継ギア、8……風力回転輪体、9……
ハウジング、10……第2風力羽根、11……内歯車、13…
…ギア取付体、14……遊星歯車、17……ラチェット、19
……ラチェット爪。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(イ)回転自在に支持させて配設した中心
    回転軸、(ロ)外周部に第1風力羽根を備え、上記中心
    回転軸に回転自在に嵌合して配設され、上記羽根が受け
    る風力で回転するように構成した風力回転管軸、(ハ)
    該回転管軸に固定軸装した中継ギア、(ニ)ハウジング
    の外周壁部に第2風力羽根を、また、内周壁部には内歯
    車を備え、該内歯車を上記中継ギアと相対応させると共
    に上記中心回転軸と同軸線をなして上記風力回転管軸上
    に回転自在に軸装され、上記第2風力羽根が受ける風力
    で上記回転管軸と同一方向へ回転するように構成した風
    力回転輪体、(ホ)上記ハウジング内に位置づけされて
    上記中心回転軸に固定され、中心回転軸と一体回転する
    ように配設したギア取付体、(ヘ)上記内歯車および上
    記中継ギアに夫々噛合させて上記ギア取付体に回転自在
    に装着され、自転しながら上記中継ギアの外周を公転す
    る遊星歯車を備え、 上記回転輪体は、上記第2風力羽根が受ける風力で回転
    する方向と反対方向の回転を阻止するように構成されて
    おり、上記回転管軸および上記回転輪体の風力による回
    転運動を上記中心回転軸に伝達して該中心回転軸を回転
    するように構成したことを特徴とする風力回転駆動機
    構。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2003016712A1 (fr) * 2001-08-10 2003-02-27 Kanki, Kenzou Generateur eolien
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US1637398A (en) 1926-01-14 1927-08-02 Syracusa Michael Airplane construction

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