JP3133195U - Wind generator with built-in rotor that starts at low wind speed - Google Patents
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Abstract
【課題】低風速で起動するローター内蔵式の風力発電機を提供する。
【解決手段】風車20、発電機、組み合せユニット、及び尾翼50を備える。風車20はディスク21及びディスク21の周辺に取り付けられるユニットブレード22を含む。発電機のローターはディスク21に連接し、ディスク21が届け渡す機械エネルギーを受けて電気エネルギーを発生する。組み合せユニットは発電機の送電導線と連接し、発電機が発生した電力を送り出す。発電機及び組み合せユニットはケーシング32内に設置される。尾翼50は連接棒51をもってケーシング32の底部に固定される。尾翼50は風力の作用によって風車20及びケーシング32は有効に風を受ける方向へ転向する。
【選択図】図2A rotor generator with a built-in rotor that starts at a low wind speed is provided.
A wind turbine, a generator, a combination unit, and a tail are provided. The windmill 20 includes a disk 21 and a unit blade 22 attached to the periphery of the disk 21. The rotor of the generator is connected to the disk 21 and receives electrical energy delivered by the disk 21 to generate electrical energy. The combination unit is connected to the power transmission line of the generator and sends out the electric power generated by the generator. The generator and the combination unit are installed in the casing 32. The tail 50 is fixed to the bottom of the casing 32 with a connecting rod 51. The tail 50 is turned in the direction in which the wind turbine 20 and the casing 32 are effectively subjected to wind by the action of wind force.
[Selection] Figure 2
Description
本考案は風力発電設備に関し、更に詳しく言えば、それは低風速で起動するローター内蔵式の風力発電機に関するものである。 The present invention relates to wind power generation equipment, and more particularly to a wind generator with a built-in rotor that starts at a low wind speed.
図1に示す風車は一つのディスクにブレードを連接し、ブレードは長帯型の三枚式であり、ディスクの面積は風車全体の中の極めて一部分だけを占める。構造力学によれば、長帯型ブレードの構造強度は不安定であり、風を受けると曲げの現象が起こり、かつ風によって揺れることが顕著であり、風切りが不安定な情況になる。 The windmill shown in FIG. 1 has a blade connected to one disk, and the blade is a long-band three-piece type. The area of the disk occupies only a very part of the entire windmill. According to the structural mechanics, the structural strength of the long-striped blade is unstable. When subjected to wind, the phenomenon of bending occurs, and it is prominent that the wind sways.
風力発電機が容易に起動されるか否かは、発電機のローターの慣性質量及びステップ回転回しモーメントが決定的要素である。ローターの慣性質量が小さいほど、起動しやすい。高ステップ回転回しモーメントの発電機はステップ回転ポイントがあり、低速起動はスムーズでなく、相対的に風車の起動風速は高くなる。 Whether or not the wind power generator is easily started is determined by the inertial mass and step rotation torque of the generator rotor. The smaller the rotor inertial mass, the easier it is to start. The generator of the high step rotation moment has a step rotation point, and the low speed startup is not smooth, and the startup wind speed of the windmill is relatively high.
風力発電機には風車の後端に独立した発電機設備があり、前記発電機設備は発電機及び整流器をケーシング内に統合する。風力発電機を組み付ける段階において、まず後端の蓄電システムまたは給電負荷システムに採用される特定電圧(例えば、12V、24V、36V、48V)を確認しなければならず、それからその特定電圧を出力できる発電設備を選定する。発電設備を交換することをもって違う電圧出力に応じる手段は、風力発電機の設置コストを極めて高くしてしまうが、電圧の出力及び応用範囲は一定の範囲に限定される。 The wind power generator has an independent generator facility at the rear end of the wind turbine, which integrates the generator and the rectifier in a casing. At the stage of assembling the wind power generator, it is necessary to first confirm a specific voltage (for example, 12V, 24V, 36V, 48V) adopted in the rear-end power storage system or power supply load system, and then the specific voltage can be output. Select power generation equipment. The means for responding to different voltage outputs by exchanging the power generation equipment increases the installation cost of the wind power generator, but the voltage output and application range are limited to a certain range.
前記分析に鑑み、本考案の発電機は、ブレードが風力エネルギーを摘み取る能力、風車の構造強度、風力エネルギーの利用率、発電機のローターの慣性質量、ステップ回転回しモーメント、起動風速、電圧の出力等方面に対して改良設計をおこなった。 In view of the above analysis, the generator of the present invention has the ability of the blade to pick up wind energy, the structure strength of the windmill, the utilization rate of wind energy, the inertia mass of the rotor of the generator, the step rotation torque, the starting wind speed, and the output of voltage. Improved design for the isotropic direction.
本考案は、低風速で起動する内ローター式風力発電機で、それは風車、発電機、カーボンブラシ滑り環の組み合せユニット、及び尾翼を備え、風車の主要はディスク及び前記ディスクの周辺に取り付けられるユニットブレードを含み、発電機のローターは前記ディスクに連接し、前記ディスクが届け渡す機械エネルギーを受けて電気エネルギーが発生し、前記カーボンブラシ滑り環の組み合せユニットは前記発電機の送電導線と連接し、発電機が発生した電力を送り出し、前記発電機及び前記カーボンブラシ滑り環の組み合せユニットはケーシング内に設置され、前記尾翼は連接棒をもって前記ケーシングの底部に固定され、前記ディスクは円盤の構造で、それの外周には接合縁が設けられ、接合縁は前記ユニットブレードとの取り付けに供され、前記ディスクの半径及びユニットブレードの長さの合計は前記風車が掠める面積の半径を構成する。前記ユニットブレードはそれの長幅の比例をもって寛板の形状を構成し、かつ五ないし六枚の数の平均間隔をもって前記ディスクの接合縁に取り付けられ、前記発電機は内ローター式であり、かつ低ローターの慣性質量及び低ステップ回転回しモーメントの特性を備え、前記風力発電機は高定額電圧の出力を採用し、並びに後端転換システムをもって電圧が調整される。 The present invention is an inner rotor type wind power generator that starts at a low wind speed, and includes a windmill, a generator, a combination unit of a carbon brush sliding ring, and a tail, and the main part of the windmill is a disk and a unit attached to the periphery of the disk Including a blade, the rotor of the generator is connected to the disk, electrical energy is generated in response to the mechanical energy delivered by the disk, the combined unit of the carbon brush sliding ring is connected to the power transmission line of the generator, The power generated by the generator is sent out, and the combined unit of the generator and the carbon brush sliding ring is installed in the casing, the tail is fixed to the bottom of the casing with a connecting rod, and the disc has a disk structure, A joint edge is provided on the outer circumference of the unit blade, and the joint edge is used for attachment to the unit blade. Is the sum of the lengths of the radius and the unit blades of said disk constitutes the radius of the area where the wind turbine is graze. The unit blade is configured in the shape of a plate with a proportion of its long width, and is attached to the joint edge of the disk with an average interval of five to six, the generator is of the inner rotor type, and With the characteristics of low rotor inertia mass and low step rotation moment, the wind power generator adopts a high fixed voltage output, and the voltage is adjusted with a rear end conversion system.
すなわち、本考案の第1考案は、低風速で起動するローター(rotor)内蔵式の風力発電機であって、風車20と、発電機30と、組み合せユニット(unit)40と、尾翼50を含み、前記風車は、ディスク(disk)21及び前記ディスク21の周辺に取り付けられるユニットブレード(unit blade)22を少なくとも備え、前記発電機のローター31は、前記ディスク21に連接して前記ディスク21が届け渡す機械エネルギー(energy)を受けて電気エネルギーを発生し、前記組み合せユニット40は、前記発電機30の送電導線34と連接して発電機が発生した電力を送り出し、前記発電機30及び前記組み合せユニット40はケーシング(casing)32内に設置され、前記尾翼50は連接棒51をもって前記ケーシング32の底部に固定され、前記ディスク21は円盤の構造で、該円盤構造の外周には接合縁23が設けられ、接合縁23は前記ユニットブレード22に取り付けられ、前記ユニットブレード22と前記接合縁23が組み合せる端部には接合溝24が設けられ、前記接合縁23は接合溝24内に嵌め込まれ、固定部材25でもって前記ユニットブレード22が前記接合縁23に固定され、前記ディスク21の半径及びユニットブレード22の長さの合計は前記風車が占める面積における半径を構成し、前記ディスク21の直径は少なくとも前記ユニットブレード22の長さの二分の一以上の比例を占め、前記ディスク21及び前記ユニットブレード22で協働して風力エネルギーを取得し、前記ユニットブレード22は当該ユニットブレードの長幅の比例をもって幅広の板形状を構成してあり、かつ、少なくとも五枚のユニットブレードが、等間隔で前記ディスク21の接合縁23に取り付けられることを特徴とする、低風速で起動するローター内蔵式の風力発電機であることを要旨としている。
That is, the first device of the present invention is a wind generator with a built-in rotor that starts at a low wind speed, and includes a
また、本考案の第2考案は、前記発電機30は、ローターの慣性質量及びステップ(step)回転モーメント(moment)が低特性の発電機であることを特徴とする、本考案の第1考案に記載の低風速で起動するローター内蔵式の風力発電機であることを要旨としている。
Also, according to a second device of the present invention, the
また、本考案の第3考案は、前記風力発電機の出力電圧は三相80ボルト(volt)であり、前記電圧は後端転換システム(system)をもって特定電圧値に調整されることを特徴とする、本考案の第1考案に記載の低風速で起動するローター内蔵式の風力発電機であることを要旨としている。 According to a third aspect of the present invention, the output voltage of the wind power generator is three-phase 80 volts, and the voltage is adjusted to a specific voltage value by a rear end conversion system. The gist of the present invention is the wind generator with a built-in rotor that starts at a low wind speed described in the first device of the present invention.
本考案の風車は風力エネルギーの利用率を増やすことができ、低風速の風力環境において起動することができる。 The windmill of the present invention can increase the utilization rate of wind energy and can be activated in a wind environment with a low wind speed.
本考案の風車は安定運転を増進する機能を備える。 The windmill of the present invention has a function of improving stable operation.
本考案の発電機は低ローターの慣性質量を及び低ステップ回転回しモーメントの特性を備える。 The generator of the present invention has the characteristics of low rotor inertia mass and low step rotation moment.
本考案の風力発電機は後端の再生エネルギーを利用した費用を低減することができる。 The wind power generator of the present invention can reduce the cost of using the renewable energy at the rear end.
以下、図面を参照しながら、本考案の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図面に示すように、本考案の風力発電機は風車20、発電機30、カーボンブラシ滑り環の組み合せユニット40、及び尾翼50を備える。風車20の主要はディスク21及び前記ディスク21の周辺に取り付けられるユニットブレード22を含む。発電機30のローター31は前記ディスク21に連接し、前記ディスク21が届け渡す機械エネルギーを受けて電気エネルギーを発生する。前記カーボンブラシ滑り環の組み合せユニット40は前記発電機30の送電導線34と連接し、発電機30が発生した電力を送り出す。前記発電機30及び前記カーボンブラシ滑り環の組み合せユニット40はケーシング32内に設置される。前記尾翼50は連接棒51をもって前記ケーシング32の底部に固定される。前記尾翼50は風力の作用によって風車20及び前記ケーシング32は有効に風を受ける方向へ転向する。
As shown in the drawings, the wind power generator of the present invention includes a
前記尾翼50の設計は前記ケーシング32及び風車20を風によって回転する機構になり、これは前記発電機の送電導線34が絡まる問題に直面するので、前記カーボンブラシ滑り環の組み合せユニット40を用いて解決する。前記カーボンブラシ滑り環の組み合せユニット40のカーボンブラシ41は発電機30の送電導線34に接続され、銅リング42は固定軸43の外側に取り付けられ、前記ケーシング32は固定軸43を回って回転することができ、カーボンブラシ41はコネクター(connector)44をもってケーシング32と固定した関係を生じ、ケーシング32に伴って回転するカーボンブラシ41は固定した銅リング(ring)42と接触し、電気エネルギーを銅リング42に送り、銅リング42は他の送電導線45に接続され、前記送電導線45は固定軸43内に貫き入ってケーシング32の外まで延伸する。このように、ケーシング32がどんなに回転しても、前記送電導線45はすべて影響を受けなく、電線が絡まる問題を生じない。
The design of the
本考案の風車20のディスク21は円盤構造で、外周には厚さがディスクより薄い接合縁23が設けられ、接合縁23は前記ユニットブレード22に取り付けられる。前記ユニットブレード22と前記接合縁23が組み合せる端部には接合溝24が設けられ、前記接合縁23は接合溝24内に嵌め込み、かつ若干の固定部材25をもって前記ユニットブレード22を前記接合縁23に固定する。
The
図面に示す本考案風力発電機のローターはステーター(stator)の内部で回転する発電構造になっている。ローターの直径が小さいものはローターの慣性質量も小さく、起動しやすい。 The rotor of the inventive wind power generator shown in the drawings has a power generation structure that rotates inside a stator. A rotor with a small diameter has a small inertial mass of the rotor and is easy to start.
本考案の風車のディスクの半径とユニットブレードの長さはおのおのそれの面積の半径の相当な比例を占め、大直径のディスクをもって風車の面積を増やし、ユニットブレードは幅広の板形状であるので風当たりの面積が増え、風車の風力エネルギーの利用率は向上する。 The radius of the disk of the wind turbine of the present invention and the length of the unit blade occupy a considerable proportion of the radius of the area of each, and the area of the wind turbine is increased with a large diameter disk. The area of the wind turbine will increase, and the wind energy utilization rate of the windmill will improve.
本考案の風車のディスクは風車全体に対して大きな面積比を有する構造であり、ディスクは風車の質量センター(center)を構成し、風車の回転重心を安定する効果を備え、回転の騒音を小さくする。 The disc of the wind turbine of the present invention has a structure having a large area ratio with respect to the whole wind turbine, and the disc constitutes the center of mass of the wind turbine, has the effect of stabilizing the rotational center of gravity of the wind turbine, and reduces the noise of rotation. To do.
本考案は永久磁石発電機を採用し、発電機ローターの直径を32mm、磁石の厚さを3mm、全長さを99mmに設定している。ローターの慣性質量の式J=1/4 GD2[Gはローターの重量(KG)、Dはローターの直径(m)]によって演算すれば、本考案の発電機には低ローターの慣性質量の特性を備え、発電機自身が起動しやすいものであることがわかる。 The present invention employs a permanent magnet generator, and the generator rotor diameter is set to 32 mm, the magnet thickness is set to 3 mm, and the total length is set to 99 mm. The rotor inertia mass formula J = 1/4 GD 2 [G is the rotor weight (KG), D is the rotor diameter (m)], and the generator of the present invention has a low rotor inertia mass. It can be seen that the generator itself is easy to start up.
永久磁石電機について云えば、ステップ回転を下げる方法の一つは誘導鎖交磁束の差異を下げることで、その手段は分数スロット(slot)の方法を採用し、磁石とスロット歯が真向かう機会を減らすか、または極力極数とスロット数の最小公倍数を高め、例えば8極9スロットで、360度の空間角度をもって磁極数とステーターのスロットの最小公倍数で割ると、8極9スロットの周期は5度であり、ステップ回転の機械角度が小さく、ステップ回転の状況は明らかな改善が得られる。 For permanent magnet electric machines, one way to lower the step rotation is to reduce the difference in the induced flux linkage, and that means adopts a fractional slot method, giving the magnet and slot teeth the opportunity to head straight. By reducing or increasing the least common multiple of the number of poles and the number of slots, for example, by dividing the number of poles and the least common multiple of the slots of the stator with a spatial angle of 360 degrees by 8 poles and 9 slots, the period of 8 poles and 9 slots is 5 The mechanical angle of the step rotation is small and the step rotation situation can be clearly improved.
本考案の風力発電機は三相80ボルト以上の高定額電圧出力を採用し、更に後端の転換システム(変圧器、整流器)を経て特定低電圧の交流電気または直流電気に転換する。これによって本考案の風力発電機は小電圧降下、小銅損、小熱損失の送電特性を備える。 The wind power generator of the present invention adopts a three-phase 80 volt or higher high fixed voltage output, and further converts to a specific low voltage AC electricity or DC electricity via a rear end conversion system (transformer, rectifier). As a result, the wind power generator of the present invention has transmission characteristics such as a small voltage drop, a small copper loss, and a small heat loss.
なお、高定額電圧出力の風力発電機は後端転換システム(変圧器、整流器)を変える手段を用いて、後端の蓄電システムまたは給電消費システムの特定電圧に対処する。簡単に言えば、一台の風力発電機は違う蓄電システムまたは給電消費システムに対応することができ、それの違いは後端転換システム(変圧器、整流器)の変換だけであり、この変換は実施が容易でかつコストも安いので、風力発電機の建設コストを大幅に下げることができ、後端の再生エネルギーを利用する費用を低減することができる。
In addition, the wind generator with high fixed voltage output uses a means for changing the rear end conversion system (transformer, rectifier) to cope with the specific voltage of the rear end power storage system or the power consumption system. Simply put, a single wind power generator can accommodate different power storage systems or power consumption systems, the only difference being the conversion of the rear end conversion system (transformer, rectifier), this conversion being carried out Therefore, the construction cost of the wind power generator can be significantly reduced, and the cost of using the renewable energy at the rear end can be reduced.
20 風車
21 ディスク
22 ユニットブレード
23 接合縁
24 接合溝
25 固定ユニット
30 発電機
31 ローター
32 ケーシング
34 送電導線
40 組み合せユニット
41 カーボンブラシ
42 銅リング
43 固定軸
44 コネクター
50 尾翼
51 連接棒
20
Claims (3)
風車と、発電機と、組み合せユニットと、尾翼を含み、
前記風車は、ディスク及び前記ディスクの周辺に取り付けられるユニットブレードを少なくとも備え、
前記発電機のローターは、前記ディスクに連接して前記ディスクが届け渡す機械エネルギーを受けて電気エネルギーを発生し、
前記組み合せユニットは、前記発電機の送電導線と連接して発電機が発生した電力を送り出し、
前記発電機及び前記組み合せユニットはケーシング内に設置され、
前記尾翼は連接棒をもって前記ケーシングの底部に固定され、
前記ディスクは円盤の構造で、該円盤構造の外周には接合縁が設けられ、
接合縁は前記ユニットブレードに取り付けられ、
前記ユニットブレードと前記接合縁が組み合せる端部には接合溝が設けられ、
前記接合縁は接合溝内に嵌め込まれ、固定部材でもって前記ユニットブレードが前記接合縁に固定され、
前記ディスクの半径及びユニットブレードの長さの合計は前記風車が占める面積における半径を構成し、
前記ディスクの直径は少なくとも前記ユニットブレードの長さの二分の一以上の比例を占め、
前記ディスク及び前記ユニットブレードで協働して風力エネルギーを取得し、
前記ユニットブレードは当該ユニットブレードの長幅の比例をもって幅広の板形状を構成してあり、かつ、少なくとも五枚のユニットブレードが、等間隔で前記ディスクの接合縁に取り付けられることを特徴とする、
低風速で起動するローター内蔵式の風力発電機。 A wind generator with a built-in rotor that starts at a low wind speed,
Including a windmill, generator, combination unit, and tail,
The windmill includes at least a disk and a unit blade attached to the periphery of the disk,
The rotor of the generator generates electrical energy in response to mechanical energy delivered by the disk connected to the disk,
The combination unit is connected to the power transmission line of the generator to send out power generated by the generator,
The generator and the combination unit are installed in a casing,
The tail is fixed to the bottom of the casing with a connecting rod;
The disk has a disk structure, and a bonding edge is provided on the outer periphery of the disk structure.
The joining edge is attached to the unit blade,
The end where the unit blade and the joining edge are combined is provided with a joining groove,
The joining edge is fitted into a joining groove, and the unit blade is fixed to the joining edge with a fixing member,
The total of the radius of the disk and the length of the unit blade constitutes the radius in the area occupied by the windmill,
The diameter of the disk occupies at least one-half of the length of the unit blade;
Wind energy is acquired in cooperation with the disk and the unit blade,
The unit blade has a wide plate shape in proportion to the long width of the unit blade, and at least five unit blades are attached to the joint edge of the disk at equal intervals.
Wind generator with built-in rotor that starts at low wind speed.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2007-04-17 JP JP2007002743U patent/JP3133195U/en not_active Expired - Lifetime
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