JP3135220U - 風力発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】乱気流又は遅い気流状態においても機能することができる風力発電機を提供する。
【解決手段】風力発電機は、柱、柱に取り付けられたレール、及び柱の最上部に回転可能に取り付けられたブレードアセンブリを有する。ブレードアセンブリは、ベースの周囲に放射状に形成された多数のブレードを含む。各ブレードは、多数の通風孔、羽根板、及び多数の安全弁を有する。羽根板は、ブレードに加わる風力を調節するように、制御可能に取り付けられて通風孔を開放又は閉鎖する。安全弁は、枢動可能に取り付けられてブレードを貫通して形成された弁孔を選択的に覆い、ブレードに加わる風の抵抗力を防ぐ。従って、本風力発電機は、乱気流と低風力の両方において破損することなく作動することができる。
【選択図】図１

Description

本考案は、発電機に関し、より具体的には、高風速でも損傷することなく、乱気流において、低風速で機能する風力タービンに関する。

風力発電機は、風からの運動エネルギーを電気に変換するための機械であり、異なる状況に適応するために様々なタイプに発展している。

風力発電機は、柱、ブレードアセンブリ、及び発電機を備える。柱は、垂直に取り付けられる。発電機は、柱に取り付けられて電気を発生する。
ブレードアセンブリは、発電機に回転可能に取り付けられ、風で水平に回転し、発電機を機能させる。

しかしながら、そのような種類の風力発電機は、回転の度に生成される脈動トルクに悩まされ、その効率性が、ブレードが風に向かって回転する際に生じる抵抗によって低減する。
また、風力発電機は、高地に取り付けるのには不適当であり、地上近くではより遅い風速で作動しなければならず、従って、不便であり、その結果、低エネルギー抽出効率となる。

この欠点を克服するため、本考案は、風力発電機を提供し、上述の問題を取り除く又は軽減する。

本考案の主な目的は、いかなる乱気流又は遅い気流状態においても機能することができる風力発電機を提供することである。

その他の目的は、風力発電機が損傷するのを防ぐため、風力発電機は、ブレードアセンブリのブレードの負荷を自動的に釣り合わせるブレードアセンブリを有する。

本考案のその他の目的、利益、及び新規の特徴は、添付の図面と併用された時、以下の詳細な記述からより明らかとなる。

図１、図２、及び図３を参照すると、本考案に従う風力発電機は、柱（１０）、レール（２０）、ブレードアセンブリ（３０）、ステーアセンブリ（４０）、発電機アセンブリ（６０）、及び任意の加速モータ（７０）を備える。

柱（１０）は、管状であり、建物の表面や地面等にしっかりと取り付けられ、最上部及び柱（１０）の最上部の近くに対向して垂直に取り付けられた少なくとも２つの支持バー（１１）を有する。

レール（２０）は環状であり、柱（１０）の支持バー（１１）に取り付けられる。

ブレードアセンブリ（３０）は、柱（１０）の最上部に回転可能に取り付けられ、風によって押されて柱（１０）に対して回転し、ベース（３１）、ベアリング（３２）、及び多数のブレード（３３）を有する。

図６を参照すると、ベース（３１）は蓋無しの容器であり、円筒形でもよく、底部開口部（３１０）を有する。
底部開口部（３１０）は、柱（１０）の最上部周囲に回転可能に取り付けられ、内表面及び底部開口部（３１０）の内表面周囲に形成された多数の内歯（３１１）を有する。

ベアリング（３２）は、ベース（３１）の底部開口部（３１０）及び柱（１０）の最上部に取り付けられ、ベース（３１）の回転を促進する。

図５を参照すると、ブレード（３３）は、互いに対し所定の角度でベース（３１）から放射状に突出し、各ブレード（３３）は、制御翼（３４）、固定翼（３５）、多数の安全弁（３６）、及びロードイコライザ（５０）を有する。
好適な実施の形態は、４つのブレード（３３）を備える。

制御翼（３４）は、先端部、ラフ（ｌｕｆｆ）エッジ、ラフ表面、リーチ（ｌｅｅｃｈ）表面、多数の通風孔（３４０）、及び多数の羽根板（３４１）を有する。通風孔（３４０）は、制御翼（３４）を貫通して形成される。
羽根板（３４１）は、ラフ表面に枢動可能に取り付けられ、通風孔（３４０）に対応して通風孔（３４０）を制御可能に開放又は閉鎖し、対応するブレード（３３）の抵抗を調節する。各羽根板（３４１）は、リーチ表面及び羽根板（３４１）を貫通して形成された複数の弁孔（３４２）を有する。

固定翼（３５）は、所定の角度で制御翼（３４）のラフエッジに沿って取り付けられ、先端部、ラフ表面、リーチ表面、リーチエッジ、複数の弁孔（３５０）、多数の伸縮支柱（３５１）、ホイールブラケット（３５２）、及びホイール（３５３）を有する。

弁孔（３５０）は、第２の固定翼（３５）を貫通してそれぞれ別々に形成される。

伸縮支柱（３５１）は、固定翼（３５）のリーチ表面に枢動可能に取り付けられ、各伸縮支柱（３５１）は、対応する羽根板（３４１）に接続されたシャフトを有し、制御翼（３４）の対応する通風孔（３４０）の対応する羽根板（３４１）を制御可能に開放又は閉鎖する。

ホイールブラケット（３５２）は、固定翼（３５）の先端部近くのリーチエッジにしっかりと取り付けられ、レール（２０）に対応する。
ホイール（３５３）は、ホイールブラケット（３５２）に回転可能に取り付けられてブレードアセンブリ（３０）の回転を促進し、ブレードアセンブリを安定させる。
安全弁（３６）は、羽根板（３４１）及び固定翼（３５）のリーチ表面上に枢動可能に取り付けられ、弁孔（３４２）（３５０）に対応して弁孔（３４２）（３５０）を選択的に覆う。
更に図８及び図９を参照すると、風向きがブレードアセンブリ（３０）の回転と対立する場合、安全弁（３６）が羽根板（３４１）及び固定翼（３５）の弁孔（３４２）（３５０）を開放して風の抵抗を減少する。そうでなければ、風向きがブレードアセンブリ（３０）の回転と一致する場合、安全弁（３６）が羽根板（３４１）及び固定翼（３５）の弁孔（３４２）（３５０）を閉鎖してブレード（３３）に加わる風力を増加する。

各ロードイコライザ（５０）は、センサ（５１）、トラック（５２０）、重り（５２１）、及びネジ棒（５２２）から成り、各対応するブレード（３３）に取り付けられる。

センサ（５１）は、ホイールブラケット（３５２）に取り付けられ、ホイール（３５３）の負荷を検出する。

トラック（５２０）は、ブレード（３３）の固定翼（３５）のリーチ表面上にしっかりと取り付けられる。

重り（５２１）は、トラック（５２０）上に移動可能に取り付けられる。ネジ棒（５２２）は、重り（５２１）を貫通してトラック（５２０）に回転可能に取り付けられ、センサ（５１）によって制御されて回転し、それによってトラック（５２０）上の重り（５２１）の位置を調節して全ブレード（３３）のホイール（３５３）の負荷を釣り合わせる。
ステーアセンブリ（４０）は、多数の支柱（４１）及び多数のウインドラス（４２）から成る。

支柱（４１）は、ベース（３１）の最上部に対してしっかりと取り付けられ、先端を形成する。
ウインドラス（４２）は、支柱（４１）の先端にしっかりと取り付けられ、それぞれブレードアセンブリ（３０）のブレード（３３）に対応し、各ウインドラス（４１）は、対応するブレード（３３）の制御翼（３４）の先端部に接続されたストリング（４１０）を有し、対応するブレードを制御可能に引っ張る。
従って、ブレードアセンブリ（３０）のブレード（３３）の先端部が支持されてホイール（３５３）上の均等負荷を維持する。

発電機アセンブリ（６０）は、変換装置（６１）、発電機（６２）、及び少なくとも１つの輸送パイプ（６３）から成る。
変換装置（６１）は、柱（１０）の最上部近くの柱（１０）にしっかりと取り付けられ、ベース（３１）の底部開口部（３１０）の内歯（３１１）と係合する回転ギアホイール（６１０）を有し、ブレードアセンブリ（３０）と同時に回転して風から運動エネルギーを取り出す。
発電機（６２）は、柱（１０）にしっかりと取り付けられ、運動エネルギーを電気に変換することができる。送出パイプ（６３）は、変換装置（６１）を発電機（６２）に接続し、油圧を使用して変換装置（６１）からのエネルギーを発電機（６２）に送出可能である。

加速モータ（７０）は、柱（１０）の最上部の近くにしっかりと取り付けられ、風速が低過ぎる場合、ブレードアセンブリ（３０）の回転に助力するように、ベース（３１）の底部開口部（３１０）の内歯（３１１）と係合したアクティブギア（７１）を有する。

従って、本考案に従う風力発電機は、回転の度に生成される脈動トルク及びブレード（３３）が風に向かって回転する際に生じる抵抗による破損にあまり影響されない。
本風力発電機は、高い乱気流又は遅い気流の場所で安定的に作動し、高いエネルギー抽出効率性を有する。

本考案の数々の特性及び利益を、本考案の構造及び機能の詳細とともに、上記述において説明したが、本開示は単に例示に過ぎない。
添付の実用新案請求の範囲を表現する用語の広く一般的な意味によって指示される範囲の限界まで、本考案の原理以内で、特に部品の形状、大きさ、及び配置の点で、細かく変更可能である。

本考案に従う風力発電機の斜視図である。 図１における風力発電機の上面図である。 図１における風力発電機の分解斜視図である。 図１における風力発電機のブレードアセンブリの拡大分解斜視図である。 図１における風力発電機のブレードアセンブリ拡大斜視図である。 図１の風力発電機の一部分における側面図である。 高風速で押されている、図５におけるブレードアセンブリの動作側面図である。 低風速で押されている、図５におけるブレードアセンブリの動作側面図である。 気流に逆らって移動している、図１におけるブレードアセンブリの動作側面図である。

Claims (8)

1. 風力発電機であり、
   その風力発電機は、最上部と、柱の最上部の近くに対向して垂直に取り付けられた少なくとも２つの支持バーを有する当該柱と、環状であり柱の支持バーに取り付けられたレールと、柱の最上部に回転可能に取り付けられたブレードアセンブリと、ステーアセンブリと、発電機アセンブリと、を備え、
   ブレードアセンブリは、蓋なし容器であり、柱の最上部周囲に回転可能に取り付けられた底部開口部を有するベースと、ベースの底部開口部及び柱の最上部に取り付けられてベースの回転を促進するベアリングと、所定の角度でベースから放射状に突出している多数のブレードと、を有し、
   ベースは、内表面と、底部開口部の内表面周囲に形成された多数の内歯と、を有し、
   各ブレードは、制御翼と、固定翼と、羽根板及び固定翼のリーチ表面に枢動可能に取り付けられ、羽根板及び固定翼の弁孔に対応して選択的に覆う多数の安全弁と、を有し、
   制御翼は、先端部と、ラフエッジと、ラフ表面と、リーチ表面と、制御翼を貫通して形成される多数の通風孔と、ラフ表面に枢動可能に取り付けられ、それぞれが通風孔に対応して制御可能に覆い、各羽根板がリーチ表面を有する多数の羽根板と、羽根板を貫通して形成される複数の弁孔と、を有し、
   固定翼は、先端部と、ラフ表面と、リーチ表面と、リーチエッジと、固定翼を貫通してそれぞれ離れて形成された複数の弁孔と、を有し、
   ステーアセンブリは、ベースの最上部にしっかりと取り付けられて先端を形成する多数の支柱と、支柱の先端にしっかりと取り付けられ、ブレードアセンブリのブレードにそれぞれ対応する多数のウインドラスと、を有し、
   各ウインドラスは、対応するブレードの制御翼の先端部に接続され、対応するブレードを制御可能に引っ張るストリングを有し、
   発電機アセンブリは、柱の最上部近くの柱にしっかりと取り付けられ、ベースの底部開口部の内歯と係合する回転ギアホイールを有し、ブレードアセンブリと同時に回転して風から運動エネルギーを取り出す変換装置と、柱にしっかりと取り付けられ、運動エネルギーを電気に変換することができる発電機と、変換装置を発電機に接続し、変換のために変換装置からの運動エネルギーを発電機に送る、少なくとも１つの輸送パイプと、
   を備える、風力発電機。
2. 各ブレードの固定翼が、固定翼のリーチ表面に枢動可能に取り付けられた、それぞれ羽根板に対応する多数の伸縮支柱を更に有し、各伸縮支柱は、対応する羽根板に接続されたシャフトを有し、対応する羽根板を制御可能に開放又は閉鎖する、請求項１に記載の風力発電機。
3. 各ブレードの固定翼は、
   固定翼の先端部近くのリーチエッジにしっかりと取り付けられ、レールに対応するホイールブラケットと、
   ホイールブラケットに回転可能に取り付けられてブレードアセンブリの回転を促進してブレードアセンブリを安定させるホイールと、
   を更に有する、請求項２に記載の風力発電機。
4. 各ブレードは、更にロードイコライザを有し、
   ロードイコライザは、
   ブレードのホイールブラケットに取り付けられ、ブレードのホイールの負荷を検出するセンサと、
   ブレードの固定翼のリーチ表面にしっかりと取り付けられたトラックと、
   トラックに摺動可能に取り付けられた重りと、
   重りを貫通してトラックに回転可能に取り付けられ、センサによって制御されて回転し、それによってトラック上の重りの位置を調節するネジ棒と、
   を備える、請求項３に記載の風力発電機。
5. 柱の最上部の近くにしっかりと取り付けられ、ベースの底部開口部の内歯と係合してブレードアセンブリの回転に助力するアクティブギアを有する加速モータを更に有する、請求項１に記載の風力発電機。
6. 柱が管状である、請求項１に記載の風力発電機。
7. ベースが円筒状である、請求項１に記載の風力発電機。
8. ブレードアセンブリが４つのブレードを備える、請求項１に記載の風力発電機。

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