JP3230662U - Wind power generator - Google Patents
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Abstract
【課題】出力及びコストパフォーマンス効率を増加させる風力発電装置を提供する。【解決手段】中空の塔2と塔外側に固定された回転ブレード10a、10bからなる風力発電装置1であり、塔内には支持軸23が設置されており、上下方向に設置された少なくとも上部垂直軸ブレード24aと下部垂直軸ブレード24bが支持軸に枢動可能に接続され、上部垂直軸ブレードと下部垂直軸ブレードの回転方向は、反対方向に回転するように構成されており、誘導ステータ磁場27は、上部垂直軸ブレードと下部垂直軸ブレードの間の塔に固定され、上部垂直軸ブレードと下部垂直軸ブレードの隣接する端面には、それぞれ、上部垂直軸ブレードと下部垂直軸ブレードと一緒に回転する軸流ブレード28a、28bが設けられており、軸流ブレードは磁化されてローター磁場29a、29bを形成し、誘導ステータ磁場とローター磁場は相互誘導と磁気切断によって発電する。【選択図】図5PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wind power generation device for increasing output and cost performance efficiency. SOLUTION: The wind power generator 1 is composed of a hollow tower 2 and rotating blades 10a and 10b fixed to the outside of the tower, and a support shaft 23 is installed in the tower, and at least an upper portion installed in the vertical direction. The vertical axis blade 24a and the lower vertical axis blade 24b are pivotally connected to the support shaft, and the rotation directions of the upper vertical axis blade and the lower vertical axis blade are configured to rotate in opposite directions. 27 is fixed to the tower between the upper and lower vertical axis blades and on the adjacent end faces of the upper and lower vertical axis blades, along with the upper and lower vertical axis blades, respectively. Rotating axial flow blades 28a and 28b are provided, the axial flow blades are magnetized to form rotor magnetic fields 29a and 29b, and the induced stator magnetic field and rotor magnetic field generate power by mutual induction and magnetic cutting. [Selection diagram] Fig. 5
Description
本考案は一種の風力発電装置であり、特に風力発電の出力電力およびコストパフォーマンス指数(CPINDEX)を増加させることができるものである。 The present invention is a kind of wind power generation device, and in particular, it can increase the output power and cost performance index (CPINDEX) of wind power generation.
風力発電機は、回転軸の方向に従って、垂直軸風力発電機5(図1)および水平軸風力発電機6(図2)に大まかに分けられる。風力発電機の構造は、主に塔、ブレード、発電機の3つの部分で構成されている。なかでも、塔の空間と構造の機能は、1種類のブレードとジェネレーターをサポートするためにのみ使用されており、他の用途に使用されていないのは残念である。 The wind power generator is roughly divided into a vertical axis wind power generator 5 (FIG. 1) and a horizontal axis wind power generator 6 (FIG. 2) according to the direction of the rotation axis. The structure of a wind power generator is mainly composed of three parts: a tower, blades, and a generator. Among other things, the space and structure features of the tower are unfortunately used only to support one type of blade and generator, not for other purposes.
本考案者は、塔が占める空間、構造、および構成は、発電の出力電力を増加させるのに十分な他の機能を発揮する余地があると考えており、重ねて研究することにより、それが改善されており、本考案に至った。 The inventor believes that the space, structure, and composition occupied by the tower has room for other functions sufficient to increase the output power of the power generation, which, through repeated research, can be achieved. It has been improved and led to the present invention.
上記課題を解決するために、本考案の主な目的は、塔の構造設計、空間の使用、およびその風力機能を変更することである。また、ブレードと発電装置の設計、構成、およびシステムの組み合わせにより、風力発電機の出力とコスト対パフォーマンス効率を向上させるためである。 In order to solve the above problems, the main object of the present invention is to change the structural design of the tower, the use of space, and its wind power function. The combination of blade and generator design, configuration, and system also improves the output and cost-performance efficiency of the wind turbine.
本考案の主な特徴は、風力発電機の塔に支持軸が設置され、塔に設置された支持軸が、上下に排列された上部垂直軸ブレードおよび下部垂直軸ブレードと枢動可能に接続されることである。塔の外周壁は上下2つの垂直軸ブレードに対応し、風向き開口部を有し、横風は風向き開口部から塔に入り、上下の垂直軸ブレードを押して回転させることができる。上下の垂直軸ブレードの回転方向は反対方向に回転するように構成されているので、上下の垂直軸ブレードの回転トルクは互いに釣り合っている。また、上下の垂直軸ブレードは発電機ユニットに接続し、出力する回転力で発電する。この設置により、従来の技術で説明した塔によって元々支持されていた1つの風力ブレードおよび発電機に加えて、複数のブレードおよび発電機を設置し、塔内の空力設計を利用して全体的な発電効果を高めることが可能である。 The main feature of the present invention is that a support shaft is installed in the tower of the wind power generator, and the support shaft installed in the tower is pivotally connected to the upper and lower vertical axis blades arranged vertically. Is Rukoto. The outer wall of the tower corresponds to two vertical axis blades above and below, and has a wind direction opening, and crosswinds can enter the tower through the wind direction opening and push and rotate the upper and lower vertical axis blades. Since the rotation directions of the upper and lower vertical axis blades are configured to rotate in opposite directions, the rotational torques of the upper and lower vertical axis blades are balanced with each other. In addition, the upper and lower vertical axis blades are connected to the generator unit to generate electricity with the output rotational force. This installation installs multiple blades and generators in addition to the one wind blade and generator originally supported by the tower described in the prior art, utilizing the aerodynamic design within the tower overall. It is possible to enhance the power generation effect.
上記の目的および効果を達成するために本発明によって採用される技術的手段および構造に関して、以下の実施形態が図示とともに提供され、説明は以下の通りである。 With respect to the technical means and structures employed by the present invention to achieve the above objectives and effects, the following embodiments are provided with illustrations and description is as follows.
本考案は複数のブレードおよび発電機を設置し、塔内の空力設計を利用して全体的な発電効果を高めることが可能である。 In the present invention, it is possible to install a plurality of blades and generators and utilize the aerodynamic design in the tower to enhance the overall power generation effect.
垂直軸風力発電機1に適用される本考案の実施形態の構造図である図3〜8を参照されたい。垂直軸風力発電機1は、中空である塔2、塔2の上部の上に支持された一対の上部および下部回転ブレード10a、10bを含む。回転ブレード10a、10bは、自然風によって回転するように駆動することができ、発電機(図には示されていない)に接続されて電気を生成する。
Please refer to FIGS. 3 to 8 which are structural diagrams of the embodiment of the present invention applied to the vertical axis wind power generator 1. The vertical axis wind power generator 1 includes a
本考案の主な改良点は次のとおりである。 The main improvements of the present invention are as follows.
塔2は、内部に中空スペース20を有する中空の柱である。塔2の外周は、複数の支柱21に囲まれており、支柱21の側壁は、塔2の外周壁22に接続されている。このようにして、塔2の構造強度が向上し、それにより、塔2の外周壁22を構成するプレート材料の材質の要件が低減され、コストが削減される。不動の支持軸23が中空スペース20の内側に設置され、支持軸23の上端が塔2の上部開口から延伸して、前述の回転ブレード10a、10bを枢動可能に接続する。塔2の下端に位置する外周壁22は、塔2内の空気力学的エネルギーを増加させるために開閉することができる複数のダウンベント220を備えている。さらに、塔2の底部外周壁22は光透過性であるため、塔2内の空気を加熱することができ、塔2の下の熱風が上向き上昇する熱風の原理によって、ダウンベント220から塔2に入ると、熱風が煙突効果で上向きに移動する。あるいは、塔2内の空気は、電力によって下向きに駆動され、ダウンベント220を通して適用するために別の塔2に伝達される。
The
塔2の内側上端の支持軸23上で、少なくとも2つの上下排列の上部垂直軸ブレード24aおよび下部垂直軸ブレード24bが、枢動可能に接続されている(図3および図4)。上部および下部垂直軸ブレード24a、24bのそれぞれは、対応する垂直軸ブレード24a、24bに連結されたハーフバレル形状の補助ブレード25a、25bを備えている。ハーフバレル形状の補助ブレード25a、25bは、より多くの横方向の風を吸収し、上下の垂直軸ブレード24a、24bの回転を開始するのを助け、気流を導くことができる。上下の垂直軸ブレード24a、24bの回転方向は、反対方向に回転するように構成されているので、2つの回転トルクは釣り合っている。さらに、上下の垂直軸ブレード24a、24bの回転運動エネルギーは、ギア機構によって発電機に接続されて、個別に発電することができる。上下の垂直軸ブレード24a、24bの回転速度を上げるために、上下の垂直軸ブレード24a、24bのブレード形状は、
煙突効果によって塔2から上方に移動する風によって押して回転するように設計することができる。上下の垂直軸ブレード24a、24bのブレード形状はまた、設計おいて、煙突効果で上方に移動する塔2からの風によって回転される効果を有することができる。
At least two vertically arranged upper
It can be designed to be pushed and rotated by the wind moving upward from the
塔2の外周壁22は、上下の垂直軸ブレード24a、24bに対応する位置に、風向き開口部26を備えている(図7に示すように、少なくとも1つの風向き開口部を有し、本実施形態では複数の風向き開口部である)。塔2の外側を自然に流れる風は、風向き開口部26を通って塔2に入り、上下の垂直軸ブレード24a、24bおよび2つの補助ブレード25a、25bを押して回転させることができる。風量を増加させるために、風向き開口部26に対応する外周壁22の両側には、図7に示すように、塔2の外側に傾斜した風吸引プレート221が設置されている。
The outer
上下隣接する上部および下部垂直軸ブレード24a、24bの間に、水平に設置された誘導ステータ磁場27が塔2に固定されている。誘導ステータ磁場27は、グリッド穴形状の金属板270と、金属板270に巻かれた励起コイル271とを含む(図4)。金属板270の外円は、塔2の内壁によって支持され、位置決めされている。誘導ステータ磁場27に面する上部および下部垂直軸ブレード24a、24bの端面は、それぞれ、上部および下部垂直軸ブレード24a、24bと共に回転する軸流ブレード28a、28bを備えている(すなわち、軸流ブレード28a、28bが回転するとき、塔2の中空スペース20における風の流れの方向は、軸方向に駆動することができる)。2つの軸流ブレード28a、28bは、取り付けられた垂直軸ブレード24a、24bと共に回転する。2つの軸流ブレード28a、28bの回転方向は反対であるが、ブレードの角度は、風力を押す方向が一定になるように設計されている(例えば、風方向は上向きに一定である)。2つの軸流ブレード28a、28bは磁化されてローター磁場29a、29bを形成し、誘導ステータ磁場27は、2つのローター磁場29a、29bに対向して、ローター磁場29a、29bの回転を介して、誘導ステータ磁場27と互いに誘導し、磁気的に切断して、電気を生成する。発電機能は、2つのローター磁場29aおよび29bを反対方向に回転させることによって生成される電力を増加させる。さらに、上部垂直軸ブレード24aの上端には、上部垂直軸ブレード24aと共回転する上部軸流ブレード28cが設けられ、下部垂直軸ブレード24bの下端は、下部垂直軸ブレード24bと結合して連動する下部軸流ブレード28dを備えている。上部軸流ブレード28cおよび下部軸流ブレード28dは、塔2の内部軸流風の押し込みを増加させるように設置されている。
A horizontally installed induction stator
図3および5に示すように、中空スペース20の支持軸12の下に位置し、上部および下部とは別に設置された2つの補助軸流ブレード28e、28fが枢動可能に接続されている。2つの補助軸流ブレード28e、28fは、前述の2つの軸流ブレード28a、28bのように、2つの補助軸流ブレード28e、28fのブレード角度は、軸流風を受けるときに反転するように設計されているので、2つの回転トルクは釣り合い、風向は同じであり、ブレードは磁化されてローター磁場29c、29dを形成する。誘導ステータ磁場27aは、2つの補助軸流ブレード28eおよび28fの間に設置され、誘導ステータ磁場27aは、上記の誘導ステータ磁場27と同じである。それは、グリッド穴形状の金属板270aおよび金属板270aに巻かれる励起コイル271aからなる。ローター磁場29cおよび29dの回転により、誘導ステータ磁場27aと互いに誘導し、磁気的に切断し、電気を生成する。さらに、ローター磁場29cおよび29dの回転方向は反対であり、これは、誘導されたステータ磁場27aとの相互誘導によって生成される電力を増加させることができる。さらに、2つの補助軸方向流れブレード28e、28fの回転は、ダウンベント220から塔2に入る軸方向に流れる風の流速を補助することができ、これは、小さな竜巻効果のようである。2つの補助軸流ブレード28e、28fの回転は、上記の設計と反対であり、これは、ローター磁場29c、29dと誘導されたステータ磁場27aとの間の相互誘導および磁気切断量を増加させ、それによって発電効果を増加させることができる。さらに、2つの補助軸流ブレード28eおよび28fは、上記のように反対方向を有するが、ブレードの形状は、一定の風向の機能を達成するように設計することができる。さらに、その押し込みの風向は、上記の軸流ブレード28a、28bによって押される風向と同じ方向に制限され、その結果、軸流ブレード28a、28bおよび2つの補助軸流ブレード28e、28fは、塔2内の軸方向に流れる風の流動スピードをリレーで押す効果を有する。次に、誘導ステータ磁場27aは、2つの補助軸流ブレード28e、28fの間で除去することができ、2つの補助軸流ブレード28e、28fの回転運動エネルギーは、ギア機構によって発電機を駆動して発電し、それによって発電効果を増大させることができる。
As shown in FIGS. 3 and 5, two auxiliary
図3および5に示されるように、本考案の上記実施形態が、垂直軸風力発電機1に適用される。塔2の上に露出した回転ブレード10a、10bが自然風によって押されて回転し、回転動力は発電機に接続されて発電することを除いて、塔2の中空スペース20に設置される上下の垂直軸ブレード24a、および24bも回転電力によって、接続された個々の発電機に接続すると発電することができる。2つの軸流ブレード28a、28bは磁化されることにより、ローター磁場29a、29bを形成し、誘導ステータ磁場との相互誘導27、磁気切断も発電することができ、2つの軸流ブレード28e、28fは磁化されることにより、ローター磁場29c、29dを形成し、誘導ステータ磁場との相互誘導27、磁気切断も発電することができる。
したがって、本考案は、発電量を増加させる効果を有する。さらに、本考案は、塔2の下の熱風がダウンベント220を通って塔2に入ることができるように、塔2の底部外周壁22上に複数のダウンベント220を備えている。煙突効果の原理に基づいて、塔2内の軸流風は、補助軸流ブレード28e、28f、下部軸流ブレード28d、2つの軸流ブレード28a、28b、および上部軸流ブレード28cを介して下から上に中継され、小さな竜巻効果のように、軸方向の風が非常に大きく、塔2方向の風速を上げて、発電効果を向上させることができる。
As shown in FIGS. 3 and 5, the above embodiment of the present invention is applied to the vertical axis wind power generator 1. The upper and lower rotary blades 10a and 10b exposed above the
Therefore, the present invention has the effect of increasing the amount of power generation. Further, the present invention is provided with a plurality of
次に、水平軸風力発電機3に適用される本考案の実施形態の構造図である図9を参照されたい。これは、塔2の構造および塔2の内部機械構成が、図3および5のものと同じである。
Next, refer to FIG. 9, which is a structural diagram of an embodiment of the present invention applied to the horizontal axis
図10に示すように、垂直軸風力発電機1と水平軸風力発電機3の塔2との間の下端は、ダウンベント220で光透過性接続管4によって接続される。さらに、塔2の軸流風向を設計することができ、水平軸風力発電機3の塔内の軸流風向は下向き(矢印Aで示す)であり、一方、垂直軸風力発電機1の塔2内の軸流風向は上向きである。(矢印Bで示す)。水平軸風力発電機3の塔2内の軸流風は、光透過性接続管4の外温によって加熱された後、ベルヌーイの法則(Bernoulli's Law)に従って垂直軸風力発電機1の塔に流入し、垂直軸風力発電機1の塔内の風量を増やすことができる。そして、煙突効果により、塔2の垂直軸ブレード24a、24b、軸流ブレード28a、28b、補助軸流ブレード28e、28fなどの風量と回転速度を上げて、発電効果を高める。または、図11に示すように、1つの水平軸風力発電機3と複数の垂直軸風力発電機1との間のダウンベント220は、接続管4で接続され、あるいは複数の垂直軸風力発電機1と複数の水平軸風力発電機との間のダウンベント220も接続管4で接続されている。このように、風向を順方向に設定することにより、異なる塔2内の風を隣接する塔2内に導入し、風力発電効果を高めることができる。
As shown in FIG. 10, the lower end between the vertical axis wind power generator 1 and the
次に、図5に示めされる2つの補助軸流ブレード28e、28fおよび誘導ステータ磁場27aの構造は、図12に示されるようなものであり得る。2つの補助軸流ブレード28e、28fは逆回転であり、磁化されることによりS極およびN極を有する。誘導ステータ磁場27aの構造は図12に示すように、永久磁石271cのリングが、2つの補助軸流ブレード28e、28fの設置位置に対応する塔2の内壁に取り付けられている。永久磁石271cの中央から2つの補助軸流ブレード28eと28fとの間で水平に延びる一組の水平励起コイル271bを有し、水平励起コイル271bは、水平励起コイル271bの上下の永久磁石271cから垂直励起コイル271bを延伸し、2つの垂直励起コイル271bは、それぞれ、2つの補助軸流ブレード28eおよび28fに隣接して設置されている。2つの磁化された補助軸流ブレード28e、28fが回転すると、それらは励起コイル271bに対して移動し、磁力線の切断により電気を生成し、2つの補助軸流ブレード28e、28fは反対方向に回転し、これにより発電を増加させることができる。
Next, the structures of the two auxiliary
さらに、二酸化炭素を吸収することができるフィルター材料を塔2の内部に設置して、該フィルター材料、例えば重炭酸ナトリウムまたは炭酸カリウムなどは空気または排気ガスから炭素を収集することができる(carbon capture)。空気または排気ガスが塔2の内部空間に引き込まれると、それは上記の濾過材料によって濾過されて排出され、大気中および人の排出する二酸化炭素含有量を低減することができる。また、風によって生成された電気は海水を電気分解して水酸化ナトリウム、水素、塩素を生成し、前者は炭素を削減し、水素は燃料電池として使用でき、塩素は工業材料として使用され、その使用を強化することができる。図13に示すように、支持軸23は管状に設定することもでき、塔2とは内側と外側の管(上部軸流ブレード28c、誘導ステータ磁場27、27a、上部垂直軸ブレード24a、下部垂直軸ブレード24b等のコンポーネントは省略されて表示されていない)に設置される。さらに、軸流ファン5は、支持軸23上部の内側に設置され、下端の外壁は、塔2の内側に連絡するいくつかの空気出口50を備えており、軸流ファン5は、支持軸23の上の冷気を支持軸23内に運ぶことができる。次に、冷気は支持軸23を通って下向きに流れ、次に空気出口50から流出して塔2と支持軸23との間に集まり、塔2の下端から上向きに流れる風エネルギーを増加させる。
Further, a filter material capable of absorbing carbon dioxide is installed inside the
要約すると、本考案は実際に所望の機能および目的を達成することができ、当業者が上記詳細な記述に基づいて実施することが可能であるため、上記の実施例より、同等の構造における変化は、依然として本考案の権利の範囲から逸脱していない。即ち、本考案に関連する同じ創造的な精神において行われた変更または改変は、本考案の保護の範囲に含まれるべきである。 In summary, changes in equivalent structure from the above examples, as the present invention can actually achieve the desired function and purpose and can be practiced by those skilled in the art based on the above detailed description. Still does not deviate from the scope of the rights of the present invention. That is, changes or modifications made in the same creative spirit associated with the present invention should be included in the scope of protection of the present invention.
1 垂直軸風力発電機
10a 上部回転ブレード
10b 下部回転ブレード
12 支持軸
2 塔
20 中空スペース
21 支柱
22 外周壁
220 ダウンベント
221 風吸引プレート
23 支持軸
24a 上部垂直軸ブレード
24b 下部垂直軸ブレード
25a 補助ブレード
25b 補助ブレード
26 風向き開口部
27 誘導ステータ磁場
27a 誘導ステータ磁場
270 金属板
270a 金属板
271 励起コイル
271a 励起コイル
271b 励起コイル
271c 永久磁石
28a 軸流ブレード
28b 軸流ブレード
28c 上部軸流ブレード
28d 下部軸流ブレード
28e 補助軸流ブレード
28f 補助軸流ブレード
29a ローター磁場
29b ローター磁場
29c ローター磁場
29d ローター磁場
3 水平軸風力発電機
4 接続管
5 軸流ファン
50 空気出口
1 Vertical axis wind power generator 10a Upper rotary blade 10b
24a Upper
27 Inductive stator magnetic field 27a Induction stator magnetic field 270
Claims (14)
前記塔内には支持軸が設置されており、上下方向に設置された少なくとも上部垂直軸ブレードと下部垂直軸ブレードが前記支持軸に枢動可能に接続され、前記上部垂直軸ブレードと前記下部垂直軸ブレードの回転方向は、反対方向に回転するように構成されており、誘導ステータ磁場は、前記上部垂直軸ブレードと前記下部垂直軸ブレードの間の前記塔に固定され、前記上部垂直軸ブレードと前記下部垂直軸ブレードの隣接する端面には、それぞれ、前記上部垂直軸ブレードと前記下部垂直軸ブレードと一緒に回転する軸流ブレードが設けられており、前記軸流ブレードは磁化されてローター磁場を形成し、前記誘導ステータ磁場と前記ローター磁場は相互誘導と磁気切断によって発電し、電気を生成し、前記塔の外周壁が対応する、前記上部垂直軸ブレードと前記下部垂直軸ブレードの位置に風向き開口部が設けられ、前記塔の外側にある横風は、前記風向き開口部から前記塔に入り、前記上部垂直軸ブレードと前記下部垂直軸ブレードを押して回転させることができ、前記上部垂直軸ブレードと前記下部垂直軸ブレードの運動エネルギーを発電機に接続して発電することを特徴とする、風力発電装置。 It is a wind power generator consisting of a hollow tower and a rotating blade fixed to the outside of the tower.
A support shaft is installed in the tower, and at least the upper vertical shaft blade and the lower vertical shaft blade installed in the vertical direction are pivotally connected to the support shaft, and the upper vertical shaft blade and the lower vertical shaft blade are pivotally connected to the support shaft. The direction of rotation of the shaft blade is configured to rotate in opposite directions, and the induced stator magnetic field is fixed to the tower between the upper vertical axis blade and the lower vertical axis blade, and is fixed to the upper vertical axis blade. Adjacent end faces of the lower vertical axis blades are provided with axial flow blades that rotate together with the upper vertical axis blade and the lower vertical axis blade, respectively, and the axial flow blades are magnetized to generate a rotor magnetic field. The induced stator magnetic field and the rotor magnetic field are generated by mutual induction and magnetic cutting to generate electricity, and the wind direction is directed to the position of the upper vertical axis blade and the lower vertical axis blade corresponding to the outer peripheral wall of the tower. An opening is provided and crosswinds outside the tower can enter the tower through the wind direction opening and push and rotate the upper vertical axis blade and the lower vertical axis blade to rotate the upper vertical axis blade. A wind power generator, characterized in that the kinetic energy of the lower vertical axis blade is connected to a generator to generate power.
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