JP4277290B1 - Wind power generator - Google Patents
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Abstract
【課題】 発電機及び風車を自動的に風に向かわせて、最大の風量を確保する。そして烈風の時にも風車が左右に激しく首振りすることを防止し、台風時にはプロペラ羽根の破損を防ぐため風車の回転が一定限度を超えると自動的に羽根面に風を並行させて風圧を避けるようにする。
【解決手段】風車を構成する各部を風上より風車制御部3、発電機部2、風車羽根部1の順に支柱33上に配置するようにし、減速機付電動機11に取付けられた小歯車12で雌ねじ付歯車10を回転して、これにねじ込まれている雄ねじ軸9を軸方向に移動させるようにし、一方、プロペラ羽根の扇状歯車6に噛み合うラック歯付角形部8を一端に設けた長尺の連結棒7を発電子18と風車羽根部1との共用軸20の中空孔21を貫通して、上記雄ねじ軸9に回転自在に連結して、それと同じ軸方向に移動させることにより、この連結棒7のラック歯付角形部8に噛み合う数個の扇状歯車6を回転してプロペラ羽根4の羽根面の傾斜を変化させうる構造とし、羽根面の傾斜角を45度程度に保ちながら正常運転している風車が急激な風速増加により、その回転が急上昇したとき、この風車の直流発電機16の発生電圧の上昇現象をとらえ、これにより減速機付電動機11を始動して、羽根面を風方向に平行にして激しい風力を逃がすようにし、又一定時間経過後タイマーにより減速機付電動機11を正転方向に始動して、羽根面を通常傾斜角45度に戻して風車を正常運転に戻すようにした風力発電装置である。
【選択図】図1、図2PROBLEM TO BE SOLVED: To secure a maximum air volume by automatically directing a generator and a windmill to a wind. And to prevent wind turbines from swinging to the left and right even during stormy winds, and to prevent damage to propeller blades during typhoons, wind pressure is automatically paralleled to the blade surface to avoid wind pressure when the wind turbine rotation exceeds a certain limit. Like that.
Each part constituting the windmill is arranged on a support column 33 in order of the windmill control section 3, the generator section 2, and the windmill blade section 1 from the windward, and a small gear 12 attached to a motor 11 with a speed reducer. The internal threaded gear 10 is rotated in order to move the male threaded shaft 9 screwed therein in the axial direction, while a rack toothed square portion 8 that meshes with the fan-shaped gear 6 of the propeller blade is provided at one end. By connecting the shank connecting rod 7 through the hollow hole 21 of the common shaft 20 of the generator 18 and the wind turbine blade 1 and rotatably connecting to the male screw shaft 9, it is moved in the same axial direction as A structure in which the inclination of the blade surface of the propeller blade 4 can be changed by rotating several fan gears 6 meshed with the rack toothed square portion 8 of the connecting rod 7 while maintaining the inclination angle of the blade surface at about 45 degrees. Wind turbines operating normally increase suddenly Therefore, when the rotation of the wind turbine suddenly increases, the phenomenon that the generated voltage of the DC generator 16 of the wind turbine is increased is detected, thereby starting the motor 11 with a speed reducer and letting the blade face parallel to the wind direction to release intense wind force. In this wind power generator, the motor 11 with a speed reducer is started in the forward direction by a timer after a predetermined time has elapsed, and the blade surface is returned to the normal inclination angle of 45 degrees to return the windmill to normal operation.
[Selection] Figures 1 and 2
Description
本発明は風の力を利用して発電する風力発電装置に関するものである。 The present invention relates to a wind power generator that generates power using wind power.
自然の風を利用して発電を行うには色々な問題点が多い。ほとんど無風の状態より利用不可能な台風まで風の強弱は激しく又方向も常に変動する風のエネルギーをどのようにして有効に利用するかが難しい課題である。 There are many problems in generating electricity using natural wind. The challenge is how to effectively use the energy of the wind, which is intense and the direction of the wind constantly fluctuates, up to a typhoon that is almost unusable than the almost windless state.
本発明は弱い風の場合も常にその方向に向かい方向変換できるようにし常に最大の受風面積を確保することが必要である。 In the present invention, it is necessary to always ensure the maximum wind receiving area so that the direction can be changed in the direction of a weak wind.
台風時、プロペラ羽根の破損を防ぐため、羽根面を台風に並行させて風圧を避けることが必要である。 In order to prevent damage to the propeller blades during a typhoon, it is necessary to avoid the wind pressure by making the blade surfaces parallel to the typhoon.
烈風時における風車が左右に激しく首振りし破損の危険が生じるとき、この衝動を吸収し、風方向に落ち着かせることが必要である。 It is necessary to absorb this impulse and calm down in the wind direction when the windmill swings violently from side to side in the event of a strong wind and there is a risk of breakage.
台風時、安全のため支柱を簡単な方法で補強することも必要である。 In the event of a typhoon, it is also necessary to reinforce the support in a simple way for safety.
本発明は風車を構成する各部を風上より風車制御部3、発電機部2、風車羽根部1の順に支柱33上に配置するようにし、減速機付電動機11に取付けられた小歯車12で雌ねじ付歯車10を回転して、これにねじ込まれている雄ねじ軸9を軸方向に移動させるようにし、一方、プロペラ羽根の扇状歯車6に噛み合うラック歯付角形部8を一端に設けた長尺の連結棒7を発電子18と風車羽根部1との共用軸20の中空孔21を貫通して、上記雄ねじ軸9に回転自在に連結して、それと同じ軸方向に移動させることにより、この連結棒7のラック歯付角形部8に噛み合う数個の扇状歯車6を回転して、プロペラ羽根4の羽根面の傾斜を変化させうる構造とする。 In the present invention, each part constituting the windmill is arranged on the
羽根面の傾斜角を45度程度に保ちながら正常運転している風車が急激な風速増加により、その回転が急上昇したとき、この風車の直流発電機16の発生電圧の上昇現象をとらえるため、その回路内に接点付指針をもつ電圧計13を組み込み、その接点は指針14を電圧指示盤上の上限接点15に接触させて、この信号を取出して減速機付電動機11を逆方向に始動して、雌ねじ付歯車10、雄ねじ軸9、連結棒のラック歯付角形部8を介して扇状歯車6を左回転して羽根面を風方向に平行にして激しい風力を逃がすようにする。 When the wind turbine operating normally with the blade surface tilt angle kept at about 45 degrees suddenly increases in speed due to a sudden increase in wind speed, it captures the phenomenon of increase in the voltage generated by the
そして一定時間経過後、タイマーにより減速機付電動機11を正転方向に始動して、雌ねじ付歯車10を回転して雄ねじ軸9、連結棒のラック歯付角形部8を風下方向に移動させて羽根面を通常傾斜角45度に戻して風車を正常運転に戻すようにする。 After a certain period of time has elapsed, the motor 11 with a speed reducer is started in the forward direction by a timer, and the internal threaded
風車の発電機継鉄胴部17を支持軸24の上部フランジ部26に固定し、この支持軸24を風車支柱33の上部のベアリング25及び28で支持して風下に配置された風車羽根部1が風をうけて首振する構造とし、この支持軸の上部フランジ部26と風車支柱33との間に油圧振れ止装置27を介在させ、その中心の支持軸24に仕切板32を突出したように取付け、これを内部に一個所の仕切壁31を設けた振れ止用シリンダー30の内部の油室29内を褶動揺動しうるようにし、その仕切壁31に開けた細孔34を通ってシリンダー30内の一室より他室への油の流入を制限することにより、仕切板32の揺動を遅らせることにより、これと一体となっている支持軸24に固定した風車装置の急激な風向変化による衝動を緩和し、時間経過により次第に風向方向に追随しうるようにする。 The wind turbine
発電機と風車を風下側に配置して、風上側に空間をあけることにより支柱上部の鋼線取付部36より風上側に設置した数本の取付用杭37まで引張用鋼線35を引くことが可能になり、台風の危険を防止できる。By placing a generator and a windmill on the leeward side and opening a space on the windward side, draw the tensile steel wire 35 from the steel
台風のとき自動的に風車1のプロペラ羽根面を風向きに並行させて風を逃し、風車に加わる風圧を減少させることができる。従ってプロペラ羽根の幅を増加することが可能になり風車の発電能力を引き上げることができる。そして台風通過後タイマーにより自動的に正常運転に戻すことができる。又このタイマーは遠隔地より人により操作することもできる。 In the case of a typhoon, the propeller blade surface of the windmill 1 can be automatically made parallel to the wind direction to escape the wind, and the wind pressure applied to the windmill can be reduced. Accordingly, the width of the propeller blade can be increased, and the power generation capacity of the wind turbine can be increased. And it can return to normal operation automatically by the timer after passing the typhoon. This timer can also be operated by a person from a remote location.
風車は弱い風の時でも自動的に風の方向にむき、100%の受風を受けることができ、また、烈風の時、風車が左右に激しく首振りされることを緩和し、やはり風の方向に落ち着いていき、充分風を受けることができて、効率よい発電を行うことができる。 The windmill automatically turns in the direction of the wind even when it is weak and can receive 100% wind. Also, in the case of a strong wind, the windmill is gently swung to the left and right. It settles in the direction, receives enough wind, and can generate power efficiently.
本発明の実施の一例として図1、図2、及び図3に示す通り風車を構成する各部を風上より風車制御部3、発電機部2、風車羽根部1の順に支柱33上に配置して風車の発電機継鉄胴部17を支持軸27の上部フランジ部29に固定し、この支持軸24を風車支柱33の上部のベアリング25及び28で支持して風下に配置された風車羽根部1が風を受けて首振する構造とし、風車の数枚のプロペラ羽根を風下方向にわずかに傾斜させることにより、風向に追随しやすくなり、また羽根の最外端を風下側に折り曲げることにより、その部分の風切り音を抑えることができる。 As an example of the implementation of the present invention, as shown in FIGS. 1, 2, and 3, each part constituting the wind turbine is arranged on the
減速機付電動機11に取付られた小歯車12で雌ねじ付歯車10を回転して、これにねじ込まれている雄ねじ軸9を軸方向に移動させるようにし、一方プロペラ羽根の扇状歯車6に噛み合うラック歯付角形部8を一端に設けた長尺の連結棒7を発電子18と風車羽根部1との共用軸20の中空孔21を貫通して、上記雄ねじ軸9に回転自在に連結して、それと同じ軸方向に移動させることにより、この連結棒7のラック歯付角形部8に噛み合う数個の扇状歯車6を回転してプロペラ羽根4の羽根面の傾斜を変化させうる構造としている。 A rack that meshes with the fan-
このように回転している風車羽根1を発電機部2を越えて、制御するためには回転している共用軸20の中空孔21を通じて雄ねじ軸9の軸方向の移動をラック歯付角形部8に伝達することが必要である。また、減速機付電動機11の小歯車12により雌ねじ付歯車10を回転し、これにねじ込まれている雄ねじ軸9に軸方向の移動を行わせるためプロペラ羽根の風圧による反力を充分支持できる構造になっている。 In order to control the rotating windmill blade 1 beyond the
羽根面の傾斜角を45度程度に保ちながら正常運転している風車が急激な風速増加により、その回転が急上昇したとき、この風車の直流発電機16の発生電圧の上昇現象をとらえるため、その回路内に接点付指針をもつ電圧計13を組み込み、その接点付指針14を電圧指示盤上の上限接点15に接触させて、この信号を取り出して減速機付電動機11を逆方向に始動して、雌ねじ付歯車10を回転させて雄ねじ軸9を図1に示す位置より風上側に移動させ、ボールベアリングにより回転自在に連結されている連結棒7を同じ軸方向に移動させ、連結棒7のラック歯付角形部8により羽根根元の扇状歯車6を約45度左回転させて羽根面を風方向に平行にして激しい風力を逃すようにする。 When the wind turbine operating normally with the blade surface tilt angle kept at about 45 degrees suddenly increases in speed due to a sudden increase in wind speed, it captures the phenomenon of increase in the voltage generated by the
そして一定時間経過後、タイマーを働かせて減速機付電動機11を正転方向に始動して雌ねじ付歯車10を回転して雄ねじ軸9を風下側に移動し、これに連動する連結棒のラック歯付角形部8を同方向に移動させ、歯車6を約45度右回転させて羽根面を通常傾斜角45度に戻して図1の状態として正常運転に戻ることとなる。 Then, after a certain period of time, the timer is operated to start the motor 11 with speed reducer in the forward rotation direction, the internal threaded
支持軸の上部フランジ部26と風車支柱33との間に油圧振れ止装置27を介在させ、その中心の支持軸24に仕切板32を突出したように取付け、これを内部に一個所の仕切壁31を設けた振れ止用シリンダー30の内部の油室29内を褶動搖動しうるようにし、その仕切壁31に開けた細孔34を通ってシリンダー30内の一室より他室への油の流入を制限することにより、仕切板32の揺動を遅らせることにより、これと一体に成っている支持軸24に固定した風車装置の急激な風向変化による衝動を緩和し、時間経過により次第に風向方向に追随しうるようにする。 A hydraulic
1−−−風車羽根部 2−−−発電機部
3−−−風車制御部 4−−−プロペラ羽根
5−−−羽根取付用リブ部 6−−−羽根根元の扇状歯車
7−−−連結棒 8−−−連結棒のラック歯付角形部
9−−−雄ねじ軸 10−−−雌ねじ付歯車
11−−−減速機付電動機 12−−−小歯車
13−−−接点付指針をもつ電圧計 14−−−接点付指針
15−−−電圧指示盤の上限接点 16−−−直流発電機
17−−−発電機の継鉄胴部 18−−−発電子
19−−−界磁界 20−−−発電子と風車との共用軸
21−−−共用軸の中空孔 22−−−発電子用ボールベアリング
23−−−整流子 24−−−発電機の支持軸
25−−−支持軸用スラストベアリング 26−−−支持軸の上部フランジ部
27−−−油圧振れ止装置 28−−−支持軸用ボールベアリング
29−−−シリンダー内の油室 30−−−振れ止用シリンダー
31−−−振れ止用シリンダーの仕切壁 32−−−支持軸に取付けた仕切板
33−−−風車支柱 34−−−仕切壁の細孔
35−−−引張用鋼線 36−−−鋼線取付部
37−−−取付用抗1 --- Wind
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