JP4461078B2 - Wind power generator - Google Patents

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Description

本発明は、風力発電装置に関するものである。   The present invention relates to a wind turbine generator.

近年、クリーンなエネルギーによって発電する装置として、風力を用いた風力発電装置が注目を集めている。このような風力発電装置として、例えば、特許文献1に示すように増速機付き同期型風力発電装置が知られている。   In recent years, wind power generators using wind power have attracted attention as devices that generate electricity using clean energy. As such a wind power generator, for example, as shown in Patent Document 1, a synchronous wind power generator with a speed increaser is known.

この増速機付き同期型風力発電装置によれば、風車翼と同期発電機との間に増速装置を設けることにより、回転軸の回転が増速されて回転子が高速回転し、周速度が速くなる。このため、回転子径を大きくしなくても、所要の発電出力が得られ、同期発電機を大型化することがないという利点がある。   According to this synchronous wind turbine generator with a speed increasing device, by providing the speed increasing device between the wind turbine blade and the synchronous power generator, the rotation of the rotating shaft is increased and the rotor rotates at a high speed. Will be faster. For this reason, even if it does not enlarge a rotor diameter, a required electric power generation output is obtained and there exists an advantage that a synchronous generator is not enlarged.

特開2001−304094号公報JP 2001-304094 A

しかしながら、通常同期発電機は、中空の回転子軸に取り付けられた回転子と、この回転子を取り囲むようにリング状の最外殻に配置された固定子とにより構成されている。このため、同期発電機自体が大径、かつ扁平構造となり、同期発電機の中心付近には空間が形成され、この空間は発電に寄与しないため、空間使用率が悪いという問題がある。   However, the normal synchronous generator is usually composed of a rotor attached to a hollow rotor shaft and a stator disposed on an outermost shell in a ring shape so as to surround the rotor. For this reason, the synchronous generator itself has a large diameter and a flat structure, and a space is formed in the vicinity of the center of the synchronous generator, and this space does not contribute to power generation, so that there is a problem that the space usage rate is poor.

また、近年の風力発電装置の大型化、及び離島などの設置に適した風力発電装置の需要に伴い、輸送が容易、かつコンパクトな発電機、或いはメンテナンス効率の良い発電機を備えた風力発電装置の開発が望まれている。   In addition, with the recent increase in the size of wind power generators and the demand for wind power generators suitable for installation on isolated islands, etc., wind generators equipped with a generator that is easy to transport and compact, or that has good maintenance efficiency Development is desired.

本発明は、上記課題に鑑み、コンパクトかつ高効率で発電を行うことができる発電装置を備えた風力発電装置を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the wind power generator provided with the power generator which can generate electric power compactly and highly efficiently in view of the said subject.

上記課題を解決するために、本発明にかかる風力発電装置は、複数の風車翼が取り付けられて該風車翼で風力を受けて回転するロータヘッドと、該ロータヘッドの回転駆動力を受けて駆動される発電装置とを備えた風力発電装置において、前記発電装置は、外輪歯車を固定とし、遊星キャリアにはロータヘッドの回転駆動力が入力されると共に外側の同期発電機の回転子が備えられ、太陽歯車には内側の同期発電機の回転子が備えられる遊星歯車機構を有し、外側および内側の2つの前記同期発電機入れ子状に配置され、前記外側同期発電機の回転子と前記内側同期発電機の回転子との間に同期発電機の固定子を配置し、該固定子は、前記外側同期発電機の回転子との間で同期発電が行われるとともに、前記内側同期発電機の回転子との間でも同期発電が行われることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a wind turbine generator according to the present invention is driven by a rotor head to which a plurality of wind turbine blades are attached and which receives wind power from the wind turbine blade and rotates, and receives the rotational driving force of the rotor head. In the wind power generator including the power generator, the outer ring gear is fixed, and the planetary carrier is provided with the rotor driving force and the outer synchronous generator rotor. , the sun gear has a planetary gear mechanism in which the inner rotor of the synchronous generator is provided, the outer and inner two of the synchronous generator is arranged in a nested, the rotor of the outer synchronous generator A stator of a synchronous generator is disposed between the rotor of the inner synchronous generator, and the stator performs synchronous power generation with the rotor of the outer synchronous generator, and the inner synchronous generator Between rotors Characterized in that also a synchronous generator is performed.

本発明によれば、従来発電に寄与していなかった同期発電機の中心部の余剰空間に、小径の同期発電機を配置し、さらには2つの同期発電機の固定子を、外側の同期発電機の回転子と内側の同期発電機の回転子との間に一体的に配置したので、余剰空間を有効利用して高効率で発電することができる。   According to the present invention, a small-diameter synchronous generator is disposed in a surplus space in the central portion of the synchronous generator that has not contributed to conventional power generation, and the stators of the two synchronous generators are connected to the outer synchronous power generation. Since it is integrally arranged between the rotor of the machine and the rotor of the inner synchronous generator, the surplus space can be effectively used to generate power with high efficiency.

また、本発明の参考例にかかる風力発電装置において、前記発電装置は、外輪歯車を固定とし、遊星キャリアにはロータヘッドの回転駆動力が入力されると共に前記外側同期発電機の回転子が備えられ、太陽歯車には前記内側同期発電機の回転子が備えられる遊星歯車機構を有することを特徴とする。 Further, in the wind turbine generator according to the reference example of the present invention, the power generator has a fixed outer ring gear, and the planetary carrier receives the rotational driving force of the rotor head and includes the rotor of the outer synchronous generator. The sun gear has a planetary gear mechanism provided with a rotor of the inner synchronous generator.

本発明の参考例によれば、遊星歯車機構により、ロータヘッドの回転駆動力が遊星キャリアに入力され、遊星キャリアに設けられている外側の同期発電機の回転子は、ロータヘッドの回転と同一の速度で回転して発電を行なう。また、内側の同期発電機の回転子は、外側の同期発電機に比べて小径であるものの太陽歯車に設けられているので、ロータヘッドの回転が増速されて回転し、所要の周速度を得て発電をすることができる。
また、遊星歯車機構部と発電機部とが一体で形成されているため、発電装置の重量を軽減することができる。また、減速歯車装置から発電機までの回転伝達軸が不要となるので、ナセルを回転軸線方向において短くすることができるとともに、振動も減少させることができる。
According to the reference example of the present invention , the rotational driving force of the rotor head is input to the planet carrier by the planetary gear mechanism, and the rotor of the outer synchronous generator provided on the planet carrier is the same as the rotation of the rotor head. Rotating at a speed of In addition, the rotor of the inner synchronous generator has a smaller diameter than that of the outer synchronous generator, but is provided in the sun gear. And can generate electricity.
Moreover, since the planetary gear mechanism part and the generator part are integrally formed, the weight of the power generator can be reduced. In addition, since the rotation transmission shaft from the reduction gear device to the generator is not required, the nacelle can be shortened in the direction of the rotation axis, and vibration can be reduced.

また、本発明にかかる風力発電装置において、前記発電装置は、前記2つの同期発電機にそれぞれインバータ装置を備えていることを特徴とする。   In the wind power generator according to the present invention, the power generator includes an inverter device in each of the two synchronous generators.

本発明によれば、同期発電機にインバータ装置を備えていることにより、それぞれの発電機で発電した電力を外部系統の求める周波数、位相、及び電力の交流(AC)に調整することができ、発生電力の電圧、電流の変動が小さい安定した出力を確保することができる。
また、発電周波数をインバータで調整すればよくなるので、外部系統の求める周波数に対応させて回転子径を大きくする必要がなくなり、さらには発電機が2つになった分、外側の同期発電機の回転子径を小さくしても所要の発電電力を得ることができ、小型化が可能となる。
According to the present invention, by including an inverter device in a synchronous generator, the power generated by each generator can be adjusted to the frequency, phase, and alternating current (AC) of power required by an external system, A stable output with small fluctuations in the voltage and current of the generated power can be ensured.
In addition, since it is only necessary to adjust the power generation frequency with an inverter, there is no need to increase the rotor diameter in correspondence with the frequency required by the external system. Even if the rotor diameter is reduced, the required generated power can be obtained and the size can be reduced.

本発明の風力発電装置によれば、従来発電に寄与していなかった同期発電機の中心部の余剰空間に小径の同期発電機を配置することで高効率な発電を行なう風力発電装置とすることができる。また、遊星歯車機構部(増速機)を一体とした発電装置とすることにより、発電装置をコンパクトに形成することができ、発電装置の重量を軽減することができる。さらにまた、インバータ装置を備えることで、安定した出力を確保するとともに、更なるコンパクト化が可能となる。   According to the wind turbine generator of the present invention, a wind turbine generator that performs high-efficiency power generation by arranging a small-diameter synchronous generator in the surplus space in the central portion of the synchronous generator that has not contributed to conventional power generation. Can do. In addition, by forming the planetary gear mechanism (speed increaser) as an integrated power generation device, the power generation device can be made compact, and the weight of the power generation device can be reduced. Furthermore, by providing the inverter device, it is possible to secure a stable output and further reduce the size.

[第1実施形態]
以下に、本発明にかかる第1実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態における遊星歯車機構を用いた風力発電装置の全体構成を示す側面図である。また、図2は、本実施形態における発電装置の構成を示す正面図である。また、図3は図2の中心線における断面図を示し、図4は、本実施形態における構成を示す模式図である。
[First Embodiment]
A first embodiment according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a side view showing an overall configuration of a wind turbine generator using a planetary gear mechanism in the present embodiment. FIG. 2 is a front view showing the configuration of the power generation device in the present embodiment. 3 is a cross-sectional view taken along the center line of FIG. 2, and FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the present embodiment.

図1において、ロータヘッド1に、複数の風車翼2が取り付けられている。風車翼2は、図示しないピッチ角可変装置により、風向きに対して最適な角度となるようにピッチ制御可能となっている。回転軸3は、一端がロータヘッド1に連結されており、他端が発電装置4に連結されている。回転軸3内には、風車翼2の図示しないピッチ制御用油圧シリンダが固定配置されている。また、発電装置4は、風車翼2から回転軸3を介して伝達される回転駆動力によって発電する。   In FIG. 1, a plurality of wind turbine blades 2 are attached to a rotor head 1. The wind turbine blade 2 can be controlled in pitch so as to have an optimum angle with respect to the wind direction by a pitch angle varying device (not shown). The rotary shaft 3 has one end connected to the rotor head 1 and the other end connected to the power generation device 4. A pitch control hydraulic cylinder (not shown) of the wind turbine blade 2 is fixedly disposed in the rotary shaft 3. In addition, the power generation device 4 generates power by the rotational driving force transmitted from the wind turbine blade 2 via the rotary shaft 3.

これらの回転軸3及び発電装置4は、ナセル5内に設置されている。ナセル5は、風向きに追従して回転可能にタワー6上に設置されている。図示しない発電装置4等の系統ケーブルや制御ケーブル等は、タワー6内部を通って地上に設置された図示しない制御盤に接続されている。
その他、ナセル5には、図示しない風向計、油圧シリンダ制御装置、及び旋回ブレーキ制御装置等が配置されているが、ここでの説明は省略する。
The rotating shaft 3 and the power generation device 4 are installed in the nacelle 5. The nacelle 5 is installed on the tower 6 so as to be rotatable following the wind direction. System cables, control cables, and the like of the power generation device 4 (not shown) are connected to a control panel (not shown) installed on the ground through the tower 6.
In addition, although the nacelle 5 includes an anemometer, a hydraulic cylinder control device, a turning brake control device, and the like (not shown), description thereof is omitted here.

図2及び3に示すように、発電装置4は、遊星歯車機構部7と、発電機部8とにより構成されている。遊星歯車機構部7は、円環の内周側に歯車が形成された外輪歯車9と、この外輪歯車9と係合し回転軸3に遊星キャリアで連結された複数の遊星歯車(第1歯車)10と、外輪歯車9の中心に配置され、複数の遊星歯車10と互いに係合して回転駆動される太陽歯車(第2歯車)11とにより構成されている。なお、外輪歯車9はボルト等の固定手段21(図1参照)によりナセル5上に固定されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the power generation device 4 includes a planetary gear mechanism portion 7 and a generator portion 8. The planetary gear mechanism 7 includes an outer ring gear 9 having a gear formed on the inner peripheral side of the ring, and a plurality of planetary gears (first gears) engaged with the outer ring gear 9 and connected to the rotary shaft 3 by a planet carrier. ) 10 and a sun gear (second gear) 11 that is arranged at the center of the outer ring gear 9 and is driven to rotate by engaging with a plurality of planetary gears 10. The outer ring gear 9 is fixed on the nacelle 5 by fixing means 21 (see FIG. 1) such as bolts.

遊星歯車10は、外輪歯車9の中心から120度毎に3箇所配置されている。太陽歯車11は、これら各遊星歯車10と係合するように、遊星歯車機構部7の中心部に位置している。遊星歯車10と太陽歯車11との歯車比は、遊星歯車10により太陽歯車11を10倍程度増速するよう設定されている。   The planetary gears 10 are arranged at three positions every 120 degrees from the center of the outer ring gear 9. The sun gear 11 is located at the center of the planetary gear mechanism 7 so as to engage with the planetary gears 10. The gear ratio between the planetary gear 10 and the sun gear 11 is set so that the planetary gear 10 increases the speed of the sun gear 11 by about 10 times.

また、図3に示すように発電機部8は、遊星歯車10により回転駆動される円筒状の外側回転子(第1回転子)12と、太陽歯車11により回転駆動される円筒状の内側回転子(第2回転子)13と、外側回転子12及び内側回転子13との間に配置されたスリーブ状の固定子14とにより構成されている。
外側回転子12と遊星歯車10とは、連結シャフト12aによりカップリング18を貫通して連結されている。また、内側回転子13と太陽歯車11とは、連結シャフト13aにより連結されている。なお、遊星歯車10の連結シャフト12aは、図において左側端部で遊星キャリアを介し回転軸3(図1参照)に連結されている。また、固定子14は、二点鎖線で示す発電機部8のカバーに取り付けられている。
As shown in FIG. 3, the generator unit 8 includes a cylindrical outer rotor (first rotor) 12 that is rotationally driven by the planetary gear 10 and a cylindrical inner rotation that is rotationally driven by the sun gear 11. A rotor (second rotor) 13 and a sleeve-like stator 14 disposed between the outer rotor 12 and the inner rotor 13 are configured.
The outer rotor 12 and the planetary gear 10 are connected through a coupling 18 by a connecting shaft 12a. Moreover, the inner side rotor 13 and the sun gear 11 are connected by the connection shaft 13a. Note that the connecting shaft 12a of the planetary gear 10 is connected to the rotating shaft 3 (see FIG. 1) via a planet carrier at the left end in the drawing. Moreover, the stator 14 is attached to the cover of the generator part 8 shown with a dashed-two dotted line.

外側回転子12の内周面には、複数組の永久磁石17aが配置されており、同様に、内側回転子13の外周面には、複数組の永久磁石17bが配置されている。また、固定子14の内外周面には、複数の外側コイル15及び内側コイル16が配置されている。
外側回転子12及び内側回転子13の永久磁石17a及び17bは、N極とS極とを一組として複数組配置されており、多極化されている。本実施形態では、外側回転子12の外周面に永久磁石17aが8極配置され、内側回転子13の内周面に永久磁石17bが6極配置されている(図2参照)。
なお、外側回転子12の永久磁石17a及び内側回転子13の永久磁石17bは、電磁石としてもよい。
A plurality of sets of permanent magnets 17 a are arranged on the inner peripheral surface of the outer rotor 12, and similarly, a plurality of sets of permanent magnets 17 b are arranged on the outer peripheral surface of the inner rotor 13. A plurality of outer coils 15 and inner coils 16 are disposed on the inner and outer peripheral surfaces of the stator 14.
A plurality of permanent magnets 17a and 17b of the outer rotor 12 and the inner rotor 13 are arranged as a set of N poles and S poles, and are multipolarized. In the present embodiment, eight permanent magnets 17a are arranged on the outer peripheral surface of the outer rotor 12, and six permanent magnets 17b are arranged on the inner peripheral surface of the inner rotor 13 (see FIG. 2).
The permanent magnet 17a of the outer rotor 12 and the permanent magnet 17b of the inner rotor 13 may be electromagnets.

図4に示すように、固定子14の内側コイル15及び外側コイル16に接続された系統線により発生電力が取り出され、発電装置4の外部に配置されたインバータ19に接続されて直流(DC)に変換される。また、インバータ19は、変圧器20に接続されており、この変圧器20により外部系統の求める周波数、位相、及び電圧の交流(AC)に調整され外部系統に出力される。   As shown in FIG. 4, the generated power is taken out by a system line connected to the inner coil 15 and the outer coil 16 of the stator 14, and connected to an inverter 19 arranged outside the power generation device 4 to be a direct current (DC). Is converted to The inverter 19 is connected to a transformer 20, and the transformer 20 adjusts the alternating current (AC) of the frequency, phase, and voltage required by the external system and outputs the result to the external system.

次に、本実施形態における風力発電装置の作用について、図1〜図4を用いて説明する。図1において、風向に対してブレード面が略垂直となるようにナセル5が水平回動され、風車翼2が回転する。このとき、各風車翼2のピッチ角は風向に対して最適なピッチ角となるように図示しない油圧シリンダによりピッチ制御される。これにより、風車翼2が回転し、この回転がロータヘッド1に連結された回転軸3に伝達されて発電装置4が回転駆動されることで、発電が行われる。   Next, the effect | action of the wind power generator in this embodiment is demonstrated using FIGS. 1-4. In FIG. 1, the nacelle 5 is horizontally rotated so that the blade surface is substantially perpendicular to the wind direction, and the wind turbine blade 2 is rotated. At this time, the pitch angle of each wind turbine blade 2 is controlled by a hydraulic cylinder (not shown) so as to be an optimum pitch angle with respect to the wind direction. As a result, the wind turbine blade 2 rotates, and this rotation is transmitted to the rotating shaft 3 connected to the rotor head 1 so that the power generation device 4 is rotationally driven to generate power.

図4において、回転軸3からの回転駆動が図示しない遊星キャリアを介して遊星歯車10に伝達される。これにより、各遊星歯車10が外輪歯車9と係合しながら回転する。遊星歯車10の回転により、連結シャフト12aで連結される外側回転子12が回転駆動される。外側回転子12が回転することにより、永久磁石17a(図2参照)と、固定子14の外側コイル15との間で同期発電が行われて電力が発生する。   In FIG. 4, the rotational drive from the rotating shaft 3 is transmitted to the planetary gear 10 through a planet carrier (not shown). Thereby, each planetary gear 10 rotates while engaging with the outer ring gear 9. As the planetary gear 10 rotates, the outer rotor 12 connected by the connecting shaft 12a is rotationally driven. As the outer rotor 12 rotates, synchronous power generation is performed between the permanent magnet 17a (see FIG. 2) and the outer coil 15 of the stator 14 to generate electric power.

なお、図4に示すように、回転軸3と外側回転子12とが連結しているため、回転軸3の回転数と外側回転子12の回転数とが同速となる。このため、外側回転子12の回転速度が低くなるが、周波数は極数と回転数とに比例するため、極数により回転数を補う必要がある。このため、図2に示すように、外側回転子12の内面の永久磁石17aを複数組(本実施形態では8極)配置し多極化することで、永久磁石17aの回転数を補い、効率よく同期発電を行うことができる。   In addition, as shown in FIG. 4, since the rotating shaft 3 and the outer side rotor 12 are connected, the rotation speed of the rotating shaft 3 and the rotation speed of the outer rotor 12 become the same speed. For this reason, although the rotational speed of the outer rotor 12 is lowered, the frequency is proportional to the number of poles and the number of revolutions, and therefore the number of revolutions needs to be supplemented by the number of poles. For this reason, as shown in FIG. 2, the number of permanent magnets 17a on the inner surface of the outer rotor 12 is arranged in multiple pairs (eight poles in this embodiment) to increase the number of rotations of the permanent magnets 17a and synchronize efficiently. It can generate electricity.

図4において、遊星歯車10の回転により、各遊星歯車10と係合する太陽歯車11は増速されて回転する。太陽歯車11の回転は、連結シャフト13aを介して内側回転子13に伝達される。内側回転子13が回転することにより、図2に示すように、永久磁石17bと固定子14の内側コイル16との間で同期発電が行われて電力が発生する。内側同期発電機では極数は少ないものの、内側回転子12は回転軸3の回転数から遊星歯車10にて増速されているため、所要の周波数の発電電力を得ることができる。   In FIG. 4, the rotation of the planetary gear 10 causes the sun gear 11 that engages with each planetary gear 10 to rotate at an increased speed. The rotation of the sun gear 11 is transmitted to the inner rotor 13 through the connecting shaft 13a. When the inner rotor 13 rotates, as shown in FIG. 2, synchronous power generation is performed between the permanent magnet 17 b and the inner coil 16 of the stator 14 to generate electric power. Although the inner synchronous generator has a small number of poles, the inner rotor 12 is accelerated by the planetary gear 10 from the number of rotations of the rotating shaft 3, so that it is possible to obtain generated power of a required frequency.

上述したように、外側回転子12と固定子14との間、内側回転子13と固定子14との間で同期発電が行われるが、外側と内側とで機械的に同一の発電周波数を得ようとすると極数、増速比が制限されてしまう。そこで、図4に示すように、固定子14の外側コイル15と内側コイル16にそれぞれインバータ19を接続して固定子14の外面と内面とで発生した交流(AC)を一端直流(DC)に変換し、さらにインバータに接続された変換器20で送電系統の求める周波数、位相、及び電圧の交流(AC)に調整されて外部系統へ送る構成とする。このようにすることで、系統の要求する周波数に縛られず、極数、増速比を自由に決めることが可能となるので、設計の自由度が増すと共に、更なるコンパクト化も可能となる。   As described above, synchronous power generation is performed between the outer rotor 12 and the stator 14, and between the inner rotor 13 and the stator 14, but the same power generation frequency is obtained mechanically on the outer side and the inner side. Attempting to do so limits the number of poles and the speed increase ratio. Therefore, as shown in FIG. 4, an inverter 19 is connected to each of the outer coil 15 and the inner coil 16 of the stator 14, and alternating current (AC) generated between the outer surface and the inner surface of the stator 14 is converted into direct current (DC) at one end. The converter 20 connected to the inverter is adjusted to the frequency, phase, and voltage alternating current (AC) required by the power transmission system and sent to the external system. By doing so, the number of poles and the speed increasing ratio can be freely determined without being restricted by the frequency required by the system, so that the degree of freedom of design increases and further compactization is possible.

このように、大小二つの同期発電機を入れ子状に組み合わせた発電装置4とすることで、コンパクトかつ高効率な発電装置を備えた風力発電装置とすることができる。   Thus, by using the power generation device 4 in which two large and small synchronous generators are nested, a wind power generation device including a compact and highly efficient power generation device can be obtained.

また、発電装置4は遊星歯車機構部(増速機)7と発電部8とが一体に形成され、外側回転子12と固定子14との間で同期発電機を形成するため、同期発電機の中心に形成されるスペースを有効に利用することができ、発電装置をコンパクトにすることができる。
これにより、発電装置の重量が軽減されるとともに、輸送、据付け、及び組立てを容易に行うことができ、離島などにおいても適した風力発電装置とすることができる。
Further, in the power generator 4, the planetary gear mechanism (speed increaser) 7 and the power generator 8 are integrally formed, and a synchronous generator is formed between the outer rotor 12 and the stator 14. The space formed at the center of the power can be used effectively, and the power generator can be made compact.
Thereby, the weight of the power generation device is reduced, and transportation, installation, and assembly can be easily performed, and a wind power generation device suitable for a remote island can be obtained.

[第2実施形態]
次に、図5を用いて本発明の第2実施形態について説明する。第1の実施形態と同様である部分については説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. A description of the same parts as those in the first embodiment will be omitted.

本実施形態では、第1の実施形態と同様に遊星歯車機構を備えるが、回転の入力・伝達が異なっている。即ちロータヘッドの回転は、回転軸3を介し、回転可能にナセルに支持される外輪歯車9に入力される。
外輪歯車9の回転により、回転軸が固定された遊星歯車10は公転を行なわずに自転のみを行なう。遊星歯車10の自転は第2の回転軸21を介して、外側回転子12が備えられる円筒状の連結体22を回転駆動し、ナセルに固定されるスリーブ状の固定子14との間で同期発電を行なう。内側の同期発電機については、第1の実施形態と同様に、内側回転子が設けられている太陽歯車11が遊星歯車10により増速回転されて、固定子14との間で同期発電を行なう。
固定子14については、ナセルに固定にせずに、連結体22との間にローラー・歯車等を介して回転子と逆方向に回転する構成としてもよい。回転子と逆回転させることで、相対的な周速度が増大するので、発電機を更に小径にしても所要の周波数で発電することが可能となる。
In the present embodiment, a planetary gear mechanism is provided as in the first embodiment, but the input / transmission of rotation is different. That is, the rotation of the rotor head is input to the outer ring gear 9 that is rotatably supported by the nacelle via the rotating shaft 3.
Due to the rotation of the outer ring gear 9, the planetary gear 10 with the rotation axis fixed does not revolve but only rotates. The rotation of the planetary gear 10 is synchronized with the sleeve-like stator 14 fixed to the nacelle by rotating and driving the cylindrical coupling body 22 provided with the outer rotor 12 via the second rotation shaft 21. Generate electricity. As for the inner synchronous generator, as in the first embodiment, the sun gear 11 provided with the inner rotor is rotated at an increased speed by the planetary gear 10 and performs synchronous power generation with the stator 14. .
About the stator 14, it is good also as a structure which rotates to a rotor and a reverse direction via a roller, a gearwheel, etc. between the connection bodies 22, without fixing to a nacelle. By rotating in reverse with the rotor, the relative peripheral speed increases, so that it is possible to generate power at a required frequency even if the generator has a smaller diameter.

本発明の第1実施形態における風力発電装置の全体構成を示す側面図である。It is a side view which shows the whole structure of the wind power generator in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態における発電装置を示す平面図である。It is a top view which shows the electric power generating apparatus in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態における発電装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the electric power generating apparatus in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態における風力発電装置の全体構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the whole structure of the wind power generator in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態における風力発電装置の全体構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the whole structure of the wind power generator in 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 ロータヘッド
2 風車翼
3 回転軸
4 発電装置
7 プラネタ歯車部(増速機)
8 発電機部
10 遊星歯車(第1歯車)
11 太陽歯車(第2歯車)
12 外側回転子(第1回転子)
13 内側回転子(第2回転子)
14 固定子
15 外側コイル
16 内側コイル
17a 永久磁石
17b 永久磁石
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotor head 2 Windmill blade 3 Rotating shaft 4 Power generation device 7 Planetary gear part (speed increaser)
8 Generator section 10 Planetary gear (first gear)
11 Sun gear (second gear)
12 Outer rotor (first rotor)
13 Inner rotor (second rotor)
14 Stator 15 Outer coil 16 Inner coil 17a Permanent magnet 17b Permanent magnet

Claims (2)

複数の風車翼が取り付けられて該風車翼で風力を受けて回転するロータヘッドと、該ロータヘッドの回転駆動力を受けて駆動される発電装置とを備えた風力発電装置において、
前記発電装置は、外輪歯車を固定とし、遊星キャリアにはロータヘッドの回転駆動力が入力されると共に外側の同期発電機の回転子が備えられ、太陽歯車には内側の同期発電機の回転子が備えられる遊星歯車機構を有し、
外側および内側の2つの前記同期発電機入れ子状に配置され、前記外側同期発電機の回転子と前記内側同期発電機の回転子との間に同期発電機の固定子を配置し、該固定子は、前記外側同期発電機の回転子との間で同期発電が行われるとともに、前記内側同期発電機の回転子との間でも同期発電が行われることを特徴とする風力発電装置。
In a wind turbine generator comprising a rotor head to which a plurality of wind turbine blades are attached and rotated by receiving wind power from the wind turbine blade, and a power generator driven by receiving the rotational driving force of the rotor head,
In the power generation device, the outer ring gear is fixed, the rotational driving force of the rotor head is input to the planetary carrier, and the outer synchronous generator rotor is provided, and the sun gear is provided with the inner synchronous generator rotor. Having a planetary gear mechanism provided with
Outer and inner two of the synchronous generator is arranged in a nested, arranged stator of the synchronous generator between the outer synchronous generator rotor and the rotor of the inner synchronous generator, the fixed The wind power generator is characterized in that synchronous power generation is performed between the child and the rotor of the outer synchronous generator, and synchronous power generation is also performed between the rotor and the rotor of the inner synchronous generator .
前記発電装置は、前記2つの同期発電機にそれぞれインバータ装置を備えていることを特徴とする請求項1に記載の風力発電装置。 The wind power generator according to claim 1, wherein the power generator includes an inverter device in each of the two synchronous generators.
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