JP4722410B2

JP4722410B2 - 風力発電装置

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Publication number: JP4722410B2
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Inventors: 修野原
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Description

本発明は、風力によって発電する風力発電装置に関するものである。

従来、風力によって発電する風力発電装置として、風を受けるためのブレードと、ブレードを回転可能に支持したナセルと、ナセルを回転可能に支持したタワーとを備え、ブレードが正面から風を受けられるよう風向に応じてナセルをタワーに対して回転駆動するとともに、ブレードが正面から風を受ける位置ではタワーに対するナセルの回転を抑制するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００１−２８９１４９号公報（第４−５頁、第３図）

しかしながら、上述した従来の風力発電装置においては、ブレードが正面から風を受ける位置でタワーに対するナセルの回転を完全に抑制するので、ブレードが斜め方向から突風を受けて倒壊する可能性があるという問題があった。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、従来より耐負荷能力、信頼性を向上することができる風力発電装置を提供することを目的とする。

本発明の風力発電装置は、風を受けるためのブレードと、前記ブレードを回転可能に支持したナセルと、前記ナセルを回転可能に支持したタワーと、前記ナセルに対する前記ブレードの回転運動を電気に変換することによって発電する発電機と、前記タワーに対する前記ナセルの回転を制御する回転制御装置とを備え、前記回転制御装置は、前記タワーに対して前記ナセルを回転駆動する回転駆動手段と、前記タワーに対する前記ナセルの回転を抑制する回転抑制手段とを備え、前記回転駆動手段が、前記ナセルの回転駆動を停止して前記回転抑制手段を働かせ、回転駆動停止状態での前記回転抑制手段が前記ナセルの回転を抑制する抑制力は、前記ブレードが受ける前記風の速度が所定速度以上であるとき、前記所定速度の前記風によって前記ナセルが前記タワーに対して回転させられる回転力より小さく、前記回転駆動手段は、前記ブレードが受ける前記風の速度が前記所定速度以上であるとき、前記タワーに対する前記ナセルの回転駆動を停止することを特徴とする。

この構成により、本発明の風力発電装置は、ブレードが受ける風の速度が所定速度以上であるときに風によってナセルがタワーに対して回転させられるので、タワーに作用する風荷重を低減することができ、従来より耐負荷能力、信頼性を向上することができる。

また、本発明の風力発電装置は、前記ブレードが受ける前記風の速度を検知する風速検知手段を備え、前記回転抑制手段は、前記風速検知手段が検知した前記風の速度が前記所定速度であるか否かに応じて前記抑制力を変更する構成を有している。

この構成により、本発明の風力発電装置は、風速検知手段が検知した風の速度が所定速度であるか否かに応じて回転抑制手段が抑制力を変更するので、所定速度を利用者に容易に変更させることができる。

また、本発明の風力発電装置は、前記所定速度は、前記発電機で発電するための許容風速以上である構成を有している。

この構成により、本発明の風力発電装置は、発電機で発電しているときにタワーに対してナセルが風によって回転させられることを抑制するので、発電能力を維持しつつ従来より耐負荷能力、信頼性を向上することができる。

本発明の風力発電装置は、回転駆動手段が、ブレードが受ける風の速度が所定速度以上であるとき、タワーに対するナセルの回転駆動を停止する構成を有しているので、ブレードが受ける風の速度が前記所定速度以上であるときにナセルの回転駆動のために無駄に電力を消費することを防止することができる。

本発明の回転制御装置は、風を受けるためのブレード、前記ブレードを回転可能に支持したナセル及び前記ナセルを回転可能に支持したタワーを備えた風力発電装置の前記タワーに対して前記ナセルを回転駆動する回転駆動手段と、前記タワーに対する前記ナセルの回転を抑制する回転抑制手段とを備え、前記回転駆動手段が、前記ナセルの回転駆動を停止して前記回転抑制手段を働かせ、回転駆動停止状態での前記回転抑制手段が前記ナセルの回転を抑制する抑制力は、前記ブレードが受ける前記風の速度が所定速度以上であるとき、前記所定速度の前記風によって前記ナセルが前記タワーに対して回転させられる回転力より小さく、前記回転駆動手段は、前記ブレードが受ける前記風の速度が前記所定速度以上であるとき、前記タワーに対する前記ナセルの回転駆動を停止することを特徴とする。

この構成により、本発明の回転制御装置は、ブレードが受ける風の速度が所定速度以上であるときに風によってナセルをタワーに対して回転させるので、タワーに作用する風荷重を低減することができ、風力発電装置の耐負荷能力、信頼性を従来より向上することができる。

本発明によれば、従来より耐負荷能力、信頼性を向上することができる風力発電装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態に係る風力発電装置の構成について説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係る風力発電装置１０は、風を受けるためのブレード１１と、矢印１１ａで示す方向にブレード１１を回転可能に支持したナセル１２と、矢印１２ａで示すヨー方向にナセル１２を回転可能に支持したタワー１３と、ブレード１１の回転を増速するギアボックス１４と、ギアボックス１４によって増速されたナセル１２に対するブレード１１の回転運動を電気に変換することによって発電する発電機１５と、タワー１３に対するナセル１２の回転を制御する回転制御装置２０とを備えている。なお、ギアボックス１４及び発電機１５は、ナセル１２内に収納されている。

また、回転制御装置２０は、タワー１３に固定されたリングギア２１と、リングギア２１の周囲に配置されて矢印１２ａで示すヨー方向にタワー１３に対してナセル１２を回転させるヨー駆動装置２２及びヨー駆動装置２３とを有しており、ナセル１２及びタワー１３の連結部分内に収納されている。なお、回転制御装置２０は、ヨー駆動装置２２、２３と同様なヨー駆動装置をヨー駆動装置２２、２３以外に更に有していても良い。

図２に示すように、ヨー駆動装置２２は、リングギア２１に噛み合うピニオン２２ａと、図示していない電磁ブレーキを備えた電動機であるブレーキ付電動機２２ｂと、ナセル１２に固定されてブレーキ付電動機２２ｂの回転を減速してピニオン２２ａに伝達する減速機２２ｃとを有している。同様に、ヨー駆動装置２３は、リングギア２１に噛み合うピニオン２３ａと、図示していない電磁ブレーキを備えた電動機であるブレーキ付電動機２３ｂと、ナセル１２に固定されてブレーキ付電動機２３ｂの回転を減速してピニオン２３ａに伝達する減速機２３ｃとを有している。

なお、ブレーキ付電動機２２ｂ及びブレーキ付電動機２３ｂは、タワー１３に対してナセル１２を回転駆動する回転駆動手段を構成している。

また、ブレーキ付電動機２２ｂの電磁ブレーキ及びブレーキ付電動機２３ｂの電磁ブレーキは、通電されていないときにタワー１３に対するナセル１２の回転を抑制するようになっており、回転抑制手段を構成している。

また、図３に示すように、風力発電装置１０（図１参照。）は、風力発電装置１０自身の周囲の風であってブレード１１（図１参照。）が受ける風（以下「周囲風」という。）の速度を検知する風速検知手段としての風速計１６と、周囲風の向きを検知する風向計１７と、風速計１６の検知結果及び風向計１７の検知結果に基づいてブレーキ付電動機２２ｂ及びブレーキ付電動機２３ｂの動作を制御する制御盤１８とを備えている。

なお、ブレーキ付電動機２２ｂの電磁ブレーキがタワー１３に対するナセル１２の回転を抑制する抑制力と、ブレーキ付電動機２３ｂの電磁ブレーキがタワー１３に対するナセル１２の回転を抑制する抑制力との合力は、所定速度Ｖ_Ｘの周囲風によってナセル１２がタワー１３に対して回転させられる回転力より小さくなるように設定されている。即ち、風力発電装置１０は、周囲風の速度が所定速度Ｖ_Ｘ以上であるときに周囲風によってナセル１２がタワー１３に対して回転させられるように、ブレーキ付電動機２２ｂの電磁ブレーキのブレーキ力と、ブレーキ付電動機２３ｂの電磁ブレーキのブレーキ力とが設定されている。

ここで、所定速度Ｖ_Ｘは、風力発電装置１０が設置される場所での瞬間風速である風速Ｖ_Ａ（図４参照。）に設定されている。なお、所定速度Ｖ_Ｘは、風力発電装置１０が設置される場所での１０分平均風速である風速Ｖ_Ｏ（図４参照。）以上であり、風力発電装置１０が設置される場所で５０年に一度あるかないかの最大風速である風速Ｖ_ｅ（図４参照。）以下である風速に設定されていれば良く、風速Ｖ_Ｏの１０５％から１２０％であると好ましい。なお、風速Ｖ_Ｏ、風速Ｖ_Ａ、風速Ｖ_ｅは、ＩＥＣ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ），ＧＬ（ＧｅｒｍａｎｉｓｈｅｒＬｌｏｙｄ）規格風況Ｃｌａｓｓで規定されている。

また、風力発電装置１０は、発電機１５で発電するための許容風速が風速Ｖｏに設定されている。

次に、風力発電装置１０の動作について説明する。

ブレード１１が周囲風を受けて回転すると、ブレード１１の回転がギアボックス１４によって増速され、ギアボックス１４によって増速されたナセル１２に対するブレード１１の回転運動が発電機１５によって電気に変換される。ここで、制御盤１８は、ブレード１１が正面から周囲風を受けられるように、風向計１７によって検知された風向に応じてブレーキ付電動機２２ｂ及びブレーキ付電動機２３ｂの動作を制御する。

したがって、風力発電装置１０の発電量は、例えば図４に示すように、周囲風の速度が０から風速Ｖ_１までの間であるとき０であり、周囲風の速度が風速Ｖ_１から風速Ｖ_２までの間であるとき周囲風の速度に比例し、周囲風の速度が風速Ｖ_２から風速Ｖ_Ｏまでの間であるときＰ_ＭＡＸである。なお、発電機１５で発電するための許容風速である風速Ｖ_ｏを周囲風の速度が超えているとき、風力発電装置１０が発電を停止するので、風力発電装置１０の発電量は０になる。

また、ブレーキ付電動機２２ｂ及びブレーキ付電動機２３ｂが回転駆動を停止して電磁ブレーキを働かせているときに減速機２２ｃのピニオン２２ａ側の軸や減速機２３ｃのピニオン２３ａ側の軸が周囲風の力によって受けるトルク（以下「ピニオントルク」という。）は、図５に示すように、周囲風の速度が０から風速Ｖ_ｅまでの間であるとき周囲風の速度に応じて変化する。なお、周囲風の速度が風速Ｖ_Ａ以上であるとき、ブレーキ付電動機２２ｂの電磁ブレーキ及びブレーキ付電動機２３ｂの電磁ブレーキが働いた状態でナセル１２がタワー１３に対して回転するので、ピニオントルクは、周囲風の速度に応じて変化するものの、周囲風の速度が風速Ｖ_Ａ未満であるときより変化率が下がる。

したがって、ブレーキ付電動機２２ｂ及びブレーキ付電動機２３ｂが回転駆動を停止して電磁ブレーキを働かせているときに減速機２２ｃのピニオン２２ａ側の軸や減速機２３ｃのピニオン２３ａ側の軸が周囲風によって回転させられる回転数は、図６に示すように、周囲風の速度が０から風速Ｖ_Ａまでの間であるとき０であり、周囲風の速度が風速Ｖ_Ａ以上であるとき周囲風の速度に比例する。

なお、ブレーキ付電動機２２ｂの電磁ブレーキ及びブレーキ付電動機２３ｂの電磁ブレーキに通電されていないときにブレーキ付電動機２２ｂの電磁ブレーキ及びブレーキ付電動機２３ｂの電磁ブレーキがタワー１３に対するナセル１２の回転を抑制するので、風力発電装置１０は、周囲風の速度が所定速度Ｖ_Ｘ以上であるとき、停電時と非停電時とで同様に動作する。

以上に説明したように、風力発電装置１０は、周囲風の速度が所定速度Ｖ_Ｘ以上であるときに周囲風によってナセル１２がタワー１３に対して回転させられるので、タワー１３に作用する風荷重を低減することができ、従来より耐負荷能力、信頼性を向上することができる。即ち、従来のように、周囲風の速度が所定速度Ｖ_Ｘ以上であるときも周囲風によってナセル１２がタワー１３に対して回転させられない場合、ピニオントルクが図５に示す一点鎖線のようになってトルクＴ_ＭＡＸを超えるが、本実施の形態に係る風力発電装置１０は、ピニオントルクをトルクＴ_ＭＡＸ以下に抑制することができるので、突風によって倒壊することを防止することができる。

また、風力発電装置１０は、周囲風の速度が所定速度Ｖ_Ｘ以上であるときに周囲風によってナセル１２がタワー１３に対して回転させられるので、周囲風に抵抗するための強度を従来より低減することができる。即ち、風力発電装置１０は、強度を上げるために減速機２２ｃ及び減速機２３ｃや風力発電装置１０自体の大きさを大きくする必要がないので、小型化又は軽量化することができる。

また、風力発電装置１０は、周囲風の速度が所定速度Ｖ_Ｘ以上であるときに周囲風によってナセル１２がタワー１３に対して回転させられるので、周囲風に抵抗するためのブレーキ力を従来より低減することができる。即ち、風力発電装置１０は、ブレーキ力を上げるためにブレーキ付電動機２２ｂ及びブレーキ付電動機２３ｂの大きさを大きくする必要がないので、小型化又は軽量化することができる。

また、風力発電装置１０は、所定速度Ｖ_Ｘが発電機１５で発電するための許容風速以上に設定されているので、発電機１５で発電しているときにタワー１３に対してナセル１２が周囲風によって回転させられることを抑制することができ、発電能力を維持しつつ従来より耐負荷能力、信頼性を向上することができる。

なお、風力発電装置１０は、風速計１６が検知した周囲風の速度が所定速度ＶＸであるか否かに応じて回転抑制手段によるナセル１２の回転の抑制力を制御盤１８が変更するようになっていても良い。風速計１６が検知した周囲風の速度が所定速度ＶＸであるか否かに応じて回転抑制手段によるナセル１２の回転の抑制力を制御盤１８が変更する場合、所定速度ＶＸを利用者に容易に変更させることができる。ここで、回転抑制手段によるナセル１２の回転の抑制力を変更する方法としては、ブレーキ付電動機２２ｂの電磁ブレーキのブレーキ力自体、ブレーキ付電動機２３ｂの電磁ブレーキのブレーキ力自体を増減する方法や、ブレーキ付電動機２２ｂの電磁ブレーキ及びブレーキ付電動機２３ｂの電磁ブレーキの両方を働かせるか何れか一方を働かせるかによって変更する方法等がある。

また、風力発電装置１０は、風速計１６が検知した周囲風の速度が所定速度Ｖ_Ｘ以上であるときに、制御盤１８がブレーキ付電動機２２ｂ及びブレーキ付電動機２３ｂへの通電を停止することによって、タワー１３に対するナセル１２の回転駆動を停止するようになっていても良い。風力発電装置１０は、周囲風の速度が所定速度Ｖ_Ｘ以上であるときに上述したように周囲風によってナセル１２がタワー１３に対して回転させられるので、風速計１６が検知した周囲風の速度が所定速度Ｖ_Ｘ以上であるときにタワー１３に対するナセル１２の回転駆動を停止する場合、周囲風の速度が所定速度Ｖ_Ｘ以上であるときにナセル１２の回転駆動のために無駄に電力を消費することを防止することができる。

なお、風力発電装置１０は、後述する第２の実施の形態に係る風力発電装置のように、ブレーキ付電動機２２ｂ及びブレーキ付電動機２３ｂ以外の箇所にディスクブレーキ装置５０（図７参照。）を回転抑制手段として設けていないので、第２の実施の形態に係る風力発電装置と比較して小型化や、メンテナンスの容易化を図ることができる。また、風力発電装置１０は、ディスクブレーキ装置５０を回転抑制手段として設けていないので、ディスクブレーキ装置５０が働いた状態でナセル１２がタワー１３に対して回転することによって生じるディスクブレーキ装置５０からの騒音を防止することができる。

（第２の実施の形態）
まず、本発明の第２の実施の形態に係る風力発電装置の構成について説明する。

なお、本実施の形態に係る風力発電装置の構成のうち、第１の実施の形態に係る風力発電装置１０（図１参照。）の構成と同様な構成については、風力発電装置１０の構成と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図７に示すように、本実施の形態に係る風力発電装置の構成は、回転制御装置２０（図２参照。）に代えて回転制御装置４０を風力発電装置１０が備えた構成と同様である。

回転制御装置４０の構成は、タワー１３に対するナセル１２の回転を抑制するディスクブレーキ装置５０と、ナセル１２に固定されてディスクブレーキ装置５０を駆動する油圧ユニット６０とを回転制御装置２０が備えた構成と同様である。

なお、ディスクブレーキ装置５０は、タワー１３に固定されたディスク５１と、ナセル１２に固定されてディスク５１を挟み込むことによってタワー１３に対するナセル１２の回転を抑制するブレーキパッド５２とを有している。

また、本実施の形態に係る風力発電装置は、図８に示すように、ブレーキ付電動機２２ｂ及びブレーキ付電動機２３ｂの動作と、油圧ユニット６０の動作とを風速計１６の検知結果及び風向計１７の検知結果に基づいて制御盤１８が制御するようになっている。

なお、ディスクブレーキ装置５０は、油圧ユニット６０の作動によってタワー１３に対するナセル１２の回転を抑制するようになっている。即ち、本実施の形態に係る風力発電装置においては、ブレーキ付電動機２２ｂ及びブレーキ付電動機２３ｂに加えてディスクブレーキ装置５０も回転抑制手段を構成している。

即ち、ブレーキ付電動機２２ｂの電磁ブレーキがタワー１３に対するナセル１２の回転を抑制する抑制力と、ブレーキ付電動機２３ｂの電磁ブレーキがタワー１３に対するナセル１２の回転を抑制する抑制力と、ディスクブレーキ装置５０がタワー１３に対するナセル１２の回転を抑制する抑制力との合力は、所定速度Ｖ_Ｘの周囲風によってナセル１２がタワー１３に対して回転させられる回転力より小さくなるように設定されている。

次に、本実施の形態に係る風力発電装置の動作について説明する。

本実施の形態に係る風力発電装置は、周囲風の速度が所定速度Ｖ_Ｘ以上であるとき、制御盤１８が油圧ユニット６０を制御してディスクブレーキ装置５０を働かせるので、第１の実施の形態に係る風力発電装置１０と同様に、ブレーキ付電動機２２ｂの電磁ブレーキ、ブレーキ付電動機２３ｂの電磁ブレーキ及びディスクブレーキ装置５０が働いた状態でナセル１２がタワー１３に対して回転する。

なお、ブレーキ付電動機２２ｂの電磁ブレーキ及びブレーキ付電動機２３ｂの電磁ブレーキに通電されていないときにブレーキ付電動機２２ｂの電磁ブレーキ及びブレーキ付電動機２３ｂの電磁ブレーキがタワー１３に対するナセル１２の回転を抑制し、油圧ユニット６０に通電されていないときでもアキュムレータ蓄圧によってディスクブレーキ装置５０がタワー１３に対するナセル１２の回転を抑制するので、本実施の形態に係る風力発電装置は、周囲風の速度が所定速度Ｖ_Ｘ以上であるとき、停電時と非停電時とで同様に動作する。

以上に説明したように、本実施の形態に係る風力発電装置は、周囲風の速度が所定速度Ｖ_Ｘ以上であるときに周囲風によってナセル１２がタワー１３に対して回転させられるので、第１の実施の形態に係る風力発電装置１０と同様な効果を得ることができる。

（第３の実施の形態）
まず、本発明の第３の実施の形態に係る風力発電装置の構成について説明する。

図９に示すように、本実施の形態に係る風力発電装置の構成は、回転制御装置２０（図２参照。）に代えて回転制御装置７０を風力発電装置１０が備えた構成と同様である。

回転制御装置７０の構成は、リングギア２１の周囲に配置されて矢印１２ａ（図１参照。）で示すヨー方向にタワー１３に対してナセル１２を回転させるヨー駆動装置８０及びヨー駆動装置９０と、ナセル１２に固定されてヨー駆動装置８０及びヨー駆動装置９０を駆動する油圧ユニット１００とをヨー駆動装置２２（図２参照。）及びヨー駆動装置２３（図２参照。）に代えて回転制御装置２０が備えた構成と同様である。

なお、ヨー駆動装置８０の構成は、ブレーキ付油圧モータ８１をブレーキ付電動機２２ｂ（図２参照。）に代えてヨー駆動装置２２が備えた構成と同様である。同様に、ヨー駆動装置９０の構成は、ブレーキ付油圧モータ９１をブレーキ付電動機２３ｂ（図２参照。）に代えてヨー駆動装置２３が備えた構成と同様である。

また、本実施の形態に係る風力発電装置は、図１０に示すように、風速計１６の検知結果及び風向計１７の検知結果に基づいて油圧ユニット１００の動作を制御盤１８が制御するようになっている。

また、図１１に示すように、ブレーキ付油圧モータ８１は、供給される油によって駆動される油圧モータ８１ａと、供給される油によって油圧モータ８１ａの回転を抑制する油圧ブレーキ８１ｂと、油圧モータ８１ａに供給される油の圧力が過大になるのを防止するためのリリーフ弁８１ｃ及びリリーフ弁８１ｄと、油圧モータ８１ａに供給される油の量が不足するのを防止するためのチェック弁８１ｅ及びチェック弁８１ｆとを有している。同様に、ブレーキ付油圧モータ９１は、油圧モータ９１ａ、油圧ブレーキ９１ｂ、リリーフ弁９１ｃ、リリーフ弁９１ｄ、チェック弁９１ｅ及びチェック弁９１ｆを有している。

また、油圧ユニット１００は、制御盤１８（図１０参照。）によって動作を制御される電動機１０１と、油を貯えたタンク１０２と、ブレーキ付油圧モータ８１及びブレーキ付油圧モータ９１に供給する油を電動機１０１の回転に応じてタンク１０２から吐出する油圧ポンプ１０３と、油圧ポンプ１０３によって吐出されてブレーキ付油圧モータ８１及びブレーキ付油圧モータ９１に供給される油の流量を調整する流量調整弁１０４と、油圧ポンプ１０３によって吐出された油を油圧ブレーキ８１ｂ及び油圧ブレーキ９１ｂに供給するか、油圧ブレーキ８１ｂ及び油圧ブレーキ９１ｂから油をタンク１０２に排出するかを切り換える切換弁１０５と、流量調整弁１０４及び切換弁１０５側から油圧ポンプ１０３側への油の逆流を防止するチェック弁１０６と、油圧ポンプ１０３及びチェック弁１０６の間の油の圧力が過大になるのを防止するリリーフ弁１０７と、油圧モータ８１ａ及び油圧モータ９１ａを正方向に回転させるように流量調整弁１０４によって流量が調整された油を油圧モータ８１ａ及び油圧モータ９１ａに供給するか、油圧モータ８１ａ及び油圧モータ９１ａを逆方向に回転させるように流量調整弁１０４によって流量が調整された油を油圧モータ８１ａ及び油圧モータ９１ａに供給するか、ブレーキ付油圧モータ８１及びブレーキ付油圧モータ９１によって閉回路を形成するかを切り換える切換弁１０８と、ブレーキ付油圧モータ８１及びブレーキ付油圧モータ９１によって閉回路が形成されるときに油圧モータ８１ａ及び油圧モータ９１ａに供給される油の圧力が過大になるのを防止するためのリリーフ弁１０９とを有している。

なお、切換弁１０５は、制御盤１８によって動作を制御されるようになっており、通電されていないときに油圧ブレーキ８１ｂ及び油圧ブレーキ９１ｂから油をタンク１０２に排出するようになっている。

また、切換弁１０８は、制御盤１８によって動作を制御されるようになっており、通電されていないときにブレーキ付油圧モータ８１及びブレーキ付油圧モータ９１によって閉回路を形成するようになっている。

なお、ブレーキ付油圧モータ８１及びブレーキ付油圧モータ９１は、タワー１３に対してナセル１２を回転駆動する回転駆動手段を構成している。

また、リリーフ弁１０９は、ブレーキ付油圧モータ８１及びブレーキ付油圧モータ９１によって閉回路が形成されるときに、ブレーキ付油圧モータ８１又はブレーキ付油圧モータ９１に供給されている油の圧力が設定圧力以上になるまで、ブレーキ付油圧モータ８１及びブレーキ付油圧モータ９１に供給されている油の流通を防止することによって、タワー１３に対するナセル１２の回転を抑制するようになっている。したがって、リリーフ弁１０９は、切換弁１０８に通電されていないときにタワー１３に対するナセル１２の回転を抑制する回転抑制手段を構成している。

なお、リリーフ弁１０９がタワー１３に対するナセル１２の回転を抑制する抑制力は、所定速度Ｖ_Ｘの周囲風によってナセル１２がタワー１３に対して回転させられる回転力より小さくなるように設定されている。即ち、本実施の形態に係る風力発電装置は、周囲風の速度が所定速度Ｖ_Ｘ以上であるときに周囲風によってナセル１２がタワー１３に対して回転させられるように、リリーフ弁１０９によるブレーキ力が設定されている。

本実施の形態に係る風力発電装置は、タワー１３に対してナセル１２を回転駆動するとき、制御盤１８による切換弁１０５への通電を停止することによって、油圧ブレーキ８１ｂ及び油圧ブレーキ９１ｂから油をタンク１０２に排出し、制御盤１８によって切換弁１０８に通電することによって、油圧モータ８１ａ及び油圧モータ９１ａを正方向或いは逆方向に回転させるように油を油圧モータ８１ａ及び油圧モータ９１ａに供給する。したがって、本実施の形態に係る風力発電装置は、油圧ブレーキ８１ｂ及び油圧ブレーキ９１ｂを解除した状態で、油圧モータ８１ａ及び油圧モータ９１ａを正方向或いは逆方向に回転させることによって、タワー１３に対してナセル１２を回転駆動することができる。

また、本実施の形態に係る風力発電装置は、タワー１３に対するナセル１２の回転駆動を停止するとき、制御盤１８によって切換弁１０５に通電することによって、油圧ポンプ１０３によって吐出された油を油圧ブレーキ８１ｂ及び油圧ブレーキ９１ｂに供給し、制御盤１８による切換弁１０８への通電を停止することによって、ブレーキ付油圧モータ８１及びブレーキ付油圧モータ９１によって閉回路を形成する。したがって、本実施の形態に係る風力発電装置は、油圧ブレーキ８１ｂ及び油圧ブレーキ９１ｂと、リリーフ弁１０９によるブレーキとを働かせてタワー１３に対するナセル１２の回転駆動を停止することができる。

そして、本実施の形態に係る風力発電装置は、タワー１３に対するナセル１２の回転駆動を停止しているとき、周囲風の速度が所定速度Ｖ_Ｘ以上になると、制御盤１８による切換弁１０５への通電を停止することによって、油圧ブレーキ８１ｂ及び油圧ブレーキ９１ｂを解除する。したがって、本実施の形態に係る風力発電装置においては、周囲風の速度が所定速度Ｖ_Ｘ以上になると、第１の実施の形態に係る風力発電装置１０と同様に、リリーフ弁１０９によるブレーキが働いた状態でナセル１２がタワー１３に対して回転する。

なお、本実施の形態に係る風力発電装置は、切換弁１０５及び切換弁１０８に通電されていないときにリリーフ弁１０９によるブレーキのみが働くので、周囲風の速度が所定速度Ｖ_Ｘ以上であるとき、停電時と非停電時とで同様に動作する。

なお、本実施の形態に係る風力発電装置は、第２の実施の形態に係る風力発電装置のように、ブレーキ付油圧モータ８１及びブレーキ付油圧モータ９１以外の箇所にディスクブレーキ装置５０（図７参照。）を回転抑制手段として更に設けていても良い。

以上のように、本発明に係る風力発電装置は、従来より耐負荷能力、信頼性を向上することができるという効果を有し、例えば突風が吹く地域に設置される風力発電装置等として有用である。

本発明の第１の実施の形態に係る風力発電装置の一部の斜視図図１に示す風力発電装置の回転制御装置の周辺の側面断面図図１に示す風力発電装置の各構成の動作関係を示したブロック図図１に示す風力発電装置の周囲風の風速と発電量との関係の一例を示した図図１に示す風力発電装置の周囲風の風速と、減速機のピニオン側の軸に生じるトルクとの関係の一例を示した図図１に示す風力発電装置の周囲風の風速と、減速機のピニオン側の軸の回転数との関係の一例を示した図本発明の第２の実施の形態に係る風力発電装置の回転制御装置の周辺の側面断面図本発明の第２の実施の形態に係る風力発電装置の各構成の動作関係を示したブロック図本発明の第３の実施の形態に係る風力発電装置の回転制御装置の周辺の側面断面図本発明の第３の実施の形態に係る風力発電装置の各構成の動作関係を示したブロック図本発明の第３の実施の形態に係る風力発電装置の油圧回路図

符号の説明

１０風力発電装置
１１ブレード
１２ナセル
１３タワー
１５発電機
１６風速計（風速検知手段）
２０回転制御装置
２２ｂブレーキ付電動機（回転駆動手段、回転抑制手段）
２３ｂブレーキ付電動機（回転駆動手段、回転抑制手段）
４０回転制御装置
５０ディスクブレーキ装置（回転抑制手段）
７０回転制御装置
８１ブレーキ付油圧モータ（回転駆動手段）
９１ブレーキ付油圧モータ（回転駆動手段）
１０９リリーフ弁（回転抑制手段）

Claims

風を受けるためのブレードと、前記ブレードを回転可能に支持したナセルと、前記ナセルを回転可能に支持したタワーと、前記ナセルに対する前記ブレードの回転運動を電気に変換することによって発電する発電機と、前記タワーに対する前記ナセルの回転を制御する回転制御装置とを備え、
前記回転制御装置は、前記タワーに対して前記ナセルを回転駆動する回転駆動手段と、前記タワーに対する前記ナセルの回転を抑制する回転抑制手段とを備え、
前記回転駆動手段が、前記ナセルの回転駆動を停止して前記回転抑制手段を働かせ、回転駆動停止状態での前記回転抑制手段が前記ナセルの回転を抑制する抑制力は、前記ブレードが受ける前記風の速度が所定速度以上であるとき、前記所定速度の前記風によって前記ナセルが前記タワーに対して回転させられる回転力より小さく、
前記回転駆動手段は、前記ブレードが受ける前記風の速度が前記所定速度以上であるとき、前記タワーに対する前記ナセルの回転駆動を停止することを特徴とする風力発電装置。
前記ブレードが受ける前記風の速度を検知する風速検知手段を備え、
前記回転抑制手段は、前記風速検知手段が検知した前記風の速度が前記所定速度であるか否かに応じて前記抑制力を変更することを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
前記所定速度は、前記発電機で発電するための許容風速以上であることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
風を受けるためのブレード、前記ブレードを回転可能に支持したナセル及び前記ナセルを回転可能に支持したタワーを備えた風力発電装置の前記タワーに対して前記ナセルを回転駆動する回転駆動手段と、前記タワーに対する前記ナセルの回転を抑制する回転抑制手段とを備え、
前記回転駆動手段が前記ナセルの回転駆動を停止して前記回転抑制手段を働かせ、回転駆動停止状態での前記回転抑制手段が前記ナセルの回転を抑制する抑制力は、前記ブレードが受ける前記風の速度が所定速度以上であるとき、前記所定速度の前記風によって前記ナセルが前記タワーに対して回転させられる回転力より小さく、
前記回転駆動手段は、前記ブレードが受ける前記風の速度が前記所定速度以上であるとき、前記タワーに対する前記ナセルの回転駆動を停止することを特徴とする回転制御装置。