JP5190545B1 - Vertical axis wind power generator - Google Patents
Vertical axis wind power generator Download PDFInfo
- Publication number
- JP5190545B1 JP5190545B1 JP2012015523A JP2012015523A JP5190545B1 JP 5190545 B1 JP5190545 B1 JP 5190545B1 JP 2012015523 A JP2012015523 A JP 2012015523A JP 2012015523 A JP2012015523 A JP 2012015523A JP 5190545 B1 JP5190545 B1 JP 5190545B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- windmill
- vertical axis
- power generation
- wind turbine
- power generator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
- F03D3/02—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor having a plurality of rotors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/20—Rotors
- F05B2240/21—Rotors for wind turbines
- F05B2240/211—Rotors for wind turbines with vertical axis
- F05B2240/214—Rotors for wind turbines with vertical axis of the Musgrove or "H"-type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
【課題】
垂直軸型風力発電装置において、スタートアップ性能を維持又は向上しながら、且つ発電量を増加することのできる垂直軸型風力発電装置を提供する。
【解決手段】
風車と発電部を有しており、風車が鉛直方向に延伸した回転軸と、回転軸から外周方向に延伸した少なくとも1つのアームと、アームに固定した少なくとも1つの羽根を有した垂直軸型風力発電装置において、垂直軸型風力発電装置1が、少なくとも第1風車10及び第2風車20を有しており、第1風車10及び第2風車20が、異なる回転半径を有し且つ独立して回転する。
【選択図】図1【Task】
In a vertical axis wind power generator, a vertical axis wind power generator capable of increasing power generation while maintaining or improving start-up performance is provided.
[Solution]
A vertical axis wind turbine having a wind turbine and a power generation unit, and having a rotating shaft extending in the vertical direction, at least one arm extending from the rotating shaft in the outer peripheral direction, and at least one blade fixed to the arm. In the power generation apparatus, the vertical axis wind power generation apparatus 1 includes at least the first windmill 10 and the second windmill 20, and the first windmill 10 and the second windmill 20 have different turning radii and independently. Rotate.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、垂直な回転軸を有する風車を利用した、垂直軸型風力発電装置に関する。 The present invention relates to a vertical axis wind power generator using a windmill having a vertical rotating shaft.
従来、風力発電の装置として、垂直軸型風車又は水平軸型風車と、発電部を組み合わせた風力発電装置が利用されている(例えば特許文献1及び2参照)。図9に垂直軸型風力発電装置の1例を示す。この垂直軸型風力発電装置1Xは、発電部2Xと風車10Xを有している。風車10Xは、発電部2Xに連結した回転軸3Xと、回転軸3Xから水平方向に延伸したアーム4Xと、アーム4Xに固定した羽根5Xを有している。一般的な垂直軸型風力発電装置は、羽根の長さhが3.0m、幅dが0.3m、アーム4Xの水平方向の長さrが1.5m程度の大きさである。
Conventionally, as a wind power generation device, a wind power generation device in which a vertical axis type wind turbine or a horizontal axis type wind turbine and a power generation unit are combined is used (for example, see Patent Documents 1 and 2). FIG. 9 shows an example of a vertical axis wind power generator. The vertical axis
次に、垂直軸型風力発電装置1Xの動作について説明する。風車10Xは羽根5Xに風を受けて図9の矢印に示す様に回転を開始する。風車10Xは、例えば風速1.0m/s程度の風で回転を開始する(スタートアップという)。そして風速2.0m/s以上になったときに、発電部2Xによる発電を開始する(カットインという)。この垂直軸型風力発電装置1Xは、風速12m/sで3kw程度の発電を行なうことができる。
Next, the operation of the vertical axis
この垂直軸型の風車10Xは、以下の特徴を有している。水平軸型の風車に比べスタートアップに必要な風速が小さい(スタートアップ性能が高い)。そのため、微風であっても風車が回転し、且つ発電を開始することができる。また、水平軸型の風車に比べ、回転軸3Xの回転数が小さいため、騒音を防止することができる。なお、回転軸3Xの回転速度の理想理論値は、垂直軸型の風車が風速の1.7倍程度、水平軸型の風車が風速の7.0倍程度である。
This vertical axis
上記の垂直軸型風力発電装置1Xは、垂直軸型の風車のメリットであるスタートアップ性能を維持しながら、発電量を増加させることが困難であるという問題を有している。ここで、発電量を増加するためには、回転軸3Xの回転数を増加させる、又は回転トルクを増加させるように羽根の枚数及び風車の回転半径を設計することが望ましい。
The vertical axis
風車10Xの回転数を増加させるために、風車10Xの回転半径(アーム4Xの長さ)が短くなるように設計する方法がある。しかし、風車10Xの回転半径が短くなると、スタートアップ性能が著しく低下し、回転トルクも低下するという問題が発生してしまう。
In order to increase the rotational speed of the
また、風車10Xの回転トルクを増加させるために、風車10Xの羽根5Xの枚数を増やすように設計する方法がある。この羽根5Xの枚数の増加により、スタートアップ性能も向上する。しかし、風車10Xの羽根5Xの枚数が増えると、回転数が著しく低下するという問題を有している。
Further, there is a method of designing to increase the number of
つまり、スタートアップ性能の維持と、発電量の増加を同時に実現することが困難であった。 In other words, it was difficult to simultaneously maintain startup performance and increase power generation.
例えば、回転半径の小さい小型風車と、回転半径の大きい大型風車を比較すると、大型風車の方が、スタートアップ性能が高く、回転トルクも大きいが、回転数が小さくなってしまう。そのため、発電量の増加を実現することが困難となる。また、例えば4枚羽根の風車と2枚羽根の風車を比較すると、4枚羽根の風車の方が、スタートアップ性能が高く、回転トルクも大きいが、回転数が小さくなってしまう。そのため、発電量の増加を実現することが困難となる。 For example, when comparing a small windmill with a small turning radius and a large windmill with a large turning radius, the large windmill has a higher start-up performance and a larger rotational torque, but the rotational speed is reduced. This makes it difficult to increase the amount of power generation. Further, for example, when comparing a 4-blade wind turbine and a 2-blade wind turbine, the 4-blade wind turbine has a higher start-up performance and a larger rotational torque, but the rotational speed is reduced. This makes it difficult to increase the amount of power generation.
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、垂直軸型風力発電装置において、スタートアップ性能を維持又は向上しながら、且つ発電量を増加することのできる垂直軸型風力発電装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to achieve vertical axis wind power that can increase the amount of power generation while maintaining or improving start-up performance in a vertical axis wind power generator. It is to provide a power generation device.
上記の目的を達成するための本発明に係る垂直軸型風力発電装置は、風車と発電部を有しており、前記風車が鉛直方向に延伸した回転軸と、前記回転軸から外周方向に延伸した少なくとも1つのアームと、前記アームに固定した少なくとも1つの羽根を有した垂直軸型風力発電装置において、前記垂直軸型風力発電装置が、少なくとも第1風車及び第2風車を有しており、前記第1風車及び前記第2風車が、異なる回転半径を有し且つ独立して回転することを特徴とする。この構成により、スタートアップ性能を維持又は向上しながら、発電量を増加することができる。 In order to achieve the above object, a vertical axis wind power generator according to the present invention has a wind turbine and a power generation unit, and the wind turbine extends in the vertical direction, and extends from the rotation shaft in the outer circumferential direction. In the vertical axis wind power generator having at least one arm and at least one blade fixed to the arm, the vertical axis wind power generator has at least a first windmill and a second windmill, The first windmill and the second windmill have different radii of rotation and rotate independently. With this configuration, the amount of power generation can be increased while maintaining or improving the startup performance.
上記の垂直軸型風力発電装置において、前記第1風車が、第1回転軸と、前記第1回転軸に第1アームを介して設置した第1羽根を有しており、前記第2風車が、第2回転軸と、前記第2回転軸に第2アームを介して設置した第2羽根を有しており、前記第1アームと前記第2アームの長さが異なることを特徴とする。この構成により、前述と同様の作用効果を得ることができる。 In the vertical axis wind power generator described above, the first windmill has a first rotating shaft and first blades installed on the first rotating shaft via a first arm, and the second windmill is And a second rotating shaft and a second blade installed on the second rotating shaft via a second arm, wherein the first arm and the second arm have different lengths. With this configuration, the same effects as described above can be obtained.
上記の垂直軸型風力発電装置において、互いに独立して回転する前記第1回転軸及び前記第2回転軸の回転力を、前記発電部で合成し、発電を行なう構成を有することを特徴とする。この構成により、前述と同様の作用効果を得ることができる。 The vertical axis wind power generator described above is characterized in that the power generation unit combines the rotational forces of the first rotating shaft and the second rotating shaft that rotate independently of each other to generate power. . With this configuration, the same effects as described above can be obtained.
上記の垂直軸型風力発電装置において、記第1風車及び前記第2風車の内、回転半径の大きい方の風車が、回転半径の小さい方の風車に比べ、前記羽根の枚数が多くなるように構成されたことを特徴とする。この構成により、回転半径が大きく、羽根の枚数が多い風車は、高いスタートアップ性能を有することができる。 In the vertical axis type wind turbine generator described above, among the first wind turbine and the second wind turbine, the wind turbine having the larger rotation radius has a larger number of blades than the wind turbine having the smaller rotation radius. It is structured. With this configuration, a windmill having a large turning radius and a large number of blades can have high start-up performance.
上記の垂直軸型風力発電装置において、前記第1風車及び前記第2風車の内、回転半径の大きい方の風車が、回転半径の小さい方の風車に比べ、少なくとも前記羽根の質量又は面積のいずれかが大きくなるように構成されたことを特徴とする。この構成により、回転半径が大きく、少なくとも羽根の質量又は面積のいずれか一方が大きい風車は、高いスタートアップ性能を有することができる。 In the vertical axis type wind turbine generator described above, of the first wind turbine and the second wind turbine, the wind turbine having the larger rotation radius is at least one of the mass or area of the blades as compared with the wind turbine having the smaller rotation radius. It is characterized in that it is configured to be large. With this configuration, a windmill having a large turning radius and at least one of the mass and area of the blades can have high start-up performance.
上記の垂直軸型風力発電装置において、前記発電部が、回転子及び固定子を備えた発電機を有し、前記回転子及び前記固定子を、一方を前記第1回転軸に固定して他方を前記第2回転軸に固定して、且つ前記第1風車及び前記第2風車が逆方向に回転するように構成したことを特徴とする。この構成により、発電機が回転する速度を従来の約2倍とできるため、発電量を増加することができる。 In the vertical axis wind power generator described above, the power generation unit includes a generator including a rotor and a stator, and one of the rotor and the stator is fixed to the first rotation shaft and the other is fixed. Is fixed to the second rotating shaft, and the first wind turbine and the second wind turbine rotate in opposite directions. With this configuration, since the speed at which the generator rotates can be approximately double that of the conventional one, the amount of power generation can be increased.
本発明に係る垂直軸型風力発電装置によれば、スタートアップ性能を維持又は向上しながら、且つ発電量を増加することのできる垂直軸型風力発電装置を提供することができる。 The vertical axis wind power generator according to the present invention can provide a vertical axis wind power generator capable of increasing the amount of power generation while maintaining or improving the start-up performance.
以下、本発明に係る実施の形態の垂直軸型風力発電装置について、図面を参照しながら説明する。図1に、本発明に係る実施の形態の垂直軸型風力発電装置1を示す。垂直軸型風力発電装置1は、第1風車10と第2風車20と、発電部2を有している。第1風車10は、第1回転軸13と、第1回転軸13に第1アーム14を介して設置した第1羽根15を有している。同様に、第2風車20は、第2回転軸23と、第2回転軸23に第2アーム24を介して設置した第2羽根25を有している。第1風車10と第2風車20は、異なる回転半径を有しており、それぞれ独立して回転するように構成している。つまり、例えば、第1アーム14に比べて、第2アーム24を長く形成している。そのため、第1羽根15と第2羽根25は、互いに干渉せず、独立して回転することができる。なお、図1には、第1風車10及び第2風車20の羽根15、25を1枚ずつ図示しているが、1枚ずつでもよく、望ましくは3〜6枚ずつ設置する。また、羽根の長さhが0.6〜1.5m、幅dが0.15〜0.50m程度の大きさとすることが望ましい。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a vertical axis wind power generator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a vertical axis wind power generator 1 according to an embodiment of the present invention. The vertical axis wind power generator 1 includes a
次に、垂直軸型風力発電装置1の動作について説明する。第1風車10及び第2風車20が停止した状態から、微風を受けると、まず第2風車20が回転を開始する(スタートアップ)。これは、第2風車20の第2アーム24が長い(回転半径が大き)く、風を受けて回転しやすいためである(スタートアップ性能が高い)。その後、第1風車10が回転を開始する。第1風車10及び第2風車20がそれぞれ独立して回転し、予め定めた回転速度となったときに発電を開始する(カットイン)。このとき、発電部2は、第1風車10及び第2風車20の回転力の合力により回転し、発電を行なうように構成している。
Next, the operation of the vertical axis wind power generator 1 will be described. When the
上記の構成により、以下の作用効果を得ることができる。第1に、垂直軸型の風車のメリットであるスタートアップ性能を維持しながら、発電量を増加することができる。つまり、第1風車10及び第2風車20の羽根15、25の枚数を例えばそれぞれ6枚ずつとすると、スタートアップ性能が高いため、風速1.0m/s以下の微風でも回転を開始することができる。
With the above configuration, the following operational effects can be obtained. First, it is possible to increase the amount of power generation while maintaining the start-up performance that is the merit of the vertical axis type windmill. In other words, if the number of
第2に、スタートアップ性能を低下させることなく、発電量を増加することができる。これは、発電部2が、第1風車10及び第2風車20の回転力の合力をエネルギーとして
受けるためである。ここで、このエネルギーは、従来に比べ2倍近いエネルギーとなる。
Second, the amount of power generation can be increased without degrading the startup performance. This is because the
なお、少なくとも2つの風車(第1風車及び第2風車)は、それぞれ同じ数の羽根を有するように構成してもよい。また、回転半径の大きい方の風車(例えば第2風車)が、他方の風車(例えば第1風車)に比べ、多くの枚数の羽根を有するように構成してもよい。この構成により、回転半径が大きく且つ羽根の枚数の多い風車(例えば第2風車)は、高いスタートアップ性能を有することができる。そのため、微風環境下であっても自発的に回転することができる。また、回転半径が小さく且つ羽根の枚数の少ない風車(例えば第1風車)は、スタートアップ性能は低いが、発電量が大きい。そのため、例えば第2風車の回転力の一部を第1風車に伝達し、第1風車のスタートアップを補助するように構成すると、スタートアップ性能が高く且つ発電量の大きい垂直軸型風力発電装置を提供することができる。 Note that at least two windmills (the first windmill and the second windmill) may be configured to have the same number of blades. Moreover, you may comprise so that a windmill (for example, 2nd windmill) with a larger rotation radius may have many blade | wings compared with the other windmill (for example, 1st windmill). With this configuration, a windmill having a large turning radius and a large number of blades (for example, the second windmill) can have high startup performance. Therefore, it can rotate spontaneously even in a light wind environment. A windmill with a small turning radius and a small number of blades (for example, the first windmill) has a low start-up performance but a large amount of power generation. Therefore, for example, when a part of the rotational force of the second windmill is transmitted to the first windmill to assist the startup of the first windmill, a vertical axis wind power generator having high startup performance and a large amount of power generation is provided. can do.
更に、回転半径の大きい方の風車(例えば第2風車が)、他方の風車(例えば第1風車)に比べ、質量又は面積が大きい羽根を有するように構成してもよい。この構成により、上記と同様の作用効果を得ることができる。 Furthermore, you may comprise so that it may have a blade | wing with a mass or an area large compared with the windmill (for example, 2nd windmill) with a larger rotation radius, and the other windmill (for example, 1st windmill). With this configuration, the same effects as described above can be obtained.
図2に、垂直軸型風力発電装置1の平面図を示す。この垂直軸型風力発電装置1は、第1アーム14に比べて、第2アーム24を長く形成している。そして、第1回転軸13と第2回転軸23は、独立して回転する。そのため、第1羽根15と第2羽根25は互いに干渉せず、独立して回転する。なお、F1は第1羽根が通過する第1領域を示し、F2は第2羽根が通過する第2領域を示す。
FIG. 2 shows a plan view of the vertical axis wind power generator 1. In the vertical axis wind power generator 1, the
また、図2には、第1風車10及び第2風車20の羽根15、25の枚数をそれぞれ2枚ずつとしているが、3枚ずつ又はそれ以上とすることもできる。これは、垂直軸型風力発電装置1を設置する場所の平均風速等を考慮して適切に設計することができる。
In FIG. 2, the number of
図3に、発電部2の部分断面図の一例を示す。発電部2は、第1発電軸17及び第2発電軸27を回転可能に支持した発電機6を有している。この発電部2は、第1回転軸13の回転力が、第1ベルト16を介して第1発電軸17に伝達するように構成している。同様に、発電部2は、第2回転軸23の回転力が、第2ベルト26を介して第2発電軸27に伝達するように構成している。
FIG. 3 shows an example of a partial cross-sectional view of the
次に、発電部2の動作について説明する。まず、第2回転軸23が、風の力により回転する。この回転力は、第2ベルト26及び第2発電軸27を介して、発電機6に伝達され、電気に変換される。同様に、第1回転軸13が風の力により回転すると、この回転力は、第1ベルト16及び第1発電軸17を介して、発電機6に伝達され、電気に変換される。ここで、第1回転軸13及び第2回転軸23は、同一方向に回転するように構成している。また、第1発電軸17及び第2発電軸27に伝達された回転力は、例えば、ワンウェイクラッチ等を介して合成される。
Next, the operation of the
この第1発電軸17と第2発電軸27を、ワンウェイクラッチを介して連結し、回転力を合成する構成について説明する。垂直軸型風力発電装置1の始動時には、第2風車20の回転開始に伴い、第2発電軸27が回転を開始する。このとき、ワンウェイクラッチは空転状態となるように構成している。つまり、第1発電軸17は停止した状態となる。風速が上昇し、第1風車10の回転に伴い、第1発電軸17が第2発電軸27の回転数を上回った場合、ワンウェイクラッチは、かみ合い状態となるように構成している。つまり、第1発電軸17及び第2発電軸27の回転力が、ワンウェイクラッチを介して合成され、発電機6に伝達される。このとき、第1風車10及び第2風車20は、見かけ上、一体の風車として回転するため、発電機6は高いトルクを得ることができる。
A configuration in which the first
また、ワンウェイクラッチに、トルクリミッタ等の制御機構を付加し、空転状態とかみ合い状態を任意に制御するように構成してもよい。更に、歯車等を利用し、第1発電軸17及び第2発電軸27の回転数及び回転トルクを設定してもよい。この構成により、例えば、第2風車20の回転数に比べ、第1風車10の回転数が小さい場合であっても、第1発電軸17及び第2発電軸27で回転力が合成され発電機6に伝達することが可能となる。また、第1発電軸17が停止状態であっても、第2発電軸27の回転力の一部を伝達し、第1風車10が回転を開始するように構成することもできる。
In addition, a control mechanism such as a torque limiter may be added to the one-way clutch so as to arbitrarily control the idling state and the meshing state. Further, the rotational speed and rotational torque of the first
上記のように、第1風車10と第2風車20の回転力は、既知の機構を利用して、合成することができる。他にも、遊星歯車を利用することもできる。例えば、第1回転軸27を遊星ギアに連結し、第2回転軸23を太陽ギアに連結し、発電機6にリングギアを固定して構成することができる。このとき、第1発電軸17又は第2発電軸27が、遊星歯車との連結をクラッチ等で解除できる構成を有していることが望ましい。
As described above, the rotational force of the
なお、ワンウェイクラッチ等の回転力を合成する機構を、第1及び第2発電軸17、27に設置する構成について説明したが、この機構を第1及び第2回転軸13、23に設置する構成としてもよい。また、第1ベルト16及び第2ベルト26は、回転軸13、23の回転力を、発電軸17、27に伝達できる構成であればよい。例えば、歯車等を利用することもできる。
In addition, although the structure which synthesize | combines rotational force, such as a one-way clutch, was demonstrated about the structure installed in the 1st and 2nd electric
上記の構成により、以下の作用効果を得ることができる。第1に、第1風車10及び第2風車20が独立して回転する構成により、風車10、20のスタートアップ性能を維持又は向上することができる。
With the above configuration, the following operational effects can be obtained. 1stly, the start-up performance of the
第2に、独立して回転する第1風車10及び第2風車20の回転力を、合成して発電機6に伝達する構成により、発電量を増加することができる。
Second, the amount of power generation can be increased by combining the rotational forces of the
図4に、本発明に係る異なる実施の形態の垂直軸型風力発電装置の発電部2Aの部分断面図を示す。発電部2Aは、コイル又は磁石等で構成された固定子18A及び回転子28Aを備えた発電機6Aを有している。この固定子18Aは第1回転軸13Aに固定され、回転子28Aは第2回転軸23Aに固定されている。ここで、第1回転軸13A及び第2回転軸23Aは、共通する中心軸を有し且つ一方の回転軸内に他方の回転軸が配置される多重管構造となるように配置している。更に、第1風車10及び第2風車20が互いに逆方向に回転するように構成している。なお、発電機6Aを構成する一方を便宜上、固定子18Aと呼んでいるが、この固定子18Aは、回転子28Aに対して相対的に回転し、発電を行うことができる。
FIG. 4 shows a partial cross-sectional view of a
次に、発電部2Aの動作について説明する。第1風車10及び第2風車20が風を受けて、互いに逆方向に回転を開始する。第1回転軸13Aが固定子18A(発電機6A自体)を一方向に回転させ、第2回転軸23Aが回転子28Aを逆方向に回転させる。ここで、固定子18Aと回転子28Aの回転の相対速度は、第1及び第2風車10、20の回転速度の合成値となる。
Next, the operation of the
上記の構成により、以下の作用効果を得ることができる。第1に、発電機6Aが回転する速度を従来の約2倍とできるため、発電量を増加することができる。第2に、発電部2Aを、風車の回転軸(13A、23A)の中心軸上に設置できるため、垂直軸型風力発電装置をコンパクトに設計することができる。第3に、風速が弱く、第1風車又は第2風車のみが回転するような場合であっても、発電を行うことができる。
With the above configuration, the following operational effects can be obtained. First, since the speed at which the
図5に、本発明に係る異なる実施の形態の垂直軸型風力発電装置1Bを示す。この垂直軸型風力発電装置1Bは、支持軸40Bと、支持軸40Bに対して回転自在に設置した第1風車10Bと、第1風車10Bに対して回転自在に設置した第2風車20Bと、第1風車10B及び第2風車20Bの間に設置した発電部2Bを有している。ここで、第1風車10B及び第2風車20Bは、回転方向が逆方向となるように構成している。また、第1アーム14Bの長さが、第2アーム24Bの長さよりも長くなるように構成している。
FIG. 5 shows a vertical axis
図6に、垂直軸型風力発電装置1Bの発電部2Bの部分断面図を示す。発電部2Bは、一方をコイルで構成され他方を磁石で構成された固定子18B及び回転子28Bを備えた発電機6Bを有している。この固定子18Bは第1回転軸13Bに固定され、回転子28Bは第2回転軸23Bに固定されている。また、発電部2Bは、発電機6Bに接続した接触子(例えば、スリップカーボンブラシ等)41Bと、支持軸40Bに固定した接触リング(例えば、スリップリング等)42Bを有している。更に、発電部2Bは、支持軸40Bに対して第1回転軸13Bを回転自在に支持する軸受(例えばボールベアリング等)43と、第1回転軸13Bに対して第2回転軸23Bを回転自在に支持する軸受43をそれぞれ有している。
In FIG. 6, the fragmentary sectional view of the electric
次に、発電部2Bの動作について説明する。まず、風を受けた第1風車の第1回転軸13Bと、第2風車の第2回転軸23Bが、互いに逆となる回転方向に回転を開始する。図6では、第1回転軸13Bの回転方向をR1で、第2回転軸23Bの回転方向をR2で示している。この回転により、発電機6Bを構成する固定子18Bと回転子28Bの相対的な回転により、電気が発生する。この電気は、コイルを構成する側(例えば固定子18B)から接触子41B、及び接触リング42Bを介して、図示しない電源ケーブルに送られる。
Next, the operation of the
ここで、第1回転軸13Bと共に回転する接触子41Bは、接触リング42Bの外周で接触を維持するように構成されている。また、支持軸40B及び接触リング42Bは、回転しない。更に、例えば支持軸40Bの内部に配置した電源ケーブルは、3極のケーブルを利用することが望ましい。加えて、第1回転軸13Bと第2回転軸23Bは、共通する中心軸を有することが望ましい。
Here, the
上記の構成により、図4に示した実施例と同様の作用効果を得ることができる。第1に、発電機6Bが回転する速度を従来の約2倍とできるため、発電量を増加することができる。第2に、発電部2Bを、第1風車10B及び第2風車20Bの回転軸上に設置できるため、垂直軸型風力発電装置をコンパクトに構成することができる。第3に、風速が弱く、第1風車又は第2風車のみが回転するような場合であっても、発電を行うことができる。第4に、スリップカーボンブラシ等で構成した接触子41Bと、スリップリング等で構成した接触リング42Bを設置した構成により、固定子18B側(発電機6B自体)が回転しても、電源ケーブルがねじれたりすることなく、電気を外部に送ることができる。
With the above configuration, it is possible to obtain the same operational effects as the embodiment shown in FIG. First, since the speed at which the
なお、固定子18Bを永久磁石等の磁石で構成し、回転子28Bをコイルで構成した発電機としてもよい。また、第1風車10B側に回転子を設置し、第2風車20B側に固定子を固定する構成としてもよい。更に、図2の例と同様に、第1アーム14Bの長さが、第2アーム24Bの長さよりも短くなるように構成してもよい。加えて、発電部2Bが、発電機6Bに接続したスリップリング等の接触リングと、支持軸40Bに設置したスリップカーボンブラシ等の接触子を有するように構成してもよい。
The
図7に、本発明に係る異なる実施の形態の垂直軸型風力発電装置1Cを示す。この垂直軸型風力発電装置1Cは、第1風車10C及び第2風車20Cに加えて、回転半径の異なる第3風車30Cを有している。この垂直軸型風力発電装置1Cは、第1乃至第3の風車
10C、20C、30Cがそれぞれ独立して回転するため、スタートアップ性能を維持又は向上しながら、発電量を増加することができる。
FIG. 7 shows a vertical axis
ここで、各風車10C、20C、30Cの羽根15C、25C、35Cは、一部が互いの影になるように構成している。この重なりにより、通過する風から効率的にエネルギーを取出すことができる。なお、羽根15C、25C、35Cが重ならないとしても、本発明の作用効果を十分に得ることができる。また、発電部は、前述した発電部のいずれも採用することができる。
Here, the
図8に、本発明に係る異なる実施の形態の垂直軸型風力発電装置1Dを示す。この垂直軸型風力発電装置1Dは、第1風車10D及び第2風車20Dに加えて、回転半径が第2風車20Dよりも小さい第3風車30Dを有している。
FIG. 8 shows a vertical axis
ここで、図7及び8に、第1乃至3の風車を有する実施例を示したが、本発明はこれに限定されることなく、4つ以上の風車を独立して回転するように構成しても、同様の作用効果を得ることができる。また、複数ある風車の内、いくつかを連動して回転するように構成してもよい。加えて、スタートアップ性能の更なる向上を実現するために、発電機6をモータとして使用して風車に初動を与える構成としてもよい。
7 and 8 show an embodiment having the first to third wind turbines, but the present invention is not limited to this, and is configured to rotate four or more wind turbines independently. However, the same effect can be obtained. Moreover, you may comprise so that some of several windmills may rotate in response. In addition, in order to realize further improvement in start-up performance, the
1、1A、1B、1C、1D 垂直軸型風力発電装置
2、2A、2B 発電部
3 回転軸
4 アーム
5 羽根
10 第1風車
13 第1回転軸
14 第1アーム
15 第1羽根
18、18A、18B 固定子
20 第2風車
23 第2回転軸
24 第2アーム
25 第2羽根
28、28A,28B 回転子
1, 1A, 1B, 1C, 1D Vertical axis
Claims (6)
前記垂直軸型風力発電装置が、少なくとも第1風車及び前記第1風車よりも回転半径の大きい第2風車を有しており、
前記第1風車及び前記第2風車が、異なる回転半径を有し且つ独立して回転する垂直軸型風力発電装置において、
前記発電部が、前記第2風車のみの回転力により発電する構成と、
前記第2風車に加え前記第1風車が回転し、2つの風車の回転力を合成し発電を行う構成を有し、
前記第2風車が、前記第1風車よりも高いスタートアップ性能を有するように構成されたことを特徴とする垂直軸型風力発電装置。 A vertical axis having a windmill and a power generation unit, the rotation axis extending in the vertical direction of the windmill, at least one arm extending in the outer circumferential direction from the rotation axis, and at least one blade fixed to the arm Shaft type wind power generator ,
The vertical axis wind power generator has at least a first windmill and a second windmill having a larger radius of rotation than the first windmill ,
In the vertical axis wind power generator in which the first windmill and the second windmill have different radii of rotation and rotate independently ,
A configuration in which the power generation unit generates power by the rotational force of only the second windmill;
The first windmill rotates in addition to the second windmill, and the power generation is performed by combining the rotational forces of the two windmills.
The vertical wind turbine generator according to claim 1, wherein the second wind turbine is configured to have a higher startup performance than the first wind turbine .
前記ワンウェイクラッチが、制御機構を有し、 The one-way clutch has a control mechanism;
前記制御機構が、前記ワンウェイクラッチの空転状態及びかみ合い状態を切り替える構成を有していることを特徴とする請求項1に記載の垂直軸型風力発電装置。 2. The vertical axis wind power generator according to claim 1, wherein the control mechanism is configured to switch between an idle state and an engaged state of the one-way clutch.
前記回転子及び前記固定子を、一方を前記第1風車の回転軸に固定して他方を前記第2風車の回転軸に固定して、且つ前記第1風車及び前記第2風車が逆方向に回転するように構成したことを特徴とする請求項1に記載の垂直軸型風力発電装置。 The power generation unit has a generator including a rotor and a stator,
One of the rotor and the stator is fixed to the rotation shaft of the first windmill, the other is fixed to the rotation shaft of the second windmill , and the first windmill and the second windmill are in opposite directions. The vertical axis wind power generator according to claim 1 , wherein the vertical axis wind power generator is configured to rotate.
前記発電機がモータとして少なくとも前記第1風車又は第2風車に初動を与える構成を有していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の垂直軸型風力発電装置。 5. The vertical axis wind power generator according to claim 1, wherein the generator has a configuration that applies an initial motion to at least the first wind turbine or the second wind turbine as a motor. 6.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012015523A JP5190545B1 (en) | 2012-01-27 | 2012-01-27 | Vertical axis wind power generator |
PCT/JP2013/051579 WO2013111852A1 (en) | 2012-01-27 | 2013-01-25 | Vertical axis-type wind-powered electricity generation device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012015523A JP5190545B1 (en) | 2012-01-27 | 2012-01-27 | Vertical axis wind power generator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP5190545B1 true JP5190545B1 (en) | 2013-04-24 |
JP2013155641A JP2013155641A (en) | 2013-08-15 |
Family
ID=48481488
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012015523A Expired - Fee Related JP5190545B1 (en) | 2012-01-27 | 2012-01-27 | Vertical axis wind power generator |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5190545B1 (en) |
WO (1) | WO2013111852A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6622528B2 (en) * | 2015-09-11 | 2019-12-18 | Ntn株式会社 | Wind power generator |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5417440A (en) * | 1977-07-07 | 1979-02-08 | Univ Tokai | Starting device of vertical shaft type wind power turbine |
JPH09287549A (en) * | 1996-04-23 | 1997-11-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Hybrid type wind force turbine |
WO2003102412A1 (en) * | 2002-05-31 | 2003-12-11 | Jang-Sik Joo | Multi-directional wind power generator |
JP4387725B2 (en) * | 2003-08-12 | 2009-12-24 | 東芝プラントシステム株式会社 | Multistage wind power generator |
JP2005226625A (en) * | 2004-02-10 | 2005-08-25 | Yukio Hirata | Straightening type automatic speed change wind power generation |
JP4668673B2 (en) * | 2005-04-25 | 2011-04-13 | 鳥海工業株式会社 | Wind rotating device |
JP2008063961A (en) * | 2006-09-05 | 2008-03-21 | Masataka Murahara | Wind and water turbine concentric rotary shaft direct drive type electric energy extracting device |
-
2012
- 2012-01-27 JP JP2012015523A patent/JP5190545B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2013
- 2013-01-25 WO PCT/JP2013/051579 patent/WO2013111852A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013155641A (en) | 2013-08-15 |
WO2013111852A1 (en) | 2013-08-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2531278C (en) | Wind turbine generator | |
CN201851280U (en) | Brushless permanent magnetic wind driven generator driven by double paddles in different directions | |
EP2007983A1 (en) | Wind turbine with single main bearing | |
WO2005033505A1 (en) | Wind wheel for wind power generation | |
KR100962774B1 (en) | Wind power generator | |
JPWO2010073743A1 (en) | Coaxial reversal type coreless generator | |
JPH0579450A (en) | Wind mill | |
JP4550459B2 (en) | Generator with rotation speed increasing function | |
US20120013211A1 (en) | Electric motor having a selectively adjustable base speed | |
JP5190545B1 (en) | Vertical axis wind power generator | |
CN109563810B (en) | Machine room and rotor for a wind energy plant and method | |
JP4461078B2 (en) | Wind power generator | |
JP3184693U (en) | Power generator | |
US20120274074A1 (en) | Continuous-Flow Power Installation | |
US20100225190A1 (en) | Generator | |
CN201360201Y (en) | Generator with planetary gear | |
CN201213248Y (en) | Continuously variant constant frequency operating wind electricity generator | |
KR200387389Y1 (en) | An electric generation device using a windmill | |
JP2006249982A (en) | Wind power generator | |
JP2008208959A (en) | Speed increasing gear and wind power generating device | |
JP4040939B2 (en) | Wind power generation apparatus and wind power generation method using the same | |
JP2012077620A (en) | Vertical shaft type wind power generation apparatus | |
CN110999048A (en) | Generator for a wind energy installation and wind energy installation comprising a generator | |
CN101013835A (en) | Birotor generator | |
US11346326B2 (en) | Wind turbine having a multi-stage magnetic transmission |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130122 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130128 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160201 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |