JP5902738B2 - 空力ブレード上の負荷管理デバイス用作動機構 - Google Patents
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Description
[001]本出願は概して、風力タービンの設計および制御に関する。より詳細には、本発明のいくつかの態様は、風力タービンの空気力学を変更することに関する。
[002]その利用可能性の縮小、および環境に対する悪影響で、化石燃料および他の従来のエネルギー源は、評判が継続的に低下しており、クリーンで再生可能なエネルギー源に急速な成長が起こった。これから数年のうちに、これらの化石燃料が少なくなり続け、このようなエネルギー源の環境的影響に関する知識が利用可能になるので、クリーンで再生可能なエネルギーの需要が増加し続けるであろう。そのようなクリーンな再生可能エネルギーの一つが風力である。例えば、風による運動エネルギーは、例えば、風力タービンを使用して電気に伝達することができる。したがって、このような費用のかかる環境的に有害な化石燃料のいずれかを燃焼させることなく、電気を作り出すことができる。
[003]風力タービンは、そのブレードの掃引領域に比例した動力を作り出す。したがって、風力タービンブレードの長さ（例えば、翼長）を大きくすることによって、より大きなエネルギーを作り出すことができる。しかし、その直径などの、風力タービンに対する回転子属性の選択は、低い風におけるより大きなエネルギー生成のための長い方のブレードと高い風における負荷制限のための短い方のブレードの間の設計トレードオフである。長い方のブレードを有する風力タービンは、掃引領域を大きくし、その後、より大きな動力を作り出す。しかし、高い風速では、長い方のブレードを有する風力タービンは、構成部品により大きな要求をし、タービンを遮断して、構成部品の損傷を避けなければならなりより多くの状況を作り出す。平均風速が損傷を生じるほど十分高くない状況でさえも、周期的な突風が、風の速度および方向を両方とも変更し、機器を損傷させるほど十分に強い可能性がある力を加えることがある。
[004]様々なレベルでの成功の解決法が、より高い動力、より少ない遮断、およびより少ない構成部品への損傷の例を達成する際に試みられてきた。例えば、ピッチ制御を使用して、ブレードのピッチ（すなわち、ブレードの角度）を変更した。ピッチ制御された風力タービンでは、タービン上の電子制御装置は、タービンの動力出力を検査する。動力出力が特定の閾値を超えると、ブレードピッチ機構は、回転子ブレードを回転させて、回転子ブレード上の負荷を少なくする。ブレードはその後、風が再び低下したときに、後ろに戻される。しかし、ピッチ制御は、風の変化に応答するようにかなりゆっくりである可能性があり、急激な突風によって加えられる負荷に対して比較的効果がない。
[005]失速制御は、より高い動力を達成し、遮断および構成部品に対する損傷を少なくするための試みで使用されてきた別の解決法である。受動タイプの失速制御された風力タービンでは、回転子ブレードは、固定角度配向でハブに取り付けられる。失速制御は、風速が特定の閾値を超えた場合に、ブレードが空力失速（揚力破壊）になるようになっているブレードの形状によって受動的に達成される。動的タイプの失速制御された風力タービンが存在する。このようなシステムでは、回転子ブレードは、ブレードに沿って失速を作り出すために調節される。しかし、両方のタイプの失速制御システムは、最適化するのが難しく、応答が遅い可能性があり、所望のものよりも低い結果予測可能性となることがある。このような欠点は、気まぐれな風および突風での状態で拡大される。
[006]可変長回転子ブレードシステムはまた、より高い電力を達成し、それが受ける遮断状態をより少なく、および構成部品への損傷をより小さくするための試みとして使用されてきた。このようなシステムでは、風力タービン回転子ブレードは、その長さを風速に基づいて調節することができるように伸縮自在である。このようなものは、回転子ブレードを低い風力状態でより高い出力を提供するように伸ばすことができ、高い風力状態でより低い負荷に対して縮めることができるという点で利点を提供する。「伸縮風力タービンブレード」という名称であり、全体を本明細書に援用する、米国特許第６，９０２，３７０号は、伸縮風力タービン回転子ブレードを有する風力タービンシステムを開示する。可変長回転子ブレードシステムは特定の利点を有するが、気まぐれな風の状態で問題を生じる、または突風を受けた場合に応答するのが遅すぎることがある。
[007]より最近では、風力タービンの構成部品への負荷を制御するために偏向器が使用されてきた。例えば、風力タービンブレードへの気流を妨害し、それによって、揚力、および風力タービン構成部品上に加えられた対応する負荷を小さくするために、偏向器が使用されてきた。例えば、「展開可能空気偏向器を備えた風力タービン」という名称であり、全体を本明細書に援用する、米国特許第８，２６７，６５４号は、負荷を制御するための風力タービンブレード上の偏向器の使用を記載している。センサまたは他の構成部品が、動力生成、速度、加速度、負荷などが閾値を超えたのを感知した場合に、これらの偏向器は展開され、したがって、偏向器は感知された動力生成、速度、加速度、負荷などを閾値内に戻すように展開される。いくつかの例では、複数の偏向器は、負荷を制御するために、風力タービン、および／または風力タービンブレード上で使用される。例えば、いくつかの実施形態では、複数の偏向器は、風力タービンブレードの長さに沿って配置される。したがって、上に論じたように、負荷を制御するために、複数の偏向器の１つまたは複数を展開することができる。
[008]しかし、これらの１つまたは複数の空気偏向器を効果的に作動させるために、作動装置は、特定の設計特徴を満たさなければならない。動作状態（例えば、急激な突風など）で急激な変化に応じて空気偏向器を作動させることができるので、作動装置は、空気偏向器を作動させるために適当な力（いくつかの実施形態では、例えば４０Ｎ）を伝えながら、空気偏向器を迅速に（いくつかの実施形態では、例えば、１００ｍｓ以下で）作動させることが可能である必要があることがある。さらに、風力タービンブレード内の取付空間が制限されることがあるので、作動装置はむしろ小型である必要がある可能性がある。さらに、システムの寿命にわたって、空気偏向器を数百万、またはさらには数億回、様々な動作状態で作動させることができるので、作動装置は、信頼性があり、動作状態での変化に対して耐性があり、および／または容易に使用可能である必要があることがある。さらに、特に、複数の空気偏向器（および、したがって作動装置）が単一のブレード上に設けられた応用例では、作動装置は、例えば、作動装置がブレードに加える求心加速度負荷を小さくするために、むしろ軽量である必要があることがある。
[009]したがって、上記品質の１つまたは複数を呈する、風力タービン上の負荷管理デバイス（例えば、空気偏向器）用の作動装置を提供する必要が残っている。より詳細には、適切な作動速度／作動力特性を呈する、小型および／または軽量である、および／または信頼性があり、様々な動作状態で一貫して動作することが可能な作動装置を提供する必要が残っている。
[010]以下は、本発明のいくつかの態様の基本的な理解を行なうために、本発明の簡単な要約を示す。この要約は、本発明の広範囲に及ぶ概略ではない。本発明の重要または重大な要素を特定する、または本発明の範囲を正確に説明することを意図したものではない。以下の要約は、以下に提供したより詳細な説明に対する前置きとして簡単な形で、本発明のいくつかの概念を単に示したものである。
[011]本発明の１つまたは複数の態様は、論じた有利な特徴の１つまたは複数を呈する負荷管理デバイス（例えば、空気偏向器）用の作動装置を提供する。例えば、各作動装置は、適当な作動速度／作動力特性、寸法および／または重量特徴、および／または様々な動作状態での高められた信頼性および一貫性動作を含む、例えば、風力タービンブレード上での使用のための１つまたは複数の有利な品質を呈することができる。
[012]いくつかの態様によると、クランクスライド作動装置は、１つまたは複数の負荷管理デバイスを作動させるために、風力タービンブレード上に設けられている。クランクスライド作動装置は、モータと、１つまたは複数のクランクアームの第１の端部でモータに結合された１つまたは複数のクランクアームと、１つまたは複数の接続リンクとを備えることができ、１つまたは複数の接続リンクの第１の端部は１つまたは複数のクランクアームの第２の端部に旋回可能に結合され、１つまたは複数の接続リンクの第２の端部は負荷管理デバイスに旋回可能に結合され、モータが第１の方向に回転すると、負荷管理デバイスは風力タービンのブレードから拡張するように構成され、モータが第１の方向と反対の第２の方向に回転すると、負荷管理デバイスは風力タービンのブレード内に収縮するように構成される。
[013]他の態様によると、ハブと、ハブに接続され、その周りに配置された複数の負荷管理アセンブリとを備えた風力タービンが提供される。負荷管理アセンブリの少なくとも１つは、風力タービンブレードの少なくとも１つの上で負荷管理デバイスを作動させるクランクスライド作動装置を備えることができる。いくつかの実施形態では、クランクスライド作動装置は、モータと、１つまたは複数のクランクアームの第１の端部でモータに結合された１つまたは複数のクランクアームと、１つまたは複数の接続リンクとを備えることができ、１つまたは複数の接続リンクの第１の端部は１つまたは複数のクランクアームの第２の端部に旋回可能に結合され、１つまたは複数の接続リンクの第２の端部は負荷管理デバイスに旋回可能に結合され、モータが第１の方向に回転すると、負荷管理デバイスは風力タービンのブレードから拡張するように構成され、モータが第１の方向と反対の第２の方向に回転すると、負荷管理デバイスは風力タービンのブレード内に収縮するように構成される。
本願発明の実施形態は、例えば以下の通りである。
（実施形態１）
モータと、
１つまたは複数のクランクアームの第１の端部で前記モータに結合された１つまたは複数のクランクアームと、
１つまたは複数の接続リンクとを備えた、風力タービンのブレード上で負荷管理デバイスを作動させるための作動装置であって、
前記１つまたは複数の接続リンクの第１の端部は、前記１つまたは複数のクランクアームの第２の端部に旋回可能に結合され、前記１つまたは複数の接続リンクの第２の端部は、負荷管理デバイスに旋回可能に結合され、
前記モータが第１の方向に回転すると、前記負荷管理デバイスは風力タービンのブレードから拡張するように構成され、前記モータが前記第１の方向と反対の第２の方向に回転すると、前記負荷管理デバイスは前記風力タービンの前記ブレード内に収縮するように構成されている、作動装置。
（実施形態２）
前記負荷管理デバイスが収縮するように構成された方向に延びる１つまたは複数のトラックをさらに備えた作動装置であって、前記負荷管理デバイスは、前記１つまたは複数のトラックにスライド可能に結合されている、実施形態１に記載の作動装置。
（実施形態３）
前記モータは第１の位置から第２の位置まで回転するように構成され、前記第１の位置は前記負荷管理デバイスの収縮位置に対応し、前記第２の位置は前記負荷管理デバイスの拡張位置に対応する、実施形態２に記載の作動装置。
（実施形態４）
前記モータが前記第１の位置から前記第２の位置まで回転すると、前記モータのシャフトは約１８０度回転する、実施形態３に記載の作動装置。
（実施形態５）
前記モータが第１の状態にある場合、前記１つまたは複数のクランクアームの大部分は、前記モータのシャフトの下に配置される、実施形態３に記載の作動装置。
（実施形態６）
前記モータが第２の状態にある場合、前記１つまたは複数のクランクアームの大部分は、前記モータのシャフトの上に配置される、実施形態３に記載の作動装置。
（実施形態７）
前記１つまたは複数の接続リンクは、頂点を有する角度付けされた部分を備え、前記モータが前記第１の状態にある場合、前記頂点は、前記１つまたは複数のクランクアームの第１の端部が前記モータに結合される位置に当接する、実施形態３に記載の作動装置。
（実施形態８）
前記モータが前記第１の位置から前記第２の位置まで移動するときに、前記モータから前記負荷管理デバイスに伝達される力は、前記モータが前記第１の位置にある場合に、前記モータが前記第１の位置と前記第２の位置の間の中間にある場合より大きい、実施形態３に記載の作動装置。
（実施形態９）
前記モータが前記第２の位置から前記第１の位置まで移動するときに、前記モータから前記負荷管理デバイスに伝達される力は、前記モータが前記第２の位置にある場合に、前記モータが前記第２の位置と前記第１の位置の間の中間にある場合より大きい、実施形態３に記載の作動装置。
（実施形態１０）
前記モータが前記第１の位置にある場合、および前記モータが前記第２の位置にある場合、前記１つまたは複数のクランクアームは普通は垂直である、実施形態３に記載の作動装置。
（実施形態１１）
ハブと、
前記ハブに接続され、その周りに配置された複数の風力タービンブレードを備える風力タービンであって、
前記複数の風力タービンブレードの少なくとも１つの風力タービンブレードが、前記少なくとも１つの風力タービンブレード上で空気偏向器を作動させる作動装置を備え、
前記作動装置は、モータと、
１つまたは複数のクランクアームの第１の端部で前記モータに結合された１つまたは複数のクランクアームと、
１つまたは複数の接続リンクとを備え、
前記１つまたは複数の接続リンクの第１の端部は、前記１つまたは複数のクランクアームの第２の端部に旋回可能に結合され、前記１つまたは複数の接続リンクの第２の端部は、前記空気偏向器に旋回可能に結合され、
前記モータが第１の方向に回転すると、前記空気偏向器は前記少なくとも１つの風力タービンブレードから拡張するように構成され、前記モータが前記第１の方向と反対の第２の方向に回転すると、前記空気偏向器は前記少なくとも１つの風力タービンブレード内に収縮するように構成されている、風力タービン。
（実施形態１２）
前記作動装置はさらに、前記空気偏向器が収縮するように構成された方向に延びる１つまたは複数のトラックを備え、前記空気偏向器は、前記１つまたは複数のトラックにスライド可能に結合されている、実施形態１１に記載の風力タービン。
（実施形態１３）
前記モータは第１の位置から第２の位置まで回転するように構成され、前記第１の位置は前記空気偏向器の収縮位置に対応し、前記第２の位置は前記空気偏向器の拡張位置に対応する、実施形態１２に記載の風力タービン。
（実施形態１４）
前記モータが前記第１の位置から前記第２の位置まで回転すると、前記モータのシャフトは約１８０度回転する、実施形態１３に記載の風力タービン。
（実施形態１５）
前記モータが第１の状態にある場合、前記１つまたは複数のクランクアームの大部分は、前記モータのシャフトの下に配置される、実施形態１３に記載の風力タービン。
（実施形態１６）
前記モータが第２の状態にある場合、前記１つまたは複数のクランクアームの大部分は、前記モータのシャフトの上に配置される、実施形態１３に記載の風力タービン。
（実施形態１７）
前記１つまたは複数の接続リンクは、頂点を有する角度付けされた部分を備え、前記モータが前記第１の状態にある場合、前記頂点は、前記１つまたは複数のクランクアームの第１の端部が前記モータに結合される位置に当接する、実施形態１３に記載の風力タービン。
（実施形態１８）
前記モータが前記第１の位置から前記第２の位置まで移動するときに、前記モータから前記空気偏向器に伝達される力は、前記モータが前記第１の位置にある場合に、前記モータが前記第１の位置と前記第２の位置の間の中間にある場合より大きい、実施形態１３に記載の風力タービン。
（実施形態１９）
前記モータが前記第２の位置から前記第１の位置まで移動するときに、前記モータから前記空気偏向器に伝達される力は、前記モータが前記第２の位置にある場合に、前記モータが前記第２の位置と前記第１の位置の間の中間にある場合より大きい、実施形態１３に記載の風力タービン。
（実施形態２０）
前記モータが前記第１の位置にある場合、および前記モータが前記第２の位置にある場合、前記１つまたは複数のクランクアームは普通は垂直である、実施形態１３に記載の風力タービン。
[014]本発明およびその利点のより完全な理解は、添付の図面を考慮して以下の説明を参照することによって得ることができ、同様の参照番号は同様の機構を示す。
（実施形態１）
モータと、
１つまたは複数のクランクアームの第１の端部で前記モータに結合された１つまたは複数のクランクアームと、
１つまたは複数の接続リンクとを備えた、風力タービンのブレード上で負荷管理デバイスを作動させるための作動装置であって、
前記１つまたは複数の接続リンクの第１の端部は、前記１つまたは複数のクランクアームの第２の端部に旋回可能に結合され、前記１つまたは複数の接続リンクの第２の端部は、負荷管理デバイスに旋回可能に結合され、
前記モータが第１の方向に回転すると、前記負荷管理デバイスは風力タービンのブレードから拡張するように構成され、前記モータが前記第１の方向と反対の第２の方向に回転すると、前記負荷管理デバイスは前記風力タービンの前記ブレード内に収縮するように構成されている、作動装置。
（実施形態２）
前記負荷管理デバイスが収縮するように構成された方向に延びる１つまたは複数のトラックをさらに備えた作動装置であって、前記負荷管理デバイスは、前記１つまたは複数のトラックにスライド可能に結合されている、実施形態１に記載の作動装置。
（実施形態３）
前記モータは第１の位置から第２の位置まで回転するように構成され、前記第１の位置は前記負荷管理デバイスの収縮位置に対応し、前記第２の位置は前記負荷管理デバイスの拡張位置に対応する、実施形態２に記載の作動装置。
（実施形態４）
前記モータが前記第１の位置から前記第２の位置まで回転すると、前記モータのシャフトは約１８０度回転する、実施形態３に記載の作動装置。
（実施形態５）
前記モータが第１の状態にある場合、前記１つまたは複数のクランクアームの大部分は、前記モータのシャフトの下に配置される、実施形態３に記載の作動装置。
（実施形態６）
前記モータが第２の状態にある場合、前記１つまたは複数のクランクアームの大部分は、前記モータのシャフトの上に配置される、実施形態３に記載の作動装置。
（実施形態７）
前記１つまたは複数の接続リンクは、頂点を有する角度付けされた部分を備え、前記モータが前記第１の状態にある場合、前記頂点は、前記１つまたは複数のクランクアームの第１の端部が前記モータに結合される位置に当接する、実施形態３に記載の作動装置。
（実施形態８）
前記モータが前記第１の位置から前記第２の位置まで移動するときに、前記モータから前記負荷管理デバイスに伝達される力は、前記モータが前記第１の位置にある場合に、前記モータが前記第１の位置と前記第２の位置の間の中間にある場合より大きい、実施形態３に記載の作動装置。
（実施形態９）
前記モータが前記第２の位置から前記第１の位置まで移動するときに、前記モータから前記負荷管理デバイスに伝達される力は、前記モータが前記第２の位置にある場合に、前記モータが前記第２の位置と前記第１の位置の間の中間にある場合より大きい、実施形態３に記載の作動装置。
（実施形態１０）
前記モータが前記第１の位置にある場合、および前記モータが前記第２の位置にある場合、前記１つまたは複数のクランクアームは普通は垂直である、実施形態３に記載の作動装置。
（実施形態１１）
ハブと、
前記ハブに接続され、その周りに配置された複数の風力タービンブレードを備える風力タービンであって、
前記複数の風力タービンブレードの少なくとも１つの風力タービンブレードが、前記少なくとも１つの風力タービンブレード上で空気偏向器を作動させる作動装置を備え、
前記作動装置は、モータと、
１つまたは複数のクランクアームの第１の端部で前記モータに結合された１つまたは複数のクランクアームと、
１つまたは複数の接続リンクとを備え、
前記１つまたは複数の接続リンクの第１の端部は、前記１つまたは複数のクランクアームの第２の端部に旋回可能に結合され、前記１つまたは複数の接続リンクの第２の端部は、前記空気偏向器に旋回可能に結合され、
前記モータが第１の方向に回転すると、前記空気偏向器は前記少なくとも１つの風力タービンブレードから拡張するように構成され、前記モータが前記第１の方向と反対の第２の方向に回転すると、前記空気偏向器は前記少なくとも１つの風力タービンブレード内に収縮するように構成されている、風力タービン。
（実施形態１２）
前記作動装置はさらに、前記空気偏向器が収縮するように構成された方向に延びる１つまたは複数のトラックを備え、前記空気偏向器は、前記１つまたは複数のトラックにスライド可能に結合されている、実施形態１１に記載の風力タービン。
（実施形態１３）
前記モータは第１の位置から第２の位置まで回転するように構成され、前記第１の位置は前記空気偏向器の収縮位置に対応し、前記第２の位置は前記空気偏向器の拡張位置に対応する、実施形態１２に記載の風力タービン。
（実施形態１４）
前記モータが前記第１の位置から前記第２の位置まで回転すると、前記モータのシャフトは約１８０度回転する、実施形態１３に記載の風力タービン。
（実施形態１５）
前記モータが第１の状態にある場合、前記１つまたは複数のクランクアームの大部分は、前記モータのシャフトの下に配置される、実施形態１３に記載の風力タービン。
（実施形態１６）
前記モータが第２の状態にある場合、前記１つまたは複数のクランクアームの大部分は、前記モータのシャフトの上に配置される、実施形態１３に記載の風力タービン。
（実施形態１７）
前記１つまたは複数の接続リンクは、頂点を有する角度付けされた部分を備え、前記モータが前記第１の状態にある場合、前記頂点は、前記１つまたは複数のクランクアームの第１の端部が前記モータに結合される位置に当接する、実施形態１３に記載の風力タービン。
（実施形態１８）
前記モータが前記第１の位置から前記第２の位置まで移動するときに、前記モータから前記空気偏向器に伝達される力は、前記モータが前記第１の位置にある場合に、前記モータが前記第１の位置と前記第２の位置の間の中間にある場合より大きい、実施形態１３に記載の風力タービン。
（実施形態１９）
前記モータが前記第２の位置から前記第１の位置まで移動するときに、前記モータから前記空気偏向器に伝達される力は、前記モータが前記第２の位置にある場合に、前記モータが前記第２の位置と前記第１の位置の間の中間にある場合より大きい、実施形態１３に記載の風力タービン。
（実施形態２０）
前記モータが前記第１の位置にある場合、および前記モータが前記第２の位置にある場合、前記１つまたは複数のクランクアームは普通は垂直である、実施形態１３に記載の風力タービン。
[014]本発明およびその利点のより完全な理解は、添付の図面を考慮して以下の説明を参照することによって得ることができ、同様の参照番号は同様の機構を示す。
[050]様々な実施形態の以下の説明では、その一部を形成し、本発明を実施することができる様々な実施形態を例として示された、添付の図面を参照する。他の実施形態を利用することができ、本発明の範囲から逸脱することなく、構造的および機能的変更を行なうことができることを理解されたい。
[051]本発明の態様は、空力ブレード上に設けられた１つまたは複数の負荷管理デバイス用の作動機構を対象としている。例えば、本発明の態様は、風力タービンブレード上に配置された１つまたは複数の空気偏向器を作動させるように構成された作動装置を対象としている。
[052]図１は、ナセル８を支持するタワー６を備えた基盤４上の風力タービン２を示す。１つまたは複数のブレード１０は、ボルトフランジ１４を介してハブ１２に取り付けられる。図示した実施形態では、風力タービンは３つのブレード１０を備える。ハブ１２は、ナセル８内でギアボックス、発電機、および他の構成部品に接続される。ブレード１０は、固定長さを有することができる、または図１に示すような、可変長タイプ、すなわち伸縮自在であってもよい。図１に示すように、各可変長ブレード１０は、根元または基部１６、および先端部１８を備える。先端部１８は、回転子ブレード１０の長さを制御可能に増減させ、その後、回転子ブレード１０の掃引領域をそれぞれ増減させるように、根元部１６に対して移動可能である。スクリュードライブ、ピストン／シリンダ、またはプーリ／ウィンチ配置などのあらゆる所望の駆動システムを使用して、根元部１６に対して先端部１８を移動させることができる。このような駆動システムは、「伸縮風力タービンブレード」という名称であり、全体を本明細書に援用する、米国特許第６，９０２，３７０号に記載されている。風力タービン２はさらに、図示しないが、ヨードライブおよびヨーモータを備える。
[053]各回転子ブレード１０は、図３に略図として示すように、１つまたは複数の負荷管理デバイス２８を備えることができる。図に示したブレード１０は、単に１つの例示的な断面設計であり、無限の断面変更形態を本発明の一部として使用することができることが分かる。回転子ブレード１０は、任意の適切な構成ならびに繊維ガラスおよび／またはカーボンファイバなどの任意の適切な材料で作ることができる。ブレード１０上に置かれた負荷管理デバイス２８は、例えば、回転子ブレード１０での揚力を破壊する（したがって、風力タービン２の回転子速度、およびその各構成部品への対応する負荷を最終的に小さくする）ために、回転子ブレード１０に沿った気流を妨害することができる。負荷管理デバイス２８の機能が全体的に、図２〜３に示されている。例えば、図２は、通常の風力状態での気流に曝されている回転子ブレード１０を示す。回転子ブレード１０は、先縁部２０、後縁部２２、高圧側２４、および低圧側２６を有する。翼弦線ｃは、ブレード１０の先縁部２０と後縁部２２の間の線として画定することができる。回転子ブレード１０の先側は、回転子ブレード１０の先端半分に対応し、回転子ブレード１０の後側は回転子ブレード１０の後側半分に対応することが分かる。
[054]（例えば、図２に示すように）あらゆる負荷管理デバイス２８を作動させることなく、低圧側２６と高圧側２４の間の圧力差によって作り出される揚力の力は、風速の上昇と共に大きくなる。例えば、湾曲が大きい表面２６ａおよび対向する湾曲が小さい表面２４ａは、空気力学のよく知られている原則により、低圧側２６および高圧側２４の動力学状態を作り出す。これにより、回転子ブレード１０上の気流と組み合わせて、回転子の回転を助ける「揚力」として知られる効果が作り出される。負荷管理デバイス２８なしで、高い風速で、風力タービン２は、１つまたは複数の構成部品への損傷負荷を受ける可能性がある。例えば、様々な構成部品への負荷が風力タービン２の回転子速度の上昇と共に増加するので、また低圧側２６および高圧側２４の圧力差の間で作り出される揚力は、風速と共に増加し続け、したがって風力タービン２の回転子速度を増加させるので、風速が高すぎる場合、風力タービン２は損傷負荷を受けることがある。
[055]したがって、本発明のいくつかの態様は、例えば、風速が高くなり過ぎ、したがって、揚力および固定子速度を減少させ、風力タービン２およびその様々な構成部品への負荷を小さくする場合に、回転子ブレード１０に沿った気流を妨害するために、１つまたは複数の負荷管理デバイス２８を利用する。図３は、負荷管理デバイス２８を利用する回転子ブレード１０を示す。負荷管理デバイス２８は、気流を妨害するのに適切なあらゆる負荷管理デバイスであってもよい。本発明のいくつかの態様によると、負荷管理デバイス２８は、例えば、より完全に論じるような、空気偏向器であってもよい。回転子ブレード１０が風力タービン２の最大定格速度を超えているとセンサが判断した場合に、および／または風力タービン２の様々な構成部品への負荷が閾値を超えていることをセンサが感知した場合に、負荷管理デバイス２８が作動される。負荷管理デバイス２８は、回転子ブレード１０の側部に沿って（示した実施形態では、低圧側２６に沿って）流れ分離を導く。したがって、作動される場合、負荷管理デバイス２８は、例えば、高い風力状態で、風力タービン２の様々な構成部品によって受ける負荷を減少させるのを助けることができる。
[056]図４は、本発明の１つまたは複数の態様による負荷管理デバイス２８の例として、空気偏向器３２を利用する回転子ブレード１０の断面を示す。図４から分かるように、回転子ブレード１０はさらに、少なくとも１つの作動装置３０を備える。空気偏向器３２は、空気偏向器３２が回転子ブレード１０の外部表面から延びる拡張位置と、空気偏向器３２が回転子ブレード１０の外部表面と実質的に同一平面である、そこから窪んでいる、あるいはそこから物質的に延びていない収縮位置の間で移動可能である。例えば、作動装置３０は、例えば、制御装置（図示せず）によって案内される場合に、感知された動作状態により空気偏向器３２を伸縮させることができる。
[057]図４は、回転子ブレード１０の低圧側２６上の気流に影響を与えるような、作動装置３０および空気偏向器３２の配置を示す。しかし、実際、回転子ブレード１０の高圧側２４上の気流に影響を与えるように、作動装置３０および空気偏向器３２を配置することができる。さらに、作動装置３０および空気偏向器３２を回転子ブレードに沿って翼弦方向のあらゆる位置に配置することができ、それによって、いくつかの実施形態では、空気偏向器３２は、図示するように先端半分ではなく、回転子ブレード１０の後側半分に配置される。さらに、より完全に論じるように、回転子ブレード１０は、２つ以上の作動装置３０および／または空気偏向器３２を備えることができる。
[058]空気偏向器３２は、所望の風力タービン状態パラメータに基づいて、さらに使用される負荷管理デバイス２８の数を鑑みて寸法を決めることができる。空気偏向器３２は、繊維ガラス、カーボンファイバ、ステンレス鋼、プラスチック、ポリカーボネート、および／またはアルミニウムなどの、あらゆる適切な材料から作ることができる。空気偏向器３２は、例えば、数センチ（数インチ）から数メートル（数フィート）までのあらゆる所望の幅であってもよい。加えて、空気偏向器３２は、例えば、翼弦ｃの１パーセント未満から数パーセントまでのあらゆる所望の高さに翼表面から延びることができ、空気偏向器３２は、選択した材料に基づいたあらゆる適切な厚さ、典型的には２．５４ｃｍ（１インチ）未満を有することができる。
[059]図５〜６は、収縮位置（図５）および拡張位置（図６）での空気偏向器３２を備えた作動装置３０を示す、回転子ブレード１０を通る等角断面図である。作動装置３０は、回転子ブレード１０の表面輪郭を実質的に維持するために、インターフェイスによって適切に取り付けられる。別の配置では、作動装置３０の先端面は、回転子ブレード１０の裏側に取り付けることができる。ハードウェアおよび接着剤などの適切な締付配置を使用することができる。
[060]本発明のいくつかの態様によると、複数の負荷管理デバイス２８を回転子ブレード１０上に設けることができる。例えば、いくつかの実施形態では、複数の作動装置３０および／または空気偏向器３２は、回転子ブレード１０の長さに沿って翼長方向に配置するおよび間隔を置いて配置することができる。図７に示すように、複数の空気偏向器３２ａ〜３２ｉを回転子ブレード１０に沿って配置することができる。図７では、風力タービン２の残りの構成部品（例えば、他の回転子ブレード１０、タワー６、基盤４など）を、単純化のために先端を切り取った、および／または図示していない。しかし、本開示の利点を与えられた当業者は、２つの追加の回転子ブレード１０は、図７に示すものと同様の方法で配置された複数の空気偏向器３２を備えることができることが分かるだろう。複数の負荷管理デバイス２８（例えば、複数の作動装置３０および／または空気偏向器３２）を備えたこのような実施形態では、あらゆる所与の時間に作動された（例えば、拡張された）負荷管理デバイス２８の数は、回転子ブレード１０および／または風力タービン２の感知された作動状態に左右される可能性がある。例えば、いくつかの例では、センサ（例えば、加速度計、差圧センサ、速度センサ、動力センサなど）は、風力タービン２の回転子速度が風力タービン２に対する最大定格速度である、またはそれ以上であることを判断することができる。したがって、制御装置または他の適切なデバイス（図示せず）は、１つまたは複数の作動装置３０に、回転子速度および／または負荷を許容範囲内にするために、１つまたは複数の空気偏向器３２を作動させるように指示することができる。
[061]本発明のいくつかの態様によると、１つまたは複数の作動装置３０は、空気圧動作させることができる。このような実施形態では、風力タービン２は、図８に示すように、１つまたは複数の空気圧システム３３を備えることができる。空気圧システム３３は、例えば、当技術分野でよく知られているように、空気圧システム３３内で使用される空気を圧縮する圧縮機ユニット３６を備えることができる。圧縮機ユニット３６は、圧縮機、調節器、乾燥機、および圧縮空気を格納するための空気タンクを備えることができる。圧縮機ユニット３６の空気タンクからの圧縮空気は、マニホールド３８に供給することができる。マニホールド３８は、例えば、風力タービン２の１つまたは複数のブレード１０に圧縮空気を案内するために使用することができる。例えば、図８に示すように、いくつかの実施形態では、マニホールド３８は、圧縮空気を３つのブレード１０に案内することができる。空気圧システム３３はさらに、１つまたは複数のブレード１０に配置された１つまたは複数の作動デバイス４０を備えることができる。例えば、図示する実施形態では、１つのブレード１０は、５つの作動デバイス４０ａ〜４０ｅを備えることができる。各作動デバイス４０は、例えば、空気圧作動装置４１、弁４２、および負荷管理デバイス２８（例えば、図示しないが空気偏向器３２）を備えることができる。各空気圧作動装置４１は、収縮位置（例えば、弁４２内のポート「Ａ」が圧力ポート「Ｐ」に接続する場合、および弁４２内のポート「Ｂ」が排気ポート「ＥＢ」に接続する場合）と、拡張位置（例えば、弁４２内のポート「Ａ」が排気ポート「ＥＡ」に接続する場合、および弁４２内のポート「Ｂ」が圧力ポート「Ｐ」に接続する場合）の間で移動するように構成することができる。
[062]例えば、いくつかの実施形態では、空気圧作動装置４１は、例えば、空気圧ピストンであってもよい。このような実施形態では、弁４２が収縮位置（図示せず）まで移動すると、ポート「Ａ」は圧力ポート「Ｐ」に接続し、圧縮空気は、ピストンを左から右に移動させる（例えば、収縮させる）空気圧ピストンの左側に提供される。このような移動中、ポート「Ｂ」が排気ポート「ＥＢ」に接続されるので、空気圧ピストンの右側に配置されたあらゆる圧縮空気が排気される。しかし、弁４２が（図８に示すように）拡張位置まで移動すると、ポート「Ｂ」は圧力ポート「Ｐ」に接続し、圧縮空気が、ピストンを右から左に移動させる（例えば、拡張させる）空気圧ピストンの右側に提供される。このような移動中、ポート「Ａ」は排出ポート「ＥＡ」に接続されるので、空気圧ピストンの左側に配置されたあらゆる圧縮空気が排出される。
[063]本発明のいくつかの態様によると、風力タービン２上の負荷管理デバイス２８（例えば、空気偏向器３２）は、例えば、空気圧システム３３を使用して作動させる（例えば、伸縮させる）ことができる。例えば、図９に示すように、直接空気圧作動装置４４（空気圧デバイス４０の一例として）は、空気圧システム３３を使用して、負荷管理デバイス２８を作動させることができる。いくつかの実施形態では、直接空気圧作動装置４４は、空気圧制御弁４６、電気コネクタ４８、感知ユニット５０、空気管接続５２、マニホールド５４、空気管５６、空気圧ピストン５８、および／または制御装置５９を備えることができる。さらに、直接空気圧作動装置４４は、空気偏向器３２を備えることができる。例えば、空気圧ピストン５８は、空気偏向器３２に結合させることができ、それによって、空気圧ピストン５８が、例えば、（論じるように）拡張位置から収縮位置まで移動すると、空気偏向器３２が収縮される。同様に、空気圧ピストン５８は、例えば、収縮位置から拡張位置まで移動すると、空気偏向器３２が拡張される。
[064]例えば、いくつかの実施形態では、１つまたは複数のセンサ（例えば、感知ユニット５０、および／または図示しないが１つまたは複数の追加の感知構成部品を含む）は、例えばブレード１０に作用する１つまたは複数の空力負荷を検出することができる。さらに、１つまたは複数の制御装置は、例えば、空気偏向器３２を感知した負荷に応じて拡張させるべきであることを判断することができる。したがって、制御装置５９は、空気圧制御弁４６に「収縮」位置から「拡張」位置まで移動するように指示することができる。このような実施形態では、圧縮空気は、空気管接続５２を通して直接空気圧作動装置４４に入り、マニホールド５４および／または空気圧制御弁４６を通過し、空気管５６を通して空気圧ピストン５８まで前進することができ、ここで、圧縮空気の圧力は（空気偏向器３２に結合された）空気圧ピストン５８を上向きに移動させ、したがって、空気偏向器３２を展開させる。同様に、１つまたは複数の制御装置がその後、空気偏向器３２を（例えば、感知ユニット５０による感知された状態に応じて）収縮させるべきであることを判断した場合、制御装置５９は、空気圧制御弁４６に「拡張」位置から「収縮位置」まで移動するように指示することができ、この時点で、圧縮空気が空気圧ピストン５８の上部に提供され、ピストンの底部に前に提供された空気が排出される。したがって、空気圧ピストン５８（したがって、空気偏向器３２）が収縮される。
[065]他の態様によると、空気圧作動装置４１は、負荷管理デバイス２８（例えば、空気偏向器３２）に直接結合されないこともある。例えば、図１０に示すように、傾斜スライド空気圧作動装置６０は、空気偏向器３２を伸縮させるために使用される傾斜リンク機構６６を備える。本実施形態により空気偏向器３２を拡張させるために、空気が、例えば空気管６２を介して空気圧ピストン６４に提供され、それにより、空気圧ピストン６４を左側に移動させる。空気圧ピストン６４が傾斜リンク機構６６に結合されるので、傾斜リンク機構６６は同様に、左側に移動する。さらに、空気偏向器３２は、傾斜リンク機構６６の斜線スロット６７内に配置された接続ピン６８を介して傾斜リンク機構６６に接続させることができる。本実施形態では、空気偏向器３２は、拡張／収縮方向（例えば、上下方向）に移動するように構成されているが、左右方向に移動するように構成されていない。したがって、傾斜リンク機構６６が左側に移動すると、接続ピン６８は斜線スロット６７（例えば、傾斜）の上に移動し、それによって、空気偏向器３２が拡張される。同様に、空気圧ピストン６４および傾斜リンク機構６６が右側に移動し、傾斜リンク機構６６もそうである場合、接続ピン６８が斜線スロット６７の下に移動し（例えば、傾斜の下にスライドし）、したがって、空気偏向器３２が収縮される。
[066]他の態様によると、空気圧作動装置４１は、図１１に示すように、例えばハサミリンク機構７４を使用して、空気偏向器３２に結合させることができる。例えば、いくつかの実施形態では、ハサミ作動装置７０は、例えば、空気圧ピストン７２、ハサミリンク機構７４、１つまたは複数のピボットピン７５、水平スロット７３を備えた空気偏向器３２、および／またはハサミリンク機構７４の１つのアームの端部で、水平スロット７３内に配置された接続ピン７１を備えることができる。このような実施形態では、空気圧ピストン７２が左側に移動すると、ハサミリンク機構７４はピボットピン７５の上で回転し、接続ピン７１が水平スロット７３内で左側にスライドする。（論じたような）空気偏向器３２が上下に移動するように構成されているが、左右に移動するように構成されていないので、空気圧ピストン７２が左側に移動（して、ハサミリンク機構７４のアームをより垂直にさせる）すると、接続ピン７１は左側に（水平スロット７３内で）、ハサミリンク機構７４のアームの端部で上に移動して、空気偏向器３２を上に押す（例えば、空気偏向器３２を拡張させる）。同様に、空気圧ピストン７２が右側に移動すると（例えば、収縮すると）、ハサミリンク機構７４のアームがより水平になり、接続ピン７１は水平スロット７３内で右側に、ハサミリンク機構７４のアームの端部で下に移動して、空気偏向器３２を下に押す（例えば、収縮させる）。
[067]当業者は、例えば空気圧システム３３以外のシステムを使用して、上記空気圧デバイス４０のいずれか（例えば、直接空気圧作動装置４４、傾斜スライド空気圧作動装置６０、および／またはハサミ作動装置７０）を利用することができることが分かるだろう。例えば、いくつかの実施形態では、空気圧ピストン５８、６４、および７２は、本開示の範囲を逸脱することなく、（より十分論じるように）直線誘導モータ、ソレノイド、または他の電気モータなどに替えることができる。
[068]いくつかの態様によると、負荷管理デバイス２８（例えば、空気偏向器３２）は、図１２に示すように、例えば、直線誘導作動装置７６を使用して作動させることができる。いくつかの実施形態では、直線誘導作動装置７６は、平行移動部材７８、永久磁石８０、および電磁石８２を備えることができる。平行移動部材７８は、例えば、空気偏向器３２が取り付けられる構成部品であってもよく、または、いくつかの実施形態では、空気偏向器３２自体であってもよい。図示する実施形態では、永久磁石８０は、平行移動部材７８に取り付けられる。動作時は、電流が供給されると、電磁石は、平行移動部材７８を（平行移動部材７８に取り付けられ、生成された磁場内に配置された永久磁石８０により）、直線方向（例えば、空気偏向器３２を拡張させる方向）に移動させる磁場を生成する。電流が電磁石８２内で逆になると、反対方向に生成された磁場は、平行移動部材７８を（平行移動部材７８に取り付けられ、生成された磁場内に配置された永久磁石８０により）、反対の直線方向（例えば、空気偏向器３２を収縮させる方向）に移動させる。
[069]直線誘導作動装置７６は、例えば、風力タービン２のブレード１０上で使用される場合に、本明細書で論じた利点の１つまたは複数を提供することができる。例えば、直線誘導作動装置７６の構成部品が固体であるので、直線誘導作動装置７６は、例えば、故障しやすい回転部または軸受を備えていないことがある。さらに、直線誘導作動装置７６の駆動電子部品は、例えば、空気偏向器３２を受けるためのキャビティから隔離させることができるので、このような電子部品は、例えば、水分または他の汚染から隔離させることができる。さらに、直線誘導作動装置７６は、例えば、電磁石８２に供給される電流を変えることによって、空気偏向器３２の複数の拡張高さおよび／または動作プロファイルに対してプログラミングすることができる。
[070]いくつかの態様によると、図１３に示すように、ベルト作動装置８４を使用して、１つまたは複数の負荷管理デバイス２８（例えば、空気偏向器３２）を作動させることができる。いくつかの実施形態では、ベルト作動装置８４は、例えばリンク機構８６を通してモータ９２に接続された１つまたは複数のタイミングベルト８８を備えることができる。図１３には示さないが、負荷管理デバイス２８（例えば、空気偏向器３２）を、タイミングベルト８８に結合させ、例えば、土台９３を介して、直線軸受９４にスライド可能に結合させることができる。このような実施形態では、モータ９２がリンク機構８６を介して１つまたは複数のタイミングベルト８８を回転させると、空気偏向器３２は、タイミングベルト８８に固定して結合され、土台９３を介して直線軸受９４にスライド可能に結合された空気偏向器３２により、直線軸受９４に沿って垂直に移動する。いくつかの実施形態では、ベルト作動装置８４は、ゼロ位置センサ９０などの、１つまたは複数の位置センサを備えることができる。このようなセンサは、例えば空気偏向器３２の位置を感知し、したがって、モータ９２にフィードバックを提供することができる。例えば、ゼロ位置センサ９０を備えた実施形態では、空気偏向器３２が収縮されている場合（例えば、空気偏向器３２に固定して結合されたタイミングベルト８８が、図１３のベルト作動装置８４の右側から見たときに反時計回り方向に回転されている場合）、モータ９２は、例えば、ゼロ位置センサ９０が、空気偏向器３２が完全に収縮されたことを感知するまで回転し続ける可能性がある。それに応じて、モータ９２は、タイミングベルト８８を回転させるのを停止（したがって、空気偏向器３２を収縮させるのを停止する）可能性がある。他のセンサ（例えば、中間位置センサ、完全拡張位置センサなど）は同様に、例えば空気偏向器３２をあらゆる所望の位置まで伸縮させるために、（例えば、ゼロ位置センサ９０、位置を感知するためにモータ９２内に置かれた符号器などと同様に）ベルト作動装置８４内に含めることができる。
[071]ベルト作動装置８４は、例えば風力タービン２のブレード１０上で使用される場合に、本明細書で論じる利点の１つまたは複数を提供することができる。例えば、ベルト作動装置８４は、比較的小型であり、したがって、例えばブレード１０内への取付に適している可能性がある。さらに、ベルト作動装置８４は、空気偏向器３２の複数の拡張高さおよび／または動作プロファイルを提供するように構成することができる。
[072]いくつかの態様によると、図１４に示すように、閉カムフォロワ作動装置９６を使用して、１つまたは複数の負荷管理デバイス２８（例えば、空気偏向器３２）を作動させることができる。いくつかの実施形態では、閉カムフォロワ作動装置９６は、スロット９９を含むカム９８と、空気偏向器３２と、空気偏向器３２に取り付けられ、スロット９９内に配置された接続ピン１００とを備えることができる。モータ（図示せず）は、接続ピン１００を備えたリンク機構を通して、これに応じて空気偏向器３２を伸縮させるカム９８を回転させることができる。例えば、空気偏向器３２は、上下に移動するように構成されているが、左右に移動するのが防止されていることがある。さらに、スロット９９の反時計回りの最端部が、スロット９９の時計回り最端部よりカム９８の中心に対して径方向に近くに配置されているので、モータがカム９８を反時計回りに回転させると、接続ピン１００は、スロット９９に「したがい」（例えば、例えば、上向きなどの、カム９８の中心から径方向に離れて移動し）、したがって、空気偏向器３２が拡張される。さらに、モータがカム９８を時計回りに回転させると、接続ピン１００は同様に、スロット９９「に沿って動き」（例えば、例えば、下向きなどの、カム９８の中心に向かって径方向に移動し）、したがって、空気偏向器３２が収縮される。
[073]閉カムフォロワ作動装置９６は、例えば、風力タービン２のブレード１０上で使用された場合に、本明細書で論じた利点の１つまたは複数を提供することができる。例えば、いくつかの実施形態では、モータ質量中心は、ブレード１０の表皮（例えば、高圧側２４または低圧側２６）の近くに配置することができる。さらに、他の実施形態では、スロット９９は、例えば、閉カムフォロワ作動装置９６の取付位置および／または予測される動作状態などによって、最適化した力プロファイルを提供するように構成することができる。例えば、スロット９９のより小さい傾斜（例えば、スロット９９に沿った位置の変化毎のカム９８の中心から接続ピン１００までの距離のより小さな変化）が、スロット９９のより大きな傾斜よりも接続ピン１００（したがって、空気偏向器３２）に加えられるより大きな力につながる可能性がある。したがって、いくつかの実施形態では、スロット９９は、接続ピン１００／空気偏向器３２に加えられた力が、空気偏向器３２の全拡張および／または収縮ストロークに沿って一定である（例えば、スロット９９の傾斜が一定である）ように構成されることが可能である。他の実施形態では、例えばスロット９９は、接続ピン１００／空気偏向器３２に加えられた力が、空気偏向器３２の拡張ストロークの第１の部分の間により大きい（例えば、スロット９９がスロット９９の第１の部分でより小さな傾斜を備える）ように構成することができる。これは、例えば、ブレード１０内の開口部を覆っている可能性がある氷などの層を通して破断するために、有利である可能性がある。
[074]いくつかの態様によると、図１７に示すように、スクリュー駆動作動装置１１４を使用して、１つまたは複数の負荷管理デバイス２８（例えば、空気偏向器３２）を作動させることができる。いくつかの実施形態では、スクリュー駆動作動装置は、例えば図１５に示すように、スクリュー駆動モータ１０２を備えることができる。スクリュー駆動モータ１０２は、モータ本体１０４およびねじ１０６を備える。モータ本体１０４の内部は、ねじ１０６を受けるようにねじ切ることができ、それによって、動作される場合に、モータ本体１０４は、ねじ１０６を回転させ、内部ねじ山を介してねじ１０６を直線的に平行移動させる。いくつかの実施形態では、このねじは、例えば空気偏向器３２に直接結合させることができ、それによって、空気偏向器３２はねじ１０６と同じ直線距離を移動する。例えば、図１７に示すように、スクリュー駆動モータ１０２は、垂直に配向させ、空気偏向器３２に結合させることができ、それによって、ねじ１０６が直線的に平行移動すると、空気偏向器３２は拡張および／または収縮する。
[075]しかし、他の実施形態では、スクリュー駆動モータ１０２は、例えば図１６に示すように、クランク１０８などの１つまたは複数のリンク機構を使用して、空気偏向器３２に接続させることができる。このような実施形態では、クランク１０８は、ピボット１１１周りに回転するように構成することができる。さらに、ねじ１０６は、クランク１０８のねじ接続１１０に結合させることができ、空気偏向器３２は、クランク１０８の偏向器接続１１２に結合させることができる。したがって、スクリュー駆動モータ１０２が動作されて、ねじ１０６を直線的に平行移動させると、ねじ接続１１０を介してクランク１０８に加えられた力（図１６では「Ｆｉｎ」と示す）が、偏向器接続１１２で空気偏向器３２にクランク１０８を介して平行移動される（図１６では「Ｆｏｕｔ」と示す）。このような実施形態では、ねじ接続１１０を備えたアームより、偏向器接続１１２を備えたアームの長さがより長いことにより、空気偏向器３２は、ねじ１０６が平行移動するより遠い距離だけ移動する（例えば、伸縮する）可能性がある。したがって、クランク１０８などを使用して、いくつかの実施形態では、例えば、ねじ１０６上のねじ山のピッチが比較的小さい（例えば、ねじ１０６が各回転毎に比較的小さな直線距離を移動する）場合でさえも、スクリュー駆動モータ１０２を使用することができる。
[076]本発明のいくつかの態様によると、スクリュー駆動モータ１０２は、例えば空気偏向器３２などの負荷管理デバイス２８内に格納されるように構成することができる。例えば、図１７に示したスクリュー駆動作動装置１１４は、空気偏向器３２と、空気偏向器３２内に格納されたスクリュー駆動モータ１０２とを備える。すなわち、空気偏向器３２の少なくともいくつかの垂直位置（例えば、完全収縮、完全拡張未満など）では、スクリュー駆動モータ１０２は、空気偏向器３２内に設けられた開口部内で受けることができる。
[077]スクリュー駆動作動装置１１４は、例えば風力タービン２のブレード１０上で使用される場合に、本明細書で論じた利点の１つまたは複数を提供することができる。例えば、いくつかの実施形態では、ねじ１０６は、空気偏向器３２で所望される力／変位プロファイルにしたがって選択することができる。すなわち、いくつかの実施形態では、空気偏向器３２に加えられる大量の力を与えるために、ねじ山の比較的小さなピッチを選択することができる。他の実施形態では、スクリュー駆動モータ１０２の回転毎に、ねじ山１０６の比較的大量の変位（および、それにしたがってより速い作動速度）を提供するために、ねじ山の比較的大きなピッチを選択することができる。さらに、（図１７のスクリュー駆動作動装置１１４内で示されるように）スクリュー駆動モータ１０２が空気偏向器３２内に設けられた実施形態では、このような作動装置は比較的小型であり、したがって、スクリュー駆動作動装置１１４の取付位置での高さ要求が小さくなることがある。
[078]いくつかの態様によると、図１８に示すように、ソレノイド作動装置１１６を使用して、１つまたは複数の負荷管理デバイス２８（例えば、空気偏向器３２）を作動させることができる。いくつかの実施形態では、ソレノイド作動装置１１６は、ソレノイド本体１１８と、電気リード１１９と、ピストン１２０とを備えることができる。ピストン１２０は、例えば、電流が電気リード１１９に加えられた場合に、ソレノイド本体１１８から拡張するように構成することができる。例えば、ソレノイド本体１１８は内部に、電流がよく知られている原理にしたがってコイルに加えられる場合に、ピストン１２０の拡張方向に磁場を作り出すワイヤのコイル（図示せず）を備えることができる。したがって、鉄金属（例えば、鋼または鉄など）で構成することができるピストン１２０は、電流がソレノイド本体１１８内でコイルに加えられた場合に拡張することができる。このような実施形態では、ピストン１２０は、空気偏向器３２に結合させることができ、作動された場合に、空気偏向器３２はしたがって、ソレノイド本体１１８に対するピストン１２０の移動と共に拡張および／または収縮することができる。
[079]ソレノイド作動装置１１６は、例えば風力タービン２のブレード１０上で使用される場合に、本明細書で論じた利点の１つまたは複数を提供することができる。例えば、いくつかの実施形態では、ソレノイド作動装置１１６は、極めて速い作動時間を提供することができる。さらに、ソレノイド作動装置は、比較的少ない移動部品を含み、したがって、風力タービン２内に組み込まれる場合に信頼性がある、および／または頑丈であることがある。
[080]いくつかの態様によると、図１９に示すように、ラックおよびピニオン作動装置１２２を使用して、１つまたは複数の負荷管理デバイス２８（例えば、空気偏向器３２）を作動させることができる。いくつかの実施形態では、ラックおよびピニオン作動装置１２２は、空気偏向器３２に結合された１つまたは複数のラック１２４と、１つまたは複数のラック１２４に係合された１つまたは複数のピニオン１２６とを備えることができる。ラックおよびピニオン作動装置１２２が、２つ以上のラック１２４と、それに応じて２つ以上のピニオン１２６とを備える実施形態（例えば、図１９に示した例など）では、各ピニオンはリンク機構１２８を介して互いにリンクさせることができる。さらに、ピニオン１２６および／またはリンク機構１２８は、モータ１３０に結合させることができる。このような実施形態では、１つまたは複数のラック１２４との１つまたは複数のピニオン１２６の係合により、モータ１３０が回転した場合に、空気偏向器３２を移動させる。例えば、ラック１２４およびピニオン１２６はそれぞれ、互いに噛み合い係合するギア歯を備えることができる。したがって、モータ１３０が時計回り方向に回転する場合（図１９に示すラックおよびピニオン作動装置１２２の左側から見た場合に）、上向きの力は、各ピニオン１２６から各ラック１２４まで平行移動されて、空気偏向器３２を各ラック１２４への空気偏向器３２の結合により上向きに移動させる（例えば、拡張させる）。同様に、モータ１３０は反時計回り方向に回転する場合、下向き力は、各ピニオン１２６から各ラック１２４まで平行移動して、空気偏向器３２を各ラック１２４への空気偏向器３２の結合により下向きに移動させる（例えば、収縮させる）。
[081]ラックおよびピニオン作動装置１２２は、例えば風力タービン２のブレード１０上で使用される場合に、本明細書で論じた利点の１つまたは複数を提供することができる。例えば、ピニオン１２４の半径は、所望の速度および／または力要件を達成するために構成することができる。例えば、より大きな半径を有するピニオン１２４は、空気偏向器３２を、より小さな半径を有するピニオン１２４よりモータ１３０の各回転に対して遠くに移動させる。したがって、例えば空気偏向器３２に適当な拡張／収縮速度を達成するために、適当な半径を選択することができる。さらに、ラックおよびピニオン作動装置１２２は、比較的小型であってよく、したがって、幅広い様々な取付位置にわたって利用することができる。
[082]いくつかの態様によると、図２０に示すように、円筒形カム作動装置１３２を使用して、１つまたは複数の負荷管理デバイス２８（例えば、空気偏向器３２）を作動させることができる。いくつかの実施形態によると、円筒形カム作動装置１３２は、スロット１３５を有する円筒形カム１３４と、スロット１３５内に配置され、例えば空気偏向器３２（図示せず）に結合された接続ピン１３６と備えることができる。円筒形カム１３４は、例えばモータ（図示せず）に結合させることができる。論じるように、空気偏向器３２は、上下に移動することができるが、左右に移動することができないように構成することができる。したがって、いくつかの実施形態では、円筒形カム１３４が回転されると、接続ピン１３８（したがって、接続ピン１３６への結合により空気偏向器３２）は、スロット１３５に上または下向きに「したがう」。例えば、円筒形カム１３４が（図２０に示すように、円筒形カム１３４の上部から見た場合に）時計回り方向に回転されると、接続ピン１３８はスロット１３５に下向きにしたがって、空気偏向器を下向きに移動させる（例えば、収縮させる）。同様に、円筒形カム１３４が反時計回り方向に回転されると、接続ピン１３８はスロット１３５を上向きに沿って動き、空気偏向器を上向きに移動させる（例えば、拡張させる）。
[083]円筒形カム作動装置１３２は、例えば風力タービン２のブレード１０上で使用される場合に、本明細書で論じた利点の１つまたは複数を提供することができる。例えば、図１４に示した閉カムフォロワ作動装置９６に関してより詳細に論じたように、スロット１３５は、空気偏向器３２の拡張および／または収縮ストロークに沿って所望の力および／または動作プロファイルを提供するように、あらゆる望ましい方法で構成することができる。
[084]いくつかの態様によると、図２１に示すように、Ｙベルト作動装置１４０を使用して、１つまたは複数の負荷管理デバイス２８（例えば、空気偏向器３２）を作動させることができる。いくつかの実施形態では、Ｙベルト作動装置１４０は、単一アーム１４２、二重アーム１４４、および単一アーム１４２を二重アーム１４４に接続させるＹ接続１４６を備えることができる。Ｙ接続１４６が単一アーム１４２を二重アーム１４４に示した方法で（例えば、単一アーム１４２を二重アーム１４４上に設けられた空間を通して回転させた状態で）接続させるので、Ｙベルト作動装置１４０の中心が（例えば、図示しないモータ）によって回転されると、単一アーム１４２は二重アーム１４４の各アーム間を通過することができる。したがって、いくつかの実施形態では、モータは、ほぼ３６０度（例えば、Ｙ接続１４６が二重アーム１４４に接触するまで）回転することができる、Ｙベルト作動装置１４０（例えば、Ｙ接続１４６）の中心部を回転させることができる。いくつかの実施形態では、二重アーム１４４および単一アーム１４２の一方を、例えば空気偏向器３２に結合させることができる。したがって、Ｙベルト作動装置１４０の中心部（例えば、Ｙ接続１４６）が回転されると、空気偏向器３２は、単一アーム１４２または二重アーム１４４の移動にしたがって、拡張および／または収縮することができる。
[085]Ｙベルト作動装置１４０は、例えば風力タービン２のブレード１０上で使用される場合に、本明細書で論じた利点の１つまたは複数を提供することができる。例えば、Ｙベルト作動装置は、比較的小型であり、したがって、様々な取付位置で利用することができる。さらに、いくつかの実施形態では、Ｙベルト作動装置１４０は、比較的迅速な作動（例えば、拡張および／または収縮）速度を提供することができる。さらに、Ｙベルト作動装置は、他の機械的デバイスでは一般的であるような、遊びがほとんどまたは全くないことがある。
[086]いくつかの態様によると、図２２に示すように、オフセット回転駆動作動装置１４８を使用して、１つまたは複数の負荷管理デバイス２８（例えば、空気偏向器３２）を作動させることができる。いくつかの実施形態では、オフセット回転駆動作動装置１４８は、モータ１５２、空気偏向器３２に接続された１つまたは複数の接続アーム１５０、プーリ１５４、および／またはリンク機構１５３を備えることができる。いくつかの実施形態では、プーリ１５４は、例えばベルト（図示せず）を介して、モータ１５２の出力シャフトに接続させることができる。さらに、各接続アーム１５０は、リンク機構１５３を介してプーリ１５４に結合させることができる。したがって、モータ１５２が回転すると、プーリ１５４もまた、例えばベルトを介して、モータ１５２への接続により回転する。さらに、プーリ１５４が回転すると、接続アーム１５０は、プーリ１５４および／またはリンク機構１５３への接続アーム１５０の接続により、プーリ１５４および／またはリンク機構１５３の中心を通して進む軸周りに回転することができる。また、接続アーム１５０は空気偏向器３２に結合されているので、接続アーム１５０がプーリ１５４および／またはリンク機構１５３の中心を通して進む軸周りに回転する場合に、空気偏向器３２もそうであって、空気偏向器の前縁部１５５を、例えばブレード１０から伸縮させる。例えば、モータ１５２が（図２２に示すように、オフセット回転駆動作動装置１４８の左側から見た場合に）時計回り方向に回転すると、プーリ１５４は（モータ１５２への接続を介して）時計回りに回転し、したがって、空気偏向器３２は、空気偏向器３２の前縁部１５５が上向きに移動した（例えば、拡張した）状態で、（接続アーム１５０によるプーリ１５４および／またはリンク機構１５３に対する接続を介して）時計回りに回転する。同様に、モータ１５２が反時計回り方向に回転すると、プーリ１５４は反時計回り方向に回転し、したがって、空気偏向器３２は、空気偏向器３２の前縁部１５５が下向きに移動した（例えば、収縮した）状態で、反時計回りに回転する。
[087]オフセット回転駆動作動装置１４８は、例えば風力タービン２のブレード１０上で使用される場合に、本明細書で論じた利点の１つまたは複数を提供することができる。例えば、オフセット回転駆動作動装置１４８は、比較的少ない部品を備え、したがって、優れた信頼性および頑丈性を呈することができる。さらに、空気偏向器３２が（例えば、直線的平行移動以外の）論じた方法で回転するので、オフセット回転駆動作動装置１４８は、比較的小型であり、したがって、様々な取付位置に適している可能性がある。
[088]いくつかの態様によると、図２２に示すように、テープ式作動装置１５６を使用して、１つまたは複数の負荷管理デバイス２８（例えば、空気偏向器３２）を作動させることができる。いくつかの実施形態では、テープ式作動装置１５６は、軸１５８周りに回転し、切り欠き１６０を備えたシリンダ１６２を備えることができる。さらに、空気偏向器３２は、空気偏向器３２の後縁部が切り欠き１６０に当接した状態で、シリンダ１６２の周面周りに配置することができる。このような実施形態では、シリンダ１６２が（図２３に示すように、テープ式作動装置１５６の左側から見た場合に）反時計回りに回転すると、切り欠き１６０は、空気偏向器３２の後縁部と係合する。このような係合により、空気偏向器３２の前縁部１６１が上向きに上昇した（例えば、拡張した）状態で、空気偏向器３２をシリンダ１６２の周面から剥がす。同様に、シリンダ１６２が時計回りに回転すると、空気偏向器３２は、空気偏向器３２の前縁部１６１が下向きに移動した（例えば、収縮した）状態で、シリンダ１６２の周面周りに再び巻き付く。
[089]図２３に示すように、シリンダ１６２の周面周りに巻き付くよりも、いくつかの実施形態では、空気偏向器３２は、図２４に示すように、例えば剛性があり、シリンダ１６２の周面に巻き付いたり、そこから剥がれたりするように構成されたテープ１６６に結合させることができる。このような実施形態では、剛性テープ作動装置１６４は、軸１５８周りに回転し、切り欠き１６０を備えたシリンダ１６２と、後縁部１６５で切り欠き１６０に、前縁部１６７で剛性空気偏向器３２に結合されたテープ１６６とを備えることができる。したがって、本実施形態では、シリンダ１６２が（例えば、図示しないモータによって）反時計回りに回転すると、切り欠き１６０は、前縁部１６７が上向きに移動した状態で、後縁部１６５に係合し、テープ１６６をシリンダ１６２の周面から剥がす。このような実施形態では、前縁部１６７が空気偏向器３２に結合されるので、空気偏向器３２は同様に上向きに移動する（例えば、拡張する）。シリンダ１６２が時計回りに回転すると、テープ１６６は、前縁部１６７が下向きに移動した状態で、シリンダ１６２の周面周りに巻き付く。また、前縁部１６７が空気偏向器３２に結合されているので、空気偏向器は同様に、下向きに移動する（例えば、収縮する）。
[090]テープ式作動装置１５６および／または剛性テープ作動装置１６４は、例えば風力タービン２のブレード１０上で使用される場合に、本明細書で論じた利点の１つまたは複数を提供することができる。例えば、いくつかの実施形態では、空気偏向器３２がシリンダ１６２の周面周りに巻き付くので、テープ式作動装置１５６の高さは小さくてもよい。さらに、テープ式作動装置１５６および／または剛性テープ作動装置１６４は、少数の部品を備え、したがって、様々な動作状態で所望の信頼性および頑丈性特徴を呈することができる。
[091]いくつかの態様によると、図２５に示すように、変形可能膜作動装置１６８を使用して、１つまたは複数の負荷管理デバイス２８を作動させることができる。いくつかの実施形態では、変更可能膜作動装置１６８は、組み合わせて、負荷管理デバイス２８を備えた、カム１７２および変形可能膜１７０を備えたシリンダ１７３を備えることができる。例えば、シリンダ１７３は、例えば、モータ（図示せず）に係合された場合に、軸１７４周りで回転するように構成することができる。カム１７２を備えていないシリンダ１７３の一部が変形可能膜１７０に当接する場合、変形可能膜１７０は、第１の非改質状態にある可能性がある。このような状態では、変形可能膜１７０は、例えば、ブレード１０の高圧側２４または低圧側２６の一部を継ぎ目なく形成することができる。しかし、シリンダ１７３が軸１７４周りで回転し、カム１７２が変形可能膜１７０と接触すると、変形可能膜は、カム１７２を収納するように変形することがある。このような、（図２５に示すような）第２の変形状態では、カム１７２および変形可能膜１７０の組合せは、ブレード１０の表面を越えて延びて、負荷管理デバイス２８を形成する。変形可能膜１７０は、例えばカム１７２と接触する場合に変形することが可能な半剛性表面を作り出すためのあらゆる適切な材料で作ることができ、いくつかの実施形態では、例えばステンレス鋼シートであってもよい。
[092]変形可能膜作動装置１６８は、例えば風力タービン２のブレード１０上で使用される場合に、本明細書に論じた利点の１つまたは複数を提供することができる。例えば、変形可能膜作動装置１６８は、比較的軽量および小型であってもよい。さらに、変形可能膜作動装置１６８は、例えば空気偏向器３２などを展開させるために、ブレード１０の表面に沿った開口部を備えていないので、変形可能膜作動装置は、例えば水分および他の汚染に対して耐性があり、したがって、所望の信頼性および頑丈性の特徴を呈することができる。さらに、変形可能膜作動装置１６８を利用した実施形態は、（例えば、変形可能膜１７０の外表面を越えて）作動装置の部品がブレード１０の外側に露出していない状態で、例えばブレード１０の高圧側２４および／または低圧側２６に沿った円滑表面を備えることができる。
[093]いくつかの態様によると、図２６ａ〜２６ｃに示したように、記憶合金作動装置１７６を使用して、１つまたは複数の負荷管理デバイス２８を作動させることができる。いくつかの実施形態では、記憶合金作動装置１７６は、記憶合金偏向器１７８、および１つまたは複数のペルチェチップ１８０を備えることができる。記憶合金偏向器１７８は、加熱および／または冷却された場合に、１つまたは複数の状態の間で移動するように構成することができる記憶合金で作ることができる。例えば、図２６ａは、第１の状態の記憶合金偏向器１７８を示し、図２６ｂは、第２の状態の記憶合金偏向器１７８を示す。いくつかの実施形態では、記憶合金偏向器１７８は、例えば十分に冷却された場合に第１の状態に移動するように構成することができ、例えば十分に加熱された場合に第２の状態に移動するように構成することができる。他の実施形態では、記憶合金偏向器１７８は、例えば十分に加熱された場合に第１の状態に移動するように構成することができ、例えば十分に冷却された場合に第２の状態に移動するように構成することができる。記憶合金作動装置１７６はさらに、例えば、電流がペルチェチップ１８０に加えられた場合に、記憶合金偏向器１７８を加熱および／または冷却するように構成することができる、１つまたは複数のペルチェチップ１８０を備えることができる。したがって、いくつかの実施形態では、例えば周囲の記憶合金偏向器１７８を十分に加熱または冷却するために、１つまたは複数のペルチェチップ１８０に電流を加えることができる。このような実施形態では、記憶合金偏向器１７８は、十分に加熱または冷却された場合に、第１の（例えば、収縮）または第２の（例えば、拡張）状態のいずれかに移動する。したがって、図２６ｃに示すように、記憶合金作動装置１７６がブレード１０に取り付けられると、記憶合金作動装置１７６は負荷管理デバイス２８として働くことができる。例えば、（例えば、図２６ａに示すような）第１の状態にある場合、記憶合金作動装置１７６は、ブレード１０の上表面に沿って比較的平らに置くことができ、したがって、例えばブレード１０に沿った空気流および／または揚力に影響を与えないようにできる。しかし、（例えば、図２６ｂおよび２６ｃに示すように）第２の状態にある場合、記憶合金作動装置１７６は、ブレード１０から延び、ブレード１０に沿った揚力を十分に妨害する（したがって、負荷を小さくする）ことができる。
[094]記憶合金作動装置１７６は、例えば風力タービン２のブレード１０の上で使用される場合に、本明細書で論じた利点の１つまたは複数を提供することができる。例えば、記憶合金作動装置は、比較的少ない部品を備えることができ、したがって、所望の信頼性および頑丈性特徴を呈することができる。さらに、記憶合金作動装置１７６は、比較的小型および軽量であり、したがって、多くの取付位置に設置することができ、例えばブレード１０などの求心負荷に最小現の影響を与える可能性がある。
[095]いくつかの態様によると、図２７ａ〜２７ｂに示すように、クランクスライド作動装置１８２を使用して、１つまたは複数の負荷管理デバイス２８（例えば、空気偏向器３２）を作動させることができる。いくつかの実施形態では、クランクスライド作動装置１８２は、１つまたは複数の接続リンク１８４に旋回可能に結合することができる、１つまたは複数のクランクアーム１８６に結合されたモータ１９０を備えることができる。１つまたは複数の接続リンク１８４はまた、クランクアーム１８６に旋回可能に結合された、接続リンク１８４の対向端部で接合ピン１９２によって空気偏向器３２に旋回可能に結合させることができる。空気偏向器３２はさらに、１つまたは複数のトラック１８８にスライド可能に接続させることができる。いくつかの実施形態では、クランクスライド作動装置１８２は、取付板１９４によって、例えばブレード１０のフレームまたは他のハウジングに取り付けることができる。
[096]図２７ａは、収縮状態のクランクスライド作動装置１８２および空気偏向器３２の右前面斜視図を示す。このような実施形態では、１つまたは複数のクランクアーム１８４は普通、それぞれの大部分がモータ１９０のシャフトの下に配置された状態で、垂直であってもよい。さらに、収縮状態（図２７ａ）では、各接続リンク１８４の底端部がクランクアーム１８４の底端部に旋回可能に接続され、各接続リンク１８４の上端部が接合ピン１９２を介して空気偏向器３２に旋回可能に接続され、各接続リンク１８４の中心部が、モータ１９０のシャフトが対応するクランクアーム１８６に結合される部分の周りで角度付けするように、１つまたは複数の接続リンク１８４を角度付けることができる。このような状態では、各接続リンク１８４の一部（例えば、各接続リンク１８４のほぼ半分）は、モータ１９０のシャフトの下に配置され、クランクアーム１８６に当接される。図２７ｂは、拡張状態のクランクスライド作動装置１８２の左後面斜視図を示す。このような状態では、１つまたは複数のクランクアーム１８４は普通垂直であってもよいが、ここで、それぞれの大部分はモータ１９０のシャフトの上に配置されている。さらに、このような状態では、各接続リンク１８４の大部分は、各クランクアーム１８６の上に配置され、各クランクアーム１８６にはもはや当接していない。動作中、モータ１９０が回転すると、１つまたは複数のクランクアーム１８６および１つまたは複数の接続リンク１８４は、第１の（収縮）位置から第２の（拡張）位置まで移動し、したがって空気偏向器３２を拡張させる、または第２の（拡張）位置から第１の（収縮）位置まで移動し、したがって空気偏向器３２を収縮させる。
[097]例えば、モータ１９０が図２７ａに示すように、収縮位置から（図２７ａに示すように、クランクスライド作動装置１８２の右側から見た場合に）時計回りに回転すると、クランクアーム１８６はそれに応じて回転し、したがって、接続リンク１８４への各クランクアーム１８６の旋回接続を介して接続リンク１８４を上昇させる。空気偏向器３２は（１つまたは複数の接続リンク１８４との接続を介して）、したがって、トラック１８８に沿ってスライド可能に平行移動することによって、それに応じて上昇（拡張）する。同様に、図２７ｂに示す拡張位置から、モータ１９０が（図２７ｂに示すように、クランクスライド作動装置１８２の左側から見た場合に）反時計回りに回転すると、クランクアーム１８６は、それに応じて反時計回りに回転し、したがって、接続リンク１８４、したがって空気偏向器３２をトラック１８８に沿って下げる（収縮させる）。空気偏向器３２は、１つまたは複数のトラック１８８にスライド可能に接続させ、接合ピン１９２を介して接続リンク１８４に旋回可能に接続させることができるので、収縮状態から拡張状態まで、または拡張状態から収縮状態まで移動されると、空気偏向器３２は、収縮位置と拡張位置の間で直線的に平行移動する。いくつかの実施形態では、モータ１９０は、第１の状態と第２の状態の間で、例えば約１８０度回転することができる。
[098]クランクスライド作動装置１８２は、例えば風力タービン２のブレード１０上で使用される場合に、本明細書で論じた利点の１つまたは複数を提供することができる。例えば、クランクスライド作動装置１８２は、比較的小型であり、したがって、様々な取付位置に適している可能性がある。さらに、クランクスライド作動装置は、比較的高い拡張および／または収縮速度を提供し、したがって、例えば所望の時間（いくつかの実施形態では、例えば１００ｍｓ以下）でブレード１０から空気偏向器３２を適切に伸縮させることができる。さらに、クランクアーム１８６および接続リンク１８４はそれぞれ、収縮位置および拡張位置において普通は垂直であるので、クランクスライド作動装置１８２は、各位置にある場合に自然な「係止」状態を呈し、したがって、空気偏向器３２を、例えば収縮位置または拡張位置に係止するために十分な支持を行なうことができる。
[099]さらに、クランクスライド作動装置１８２は、空気偏向器３２を拡張および／または収縮させるために、空気偏向器３２のストロークに沿って所望の力プロファイルを提供することができる。これは、図２８を参照すれば、より簡単に理解することができる。図２８は、クランクスライド作動装置１８２のいくつかの実施形態による、ストロークおよび力プロット１９６を示す。例えば、力曲線１９８は、モータ１９０／クランクアーム１８６の回転角度の関数として、空気偏向器３２上に加えられた力を示し、ストロークプロット２００は、モータ１９０／クランクアーム１８６の回転角度の関数として、空気偏向器３２の変位を示す。分かるように、空気偏向器３２のストローク（例えば、変位）の回転に対する変化は、例えば９０度の回転近くと比べて、（収縮位置に対応する）０度の回転および（拡張位置に対応する）１８０度の回転近くで小さくなっている。さらに、空気偏向器３２に作用する力は、０度回転および１８０度回転近くで最も大きい。したがって、いくつかの実施形態によると、クランクスライド作動装置１８２は、空気偏向器３２のストロークの始まり（例えば、収縮位置）および終わり（例えば、拡張位置）で、空気偏向器３２により大きな力を提供することができ、空気偏向器３２のストロークの中間でモータ１９０の回転度毎に、空気偏向器３２をより変位させることができる。このような力プロファイルは、例えば空気偏向器３２などの開口部を覆う氷を破るために有利であることがある。
[0100]いくつかの態様によると、図２９ａ〜２９ｄに示すように、変形可能形状作動装置２０２を使用して、１つまたは複数の負荷管理デバイス２８を作動させることができる。いくつかの実施形態では、変形可能形状作動装置２０２は、作動装置本体２０４、変形可能偏向器２０８、および作動装置本体２０４を変形可能偏向器２０８に結合する接続リンク２０６を備えることができる。作動装置本体２０４はさらに、例えば、本明細書に記載した、作動装置の１つまたは複数、または１つまたは複数の作動装置の構成部品を備えることができる。例えば、いくつかの実施形態では、作動装置本体２０４は、例えば、図２７ａ〜２７ｂに関して論じたような、モータ１９０に接続された１つまたは複数のクランクアーム１８６と同様の、モータ２１０に接続された１つまたは複数のクランクアーム２１２を備えることができる。このような実施形態では、作動装置本体２０４は、論じたようにクランクスライド作動装置１８２と同様に働くことができるが、接続リンク２０６は、（クランクスライド作動装置１８２に関して論じた方法で、空気偏向器３２に旋回可能に結合させるのではなく）変形可能偏向器２０８に結合させることができる。
[0101]動作中、作動装置本体２０４は、図２９ａに示すような第１の（例えば、収縮）状態と、図２９ｂ、２９ｃおよび２９ｄに示すような第２の（例えば、拡張）状態の間で移動するように構成することができる。変形可能偏向器２０８は、各状態において、ブレード１０内に露出した開口部がないように、ブレード１０の表面の一部（例えば、高圧側２４または低圧側２６）を継ぎ目なく形成することができる。例えば、図２９ａに示すように、作動装置本体２０４（およびこれに応じて、変形可能偏向器２０８）が第１の（例えば、収縮）状態にある場合、変形可能偏向器２０８は、ブレード１０に沿った空気流を遮らない（例えば、揚力に影響を与えない）ことがある。しかし、図２９ｂ、２９ｃ、および２９ｄに示すように、作動装置本体２０４が第２の（例えば、拡張）状態に移動すると、接続リンク２０６は拡張して、変形可能偏向器２０８を、その縁部が例えばブレード１０に密封、あるいは固定された状態で、変形（したがって、拡張）させることができる。したがって、このような第２の（例えば、拡張）状態では、変形可能偏向器２０８は、ブレード１０内に露出した開口部などを設けることなく、ブレード１０に沿った空気流を遮る（例えば、揚力を損なわせる）可能性がある。変形可能偏向器２０８は、第１の状態と第２の状態の間で移動（例えば、変形）するように構成されたあらゆる適切な材料で作ることができ、いくつかの実施形態では、例えばステンレス鋼シートなどであってもよい。
[0102]論じたように、いくつかの実施形態では、作動装置本体２０４は、例えばクランクスライド作動装置１８２内に設けられたものと同様の１つまたは複数の構成部品を備えることができる。これは、図２９ｃおよび２９ｄを参照してより完全に理解することができる。図２９ｃは、いくつかの態様による変形可能形状作動装置２０２の側面図を示す。図２９ｄは、図２９ｃに示す線ＡＡに沿った、変形可能形状作動装置２０２の正面図を示す。図示するように、作動装置本体２０４は、モータ２１０と、１つまたは複数の接続リンク２０６に旋回可能に結合された１つまたは複数のクランクアーム２１２とを備えることができる。これに関して、作動装置本体２０４は、図２７ａおよび２７ｂに関して論じた、クランクスライド作動装置１８２と同様の構成部品を備えることができる。したがって、モータ２１０、クランクアーム２１２、および接続リンク２０６は、それぞれ、モータ１９０、クランクアーム１８６、および接続リンク１８４と同様の方法で動作することができる。したがって、動作中、変形可能形状作動装置２０２は、論じたように、空気偏向器３２を作動させる（例えば、拡張および収縮させる）クランクスライド作動装置１８２と同様の方法で、変形可能偏向器２０８を作動させる（例えば、拡張および収縮させる）ことができる。本開示の利点を考えると、他の実施形態では、作動装置本体２０４は、例えば、本開示の範囲から逸脱することなく本明細書に論じた他の作動装置のいずれかからの構成部品を備えることができることが、当業者には分かるだろう。
[0103]変形可能形状作動装置２０２は、例えば風力タービン２のブレード１０上で使用される場合に、本明細書で論じた利点の１つまたは複数を提供することができる。例えば、図２９ｂに示すように、変形可能形状作動装置２０２の作動装置本体２０４は、比較的小型および／または軽量であってもよい。すなわち、作動装置本体２０４は、変形可能偏向器２０８より小さな幅および／または長さ寸法を備えることができ、したがって、様々な取付位置での取り付けに適している可能性がある。さらに、変形可能偏向器２０８は、比較的軽量であって、迅速な作動時間を提供することができる。変形可能偏向器２０８は、気密またはほぼ気密にブレード１０に共形することができるので、変形可能形状作動装置２０２は、比較的少ない部品を備えることができ（例えば、負荷管理デバイス２８用の開口部周りのシールなどが必要ない）、例えば、水分または他の汚染に対してあまり脆弱でない可能性がある。
[0104]論じた実施形態のいずれかに関して詳細に記載していないが、本明細書に記載した作動機構はいずれも、可変高さに対して負荷管理デバイス２８を作動させるように構成することができる。例えば、空気圧システムに関して、様々な長さの複数の空気圧ピストンを、記載した作動装置それぞれに組み込むことができる。したがって、適当な寸法の空気圧ピストンは、負荷管理デバイス２８の所望の拡張高さによって作動させることができる。電気モータが利用される他の実施形態では、ステッピングモータまたは他のモータを、利用することができ、例えば、可変高さなどで停止するようにプログラミングすることができる。
[0105]さらに、本発明の範囲から逸脱することなく、上記作動装置の１つまたは複数を、単一の風力タービン２および／または風力タービンブレード１０上に組み合わせることができる。例えば、再び図７を参照すると、風力タービン２および／または複数の空気偏向器３２（例えば、空気偏向器３２ａ〜３２ｉ）を備えた風力タービンブレード１０は、論じた作動装置の異なるものを利用して、１つまたは複数の機外空気偏向器３２（例えば、先端３７の近くに配置された空気偏向器３２）を作動させながら、論じた作動装置の１つを利用して、１つまたは複数の船内空気偏向器３２（例えば、根元３５の近くに配置された空気偏向器３２）を作動させることができる。したがって、適当な作動装置を、例えば、対応する空気偏向器３２の特定の翼長方向位置に対する、空間的制約、所要力／速度などにしたがって選択することができる。
[0106]いくつかの実施形態では、あらゆる作動装置内で使用される負荷管理デバイス２８および／または空気偏向器３２の形状は、開示の範囲から逸脱することなく、示したものから変更することができる。例えば、いくつかの実施形態では、上記作動装置のいずれかで使用される負荷管理デバイス２８または空気偏向器３２の先縁部（例えば、拡張縁部）は、本開示の範囲から逸脱することなく、例えば、丸める、角度付けすることなどができる。他の実施形態では、変形可能形状偏向器（例えば、図２９ａ〜２９ｄに示す変形可能偏向器２０８など）は、論じた作動装置に関して示した負荷管理デバイス２８および／または空気偏向器３２のいずれかに換わることができる。負荷管理デバイス２８および／または空気偏向器３２のあらゆる他の所望の形状および／または構成を、本開示の範囲から逸脱することなく、論じた作動装置のいずれかに提供することができる。
[0107]本明細書で言及した方法および機構はさらに、コンピュータ読取可能指示を記憶することが可能なあらゆる数のコンピュータ読取可能媒体を通して実施することができる。使用することができるコンピュータ読取可能媒体の例としては、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、または他の記憶技術、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤまたは他の光学ディスク記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気記憶装置などが挙げられる。
[0108]本発明の様々な態様を利用した、本明細書に記載したような例示的なシステムおよび方法が示されているが、本発明はこれらの実施形態に限るものではないことが当業者には分かるだろう。特に前述の教示を鑑みて、当業者によって変更を加えることができる。例えば、前述の実施形態の各要素を、それだけで、または他の実施形態の要素と組み合わせてまたは補助的に組み合わせて利用することができる。また、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、変更を加えることができることが認められ理解されるだろう。したがって、説明は、本発明を制限するものではなく、例示的なものと考えるものとする。
２ 風力タービン
４ 基盤
６ タワー
８ ナセル
１０ ブレード
１２ ハブ
１４ ボルトフランジ
１６ 根元または基部
１８ 先端部
２０ 先縁部
２２ 後縁部
２４ 高圧側
２４ａ 表面
２６ 低圧側
２６ａ 表面
２８ 負荷管理デバイス
３０ 作動装置
３２ 空気偏向器
３３ 空気圧システム
３５ 根元
３６ 圧縮機ユニット
３７ 先端
３８ マニホールド
４０ 作動デバイス、空気圧デバイス
４０ａ 作動デバイス
４０ｂ 作動デバイス
４０ｃ 作動デバイス
４０ｄ 作動デバイス
４０ｅ 作動デバイス
４１ 空気圧作動装置
４２ 弁
４４ 直接空気圧作動装置
４６ 空気圧制御弁
４８ 電気コネクタ
５０ 感知ユニット
５２ 空気管接続
５４ マニホールド
５６ 空気管
５８ 空気圧ピストン
５９ 制御装置
６０ 傾斜スライド空気圧作動装置
６２ 空気管
６４ 空気圧ピストン
６６ 傾斜リンク機構
６７ 斜線スロット
６８ 接続ピン
７０ ハサミ作動装置
７１ 接続ピン
７２ 空気圧ピストン
７３ 水平スロット
７４ ハサミリンク機構
７５ ピボットピン
７６ 直接誘導作動装置
７８ 平行移動部材
８０ 永久磁石
８２ 電磁石
８４ ベルト作動装置
８６ リンク機構
８８ タイミングベルト
９０ ゼロ位置センサ
９２ モータ
９３ 土台
９４ 直線軸受
９６ 閉カムフォロワ作動装置
９８ カム
９９ スロット
１００ 接続ピン
１０２ スクリュー駆動モータ
１０４ モータ本体
１０６ ねじ
１０８ クランク
１１０ ねじ接続
１１１ ピボット
１１２ 偏向器接続
１１４ スクリュー駆動作動装置
１１６ ソレノイド作動装置
１１８ ソレノイド本体
１１９ 電気リード
１２０ ピストン
１２２ ラックおよびピニオン作動装置
１２４ ラック
１２６ ピニオン
１２８ リンク機構
１３０ モータ
１３２ 円筒形カム作動装置
１３５ スロット
１３８ 接続ピン
１４０ Ｙベルト作動装置
１４２ 単一アーム
１４４ 二重アーム
１４６ Ｙ接続
１４８ オフセット回転駆動作動装置
１５０ 接続アーム
１５２ モータ
１５３ リンク機構
１５４ プーリ
１５５ 前縁部
１５６ テープ式作動装置
１５８ 軸
１６０ 切り欠き
１６１ 前縁部
１６２ シリンダ
１６４ 剛性テープ作動装置
１６５ 後縁部
１６６ テープ
１６７ 前縁部
１６８ 変形可能膜作動装置
１７０ 変形可能膜
１７２ カム
１７３ シリンダ
１７４ 軸
１７６ 記憶合金作動装置
１７８ 記憶合金偏向器
１８０ ペルチェチップ
１８２ クランクスライド作動装置
１８４ 接続リンク
１８６ クランクアーム
１８８ トラック
１９０ モータ
１９２ 接合ピン
１９４ 取付板
１９６ ストロークおよび力プロット
１９８ 力曲線
２００ ストロークプロット
２０２ 変形可能形状作動装置
２０４ 作動装置本体
２０６ 接続リンク
２０８ 変形可能偏向器
２１０ モータ
２１２ クランクアーム
４ 基盤
６ タワー
８ ナセル
１０ ブレード
１２ ハブ
１４ ボルトフランジ
１６ 根元または基部
１８ 先端部
２０ 先縁部
２２ 後縁部
２４ 高圧側
２４ａ 表面
２６ 低圧側
２６ａ 表面
２８ 負荷管理デバイス
３０ 作動装置
３２ 空気偏向器
３３ 空気圧システム
３５ 根元
３６ 圧縮機ユニット
３７ 先端
３８ マニホールド
４０ 作動デバイス、空気圧デバイス
４０ａ 作動デバイス
４０ｂ 作動デバイス
４０ｃ 作動デバイス
４０ｄ 作動デバイス
４０ｅ 作動デバイス
４１ 空気圧作動装置
４２ 弁
４４ 直接空気圧作動装置
４６ 空気圧制御弁
４８ 電気コネクタ
５０ 感知ユニット
５２ 空気管接続
５４ マニホールド
５６ 空気管
５８ 空気圧ピストン
５９ 制御装置
６０ 傾斜スライド空気圧作動装置
６２ 空気管
６４ 空気圧ピストン
６６ 傾斜リンク機構
６７ 斜線スロット
６８ 接続ピン
７０ ハサミ作動装置
７１ 接続ピン
７２ 空気圧ピストン
７３ 水平スロット
７４ ハサミリンク機構
７５ ピボットピン
７６ 直接誘導作動装置
７８ 平行移動部材
８０ 永久磁石
８２ 電磁石
８４ ベルト作動装置
８６ リンク機構
８８ タイミングベルト
９０ ゼロ位置センサ
９２ モータ
９３ 土台
９４ 直線軸受
９６ 閉カムフォロワ作動装置
９８ カム
９９ スロット
１００ 接続ピン
１０２ スクリュー駆動モータ
１０４ モータ本体
１０６ ねじ
１０８ クランク
１１０ ねじ接続
１１１ ピボット
１１２ 偏向器接続
１１４ スクリュー駆動作動装置
１１６ ソレノイド作動装置
１１８ ソレノイド本体
１１９ 電気リード
１２０ ピストン
１２２ ラックおよびピニオン作動装置
１２４ ラック
１２６ ピニオン
１２８ リンク機構
１３０ モータ
１３２ 円筒形カム作動装置
１３５ スロット
１３８ 接続ピン
１４０ Ｙベルト作動装置
１４２ 単一アーム
１４４ 二重アーム
１４６ Ｙ接続
１４８ オフセット回転駆動作動装置
１５０ 接続アーム
１５２ モータ
１５３ リンク機構
１５４ プーリ
１５５ 前縁部
１５６ テープ式作動装置
１５８ 軸
１６０ 切り欠き
１６１ 前縁部
１６２ シリンダ
１６４ 剛性テープ作動装置
１６５ 後縁部
１６６ テープ
１６７ 前縁部
１６８ 変形可能膜作動装置
１７０ 変形可能膜
１７２ カム
１７３ シリンダ
１７４ 軸
１７６ 記憶合金作動装置
１７８ 記憶合金偏向器
１８０ ペルチェチップ
１８２ クランクスライド作動装置
１８４ 接続リンク
１８６ クランクアーム
１８８ トラック
１９０ モータ
１９２ 接合ピン
１９４ 取付板
１９６ ストロークおよび力プロット
１９８ 力曲線
２００ ストロークプロット
２０２ 変形可能形状作動装置
２０４ 作動装置本体
２０６ 接続リンク
２０８ 変形可能偏向器
２１０ モータ
２１２ クランクアーム
Claims (16)
- モータと、
１つまたは複数のクランクアームの第１の端部で前記モータに結合された１つまたは複数のクランクアームと、
１つまたは複数の接続リンクとを備えた、風力タービンのブレード上で負荷管理デバイスを作動させるための作動装置であって、
前記１つまたは複数の接続リンクの第１の端部は、前記１つまたは複数のクランクアームの第２の端部に旋回可能に結合され、前記１つまたは複数の接続リンクの第２の端部は、負荷管理デバイスに旋回可能に結合され、
前記モータが第１の方向に回転すると、前記負荷管理デバイスは風力タービンのブレードから拡張するように構成され、前記モータが前記第１の方向と反対の第２の方向に回転すると、前記負荷管理デバイスは前記風力タービンの前記ブレード内に収縮するように構成されており、
前記モータは第１の位置から第２の位置まで回転するように構成され、前記第１の位置は前記負荷管理デバイスの収縮位置に対応し、前記第２の位置は前記負荷管理デバイスの拡張位置に対応し、
前記モータが前記第１の位置にある場合、および前記モータが前記第２の位置にある場合、前記１つまたは複数のクランクアームの長手方向と前記１つまたは複数の接続リンクの長手方向とは概ね直線状に配置される、作動装置。 - 前記負荷管理デバイスが収縮するように構成された方向に延びる１つまたは複数のトラックをさらに備えた作動装置であって、前記負荷管理デバイスは、前記１つまたは複数のトラックにスライド可能に結合されている、請求項１に記載の作動装置。
- 前記モータが前記第１の位置から前記第２の位置まで回転すると、前記モータのシャフトは約１８０度回転する、請求項１に記載の作動装置。
- 前記モータが第１の位置にある場合、前記１つまたは複数のクランクアームの大部分は、前記モータのシャフトの下に配置される、請求項１に記載の作動装置。
- 前記モータが第２の位置にある場合、前記１つまたは複数のクランクアームの大部分は、前記モータのシャフトの上に配置される、請求項１に記載の作動装置。
- 前記１つまたは複数の接続リンクは、頂点を有する角度付けされた部分を備え、前記モータが前記第１の位置にある場合、前記頂点は、前記１つまたは複数のクランクアームの第１の端部が前記モータに結合される位置に当接する、請求項１に記載の作動装置。
- 前記モータが前記第１の位置から前記第２の位置まで移動するときに、前記モータから前記負荷管理デバイスに伝達される力は、前記モータが前記第１の位置にある場合に、前記モータが前記第１の位置と前記第２の位置の間の中間にある場合より大きい、請求項１に記載の作動装置。
- 前記モータが前記第２の位置から前記第１の位置まで移動するときに、前記モータから前記負荷管理デバイスに伝達される力は、前記モータが前記第２の位置にある場合に、前記モータが前記第２の位置と前記第１の位置の間の中間にある場合より大きい、請求項１に記載の作動装置。
- ハブと、
前記ハブに接続され、その周りに配置された複数の風力タービンブレードを備える風力タービンであって、
前記複数の風力タービンブレードの少なくとも１つの風力タービンブレードが、前記少なくとも１つの風力タービンブレード上で空気偏向器を作動させる作動装置を備え、
前記作動装置は、モータと、
１つまたは複数のクランクアームの第１の端部で前記モータに結合された１つまたは複数のクランクアームと、
１つまたは複数の接続リンクとを備え、
前記１つまたは複数の接続リンクの第１の端部は、前記１つまたは複数のクランクアームの第２の端部に旋回可能に結合され、前記１つまたは複数の接続リンクの第２の端部は、前記空気偏向器に旋回可能に結合され、
前記モータが第１の方向に回転すると、前記空気偏向器は前記少なくとも１つの風力タービンブレードから拡張するように構成され、前記モータが前記第１の方向と反対の第２の方向に回転すると、前記空気偏向器は前記少なくとも１つの風力タービンブレード内に収縮するように構成されており、
前記モータは第１の位置から第２の位置まで回転するように構成され、前記第１の位置は前記負荷管理デバイスの収縮位置に対応し、前記第２の位置は前記負荷管理デバイスの拡張位置に対応し、
前記モータが前記第１の位置にある場合、および前記モータが前記第２の位置にある場合、前記１つまたは複数のクランクアームの長手方向と前記１つまたは複数の接続リンクの長手方向とは概ね直線状に配置される、風力タービン。 - 前記作動装置はさらに、前記空気偏向器が収縮するように構成された方向に延びる１つまたは複数のトラックを備え、前記空気偏向器は、前記１つまたは複数のトラックにスライド可能に結合されている、請求項９に記載の風力タービン。
- 前記モータが前記第１の位置から前記第２の位置まで回転すると、前記モータのシャフトは約１８０度回転する、請求項９に記載の風力タービン。
- 前記モータが第１の位置にある場合、前記１つまたは複数のクランクアームの大部分は、前記モータのシャフトの下に配置される、請求項９に記載の風力タービン。
- 前記モータが第２の位置にある場合、前記１つまたは複数のクランクアームの大部分は、前記モータのシャフトの上に配置される、請求項９に記載の風力タービン。
- 前記１つまたは複数の接続リンクは、頂点を有する角度付けされた部分を備え、前記モータが前記第１の位置にある場合、前記頂点は、前記１つまたは複数のクランクアームの第１の端部が前記モータに結合される位置に当接する、請求項９に記載の風力タービン。
- 前記モータが前記第１の位置から前記第２の位置まで移動するときに、前記モータから前記空気偏向器に伝達される力は、前記モータが前記第１の位置にある場合に、前記モータが前記第１の位置と前記第２の位置の間の中間にある場合より大きい、請求項９に記載の風力タービン。
- 前記モータが前記第２の位置から前記第１の位置まで移動するときに、前記モータから前記空気偏向器に伝達される力は、前記モータが前記第２の位置にある場合に、前記モータが前記第２の位置と前記第１の位置の間の中間にある場合より大きい、請求項９に記載の風力タービン。
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