JP6626261B2 - Wind turbine seismic isolation device - Google Patents
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Description
本発明は風車の免震装置に係り、例えば縦軸風車の回転時に生じる、支持枠体の震動を抑止して、ロータの回転効率を高めるようにした、風車の免震装置に関する。 The present invention relates to a seismic isolation device for a wind turbine, and more particularly to a seismic isolation device for a wind turbine that suppresses the vibration of a support frame generated when a vertical wind turbine rotates, thereby increasing the rotation efficiency of a rotor.
高層の支持枠体に、ロータを多層状に配設した縦軸風車は、特許文献1及び2に開示されている。
前記、特許文献1に記載の発明は、支持枠体に支持された1本の縦主軸に、複数のロータを、多層状に配設したものである。
特許文献2に記載の発明も、支持枠体に支持された1本の主軸に、複数のロータを多層状に配設し、縦主軸に撓み防止手段を施したものである。
これらの発明においては、微風時でもロータの回転効率が高く優れており、支持枠体をワイヤロープ等で四方から緊張して固定保持すれば、ロータの回転に伴う遠心力によって、支持枠体全体が振動し、ワイヤロープの弛みを防止することができる。しかし、支持枠体全体の振動を抑制する方法が、切望されているところである。
本発明は、この問題を解決することを目的としている。
In the invention described in
The invention described in
In these inventions, the rotation efficiency of the rotor is high and excellent even in a light wind, and if the support frame is fixed and held in four directions by wire ropes or the like, the centrifugal force accompanying the rotation of the rotor causes the entire support frame to be held. There was vibration, it is possible to prevent the looseness of the wire rope. However, a method of suppressing the vibration of the entire support frame is about to be desired.
The present invention aims to solve this problem.
本発明の具体的な内容は、次の通りである。 The specific contents of the present invention are as follows.
(1) 支持枠体における1本の縦主軸に複数のロータを層状に装着する風車において、 前記支持枠体は、複数の支柱と、上下に配する複数の横枠体とで立体に組立て、前記横枠体は、平面視で縦横の外枠桟で方形に組まれ、その内側中央にベアリングを、複数の支持中桟を介して水平に装着し、前記支持枠体の中央の基盤に弾性体を介して配置された発電機の上部に立設された縦主軸を、前記横枠体に支持されたベアリングで支持し、 前記横枠体のうち、最下部の基礎横枠体は、各前記支持中桟の先端に配設した免震用の弾性体を、前記発電機の上側面に、発電機の横揺れを抑止させるように接触し、前記支持枠体の少なくとも高さの中間における横枠体は免震横枠体とし、該免震横枠体は、方形に組まれた外枠桟の内側中央に、免震装置を複数の支持中桟を介して固定し、前記免震装置は、前記支持中桟に直接固定された環状外枠の内側に、外弾性体を介して環状中枠を支持し、該環状中枠の内側に内弾性体を介して環状内枠を支持するとともに、該環状内枠の中央部に、前記縦主軸の高さ中間を支持するベアリングが配設されている風車の免震装置。 (1) In a windmill in which a plurality of rotors are mounted in layers on one vertical main shaft of a support frame, the support frame is three-dimensionally assembled with a plurality of columns and a plurality of horizontal frames arranged vertically . The horizontal frame body is formed in a rectangular shape with vertical and horizontal outer frame bars in a plan view, and a bearing is horizontally mounted through a plurality of supporting bars at the inner center thereof, and elastically attached to a central base of the support frame member. A vertical main shaft erected on the upper part of the generator arranged via the body is supported by bearings supported by the horizontal frame, and a lowermost basic horizontal frame of the horizontal frames is An elastic body for seismic isolation provided at the tip of the supporting middle bar is brought into contact with the upper surface of the generator so as to suppress the roll of the generator , and at least in the middle of the height of the support frame. horizontal frame is a MenShinyoko frame,該免Shinyoko frame body, the inner center of the outer frame crosspieces are assembled in a square, the isolator Fixed via a plurality of support in bars, the seismic isolation device, the inside of the directly support during crosspiece fixed annular outer frame, via the outer elastic body supporting the annular in frame, annular in frame to support the annular frame via the inner elastic body inward, the center portion of the annular frame, isolator windmill bearings supporting the height intermediate the longitudinal main shaft is disposed.
(2) 前記免震横枠体は、環状内枠と環状中枠の間に、外弾性体よりも反発性が高い内弾性体を上下に離して2段に配し、環状中枠と環状外枠の間に、内弾性体よりも反発性が低い外弾性体を配し、環状内枠の内側に、上下一対のベアリングが、それぞれ前記上下の内弾性体と対応して同等位置に嵌装されている前記(1)に記載の風車の免震装置。 (2) the MenShinyoko frame body, between the annular frame and the annular in frame, arranged inside the elastic body is higher resilience than the outer elastic bodies in two stages apart vertically, annular in frame and the annular An outer elastic body having lower resilience than the inner elastic body is arranged between the outer frames , and a pair of upper and lower bearings are fitted inside the annular inner frame at the same positions corresponding to the upper and lower inner elastic bodies , respectively. The seismic isolation device for a windmill according to the above (1), which is mounted.
(3)前記免震横枠体は、前記、環状内枠と環状中枠の間における、上下の内弾性体が、内外2重とし、かつ内接弾性体を外接弾性体よりも反発性が高い弾性体とし、前記外弾性体も内外2重とし、かつ内接弾性体を外接弾性体よりも反発性が高い弾性体としてなる前記(2)に記載の風車の免震装置。 (3) In the seismic isolation horizontal frame , the upper and lower inner elastic bodies between the annular inner frame and the annular middle frame have inner and outer doubles, and the inscribed elastic body has a higher resilience than the circumscribed elastic body. (2) The seismic isolation device for a wind turbine according to (2), wherein the elastic body is a high elastic body , the outer elastic body is double inner and outer , and the inscribed elastic body is an elastic body having higher resilience than the circumscribed elastic body .
本発明によると、次のような効果が奏せられる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.
前記(1)に記載の発明においては、支持枠体における上下の少なくとも中間に免震横枠体が配設されているので、免震装置の環状外枠の内側に外弾性体を介して環状中枠が支持され、その内側に内弾性体を介して環状内枠が支持され、その中央に縦主軸を支持するベアリングが配設されているので、これで支持される主軸が、ロータの高速回転によって振動しても、内弾性体が振動を吸収し、さらに外弾性体が振動を吸収するので、免震装置を支持する風車の支持枠体が振動したり、低周波が生じるなどの虞はなくなり、安定したロータの回転が維持される。
また、免震横枠体における免震装置の内弾性体と外弾性体とは、互いに反発性が異なっているので、内外の反発性の違いによって、縦主軸の振動を効果的に吸収することができる。
Wherein in the invention described in (1), at least intermediate MenShinyoko frame vertically is disposed in the support frame, via an outer elastic body inside the annular outer frame of the isolator ring The middle frame is supported, the annular inner frame is supported inside through the inner elastic body, and the bearing that supports the vertical main shaft is arranged at the center of the inner frame. be vibrated by rotation, to absorb the dynamic internal elastic body vibration, because more external elastic body absorbs vibration, or the vibration support frame of the windmill supporting the seismic isolation device, a low-frequency There is no danger of occurrence, and stable rotation of the rotor is maintained.
Further, the inner elastic member and the outer elastic member isolator in MenShinyoko frame, since the resilience different from each other, the inside and outside of resilience difference, to absorb vibration of the vertical spindle effectively be able to.
前記(2)に記載の発明においては、免震横枠体における免震装置の内外弾性体で支持されるベアリング部分が上下2段に配設されているので、縦主軸が振動した時に、上下のベアリング部分がそれぞれ反対方向へ移動され、その反作用で元に戻るため、振動が容易に吸収される。 In the invention according to (2), when the bearing portion supported by the inner and outer elastic bodies of the seismic isolation device in MenShinyoko frame body since it is disposed in two upper and lower stages, the vertical main shaft has vibration, bearing portions of the upper and lower are moved to the respective opposite direction, to return to the original in the reaction, vibration is easily absorbed.
前記(3)に記載の発明においては、免震横枠体における免震装置の環状内枠と環状外枠に挟まれた外弾性体が内外2層とし、内側の内接外弾性体の方が高反発性としてあるので、縦主軸の横揺れ振動を、反発性の異なった内外の弾性体によって、効率のよい振動吸収をすることができる。 In the invention described in the above (3), the outer elastic body sandwiched between the annular inner frame and the annular outer frame of the seismic isolation device in the seismic isolation horizontal frame has two inner and outer layers, and the inner inscribed outer elastic body is there because as a high resilience, the roll vibration of the vertical spindle, the resilience of different inside and outside of the elastic body, can be a good vibration absorption efficiency.
以下本発明を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、免震装置1は、環状外枠2の内側に、防震ゴムやコイルスプリング等公知の外弾性体3を介して環状中枠4を支持し、かつ環状中枠4の内部に内弾性体5を介して環状内枠6を支持し、その中央にベアリング7を嵌装して構成されている。外弾性体3と内弾性体5とは互いに反発性が異なるものがよく、内弾性体5の方が外弾性体3よりも高反発性の方が好ましい。
As shown in FIG. 1, the
この免震装置1は、図3に示すように、基盤G上に立設した風車の支持枠体9における縦横の外枠桟11で方形に組まれた横枠体10の平面視で中央部に、複数の支持中桟11Aを介して固定保持されている。
図4に示すように、風車の支持枠体9は、複数の横枠体10をそれぞれ複数の支柱12によって、層状に立体に組立てて形成されている。
As shown in FIG. 3, this
As shown in FIG. 4, the
縦主軸8は、支持枠体9の内側下部中央に配設され、各横枠体10におけるベアリング7で支持されている。このベアリング7が普通に支持されている場合、縦主軸8がロータ14の高速回転によって振動すると、この振動はベアリング7を介して横枠体10を振動させ、支持枠体9全体を大きく振動させることとなる。
The vertical
しかし、本発明においては、図2における下から2番目の横枠体10Aのように、免震横枠体としてあるため、ロータ14が高速回転して縦主軸8が大きく振動しても、図1に示すように、ベアリング7を支持する免震装置1の環状内枠6の振動は、外枠体2の内側に配設されている外弾性体3によって、吸収され、免震横枠体8Aが振動しにくいため、支持枠体9も振動が抑止される。
However, in the present invention, as the second
図4に示すように、発電機13は基盤G上に弾性体18を介して設けた支持台19に支持され、発電機13の上部の周囲は、基礎横枠体10Bの弾性体18により支持されている。弾性体18は、例えば防震ゴムやコイルスプリング等を配設して構成されている。
As shown in FIG. 4, the
これによって、縦主軸8がロータ14の回転によって振動しても、発電機11の上部の振動は弾性体18で緩和され、発電機13全体の振動は、下部の弾性体18によって吸収され、基盤Gから他域に伝わりにくい。
Thus, also the vertical
ロータ14は、上下端部を縦主軸8方向へ向かって傾斜する傾斜部15Aとした、縦長の揚力型ブレード15(以下単にブレードという)を、半径方向の支持腕16を介して、主軸8に装着されている取付板17に、着脱可能に固定して形成されている。
The
ブレード15は、縦主軸8を挾んで対称的に配設されている。ブレード15の枚数は限定されないが、枚数が多い場合には、高速回転時に、先行のブレード15によって生じる乱気流を、追随するブレード15が受け、全体として失速する。
The
ブレード15が1枚の場合、縦主軸8に対する回転バランスが良くなく、振動の原因になる。縦主軸8にロータ14を多層状に配設するときは、上下のブレード15が重ならないように、ブレード15の位相をバランスよく変えて配置する。
If the
ロータ14は、図4においては3層に配設されているが、これより層数が増加すると、気流の速度が上下で異なるため、上下のロータ14間で回転速度に違差が生じやすい。基盤Gの位置が高くて、比較的高速風の吹く場所においては、ロータ14の3層配設は、効率のよい高速回転をする。
The
図4に示す縦主軸8の上部が固定されていると、縦主軸8の下部において振動が生じるため、縦主軸8の低い位置において、免震装置1を採用している。
図4に示すように、縦主軸8が振動して、免震装置1の環状内枠6が振動しても、環状中枠4との間に介在されている内弾性体5によって振動は吸収される。
When the upper vertical
As shown in FIG. 4, a vertical
振動が強い時には、環状外枠2と環状中枠4の間に介在する外弾性体3によって、吸収される。
また発電機13全体も、下部の弾性体18によって振動が吸収されるので、縦主軸8の振動による支持枠体9全体の振動が抑止される。
When vibration is strong, the outer
The
図5は、免震装置の実施例2を示す縦断正面図である。前例と同じ部材には、同じ符号を付して説明を省略する。この実施例2においては、環状外枠2、環状中枠環体4、環状内枠6を共通としているが、内弾性体5の内側に内接内弾性体5Aを2層に配してあり、互いに反発性が異なるようにしてある。好ましくは内接内弾性体5Aの方を、内弾性体5よりも高反発性とする。
FIG. 5 is a longitudinal sectional front view showing a second embodiment of the seismic isolation device. The same members as those in the previous example are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the second embodiment, the annular
これによって、縦主軸8の振動を初期的に内接内弾性体5Aで吸収し、残余の振動を内弾性体5で吸収する。更に外弾性体3の内側に、それよりも高反発性の内接外弾性体3Aを2重に配してある。これによって、縦主軸8の振動は4段階的に吸収され、振動緩和に大きな効果を発揮する。
なお各弾性体の反発性の強弱は、内外で任意に組合わせることができる。
Thus, the vibration of the vertical
The resilience of each elastic body can be arbitrarily combined inside and outside.
本発明においては、風車の主軸を免震装置で支持することによって、ロータの回転に伴う主軸の撓み振動を、免震装置で吸収することが出来るので、効率の高い発電を行なう風力発電装置を得ることができる。 In the present invention, by supporting the main shaft of the wind turbine in the vibration isolating apparatus, the deflection vibration of the spindle due to the rotation of the rotor, it is possible to absorb the vibration isolating apparatus, a wind power generation apparatus that performs high-efficiency power generation Can be obtained.
1.免震装置
2.環状外枠
3.外弾性体
3A.内接外弾性体
4.環状中枠
5.内弾性体
5A.内接内弾性体
6.環状内枠
7.ベアリング
8.縦主軸
9.支持枠体
10.横枠体
10A.免震横枠体
10B.基礎横枠体
11.外枠桟
11A.支持中桟
12.支柱
13.発電機
14.ロータ
15.揚力型ブレード
15A.傾斜部
16.支持腕
17.取付板
18.弾性体
19.支持台
G.基盤
1. Seismic isolation device2. Annular
Ten. Horizontal frame
10A. Seismic isolation horizontal frame
10B. Foundation horizontal frame
11. The outer frame bar
11A. Supporting pier
12. Prop
13. Generator
14. Rotor
15. Lifting blade
15A. Inclined part
16. Support arm
17. Mounting plate
18. Elastic body
19. Support G Foundation
Claims (3)
前記横枠体は、平面視で縦横の外枠桟で方形に組まれ、その内側中央にベアリングを、複数の支持中桟を介して水平に装着し、前記支持枠体の中央の基盤に弾性体を介して配置された発電機の上部に立設された縦主軸を、前記横枠体に支持されたベアリングで支持し、 前記横枠体のうち、最下部の基礎横枠体は、各前記支持中桟の先端に配設した免震用の弾性体を、前記発電機の上側面に、発電機の横揺れを抑止させるように接触し、前記支持枠体の少なくとも高さの中間における横枠体は免震横枠体とし、該免震横枠体は、方形に組まれた外枠桟の内側中央に、免震装置を複数の支持中桟を介して固定し、
前記免震装置は、前記支持中桟に直接固定された環状外枠の内側に、外弾性体を介して環状中枠を支持し、該環状中枠の内側に内弾性体を介して環状内枠を支持するとともに、該環状内枠の中央部に、前記縦主軸の高さ中間を支持するベアリングが配設されていることを特徴とする風車の免震装置。 In a windmill in which a plurality of rotors are mounted on one main shaft of a support frame in a layered manner, the support frame is three-dimensionally assembled with a plurality of columns and a plurality of horizontal frames arranged vertically .
The horizontal frame body is formed in a rectangular shape with vertical and horizontal outer frame bars in a plan view, and a bearing is horizontally mounted through a plurality of supporting bars at the inner center thereof, and elastically attached to a central base of the support frame member. A vertical main shaft erected on the upper part of the generator arranged via the body is supported by bearings supported by the horizontal frame, and a lowermost basic horizontal frame of the horizontal frames is An elastic body for seismic isolation provided at the tip of the supporting middle bar is brought into contact with the upper surface of the generator so as to suppress the roll of the generator , and at least in the middle of the height of the support frame. The horizontal frame body is a seismic isolation horizontal frame body, and the seismic isolation horizontal frame body is fixed to the center of the inside of a rectangular outer frame bar through a plurality of supporting middle bars ,
The seismic isolation device, the inside of the support in the crosspiece directly fixed annular outer frame, a circular in frame supported via the outer elastic body, the annular via the inner elastic body inside the annular during frame to support the frame, the center portion of the annular frame, isolator windmill, characterized in that the bearing supporting the height intermediate the longitudinal main shaft is disposed.
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