JP7455034B2 - wind power generator - Google Patents
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Description
この発明は、風車の回転を制動するブレーキ装置を備えた風力発電装置に関し、前記ブレーキ装置の構造を簡素化しコスト低減を図ることができる風力発電装置に関する。 The present invention relates to a wind power generation device equipped with a brake device that brakes the rotation of a wind turbine, and more particularly to a wind power generation device that can simplify the structure of the brake device and reduce costs.
風車は風の力で電気または動力を生み出すが、ある風速以上では風車が過回転となり異常が発生するため、風車の回転を制動するブレーキ装置等により安全性を保っている。ブレーキ装置は様々な方式があり、例えば、遠心力により翼のフラップが作動し制動力がかかるもの、電気または空圧、油圧の力でブレーキをかけるもの等がある。前記ブレーキをかける際の制動開始のトリガーも、風車の回転数または風速、異常を電気的に検知し、電気的に作動させるもの、あるいは、遠心力等、風車が過回転になることで自動的、機械的に制動するものがある。 Wind turbines generate electricity or motive power using the power of the wind, but if the wind speed exceeds a certain level, the wind turbines will overspeed and malfunction, so safety is maintained by brake devices that brake the rotation of the wind turbines. There are various types of brake systems, such as those that apply braking force by operating wing flaps using centrifugal force, and those that apply brakes using electric, pneumatic, or hydraulic power. The trigger for starting braking when applying the brakes is one that electrically detects the wind turbine's rotation speed, wind speed, or abnormality and activates it electrically, or automatically when the wind turbine becomes over-rotated due to centrifugal force, etc. , some are mechanically braked.
発電機の異常または電気配線の断線、停電または蓄電池の容量不足等、様々な異常モードを考えると、電気的にブレーキを作動するものより、遠心力等、過回転になることで自動的、機械的に制動するものがフェールセーフ機構として望ましい。 Considering various abnormality modes such as generator abnormality, disconnection of electrical wiring, power outage, or lack of storage battery capacity, automatic brake activation due to overspeeding due to centrifugal force etc. A fail-safe mechanism that brakes automatically is desirable.
このような制動装置としては、例えば、垂直軸風車の翼に遠心力で開くフラップを備え、このフラップの可動部分にトルクリミッタを備えた垂直軸風車の制動装置が提案されている(特許文献1)。この制動装置では、前記トルクリミッタのリリーストルク以上の遠心力で前記フラップが開くことで制動力がかかり、遠心力がなくなっても前記トルクリミッタの作用により、フラップが元の位置に戻らず制動力が続く。 As such a braking device, for example, a braking device for a vertical axis wind turbine has been proposed in which the blade of the vertical axis wind turbine is provided with a flap that opens by centrifugal force, and the movable part of this flap is provided with a torque limiter (Patent Document 1). ). In this braking device, braking force is applied when the flap opens with a centrifugal force greater than the release torque of the torque limiter, and even when the centrifugal force disappears, the flap does not return to its original position due to the action of the torque limiter, resulting in a braking force. continues.
他の垂直軸風車の制動装置では、遠心力により回転軸から離れる方向に移動する錘が、その通路体の上部内壁によって押圧されることに伴う、天板を押圧するその制動部の圧力の増加によって、風車の回転を制動する(特許文献2)。 In other vertical axis wind turbine braking devices, the weight that moves away from the rotating shaft due to centrifugal force is pressed by the upper inner wall of the passage, resulting in an increase in the pressure of the braking unit that presses the top plate. to brake the rotation of the wind turbine (Patent Document 2).
特許文献1では、例えば、円周等配に配置された複数の非垂直アームの外周部に、それぞれトルクリミッタを介してフラップが設けられているため、部品点数が多く、構造が複雑で製造コストが高くなる課題がある。
特許文献2では、遠心力で錘が移動し押し下げる力で制動するが、部品点数が多く、機構が複雑であり製造コストが高くなる課題がある。
In
In
この発明の目的は、風車の回転を制動するブレーキ装置の構造を簡素化しコスト低減を図ることができる風力発電装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a wind power generation device that can simplify the structure of a brake device that brakes the rotation of a wind turbine and reduce costs.
この発明の風力発電装置は、回転自在に支持された中央回転部材およびこの中央回転部材に連結された翼を有する風車と、前記中央回転部材の回転によって発電する発電機と、前記風車の回転を制動するブレーキ装置とを備えた風力発電装置であって、
前記ブレーキ装置は、前記中央回転部材の回転による遠心力で動作する遠心ブレーキ装置であり、
前記中央回転部材またはこの中央回転部材と共に回転する回転体に支持され、前記中央回転部材の回転による遠心力により前記中央回転部材と平行な軸心回りに開くアームと、
このアームが前記軸心回りに開くことをばね力により規制するばね手段と、
前記風車の回転によって回転しない非回転部に設けられ、前記ばね手段の前記ばね力に抗して前記アームが開いたとき、このアームに当接することで前記風車の回転を制動するストッパーと、を有する。
The wind power generation device of the present invention includes a wind turbine having a rotatably supported central rotating member and blades connected to the central rotating member, a generator that generates electricity by the rotation of the central rotating member, and a generator that generates electricity by rotating the central rotating member. A wind power generation device comprising a brake device for braking,
The brake device is a centrifugal brake device that operates by centrifugal force caused by rotation of the central rotating member,
an arm that is supported by the central rotating member or a rotating body that rotates together with the central rotating member, and that opens around an axis parallel to the central rotating member due to centrifugal force caused by rotation of the central rotating member;
a spring means for restricting opening of the arm around the axis by a spring force;
a stopper that is provided on a non-rotating part that does not rotate due to the rotation of the windmill, and that brakes the rotation of the windmill by coming into contact with the arm when the arm opens against the spring force of the spring means; have
この構成によると、ある風速未満の風速下では、発電機は中央回転部材の回転によって発電する。このとき、アームはばね手段のばね力により軸心回りに開くことが規制されるため、ブレーキ装置は動作しない。
前記風速以上になり中央回転部材の回転数が上がると、中央回転部材の回転による遠心力でブレーキ装置が動作する。つまり、アームがばね手段のばね力に抗して中央回転部材の回転による遠心力により開く。これにより、非回転部に設けられるストッパーに対してアームが当接することで風車の回転を制動する。したがって、風車が過回転となることを未然に防止することができる。このようなアーム、ばね手段およびストッパーを備えた簡単な構造で風車の回転を制動できるため、部品点数の多い従来構造よりも製造コストの低減を図れる。
前記ブレーキ装置が動作する中央回転部材の前記回転数は、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な回転数を求めて定められる。前記回転数は単位時間当たりの回転数であり、「回転速度」と同義である。
According to this configuration, under wind speeds below a certain wind speed, the generator generates electricity by rotating the central rotating member. At this time, the arm is restricted from opening around the axis by the spring force of the spring means, so the brake device does not operate.
When the wind speed exceeds the above-mentioned speed and the rotational speed of the central rotating member increases, the brake device operates due to the centrifugal force caused by the rotation of the central rotating member. That is, the arm opens due to the centrifugal force caused by the rotation of the central rotating member against the spring force of the spring means. As a result, the arm comes into contact with a stopper provided in the non-rotating part, thereby braking the rotation of the wind turbine. Therefore, it is possible to prevent the wind turbine from over-rotating. Since the rotation of the wind turbine can be braked with a simple structure including such an arm, a spring means, and a stopper, manufacturing costs can be reduced compared to a conventional structure with a large number of parts.
The rotation speed of the central rotating member at which the brake device operates is determined by determining an appropriate rotation speed by, for example, testing and/or simulation. The number of rotations is the number of rotations per unit time, and is synonymous with "rotation speed."
前記ブレーキ装置は、前記アームが支持される前記中央回転部材または前記回転体に対し、設定トルク以上の過大トルクが作用するときスリップするトルクリミッタを備えてもよい。
前記設定トルクは、設計等によって任意に定めるトルクであって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切なトルクを求めて定められる。
The brake device may include a torque limiter that slips when an excessive torque greater than a set torque acts on the central rotating member or the rotating body on which the arm is supported.
The set torque is a torque that is arbitrarily determined based on design or the like, and is determined by finding an appropriate torque by, for example, testing and/or simulation.
アーム、ばね手段およびストッパーを備えた機構のみでは、中央回転部材の高い回転数から一気にロックがかかり衝撃力でブレーキ装置または風車に異常が発生するおそれがある。
この構成によると、中央回転部材または回転体に対し、設定トルク以上の過大トルクが作用するとき、トルクリミッタによりスリップする。これにより中央回転部材または回転体に一定のブレーキトルクのみをかけることができる。したがって、風力発電装置に衝撃力が作用することなく、ブレーキ装置、風車に異常が発生することを防止し得る。
If only a mechanism including an arm, a spring means, and a stopper is used, the central rotating member may become locked at once due to a high rotational speed, and the impact force may cause an abnormality in the brake device or the wind turbine.
According to this configuration, when an excessive torque greater than a set torque is applied to the central rotating member or the rotating body, the torque limiter causes the rotating body to slip. This allows only a constant braking torque to be applied to the central rotating member or rotating body. Therefore, no impact force is applied to the wind power generator, and it is possible to prevent abnormalities from occurring in the brake device and the wind turbine.
前記トルクリミッタは、前記中央回転部材または前記回転体に設けられ前記回転体に同軸の円板状で軸方向に間隔を隔てて配置された一対の摩擦板と、これら摩擦板に同軸で前記一対の摩擦板の間に挟まれ且つ前記摩擦板よりも半径方向外方に延びるディスク板とを有し、このディスク板の外周部に、前記アームおよび前記ばね手段が支持されていてもよい。この場合、一対の摩擦板およびディスク板を風車の回転軸心にコンパクトに集約して設置することができる。 The torque limiter includes a pair of disc-shaped friction plates provided on the central rotating member or the rotating body and coaxial with the rotating body and spaced apart in the axial direction, and a pair of friction plates coaxial with the friction plates. and a disk plate sandwiched between the friction plates and extending radially outward from the friction plates, and the arm and the spring means may be supported on the outer periphery of the disk plate. In this case, the pair of friction plates and the disk plate can be installed in a compact manner at the rotation axis of the wind turbine.
前記トルクリミッタを備えた構成により中央回転部材または回転体に一定のブレーキトルクをかけることができるが、風車の回転停止後、中央回転部材の回転による遠心力がなくなりアームはばね手段のばね力により元の位置に戻され、ロックが解除されてしまう。
通常、風車は発電機の短絡によるブレーキで停止状態を維持することが可能なため、問題は発生しない。但し、発電機等に異常が発生するか、または配線が断線した場合、風車を停止した状態で維持することができず、過回転と停止を繰り返し、摩擦板の異常摩耗によりブレーキ力が低減するおそれがある。
The structure equipped with the torque limiter allows a constant braking torque to be applied to the central rotating member or rotating body, but after the wind turbine stops rotating, the centrifugal force due to the rotation of the central rotating member disappears, and the arm is moved by the spring force of the spring means. It will be returned to its original position and the lock will be released.
Normally, this problem does not occur because wind turbines can be kept stopped by braking due to a short circuit in the generator. However, if an abnormality occurs in the generator or the wiring is broken, the wind turbine cannot be maintained in a stopped state, and the wind turbine repeatedly over-speeds and stops, and the braking force decreases due to abnormal wear of the friction plates. There is a risk.
前記ディスク板の外周部に、ワンウェイクラッチを介して、軸部材および前記アームが前記中央回転部材と平行な軸心回りに回転自在に支持され、前記ワンウェイクラッチは、前記アームが開くとき回転を許容し、前記アームが前記ばね力により元の位置に復帰するときは回転を拘束してもよい。このようなワンウェイクラッチを備えたため、一度、過回転により遠心ブレーキが作動した場合、風車が停止し遠心力がなくなってもアームは元の位置に復帰する方向の回転が拘束される。このためアームは元の位置には戻らずブレーキ状態を維持することが可能となる。発電機等に異常が発生するか、または配線が断線した場合でも、風車を停止した状態で維持することができ、摩擦板の異常摩耗を防止し得る。 A shaft member and the arm are rotatably supported on the outer periphery of the disk plate via a one-way clutch around an axis parallel to the central rotating member, and the one-way clutch allows rotation when the arm opens. However, when the arm returns to its original position due to the spring force, rotation may be restrained. Since such a one-way clutch is provided, once the centrifugal brake is activated due to over-rotation, the arm is restrained from rotating in the direction of returning to its original position even if the wind turbine stops and the centrifugal force disappears. Therefore, the arm does not return to its original position and can maintain the braking state. Even if an abnormality occurs in the generator or the like or the wiring is broken, the wind turbine can be maintained in a stopped state, and abnormal wear of the friction plates can be prevented.
前記風車は垂直軸型の風車であってもよい。この場合、低風速の場合でも回転が生じ易く、効率良く発電できる。 The wind turbine may be a vertical axis type wind turbine. In this case, rotation is likely to occur even at low wind speeds, and power generation can be performed efficiently.
この発明の風力発電装置は、回転自在に支持された中央回転部材およびこの中央回転部材に連結された翼を有する風車と、前記中央回転部材の回転によって発電する発電機と、前記風車の回転を制動するブレーキ装置とを備えた風力発電装置であって、前記ブレーキ装置は、前記中央回転部材の回転による遠心力で動作する遠心ブレーキ装置であり、前記中央回転部材またはこの中央回転部材と共に回転する回転体に支持され、前記中央回転部材の回転による遠心力により前記中央回転部材と平行な軸心回りに開くアームと、このアームが前記軸心回りに開くことをばね力により規制するばね手段と、前記風車の回転によって回転しない非回転部に設けられ、前記ばね手段の前記ばね力に抗して前記アームが開いたとき、このアームに当接することで前記風車の回転を制動するストッパーと、を有する。このため、風車の回転を制動するブレーキ装置の構造を簡素化しコスト低減を図ることができる。 The wind power generation device of the present invention includes a wind turbine having a rotatably supported central rotating member and blades connected to the central rotating member, a generator that generates electricity by the rotation of the central rotating member, and a generator that generates electricity by rotating the central rotating member. A wind power generation device equipped with a brake device that performs braking, wherein the brake device is a centrifugal brake device that operates by centrifugal force due to rotation of the central rotating member, and rotates with the central rotating member or the central rotating member. an arm that is supported by a rotating body and opens around an axis parallel to the central rotating member due to centrifugal force caused by rotation of the central rotating member; and a spring means that uses a spring force to restrict opening of the arm around the axis. a stopper that is provided on a non-rotating part that does not rotate with the rotation of the windmill, and that brakes the rotation of the windmill by coming into contact with the arm when the arm opens against the spring force of the spring means; has. Therefore, the structure of the brake device that brakes the rotation of the wind turbine can be simplified and costs can be reduced.
[第1の実施形態]
この発明の実施形態に係る風力発電装置を図1ないし図7と共に説明する。
<風力発電装置の概略構成>
図1に示すように、この風力発電装置1は、回転自在に支持された中央回転部材2およびこの中央回転部材2に連結された翼3を有する風車4と、中央回転部材2の回転によって発電する発電機5と、風車4の回転を制動するブレーキ装置Bkとを備える。
[First embodiment]
A wind power generator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
<Schematic configuration of wind power generator>
As shown in FIG. 1 , this wind
<風車4について>
図1および図2に示すように、風車4は、支柱6の上部に垂直軸心回りで回転自在に設置された主軸である中央回転部材2に、この中央回転部材2の周囲で垂直方向に延びる複数の翼3がアーム7を介して中央回転部材2に連結された垂直軸型の風車4である。前記複数の翼3とアーム7とで回転翼を構成する。翼3の数は例えば2つであり、それぞれの翼3は中央回転部材2を中心として180度位相の異なる位置に設けられている。なお翼3の数は3つ以上であってもよい。
<About
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1に示すように、支柱6は丸形鋼管等からなり、この支柱6の上端に回転支持部材が設けられている。回転支持部材は、支柱6および中央回転部材2と同軸で短筒状のケース8と、このケース8内に設けられた複列の転がり軸受9とを有する。中央回転部材2の下端部が前記複列の転がり軸受9に回転自在に支持されている。
As shown in FIG. 1, the
<発電機5>
発電機5は、支柱6の内部で支柱上端の蓋部材6aに固定され、風車4の中央回転部材2の回転を受けて発電する。この例では、蓋部材6aの下端面に発電機5のケース5a(図3A)が固定されている。発電機軸5b(図3A)の上端部は、蓋部材6aの中央開口部を通して短筒状のケース8内に挿通され、且つ、中央回転部材2の下端部にこの中央回転部材2と同軸に連結されている。発電機5は、例えば3相交流発電機である。発電機5で発電した電力は、図示外の配線を介して外部の電力系統に流される。
<
The
<ブレーキ装置Bk>
図3B、図4Aおよび図4Bに示すように、ブレーキ装置Bkは、中央回転部材2(図2)の回転による遠心力で動作する遠心ブレーキ装置である。ブレーキ装置Bkは、アーム10と、ばね手段であるねじりばね(ねじりコイルばね)11(図5)と、ストッパー12(図6)と、トルクリミッタ13と、ワンウェイクラッチ14(図7)とを備え、これら構成部品は支柱6(図1)の内部に設けられる。
<Brake device Bk>
As shown in FIGS. 3B, 4A, and 4B, the brake device Bk is a centrifugal brake device that operates by centrifugal force caused by rotation of the central rotating member 2 (FIG. 2). The brake device Bk includes an
アーム10は、中央回転部材2(図1)と共に回転する回転体である発電機軸5bに支持され、中央回転部材2(図1)の回転による遠心力により、中央回転部材2(図1)と平行な軸心回りに開く。発電機軸5bの下端部に、後述する筒状部材15およびパイロット筒部16が設けられ、これら筒状部材15およびパイロット筒部16に固定された後述のディスク板17にアーム10およびねじりばね11が支持されている。図5および図6に示すように、ねじりばね11はアーム10が前記軸心回りに開くことを規制する。
The
図7に示すように、ディスク板17の外周部には、ワンウェイクラッチ14を介して、軸部材18が中央回転部材2(図1)と平行な軸心回りに回転自在に支持されている。軸部材18は、中央回転部材2(図1)と平行な軸心を有するヒンジピンからなる。アーム10の一対の平行板部10a,10a(後述する)に対し前記ヒンジピンが貫通状に配置され、このヒンジピンの先端部にナット19が螺合されることで、軸部材18にアーム10が固定される。ワンウェイクラッチ14は、アーム10が前記遠心力により開くとき回転を許容し、アーム10がねじりばね11のばね力により元の位置に復帰するときは回転を拘束する。
As shown in FIG. 7, a
アーム10は、所定間隔を隔てて平行に設けられる一対の平行板部10a,10aと、これら平行板部10a,10aを繋ぐ繋ぎ部10bとを有し、これらは薄板状の鋼板等から一体に形成される。前記「一体に形成される」とは、一対の平行板部10a,10aと繋ぎ部10bとが、複数の要素を結合したものではなく単一の材料から例えば機械加工等により単独の物の一部または全体として成形されたことを意味する。一対の平行板部10a,10aは、前記軸心に垂直な平面を成し、ディスク板17の厚み、ねじりばね11の軸心方向の寸法等に応じて前記所定間隔が適宜に設定される。
The
一対の平行板部10a,10aの間における、前記ヒンジピンの外周にねじりばね11が設けられる。図5に示すように、ディスク板17の外周部には、軸部材18に対し所定間隔を隔てて軸部材18と平行にねじりばねストッパー20が設けられている。このねじりばねストッパー20に、ねじりばね11のコイルの一端部が当接し、アーム10の繋ぎ部10bにねじりばね11のコイルの他端部が当接するようにねじりばね11が配設される。このねじりばね11のばね力によりアーム10が軸心回りに開くことを規制する。
A
図4Bおよび図6に示すように、ストッパー12は、風車の回転によって回転しない非回転部に設けられる。前記非回転部として、この例では発電機5のケース5aが適用されている。但し、非回転部は、発電機5のケース5aに限定されるものではなく、例えば、支柱6(図1)の内周面またはこの支柱6(図1)の内周面に固定された固定部材等であってもよい。ストッパー12は、例えば、鋼板等から形成される。ストッパー12は、ねじりばね11(図5)のばね力に抗してアーム10が開いたとき、このアーム10の先端部に当接することで風車4(図1)の回転を制動する。
As shown in FIGS. 4B and 6, the
図3Bに示すように、トルクリミッタ13は、中央回転部材2(図1)と共に回転する発電機軸5bに対し、設定トルク以上のトルクが作用するときスリップする。トルクリミッタ13は、筒状部材15と、パイロット筒部16と、一対の摩擦板21,21(図7)と、ディスク板17とを有する。筒状部材15は、発電機軸5bの下端部に、キー22を介して相対回転不能に嵌合固定されている。この筒状部材15は、円筒部15aと、この円筒部15aの長手方向一端部から半径方向外方に延びるフランジ部15bとを有する。
As shown in FIG. 3B, the
円筒部15aの外周に、略円筒状のパイロット筒部16が軸方向に移動調整可能に固定され、フランジ部15bとパイロット筒部16との環状隙間に、一対の摩擦板21,21(図7)とディスク板17とが設けられる。一対の摩擦板21,21(図7)は、発電機軸5bに同軸で円板状に設けられ軸方向に間隔を隔てて配置される。前記フランジ部15bに一方の摩擦板21(図7)が固着され、前記パイロット筒部16に他方の摩擦板21(図7)が固定されている。ディスク板17は、摩擦板21,21(図7)に同軸でこれら摩擦板21,21(図7)の間に挟まれ且つ各摩擦板21(図7)よりも半径方向外方に延びる。
A substantially cylindrical
<作用効果>
以上説明した風力発電装置1によれば、ある風速未満の風速下では、発電機5は中央回転部材2の回転によって発電する。このとき、アーム10はねじりばね11のばね力により軸心回りに開くことが規制されるため、ブレーキ装置Bkは動作しない。
<Effect>
According to the wind
前記風速以上になり中央回転部材2の回転数が上がると、中央回転部材2の回転による遠心力でブレーキ装置Bkが動作する。つまり、アーム10がねじりばね11のばね力に抗して中央回転部材2の回転による遠心力により開く。これにより、発電機5のケース5aに設けられるストッパー12に対してアーム10が当接することで風車4の回転を制動する。したがって、風車4が過回転となることを未然に防止することができる。このようなアーム10、ねじりばね11およびストッパー12等を備えた簡単な構造で風車4の回転を制動できるため、部品点数の多い従来構造よりも製造コストの低減を図れる。またブレーキ装置Bkの各構成部品は、支柱6の内部に設けられるため、風雨に晒されることなく劣化を抑えることができる。
When the wind speed exceeds the above-mentioned speed and the rotational speed of the central rotating
特に以下の場合、この遠心ブレーキ装置Bkを採用するメリットが大きい。
風力発電装置1のシステムにおいて、風車4の回転を制動する通常使用するブレーキとして、発電機5の制御により負荷をかけてブレーキをかける設定としている。発電機5またはこの発電機5を制御するコントローラの異常、または配線の断線等の際のフェールセーフとして、この実施形態の遠心ブレーキ装置Bkを使用する場合、遠心ブレーキ装置単独で作動し風車4の回転を停止させることができ、コスト面でも市販品を活用し適用でき安価であることからメリットが大きい。
Particularly in the following cases, there are great advantages in adopting this centrifugal brake device Bk.
In the system of the
回転体である発電機軸5bに対し設定トルク以上の過大トルクが作用するとき、トルクリミッタ13によりスリップする。これにより発電機軸5bに一定のブレーキトルクのみをかけることができる。したがって、風力発電装置1に衝撃力が作用することなく、ブレーキ装置Bk、風車4に異常が発生することを防止し得る。
When an excessive torque greater than a set torque is applied to the
トルクリミッタ13は、発電機軸5bに同軸で円板状に設けられ軸方向に間隔を隔てて配置された一対の摩擦板21,21と、これら摩擦板21,21に同軸で一対の摩擦板21,21の間に挟まれ且つ摩擦板21よりも半径方向外方に延びるディスク板17とを有する。このため、一対の摩擦板21,21およびディスク板17を風車4の回転軸心にコンパクトに集約して設置することができる。
The
ディスク板17の外周部に、ワンウェイクラッチ14を介して、軸部材18およびアーム10が中央回転部材2と平行な軸心回りに回転自在に支持され、ワンウェイクラッチ14は、アーム10が開くとき回転を許容し、アーム10が前記ばね力により元の位置に復帰するときは回転を拘束する。このようなワンウェイクラッチ14を備えたため、一度、過回転により遠心ブレーキが作動した場合、風車4が停止し遠心力がなくなってもアーム10は元の位置に復帰する方向の回転が拘束される。このためアーム10は元の位置には戻らずブレーキ状態を維持することが可能となる。発電機等に異常が発生するか、または配線が断線した場合でも、風車4を停止した状態で維持することができ、摩擦板21の異常摩耗を防止し得る。
A
<他の実施形態について>
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
<About other embodiments>
In the following description, parts corresponding to those previously described in each embodiment are given the same reference numerals, and redundant description will be omitted. When only part of the configuration is described, other parts of the configuration are the same as those previously described unless otherwise specified. The same structure provides the same effects. It is not only possible to combine the parts specifically described in each embodiment, but also to partially combine the embodiments, as long as the combination does not cause any problems.
<プロペラ式>
図8に示すように、水平軸型(いわゆるプロペラ式)の風車4を備えた風力発電装置1Aに、前述のブレーキ装置Bkを適用してもよい。この風力発電装置1Aでは、水平方向に回転支持された主軸(中央回転部材)2Aに、増速機23を介して発電機5が連結されている。ナセル24のケーシング24a内において、例えば、主軸2Aの増速機側の端部に、ストッパーを除くブレーキ装置Bkの主要部が設けられ、増速機23のケース23a(非回転部)にストッパー12が固定されている。この場合にも、前述の実施形態と同様の作用効果を奏する。又は、発電機5の端部側の軸を伸ばした位置に、ストッパーを除くブレーキ装置Bkの主要部が設けられ、発電機5のケース5a(非回転部)にストッパー12が固定されている。この場合は増速機23側の端部に設ける場合よりもブレーキ力を小さくでき、前述の実施形態と同様の作用効果を奏することに加え、更に低コスト、コンパクト化が可能である。
<Propeller type>
As shown in FIG. 8, the above-described brake device Bk may be applied to a wind power generation device 1A including a horizontal axis type (so-called propeller type)
アームは中央回転部材に支持されてもよい。
第1の実施形態における垂直軸型の風車に、増速機を介して発電機が連結されてもよい。
第1の実施形態から、トルクリミッタおよびおよびワンウェイクラッチを除外することも可能である。この場合、例えば、筒状部材と一体のディスク板の外周部に、軸受等を介して、軸部材が中央回転部材と平行な軸心回りに回転自在に支持される。前記軸部材にアームが固定される。その他第1の実施形態と同様の構成となっている。この場合、第1の実施形態よりも部品点数を低減して構造を簡略化することができる。よって製造コストをさらに低減し得る。
The arm may be supported by a central rotating member.
A generator may be connected to the vertical axis type wind turbine in the first embodiment via a speed increaser.
It is also possible to exclude the torque limiter and the one-way clutch from the first embodiment. In this case, for example, a shaft member is rotatably supported around an axis parallel to the central rotating member via a bearing or the like on the outer circumference of a disk plate that is integrated with the cylindrical member. An arm is fixed to the shaft member. Other than that, the configuration is similar to that of the first embodiment. In this case, the number of parts can be reduced and the structure can be simplified compared to the first embodiment. Therefore, manufacturing costs can be further reduced.
以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Although the mode for carrying out the present invention has been described above based on the embodiments, the embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and are not restrictive. The scope of this invention is indicated by the claims rather than the above description, and it is intended that all changes within the meaning and range equivalent to the claims are included.
1,1A…風力発電装置、2…中央回転部材、2A…主軸(中央回転部材)、3…翼、4…風車、5…発電機、5a…ケース(非回転部)、5b…発電機軸(回転体)、10…アーム、11…ねじりばね(ばね手段)、12…ストッパー、13…トルクリミッタ、14…ワンウェイクラッチ、17…ディスク板、18…軸部材、21…摩擦板、Bk…ブレーキ装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ブレーキ装置は、前記中央回転部材の回転による遠心力で動作する遠心ブレーキ装置であり、
前記中央回転部材またはこの中央回転部材と共に回転する回転体に支持され、前記中央回転部材の回転による遠心力により前記中央回転部材と平行な軸心回りに開くアームと、
このアームが前記軸心回りに開くことをばね力により規制するばね手段と、
前記風車の回転によって回転しない非回転部に設けられ、前記ばね手段の前記ばね力に抗して前記アームが開いたとき、このアームに当接することで前記風車の回転を制動するストッパーと、
前記アームが支持される前記中央回転部材または前記回転体に対し、設定トルク以上の過大トルクが作用するときスリップするトルクリミッタと、を有し、
これらアーム、ばね手段、ストッパーおよびトルクリミッタは、前記支柱の内部に設けられる風力発電装置。 A windmill having a central rotating member rotatably supported on the upper part of a support and blades connected to the central rotating member, a generator that generates electricity by the rotation of the central rotating member, and a brake that brakes the rotation of the windmill. A wind power generation device comprising:
The brake device is a centrifugal brake device that operates by centrifugal force caused by rotation of the central rotating member,
an arm that is supported by the central rotating member or a rotating body that rotates together with the central rotating member, and that opens around an axis parallel to the central rotating member due to centrifugal force caused by rotation of the central rotating member;
a spring means for restricting opening of the arm around the axis by a spring force;
a stopper that is provided on a non-rotating part that does not rotate with the rotation of the windmill, and that brakes the rotation of the windmill by coming into contact with the arm when the arm opens against the spring force of the spring means ;
a torque limiter that slips when an excessive torque greater than a set torque acts on the central rotating member or the rotating body on which the arm is supported;
These arms, spring means, stoppers, and torque limiters are provided inside the support column .
前記ブレーキ装置は、前記中央回転部材の回転による遠心力で動作する遠心ブレーキ装置であり、
前記中央回転部材またはこの中央回転部材と共に回転する回転体に支持され、前記中央回転部材の回転による遠心力により前記中央回転部材と平行な軸心回りに開くアームと、
このアームが前記軸心回りに開くことをばね力により規制するばね手段と、
前記風車の回転によって回転しない非回転部に設けられ、前記ばね手段の前記ばね力に抗して前記アームが開いたとき、このアームに当接することで前記風車の回転を制動するストッパーと、
前記アームが支持される前記中央回転部材または前記回転体に対し、設定トルク以上の過大トルクが作用するときスリップするトルクリミッタと、を有し、
前記トルクリミッタは、前記中央回転部材または前記回転体に設けられ前記回転体に同軸の円板状で軸方向に間隔を隔てて配置された一対の摩擦板と、これら摩擦板に同軸で前記一対の摩擦板の間に挟まれ且つ前記摩擦板よりも半径方向外方に延びるディスク板とを有し、このディスク板の外周部に、前記アームおよび前記ばね手段が支持されている風力発電装置。 A windmill including a rotatably supported central rotating member and blades connected to the central rotating member, a generator that generates electricity by rotation of the central rotating member, and a brake device that brakes rotation of the windmill. A wind power generation device,
The brake device is a centrifugal brake device that operates by centrifugal force caused by rotation of the central rotating member,
an arm that is supported by the central rotating member or a rotating body that rotates together with the central rotating member, and that opens around an axis parallel to the central rotating member due to centrifugal force caused by rotation of the central rotating member;
a spring means for restricting opening of the arm around the axis by a spring force;
a stopper that is provided on a non-rotating part that does not rotate with the rotation of the windmill, and that brakes the rotation of the windmill by coming into contact with the arm when the arm opens against the spring force of the spring means;
a torque limiter that slips when an excessive torque greater than a set torque acts on the central rotating member or the rotating body on which the arm is supported;
The torque limiter includes a pair of disc-shaped friction plates provided on the central rotating member or the rotating body and coaxial with the rotating body and spaced apart in the axial direction, and a pair of friction plates coaxial with the friction plates. and a disk plate sandwiched between friction plates and extending radially outward from the friction plates, the arm and the spring means being supported on the outer periphery of the disk plate.
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