JPH10318120A - 風力発電機 - Google Patents
風力発電機Info
- Publication number
- JPH10318120A JPH10318120A JP9126632A JP12663297A JPH10318120A JP H10318120 A JPH10318120 A JP H10318120A JP 9126632 A JP9126632 A JP 9126632A JP 12663297 A JP12663297 A JP 12663297A JP H10318120 A JPH10318120 A JP H10318120A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wind
- generator
- power generator
- generators
- wind power
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Abstract
(57)【要約】
【課題】 風力発電機の風車の翼の取付角度を変更する
複雑な機構を不要とし、保守点検に手間がかからず、耐
久年数も向上させることを目的とする。 【解決手段】 風車１に連動して回転する動力軸４に、
電機子を固定子、永久磁石を回転子として構成した複数
の発電機２を機械的直列に連結して常時同軸回転し、風
力のエネルギーの増減に対応して発電機２の稼働数を増
減するとともに、前記発電機の一部または全部を限界以
上の風力エネルギーにおいて制動機として稼働させる構
成とすることにより風力エネルギーを効率よく利用で
き、保守の容易な風力発電機が得られる。
複雑な機構を不要とし、保守点検に手間がかからず、耐
久年数も向上させることを目的とする。 【解決手段】 風車１に連動して回転する動力軸４に、
電機子を固定子、永久磁石を回転子として構成した複数
の発電機２を機械的直列に連結して常時同軸回転し、風
力のエネルギーの増減に対応して発電機２の稼働数を増
減するとともに、前記発電機の一部または全部を限界以
上の風力エネルギーにおいて制動機として稼働させる構
成とすることにより風力エネルギーを効率よく利用で
き、保守の容易な風力発電機が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、風の自然エネルギ
ーを回転エネルギーに変換、電気エネルギーとして利用
する風力発電機に関するものである。
ーを回転エネルギーに変換、電気エネルギーとして利用
する風力発電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の風力発電機には２つの大
きな問題があった。その第１は、風速が数メートルの風
力エネルギーが少ないとき、風車の受けるエネルギーが
発電機を起動させるエネルギーより少ないため、発電機
が回転しないために風のエネルギーを利用することが困
難であり、その利用率がわるい。その第２は、風のエネ
ルギーが風力発電機の限界回転を超えるときは、そのエ
ネルギーを解除するような構成が必要である点にあっ
た。そのため従来は、例えば特願昭５２−１４４２６８
号公報に記載されたものが知られている。
きな問題があった。その第１は、風速が数メートルの風
力エネルギーが少ないとき、風車の受けるエネルギーが
発電機を起動させるエネルギーより少ないため、発電機
が回転しないために風のエネルギーを利用することが困
難であり、その利用率がわるい。その第２は、風のエネ
ルギーが風力発電機の限界回転を超えるときは、そのエ
ネルギーを解除するような構成が必要である点にあっ
た。そのため従来は、例えば特願昭５２−１４４２６８
号公報に記載されたものが知られている。
【０００３】以下、その風力発電機について図３を参照
しながら説明する。図３は、風力発電機の風車の翼１０
１の取付角度１０２と風速１０３の関係を示したもので
ある。図３（ａ）は翼１０１の回転平面に対する取付角
度１０２が最大で起動時の状態を表している。図３
（ｂ）は翼１０１の回転平面に対する取付角度１０２が
最小で、風速１０３に対して回転周速度が最大の状態を
示している。図３（ｃ）は翼１０１の回転平面に対する
取付角度１０２が中間の大きさで、風速１０３が異常に
大きい場合、回転周速度が小さくなるように調整された
状態を示している。
しながら説明する。図３は、風力発電機の風車の翼１０
１の取付角度１０２と風速１０３の関係を示したもので
ある。図３（ａ）は翼１０１の回転平面に対する取付角
度１０２が最大で起動時の状態を表している。図３
（ｂ）は翼１０１の回転平面に対する取付角度１０２が
最小で、風速１０３に対して回転周速度が最大の状態を
示している。図３（ｃ）は翼１０１の回転平面に対する
取付角度１０２が中間の大きさで、風速１０３が異常に
大きい場合、回転周速度が小さくなるように調整された
状態を示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の風力
発電機では、風車の翼１０１の取付角度１０２を変更す
るために複雑な機構を必要とし、そのため、保守点検に
手間がかかる。機構の磨耗などによる耐久年数の減少と
いう課題があった。
発電機では、風車の翼１０１の取付角度１０２を変更す
るために複雑な機構を必要とし、そのため、保守点検に
手間がかかる。機構の磨耗などによる耐久年数の減少と
いう課題があった。
【０００５】本発明は、このような従来の課題を解決す
るものであり、風速数メートルの低エネルギーを有効に
活用して風力発電機の利用効率を向上し、風力発電機の
設置場所の拡大を図り、風力発電機の限界風速を翼の角
度を変更する複雑な機構を排除して保守の回数の減少、
機構磨耗による耐久年数の減少を防止できる風力発電機
の提供を目的とする。
るものであり、風速数メートルの低エネルギーを有効に
活用して風力発電機の利用効率を向上し、風力発電機の
設置場所の拡大を図り、風力発電機の限界風速を翼の角
度を変更する複雑な機構を排除して保守の回数の減少、
機構磨耗による耐久年数の減少を防止できる風力発電機
の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の風力発電機は上
記目的を達成するために、風車に連動して回転する動力
軸に、電機子を固定子、永久磁石を回転子として構成し
た複数の発電機を機械的直列に連結して常時同軸回転
し、風力のエネルギーの増減に対応して発電機の稼働数
を増減するとともに、前記発電機の一部または全部を限
界以上の風力エネルギーにおいて制動機として稼働する
よう電気制御する構成としたものである。
記目的を達成するために、風車に連動して回転する動力
軸に、電機子を固定子、永久磁石を回転子として構成し
た複数の発電機を機械的直列に連結して常時同軸回転
し、風力のエネルギーの増減に対応して発電機の稼働数
を増減するとともに、前記発電機の一部または全部を限
界以上の風力エネルギーにおいて制動機として稼働する
よう電気制御する構成としたものである。
【０００７】本発明によれば、風力の利用効率が良く、
保守点検の回数が少なく、耐久年数の長い風力発電機が
得られる。
保守点検の回数が少なく、耐久年数の長い風力発電機が
得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、風車に連動して回転する動力軸に、電機子を固定
子、永久磁石を回転子として構成した複数の発電機を機
械的直列に連結して常時同軸回転し、風力のエネルギー
の増減に対応して発電機の稼働数を増減するとともに、
前記発電機の一部または全部を限界以上の風力エネルギ
ーにおいて制動機として稼働するよう電気制御する構成
としたものであり、風速の大小、風力のエネルギーに応
じて発電機を電気接続するので、風力エネルギーを有効
に電気エネルギーに変換することとなる。また、静荷重
が減少するので起動トルクが減少し数メートルの低風速
で起動することとなる。また風力発電機の風速限界を超
える風速に対して、一部または全部の発電機が制動機と
して機能することにより、風力発電機の破壊を防止する
という作用を有する。
は、風車に連動して回転する動力軸に、電機子を固定
子、永久磁石を回転子として構成した複数の発電機を機
械的直列に連結して常時同軸回転し、風力のエネルギー
の増減に対応して発電機の稼働数を増減するとともに、
前記発電機の一部または全部を限界以上の風力エネルギ
ーにおいて制動機として稼働するよう電気制御する構成
としたものであり、風速の大小、風力のエネルギーに応
じて発電機を電気接続するので、風力エネルギーを有効
に電気エネルギーに変換することとなる。また、静荷重
が減少するので起動トルクが減少し数メートルの低風速
で起動することとなる。また風力発電機の風速限界を超
える風速に対して、一部または全部の発電機が制動機と
して機能することにより、風力発電機の破壊を防止する
という作用を有する。
【０００９】請求項２に記載の発明は、発電機の電機子
のスロット数と永久磁石の極数との比を９対８としたも
ので、コギングトルクが減少することにより、数メート
ルの低風速で起動するという作用を有する。
のスロット数と永久磁石の極数との比を９対８としたも
ので、コギングトルクが減少することにより、数メート
ルの低風速で起動するという作用を有する。
【００１０】以下、本発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
【００１１】
（実施例１）図１は風車の翼がプロペラタイプにおける
本発明の発電機の分割数３における実施例を示してい
る。プロペラタイプの風車１は動力軸４に締結し、電機
子を固定子（図示せず）永久磁石を回転子（図示せず）
とした発電機２−１、２−２、２−３は動力軸４に直列
に連結して、風車１の取付け側の反対側に動力軸４の回
転数を検出する回転センサ３を設けている。制御器５は
回転センサ３からの信号により発電機２を発電機能、制
動機能および無機能の３種類の機能に切替え、また蓄電
池８に充電電流を制御する機能を持つ制御装置であり、
負荷６は開閉器７によって通電する。
本発明の発電機の分割数３における実施例を示してい
る。プロペラタイプの風車１は動力軸４に締結し、電機
子を固定子（図示せず）永久磁石を回転子（図示せず）
とした発電機２−１、２−２、２−３は動力軸４に直列
に連結して、風車１の取付け側の反対側に動力軸４の回
転数を検出する回転センサ３を設けている。制御器５は
回転センサ３からの信号により発電機２を発電機能、制
動機能および無機能の３種類の機能に切替え、また蓄電
池８に充電電流を制御する機能を持つ制御装置であり、
負荷６は開閉器７によって通電する。
【００１２】上記構成における動作について図２を用い
て説明する。図２は発電機２の回転数と風速との関係を
示すグラフであり、分割数３における例について示して
いる。
て説明する。図２は発電機２の回転数と風速との関係を
示すグラフであり、分割数３における例について示して
いる。
【００１３】まず無風状態においては、発電機２は無機
能状態としており、起動トルクは非常に小さく起動を開
始することができる。風が発生して風車１が回転を始め
ると回転センサ３により検出して制御器５によって発電
機２を発電機能の状態に切替える。風速が０点から増加
すると、風車１の回転数は増加し発電量も増加して、風
速がａ点になると風車１の回転数はＡ（グラフＲ点）に
達する。ここで制御器５によって発電機２−１を無機能
から発電状態に切替える。さらに、風速が増加してｂ点
に達すると、風車１の回転数はＢ（グラフＳ点）となり
制御器５によって発電機２−２も無機能状態から発電状
態に切替わる。同様にさらに風速が増加してｃ点に達す
ると、風車１の回転数はＣ（グラフＴ点）となり制御器
５によって発電機２−３も無機能状態から発電状態に切
替わり、発電機２は全て発電機能状態となる。Ｃ点回転
数がこの風力発電機の限界回転数であり、これ以上の回
転数の増加は機器の破壊に繋がることとなる。しかし、
台風や季節による突風などでｃ点を超える風速が発生す
ることは十分に起こり得ることであり、このため、ｃ点
を超える風速が発生すると、発電機２−３を発電機能か
ら制動機能に制御器５で切替え、少し回転数は減少を始
めるが、さらに風速が増加すると回転は増加して、ｄ点
に達し回転数はｃ点に戻りグラフＵ点に達することとな
る。さらに風速が増加してｅ点になると（グラフＵ点）
になり、発電機２−２も発電機能から制動機能に制御器
５によって切替える。そしてなお風速が増加してｅ点に
なりグラフＶ点に達すると、発電機２−３も発電機能か
ら制動機能に切替えて、発電機２の全てが制動機能とな
り、回転数Ｃ点以上で回転することがない。また発電機
２によって発電した電気は蓄電池８に充電し、開閉器７
によって逐次負荷へ給電して電気エネルギーとして活用
する。
能状態としており、起動トルクは非常に小さく起動を開
始することができる。風が発生して風車１が回転を始め
ると回転センサ３により検出して制御器５によって発電
機２を発電機能の状態に切替える。風速が０点から増加
すると、風車１の回転数は増加し発電量も増加して、風
速がａ点になると風車１の回転数はＡ（グラフＲ点）に
達する。ここで制御器５によって発電機２−１を無機能
から発電状態に切替える。さらに、風速が増加してｂ点
に達すると、風車１の回転数はＢ（グラフＳ点）となり
制御器５によって発電機２−２も無機能状態から発電状
態に切替わる。同様にさらに風速が増加してｃ点に達す
ると、風車１の回転数はＣ（グラフＴ点）となり制御器
５によって発電機２−３も無機能状態から発電状態に切
替わり、発電機２は全て発電機能状態となる。Ｃ点回転
数がこの風力発電機の限界回転数であり、これ以上の回
転数の増加は機器の破壊に繋がることとなる。しかし、
台風や季節による突風などでｃ点を超える風速が発生す
ることは十分に起こり得ることであり、このため、ｃ点
を超える風速が発生すると、発電機２−３を発電機能か
ら制動機能に制御器５で切替え、少し回転数は減少を始
めるが、さらに風速が増加すると回転は増加して、ｄ点
に達し回転数はｃ点に戻りグラフＵ点に達することとな
る。さらに風速が増加してｅ点になると（グラフＵ点）
になり、発電機２−２も発電機能から制動機能に制御器
５によって切替える。そしてなお風速が増加してｅ点に
なりグラフＶ点に達すると、発電機２−３も発電機能か
ら制動機能に切替えて、発電機２の全てが制動機能とな
り、回転数Ｃ点以上で回転することがない。また発電機
２によって発電した電気は蓄電池８に充電し、開閉器７
によって逐次負荷へ給電して電気エネルギーとして活用
する。
【００１４】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明によれば起動トルクが小さいために数メートルの風速
から発電するので設備の利用効率が向上する。また風車
の翼の角度を変更する複雑な機構がないので故障するこ
とが少なく、保守点検が簡単となり、設備の耐久年数が
向上する。
明によれば起動トルクが小さいために数メートルの風速
から発電するので設備の利用効率が向上する。また風車
の翼の角度を変更する複雑な機構がないので故障するこ
とが少なく、保守点検が簡単となり、設備の耐久年数が
向上する。
【図１】本発明の実施例１の風力発電機の構成図
【図２】同風力発電機の制御を表す回転数と風速の関係
を示す説明図
を示す説明図
【図３】（ａ）従来の風力発電機の翼の取付角度が最大
の場合を示す説明図 （Ｂ）従来の風力発電機の翼の取付角度が最小の場合を
示す説明図 （ｃ）従来の風力発電機の翼の取付角度を中間に調整し
た場合を示す説明図
の場合を示す説明図 （Ｂ）従来の風力発電機の翼の取付角度が最小の場合を
示す説明図 （ｃ）従来の風力発電機の翼の取付角度を中間に調整し
た場合を示す説明図
１ 風車 ２ 発電機 ２−１ 発電機１ ２−２ 発電機２ ２−３ 発電機３ ３ 回転センサ ４ 動力軸 ５ 制御器
Claims (2)
- 【請求項１】風車に連動して回転する動力軸に、電機子
を固定子、永久磁石を回転子として構成した複数の発電
機を機械的直列に連結して常時同軸回転し、風力のエネ
ルギーの増減に対応して発電機の稼働数を増減するとと
もに、前記発電機の一部または全部を限界以上の風力エ
ネルギーにおいて制動機として稼働するよう電気制御す
る構成とした風力発電機。 - 【請求項２】発電機の電機子のスロット数と永久磁石の
極数との比を９対８とした請求項１記載の風力発電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9126632A JPH10318120A (ja) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | 風力発電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9126632A JPH10318120A (ja) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | 風力発電機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10318120A true JPH10318120A (ja) | 1998-12-02 |
Family
ID=14940006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9126632A Pending JPH10318120A (ja) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | 風力発電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10318120A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7619332B2 (en) | 2004-10-01 | 2009-11-17 | Hitachi, Ltd. | Permanent magnet type electric rotating machine and wind turbine electric power generation system |
| WO2010071339A2 (ko) * | 2008-12-16 | 2010-06-24 | Rho Young Gyu | 풍력발전용 가변발전장치 |
| JP2010207046A (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-16 | Nisca Corp | 発電機及びこれを備えた発電システム |
| JP2012237230A (ja) * | 2011-05-11 | 2012-12-06 | Wind-Smile:Kk | 風力発電装置 |
| JP2016160873A (ja) * | 2015-03-04 | 2016-09-05 | 株式会社エコ・テクノロジー | 風力発電装置 |
-
1997
- 1997-05-16 JP JP9126632A patent/JPH10318120A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7619332B2 (en) | 2004-10-01 | 2009-11-17 | Hitachi, Ltd. | Permanent magnet type electric rotating machine and wind turbine electric power generation system |
| WO2010071339A2 (ko) * | 2008-12-16 | 2010-06-24 | Rho Young Gyu | 풍력발전용 가변발전장치 |
| WO2010071339A3 (ko) * | 2008-12-16 | 2010-10-14 | Rho Young Gyu | 풍력발전용 가변발전장치 |
| JP2010207046A (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-16 | Nisca Corp | 発電機及びこれを備えた発電システム |
| JP2012237230A (ja) * | 2011-05-11 | 2012-12-06 | Wind-Smile:Kk | 風力発電装置 |
| JP2016160873A (ja) * | 2015-03-04 | 2016-09-05 | 株式会社エコ・テクノロジー | 風力発電装置 |
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