JPS5977082A - 風力発熱方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、風力発熱方法に関するものである。

第１図に示すものは渦電流式動力吸収装置であるが、こ
れは渦電流式電気動力計あるいは渦電流式制ｗＪ装置（
リターダ）として公知のものである。

すなわち、励磁コイルαに電流を流すとその周囲の継鉄
ｂ、渦流リングＣ１０−タｄの歯を通る閉回路磁束が発
生する。この時、ロータｄを回転させるとロータ歯の移
動に伴って磁束が変化脈動（１、その結果渦流リングＣ
に渦起電力が発生し、渦電流が流れその電力は熱となる
。

一方、ロータｔ〆は回転方向と反対に制動トルクを受け
、そのトルクは励磁電流（すなわち磁束の強さ）と回転
数によって決定する。

つまり、小ざな励磁電流により大きな動力を吸収しその
動力をすべて熱に変換する装置である。

この装置と風甫を組合わせれば、風力エネルギを熱に変
換（７、同時に７１班の回転数制御（負荷トルク制御）
を行なうことができる。

このことは公知の事実であるが、実際のシステムを構成
する場合には、いかにして安全にかつ効率よく回転制御
（負荷制御）を行なうかが問題となる。

本発明は上記の事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは、翼の回転が定格回転以下では回転
数の略２乗に比例するトルクを出［２、また定格回転数
に達した後はこの定格回転数を越えないようにすること
により、低風速時には最大効率の点で、また強風時にも
広範囲に運転可能彦ため取得エネルギ量が多く、しかも
風■の安全範囲内で運転できるようにした効率のよい風
力発熱方法を提供しようとすることにある。

以下、本発明を図面を参照して説明する。

一般的な固定ピッチプロペラタイプの風永の興回転数Ｗ
と回転トルクＴとの関イ系を第２図に示す。これは各風
速Ａ　、６，８．＋２．１６゜２０　ｎ？ｓでのＮ−Ｔ
の関係を示したものである。

図中の破線は定出力線を示しており、各風速での最大出
力はＡ４　＋　Ａａ　ｒ　Ａ＠のような点となる。

このＡ４　、　Ａ１６　、４・・・を結ぶとＴ＝σＮ　
と示すことのできる２次曲線となる。

すなわち、この風車を最大出力で運転したければ’４１
　Ａｃｌ＋　Ａで示される２次曲線に従った回転数で運
転できればよい。

一力、渦電流式動力吸収装置において、一定の励磁電流
での回転数ＮとトルクＩ°の関係は第３図に示す実線の
ようになる。

しかし電気的制御により第３図の破線のようにＴ　＝　
ｂＮ　　のような２次曲線となるようにすることができ
る。

すなわち、Ｔ＝ｂＮ　　となるような励磁電流の値は第
８図に示す実線のように各回転数に対して決めることが
できるので、第８図におけるθを設定し、回転数データ
Ｎをフィードバックして制御してやればよい。

そのためには、翼回転を増速比αで増速することにより
、第２図Ａ４　ｒ　Ａ６　＋　Ａ８で示される曲線と同
一に制御すれば、最大の出力を得ることができる。

ただし、その運転可能な範囲は、回転系の強度、振動騒
音上の制約があり定格回転数（最大回転数）Ｎｏに達す
る風速又は最大トルクに達する風速以上では停止させる
必要がある。

特に翼直径が大きくなる程、この制約は厳し７く、風速
８〜１５１５程要ア若干の強風で停止きせなければなら
ない。

通常行なわれている可変ピッチプロペラタイプの風車で
は強風になると翼のピッチ角を変化させて出力を落して
、回転数を制御するのでこの問題はない。ただし大型風
車になるとピッチの可変機構に大へんなコストが必要で
複雑と表る。

そこで、渦電流式動力吸収装置にて励磁電流を制御する
ことにより第４図に示すように２次特性に一定回転制御
を組合わせ第５図に示す４Ａ、　ＢＣＤのように萬回転
を匍し御することが可能である。

このように制御すれば最大回転数ＮｏＩ／Ｃ達する風速
（８／Ｓ）以上でも運転可能となり回転系のＦｊＭＩＩ
ｒ（許容トルク１゛ｏ）近くの強風まで運転可能となる
。

上記の渦電流式動力吸収装置では、上述のようにその負
荷トルクの発生は、励磁電流により制御される。励磁電
流に、制御装置により制御され、久−プル・スリップリ
ング等を経て励磁コイルに供給されるが、伺らかの原因
にて過小な電流にダウンすると、同時に負荷トルクも減
少し回転系が増速（７てＮｏ以上過回転となる。大巾な
過回転は回転系の強度、共振等の問題となり、翼等の破
損を招き危険である。

第６図は本発明を実施するための風力発熱方法を示すも
ので、図中１は渦電流式動力吸収装置、２はこの渦電流
式動力吸収装置１を制御する制御装置、３はケーブル・
スリップリング、４は回転系である。

また第７図はさらに具体的な構成を示すもので、渦電流
式動力吸収装置１の出力軸５に電源装＃２０である小型
発電機６の入力軸を連結し、出力軸５の回転を回転計７
で検出しこの検出値である回転数と起電圧の関係を（渦
電流式動力吸収装置ｌの励磁コイル１４に結んだ場合）
第５図中の破線で示すようなトルクを発生するように選
ぶ。

なお、第７図中８は切換装置、９はブレーキ装置、１０
は増速機、１１は翼、１２はスリップリング、１３は制
御装置、１５はケースである。

そして、正常時には、切換装置８にて、励磁コイル１ｔ
を制御装置１３に連結しておき、制・御装置１３は、回
転計７による回転数をチェックしつつ、励磁電流を変化
させて前述の第５図のＡ４．　Ａ３ＢＣＤのような回転
制御を行なう。

また、異常時には、小型発電機６と励磁コイル１４を連
結し、第５図中の破線で示す制動トルクを与え、安全な
低回転数に落す。（第５図では風速２０／３で回転数り
に落ちる）幀９図は上記渦電流式動力吸収装置１を第５
図に示すＡ４．　Ａ、　ＢＣＤをたどるように制御する
ための構成を示すブロック線図″１あり、設定された回
転数Ａ’０を越えないように、回転数データＮを回転数
変換器１６を介してフィードバックし、この値と、θ−
Ｎｏ設定値１７からの設定値を比較した値を励磁電流制
御装＃１３に入れ、ここから動力吸収装置Ｉに制御値が
入力されるようになっている。

なお渦電流式動力吸収装置１の異常の判断は、切換装置
８の内部にて、独立の回転計または小型発電機６の起電
圧、周波数等をチェックして独自に回転数を調べ、定格
回転数Ｎｑ以上の過回転となっていないか判断する。ま
た、制御装置８から別個の異常通報（たとえば、回転計
７による過回転、その他のシステム異常すなわち、冷却
水流量異常、過熱、地震、停電等）を打力えるようにし
てもよい。

なお、小型発電機６の代りにバッテリを搭載して渦電流
式動力吸収装置の励磁電流を制・御するようにしても全
く同じ構成とすることができる。

甘だ、制御装置１３には、ブレーキ装置制御、停止風速
のチェック、給水ポンプ制御、温度管理その他の制御機
能を持たせれば、実用の風力発熱システムとして運転す
ることができる。

本発明は上記詳述したようになり１渦電流式動力吸収装
置ｔ　＋を、定格回転数ＩＶｏ以下では回転数の略２乗
に比例するトルクを出すように、また定格回転数ＮＯＫ
達した後は、この定格回転数ＩＶｏを越えないトルクを
出すように回転制御を行々わせるようにしたから、低風
速時には最大効率の点で、また強風時に広範囲に運転可
能なため取得エネルギ量が多く、風車の安全範囲内で運
転できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は渦電流式動力吸収装置の縦断面図、第２図はト
ルクと翼回転数との関係図、第３図、第４図は渦電流式
動力吸収装置のトルクと回転数の関係図、第５図は風力
発熱装置のトルクと回転数の関係図、第６図は風力発熱
装置の側面図、第７図は本発明を実施するための装置の
一実施例を示す構成説明図、第８図は渦電流式動力吸収
装置の回転数と励磁電流との関係を示す線図、第９図は
制御回路図である。 １は渦電流式動力吸収装置。 出願人　　株式会社　　小松製作所 代理人　弁理士　米原正麓 ４Ｐ　　理　士　　　浜　　本　　　　　忠第７図 ＋４ ５１３− 第８図 べ・Ｎｒｐｍ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 渦電流式動力吸収装Ｒ１を、定格回転数ｆｉ１０以下で
   は回転数の略２乗に比例するトルクを出すように、また
   定格回転数ＮｏＫ達した後は、この定格回転数Ｎｏを越
   えないトルクを出すように回転制御をλ行なわせるよう
   にしたことを％徴とする風力発熱方法。