JPS6035180A - 風力発電装置のローター羽根支持用翼桁及び翼桁を製作する方法 - 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】 本発明は風力により電力を発生させる風力発電装置のロ
ーター羽根支持用翼桁及び翼桁を製作する方法１１ｊ。

地下資源燃料の不足と価格高騰は電力を得るだめの風力
の利用について興味を再び呼び起こしてくれる。風力駆
動回転子に機械的に連結された発電機は重大な研究開発
のテーマであったけれども価格上の問題、信頼性、効率
、安全性りどからそのような発電装置の採用は制限され
ていた。

広範囲な風速に対応する努力として自己始動羽根を提供
するため、及び過負荷並びに超過速問題を解決するため
に、複雑で高価なピッチ変化機構が提案されている。固
定ピッチ羽根は可変ピッチ羽根よりも安価ではあるけれ
ども望むだけの効率や安全性を持っておらず又ある場合
には自己始動しない。手動又はモーター駆動の旋回装置
が、風向きに対して回転子を案内するために必要とされ
ていた。

高価な片持ちぼり式の塔支持装置が採用されて来ている
がこれは設置が困難である上口−ターの保守や頭部の組
立てが困難である。

風力発電機から最大の利益を得るためには、発電機は風
速が充分にあるときに単に地域的な需要を１か々うこと
ができるだけでなく、余剰電力を交流送電線に供給でき
ることが望ましい。交流送電線に接続する場合には発電
機は送電線の交流と適合する電力を発生せねばならず、
又電力会社の従業員に危害を及ぼしてはならない。

一般に従来の技術においては実際の風力発電機に対する
要求を満たし得ていない。

本発明の目的は風力発電機用の進んだローター羽根支持
用翼桁と、それを作るだめの進んだ方法を提供すること
にある。

要約すれば、本発明は （１）中央寄り部分と外側寄り部分から成るローター羽
根であって、停止時には中央寄り部分は実質的に平均ピ
ッチを有し、外側寄り部分は中央寄り部分よりも小さい
平均ピッチを有し、又外側寄り部分は実質的に一定の翼
弦部分であるような形状をしているローター羽根と、 （２）羽根が通常の回転速度よりも大きい速度で回転す
るとき遠心力に応じて変化し、且つ羽根が通常の回転速
度で回転しているとき遠心力と関係なしに羽根のピッチ
を固定するだめの手段を有するローター羽根と、（３）
　ローターシャフト、ローター羽根手段及び羽根手段を
シャフトと共に回転し、シャフトに対してシーソー的に
動くようにシャフト上に支持するシーソーハブ手段と、
（４）フランジに接着されたウェブの縁の長手方向にわ
たって延在するフィラメントによって構成され固い母材
に埋め込まれた該フランジを有する該ウェブをもつ羽根
支持用翼桁と、 （５）該翼桁を作る方法で、細長いウェブの縁に沿って
長手方向に、固い状態に硬化可能な母材内へフィラメン
トを巻く作業で、ウェブの長手方向の縁に沿ってフラン
ジを形成するまで続く巻き作業と、母材を硬化してフラ
ンジを完成しそれらにウェブを接着することを含む方法
と、 （６）羽根のピッチを一方向には比較的自由に変化させ
得るが反対の方向にはピッチの変化を緩衝するダンパ一
手段と、 （７）照会信号と発電機の回転速度に依存する信号との
間の所定の関係が得られたときに誘導発電機を交流送電
線へ接続する制御装置と、 （８）発電機の回転速度が一定値以下に落ちたとき発電
機を交流送電線から遮断するだめの手段と、発電機を交
流送電線から時差遮断するための手段を含む制御装置と
１ （９）ベースと２対の支え線要素とをもつ塔であって、
該ベースは該塔が上下できるように水平軸の回りに動く
ように支持され、該２対の支え線要素は塔から延在して
いる塔で、更に２対の要素は夫々地面に向かって２つの
直角な平面内に延在し、その１つが軸に対して直角にな
っているように要素の下端を固定するだめの手段を持つ
塔と、（１０）　塔が上下できるように水平軸の回りに
ピボット回転的に支持された下端と、ピボット回転軸か
ら離れたところでその一端を塔に接続された支え線要素
と、支え線要素が接続されている塔の位置から離れたと
ころで支え線要素に接続した一端を有する支柱手段と、
塔が上下するとき支柱手段が塔と共に動けるように反対
側の端を支持するための手段と、塔が上下するときに支
え線要素の前記領域に引っ張り力を与えるだめの手段と
を持つ塔、 とを含んでいる種々の特徴を有する風力駆動発電機に関
する。

第１図に示した本発明にもとすく風力発電装置は塔１２
上に支持されたローター１０を含んでいる。図示の形式
においてローターは一対の羽根１４と１６とを持ってお
り塔の頂部に載置された頭部アセンブリ１８の一部ヲ成
している。塔のベース２０は地上で支持されており支え
線要素２２．２４．２６．２８によって安定している。

後述するように塔を立てたり、たおしたりするのに本ク
レーン３０が採用されている。

第２図に示すように頭部アセンブリ１８は流線型のハウ
ジング即ちさやを含んでおりハウジングはたとえばガラ
ス繊維でできており上部分と下部分を含みそれらが互い
にボルト付けされている（上部分は鎖線で示しである）
ハウジング内にはギヤボックス３６を介してローター１
０で駆動される交流発電機３４が納まっている。頭部ア
センブリ１８は塔の長手軸の回りに首振りするように塔
の上に支持されており、又スリップリング３８と連携す
るブラシは頭部アセンブリの首振り動作と関係なしに発
電機３４及び他の一般に参照番号４０で示す電気機器へ
の電気接続を可能にしている。

交流発電機３４は誘導発電機であるのがよく、即ち、す
べりが負になったとき同期速度より高い速度で駆動され
る誘導モーターであるのがよい。誘導発電機は自身の励
起電流を発生できず、励起電流は交流送電線より供給さ
れる。誘導発電機の周波数と電圧は励起のだめに接続し
ている交流送電線のそれと同じである。発電機の詳細と
その制御については後述する。

ローター１０はシーソーハブ４４によって回転可能なシ
ャフト４２に支持されている。

シャフト４２はギアボックス３６の円筒形ハウジングの
延長４６内にある（図示なき）一般的なベアリングで支
持されている。第３図に示すようにシーソーハブは一対
の平行な金属板４８と５０とを含んでおりこれらはこれ
らに溶接で取り付けられた数対のスペーサー５２によっ
て分離されている（一対のスペーサー５２だけが第３図
に示されている）。これらの板には後述するようにロー
ターの羽根をあらかじめ円すい形にするように、図示の
如く角度がついている。これらの板はシャフト４２上に
スリーブ５４によって支持されている。シャフトはテー
パー付き端部５６を持っており、この部分がスリーブ５
４内の（図示なき）対応するテーパー付きボア内に適合
し、スリーブ内のボア６０を通ってシャフト４２の端部
５６へねじ込まれるネジ５８によってスリーブに固定さ
れる。ピン６２がスリーブ５４の中心軸からはずれた対
応するくぼみに挿入されてシャフト４２はスリーブがシ
ャフトと一緒に回転するように固定される。

スリーブ５４は板４８と５０においている細長い穴６４
を貫通している。スリーブは一対の平行な平らな面６６
を持っており、板５０に溶接された一対の長方形のブラ
ケット６７０間にこの面がはさまれている。ピン６８が
ブラケット内の穴７０を貫通し、ネジ７４によって夫々
ブラケットに固定される一対の板７２により所定の位置
に保持されている。スリーブ５４の片方の端にある横方
向のミゾ７６とこれに対応する板８０のミゾ７８は板８
０がネジ８２によってスリーブ５４へ取り付けられると
きのピン６８のだめの円筒型軸受面を構成する。（図示
かき）スピナーが適当なブラケットによってハブ４４に
取り付けられている。ブラケットの１つを８３で示す。

後述す−るように各ローター羽根は１つの羽根支持用翼
桁を持っており、各翼桁は第４図に示すように板４８と
５０の間にさし込まれて（第３図の穴８７に挿入される
）ボルト８６とナツト８８によって固定されている根本
部分１１２を持っている。シーソーハブ４４によってピ
ン６８の回りのシャフト４２に対してのシーソー運動の
自由度は制限されすなわち、その動きはスロット６４の
長さ又はシャフト４２上の止め部によって制限されてい
る。

第５図はシーソーハブ４４からシャフト４２とギヤボッ
クス３６を通って交流発電機のシャフト９０までの、風
力発電機の駆動列を示す。一般的なものでよいギヤボッ
クスはシャフト４２に載置された入力ギア９２とシャフ
ト９０に載置された出力ギア９４及びシャフト９９に固
定した、ギアー９２と９４へ夫々噛み合う中間ギア９６
並びに９８を含んでいる。

第６図に示すように発電機３４は、なかんずく塔１２の
頂部から突き出している内側軸受チューブ１００ａと発
電機３４に固定した外側軸受チューブ１００ｂとを含む
首振り軸受構造体１００上に片持ち支持されている。

後述するよう力理由によって首振りダンパー１００ｃが
頭部アセンブリ１８の首振り動作を制動する。ダンパー
１０００は塔の頂上に載置されて、厚いシリコングリス
内に納められたリング１００ｅを有する環状の金属チャ
ンネル１００ｄを含んでいる。リング１００ｅはピン１
００ｆによってチューブ１００ｂに固定されたディスク
１００ｇに取り付けられている。又ディスク１００ｇに
載置され、スプリングで付勢された金属摩擦１１００ｈ
がチャンネル１００ｄに接触しており、避雷接地を構成
する。首振り軸受構造体１００は頭部アセンブリ１８全
体の支持を行なっている。

（第２図の）ハウジング３２は金属帯によって首振り軸
受構造体とギアボックス上に載置されている。金属帯の
１つを第２図の１００１に示す。ハウジングの底部にあ
る（図示なき）穴によってハウジングが塔の中心軸の回
りに回転できる。

ローター羽根の好適な構造において記述する。第１図に
は２つのローター羽根が示されているけれどもローター
は１．２．３．４又はそれ以上の羽根を含んでいてもよ
い。羽根は好適には同一であって、従って１つについて
の記述はすべてに適用される。

第７−１１図に示すように好適な羽根構造は羽根支持用
翼桁１０１と吹型１０２とを含んでいる。典型的には各
羽根はその回転軸から外端までの長さが１６フイート（
４，、８ｍ　）でその羽根の構造は便宜的に羽根の位置
即ち回転軸からフィートで表示した距離と一致する羽根
半径を参照して通常は記述する。

好適な羽根の吹型は翼弦長が異なっているねじれた内側
部分とフラット即ちねじれていない外側部分とを持って
いる（フラットという用語はねじれていないという意味
に使う）。

第１２図は羽根の半径によるねじれ（Ａ）と翼弦長（Ｂ
）の変化を示す。横軸は羽根の半径（フィート）、縦軸
は回転面と翼弦長（インチ）に対するねじれ（角度）を
示す。図で明らかなように羽根のねじれている部分は好
適には位置９迄延在し又翼弦長は約位置１０丑で延在し
ている。根本にあるリブ１０４と中間にあるリブ１０６
との間では吹型１０２は中空になっている。翼桁１０１
は（吹型の後端よりも先端に近い）羽根の回転中心に沿
って延在し、吹型の中空の内部を通過している。この中
空部分において吹型は後述するようにねじれ且つ曲がっ
ている。翼桁の詳細について見ると、第１３−１．８図
は翼桁とそれを作る好適な方法を示す。翼桁はウェブ１
０８とフランジ１１０を持つテーパー付■ビーム部材で
あるのが良い。一端において翼桁はたとえばエポキシ樹
脂に細かいガラス繊維を鋳込んで作った根本部分１１２
を持っている。ウェブ１０８はたとえばガラス布とエポ
キシ樹脂の積層で作られた一枚のガラス繊維材料を切っ
て作る。ウェブのｌ］広い方の端は好適には根本部分の
切り溝１１４の中へ挿入されている（第１４図）。

第１５図に示すようにウェブ１０８と根本部分１１２の
組立ては、ウェブの両反対側と合体するランド１２０を
持つ一対の型片１１６と１１８とから成る型の中へはさ
み込捷れる。

この型部分はネジ１２２とナツト１２４によって保持さ
れる。ネジは型部分とウェブと根本部分のそれぞれに適
切にあけられた穴を貫通している。この型はそれから第
１６図に示すように型の側面に直角な中心軸の回りに心
棒として回転するようにフレーム１２５１に載置される
。それからガラスフィラメントｆ１がエポキシ樹脂容器
ｒ１を通過してウェブ１０８の縁と根本部分１１２の組
立体の回りに長手方向に、型を第１６図に示した中心軸
の回りに回転することによって巻きつけられる。１２本
の平行な樹脂を含浸したフィラメント即ち糸が同時に巻
きつけられて粗糸を形成する。フィラメントは容器内の
ローラーとスクレーパーを一般的な方法で通過し容器か
ら所望のひろがりで案内されて粗糸を形成する。

フィラメントはウェブの縁と根本部分の回りに（たとえ
ば６０回転）連続的に巻きつけられ翼桁のフランジ１１
０を所望の形状と寸法に作り上げる。それから型は第１
７図に示すようにフレーム１２６内に取り付けられる。

フレームは翼桁をその間に抱き込むように互いの方向に
スプリングで付勢された一対の長方形のプランジャー１
２８を持っている。プランジャー上の（図示なき）止め
部が型部分１１６と１１８の縁に係合してプランジャー
１２８が型の中へ挿入される深さを所望値に制限し、そ
れによって完成した翼桁の深さを規定する。第１７図の
装置は炉にかけ樹脂に浸した粗糸を従来の方法で硬化し
、■ビームのウェブに接着した連続巻きキャップを形成
し、ウェブの縁をカプセルに包む。

ウェブ、根本部分及びフランジの組立体はその後第１７
図の装置からはずし第１８図に示すように翼桁の長手軸
の回りに回転するようフＬ／−ム１３０で両端を支持す
る。ガラスフィラメント即ちより糸ｆ２がその後樹脂容
器ｒ２を通過して根本部分と■ビームのフランジの回り
に（たとえば４０回転）横方向に巻きつけられて第１８
図に示すように帯１３２を形成し、硬化後翼桁にかかる
エツジ方向の高荷重により根本部分からフランジがはげ
るのを防止する。ここに完成した翼桁はいつでも使用で
きる。好適な翼桁構造の利点は後述するが、ここでは羽
根の残り部分の好適な構造の詳細を記述する。

前述したように翼桁は羽根の内部での羽根のエヤとは基
本的に別である。その部分を越えて翼桁はエヤに好適に
は吹型内の充填物１３４に埋め込まれて固定されている
。エヤは好適には後述するように互いに接着した前線構
造と後縁構造とから構成されている。充填物は好適には
前縁構造の中にのみあって、第７図に示すように中央ハ
ブ１０６（位置７）からエヤの外縁（位置１２）まで延
在している。充填物は翼桁を翼の把かく的低モデュラス
の被膜に接着し且ついくらかフレキシブルでもある。好
適な形においては充填物は樹脂母材内にガラスの微小球
を含んでいる。たとえば組成の比率は（チバ・ガイギー
６０１０のような）エポキシ樹脂５２重量％、（ジ工フ
ァーソンケミカル社４００のような）ポプダ硬化剤重量
３１チ及び（Ｑセル等級２００の）ガラス微小球１７重
量％である。

前縁部分を作る場合ガラス繊維の布から成る被膜１３６
は翼桁を吊るした適当な前縁の型の中にぬらして敷いて
おく。樹脂と硬化剤を混合した後微小球を加えペースト
状にねり上げる。その後型を振動しながら混合物を型内
に流し込む。その後約１４０下（６０℃）で約５時間硬
化し更に約１７０下（７６，７℃）で約５時間硬化する
。

第７．２０．２１図で示したように、具現の前縁部分の
一部には被膜に接着し且つ翼弦方向のバランス目的の質
量として採用される鉛の錘１３８が設けられている。錘
は充填物を注ぐ前に前縁の鋳型内に挿入し又錘と充填物
はガラス繊維布の層１４０によって分離されている。翼
桁の１つのフランジは好適には第２０図に示すように位
置７において充填物１３４から突き出している。しかし
、両フランジは位置１２の近くで包封されている。翼桁
の外端を越えて前縁の被膜１３６は好適には（たとえば
ＰｖＣのような）第２１図に示すフオーム１４２で満た
されている。第７図と第１９図に示すようにエヤの中空
の内部分の前縁にも同様なフオーム１４４が設けられて
いる。このフオームは結合の際エヤの前縁部の結合支持
のためにとり入れられている。

内側被膜１４６が第１９図に示すように中空の内側部分
に設けられている。第２１図に１４７で示すように翼桁
の後の羽根の外側部分でフオーム１４２上へ被膜１３６
の端部を重ね合わせることにより別の内側被膜が形成さ
れている。

羽根の後縁は好適には羽根の全長にわたっており且つ前
縁部分に結合された２つの被膜をもっている。これらの
被膜は、羽根の外側の翼部分が羽根の前縁から好適に２
３チの翼弦長の位置において釣合うようにできるだけ軽
いものがよい。外側の羽根部分の釣合いおもりは羽根が
バタバタするのを防ぐのに必要である。軽量であること
の要求は第１９−２１図の１４８．１５０のようなガラ
ス繊維のシートの間に軽量の塩ビ発泡シート１５２のよ
うな芯をはさみ込んだサンドインチ構造によって達成さ
れる。後縁の被膜をかぶせる手順は以下の通りである。

１）１型に離型剤を塗る。

２）型にヘビーホワイトポリエステルゲルコートをスプ
レーする（このゲルコートはすぐれた耐候性を有し、構
造ガラス繊維と樹脂を紫外線の破壊作用から保護する）
。

３）（デュポンの）レミーシートを敷き、エポキシ樹脂
でしめらす。

４）一層のガラス布を敷きエポキシ樹脂でぬらす。

５）発泡芯を所定の位置におく。（発泡芯はすでに所定
の形に斜めに切っておく） ６）発泡芯の上に一層のガラス布をおきエポキシ樹脂で
ぬらす。

７）炉内で硬化する。

前縁及び後縁部分を形成した後、両者を結合する。最終
の結合作業はすべての部品を正しい位置に保持する結合
冶其内で行なう。翼桁の取り付けられた前縁、上下の後
縁及び根本のリブはすべてたとえば、エポキシ樹脂を用
いて同時に結合する。前縁部分に鋳型されているへこみ
は後縁の被膜を収納する。結合作業の後、羽根は冶具か
らはずし清掃且つ塗装する。その後尖端の部分を切断し
て羽根は翼桁方向につりあわさせる。異なる羽根部品を
重ね合わせるのに使う樹脂の］：を測定しておけば、す
べての羽根において釣り合せるために尖端を切断するの
は最大約１インチ（２５，４ｍ　／　ｍ　）ですむ。切
断した端部にはキャップ１５４を接着する（第７図）。

根本のリブ１０４にはアルミニューム板がよい。中間リ
ブ１０６（第７図）は翼桁を置型に埋め込むのに使う充
填材１３４と同じ型のシートで作られている。それは好
適には２つの部品に作られ、前縁部品は一翼桁に結合さ
れ、前縁部品及び後縁部品は後縁被膜に結合している。

翼桁１０１は中間リブにある（図示なき）穴を貫通して
いる。

根本リブを第２４図に翼桁１０１及び他の連携する部品
と共により詳細に示す。翼桁の根本ブロック１１２は根
本リブにある開口１６０を貫通する。翼桁の軸受ブラケ
ット１６２は帯１３２において翼桁をはさみ込むシリン
ダーの両半片１６４と１６６とを持っている。さらに皿
ボルト１６７はシリンダー半片１６４と根本ブロックを
貫通してシリンダー半片１６６にねじ込まれブラケット
１６２を翼桁に取り付けている。シリンダー半片は開口
１６０内に位置しく第２２図及び２３図）、以下にすぐ
述べるように置型に対して翼桁の曲げをコントロールす
る軸受面及びねじりに対するストッパーを構成する開口
の対応する平行縁部分１６８と１７０に係合している。

中央リブ１０６の隣りに更にブラケット１７２が設けら
れている（第１９図）。ブラケット１７２は翼桁をはさ
み込んでいるがそれにボルト付けされてなくてもよい。

ブラケット１６２と１７２はねじりバー１７４を支持し
ている。各ブラケットは１７５で示すように２分してお
りねじりバーの対応する端部を受け入れるように内腔を
持っている。

本発明によれば羽根支持用翼桁は平面内の剛さが高く、
ビーム剛さが低く（フラット方向）及びねじり剛さけ非
常に低い。高い平面内の剛さは羽根の縁方向固有振動数
を増大するために必要とされ、その結果その固有振動数
は、破壊的な縁方向振動を避けるために、羽根の取り得
るいかがる１分当りの回転数（二ｒｐｍ　）よりも常匠
大きい。翼桁のビーム剛さが低いことは後述するように
羽根の円すい化するのを助ける。非常に低いねじり剛さ
について１次に記述する。

本発明にもとすく羽根構造では、羽根の通常の回転領域
においては一定ピッチを維持し、超過速状態においては
自動的にピッチを増大する。羽根が超過速になりはじめ
だとき遠心力に応じて羽根はピンチが増大し、羽根が失
速するまで合成された風の方向に対して羽根の迎え角が
増大する。任意の風速に対して超過速状態にある羽根は
、羽根を駆動する力が羽根の抗力に等しくなるまでピン
チを増大する。この点において羽根の回転は少しも速く
ない。羽根のピッチが増大すると翼桁はねじれる。翼桁
を所定量ねじるだめのトルクが小さい程、その所定トル
クを発生するために羽根の超過速を少なくしなければな
らない。本発明によるねじりに対して柔軟な翼桁は羽根
のピッチを増大するだめの必要なトルクを少ガくする。

ねじれる翼桁の長さは翼桁を所定量ねじるために必要な
トルクに間接的に比例するので、翼桁のねじれる部分は
前述したように実用的でさえあれば置型の中空部分に対
して自由にねじれる翼桁の内°側部分を持つように作ら
れる。たとえば翼壁は羽根半径１５インチ（３８，１ｃ
ｍ　）の点で始まるが翼壁は実際は８４インチ（２１３
ｃｍ　）半径の点まで翼壁にはくつついていない。

前述のように羽根のピンチは超過速状態になる捷では一
定している。翼桁はねじれに対して柔軟であるので翼桁
は超過速状態でないとき所望のピッチを維持するように
ねじれのストッパーに抗して付勢される。この目的のた
めにねじりバー１７４が採用されている。

ねじりバーは羽根の翼壁と根本リブねじりのストッパー
へ、たとえば約１５０７−トボンド（２０，７ｈｍ　）
のトルクで翼桁に対する予荷重を与える。この予荷重は
、通常の回転数の範囲で羽根のピッチ増大トルクよりも
大きく、又通常の回転数に対する正しい迎え角でねじり
ストッパーを翼桁に保持するように選定される。

翼桁にねじりストッパーに抗して予荷重をかけるために
はブラケット１６２の一部を構成するクランプをゆるめ
、ブラケット１６２と連携するねじりバーの端にある（
図示なき）タップ付穴の中へボルトをねじ込み、ねじり
バーを所望する量だけねじるためにレンチをボルトに係
合させ、そこでブラケット１６２と連携するクランプを
再び締め付けてねじり力を保持する。

ピッチを増大するモーメントは基本的には羽根の内側の
部分（たとえば１６フイート（４，８ｍ　）長の羽根の
内側６フイート（１，８ｍ）の部分で羽根ゞカフス″と
呼ばれる）に帰する。カフスの重さ及びその回転面に対
する角度がピッチを増大するモーメントを発生する。羽
根が回転するとき遠心力は各翼型部分を回転平面に対し
てねじろうとする。羽根カフスは羽根の外側部分よりも
重く回転平面に対して大きな角を持っているのでその結
果は、外側の部分がより太きｈ遠心力を受けているけれ
ども、外側の部分よりはかなり大きい。典型的には、ピ
ッチを増大するモーメントはローターのスピードが１．
２０　ｒｐｍ　（回転７分）のとき約１５０フートポン
ド（２０，７Ｋｇ・ｍ）である。

羽根の翼壁の内側部分は鋳型作業のため初期ねじれをも
っている。ねじれ軸ＴＡは第９−１１図及びｌ、　９−
２１図に示す通りで、又鋳型作業によって発生するねじ
れは第８−１１図及び１９−２１図の端面並びに断面図
で明らかである。ねじりバーによって発生する初期ねじ
り荷重は軸受はブラケット１６２の円筒形部分１６４と
１６６とを根本リブの穴１６０の縁１６８と１７０へ接
触させるが、鋳型作業によって発生した羽根のねじれに
は影響を与えない。更に翼桁１０１は初期荷重の後でも
フラットのままで、スパーキャップの樹脂内には剪断応
力は発生しない。樹脂は低剪断応力でも変形し、任意の
変位に対する翼桁のねじり硬さに変化を及ぼす。翼桁が
初期荷重においてねじれていないのはこのためであるが
、むしろ代りに長時間にわたって温度が１２０″Ｆに達
したときでさえ変形しない金属ねじりバー（又はトルク
チューブ）が使用されている。穴１６０は羽根が超過速
状態でピッチを増大したときシリンダー半片がねじれ止
めから動くのを許容するようバタフライ型をしている。

たとえば穴は翼桁が根本リブに対して２０°ねじれるの
を許容する。従って最大２０°のピッチの増大が可能に
なる。

ピッチが増大するとき羽根全体はねじれ軸ＴＡの回りに
ねじれ翼桁の内側部分は羽根の中空部分内でねじれる。

風力発電機のローターは広範な回転数範囲で作動し、た
とえば、１２５ｍｐｈの風速において無負荷々らば１．
８０　ｒｐｍに達する。破壊的なねじり振動や羽根の不
安定性を防ぐため、一般的な実用においては羽根が上記
の例においては１８０サイクル毎分よりも太きいねじり
固有振動数を持っていることを教えている。

このため羽根の翼桁はねじりに対して硬いことを必要と
する。硬い翼桁は、羽根の固有ねじり振動数を低くする
傾向を有する超過速でのピッチ増大のためにより重い翼
壁を必要とし、又超過速時１８０回ａ回分−−即ち危険
回転数−一以上の固有振動数を維持するためにはより高
い翼桁の剛さが必要とされる。

本発明においては、普通の場合には固有振動数を１．８
０回転毎分以下にし、羽根を不安定にするようなねじり
に対して柔軟な翼桁を採用している。しかし、上記の問
題を解決するためにピッチダンパー１７７を採用してい
る。以下に詳細を記述するダンパーは羽根のピッチ増大
を容易に許容するが羽根の反対向きのピッチ動作には抵
抗する。ダンパーは根本リブにボールジヨイント１７８
によって取り付けられ又ブラケット１６２にボールジヨ
イント１８０によって取り付けられている。

スペース上の制約のため、ダンパーを根本リブに取り付
ける位置は翼桁のねじれが翼桁を穴１６０内で幅方向に
動かす傾向を生じさせる。そのような動きを阻止するた
め、シリンダー半片１６４と１６６にはシーリンダ−半
片と一体になったポールピース１８２と１６４とが設け
られており、又穴１６０はポールピースに対応する球部
分１８６と１８８とを持っている。この構造のために翼
桁は穴１６０内でねじれるけれども横方向には動かない
。

密封板１９０は根本リブの内側面にスプリングで押しつ
けられており、又翼桁の根本部分１１２が貫通する穴１
９２を持っている。

穴１９２はシリンダー両半片１６４．１６６及びポール
ピース１８２．１８４の形と同様の形状を持っている。

密封板は翼桁と根本リブ上で浮動し、従って翼桁が根本
リフに対して自由に動くのを許容するが、羽根の内側を
水、鳥等々に対して密封する。コイル張力スプリング１
９３が穴を通って一端を密封板に、他端を翼桁にフック
止めされ羽根が静止しているとき密封板を所定の位置に
保持する。羽根が回転しているときは遠心力により密封
板は根本リブに保持される。

第２５−２７図を参照しダンパー１７７について詳述す
る。図示のようにダンパーは（油圧流体を封入した）シ
リンダー１９４とシリンダーの軸に沿って往復動するよ
うピストンロッド１９８に固定したピストン１９６を含
んでいる。ピストンロッドのシールは２００と２０２に
設けられている。シリンダーの開放端はシリンダーの外
側の拡大部分２０６に固定し肩２０８に係合しているデ
ィスク２０４によって封鎖されている。２１０にはシー
ルが設けられている。ピストン１９６はピストンに対し
てスプリングで押さえつけられるバルブプレート２１４
によって制御される通路２１２を持っている。油圧流体
がバルブプレート２１４を押すためにより大きい面積を
提供するためピストンの表１面には円形のミゾ２１６が
設けられている。バルブプレート２１４はミゾと連絡す
る１つ又はいくつかの計測通路２１８を持っている。

第２５図においてピストンが右へ動くと、シリンダー１
９４内の油圧流体はピストンを通過するためには計測通
路２１８を通って通過しなければならない。ピストンの
動きはこのようにして抵抗を受ける。ピストンが左に動
くときには、通路２１２を通して送り込まれる油圧流体
がバルブプレート２１４をピストンから（スプリングの
力に抗して）はなし、バルブプレートはピストンよりも
径が小さいので流木はピストンとバルブプレートの回り
を通って自由に流れ、従ってピストンの動きは抵抗を受
けない。この構造によって羽根は自由にピッチを増大し
、ピッチ減少の動きは緩衝され前述のねじり振導は緩和
される。

長時間の使用の後ダンパー内の油圧流木のいくらかはピ
ストンロッドシールを通して漏えいするかも知れがい。

この流体は空気に置き換えられて、シリンダー１９４へ
入った空気は緩衝特性を好捷しくないように変えてしま
う。この問題を防ぐだめに油圧流体容器２２０はシリン
ダー１９４の壁をくりぬいて作って油圧流体を封入する
。容器の一端は肩２０８ｆｉの弓形のミゾ２２２に接続
している。

ミゾは小さな穴２２４によってシリンダーの内部へ通じ
ている。シリンダー１９４はピストンロッド１９８の軸
の回りに自由回転できる。実用においてはシリンダーは
案内されており（第２５図の方向から１８０°回転した
方向）その結果、遠心力が容器２２０内の油圧流体をシ
リンダーの内部へ移動させる（適切なシリンダーの方向
はポア２２５内の〔図示なき〕ボルトによって得られる
）。従って若しいくらかの油圧流体がピストンロッドシ
ールを通ってシリンダーから漏れても容器２２０内の油
圧流体によって補充され、空気はシリンダーに入る代わ
りに容器の中へ入り、従って緩衝作用には影響しない。

第３３図は本発明に採用されている好適な電気系統を示
す。電気系統は、同期速度を越えて駆動されるとき電気
を発生する３相６０サイクルの誘導モーターを含んでい
る。そのようかモーターは自己励起しないので、電力会
社の送電線へ励起電流を得るために接続する必要がある
。電気を発生するときにのみ発電機を送電線へ接続する
ことを確実に行なうために制御装置が、同期速度を越え
たときにのみ発電機を送電線へ接続する。

典型的には１８００　ｒｐｍの誘導電動機を交流発電機
として採用する。発電機が特牛する電力は、発電機の回
転数が１．８０　Ｏｒｐｍを越えて約１８５　Ｏｒｐｍ
まで増大してゆくにつれて増大する。この回転数範囲に
おいて発電機によって発生する電流は常に送電線の電流
と同期し、送電線へ逆送電可能で、電力会社の電気メー
ターを逆方向に駆動しくもちろん適切なタイプのメータ
ーであると仮定して入電力を局部的な需要を満たした後
で、電力会社へ売ることも許容する。誘導発電機はその
励起源を切断すると電気を発生できないので、送電線に
電力会社から電力が送られていないときには、送電線が
発電機からの電流によってゝ通電状態“にあるという心
配はない。このように安全要因が組み込捷れている。

第３３図に示すように、電気系統は、好適には一般的な
相及び電圧モニター２２６と一般的か＋５ボルト規制Ｄ
Ｃ電力供給回路２２８を含んでいる。モニター２２６は
適当な相と線間電圧が送電線Ｌｌ、Ｌ２、Ｌ３に維持さ
れる限りゝゝ付付勢用出力提供する。系統は又２つの回
転数検出回路・・・・・同期回転数検出回路２３０と超
過速回転検出回路２３２とを持っている。これらの検出
回路はラッチ回路２３４を制御し、その出力はオン／オ
フ制御信号をＳＣＲゲート制御回路２３６へ供給し、そ
の働きはモニター２２６によってなされ、又それは発電
機３４を送電線に接続するときを決定するＳＣＲスイッ
チ回路２３８を制御する。３本の電線への接続のうち２
本だけにはスイッチをつける必要がある。

検出回路２３０と２３２には、発電機のシャフト上の金
属突起によって動かされる一般の電磁ピックアップ２４
０によって生み出される発電機回転数基準信号が供給さ
れる。円周方向に等間隔に配置した４つの金属突起が１
回転につき４個のパルスを発生するのに採用されており
、そのパルスは発電機回転数基準信号を供給するために
一般の波形回路２４２によって成形される。送電線周波
数基準信号も又、送電線周波数基準回路２４４と波形回
路２４６から検出回路２３０へ供給される。

検出回路２３０はその人力信号を比較し、発電機の回転
数信号が送電線周波数回路からの信号以上であるときは
いつでも１１オン″信号をラッチ回路２３４へ供給する
。発電機の回転信号を送電線周波数信号と比較すること
により、送電線周波数はわずかに変わり発電機は適当な
時間に加速する。

超過速検出回路２３２は１９５０回転基準発振回路２４
８から基準信号を受け入れ、その信号を発電機の回転信
号と比較する。発電機の信号が１９５０回転以上になる
といつでも検出器２３２はラッチ回路２３４ヘオフ信号
を供給する。風速の如何にかかわらず通常の状態におい
ては、風速が２５　ｍｐｈを越えたとき羽根は効率的に
失速して回転が落ちるように設計されているので発電機
の回転数は決して１．９５　Ｏｒｐｍを超過しない。羽
根からのトルクは１つの場合を除き、発電機の反作用ト
ルクよりも大きくはならない。その場合というのは発電
機の負荷がなくなったときで（たとえば送電線が無電荷
になったとき）ローターが超過速するように解放され、
発電機を１９５　Ｏｒｐｍ以上に回わす場合に起る。そ
の後再び発電機に負荷がかかると羽根はこんどは速く回
転し従って２５　ｍｐｈの風速において失速しない。た
とえば、もし羽根が２倍の超過速度、即ち２４　Ｏｒｐ
ｍで回転し、風速が４０　ｍｐｈであるならば、羽根は
風速４０　ｍｐｈで通常の１２　Ｏｒｐｍで回転してい
るときより４倍大きいトルクを発生する。この発電機の
同期外速度において、発電機はローターの回転を落とす
のに充分なトルクを発生することはできず、従って発電
機は短時間に焼けてしまう。別の潜在的な危険状態は発
電機が２１００ｒｐｍで回転するときにある。この速度
において誘導発電機は１８５０　ｒｐｍのときに比べて
約３倍のトルクを発生できる。この高いトルク条件を活
用するためにギヤーボックスを設糖するのは高くて実用
的でないので、電子機器は好適には、回転数が１９５０
　ｒｐｍを越えたときには発電機を停止させるように設
計される。

ラッチ回路２３４は発電機が１８０　Ｏｒｐｍに達する
までラッチから解放されている（送電線を６０サイクル
とした場合）。１８００ｒｐｍにおいて回路はラッチさ
れ、発電機の回転数が１．８００　ｒｐｍを下回るまで
又は１９５０ｒｐｍを越えるまでそのまま維持される。

超過速（１９５０ｒｐｍ以上）によって回路がラッチか
ら解放されると、その状態は発電機の回転数が１８０　
Ｏｒｐｍを下回り、次に再び１８００ｒｐｍに上昇する
寸で肩ｆ持される。

第３３Ａ図は電気系統のより詳細な結線図である。好適
庁実施例を例示するために典型的なコンポーネントの型
式と数値が示しである。第３３Ａ図のアンダーラインを
した参照番号は第３３図のブロック線図とその番号への
対応を示す。回路の詳細な記述は不要であるが、以下に
適当なコメントを配す。一般の相／電圧モニター２２６
によって適当な相と電圧が探知されると、相／電圧モニ
ターの端子１と８を接続するスイッチを閉じることによ
って、リレーＫｌ（ＳＣＲゲートコントロール回路２３
６の一部）から端子ＹＺにおける＋５ボルトへの通路が
設定される。これはリレーの他の側が接地されていると
きリレーの荷電を可能にする。リレーが荷電されるとリ
レーの接点に１が閉じて、ＳＣＲを通電する。リレーの
荷電回路はラッチ回路２３４（ＩＣ６）のピン６からの
信号によって完成し、これにより回路接続板上の端子Ａ
ＲＰＨに接続したトランジスターが通電し、且つ接地が
なされる。発電機をモーターとして作動させてローター
を始動させるために必要がらば、リレーに通電するため
手動の押しボタンスイッチを使用してもよい。

基準トランスからの６０サイクル電圧は、波形回路２４
６によってパルス列に成形される１２０サイクルパルス
電圧を提供するため回路接続板のＤＥとＨＪ端子に接続
された全波整流器によって整流される。ＩＣＩは１２０
パルス列の各パルスに対してシャープなパルスを生成す
るワンショット回路である。同様の１２０　ｐｐｒｓ信
号は電磁ピックアップ２４８０、波形回路２４２、ワン
ショットＩＣ２によって）Ｌ戚される。このようにして
２つの１２０ｐＰ’ｓ信号が１８０　Ｏｒｐｍ検出回路
２３０（ＩＣ３）に供給されて比較される。１９５０ｒ
ｐｍ検出回路２３２（ＩＣ４）はＩＣ２から１２０　ｐ
ｐ＆信号を、基準発振回路２４８（ＩＣ５）から１３０
　ｐｐｓ信号を受ける。

ＩＣ３とＩＣ４とは入力信号の周波数を比較する一般の
相固定ループを含んでいる。ＩＣ３は発電機の回転数基
準信号が送電線周波数比較信号以上であるときゝゝ高“
出力を発生し、ＩＣ４は発電機の回転数基準信号が１９
５゜ｒｐｍ超過超過準基準信号以上るとき“低”出力を
発生する。ラッチ回路２３４（ＩＣ６）は前述したよう
に発電機の回転数が（送電線周波数を６０サイクルとし
て）１８００がら１９５０　ｒｐｍの間にあるときリレ
ーに１を通、電させ、発電機の回転数が１．９５０　ｒ
ｐｍを越えるときリレーを遮断し、発電機の回転数が１
８００　ｒｐｍを割り再び１８００　ｒｐｍに達する捷
での間リレーを遮断した一！ま維持する。

ラッチ回路２３４（ＩＣ６）の論理線図を第３３Ｂ図に
示す。フリップフロップは１８００ｒｐｍ検出回路２３
０と１．９５　Ｏｒｐｍ検出回路２３２の出力に夫々接
続される入力を持っている。１．８０　Ｏｒｐｍより低
回転ではインバーターの出力は低い。

１８００　ｒｐｍにおいてインバーターの出力は高くな
る。１９５０　ｒｐｍにおいてインバーターの出力は低
くなる。発電機の速度が１９５゜ｒｐｍより下降すると
きインバーターの出力はフリップフロップ状態のため低
く維持される。

発電機の速度が１．８０　Ｏｒｐｍより下降するとフリ
ップフロップはリセットされるがインバーターの出力は
発電機の速度が再び１８００ｒｐｍに達するまで低く維
持される。ＩＣ７はＩＣ６からの荷電信号がなくなった
後２秒の間リレーに１の電荷喪失を防ぐ２秒遅延回路で
ある。これは送電線へ接続された発電機の速度降下又は
、回転数信号を成牛ずる金属突起の不等間隔のために起
る■ハンティラグ〃を防止する。

ここで本発明による風力発電機の一般的運転について記
述する。風力発電機は第１図に示すように設置されてい
るものとする（装置を立てたりたおしたりする好適な手
順は後述する）。風がない場合ローターは第１図、第４
図に示すように常に羽根を垂直平面内におきシーソーハ
ブを傾けて静止しており、従って下の羽根は垂直で、上
の羽根は前方に傾いている。この状態で頭部アセンブリ
１８は風見して（首を振り）従ってローター１０は運転
速度に達する前に風下に向く（もしローターが羽根を水
平にして止まっている場合にはこうはならない）。−族
ローターが回転を始めると、風向きが変わるごとにロー
ターを風下へ向けるため風見動作が維持される。従って
ローターが風上に向いて、即ちそのように設計してない
条件で運転されることはあり得ない。大きなねじれた羽
根のカフスが風見の安定性を助けている。シーソーハブ
はもちろんフラッパ応力を調節する。ハブのシーソー及
び首振りによるバランスをくずす合力は第６図の首振り
ダンパーによって最小にされる。

通常の運転においては、ローター羽根及び発電機は基本
的に一定の回転数（約１２゜ｒｐｍ　）で運転され、風
速によって多少の変化が生ずる。約１８０５　ｒｐｍの
発電機は２．５ＫＷ発生するが約１８５　Ｏｒｐｍでは
２５ＫＷ発生する。羽根のピッチを変えるのは超過速状
態のときだけであるので、羽根は通常ローターの回転平
面に対して固定ピッチを維持する。羽根の平面形及びね
じれ率は広範囲な風速に対して選択された折衷形である
。最終的な羽根平面形及びねじれは変化する風の中で最
上の効率を得るよう選定された羽根の翼弦、ピッチ角、
及び広範囲の風速にわたって良い効率を生み且つ風速が
発電機を過負荷にする点に達したとき急速に効率を落と
す羽根の弦／角度との間の妥協による。発電機が２５ｍ
ｐｈより大きい風速中において過負荷になるのを防ぐた
め羽根先端速度及び羽根弦は羽根が２５　ｍｐｈより大
きい風速で失速を始めそれによって駆動力を減少するよ
うに選定される。

発電機のサイズ、ピッチ角、先端速度、及び羽根弦の適
切なる選定は、発電機を過負荷から自動的に保護する。

羽根の回転を始動し、異なる風速に対して効率的な羽根
を提供し、発電機の過負荷、超過速を避けるために過去
の技術において採用されていたピッチコントロールは不
必要である。完全テーパー付可変ねじり羽根は１つの風
速に対しては本発明による羽根構造よりもより効率的で
あるけれども、風速が変わりピッチの変化がない場合は
本発明による羽根構造はより効率的で、ピッチコントロ
ールをする完全テーパーの可変ねじれ羽根と同等に効率
的である。

好適な実施例における羽根平面形及びねじれは風速２２
　ｍｐｈで最大エネルギーを約１０ｍｐｈにおいて良好
な効率を、約２５　ｍｐｈ　（約１２５ｒｐｍ）におい
て失速状態を提供するように設計されている。羽根のね
じれた内側部分によってスウイーブされる面積は全体の
スウイーブ面積に比較して小さいけれども最上効率に対
する羽根弦は、根本では直線速度が小さく、又リフト即
ち風に対するローグーの抵抗は速度に自乗するかたソ面
積の直接の関数であるだめ、羽根の根本に近ずくにつれ
て増大しなければならない。本発明の羽根構造のいくつ
かの利点は： ■）羽根はローターのスウイーブ面積を通過する風を羽
根全長にわたってエリ均一に減速する能力のゆえにより
進んだ全体効率を持っている。

２）風は羽根の根本近くでより理想的に減速されるので
スウイーブの中心に風が吹き抜ける穴が斤い。一定弦、
非ねじり羽根に対して羽根効率の改善は予想以上に大き
い実際の効果がある。スウイーブ面積の中心における穴
をゝゝふさぐ″ことにより羽根の縦横比は基本的に増大
し外側部分（羽根長の約４０係）の効率が改善される。

３）根本における大きい弦とより多いねじれは羽根のピ
ッチ増大モーメントを改良し、所望のピッチ増大モーメ
ントを得るのに重量はより少なくてすむ。

４）大きい羽根面積と羽根のカフスのピッチ角は何らピ
ッチコントロールしないで羽根の自己始動を可能にする
。従って始動のときのピッチ角は発電時に必要とされる
ピッチ角と同一でよい。

５）大きなカフスは羽根が回転していないとき強風条件
下で翼桁が曲がる余裕を提供しカフスの被膜が破損する
のを避けている。

羽根の曲げの詳細について以下にすぐ記述する。

羽根が超過速状態になったとき、遠心力が増大し、羽根
のカフスのピッチ増大モーメントが増す（ｒｐｍ２　に
て）。このピッチ増大モーメントはねじりバーの予備荷
重をおしのけるのに充分である。長い金属ねじりバーが
羽根がそのねじり止めからはなれたときトルクの増大を
最小にするために使われ、金属は通常ス翼桁フィラメン
トを相互に接着するのに使う樹脂材よりもはるかに大き
い剪断応力を持って作動する。

結合材として一般に使用されるすべての型式の樹脂は低
応力レベルですべりを生ずる。

それらのすべる率は応力と温度とに依存する。

このため本発明による羽根は羽根がねじり止めに対しで
あるときにねじり荷重を受ける翼桁を持っていない。そ
の代わりに初期荷重トルクを持つ金属ねじりバーが採用
されている。

ねじりバーはすべりを生じたり初期荷重を変化させない
。通常の回転数において翼桁にはねじりがないので翼桁
の樹脂には結果として剪断応力が発生しない。翼桁は羽
根が超過速状態にあるときにただねじり剪断荷重のみ受
ける。

金属ねじりバーは通常翼桁をねじり止めに対して保持す
るのに要求されるより大きい初期荷重を受けている。こ
のようにもし羽根が長い間超過速状態にあり結合材内に
何らかのすべりが生ずるとしても、羽根は通常の回転数
状態の間常にねじり止めへ戻る。すべりの可能性を少が
くするため翼桁のねじれの部分をできるだけ長く作り、
角偏位毎に常に低い剪断応力を有する翼桁の形状を使用
することにより、一方与えられた縁方向の硬さは維持す
ることによりねじり剪断応力をできるだけ低く保持する
。本発明にもとずく■ビームの翼桁構造は与えられた縁
方向の硬さに対して可能な限り低い翼桁のねじり硬さく
四角い断面において得られるよりも樹脂の剪断応力は低
く縁方向の硬さに対してのはるかに良好外ねじり硬さの
比率）を提供する。

数値による例は更に本発明の好適な実施例を例示す。た
とえば長い金属ねじりバーを使用し１５０フイートポン
ド（２ｏ、７Ｋｑ−ｍ　）の初期荷重がねじりバーの６
０°のねじれによってかけられている庁らば、超過速に
より更に１５°ねじるために３７．５フイートボンド（
５，２Ｋ９・ｍ）のトルクをよけい必要とする。たとえ
ばねじりに柔軟な月利では１°のねじりに対して４フイ
ートポンド（０，５５Ｋｇ・ｍ）のトルクを必要とし、
超過速のとき翼桁を１５°ねじるには６０フイートポン
ド（８３にり・ｍ）必要となる。羽根によって生ずるピ
ッチ増大モーメントが１２０　ｒｐｍのとき１５０フイ
ートポンド（２０，７Ｋｇ）と仮定すると、超過速のと
き羽根を１５°ねじるのに必要とされるトルクは２４．
７．５　（１５０十６０　＋　３７．５　）フィートポ
ンド（３４に７・ｍ）である。羽根を１５°ねじるのに
必要な超過速回転数は［２４７，５÷１５０〕の平方根
×１２　Ｏｒｐｍ又は１．５４−　ｒｐｍである。

第２８図に図式に示した超過速ピッチ増大作用はもし望
むならば腕２５２によって根本に載置される重り２５０
を設けることにより増大する（第２４図も参照）。空気
抵抗を少なくするために流線形をした重りは根本リブに
取り付けられ、その結果翼桁がねじり止めから離れて動
き、トルクを増大させるまで翼桁のねじり軸の回りに殆
んど又は全熱トルクを発生しない。重りと羽根のカフス
への遠心力の絹み合わせ作用は超過速状態にあるときに
のみシリンダー半片のねじり止めに対するねじり押さえ
力を押しかえすのに充分である。

羽根の翼桁の間でシーソーハブ（第３．４図）によって
規定される角は、ローターが止まっているとき、回転平
面に関して各翼桁が１４°を成すようになっている。第
３０図（横軸に風速、縦軸に角度）に示すように、ロー
ターが回転しているとき羽根の円すい角は風速と共に変
化し、例図においては約７．５ｍｐｈの風速捷で減少し
、その後約２５　ｍｐ’ｈの風速まで増大しだのち角度
は一定になる。

第２９図に鎖線で図式に示した鋭利な円すい角への変化
はローターが高風速下で制動されたときに起る。羽根の
大きな応力を避けるために、羽根は翼桁の内側部分が羽
根に対して基本的に曲がることができるように作られて
いる。第３１図は翼桁がまっすぐなときの翼桁と翼壁の
中空部分との関係を示す。第３２図は羽根の鋭利な円す
い角によって生ずる翼桁の曲げを示す。翼桁は平面の方
向に曲がり、シリンダー半片は根本リブに相対的に動く
ことにより曲がり作用を許容する。翼桁は根本リブで拘
束されることなく４５°曲がることができる。羽根の外
側部分も（その中に埋め込まれた翼桁部分も含め）第２
９図に描写した条件下でわずかに曲がる。

本発明による風力発電装置には、適当な制動装置２５３
が設けられており、これはたとえばバランスによるアク
チュエータと手動アクチュエータを持っている。第２図
と６Ａ図に示すように、バランスによるアクチュエータ
は首振りベアリングによって端部を支持された帯又は同
様のもの２５３ｃにおいてピボット止めされたロッド２
５３ｂに載置された重り２５３ａを含んでいる。ロッド
の自由端は、首振りベアリングによってその端部を支持
されているプレート２５３ｆから突き出しているＶ−ノ
ツチ部材２５３ｅに普通に支持されているポール２５３
ｄを持っている。ひどいアンバランスによりポール２５
３ｄをＶノツチ部材２５３ｅからつきはずし重りは落下
する。そのときロッド２５３１）の腕２５３ｇはマスタ
ーシリンダー２５３１のピストン２５３ｈの露出端を押
しつける。重りの下方への動きは緩衝器２５３ｊによっ
て緩和され、マスターシリンダーのピストンにかかる圧
力はロッド２５３ｂの腕２５３ｔと板２５３ｆとの間に
接続されたコイルスプリング２５３ｋによって増大され
る。ボール２５３ｄがＶノツチ部材からはずれるまでは
スプリングがボールをノツチの中深くへ押さえつけてい
る。

マスターシリンダー２５３１は発電機のシャフト９０へ
固定したディスク２５３ｎへ押さえつけられたパッドを
含むキャリパ−ユニット２５３ｍ（第６図に図式に表示
）へ油圧で接続している。

手動アクチュエータは２５３ｃでピボット止めされ、ピ
ストン２５３ｈに対して、スリップリングユニット３８
を通って下方へ塔を通って地面に到る捷で延在するボー
トンケーブル（Ｂｏｗｄｅｎ　ｃａｂｌｅ　）　２５３
　ｐによって動かされるレバー２５３ｏを含ん−でいる
。

経済的か風力発電機を提供するためには、頭部アセンブ
リは複雑で高価な装置を設置目的又は保守目的のために
要求することなく容易に起倒できる塔１２上に支持する
のがよい。

この方法は本発明の他の面においてみごとに解決されて
いる。第１図、３４図に示すように、塔１２は一般的な
もので六角形の断面を有する金属シェルを持ち、そのベ
ース２０は従来の方法で地中にアンカーされたベースプ
レートアセンブリ２５４上に支持されている。

塔の底はそれに固定し離れた一対のプレートを持ってお
りこれがベースプレートアセンブリに固定してそこから
上方に突き出している一対の対応するプレート２５８の
間にはさみ込まれている。４枚のプレート全部を貫通す
るピボットピンが塔をベースプレートアセンブリに支持
しており、塔が水平軸の回りに回転して起倒するのを許
容している。

一本クレーン３０の下端も又水平軸にょって板２５６に
載置さ、れている。一方１本クレーンの上端は支え線要
素２２に綱の中間点で固定している。支え線要素２６と
２８は塔の水平ピボット回転軸を含む平面を規定し、一
方支え線要素２２と２４は１本クレーン３０を含み塔の
水平ピボット回転軸に直角になっている平面を規定して
いる。夫々の支え線要素の下端は一般の方法で地中アン
カー２６０へ固定されている。各支え線要素は塔の長さ
方向の中間点で塔に固定されている。第３５図に示すよ
うに支え線要素２２と２８は実際には一本の連続する綱
の一部であって又支え線要素２４と２６は別の１本の連
続する支え綱の一部である。各支え綱は塔の両学会のフ
ランジ板２６２が互いにボルト付けされているところで
塔に固定されており、その固定はボルト２６４によって
フランジ板へ締め付ｎることによって成されている。塔
はたとえば５５フイート（１６，５ｍ）の高さで、支え
′綱は頂上から約１６フイート（４，８ｍ）の位置で塔
に取り付けられている。

一つの支え線要素、即ち第１図、３４図の例図における
要素２２は地中アンカーへ解放可能なカプリングによっ
て接続しており、そのカプリングは綱、要素２２の下端
に固定したアイ（小環）２６６と、支え線要素の有効長
さの調節を可能にするターンバックル２７０によって連
関する地中アンカーへ接続された協働フック２６Ｂとを
含んでいる。

アイ２６６がフック２６８から解放されると、塔１２と
１本クレーン３０は支え線要素２２と２４の水平面で一
体として旋回する。

塔はこのようにして第３４図に示す位置に倒される。そ
のとき頭部アセンブリは地面に近く保守可能になる。塔
がこの位置にあるとき支え線要素２４はたるんでいる。

支え線要素２６と２８（第３４図には示されていない）
によって規定される平面は塔が倒されるときこれらの支
え線要素の地中アンカー２６０同志の間で規定される水
平軸の回りで単に下方へ旋回する。倒れた位置において
は塔は支持１４２７　：）ｌ−に載って地面とは鋭角を
なして保持される。

塔を起倒するためにアイ２６６はブロック及びタックル
アセンブリ２７４に連結されており、これは支え線要素
２２の地中アンカー２６０と係合し、又アイ２６６を連
関する地中アンカーの方へ引っ張るため車２７６によっ
て引っ張るだめのケーブルを持っている。

この装置により塔は支持口辺２７２から離して起こされ
、第１図の位置へ設立される。そこでアイ２６６はフッ
ク２６８と係合し、ブロック及びタックルから分離され
る。塔を起こす間１本クレーン３０は塔と一体となって
旋回し最後には第１図の位置をとる。１本クレーンはそ
れに取り付けられている支え線要素２２の一領域を持ち
」二げており、そのため機械的に利点のある引っ張り力
がその領域に発揮される。

前記の塔設置、起倒装置はたソ一本のクレーン（好適に
は塔のベースに取り付けられている）を必要とするだけ
で４本の支え線要素は前記のすべての条件下で全く安定
している（塔を倒したとき塔と支え線要素２２の地中ア
ンカー２６０とのなす角が１８０°よりも小さいと仮定
する）。この支え網装置は塔の曲げモーメントを減少し
、より軽く安い塔及び塔ベースアンカーの大きさと費用
の減少を可能にする。使われていないとき１本クレーン
は塔の上へ折りたたまれている。

好適な実施例は著しい効率、経済性及び実用性を有する
風力発電機を提供するために一本となって発揮されるい
くつかの特徴を持っている。本発明によるある種の特徴
はいくらか変わったとしても他の多くの特徴はその捷ま
保持される。ここでいくつかの改造について簡単に記述
する。

好適か実施例において、羽根の内側部分はねじれており
外側部分はねじれていない。内側部分の平均ピッチは羽
根がピッチ変化機構をつけないで自己始動するのに充分
になっている。ある場合には、それは（変化ピッチでな
く）均一ピッチの内側部分（カフス）と内側部分よりも
小さいピッチ（たとえばゼロピッチ）を持つ外側部分と
によって達成される。

ある場合にはチャンネル形状を持つ翼桁を使用し、ウェ
ブの縁をとり寸とめないでもフランジはウェブに結合で
きる。

ある場合には制御装置は発電機からの回転数信号を交流
送電線の周波数で変化しない基準信号と比較するような
ものを採用してもよい。交流送電線から電力を吸収する
のを避けるために、発電機は発電しているときにのみ交
流送電線へ接続される。しかし、もし発電機が発電され
る速度に達する直前に交流送電線へ接続されるとすれば
吸収される電力の量はたいしたこともない。

羽根はスプリング押さえ型（たとえば、ねじりバー）以
外のピッチ固定機構を採用してもよい。それは羽根が超
過速モードになったとき羽根に及ぼされる遠心力によっ
て解消されるストップ又はラッチのようなものでよい。

又、羽根のピッチは始動の間、そして通常の運転速度に
なる寸で変化し、その後、超過速による遠心力によって
ストップ又はラッチの力が解消されるまで固定的に保持
されてもよい。（樹脂製の）翼桁に巻かれたフィラメン
トのためある機構は羽根のピッチを応力により発生する
クリープと独立に保持するよう要求される二そうでない
と樹脂のクリープは羽根のピッチを変えてし捷う（たと
えば、遠心力が樹脂製翼桁をねじって羽根のピッチを変
える）。

塔の起倒を助けるために支え線要素の一つを支持する支
柱は好適には、支持綱要素の塔に接続された部分から遠
い部分にその一端を固定され、その反対端（下端）は塔
と同一の水平のピボット回転軸にピボット回転するよう
に支持された一つの１本クレーンであるけれども、支柱
の下端は塔のピボット回転軸から離れた一つの軸の回り
にピボット回転してもよく、又一つの１本クレーン以外
の（たとえばＡフレーム）支柱を採用してもよい。又一
つの支柱付文え綱要素は塔の起倒に使用され、（たとえ
ば固いほうづえのような）別の型の構造を塔を立てた後
保持するのに使ってもよい。

超過速のあいだ中ピツチを増大する羽根が太いに好まし
いが超過速状態下においてピッチの減少する羽根も本発
明にもとずくいくつかの利点を持つことができる。

本発明にもとすく好適な実施例と可能な改造について前
述したが技術に堪能な者にとっては更にいろいろな変更
が本発明の原理と精神からはずれることなくなされ得る
ことを理解するであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にもとすく風力発電装置の全体の外観を
示す斜視図、 第２図は風力発電機の頭部アセンブリを構成する装置部
分の斜視図、− 第３図は発電機のロークーのだめの好適な取り付はハブ
構造を示す分解斜視図、 第４図は更にハブを示す部分的な断面を含む部分正面図
、 第５図はローターシャフト及びギアー列と組み合わされ
たハブを示す長手方向断面線図、第６図は塔の頂」−に
おける首振りベアリングと首振りダンパーを示す垂直断
面線、第６Ａ図は本発明において採用されているテレー
キ装置をやや図式ｖ３に示す斜視図、第７図は本発明に
もとず〈風力駆動ローター羽根を示す、平面内で羽根の
一部分を破断して断面で示した図、 第８図は矢印８−８の方向から見た第７図の羽根の端面
図、 第９−１１図は第７図の９−９．１０−１．０．１１−
１．１線で夫々切断した拡大断面線図、 第１２図は第７図の羽根を作る方法のグラフ式説明図、 第１３図は本発明による羽根支持用翼桁の平面図、 第１４図は、第１３図の１４−１４線において切断した
部分拡大断面図、 第１５図は翼桁を製造する方法の１過程を示す分解組立
斜視図、 第１６図は製造方法の次の過程を示す図解側面図、 第１７図は翼桁製造の別の過程を示す図解端面図、 第１８図は翼桁製造の更に別の過程を示す斜視図、 第１９．２０．２１図は第９．１０．１１図に夫々対応
する位置における羽根構造を詳細に示す短縮断面図、 第２２図は第７図のほぼ２２−２２線に沿って切断した
拡大部分断面図、 第２３図は第２２図の２３−２３線における断面図、 第２４図は羽根構造の詳細を示す部分的分解組立斜視図
、 第２５図は本発明にもとすくピンチダンパーの長手方向
断面図、 第２６と２７図は第２５図の２６−２６及び２７−２７
線で夫々切断した断面図、第２８図は超過速状態におい
て月１１良　のピッチが増大する方法を示す図解図、 第２９図は本発明にもとすいてローターの羽根が曲がっ
たり円すい形になったりする方法を示す図解図、 第３０図は風速によって変化する羽根の円すい角を示す
グラフ図、 第３１図は羽根構造の詳細を示す部分断面図、 第３２図は本発明による羽根支持用翼桁が羽根翼型構造
に対して曲がる様子を示す部分断面図、 第３３図は本発明において採用されている回路を示すブ
ロック図、 第３３Ａと３３Ｂ図は夫々更に電気系統を示す回路及び
論理線図、 第３４図は風力発電機の塔を持ち」二げる方法を説明す
る側面図、 第３５図は支え綱の塔への接続を示す水平断面図である
。 〔主要部分の符号の説明〕 １０　ローター １４．１６　羽根 １０２　翼壁 １０１　翼桁 １０４　根本リブ １９０　密封板 １７７　ダンパー ４２　シャフト ４４　シーソーハブ １２塔 １９４　シリンダー ２２０　容器 ３４　発電機 ２５４　ベースプレートアセンブリ ２２．２４．２６．２８　支え綱 ３０　１本クレーン ４０　電気機器 出願人　ジエー、ワーン　カーター、ジュニャジエー、
ワーン　カーター、シニャ 偽 報 ７４２−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、　風力発電装置において、 ローター羽根支持用翼桁は、細長いウェブの両長手方向
   縁を長手方向に張りわたしたフィラメントにより形成さ
   れるフランジと前記細長ウェブとから成り、前記フィラ
   メントは前記ウェブの長手方向縁を前記フランジに固着
   している硬化母材内に埋めこまれている、翼桁。 ２、　ウェブの長手方向縁はフランジによって互いの端
   と端をつなぐようにしてさや状に被われている、特許請
   求の範囲第１項に記載の翼桁。 ３、　翼桁が■ビームの形状をもっている、特許請求の
   範囲第１項に記載の翼桁。 ４、　翼桁はウェブの一端に固着された根本ブロックを
   有し、フィラメントは該根本ブロックの縁から前記ウェ
   ブの縁に連続して張りわたしである、特許請求の範囲第
   １項に記載の翼桁。 ５、　根本ブロックとフランジは、硬化母材内に埋め込
   まれ、該フランジに対して横方向に延在する他のフィラ
   メントによって取り巻かれている、特許請求の範囲第４
   項に記載の翼桁。 ６、　フランジ、ウェブ、及び根本ブロックはガラス繊
   維材から成る、特許請求の範囲第５項に記載の翼桁。 ７、　風力発電機のローター羽根を支持するための翼桁
   を製作する方法において、 細長いウェブの縁の長手方向全本にわたって、硬化状態
   に硬化可能の母材内のフィラメントを巻きつける工程を
   有し、該巻付は工程はウェブの長手方向の縁に沿ってフ
   ランジを形成するまで続けられ、前記母材を硬化して該
   フランジを硬化して該フランジを前記ウェブに結合する
   工程をさらに有する、翼桁を製作する方法。 ８、　フランジはウェブの長手方向縁をさや状に被うよ
   うに形成される、特許請求の範囲第７項に記載の方法。 ９、　巻きつけ工程に先立って、ウェブの一端を根本ブ
   ロックに固着し、フィラメントを前記根本ブロックの縁
   及びウェブの縁のまわりに巻きつける、特許請求の範囲
   第７項に記載の方法。 １０、母材内の他のフィラメントを根本ブロックとフラ
   ンジのまわりに横方向に巻きつけ、前記母材を硬化状態
   に硬化する、特許請求の範囲第９項に記載の方法。 １１、巻きつけ工程に先立って、ウェブをフランジの形
   状を画成する型の中に載置し、核型を回転させて巻きつ
   け工程を行なう、特許請求の範囲第７項に記載の方法。 １２、硬化中に巻きつけられたフランジに圧力をかける
   、特許請求の範囲第１１項に記載の方法。