JPS6081473A - 風力発電装置 - 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】 Ｊｒ業にの利用分野 この発明は風カ発゛市装置に関し、詳しくは風のエネル
ギーを４１効に利用して゛屯カの鍔１減を１４る風力発
゛ＩＬ装置番ζ関１−るものである。

従来技術 周知のように、風カ発′市装置は、風力によってお実車
およびこれに接続された発電機を回転させて゛電力を得
る装置であり、この発′屯機には照明器用、伝熱器等種
々の負荷が接続される。従来この種の負荷には、直接商
用゛電源もしくは独立電源から電力を供給しているか、
風力発電装置を用いると電力の節減となる。ところで従
来のこの種の風力発電装置においては、風のエネルギー
は不安定で強風となると発電機が高速で回転して高出力
を発生する一方、微風になると低速回転となる等風速の
影響を受けて発電機の回転速度が変化してしまい出力が
不安定なものとなっていた。

発明の［１的 この発明はこのような実情を背景としてなされたもので
　その目的とするところは、風速の影響を受けることな
く負荷に安定した電力を供ｉ１’ｉできる風力発電装置
を提供することにある。

発明の構成 この発明は前記の目的を達成するために、風巾の発心機
に別の電源で駆動する電動機を接続し、この電動機に発
電機の出力か所定値以下になったとき制御装置により電
源を接続し、゛セ動機により発動機を駆動するようにな
したことを特徴としている。

実施例 以下、この発明の一実施例を添づ・１図面に基づいて詳
細に説明する。

第１図はこの実施例の風力発電装置を示し、風力発電装
置１は、脚部２に発電機３を軸が垂直方向に位置するよ
うに固定してあり、Ｌ方の軸３ａは＝一方向クラツチ４
を介して回転軸５に接続されている。回転軸５は水平面
内で回転自存に設けられたナセル６内で［て示しないへ
ヘルギャによって水平方向に変換された後風受部７に連
結されている。−・力、５Ｆ：電機３の下刃の軸３ｂは
一方面クラッチ８を介して回転軸９に接ワ°シされてい
る。さらに、ベペルキャＩＯを介して水平面内に配設さ
れたフレキンプルシフト１１に接続されており、このフ
レキンプルシフト１１は゛電動機１２に連結されている
。

前記の一方向りランチ４，８は発電機軸３ａ、３ｂを同
一方向に回転させる方向でのみ作らフランチ４を介し、
またエンジン１２の回転出力は回転軸９からフランチ８
を介してこられの発電軸３ａ、３ｂに伝達するようにな
っている。風受部７の回転出力が回転軸５からフランチ
４を介して発電機３を駆動するときは、クラ、チ８は接
続せず回転力を電動機１２に伝えない。一方ｒ［動機１
２の回転出力がフレキジルシャフト１１１回転軸９から
フランチ８を介して発「Ｌ機３を駆動する際に、電動１
！１２の回転出力か風受部７の回転出力を越えるとフラ
ンチ４は接続せず風受部７に回転出力を伝達しない。　
前記゛；シ動機１２は制御装置１３により駆動され、こ
の制御装Ｈ１３は発゛ル機３から出力された電力の周波
数を検出し、設定周波数より小さい場合に１１）制御装
置１３により１［動機１２に重力を供給して駆動し、発
電機３の電力を安冗させる。電動機１２の電源として商
用型理もしくは独ケの電源１４を用いる。

前記風受部７は２枚のプレート１５とこのプレート１５
のピッチ角を調節するロータノ＼ブ１６とからなり、こ
れらが一体重に回転するようナセル６を挿通した回転軸
５に連結されている。

＋ｉｉｉ記ロータハブ１６は第２図に示すように構成さ
れている。すなわち、ロータハブ１６は内部の中央に位
１１ｖｉするブレード１５の回転部１７と、この）、右
に（マ装置し荷重変動によって回転部１７を回転する遠
心可動部１８とで構成されている。回転部１７の円形プ
レート１９は図示しないヘアリングを介して回動自在に
設けられたプレー１”　１５の軸端部２０に嵌着されて
いる。

そして円形プレート１９の中心線トには（／パー２１が
外力に向けて突出して設けられており、その端部にはロ
ット２２のそねぞれの端部を回ＪＪ＋　Ｉ’ｌ在に軸支
させである。そしてこれらのロット２２の他力の端部は
ロータハゲ１６の〕、右に（ゼ装置する遠心可動部１８
に接続されている。

遠心可動部１８のフライウェイト２３には、口、　Ｆ’
　２２の端部が軸支され往復動計１４１に設けられてい
る。このフライウェイト２３の外方には永久磁石２４が
固定されている。さらに外力には永久磁石２４と反対極
の永久磁石２５を固ＡＩした支持部材２６が固定されて
いる。そして永久磁石２４と永久磁石２５との間には柔
軟性な人材で形成されたタンパ−２７か介４され、コイ
ルスプリング２８でフライウェイト２３を畠に内方へ伺
勢している。フライウェイト２３は風受部７の回転が所
定の回転速度になるとその遠心力でスプリング２８に抗
して永久形イー＋２５の方向へ移動する。これにより口
・ント２２を弓１つ集り、回転部１７をＩＵ１転させプ
レー１−１５のピンチ角の変換をして回転速度の制御を
し定回転を保って運転をする。そして強風で風車運転ｆ
ｉ域を越えれば、風を逃がして装置の安弓ゝを保一つ。

前記タンパ−２７は永久磁イＩ２４と永久磁石２５か吸
引力で吸引されて固７１する際に、耐撃力で破損するこ
とがないようにすると同時にフライウェイト２３に（動
く遠心力とコイルスプリング２８との／＼ンチングを防
〈役［１を果している。そして風速が低下するとスプリ
ング２８のスプリング力によって自動的に永久磁石２４
は元位置に復帰し１１ｊ記の状態が解除される。

タンパ−２７には空気通孔２７ａが形成されており、ダ
ンパー２７の収縮伸張作動を容易にしている。

次に、第３図に基づいてこの実施例の回路を説明する。

制御装Ｒ１３の周波数検出回路２９は風速の変動に対応
し発電機ド回路３０から出力された信号の周波数を検出
する。発電機１：回路３０には配線用遮断器３１、手動
スイフチ３２を介して負荷３３が接続されている。発電
機３はこの実施例では単相同期発電機を用いている。そ
して負荷３３としては例えば照明器具、屯熱器等種々の
ものかある。

前記周波数検出回路２９で検出した周波数により回転数
比較回路３４で風車の回転速度Ｎ１が設定の回転速度Ｎ
２と比較される。風巾の回転速度Ｎｌが設定の回転速度
Ｎ２以下であれば７し動機駆動回路３５に出力され、−
力設定の回転速度Ｎ２以」二であれば出力されない。電
動機駆動回路３５はこの回転数比較回路３４からの出力
により電動機操作回路３６の操作スイフチ３７を閉しる
。電動機操作回路３６は商用電源または独立の電源１４
から配線用遮断機３８を介して電動機１２に電力を供給
する。この電動機１２として例えば誘導電動機が用いら
れ、誘導電動機は構造が簡単で安価であり、一定の回転
速度で回転して電動機３を駆動する。

次に、この実施例の作動について説明する。

風力が１・分あるときはブレード１５が風のエネルギー
を吸収して回転し、発電機３で発電［７て負荷３３に必
要な電力を供給する。負荷の要求以１．にプレー１・１
５が回転させられた場合には、第２図に示すようにフラ
イウェイト２３か遠心力によってコイルスプリング２８
に抗して外方に移動させられるのに＋心１．’、’でそ
の変位の分ロア　１’　２２がそれぞれ外力に引っ張ら
れて円形プレー）１９を時計方向に回転させる。これに
よりブレード１５のピンチ角が調整されて風向と平行を
なす方向に回転し発電機３の回転速度を一定に保つ。

このように風力が十分にる場合または要求負荷以」二の
風速がある場合は、制御装置１３は作動ぜず、電動機操
作回路３６の操作スイッチ３７は開いており、電動機１
２に電力は供給されない。

一カ風力が負荷の要求に対し多少下まわる場合、または
発電機の要求負荷が定格出力を越えて発電機の回転速度
が低ドした場合には前記した制御装置１３の周波数秒出
回ＶＩＩ２９で発゛屯機３の出力周波数を検出し、電動
機駆動回路３５により゛電動機操作回路３６の操作スイ
フチ３７を閉しる。

プレート１５の回転速度Ｎｌがある所定の設定回転速度
Ｎ２以下の場合は、制御装置１３により電動機１２の駆
動し、その駆動力を一方向りランチ８を介して発＠、機
３に伝達し、負荷３３に必要な電力を風力と電動機１２
の駆動力とにより供給する。このとき電動機１２の回転
速度がプレー１”　ｌ　５の回転速度Ｎ１以Ｊ二になる
と、　・方向クランチ４が切断しプレート１５に電動機
１２の駆動力が伝達しない。

風力が回復してプレー１”　ｌ　５の回転速度Ｎ１が負
荷３３に供給するに十分な回転速度になれば、制御装置
１３がブレード１５の回転速度を検知し、電動機１３の
操作スイッチ３７を開き電動機１２の駆動を停止■−す
る。

なお、プレー）・１５の回転速度の検知は前記の発毛機
の周波数によることなく、電圧または１Ｌ流の変動から
検知してもよく、さらにプレー１：’　ｌ　５の回転軸
５からパルス・センナ等によって１１’ｌ接検出するよ
うにしてもよい。

また、前記実施例の発電機１回路３０と電動機操作回路
３６との間に補助回路３９を設け、この補助回路３９に
スイフチ４０を備える。そしてプレー１”　１５の回転
速度を回転軸５から直接に検知してアクチュエータ４１
でこのスイフチ４０を操作するようにする。これにより
風力がない場合または電動機１２と風力とで負荷３３に
所定の出力の供給が得られない場合等に、スイ、７ヂ４
０を閉し商用電源または独１゛ｆの電源１４から負荷３
３に直接電力を供給する。なお、この場合のアクチュエ
ータ４１の１′］動はブレートＩ　５の回転速度、発Ｉ
Ｅ機３の電力、周波像、電圧、電流等の変動から検知す
るようにしてもよい。また゛電源１４への切換は自動で
もよいし、手動の切換によってもよい。

発明の効果 この発明は以上のように、発電機に別のＩＥ源で駆動す
る電動機を接続し、発゛市機の出力が所定値以下になっ
たとき制御装置により電動機を駆動し、電動機で発゛Ｉ
［機を駆動するようになしたから、風速の影響を受ける
ことがなく発毛機により、負荷に安定したｉｋ力を供給
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の風力発電装置を示す正面
図、第２図はロータハブの断面図、第３図は風力発電装
置の回路図である。 ３・・・発′ｉＩｔ機　１２・・・電動機　１３・・・
制御装置１４・・・ブレード　３２・・・負荷

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 風車の回転力で発電機を駆動し、この発電機に負荷を接
   続した風力発電装置において、前記発電機に別の電源で
   駆動する電動機を接続し、この′電動機に発電機の出力
   が所定値以下になったとき制御装置により電源を接続し
   、電動機により発動機を駆動するようになした風カ発電
   装煮。