JPS61240900A

JPS61240900A - 風車発電装置

Info

Publication number: JPS61240900A
Application number: JP60080800A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Oishi; 強大石
Original assignee: ORIENTAL KIDEN KK
Current assignee: ORIENTAL KIDEN KK
Priority date: 1985-04-15
Filing date: 1985-04-15
Publication date: 1986-10-27

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】［発明の技術分野］本発明は風車発電装置に関し、［＠車で得られたエネル
ギーを安価な手段で効率良く取出せるようにしたもので
ある。

［発明の技術的背景］従来の風車発電装置の一例を第２図に示す。この図にお
いて、風車２１からのエネルギーは、クラッチ２２を介
して減増速量（変速器）２３を駆動し、その回転出力で
発電機２４を働かせる。発電機２４への駆動入力の回転
数は、回転数検出手段２５にて検出される。その検出出
力は、速度変更信号発生器２６に供給して同発生器２６
の出力信号で減増速量２３の速度を、段階的に切換制御
している。これにより、減増速量２３は、風車２１の回
転速度を、ある範囲内で数段階の一定速度に増速して次
段に伝達している。この動力を入力シャフトで受ける発
電１ａ２４は、所定値の電力エネルギーを蓄電池２７に
供給し蓄積する。そして、蓄電池２７からの直流電圧は
、交流出力を得るためのインバータ２８を介して負荷側
に導出される。

このような構成の風車発電装置は、起動時、蓄電池２７
に予め蓄えられた直流電圧を利用して出力を発生させ、
風車２１からの動力が発電機２４に供給されると、逐次
蓄電池２７へ充電が行なわれて安定した電力を得るもの
である。また、起動時、あるいは風力の急変時には、減
増連盟２３の回転出力が、風車２１の所定回転数範囲に
応じた数段階の一定速度に制御されることで、発電機２
４は、その入力シャフトの回転数変化にかかわらず、一
定の電力を発生する。

［背景技術の問題点コ１）従来の装置は、他の風力発電方式がそうであるよう
に、無風時対策として電力を蓄積しておく手段、即ち、
蓄電池２７が不可欠である。・この蓄電池２７は非常に
高価で、この種の発電方式の最大の問題点であった。

２）また、従来の装置は、刻々変化する風向、ｆｆｉ力
の変動によって、発電機２４の変換効率が極端に変わる
ことのないように、発電機２４の入力シャフトの回転数
を検出して減増連盟２３にフィードバックする手段を設
けることで、減増連盟２３の変速率を数段にわたって切
換え、特に微少な風力下でも所定レベルの駆動速度が発
電機２４に伝達されるようにしている。したがって、発
電機２４の入力シャフトには、風車２１の広範囲な回転
数変化に応じて数段階に変化する回転数が伝達されるこ
とになる。このため、発電機２４は、回転数が変化して
も、これにかかわらず所定値の電力エネルギーに変換で
きる特殊機が要求され、高価な特殊発Ｎ機を使用しなけ
ればならないという欠点があった。

３）また、従来の装置は、交流出力が必要な場合、直流
を交流に変換するインバータ２８が必要であり、交流及
び直流発電機のいずれも使用できる手段の提供が望まれ
る。

４）更に、従来の装置は、起動時あるいは風力の急変時
に、減増連盟２３を段階的に切換制御しているので、起
動が困難であったり制動力が発生し易く、リンクに摩耗
を生じる等の欠点があった。

［発明の目的］本発明は上述した点に鑑、み、起動及び風力の急変化に
あって円滑な運転を行い得ると共に、安価で効率の良い
風力発電手段を提供することを目的とする。

［発明の概要］上記目的を達成するため、本発明は１つのフライホイー
ルの両端面にそれぞれ近接される第１及び第２のコイル
装置を、互いにフライホイールに電磁結合させて成る無
段変速手段を設け、第１のコイル装置には風車からの回
転動力を伝達する一方、第２のコイル装置は発電機の入
力シャフトに取付け、風車の回転数とフライホイールの
回転数との差に応じてフライホイールと第１のコイル装
置との電磁結合度を制御し、且つ、発電機の入力シャフ
トの回転数に応じてフライホイールと第２のコイル装置
との電磁結合度を制御するように構成し、例えば、微弱
な風力下では第１のコイル装置を通して風車からのエネ
ルギーがフライホイールに伝達されるのを抑制し、発電
機の回転数が変動したときには、フライホイールに蓄積
したエネルギーが第２のコイル装置に伝達される量を制
御したものである。

［発明の実施例］以下、本発明を図示の実施例について説明する。

第１図は本発明に係る風車発電装置の一実施例を示す原
理構成図である。

第１図において、符号１は風車、２は磁気カップリング
を利用した無段変速器、３は直流（又は交流）発電機で
あり、無段変速器２は、一つのフライホイール４の原動
側及び従動側端面にギャップを介してそれぞれ第１及び
第２のコイル５，６を電磁結合させた構造である。

風車１からの回転動力は、歯車７を介して、一端に前記
第１のコイル装置５が巻回された第１の風力動力伝達シ
ャフト８の他端に伝達される。一方、第２のコイル装置
６は発電機３の入力シャフトである第２の風力動力伝達
シャフト９の一端に巻回され、このシャフト９の他端は
、発電機３内で回転子（不図示）を回転させるようにし
である。

また、本発明は第１のコイル装置５に励磁電流を供給す
る制御電源１０を差動増幅器１２の出力にて可変出来る
ようになっている。この差動増幅器１２は一方の入力電
極１２ａに第１のシャフト８の回転数を検出する第１の
回転数検出手段１３からの信号が供給されるようになっ
ている。また、差動増幅器１２の他方の入力電極１２ｂ
にはフライホイール４の回転数を検出する第２の回転数
検出手段１４からの信号が供給されるようになっている
。そして、本発明は更に、第２のシャフト９、即ち、発
電機３の回転数を検出する第３の回転数検出手段１５を
備えている。この検出手段１５はその出力を誤差増幅器
１６に導入している。誤差増幅器１６は予め内部に設定
しである基準の回転数対応電圧と第３の回転数検出手段
１５からの信号とを比較し、その誤差信号を第２のコイ
ル装置６への励１電流を制御する制御電源１７に供給し
てその出力電流を可変している。

上記構成からなる風力発電装置によれば、フライホイー
ル４、第１．第２コイル装置５．６からなる無段変速器
２は、第１及び、第２のコイル装置５，６の励磁電流が
互いに独立に可変されることで、フライホイール４との
電磁結合度が制御され、風車１の回転数にかかわらず第
２のシャフト９の回転数を一定の値にキープすることが
でき、起動時及び、風力の急変にあっても、動力を連続
的に発電′／ａ３に伝達して円滑な運転を行うことがで
きるものである。

即ち、風車１からの回転動力は歯車７を介して第１のシ
ャフト８に伝達され、コイル装置５に所定値の励磁電流
を供給すると、コイル装置５とフライホイール４との間
に速度の差を生ずることからフライホイール４がコイル
装置５による磁束を切り、渦電流が発生する。こによっ
て発生する電磁力は、フライホイール４にトルクを与え
、風車１からの風力エネルギーがフライホイール４に蓄
積されて回転速度を増すと共に、第２のコイル装＠６と
の端面にもうず電流が生じてシャフト９を回転駆動し、
発電機３より電力エネルギーが取出されるものである。

また、起動時、及び風力の急変時には、風車１の回転数
が零に近くなるが、そのときのシャフト８及びフライホ
イール４の回転数を第１及び、第２の検出手段１３で検
出することで、風車１の回転数とフライホイール４との
回転数が比較され、その差に応じた励磁電流が制御電源
１ｏより第１のコイル装置５に供給されて、コイル装置
５による磁束を小さくしてうず電流を少くなし、フライ
ホイール４には風車１からの動力が伝達されなくなる。

このため、フライホイール４は、自己が蓄積している回
転エネルギーで回転を持続しコイル装置６による磁束に
よって生ずるうず電流でシャフト９を回転駆動する。ま
た、風車１が充分に回転を伝えているとき、シャフト９
の回転数が変化しても、この回転数を第３の検出手段１
５にて検出し、その出力を誤差増幅器１６に導入して基
準回転数との差に応じた信号で制御電源１７より所定値
の励１１電流を発生するようにしているので、コイル装
置６による磁束が抑制されて発電機３はフライホイール
４の持つ回転エネルギーの影響を受けなくなる。このた
め、シャフト９は自然に速度が低下するが、再び制御電
源１７からの励１１電流が変ることで、回転数は常時一
定に保たれることになる。

この様に本発明は、回転エネルギーを保持するフライホ
イール４に二つのコイル装置をＮ磁的に結合させた無段
変速器を利用して風車のエネルギーを発電機に伝達し、
この電磁結合の結合度を原動側及び、従動側の状況に応
じて制御するようにしたので以下のような利点がある。

１）エネルギーの蓄積をフライホイールにて行うため、
蓄電池を使用する従来の構成より安価である。

２）無段変速のため、広範囲な風車の回転に対して、発
電機の回転数をほぼ一定に保つことができるので、標準
の発電機を使用することができる。

３）出力が交流なら交流発電機を、直流なら直流発電機
を使用できるのでインバータが不要となり、場合に応じ
て種類を選択すればよい。

４）風車とフライホイールとの回転数を検出し、風車が
零近くに急変しても両者の回転数の差に応じて無段変速
器で素早く結合を切り離せるようにしたので制動力が加
わらずエネルギーの無駄な消費が無い。

尚、無段変速器の構造は図では簡略化しているが通常の
誘導発電機の構造にしたり、フライホイール４を断面Ｈ
状の円筒形に構成し、各対応する凹所内にコイル装置５
．６を設けた構造にしてもよい。

［発明の効果１以上説明したように、本発明によれば風車からのエネル
ギーの蓄積機能を果すフライホイールにそれぞれコイル
装置を電磁結合して無段変速器を構成し、その結合度を
風車及び、負荷側の状況に応じて制御するようにしたの
で、風車からの動力を連続的に発電機に伝達でき、起動
時や風力の急変があっても円滑な運転が行え、極めて安
価で効率の良い発電手段を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る風車発電装置の一実施例を示す原
理構成図、第２図は従来の装置を示す概略図である。１・・・風車、　　　　　　２・・・無段変速器、３・
・・発電機、　　　　　４・・・フライホイール、５．
６・・・コイル装置、　７・・・歯車、８．９・・・シ
ャフト、１０．１７・・・制御電源、１２・・・差動増幅器、１
３．１４．１５・・・回転数検出手段、１６・・・誤差
増幅器。第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】風車からの回転動力を伝達する原動側シャフトに第１の
コイル装置を取付け、このコイル装置に、フライホイー
ルの相対応する端面の一方をギャップを介して相互に電
磁結合させる一方、前記フライホイールの他方の端面に
従動側シャフトに取付けた第２のコイル装置を相互に電
磁結合して成る無段変速手段と、この変速手段からの回転動力が前記従動側シャフトを介
して供給され、上記動力に基く出力電力を発生する発電
機と、前記原動側シャフトの回転数と、フライホイールの回転
数との差を検出し、この検出出力で第１のコイルの励磁
電流を制御してフライホイールへの風車からの動力伝達
量を調整する第１の制御手段と、前記従動側シャフトの回転数を検出し、この検出出力で
第２のコイルの励磁電流を制御して発電機へのフライホ
イールからの動力を一定にキープする第２の制御手段と
を具備して成る風車発電装置。