WO2013114561A1 - 風力発電装置の伝達機構 - Google Patents

風力発電装置の伝達機構 Download PDF

Info

Publication number
WO2013114561A1
WO2013114561A1 PCT/JP2012/052106 JP2012052106W WO2013114561A1 WO 2013114561 A1 WO2013114561 A1 WO 2013114561A1 JP 2012052106 W JP2012052106 W JP 2012052106W WO 2013114561 A1 WO2013114561 A1 WO 2013114561A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
generator
wind
wind turbine
gear
bevel gear
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/052106
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
英一 城間
Original Assignee
Shiroma Eiichi
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shiroma Eiichi filed Critical Shiroma Eiichi
Priority to PCT/JP2012/052106 priority Critical patent/WO2013114561A1/ja
Publication of WO2013114561A1 publication Critical patent/WO2013114561A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/005—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  the axis being vertical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/21—Rotors for wind turbines
    • F05B2240/211—Rotors for wind turbines with vertical axis
    • F05B2240/213—Rotors for wind turbines with vertical axis of the Savonius type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/21—Rotors for wind turbines
    • F05B2240/211—Rotors for wind turbines with vertical axis
    • F05B2240/214—Rotors for wind turbines with vertical axis of the Musgrove or "H"-type
    • 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
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Definitions

  • the present invention extends the transmission mechanism using couples, in particular the transmission mechanism utilizing couples by gear means, and the wind power capable of wind power generation as far as possible from a slight wind to a strong wind as much as possible to drive the wind power generator more effectively.
  • Transmission mechanisms that are made available to
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-124771 Japanese Patent Application Publication No. 2006-46306 Japanese Patent Application Publication No. 2005-248939
  • the types of windmills can be roughly classified into horizontal axis types represented by propeller type windmills as described in Patent Document 1 and vertical axis windmills such as Shiiro mill type windmills as described in Patent Document 2.
  • vertical axis windmills such as Shiiro mill type windmills as described in Patent Document 2.
  • FIG. 1 when changing the direction, if it is performed with only one pair of bevel gears, the stability is poor, stable power generation is impossible, and the transmission mechanism using couples can generate power stably and smoothly. Therefore, particularly when driving a plurality of generators with one wind turbine, it is desirable to use a couple.
  • the technical problem of the present invention is to focus on such problems and to enable transmission using a stable couple when driving a plurality of generators.
  • Nuclear power generation has been put to practical use as a last resort that does not use fossil fuels, but if there is a problem, it is dangerous to take care of it, so it is imperative to review nuclear power generation. Considering such situations, it is desirable to make more effective use of wind power. However, since only about 3 m / s to 25 m / s can be used while adjusting the angle of the blades of the wind turbine, it is necessary to devise that the generator can be sufficiently driven even in summer when the wind power is weak.
  • the second technical problem of the present invention is to focus on such problems and expand wind power capable of wind power generation from slight wind to strong wind as much as possible, and to enable more effective use of wind power.
  • Claim 1 detects that the wind power is not strong.
  • the rotation of the shaft of the gear with a large gear ratio is transmitted by attraction by the magnetic force with the ring linked with the rotating cylinder, and the generator is driven, whereby the wind power is not strong
  • Claim 2 detects that the wind power is not strong, In order to select a gear with a large gear ratio, the rotation of the shaft of the gear with a large gear ratio is transmitted by attraction by the magnetic force with the ring linked with the rotating cylinder, and the generator is driven, whereby the wind power is not strong Transmission of a wind turbine generator configured to drive one or more generators by driving a number of generators smaller than the number of wind turbines by increasing the acceleration ratio in the case or combining the outputs of a plurality of wind turbines It is a mechanism. That is, claim 1 is the invention of the method, whereas claim 2 is the invention of the object.
  • each claim detects the rotational speed of the wind power or the wind turbine, and as a result, when the wind power is not strong, that is, when the wind power is weak, a ring interlocked with the rotating cylinder to select a gear having a large speed increase ratio.
  • the speed increasing ratio in the case of not being strong is increased compared to the case where the wind power is strong.
  • the speed is increased by the normal speed increasing machine at the front stage of the generator.
  • the detection of the rotational speed of the wind turbine may be performed at any site.
  • one or more generators can be driven by driving the number of generators smaller than the number of windmills by combining the outputs of the plurality of windmills as shown in FIG. 3 to FIG.
  • a bevel gear is provided on the output shaft of the horizontal axis wind turbine, and the bevel gears are arranged in a pair so as to face each other in the vertical direction.
  • a generator may be connected and driven to the pair of bevel gears, or a wind turbine for wind power generation may be connected to enable generation of weak wind.
  • a small diameter bevel gear is fixed inside the pair of large diameter bevel gears. 3.
  • the pair of large diameter bevel gears may be driven by connecting a generator, or may be connected with a wind turbine for wind power generation to enable generation of weak wind or power.
  • the bevel gear is disposed vertically on the output shaft of the vertical axis wind turbine and the bevel gear facing the bevel gear is disposed to drive the generator or connect the windmill.
  • the transmission mechanism of the wind turbine generator according to claim 2 characterized in that a bevel gear which drives a generator or rotates with a wind turbine is disposed between the pair of bevel gears.
  • a sixth aspect of the present invention relates to a structure in which a small diameter bevel gear is connected to the inside of a pair of large diameter gears and driven by a vertical axis wind turbine as shown in FIG.
  • the wind power according to claim 2 characterized in that the pair of small diameter bevel gears are engaged with the bevel gear on the generator side, and the large diameter gears between the pair of large diameter gears are connected with the generator or the horizontal axis wind turbine. It is a transmission mechanism of a power generator.
  • a downwind system wind turbine is provided at a position facing the upwind system wind turbine and / or a vertical axis wind turbine is provided to drive the generator with a plurality of wind turbines. It is a transfer mechanism of the wind power generator of Claim 2 characterized by the above-mentioned.
  • the rotational speed of the wind power or the wind turbine is detected, and as a result, when the wind power is weak, the ring interlocked with the rotating cylinder and the magnetic force are attracted to select a gear having a large speed increase ratio.
  • the speed increase ratio in the weak case is increased compared to when the wind power is strong, and then the speed is increased by the normal speed increaser in the former stage of the generator, and a plurality of wind turbines Since the output of the generator is combined to drive a smaller number of generators than the number of wind turbines, power can be generated even in high-speed winds and high winds as in summer, expanding the power generation range as much as possible, It can be used more effectively.
  • all the bevel gears are driven or driven not only at one place but also at two places separated by 180 degrees, so that a couple is generated or the couple is driven stably. It will be. Therefore, it is suitable for wind power generation even with slight wind or weak wind.
  • the pair of large diameter bevel gears receives the driving force by the outer large diameter bevel gears and drives the generator by the inner small diameter bevel gears, the load can be driven faster.
  • the shafts of a pair of large diameter bevel gears are connected to a generator, more generators can be driven, and when connected to a wind turbine, even small wind or weak wind can generate electric power.
  • the outer large diameter bevel gear receives the driving force from the vertical shaft type wind turbine and the inner small diameter bevel gear drives the generator, a larger load can be driven.
  • the load is driven even with the outer large diameter bevel gear, many generators can be driven, and when connected with the wind turbine, even small wind or weak wind can generate electric power.
  • the downwind system wind turbine since the downwind system wind turbine is provided at a position facing the upwind system wind turbine, power can be generated by the power of the downwind system wind turbine.
  • a structure is also possible in which a downwind system windmill and a vertical axis wind turbine are provided and a generator is driven by a plurality of wind turbines, and instead of the downwind system wind turbine, a vertical axis wind turbine may be provided.
  • a vertical axis wind turbine is provided instead of the downwind wind turbine, the number of bevel gears is further increased to change the direction.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of an embodiment of a ratio switching device for weak and strong winds in order to expand wind power capable of wind power generation as much as possible from slight winds to strong winds.
  • FIG. 7 is a side view of an embodiment in which the ratio switching device is realized by a spur gear. It is a top view of the example which drives one generator with a couple by two horizontal axis type windmills. It is a side view of the example which drives one generator using couple power with two vertical axis type windmills. It is a front view showing an example using a timing belt instead of a gear. It is a side view showing an embodiment which drives a generator with a horizontal axis type windmill.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment in which two types of speed increasing means are provided in order to expand wind power capable of wind power generation as much as possible from slight wind to strong wind.
  • the wind power generator can be divided into a wind turbine that rotates with wind power, a speed increaser that accelerates the rotation speed of the wind turbine to a rotation speed suitable for driving the generator, and the generator.
  • the device for dividing the speed of the wind turbine according to the wind power according to the present invention is provided between the wind turbine and the speed increaser.
  • the embodiment of FIG. 1 has a small diameter bevel gear 61 and a large diameter bevel gear 62 which are rotated by the rotation shaft 2 of the wind turbine 1, and speed increasing bevel gears 71 and 72 which are rotated by the respective bevel gears 61 and 62. have. While the speed increasing bevel gear 72 is for a low ratio with a low speed increasing ratio, the speed increasing bevel gear 71 is for a high ratio with a high speed increasing ratio.
  • the large-diameter low-ratio speed increasing bevel gear 72 fixes the cylindrical electromagnet Mg1 to the large-diameter shaft section 73, and the small-diameter shaft section 74 of the small-diameter high-ratio speed increasing bevel gear 71 penetrates
  • the electromagnets Mg2 and Mg3 are formed in a cylindrical shape.
  • the electromagnets Mg2 and Mg3 constituting the electromagnetic clutch means are also formed in a cylindrical or donut shape, and the coil c is wound on the outside, and a bobbin-shaped iron core i is provided inside.
  • the electromagnets Mg1 and Mg3 on both sides can rotate independently of the inner iron core i and the outer coil c, and the iron core i of the electromagnet Mg1 on the left side of the figure has a large diameter shaft 73 for low ratio.
  • the iron core i of the electromagnet Mg3 on the right side of the figure is fixed to the small diameter shaft 74 for high ratio.
  • the small diameter shaft portion 74 is a nonmagnetic material that does not easily leak magnetic flux.
  • the iron core i of the middle electromagnet Mg2 is fixed to the outer rotating cylinder 8, and the right end of the rotating cylinder 8 is a spline shaft 81, and is connected to the step-up gear at the front stage of the generator.
  • Disposed on the inside and outside of the rotating cylinder 8 is a conductive brush B..., Which is in pressure contact with a cylindrical conductive electrode provided on the inner and outer surfaces of the rotating cylinder 8 by spring pressure.
  • the inner brush B is connected to both ends of each coil c of the electromagnet, and the outer brush B is connected to a power supply. The on / off of the power supply is controlled by a detection signal S output from the detector 9 of the rotational speed of the wind turbine.
  • the generator can not be cut in unless the speed is increased at a high ratio because the rotational speed of the wind turbine is low. Is turned on, and if necessary, the middle electromagnet Mg2 is energized to have the opposite polarity. As a result, the middle electromagnet Mg2 is attracted and attracted to the rightmost electromagnet Mg3. Therefore, the rotary cylinder 8 is rotated at a high ratio via the electromagnet Mg2 in the middle, the speed increasing machine is driven via the spline shaft 81, and the generator is driven at the rated speed of 1500 rpm to 1800 rpm to generate power.
  • the power of the electromagnet Mg1 at the left end of the figure is turned on by the detection signal S. Is energized so as to have a reverse polarity, the electromagnet Mg2 in the middle is attracted and adsorbed to the electromagnet Mg1 at the left end. As a result, the rotary cylinder 8 is rotated at a low ratio via the electromagnet Mg2 in the middle, the speed increasing machine is driven via the spline shaft 81, and the generator is driven at the rated speed of 1500 rpm to 1800 rpm to generate power.
  • clutch means for ON / OFF is interposed also between the step-up gear and the generator, and the driving force of the generator only at the time of switching by the electromagnets Mg1 to Mg3. You may block it. With known brakes, the rotation of the wind turbine itself may be stopped.
  • the electromagnet Mg2 in the middle can be replaced by a coil that generates a magnetic force, and a permanent magnet can be used, or a magnetic substance adsorbed to the left and right electromagnets Mg1 and Mg3 can be used.
  • the output of a cup anemometer or an air vane may be used as the signal S.
  • the gear speed increasing means for dividing the wind turbine speed into two the speed increasing ratio of one speed increasing means may be zero.
  • the gears of the low ratio speed increasing means have the same diameter, and neither speed increase nor speed reduction is possible.
  • FIG. 2 is a side view of an embodiment in which the rotational speed of the wind turbine is divided into two by a spur gear and an embodiment in which a brush is not used.
  • a speed increasing spur gear 13 having a large diameter spur gear 11 and a small diameter spur gear 12 rotated by the rotation shaft 2 of the wind turbine 1 and being rotated by the respective spur gears 11 and 12
  • the speed increasing spur gear 14 is for a low speed ratio with a low speed increasing ratio
  • the speed increasing spur gear 13 is for a high speed ratio with a high speed increasing ratio.
  • the ratio switching device is a brushless embodiment.
  • the clutch means controlled by the detection signal S output from the detector 9 is not limited to the electromagnetic clutch, but may be a fluid clutch or the like. If the wind speed becomes weak as in summer, it is possible to stop the rotation of the wind turbine by a known braking means and then manually switch to a high-ratio manual speed-up.
  • a brushless is also possible. That is, as shown in FIG. 2, only the left end is an electromagnet Mg1, the middle electromagnet Mg2 is replaced by a connection ring made of permanent magnets, and the right end electromagnetic Mg3 is replaced by a high ratio ring made of magnetic material or permanent magnet. Then, assuming that it is difficult to transmit the force only by the magnetic force, a structure is employed in which the rotational force is transmitted by the unevenness.
  • the detection signal S turns on the power of the electromagnet Mg1 at the top of the figure and reverse polarity to the permanent magnet ring 75
  • the permanent magnet ring 75 is attracted and the projections are engaged with each other, the rotating cylinder 8 is rotated at a low ratio, the speed increasing machine is driven through the spline shaft 81, and the generator is Power is generated by driving at rated 1500 rpm to 1800 rpm.
  • the generator can not be cut in unless the speed is increased at a high rate because the rotational speed of the wind turbine is low. It is energized so as to have the same polarity, repel each other, and the permanent magnet ring 75 is pressed against the magnetic ring 76, so that the projections are fitted concavely and the rotating cylinder 8 is rotated at a high ratio. As a result, the speed increasing gear is driven through the spline shaft 81, and the generator is driven at the rated speed of 1500 rpm to 1800 rpm to generate power.
  • the ratio switching device is capable of various embodiments.
  • FIGS. 1 and 2 show an example in which one wind turbine drives one generator
  • FIG. 3 shows an example in which two wind turbines drive one generator using a couple, and wind power Suitable for weak cases.
  • the output shaft 2 ′ ′ synthesized by the couple of forces is the output shaft 2 shown in FIGS.
  • FIG. 4 shows an example in which a gear z3 driven by using a couple with the gears z1 and z2 attached to the output shafts of two vertical axis wind turbines 4 and 4 'is disposed.
  • FIG. 5 shows an example in which timing belts 15 and 16 are used instead of the gears, and a chain can be substituted.
  • FIG. 6 is a side view showing an embodiment in which the three generators E1 to E3 are driven by the horizontal axis wind turbine 1.
  • the vertical axis bevel gears Z1 and Z2 are large diameter bevel gears, and face up and down so as to face each other.
  • Z3 and Z4 are bevel gears disposed between the bevel gears Z1 and Z2, and are small-diameter bevel gears.
  • the output shaft 2 of the horizontal axis type wind turbine 1 is connected with the rotary shaft of the small diameter bevel gear Z3 and the output shaft of the small diameter bevel gear Z4 on the opposite side is connected with the drive shaft 3 of the generator E1. is there.
  • the large diameter bevel gears Z1 and Z2 can also drive the generator. If the generators in the direction perpendicular to the paper surface are disposed in two directions, the front direction and the back direction, and driven by the large diameter bevel gears Z1 and Z2, one generator can drive three generators. In addition, since all the gears receive driving force at two positions different by 180 degrees, they are driven by a couple and driven stably and with a small force.
  • FIG. 8 shows an example in which the large diameter bevel gears Z1 and Z2 are divided into two inner small diameter bevel gears Z11 and Z21 and an outer large diameter bevel gears Z12 and Z22.
  • the large diameter bevel gears Z12 and Z22 mesh with the large diameter bevel gear Z30 on the wind turbine 1 side
  • the small diameter bevel gears Z11 and Z21 mesh with the small diameter bevel gear Z10 on the generator E5 side. Therefore, one generator can drive three generators.
  • the large diameter bevel gears Z12 and Z22 are driven by the rotational force of the wind turbine 1 and the small diameter bevel gears Z11 and Z21 drive the generator E5, they can be driven at higher speed.
  • FIG. 9 is a side view showing an embodiment in which the generator is driven by the output of the vertical axis wind turbine 4.
  • the bevel gears Z1 and Z2 are vertical axis large diameter bevel gears facing up and down so as to face each other, and Z3 and Z4 are small diameter bevel gears disposed between the bevel gears Z1 and Z2 The points are the same as in FIG.
  • the rotation shaft at the center of the large diameter bevel gear Z1 is connected to the output shaft 5 of the vertical shaft type wind turbine 4, and the rotation shaft of the large diameter bevel gear Z2 on the opposite side is the drive shaft 3 of the generator E6. It is connected with.
  • Power is generated by generators E4 and E5 driven by small diameter bevel gears Z3 and Z4 that receive a couple of forces from large diameter bevel gears Z1 and Z2. It can also be disposed in a direction and driven by a couple of large diameter bevel gears Z1, Z2. As described above, since all the gears receive the driving force at two positions different by 180 degrees, they are driven by a couple and driven smoothly and stably with a small force.
  • the driving force of the generator can be increased by replacing the generator E6 with a vertical axis wind turbine (with a reverse rotation to that of the wind turbine 4). If a horizontal axis type wind turbine is provided instead of the generator E4 or E5, the driving force is further increased, and power can be generated even with a slight wind.
  • FIG. 10 shows an example in which the large diameter bevel gears Z1 and Z2 are divided into two inner small diameter bevel gears Z11 and Z21 and an outer large diameter bevel gears Z12 and Z22.
  • the large diameter bevel gears Z12 and Z22 are connected to the vertical axis windmills 4 and 4 ', while the upper large diameter bevel gear Z12 is driven by the upper windmill 4 and the lower large diameter bevel gears Z22. It is also possible to drive the lower reversing wind turbine 4 'to increase the overall driving force.
  • the small diameter bevel gears Z11 and Z21 mesh with the small diameter bevel gear Z10 on the generator E5 side at two points so as to generate a couple.
  • the bevel gear for driving the generator in these two directions is like Z30. It may be a large diameter or a small diameter such as Z10.
  • the large diameter bevel gears Z12 and Z22 are driven by the vertical shaft type windmill, and the small diameter bevel gears Z11 and Z21 and the large diameter bevel gears Z12 and Z22 on the outer side drive the generators E5 and E4. Generators with different loads can be driven, and increasing the number of loads improves usability. If a horizontal axis type wind turbine is provided instead of the generator E4, the driving force is further increased, and power can be generated even with a slight wind.
  • the windmills 1, 4 and 4 ' are shown smaller in the schematic view. It is also possible to provide a generator instead of the vertical axis wind turbine 4 '.
  • a speed increasing gear is usually installed at the front of each generator, but illustration is omitted.
  • the generators may have to be small enough to be driven by weak wind power.
  • the illustrated gear box is an example in which four bevel gears are arranged in a quadrangle, but in theory, a triangle having three bevel gears arranged or a pentagon or more arranged with five or more is also possible.
  • FIGS. 6 to 10 use wind power as it is, when the output terminals 2 and 5 of the wind turbines 1, 1 ′, 4 and 4 ′ are equipped with the bifurcated devices of FIGS. 1 and 2, respectively. Can use wind more efficiently.
  • the clutch means in FIG. 1 and FIG. 2 are turned off at the signal S in order to reduce the wind speed and reduce the number of generators used. It is sufficient to stop the generator automatically or to stop it manually. In FIGS. 6 to 10, it is sufficient to stop the large generator and start the small generator in order to switch to the small generator when the wind speed decreases. It is done automatically or manually in the manner described above.
  • the two-part apparatus shown in FIG. 1 and FIG. 2 is preferably used in the horizontal state, since there is a risk that the individual parts may fall due to gravity if used in the vertical state. Therefore, in the case of using a bifurcated device using the spur gear of FIG. 2 for a vertical axis type wind turbine, the direction conversion by 90 degrees is performed using a bevel gear or the like. On the other hand, the bifurcating device using the bevel gear in FIG. 1 can also be used for a vertical axis wind turbine if the shaft 2 is erected.
  • FIGS. 3 to 10 when the wind power is weak, the rotational force of another wind turbine is used for assist, but it is also possible to temporarily store it in a storage battery and use it for driving a generator. Storage of electricity in this case may use a storage battery generated by normal wind power. Moreover, you may assist rotation of a windmill using not only the case where it electrically stores using a wind power generator, but the storage battery electrically stored using the solar cell. Therefore, in place of some of the wind turbines and generators in FIGS. 3 to 10, a motor operated by a storage battery can be used to assist in the case where the rotational force of another wind turbine is weak.
  • a plurality of loads when driving a plurality of generators, a plurality of loads can be driven using a stable couple and a variety of types according to the application. It is effective when driving a load. Also, conversely, drive less generators with a plurality of windmills, or detect wind speed and rotational speed of windmills, and divide the area into areas with high and low numbers of rotations, and divide the areas into 2 or more areas.
  • drive less generators with a plurality of windmills or detect wind speed and rotational speed of windmills, and divide the area into areas with high and low numbers of rotations, and divide the areas into 2 or more areas.

Abstract

　【課題】安定性の良い偶力を利用して複数の発電機を駆動したり、風力発電が可能な風力を微風から強風まで可能な限り拡大し、風力をより有効利用可能とする。　【解決手段】風力又は風車の回転速度を検出し、その結果に応じて増速比率に切り換えてから、発電機の前段の通常の増速機を増速する。又は、弱い風力でも駆動可能な小型の発電機に切り換えたり、複数の風車の出力を合成して発電機を駆動してもよい。

Description

風力発電装置の伝達機構
本発明は、偶力を利用した伝達機構、特に歯車手段による偶力を利用した伝達機構並びに風力発電が可能な風力を微風から強風まで可能な限り拡大し、風力をより有効に発電機の駆動に利用可能とする伝達機構に関する。
風力発電装置が各種発売されており、今後広く実用化が期待されているが、１台の風車で１台の発電機しか駆動できないのが実状である。１台の風車で用途に応じた各種の発電機を複数台駆動できると重宝される。特に強風時のように風力が強い場合は、複数の発電機を駆動することが望まれる。
特開2004－124771 特開2006－46306 特開2005－248939
風車の種類として特許文献１のようなプロペラ型風車が代表する水平軸型と特許文献２のようなシャイロミル型風車などの垂直軸風車とに大別できる。また、水平軸型風車の回転を垂直に設置した発電機で発電するには、特許文献３のように傘歯車などで方向変換する必要がある。
　しかしながら、方向変換する場合に、１対の傘歯車だけで行なうと安定性が悪く、安定した発電が不可能で、偶力を利用した伝達機構が安定よく円滑に発電できる。従って、特に１台の風車で複数台の発電機を駆動する場合は、偶力の利用が望まれる。
　本発明の技術的課題は、このような問題に着目し、複数台の発電機を駆動する場合に、安定性の良い偶力を利用して伝達可能とすることにある。
　化石燃料を使用しない、最後の手段として、原子力発電が実用化されているが、トラブルが発生した場合は大事に至る危険をはらんでいるので、原子力発電の見直しが必至である。このような状況を考慮すると、風力をより有効に活用することが望まれる。
　しかしながら、風車の羽根の角度を調節しながらでも３ｍ／ｓ～２５ｍ／ｓ位しか利用できないので、特に風力の弱い夏期でも発電機が充分に駆動されるような工夫か必要となる。例えば、風力が弱くなると、増速比率を大きくしたり、小型の発電機に切り換えるか、複数の風車でより少ない発電機を駆動すること等も肝要である。
　本発明の第二の技術的課題は、このような問題に着目し、風力発電が可能な風力を微風から強風まで可能な限り拡大し、風力をより有効利用可能とすることにある。
請求項１は、風力が強くないことを検出した場合に、
　増速比の大きな歯車を選択すべく、増速比の大きな歯車の軸の回転を、回転円筒と連動するリングと磁力で吸着して伝動し、発電機を駆動することで、風力が強くない場合の増速比率を大きくするか又は複数の風車の出力を合成することで風車数より少ない数の発電機を駆動することによって、１以上の発電機を駆動する風力発電装置の伝達方法であり、
　請求項２は、風力が強くないことを検出した場合に、
　増速比の大きな歯車を選択すべく、増速比の大きな歯車の軸の回転を、回転円筒と連動するリングと磁力で吸着して伝動し、発電機を駆動することで、風力が強くない場合の増速比率を大きくするか又は複数の風車の出力を合成することで風車数より少ない数の発電機を駆動することによって、１以上の発電機を駆動する構造とした風力発電装置の伝達機構である。
　つまり、請求項１は方法の発明であるのに対し、請求項２は物の発明である。そして何れの請求項も、風力又は風車の回転速度を検出し、その結果、風力が強くない場合すなわち風力が弱い場合は、増速比の大きな歯車を選択すべく、回転円筒と連動するリングと磁力で吸着して伝動し、発電機を駆動することで、風力が強い場合に比べて、強くない場合の増速比率を大きくする。このように、風力や風車の回転速度に応じて増速比率を切り換えてから、発電機の前段の通常の増速機で増速する。なお、風車の回転速度の検出はどの部位で行なってもよい。
　また、複数の風車の出力を図３～図10のように合成することで風車数より少ない数の発電機を駆動することによって、１以上の発電機を駆動することもできる。
請求項３は、図６のように、水平軸型風車の出力軸に傘歯車を設けると共に前記傘歯車を挟むように傘歯車を垂直向きに互いに対向するように一対配置し、
　少なくとも前記一対の傘歯車の間に発電機を駆動する傘歯車を配設することを特徴とする請求項２に記載の風力発電装置の伝達機構である。前記一対の傘歯車には、発電機を連結して駆動してもよいし、風力発電用の風車を連結して弱風でも発電可能にしてもよい。
請求項４は、図８のように、一対の大径傘歯車の内側に小径傘歯車を固設し、
　前記一対の大径傘歯車は風車側の傘歯車と、また前記の小径傘歯車を発電機側の傘歯車とそれぞれかみ合わせることを特徴とする請求項２に記載の風力発電装置の伝達機構である。前記一対の大径傘歯車は、発電機を連結して駆動してもよいし、風力発電用の風車を連結して弱風でも発電可能にしてもよい。
請求項５は、図９のように、鉛直軸型風車の出力軸に傘歯車を垂直向きに配設すると共に前記傘歯車と対向する傘歯車を配置して発電機を駆動するか風車を連結し、
　しかも前記一対の傘歯車の間に発電機を駆動するか又は風車で回転する傘歯車を配設することを特徴とする請求項２に記載の風力発電装置の伝達機構である。
請求項６は、図10のように、一対の大径歯車の内側に小径傘歯車を連結すると共に鉛直軸型風車で駆動する構造において、
　前記一対の小径傘歯車を発電機側の傘歯車とかみ合わせ、一対の大径歯車の間の大径歯車を発電機又は水平軸型風車と連結することを特徴とする請求項２に記載の風力発電装置の伝達機構である。
請求項７は、図７のように、アップウインド方式の風車と対向する位置にダウンウインド方式の風車を設けるか及び／又は鉛直軸型風車を設けて、複数の風車で発電機を駆動する構造であることを特徴とする請求項２に記載の風力発電装置の伝達機構である。
請求項１、２によると、風力又は風車の回転速度を検出し、その結果、風力が弱い場合は、増速比の大きな歯車を選択すべく、回転円筒と連動するリングと磁力で吸着して伝動し、発電機を駆動することで、風力が強い場合に比べて、弱い場合の増速比率を大きくしてから、発電機の前段の通常の増速機で増速したり、複数の風車の出力を合成して、風車数より少数の発電機を駆動するので、強風によって高速回転する場合も、夏場のように弱風の場合も発電でき、可能な限り発電範囲を拡大し、風力をより有効利用することが出来る。
請求項３によると、すべての傘歯車が、１か所だけでなく、１８０度離れた２箇所で駆動したり駆動されたりするので、偶力を発生したり、偶力で安定良く駆動されることになる。従って、微風や弱風でも風力発電したい場合に適している。
請求項４によると、一対の大径の傘歯車は、外側の大径傘歯車で駆動力を受け、内側の一対の小径傘歯車で発電機を駆動するので、より速く負荷を駆動できる。一対の大径傘歯車の軸を発電機と連結すると、より多くの発電機を駆動できるし、風車と連結すると、微風や弱風でも発電可能となる。
請求項５のように鉛直軸型風車で駆動する場合も、すべての傘歯車が、１か所だけでなく、１８０度離れた２箇所で駆動したり駆動されたりするので、偶力を発生したり、偶力で安定良く駆動されることになる。また、図９のように多くの発電機を駆動したり、微風や弱風でも駆動可能としたり、選択肢が増える。
請求項６のように、外側の大径傘歯車で鉛直軸型風車による駆動力を受け、内側の小径傘歯車で発電機を駆動するため、より大きな負荷を駆動できる。また、外側の大径傘歯車でも負荷を駆動した場合は、多くの発電機を駆動でき、風車と連結した場合は、微風や弱風でも発電可能となる。
請求項７によると、アップウインド方式の風車と対向する位置にダウンウインド方式の風車を設けてあるので、ダウンウインド方式の風車の力によっても発電できる。ダウンウインド方式の風車と鉛直軸型風車を設けて、複数の風車で発電機を駆動する構造も可能であり、ダウンウインド方式の風車に代えて鉛直軸型風車を設けてもよい。ダウンウインド方式の風車に代えて鉛直軸型風車を設ける場合は、傘歯車をさらに増やして方向変換する。
風力発電が可能な風力を微風から強風まで可能な限り拡大するために、弱風用と強風用の比率の切り換え装置の実施形態の断面図である。 比率の切り換え装置を平歯車で実現した実施形態の側面図である。 ２台の水平軸型風車で１台の発電機を偶力を利用して駆動する例の平面図である。 ２台の鉛直軸型風車で１台の発電機を偶力を利用して駆動する例の側面図である。 歯車に代えてタイミングベルトを用いた例を示す正面図である。 水平軸型の風車で発電機を駆動する実施形態を示す側面図である。 水平軸型の前後の風車で発電機を駆動する実施形態を示す側面図である。 大小の傘歯車で負荷を駆動する実施形態を示す側面図である。 垂直軸型の風車で発電機を駆動する実施形態を示す側面図である。 垂直軸型の風車で作動する大小の傘歯車で負荷を駆動する実施形態を示す側面図である。
次に本発明による伝達機構が実際上どのように具体化されるか実施形態を詳述する。図１は、風力発電が可能な風力を微風から強風まで可能な限り拡大するために、２種の増速手段を配設する実施形態の断面図である。
　風力発電機は、風力で回転する風車と、風車の回転数を発電機の駆動に適した回転数に増速する増速機と、発電機とに分けられる。本発明の、風力に応じて風車速度を２分する装置は、風車と前記増速機との間に設けられる。
図１の実施形態は、風車１の回転軸２で回転される小径傘歯車６１と大径傘歯車６２とを有し、それぞれの傘歯車６１、６２で回転される増速傘歯車７１、７２を有している。増速傘歯車７２は増速比率の低い低比率用であるのに対し、増速傘歯車７１は増速比率の高い高比率用である。
　大径の低比率用の増速傘歯車７２は、その大径軸部７３に円筒状の電磁石Mg１を固設すると共に、小径の高比率用の増速傘歯車７１の小径軸部７４が貫通するように電磁石Mg２、Mg３を筒状に構成してある。
電磁クラッチ手段を成す電磁石Mg２、Mg３も電磁石Mg１と同様に円筒状ないしドーナツ状に形成され、外側はコイルｃが巻回してあり、その内側にボビン状の鉄芯ｉを有している。ただし、両側の電磁石Mg１、Mg３は、内側の鉄芯ｉが外側のコイルｃと独立して回転可能であり、かつ図の左側の電磁石Mg１の鉄芯ｉは低比率用の大径軸部73に固定され、また図の右側の電磁石Mg３の鉄芯ｉは高比率用の小径軸部74にそれぞれ固定されている。なお、小径軸部74は、磁束の漏れにくい非磁性体とする。
　真ん中の電磁石Mg２は、その鉄芯ｉが外側の回転円筒８と固定されており、回転円筒８の右端はスプライン軸８１になっていて、発電機前段の増速機と連結される。
　前記の回転円筒８の内外に配設してあるのは導電性のブラシＢ…であり、前記の回転円筒８の内外面に設けた円筒状の導電性の電極にバネ圧で圧接している。なお、内側のブラシＢ…は電磁石の各コイルｃ…の両端と接続され、外側のブラシＢ…は電源に接続されている。電源のオン・オフは、風車の回転速度の検出器９から出力される検出信号Ｓで制御される。
いま、例えば１０ｍ以下の弱風が吹いているとすると、風車の回転速度が低いために高い比率で増速しないと発電機をカットインできないので、検出信号Ｓによって図の右端の電磁石Mg３の電源がオンされ、必要が有れば真ん中の電磁石Mg２は逆極性となるように通電される。その結果、真ん中の電磁石Mg２が右端の電磁石Mg３に吸引され、吸着される。
　そのため、真ん中の電磁石Mg２を介して回転円筒８が高比率で回転され、スプライン軸８１を介して増速機が駆動され、発電機が定格の１５００rpm ～１８００rpm で駆動されて発電が行われる。
１０ｍ以上の強風が吹いて、風車の回転速度が高いために低い比率で増速したい場合は、検出信号Ｓによって図の左端の電磁石Mg１の電源がオンされ、必要が有れば真ん中の電磁石Mg２は逆極性となるように通電されるので、真ん中の電磁石Mg２が左端の電磁石Mg１に吸引、吸着される。その結果、真ん中の電磁石Mg２を介して回転円筒８が低比率で回転され、スプライン軸８１を介して増速機が駆動され、発電機が定格の１５００rpm ～１８００rpm で駆動されて発電が行われる。
　なお、スプライン軸８１の左右動が円滑でない場合は、増速機と発電機との間にもＯＮ／ＯＦＦ用のクラッチ手段を介在させて、電磁石Mg１～Mg３による切り換え時のみ発電機の駆動力を遮断してもよい。公知のブレーキで、風車自体の回転を止めてもよい。
真ん中の電磁石Mg２は、磁力を発生するコイルに代えて、永久磁石を利用したり、左右の電磁石Mg１、Mg３に吸着される磁性体を用いることもできる。
　また、風車自体の回転速度を検出器９から出力させる代わりに、カップ型風速計やエーロベーンの出力を信号Ｓとして利用してもよい。信号Ｓで自動的に比率を切り換える代わりに、手動で切り換えることもできる。
　風車速度を２分して用いるための歯車増速手段のうち、片方の増速手段の増速比率はゼロでも差し支えない。例えば、低比率用の増速手段の歯車を同じ径にして、増速も減速も不能とする。
図２は風車の回転速度を平歯車で２分する実施形態とブラシを使用しない実施形態の側面図である。図１の場合と同様に、風車１の回転軸２で回転される大径平歯車１１と小径平歯車１２とを有し、それぞれの平歯車１１、１２で回転される増速平歯車１３、１４を有している。増速平歯車１４は増速比率の低い低比率用であるのに対し、増速平歯車１３は増速比率の高い高比率用である。
　なお、比率の切り換え装置は、ブラシレスの実施例である。
以上の構成において、検出器９から出力される検出信号Ｓで制御されるクラッチ手段は、電磁クラッチに限られず、流体クラッチなども有る。
　なお、夏期のように風速が弱くなったら、公知のブレーキ手段で風車の回転を止めてから、高比率の増速手動に手動で切り換えることも可能である。
図１のようにブラシが摺動する実施形態に代えて、ブラシレスも可能である。すなわち、図２のように、左端のみ電磁石Mg１とし、真ん中の電磁石Mg２に代えて永久磁石から成る連結リングとし、右端の電磁Mg３に代えて磁性体又は永久磁石から成る高比率リングとする。そして、磁力だけでは力の伝達が困難な場合を想定して、凹凸で回転力を伝える構造を採っている。
　いま、１０ｍ以上の強風が吹いて、風車の回転速度が高いために低い比率で増速したい場合は、検出信号Ｓによって図の上端の電磁石Mg１の電源がオンされ、永久磁石リング７５と逆極性に磁化されると、永久磁石リング７５が吸引されると共に互いに凸が凹に嵌入して、回転円筒８が低比率で回転され、スプライン軸８１を介して増速機が駆動され、発電機が定格の１５００rpm ～１８００rpm で駆動されて発電が行われる。
逆に、例えば１０ｍ以下の弱風になると、風車の回転速度が低いために高い比率で増速しないと発電機をカットインできないので、検出信号Ｓによって電磁石Mg１が逆極性すなわち永久磁石リング７５と同極性になるように通電され、互いに反発し合うと共に永久磁石リング７５が磁性リング７６に押し付けられて、互いに凸が凹に嵌入し、回転円筒８が高比率で回転される。
　その結果、スプライン軸８１を介して増速機が駆動され、発電機が定格の１５００rpm ～１８００rpm で駆動されて発電が行われる。
　このように、比率の切り換え装置は、いろいろな実施形態が可能である。
図１、図２は１台の風車で１台の発電機を駆動するの対し、図３は２台の風車で１台の発電機を偶力を利用して駆動する例であり、風力が弱い場合に適している。
　例えば、２台の風車１、１’の出力軸に取付けた歯車ｚ１、ｚ２で偶力を利用して駆動される歯車ｚ３を配設する。このように偶力で合成された出力軸２’’＝図１、図２の出力軸２である。
　図４は、２台の鉛直軸型風車４、４’の出力軸に取付けた歯車ｚ１、ｚ２で偶力を利用して駆動される歯車ｚ３を配設した例である。
　図５は、歯車に代えて、タイミングベルト１５、１６を用いた例であり、チエーンを代用することをできる。
次に図６は、水平軸型の風車１で３台の発電機Ｅ１～Ｅ３を駆動する実施形態を示す側面図である。
　鉛直軸型の傘歯車Ｚ１、Ｚ２は大径の傘歯車であり、互いに対向するように上下を向いている。また、Ｚ３、Ｚ４は、前記傘歯車Ｚ１、Ｚ２間に配設された傘歯車で、小径の傘歯車である。
そして、小径の傘歯車Ｚ３の回転軸を水平軸型の風車１の出力軸２は接続してあり、反対側の小径の傘歯車Ｚ４の出力軸を発電機Ｅ１の駆動軸３と接続してある。
　発電機Ｅ２、Ｅ３のように、その駆動軸３を鉛直にできれば、大径の傘歯車Ｚ１、Ｚ２で発電機を駆動することもできる。
　紙面と垂直方向の発電機を、手前方向と奥方向の２方向に配設して、大径の傘歯車Ｚ１、Ｚ２で駆動すれば、一つの風車で三つの発電機を駆動できる。
　しかも、すべての歯車が１８０度異なる２位置で駆動力を受けるので、偶力で駆動されることになり、安定的にかつ小さい力で駆動されることになる。
この実施形態の場合、図７のように発電機Ｅ１に代えて、水平軸型の風車１’を出力軸２’を介して後部にも取付けるダウンウインド方式の風車を採用すると、各発電機の駆動力をより大きくすることができる。
　発電機Ｅ２、Ｅ３に代えて、鉛直軸型風車を採用すると、風車が増えるので、微風でも発電可能となる。
図８は、大径の傘歯車Ｚ１、Ｚ２を内側の小径傘歯車Ｚ11、Ｚ21と外側の大径傘歯車Ｚ12、Ｚ22とに２分割した例である。
　そして、大径傘歯車Ｚ12、Ｚ22が風車１側の大径傘歯車Ｚ30と、小径傘歯車Ｚ11、Ｚ21が発電機Ｅ５側の小径傘歯車Ｚ10とそれぞれかみ合っている。従って、一つの風車で三つの発電機を駆動できる。
　このように、大径傘歯車Ｚ12、Ｚ22が風車１の回転力で駆動され、小径傘歯車Ｚ11、Ｚ21で発電機Ｅ５を駆動するので、より高速で駆動できる。
　また、外側の大径傘歯車Ｚ12、Ｚ22でも発電機Ｅ２、Ｅ３を駆動する場合は、負荷を高速駆動できるという効果は無いが、負荷を増やすことはできる。なお、発電機Ｅ２、Ｅ３に代えて鉛直軸型の風車を設ければ、複数の風車の回転力を合成できるので、微風でも発電可能となる。
図９は鉛直軸型の風車４の出力で発電機を駆動する実施形態を示す側面図である。
　傘歯車Ｚ１、Ｚ２は鉛直軸型の大径傘歯車で、互いに対向するように上下を向いており、Ｚ３、Ｚ４は、前記傘歯車Ｚ１、Ｚ２間に配設された小径の傘歯車である点は、図６と同じである。
そして、大径の傘歯車Ｚ１の中心の回転軸を鉛直軸型の風車４の出力軸５と接続してあり、反対側の大径の傘歯車Ｚ２の回転軸を発電機Ｅ６の駆動軸３と接続してある。
　大径傘歯車Ｚ１、Ｚ２から偶力を受ける小径の傘歯車Ｚ３、Ｚ４で駆動される発電機Ｅ４、Ｅ５で発電されるが、紙面と垂直方向の発電機を、手前方向と奥方向の２方向に配設して、大径の傘歯車Ｚ１、Ｚ２の偶力で駆動することもできる。
　このように、すべての歯車が１８０度異なる２位置で駆動力を受けるので、偶力で駆動されることになり、安定的にかつ小さい力で円滑に駆動される。
　この実施形態の場合、発電機Ｅ６に代えて、鉛直軸型の風車（ただし、風車４とは逆回転）を取付けると、発電機の駆動力を大きくすることができる。発電機Ｅ４又はＥ５に代えて、水平軸型の風車を設けると、駆動力が更に大きくなり、微風でも発電可能となる。
図10は、大径の傘歯車Ｚ１、Ｚ２を内側の小径傘歯車Ｚ11、Ｚ21と外側の大径傘歯車Ｚ12、Ｚ22とに２分割した例である。
　そして、大径傘歯車Ｚ12、Ｚ22が鉛直軸型の風車４、４’側と接続されるが、上側の大径傘歯車Ｚ12は上側の風車４で駆動され、下側の大径傘歯車Ｚ22は下側の逆転風車４’で駆動して、全体の駆動力を大きくすることも可能である。
一方、小径傘歯車Ｚ11、Ｚ21が発電機Ｅ５側の小径傘歯車Ｚ10と偶力が発生するように２箇所でかみ合っている。なお、前記のように、紙面と垂直方向の発電機を、手前方向と奥方向の２方向に配設することもできるが、この２方向の発電機を駆動する傘歯車は、Ｚ３０のような大径でもよいし、Ｚ１０のような小径でもよい。
　このように、大径傘歯車Ｚ12、Ｚ22が鉛直軸型風車で駆動され、小径傘歯車Ｚ11、Ｚ21や外側の大径傘歯車Ｚ12、Ｚ22で発電機Ｅ５、Ｅ４を駆動するので、回転数や負荷の異なる発電機を駆動でき、負荷の数を増やすことで使い勝手が良くなる。
　なお、発電機Ｅ４に代えて水平軸型の風車を設けると、駆動力が更に大きくなり、微風でも発電可能となる。
風車１、４、４’は模式図で小さく図示してある。また、垂直軸型風車４’に代えて、発電機を設けることも可能である。
　各発電機の前段には通常、増速機が装備されるが、図示を省略してある。１～３台の風車で複数の発電機を駆動する場合は、複数の発電機を駆動できるように、風車の駆動力と総ての発電機による負荷の大きさとのバランスを考慮することは言うまでもない。従って、複数の発電機を駆動する場合は、発電機は、弱い風力でも駆動可能な小型にならざるを得ない場合も有りうる。
　図示のギヤーボックスは、４つの傘歯車を四角形に配置する例であるが、理論上は傘歯車を３つ配設した３角形や５個以上配設した５角形以上も可能である。
図６～図10は風力をそのまま使用する図であるのに対し、風車１、１’、４、４’の出力軸２、５の出力端に図１、図２の２分装置を装備すると、より効率的に風力を利用できる。
　また、図６～図10で複数の発電機を駆動している際に、風速が低下して使用する発電機の数を減らすには、図１、図２のクラッチ手段を、信号Ｓでオフにして、使用を止める発電機を自動的に停止するか、又は手動で止めれば足りる。
　風速が低下した場合に小型の発電機に切り換えるには、図６～図10において、大型の発電機を止めて、小型の発電機を始動すれば足りる。前記の手法で、自動的又は手動で行われる。
図１、図２の２分気置は、鉛直の状態で使用すると、個々の部品が重力で下降する恐れが有るので、２分装置は水平の状態で使用するのが好ましい。従って、図２の平歯車を使用した２分装置を鉛直軸型風車に用いる場合は、傘歯車等を用いて、９０度方向変換することになる。
　これに対し、図１の傘歯車を使用した２分装置は、軸２を立てれば、鉛直軸型の風車にも使用できる。
図３～図１０では、風力が弱い場合は、他の風車の回転力をアシストに利用しているが、一旦蓄電池に蓄えておいて発電機の駆動に利用することも可能である。この場合の蓄電は、通常の風力で発電した蓄電池を利用してもよい。
　また、風力発電装置を利用して蓄電した場合に限らず、太陽電池を利用して蓄電した蓄電池を利用して、風車の回転をアシストしてもよい。
　従って、図３～図１０における一部の風車や発電機に代えて、蓄電池で作動するモーターを利用して、他の風車の回転力が弱い場合にアシストすることもできる。
以上のように、本発明の歯車機構によると、複数台の発電機を駆動する場合に、安定性の良い偶力を利用して、かつ複数の負荷を駆動できるので、用途に応じた各種の負荷を駆動する場合に有効である。また、逆に複数の風車でより少ない発電機を駆動したり、風速や風車の回転速度を検出して、回転数の多い領域と多くない領域に２分すると共に、多い領域に比べて、多くない領域の増速比率を大きくするので、強風によって高速回転する場合も、弱風で低速回転する場合も発電でき、可能な限り発電範囲を拡大し、風力をより有効利用することが出来る。
１・１’　水平軸型の風車
２　水平軸型の風車の回転軸
３　発電機の駆動軸
４・４’　垂直軸型の風車
５　垂直軸型の風車の出力軸
Ｅ１～Ｅ６　発電機
Ｚ１・Ｚ２　大径の傘歯車
Ｚ３・Ｚ４　小径の傘歯車
Ｚ11、Ｚ21　内側の小径傘歯車
Ｚ12、Ｚ22　外側の大径傘歯車
Ｚ10　発電機側の小径傘歯車
61  小径傘歯車
62  大径傘歯車
71・72  増速傘歯車
73  大径軸部
74  小径軸部
Mg１・Mg２・Mg３　電磁石
８　回転円筒（比率の切り換え装置）
81  スプライン軸
Ｂ  導電性のブラシ
９　風車の回転速度の検出器
Ｓ　回転信号
11  大径平歯車
12  小径平歯車
13・14  増速平歯車
15・16　タイミングベルト
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　                                                                                
　　

Claims (7)

  1. 風力が強くないことを検出した場合に、
    　増速比の大きな歯車を選択すべく、増速比の大きな歯車の軸の回転を、回転円筒と連動するリングと磁力で吸着して伝動し、発電機を駆動することで、風力が強くない場合の増速比率を大きくするか又は複数の風車の出力を合成することで風車数より少ない数の発電機を駆動することによって、１以上の発電機を駆動することを特徴とする風力発電装置の伝達方法。
  2. 風力が強くないことを検出した場合に、
    　増速比の大きな歯車を選択すべく、増速比の大きな歯車の軸の回転を、回転円筒と連動するリングと磁力で吸着して伝動し、発電機を駆動することで、風力が強くない場合の増速比率を大きくするか又は複数の風車の出力を合成することで風車数より少ない数の発電機を駆動することによって、１以上の発電機を駆動する構造としたことを特徴とする風力発電装置の伝達機構。
  3. 水平軸型風車の出力軸に傘歯車を設けると共に前記傘歯車を挟むように傘歯車を垂直向きに互いに対向するように一対配置し、
    　少なくとも前記一対の傘歯車の間に発電機を駆動する傘歯車を配設することを特徴とする請求項２に記載の風力発電装置の伝達機構。
  4. 一対の大径傘歯車の内側に小径傘歯車を固設し、
    　前記一対の大径傘歯車は風車側の傘歯車と、また前記の小径傘歯車を発電機側の傘歯車とそれぞれかみ合わせることを特徴とする請求項２に記載の風力発電装置の伝達機構。
  5. 鉛直軸型風車の出力軸に傘歯車を垂直向きに配設すると共に前記傘歯車と対向する傘歯車を配置して発電機を駆動するか風車を連結し、
    　しかも前記一対の傘歯車の間に発電機を駆動するか又は風車で回転する傘歯車を配設することを特徴とする請求項２に記載の風力発電装置の伝達機構。
  6. 一対の大径歯車の内側に小径傘歯車を連結すると共に鉛直軸型風車で駆動する構造において、
    　前記小径傘歯車を発電機側の傘歯車とかみ合わせ、一対の大径歯車の間の大径歯車を発電機又は水平軸型風車と連結することを特徴とする請求項２に記載の風力発電装置の伝達機構。
  7. アップウインド方式の風車と対向する位置にダウンウインド方式の風車を設けるか及び／又は鉛直軸型風車を複数設けて、複数の風車で発電機を駆動する構造であることを特徴とする請求項２に記載の風力発電装置の伝達機構。
PCT/JP2012/052106 2012-01-31 2012-01-31 風力発電装置の伝達機構 WO2013114561A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2012/052106 WO2013114561A1 (ja) 2012-01-31 2012-01-31 風力発電装置の伝達機構

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2012/052106 WO2013114561A1 (ja) 2012-01-31 2012-01-31 風力発電装置の伝達機構

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013114561A1 true WO2013114561A1 (ja) 2013-08-08

Family

ID=48904641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/052106 WO2013114561A1 (ja) 2012-01-31 2012-01-31 風力発電装置の伝達機構

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2013114561A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104763589A (zh) * 2014-01-08 2015-07-08 魏志鸿 流体发电装置
CN106837697A (zh) * 2016-11-23 2017-06-13 国家电网公司 一种水电站用节能型发电辅助装置
CN108050020A (zh) * 2017-12-07 2018-05-18 王红燕 一种风力发电用的安装架
CN108708832A (zh) * 2018-08-08 2018-10-26 尉立 风力发电无级调速装置
CN111781959A (zh) * 2020-07-22 2020-10-16 深圳时代能创能源科技有限公司 一种太阳光自动跟踪装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58193057U (ja) * 1982-06-18 1983-12-22 三菱電機株式会社 風力発電装置
JPH05223054A (ja) * 1992-02-07 1993-08-31 Teruhisa Kimura 風力原動機の無風間合における発電装置
JP2005030374A (ja) * 2003-07-10 2005-02-03 Seishi Kanko 風力発電装置
JP2006077753A (ja) * 2004-09-13 2006-03-23 Akihisa Matsuzono 回転加算駆動制御装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58193057U (ja) * 1982-06-18 1983-12-22 三菱電機株式会社 風力発電装置
JPH05223054A (ja) * 1992-02-07 1993-08-31 Teruhisa Kimura 風力原動機の無風間合における発電装置
JP2005030374A (ja) * 2003-07-10 2005-02-03 Seishi Kanko 風力発電装置
JP2006077753A (ja) * 2004-09-13 2006-03-23 Akihisa Matsuzono 回転加算駆動制御装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104763589A (zh) * 2014-01-08 2015-07-08 魏志鸿 流体发电装置
CN106837697A (zh) * 2016-11-23 2017-06-13 国家电网公司 一种水电站用节能型发电辅助装置
CN106837697B (zh) * 2016-11-23 2019-04-05 国家电网公司 一种水电站用节能型发电辅助装置
CN108050020A (zh) * 2017-12-07 2018-05-18 王红燕 一种风力发电用的安装架
CN108050020B (zh) * 2017-12-07 2019-05-14 南通市海洋水建工程有限公司 一种风力发电用的安装架
CN108708832A (zh) * 2018-08-08 2018-10-26 尉立 风力发电无级调速装置
CN111781959A (zh) * 2020-07-22 2020-10-16 深圳时代能创能源科技有限公司 一种太阳光自动跟踪装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4927229B1 (ja) 風力発電装置の伝達機構
WO2013114561A1 (ja) 風力発電装置の伝達機構
ES2551857T3 (es) Engranaje diferencial para instalación de obtención de energía y procedimiento para el funcionamiento
TWI551478B (zh) 具有帶複數個輔助動力結構之發電兼傳動機構的輪子
CA3005233C (en) Wind power generating device installed in a vehicle
EP2949928A1 (en) Driving device
US20120032450A1 (en) Generator Arrangement for a Wind Power Plant
ITTO20090422A1 (it) Convertitore di energia marina
US20070257489A1 (en) Coupled magnetic rotary discs for power generating
CN106655620A (zh) 一种转动环境下同轴反向型电磁式发电机
KR101495073B1 (ko) 비대칭 자력선 응용 토오크가속기를 이용한 풍력발전장치
TW201305440A (zh) 磁動力旋轉動力源
CA2890904A1 (en) Driving rotary device
CN207647682U (zh) 双叶轮风力发电机组和风力发电设备
KR101287244B1 (ko) 파력 발전장치
KR102205549B1 (ko) 방향키 풍력을 이용한 다극형 풍력 발전 시스템
CN104763589A (zh) 流体发电装置
CN105298716B (zh) 带故障运行能力强的多相容错结构洋流发电机组
US9599097B2 (en) Fluid power generating apparatus
JP2011226453A (ja) 発電機の動力としてゼンマイ
KR101758156B1 (ko) 영구자석 발전기 및 이를 이용한 소전력 생산장치
TWI666857B (zh) 磁力能源轉動機
TWM559362U (zh) 磁力能源轉動機
GB2469483A (en) Vertical Axis Wind Turbine
JP2011097815A (ja) 磁力駆動エンジン

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12867303

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12867303

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP