WO2017081974A1 - 回転変動抑制装置 - Google Patents

Abstract

駆動源に重量物を配置することなく前記回転軸に十分な慣性力を生じさせることができ、これによって、前記駆動源に構造的な制約がかかってしまうことを防止することを課題とする。 基体２に回転可能に支持された回転軸３に装着されて、この回転軸３の回転変動を抑制するようにした回転変動抑制装置１であって、前記回転軸３に、その径方向に摺動自在に装着された複数の可動錘４と、前記基体２に前記回転軸３を囲繞し、かつ、この回転軸３と直交する面と平行な面内に設けられ、前記各可動錘４が摺動自在に係合させられるガイド溝５を備え、前記複数の可動錘４の摺動方向が、前記回転軸３の軸線回りに等間隔に設定されており、前記ガイド溝５が、図２ないし図５に示すように、前記回転軸３を通る鉛直線に近接して上下方向に形成された第１のガイド部５ａと、この第１のガイド部５ａから前記回転軸３を挟んだ反対側に延設された第２のガイド部５ｂからなり、この第２のガイド部５ｂが、下方へ向けて、前記鉛直線から離間した後に再度前記鉛直線に近づくように形成された構成となっている。

Description

回転変動抑制装置

　本発明は、回転変動抑制装置に係わり、特に、風力発電装置における風車から発電機に与えられる回転を安定させる際に好適に用いられる回転変動抑制装置に関するものである。

　従来、回転軸の回転変動を抑制するために種々の対策が採られている。
　たとえば、風力発電装置において採用されている対策が、特許文献１に示されている。

　この技術は、風車の上端に設けられているナセル内に発電機を設置するとともに、この発電機の回転軸に円盤状のフライホイールを一体に設けたもので、このフライホイールの回転の慣性力を利用して風車の回転変動を抑えるようにしている。

特開２００２－１５５８５０号公報

　ところで、前述したナセルは、相当な高さを有する支柱の先端に設けられるものであるから、風力発電装置の健全性を考慮すると、装着できるフライホイールの質量が制限され、これに伴い、前記風車の回転変動を抑制する効果も制限される。

　本発明は、前述した従来の技術において残されている問題点を解決せんとしてなされたもので、駆動源の回転変動の影響が回転軸に作用することを抑制する際に、前記駆動源に構造的な制約がかかることを極力なくし、高い回転変動抑制効果を実現することのできる回転変動抑制装置を提供することを解決すべき課題とする。

　本発明に係る回転変動抑制装置は、前述した課題を解決するために、基体に回転可能に支持された回転軸に装着されて、この回転軸の回転変動を抑制するようにした回転変動抑制装置であって、前記回転軸に、その径方向に摺動自在に装着された複数の可動錘と、前記基体に前記回転軸を囲繞し、かつ、この回転軸と直交する面と平行な面内に設けられ、前記各可動錘が摺動自在に係合させられるガイド溝を備え、前記複数の可動錘の摺動方向が、前記回転軸の軸線回りに等間隔に設定されており、前記ガイド溝が、前記回転軸を通る鉛直線に近接して上下方向に形成された第１のガイド部と、この第１のガイド部から前記回転軸を挟んだ反対側に延設された第２のガイド部からなり、この第２のガイド部が、下方へ向けて、前記鉛直線から離間した後に再度前記鉛直線に近づくように形成されていることを特徴とする。

　本発明の回転変動抑制装置は、前記回転軸を駆動源に回転伝達手段を用いて連結することにより使用状態となされる。

　ここで、前記各可動錘が、前記回転軸に対してその径方向に摺動自在に支持されていること、また、前記回転軸を囲繞して形成されている前記ガイド溝に係合させられていることから、これらの各可動錘は、前記摺動方向に沿った仮想線と前記ガイド溝との交点に位置させられている。

　また、前記ガイド溝の第１のガイド部が、前記回転軸を通る鉛直線に近接して設けられ、かつ、第２のガイド部が前記鉛直線から離間した後に再度前記鉛直線に近づくように形成されていて、この第２のガイド部が前記第１のガイド部よりも長く形成されていること、また、前記可動錘の摺動方向が、前記回転軸の軸線回りに等間隔に設定されていることから、前記複数ある可動錘が、前記第１のガイド部よりも前記第２のガイド部に多く位置させられている。

　これより、前記回転軸が前駆駆動源によって回転させられると、前記第２のガイド部に位置させられた可動錘が降下させられるとともに、前記第１のガイド部に位置させられた可動錘が上昇させられる。

　このように、前記各可動錘が前記回転軸回り、および、この回転軸の径方向に移動させられて、これらの慣性力が前記回転軸に作用する。

　したがって、前記回転軸は、前記複数の可動錘の、前述した軸回りと軸の径方向の慣性力によって回転を維持しようとする。
　この結果、前記回転軸に連結された駆動源からの回転にムラが生じた場合にあっても、前記回転軸の回転変動が抑えられる。

　ここで、前記回転軸に発電機を接続しておくことにより発電を行なうことができ、かつ、前記発電機を、この発電機を駆動する駆動源に対し、本回転変動抑制装置を介して接続することにより、前記発電機と駆動源とを独立させることができる。

　したがって、前記駆動源に重量物を配置することを回避して、十分な慣性力を生じさせつつ、前記駆動源に構造的な制約がかかってしまうことを防止することができ、前記駆動源の設計の自由度を高めることができる。

　前記各可動錘の前記回転軸の径方向に沿った摺動をガイドさせる方法として、前記回転軸に、同一の軸線を有する回転盤を取り付け、この回転盤に、前記回転軸の径方向に沿った長溝を形成しておき、これらの長溝に、前記複数の可動錘をそれぞれ摺動自在に係合させた構成が挙げられる。

　あるいは、前記回転軸に、複数のガイドロッドを放射状に形成し、これらのガイドロッドに、前記可動錘をそれぞれ摺動自在に係合させる。

　そして、前記複数の可動錘およびガイド溝を、前記回転軸の軸線方向に間隔をおいて複数組み設けておくこともできる。

　このような構成とすることにより、前記可動錘の質量を増加させて、前記回転軸に作用する慣性力を高めることができる。

　そして、前記複数の可動錘を、各組み間において、前記回転軸回りにずらして配置することが好ましい。

　さらに、前記回転軸に、この回転軸の軸線と同一の回転軸線を有する円盤状の回転錘を設けるようにしてもよい。

　このような構成とすることにより、回転軸にその回転方向の慣性力を作用させるための質量を増加させて、前記慣性力を増加させることができる。

　本発明の回転変動抑制装置によれば、駆動源の回転変動の影響が回転軸に作用することを抑制する際に、前記駆動源に構造的な制約がかかることを極力なくし、高い回転変動抑制効果を実現することができる。

本発明の一実施形態を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態を示すもので、一方の基体構成体を示す側面図である。 本発明の一実施形態を示すもので、一方の基体構成体を示す裏面図である。 本発明の一実施形態を示すもので、他方の基体構成体を示す側面図である。 本発明の一実施形態を示すもので、他方の基体構成体を示す裏面図である。 本発明の一実施形態を示すもので、回転盤の側面図である。 本発明の一実施形態を示すもので、回転盤を他方の基体構成体に装着した状態を示す裏面図である。 本発明の一実施形態を示すもので、回転盤を他方の基体構成体に装着した状態を示す裏面図で、回転盤を回転させた状態を示す。 本発明の変形例を示す要部の側面図である。 本発明の他の変形例を示す縦断面図である。 本発明のさらに他の変形例を示すもので、一方の基体構成体を裏面側から見た図である。 図１１と同様で、基体構成体を裏面側から見た図である。 図１１に示す変形例の、可動錘の支持構造の斜視図である。

　以下、本発明の一実施形態を図１ないし図８を参照して説明する。
　これらの図において、符号１は、本実施形態に係わる回転変動抑制装置を示し、この回転変動抑制装置１は、基体２に回転可能に支持された回転軸３に装着されて、この回転軸３の回転変動を抑制するようにした回転変動抑制装置１であって、前記回転軸３に、その径方向に摺動自在に装着された複数の可動錘４と、前記基体２に前記回転軸３を囲繞し、かつ、この回転軸３と直交する面と平行な面内に設けられ、前記各可動錘４が摺動自在に係合させられるガイド溝５を備え、前記複数の可動錘４の摺動方向が、前記回転軸３の軸線回りに等間隔に設定されており、前記ガイド溝５が、図２ないし図５に示すように、前記回転軸３を通る鉛直線に近接して上下方向に形成された第１のガイド部５ａと、この第１のガイド部５ａから前記回転軸３を挟んだ反対側に延設された第２のガイド部５ｂからなり、この第２のガイド部５ｂが、下方へ向けて、前記鉛直線から離間した後に再度前記鉛直線に近づくように形成された構成となっている。

　前記基体２は、前記回転軸３の長さ方向から付き合わされる一対の基体構成体２ａ・２ｂによって構成され、内部に空間部を形成するようになっている。

　これらの基体構成体２ａ・２ｂの側面の中央には貫通孔が形成されて、それぞれの貫通孔に、ベアリング６を介して前記回転軸３が回転自在に、かつ、貫通した状態で支持されている。

　前記基体２の内部空間には、所定厚みに形成された回転盤７が配置されており、この回転盤７の回転中心部に、前記回転軸３が、相対回転が拘束された状態で連結されている。

　前記各基体構成体２ａ・２ｂの内面には、前記ベアリング６を囲繞するように、すなわち、前記回転軸３を囲繞するように前記ガイド溝５がそれぞれ形成されており、前記各基体構成体２ａ・２ｂに形成された前記各ガイド溝５は、前記回転軸３の軸線方向から見て完全に重畳するように形成されている。

　前記回転盤７には、図６に示すように、その回転軸線から放射状に３条の長溝７ａが形成されている。
　これらの長溝７ａは、前記回転軸３回りに等角度で形成され、それぞれの長溝７ａに前記可動錘４がベアリング８を介して回動自在に装着されている。

　前記可動錘４の両端部は、前記両ガイド溝５に転動自在に係合させられるカムフォロア４ａとなされている。

　さらに、前記回転軸３の、前記基体２から外部に突出させられた一端部には、ギヤ－等の回転伝達機構９を介して発電機１０が接続され、他端部には、回転入力用のドリブンギヤー１１が装着されている。

　そして、前記ドリブンギヤー１１には、駆動源１２としての風車の回転軸が、チェーンやベルト等の動力伝達無端帯１３を介して接続されている。

　このように構成された本実施形態の回転変動抑制装置１は、前記各可動錘４が、放射状に形成された前記長溝７ａに摺動自在に支持されていること、また、前記回転軸３を囲繞して形成されている前記ガイド溝５に係合させられていることから、これらの各可動錘４は、図７に示すように、前記長溝７ａと前記ガイド溝５との交点に位置させられている。

　これより、駆動源１２としての風車が回転すると、その回転が、前記動力伝達無端帯１３を介して前記ドリブンギヤー１１へ伝わり前記回転軸３が回転させられる。

　このような前記回転軸３の回転により、前記回転盤７も同様に回転させられ、これに伴って、図７に示すように、前記第２のガイド部５ｂに位置させられた可動錘４が降下させられるとともに、前記第１のガイド部５ａに位置させられた可動錘４が上昇させられる。

　このように、前記各可動錘４が前記回転軸３回り、および、この回転軸３の径方向に移動させられて、これらの慣性力が前記回転盤７を介して前記回転軸３に作用する。
　これらの慣性力により、前記回転軸３は一定した回転を維持しようとする。

　この結果、前記回転軸３に連結された駆動源１２からの回転にムラが生じた場合にあっても、前記回転軸３の回転変動が抑えられる。

　したがって、前記回転軸３に接続されている発電機１０の回転変動も抑制され、安定した発電が行なわれる。

　一方、本実施形態の回転変動抑制装置１は、前記駆動する駆動源１２に前記動力伝達無端帯１３によって接続されて、前記駆動源１２から独立して設置されている。

　したがって、前記駆動源１２に重量物を配置することなく、前記回転軸３に十分な慣性力を生じさせることができ、これによって、前記駆動源１２に構造的な制約がかかってしまうことを防止することができ、前記駆動源１２の設計の自由度を高めることができる。

　なお、前記実施形態において示した各構成部材の諸形状や寸法等は一例であって、適用する駆動源の種類や設計要求等に基づき種々変更可能である。

　たとえば、前記駆動源１２として、風力によって回転させられる風車を例示したが、水等の他の流体によって回転させられる羽根車への適用も可能である。

　また、前記各可動錘４の前記回転軸３の径方向に沿って摺動させる方法として、図９に示すように、前記回転軸３に複数のガイドロッド１４を放射状に形成し、これらのガイドロッド１４に、前記可動錘４をそれぞれ摺動自在に係合させるようにしてもよい。

　さらに、図１０に示すように、前記回転変動抑制装置１を前記回転軸３の軸線方向に間隔をおいて複数組み（図示例では２組み）設けておくこともできる。

　このような構成とすることにより、前記可動錘４の質量を増加させて、前記回転軸３に作用する慣性力を高めることができる。

　この場合、前記複数の可動錘４を、各組み間において、前記回転軸３回りにずらして配置することが好ましい。

　さらに、図１０に示すように、前記回転軸３に、この回転軸３の軸線と同一の回転軸線を有する円盤状の回転錘１５を設けるようにしてもよい。

　このような構成とすることにより、前記回転軸３にその回転方向の慣性力を作用させるための質量を増加させて、前記慣性力を増加させることができる。

　さらに、図１１ないし図１３に、本発明のさらに他の変形例を示す。
　この変形例では、略円形のガイド溝１６を、その中心を前記回転軸３の中心軸にから水平方向に偏倚させた状態で形成し、かつ、前記回転軸３にボス部３ａを形成して、このボス部３ａに、前記回転軸３と直交する２本の摺動軸１７を、その長さ方向に摺動自在に装着するとともに、これらの摺動軸１７の両端部に前記可動錘４をそれぞれ装着し、さらに、前記各摺動軸１７の前記可動錘４近傍に、前記ガイド溝１６に転動自在に係合させられるカムフォロア１８を装着した構成としたものである。

　前記各摺動軸１７の一端部側には、これらの摺動軸１７に直交し、かつ、前記摺動軸１７に対して直交した回転軸を有する枢軸１９が回動自在に装着されているとともに、この枢軸１９にはステー２０が一体に装着されており、このステー２０に、前記カムフォロア１８が回転自在に装着されている。

　したがって、前記各摺動軸１７の一端部側に装着された枢軸１９は、前記各摺動軸１７が前記回転軸３の軸線と直交する方向へ摺動させられた際に、前記各摺動軸１７とともに、前記回転軸３に対して接近離間するように移動させられる。

　また、前記各摺動軸１７の他端部には、これらの摺動軸１７の軸線方向に沿った長溝２１が形成されており、この長溝２１に、前記枢軸１９、前記ステー２０、および、前記カムフォロア１８が、前記枢軸１９を介して装着されている。

　そして、この各摺動軸１７の他端部側に装着された前記枢軸１７は、前記各摺動軸１７の軸線と直交する軸線回りに回動自在となされているとともに、前記長溝２１により、前記各摺動軸１７の軸線方向に摺動可能となされている。

　このような構成とすることにより、前記ガイド溝１６は、前記カムフォロア１８を、前記回転軸３に接近させる移動と前記回転軸３から離間させる方向への移動を交互に、かつ、連続して行なわせる。

　そして、前記摺動軸１７にその軸線方向への相対動が拘束された状態で装着された枢軸１９は、この枢軸１７に前記ステー２０を介して連結されている前記カムフォロア１８の前記回転軸３に接近する移動（第１のガイド部１６ａ側における移動）に際して、前記摺動軸１７を、前記回転軸３へ押し込むように摺動させる。

　このような前記摺動軸１７の前記回転軸３に対する相対移動に際して、この摺動軸１７の他端部側に装着されている前記枢軸１９は、前記長溝２１の存在により、前記摺動軸１７の軸線方向に相対移動させられる。
　これによって、前記摺動軸１７の前記回転軸３に対する摺動が円滑に行なわれる。

　したがって、本変形例においても、前述した実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

　本発明は、回転軸の慣性力を高めて、この回転軸の回転変動を抑制することができ、発電機のみならず回転の伴う機器への適用が可能である。

１　回転変動抑制装置
２　基体
２ａ　基体構成体
２ｂ　基体構成体
３　回転軸
３ａ　ボス部
４　可動錘
４ａ　カムフォロア
５　ガイド溝
５ａ　第１のガイド部
５ｂ　第２のガイド部
６　ベアリング
７　回転盤
７ａ　長溝
８　ベアリング
９　回転伝達機構
１０　発電機
１１　ドリブンギヤー
１２　駆動源
１３　動力伝達無端帯
１４　ガイドロッド
１５　回転錘
１６　ガイド溝
１６ａ　第１のガイド部
１６ｂ　第２のガイド部
１７　摺動軸
１８　カムフォロア
１９　枢軸
２０　ステー
２１　長溝

 

Claims (6)

1. 　基体に回転可能に支持された回転軸に装着されて、この回転軸の回転変動を抑制するようにした回転変動抑制装置であって、前記回転軸に、その径方向に摺動自在に装着された複数の可動錘と、前記基体に前記回転軸を囲繞し、かつ、この回転軸と直交する面と平行な面内に設けられ、前記各可動錘が摺動自在に係合させられるガイド溝を備え、前記複数の可動錘の摺動方向が、前記回転軸の軸線回りに等間隔に設定されており、前記ガイド溝が、前記回転軸を通る鉛直線に近接して上下方向に形成された第１のガイド部と、この第１のガイド部から前記回転軸を挟んだ反対側に延設された第２のガイド部からなり、この第２のガイド部が、下方へ向けて、前記鉛直線から離間した後に再度前記鉛直線に近づくように形成されていることを特徴とする回転変動抑制装置。
2. 　前記回転軸に、この回転軸と同一の軸線を有する回転盤が設けられ、この回転盤に、前記回転軸の径方向に沿った長溝が、前記軸線から放射状に複数形成され、これらの長溝に、前記複数の可動錘がそれぞれ摺動自在に係合させられていることを特徴とする請求項１に記載の回転変動抑制装置。
3. 　前記回転軸に、複数のガイドロッドが放射状に形成され、これらのガイドロッドに、前記複数の可動錘がそれぞれ摺動自在に係合させられていることを特徴とする請求項１に記載の回転変動抑制装置。
4. 　前記複数の可動錘およびガイド溝が、前記回転軸の軸線方向に間隔をおいて複数組み設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の回転変動抑制装置。
5. 　前記複数の可動錘が、各組み間において、前記回転軸回りにずれて配置されていることを特徴とする請求項４に記載の回転変動抑制装置。
6. 　前記回転軸に、この回転軸の軸線と同一の回転軸線を有する円盤状の回転錘が一体に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れかに記載の回転変動抑制装置。

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