(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不定速度回転入力から、発電機を駆動するための実質的に一定速度の回転出力を生成する発電機駆動用の回転駆動機構であって、
不定速度入力部と、
前記不定速度入力部から動力を受け取る歯車式差動伝動装置であって、当該歯車式差動伝動装置が、２つの動力分担経路を有し、第１の経路が前記発電機を駆動する出力部に回転連結し、第２の経路が電気機械に回転連結して、当該電気機械が可変の反動トルクを前記第２の経路に加えるように作動する、歯車式差動伝動装置と、
前記入力部での動的トルクを監視するトルク監視部と、
前記電気機械をモータまたは発電機として作動させることによって、前記監視されている前記動的トルクの変化に応答して前記第２の経路の前記反動トルクを変化させ、それによって前記出力部を実質的に一定速度で回転させる制御部と、
を備え、
前記トルク監視部が前記入力部での前記動的トルクを監視し、前記制御部が前記電気機械および／または前記第２の経路の慣性の少なくとも一部分を打ち消すように前記電気機械を作動させることを特徴とする回転駆動機構。
【請求項２】
前記入力部が、シャフトと、前記歯車式差動伝動装置へ送る回転速度を増加させる増速歯車装置とを備える、請求項１に記載の回転駆動機構。
【請求項３】
前記トルク監視部が前記増速歯車装置の実質的に静止反作用トルクを監視する、請求項２に記載の回転駆動機構。
【請求項４】
前記歯車式差動伝動装置が、前記入力部によって駆動される遊星歯車キャリヤと、前記第２の経路の一部分を形成する太陽歯車と、前記第１の経路の一部を形成するリング歯車とを有する遊星歯車機構を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転駆動機構。
【請求項５】
前記入力速度が所定の値より低いときに、前記電気機械が、モータとして作動し、前記第２の経路に可変の反動トルクを加え、駆動トルクが前記第２の経路を介して前記歯車式差動伝動装置に加えられ、前記第１の経路の回転速度を実質的に所定の速度に維持する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転駆動機構。
【請求項６】
前記入力速度が所定の値より大きいときに、前記電気機械が、発電機として作動して新たな可変の反動トルクを生成し、前記歯車式差動伝動装置から前記第２の経路を介して動力を受け入れ、前記第１の経路の回転速度を実質的に所定の速度に維持する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転駆動機構。
【請求項７】
前記第２の経路が、前記第２の経路の回転速度を変化させる歯車系列をさらに備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の回転駆動機構。
【請求項８】
前記ロータの回転が阻止され前記発電機がまだ回転しているときに、前記第１または第２の経路が、前記それぞれの経路の係合を解除しまたはそれらを制動するためのクラッチまたはブレーキを備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の回転駆動機構。
【請求項９】
前記電気機械がスイッチドリラクタンス機（ＳＲＭ）である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の回転駆動機構。
【請求項１０】
前記ＳＲＭの角度位置が前記反動トルクを制御するために部分的に使用される、請求項９に記載の回転駆動機構。
【請求項１１】
不定速度入力から、発電機のために実質的に一定の回転速度を生成する発電機駆動機構の回転速度を制御する方法であって、
不定トルク回転入力から前記発電機駆動用の実質的に一定速度の回転出力を生成する機構を使用し、
前記機構が、
不定速度入力部と、
前記不定トルク入力部から動力を受け取る歯車式差動伝動装置であって、当該歯車式差動伝動装置が２つの動力分担経路を有し、第１の経路が、前記発電機を駆動する出力部に回転連結し、第２の経路が電気機械に回転連結して、当該電気機械が可変の反動トルクを前記第２の経路に加えるように作動する、歯車式差動伝動装置と、を備え、
任意の適切な順序で実行される以下のステップであって、
ａ）前記入力の動的トルクを監視するステップと、
ｂ）前記電気機械をモータまたは発電機として作動させることによって、前記監視されている前記動的トルクに応答して前記第２の経路の前記反動トルクを制御するステップであって、それによって、前記出力部を実質的に一定速度で回転させるステップと、を含む方法であって、
ｃ）前記第２の経路および／または前記電気機械の慣性の影響を実質的に打ち消すように前記電気機械を作動させるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記監視される前記動的トルクが前記歯車式差動伝動装置の静止反作用トルクである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ｄ）ステップａ）に加えて、前記入力速度および発電機の負荷を測定するステップと、
ｅ）前記電気機械をモータまたは発電機として作動させることによって、前記入力速度および発電機の負荷、ならびに前記監視されている前記動的トルクに応答して前記第２の経路の前記反動トルクを制御するステップと
をさらに含む、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
ｆ）第１の所定の入力速度範囲で前記電気機械をモータとして作動させるステップと、
ｇ）前記第１の範囲より速い第２の所定の入力速度範囲では、前記電気機械を発電機として作動させるステップと
をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
不定速度回転入力から、発電機を駆動するための実質的に一定速度の回転出力を生成する発電機駆動用の回転駆動機構であって、
不定速度入力部と、
前記不定速度入力部から動力を受け取る歯車式差動伝動装置であって、当該歯車式差動伝動装置が２つの動力分担経路を有し、第１の経路が前記発電機を駆動する出力部に回転連結し、第２の前記経路が電気機械に回転連結して、当該電気機械が可変の反動トルクを前記第２の経路に加えるように作動する、歯車式差動伝動装置と、
前記入力部での動的トルクを監視するトルク監視部と、
前記電気機械をモータまたは発電機として作動させることによって、前記監視されている前記動的トルクの変化に応答して前記第２の経路の前記反動トルクを変化させ、それによって、前記出力部を実質的に一定速度で回転させる制御部と
を備え、
前記動的トルクが、前記歯車式差動伝動装置の静止反作用トルクを測定することによって監視されることを特徴とする回転駆動機構。
【請求項１６】
前記請求項１から１０、または１５のいずれか一項に記載の回転駆動機構を有する、または請求項１１から１４に記載の方法によって作動可能な駆動機構を有する、風力または水力駆動タービン。
【請求項１７】
不定速度風力または水力駆動ロータと、発電機と、前記ロータと前記発電機との間を回転連結させる差動歯車装置とを備え、
前記発電機が前記不定速度ロータによって前記差動歯車装置を介して実質的に一定の速度で駆動可能であり、
前記差動歯車装置が前記ロータのトルクに対して作用する可変の反動トルクを加えて、実質的に一定の発電機速度を可能にし、風または水の速さの増加または減少と共に前記ロータの速度が増加または減少することを許容する風力または水力駆動タービンであって、
前記差動歯車装置の反作用点で前記ロータによって前記差動歯車装置に加えられる前記動的トルクを計測して前記ロータに対して作用させる前記可変の反動トルクを提供し、前記可変の動的トルクが前記差動歯車装置の静止反作用トルクであることを特徴とする、風力または水力駆動タービン。
【請求項１８】
前記可変の反動トルクが、前記差動歯車装置に別途回転連結する別の発電機によって生成され、前記別の発電機が別の発電機またはモータとして作動可能であり、さらにそれ自体の慣性および／または前記別の回転連結の慣性を実質的に打ち消すように作動可能である、請求項１７に記載の風力または水力タービン。
【請求項１９】
別の発電機がスイッチドリラクタンス機である、請求項１８に記載の風力または水力タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力または水力タービンなどの流体流れで駆動される回転ターボ機械による発電の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
風や水の運動エネルギーによって駆動されるタービンなどによる発電は一般に知られているが、入力に変動が発生する場合に適正に一定の出力を供給するという問題は、克服が困難であることが示されてきた。特に、電力供給網システムに送電するために交流電気出力を生成する必要がある場合、同期発電機など多くの交流発電機では、出力周波数が発電機の駆動トルクや速度に応じて変化するので、発電機に加わるトルクが変化すると問題を生じる。発電機の駆動速度を、効率の損失なしに制御することは難しく、たとえば、風力タービンでは、発電機に加えるトルクを適正に一定に保つために、風が突然強く吹くときには風力を実効的に逃がすためにタービン翼ピッチ制御が使用され得る。従来から、電力出力を整流し、次いで、必要な場合には交流を生成することが可能であり、それにより入力周波数はそれほど重要でなくなる。機械的変速装置が、運用上の代替方法であるが、これらの技法は損失を生じる。
【０００３】
米国特許出願公開第２００７／０００７７６９号文書では、流体力学的カップリングを介して、歯車列に導入される反動トルク(reaction torque)を選択的に調節することによって、発電機の速度を機械的に調節する方法が示されている。その出願公開文書では、最大負荷状態時に、反動トルクを導入し出力軸の速度を可変的に調節するために、遊星歯車機構が使用される。しかし、このシステムは、可変比率を実現するために最大出力定格の流体力学的カップリングを用いる結果として、高速時に、出力速度を調節することによってエネルギーが失われるので、効率が良くない。
【０００４】
国際公開第９６／３０６６９号では、風力タービン発電機の出力制御に使用される可変比率遊星歯車装置が示されている。その歯車装置は、前方向または後方向に作用するように作動させることができるステップモータを採用している。
【０００５】
欧州特許第０１２０６５４号では、差動可変比率歯車装置の反動脚を制御するために油圧または電気機械をモータまたは発電機として使用する速度制御歯車装置が示されている。しかし、費用および重量の削減のために小さな電気機械を使用するとき、電気機械のトルクを増加させるために減速歯車装置を設ける必要がある。これが、電気機械の実効慣性を増加させる結果になり、可変比率歯車装置の反動トルクに適切な素早い変化が要求されるときに、その慣性が問題を引き起こす。
【０００６】
同期発電機は送電網の交流に同期する傾向にあり、ある程度送電網による同期に引き込まれまたは押し込まれる。しかし、非効率を回避するためには、発電機をその交番入力トルクによる位相に正確に保つ方が良い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の実施形態は、上記に説明した問題を対象とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の態様によれば、本発明は、発電機を駆動するための実質的に一定速度の回転出力を不定速度回転入力から生成する、発電機駆動用の回転駆動機構であって、不定速度入力部と、不定速度入力部から動力を受け取る歯車式差動伝動装置であって、２つの動力分担経路を有し、第１の経路が、発電機を駆動する出力部に回転連結し、第２の経路が、可変反動トルクを第２の経路に加えるように作動する電気機械に回転連結する歯車式差動伝動装置と、入力部での動的トルクを監視するトルク監視部と、電気機械をモータまたは発電機として作動させることによって、監視されているトルクの変化に応答して第２の経路の反動トルクを変化させ、それによって、出力部を実質的に一定速度で回転させる制御部とを備える回転駆動機構において、監視部が、入力部での動的トルクを監視し、制御部が、電気機械および／または第２の経路の慣性の少なくとも一部分を打ち消すように電気機械を作動させることを特徴とする回転駆動機構を提供する。
【０００９】
一実施形態によれば、入力部が、シャフトと、歯車式伝動装置へ送る回転速度を増加させる増速歯車装置(set-up gearbox)とを備える。
【００１０】
好ましくは、前記動的トルク監視部が、増速歯車装置の実質的静止反作用トルクを監視する。
【００１１】
好都合には、前記差動伝動装置が、入力部によって駆動される遊星歯車キャリヤと、第１の動力経路の一部分を形成する太陽歯車と、第２の動力経路の一部を形成するリング歯車とを有する遊星歯車機構を備える。
【００１２】
一実施形態では、入力速度が所定の値より低いとき、電気機械がモータとして作動し、第２の経路に可変反動トルクを加え、その結果、駆動トルクが、第２の動力経路を介して歯車式伝動装置に加えられ、それによって、第１の動力経路の回転速度を実質的に所定の速度に維持する。
【００１３】
好ましくは、入力速度が所定の値より大きいとき、電気機械が、発電機として作動して可変反動トルクを生成し、歯車式伝動装置から第２の動力経路を介して動力を受け入れ、それによって、第１の動力経路の回転速度を実質的に所定の速度に維持する。
【００１４】
好都合には、第２の動力経路が、第２の動力経路の回転速度を変化させる歯車系列をさらに備える。
【００１５】
一実施形態では、第１または第２の動力経路が、ロータの回転が阻止されたが発電機がまだ回転しているときそれぞれの経路の係合を解除しまたはそれらを制動するために、クラッチまたはブレーキを備える。
【００１６】
好ましくは、電気機械がスイッチドリラクタンス機（ＳＲＭ）である。
【００１７】
より好ましくは、ＳＲＭの角度位置が、部分的に、反動トルクを制御するために使用される。
【００１８】
第２の態様によれば、本発明は、発電機のために実質的に一定の回転速度を不定速度入力をもとにして生成する発電機駆動機構の回転速度を制御する方法であって、不定トルク回転入力から発電機駆動用の実質的に一定速度の回転出力を生成する機構を使用し、その機構が、不定速度入力部と、不定トルク入力部から動力を受け取る歯車式差動伝動装置であって、２つの動力分担経路を有し、第１の経路が、発電機を駆動する出力部に回転連結し、第２の経路が、可変反動トルクを第２の経路に加えるように作動する電気機械に回転連結する歯車式差動伝動装置とを備える方法であり、任意の適切な順序で実行される以下のステップ、すなわち、
ａ）入力の動的トルクを監視するステップと、
ｂ）電気機械をモータまたは発電機として作動させることによって、監視されている動的入力トルクに応答して第２の経路の反動トルクを制御するステップであって、それによって、出力部を実質的に一定速度で回転させるステップと
を含む方法において、
ｃ）第２の経路および／または電気機械の慣性の影響を実質的に打ち消すように電気機械を作動させるステップ
を特徴とする方法を提供する。
【００１９】
好ましくは、監視される動的入力トルクが、歯車式差動伝動装置の反作用トルクである。
【００２０】
好都合には、方法は、
ｄ）ステップａ）に加えて、入力速度および発電機の負荷を測定するステップと、
ｅ）電気機械をモータまたは発電機として作動させることによって、入力速度および発電機の負荷、ならびに監視されている入力トルクに応答して第２の経路の反動トルクを制御するステップと
をさらに含む。
【００２１】
より好都合には、方法は、
ｆ）第１の所定の入力速度範囲では電気機械をモータとして作動させるステップと、
ｇ）第１の範囲より速い第２の所定の入力速度範囲では、電気機械を発電機として作動させるステップと
をさらに含む。
【００２２】
第３の態様によれば、本発明は、発電機を駆動するための実質的に一定速度の回転出力を不定速度回転入力から生成する、発電機駆動用の回転駆動機構であって、不定速度入力部と、不定速度入力部から動力を受け取る歯車式差動伝動装置であって、２つの動力分担経路を有し、第１の経路が、発電機を駆動する出力部に回転連結し、第２の経路が、可変反動トルクを第２の経路に加えるように作動する電気機械に回転連結する歯車式差動伝動装置と、入力部での動的トルクを監視するトルク監視部と、電気機械をモータまたは発電機として作動させることによって、監視されているトルクの変化に応答して第２の経路の反動トルクを変化させ、それによって、出力部を実質的に一定速度で回転させる制御部とを備える回転駆動機構において、動的入力トルクが、歯車式差動伝動装置の静止反作用トルクを測定することによって監視されることを特徴とする回転駆動機構を提供する。
【００２３】
本発明は、上記の回転駆動機構を有し、または、上記の方法によって作動可能な駆動機構を有する風力または水力駆動タービンを包含する。
【００２４】
第３の態様によれば、本発明は、不定速度風力または水力駆動ロータと、発電機と、ロータと発電機との間を回転連結させる差動歯車装置とを備え、発電機が、不定速度ロータによって歯車装置を介して実質的に一定の速度で駆動可能であり、歯車装置が、ロータのトルクに対抗して作用する可変トルクを加えて、前記実質的に一定の発電機速度を可能にし、風または水の速さが増加または減少するのと共に前記ロータの速度が増加または減少することを許容する風力または水力駆動タービンにおいて、歯車装置の反作用点でロータによって歯車装置に加えられる動的入力トルクを計測して、ロータに対抗作用させる前記可変トルクを生成することを特徴とする、風力または水力駆動タービンを提供する。１８．前記可変反動トルクが、前記歯車装置に別途回転連結する別の発電機によって生成され得、前記別の発電機が、別の発電機またはモータとして作動可能であり、さらに、それ自体の慣性および／または前記別の回転連結の慣性を実質的に打ち消すように作動可能である、請求項１７に記載の風力または水力タービン。
【００２５】
好ましくは、別の発電機がスイッチドリラクタンス機である。
【００２６】
本発明の一実施形態が、単なる例として、図面を参照して以下に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】流体流れによって発電するシステムの外観図である。
【図２】図１の発電システム用の伝動装置システムの概略説明図である。
【図３】ロータ速度に対する電力出力およびモータ／発電機の速度を示すグラフである。
【図４】システムを制御する方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１を参照すると、シャフト１２上に支持された風力タービンロータ１０を備える発電装置５が示されている。主ベアリング１４が図示されているが、明瞭化のために、ベアリング１４のハウジングは示されていない。シャフト１２は、回転速度を約２０の倍率で増加させる遊星増速歯車装置１６へ送り込む入力シャフトとして働く。歯車装置１６からの動力は、図２に示される発電機２０を駆動するために使用される。
【００２９】
発電機２０は同期方式で作動し、したがって、その出力周波数は、発電機が駆動される速度に依存する。その結果、歯車装置１６と発電機２０との間には、以下により詳細に説明する、モータ／発電機３０を備える速度制御機構１８が存在することになる。
【００３０】
図２は、図１に示した発電装置５の内部を概略的に示す。入力シャフト１２が遊星歯車装置(gearbox)１６を駆動する。遊星歯車装置は、ピニオン１７を駆動し、ピニオン１７は平歯車１９を駆動する。平歯車１９は、速度制御機構１８に連結されている。この機構は、遊星差動伝動装置(planetary differential transmission)２４の遊星キャリヤに動力を伝える入力部２２を有する。遊星差動機構は、入力部２２によって駆動される遊星キャリヤと、電気機械３０に作動可能に連結されている太陽歯車２５と、発電機２０に作動可能に連結されたリング歯車２３とを有する。ロータによってもたらされた動力は２つの経路を取ることができる。すなわち、動力の全てまたはその一部分が、リング歯車２３を介し出力シャフト２６を介して発電機２０へ直接流れることができ、または、動力の一部分が、太陽歯車２５ならびに歯車対２８および３２を介して電気機械３０へ取り込まれ得る。電気機械３０は、モータまたは発電機として作動することができるスイッチドリラクタンスモータである。
【００３１】
作動中、遊星伝動装置２４は、動力を入力部２２から最も抵抗の小さい経路へ導き、したがって、発電機２０で発電するためには、モータ／発電機３０はある程度の反動トルクを形成する必要がある。反動トルクの大きさは、モータ／発電機３０を使用して大幅に変化させることができる。歯車対２８および３２が電気機械３０の速度を減速し、したがって、下流の動力機械３０に関してより大きな反動トルクを形成することに留意されたい。このように、小型の機械３０を、太陽歯車２５に比較的高い反動トルクを形成するのに使用することができる。しかし、減速歯車系列は、たとえば、風が突然強く吹きまたは途絶えることによって生じる入力トルクの突然の変化を克服するために、反動トルクの変化が必要なとき、反動トルクに影響を与えるような比較的大きな慣性を有する。
【００３２】
使用に際し、低風速状態で始動し、ロータは約１４ｒｐｍより速く回転する。モータ／発電機は、遊星機構２４の太陽歯車２５の速度を正味で増加させる反動トルクを生成するモータとして使用することができ、それにより、入力部２２に対する全ての動力を発電機に供給することができる。モータ／発電機３０がそのようなトルクを供給すると、これがリング歯車２３の速度を増加させ、その結果、発電機が、この場合の所望の速度１５１２ｒｐｍで回転する。
【００３３】
風速が増加するにつれて、入力部２２がより速く回転するので、モータの速度が減少され得る。約１７．３ｒｐｍ（この例では）のロータ速度で、入力速度が発電機入力速度に適合し、それにより、太陽歯車２５にある程度の反動トルクは必要であるが、モータ／発電機によって生成される反動トルクが、モータの速度を零にするようになる。
【００３４】
この低風速作動方式では、モータ／発電機３０が作動するために電気を必要とするが、全体としては、装置５によって電力が生成される。
【００３５】
風速が、ロータを約１７．３ｒｐｍより速い速度で回転させるように増加すると、出力シャフト２６の回転を正しい速度に保つために、動力を出力シャフト２６から抜き取りモータ／発電機３０へ送り込む必要がある。したがって、モータ／発電機３０は、すべり反動トルクを生成する必要がある。これは、モータ／発電機３０を発電機として使用することによって達成することができる。この例では、トルクの大きさはモータ／発電機３０への負荷を変化させることによって変えることができ、この負荷はシャフト２６の速度を維持するように変化させることができる。
【００３６】
ロータ速度が約２０ｒｐｍを超えると、クラッチ４２が係合を解除されてロータを自由回転させることができる。代替として、ブレーキを用いることができる。約１４ｒｐｍより下では、機械全体が作動しない。
【００３７】
図３は、Ａ−  タービン出力（ロータのトルク×速度）、Ｂ−  発電機電力（電力全体出力）、Ｃ−  ＳＲ駆動力（モータ／発電機３０の電力消費量／発電量）、およびＤ−  ＳＲ  ｒｐｍ（モータ／発電機３０がシャフト２６の正しい出力速度を維持するために必要とする速度）のグラフを示す。
【００３８】
発電機電力はロータ速度の中間範囲で実質的に一定であり、装置によって生成される総出力の僅かな部分のみがトルク制御に必要であることが分かるであろう。
【００３９】
実際には、風が一定に吹くのは稀であり、したがって、伝動装置は、風速の変化によって生じる入力トルクの変化に応答して、その作動を絶えず変化させる。図４は、風速の変化が生じたときモータ／発電機３０によって生成される反動トルクを制御する方法を示す。入力速度がステップ１００で監視され、たとえばロータの速度が測定され得る。ステップ１１０で、下流の制御に応じて、発電機の負荷が設定されまたは測定される。ステップ１２０で、モータ／発電機３０によって生成される反動トルクが、入力速度および発電機負荷入力シャフトに従って制御され得る。反動トルクを変化させることにより、突風が起こったときにタービンに速度を上げさせて、余分な風力エネルギーをタービンの回転エネルギーに実効的に転じ、風が途絶えたときには、タービンからより多くのエネルギーを取り出すことによって速度を落とさせることが可能になる。
【００４０】
風が誘起する動的影響は、システム要素の歯車系列および入力速度の変化を考慮すると、機械の慣性が大きいので重要である。したがって、直ぐ上の段落で説明した制御方法は、ステップ１３０で、反動トルクをさらに調節することによって強化される。そのステップでは、入力の動的トルク負荷が測定される。これは、増速歯車装置１６全体の静止反力点に加えられる力を測定することによって達成される。モータ／発電機３０によって生成される反動トルクは、この変化する動的入力トルクを考慮に入れて調節される。たとえば、突風が生じた場合、入力の動的トルクが突然増加する。入力トルクおよび発電機の負荷に応じる理論的反動トルクは、たとえば、モータ／発電機を発電機として作動させ太陽歯車をすべらせて発電機２０から速度を取り去るように設定することによって、殆ど瞬間的に設定することができる。しかし、実際には、歯車２８および３２の慣性、ならびにモータ／発電機３０の慣性のために、設定反動トルクの変更は効果を発揮するのに時間が掛かり、この例では、十分なすべりが生じるには時間が掛かる。プロセスを補助し、発電機２０のオーバスピードを防止するために、モータ／発電機３０を太陽歯車２５のすべりの方向に瞬間的に作動させることができ、それにより、上記の慣性の影響は実質的に打ち消される。
【００４１】
モータ／発電機によって生成される反動トルクを設定するプロセスは、スイッチドリラクタンス機（ＳＲＭ）が使用されるので、ほぼ即座に実行される。
【００４２】
同機の適切なコイルに流れる電流を変化させることによるＳＲＭの生成トルクの調節は、１回転当たり３６０回行われ、トルクが効果的に制御される。
【００４３】
作動中、タービンの速度が測定され、歯車装置での入力トルクに対する反力が測定され、それによって、タービンの出力を求めることができる。これにより、発電機に正確な負荷を掛けることができるようになる。タービン出力を知ることにより、ＳＲＭの反動トルクを適切に調節することが可能になり、それにより、発電機を正確な速度で作動させることができる。この正確な発電機速度の維持は、歯車装置の反力点での動的入力トルクを測定しＳＲＭを使用してほぼ瞬間的に反動トルク変化を達成することによって、効果的に行われる。ＳＲＭの角度位置が監視され、正確な反動トルクを可能にするために、ＳＲＭコイルへの電流の正確なスイッチングを行うことができる。
【００４４】
１つの実施形態のみが説明されてきたが、様々な代替形態、適応形態、変更形態などが、当業者には明らかであろう。特に、歯車の構成は、既述されたのと同等な効果を実現するように変更することができる。既述された機械は風力タービンであるが、同じ原理が、たとえば潮流水力タービンなど、いかなる流体流れ駆動機械にも適用される。
【符号の説明】
【００４５】
５  発電装置
１０  タービンロータ
１２  シャフト
１４  主ベアリング
１６  遊星増速歯車装置
１７  ピニオン
１８  速度制御機構
１９  平歯車
２０  発電機
２２  入力部
２３  リング歯車
２４  遊星差動伝動装置
２５  太陽歯車
２６  出力シャフト
２８  歯車対
３０  モータ／発電機
３２  歯車対
４２  クラッチ
【図１】
0005486493.tif 000002
【図２】
0005486493.tif 000003
【図３】
0005486493.tif 000004
【図４】
0005486493.tif 000005