(57)【要約】簡素な構造で、ピッチ駆動装置の信頼性が損なわれることを防止できる風力発電装置のピッチ駆動装置および風力発電装置を提供する。翼根元部がロータヘッド（４）に対して軸線中心Ｏ回りに回動可能に取り付けられた風車回転翼（６）と、風車回転翼（６）を軸線中心Ｏ回りに回動駆動してピッチ角を変更するピッチ駆動装置（１１）と、を備え、ピッチ駆動装置（１１）はリニアアクチュエータである電動シリンダ（１２）で備えている。
2010116520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼根元部がロータヘッドに対して翼長方向回りに回動可能に取り付けられた風車回転翼を動かすピッチ駆動装置であって、
該風車回転翼を前記翼長方向回りに回動駆動してピッチ角を変更するリニアアクチュエータを有する駆動部材を備えている風力発電装置のピッチ駆動装置。
【請求項２】
前記リニアアクチュエータは、柱状体の本体と、該本体からその軸線方向に出没するロッドとが備えられている請求項１に記載された風力発電装置のピッチ駆動装置。
【請求項３】
前記リニアアクチュエータは前記風車回転翼に対して２セット備えられている請求項２に記載された風力発電装置のピッチ駆動装置。
【請求項４】
前記リニアアクチュエータは、所定の経路に配置されたレールと、該レールに沿って移動するガイドとが備えられている請求項１に記載された風力発電装置のピッチ駆動装置。
【請求項５】
前記レールは、前記風車回転翼の軸線中心を中心とした円の一部を構成するように設けられている請求項４に記載された風力発電装置のピッチ駆動装置。
【請求項６】
前記レールは、前記風車回転翼の軸線中心から離隔した位置に設けられている請求項４または請求項５に記載された風力発電装置のピッチ駆動装置。
【請求項７】
前記ロータヘッド内に、放電によって前記リニアアクチュエータを作動する緊急用の電源が備えられている請求項１から請求項６のいずれか１項に記載された風力発電装置のピッチ駆動装置。
【請求項８】
風力を受ける複数の風車回転翼と、
該風車回転翼を前記風車回転翼の軸線回りに回動可能に支持するとともに、前記風車回転翼により回転駆動されるロータヘッドと、
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載されたピッチ駆動装置と、
前記ロータヘッドの回転により発電を行う発電設備と、
が設けられていることを特徴とする風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置のピッチ駆動装置および風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電装置に用いられる風車には、風車回転翼のピッチ角が固定された風車と、ピッチ角が可変の風車とが知られている。
上述の風車回転翼のピッチ角を変更させる機構としては、たとえば、特許文献１に示されるように、油圧シリンダにおけるロッドの直線移動を、風車回転翼の軸線回りの回転に変換する機構が知られている。【０００３】
また、たとえば、特許文献２に示されるように、翼旋回輪の周囲に歯車を設け、この歯車と噛み合うピニオンギアを電動モータで回転させ、翼旋回輪を回転させ風車回転翼の軸線回りの回転に変換する機構が提案されている。
この場合、歯車を用いる替わりにベルトを用いるものも提案されている。【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４８３２１号公報
【特許文献２】特開２００３−５６４４８号公報
【発明の開示】
【０００５】
ところで、特許文献１に示されるように油圧シリンダを用いるものでは、油圧シリンダの制御油は、通常ナセルに配置された油圧ポンプから主軸や増速機内を経由してロータヘッド側へ供給される。このため、主軸や増速機内に油圧配管を設置するためそれらの構造が複雑になる。
風力発電装置の現地で、組み立てる際、別体で組み立てたナセルとロータヘッドとを合体されることになる。このとき、ナセル側の油圧配管とロータヘッド側の油圧配管とを接続することになる。この接続作業中に、油圧配管内に異物が混入すると、たとえば、油圧系統のシールが損傷する等によりピッチ駆動機構の長期にわたる信頼性が損なわれる可能性がある。
また、接続作業中に、油が漏れて周囲の環境に影響を与える恐れがある。
このため、油圧配管の接続作業は細心の注意を払って行う必要がある。
【０００６】
特許文献２に示される歯車式のピッチ駆動機構では、旋回輪に設けられた歯車とピニオンギアとが常時噛み合っている。たとえば、ピッチ角の微小調整を繰り返し行った場合、微小動作を伴う接触が局所に集中するので、歯面の油膜切れによるフレッチング損傷が発生する恐れがある。このため、ピッチ駆動機構の長期にわたる信頼性が損なわれる可能性がある。
【０００７】
また、ベルト式の場合、張力を作用させるためにベルトは風車回転翼の外側に配置することになるので、システムが大掛かりとなる恐れがある。そして、ベルトの寿命は短いので、頻繁に交換を行う必要がある。このため、十分なメンテナンス作業を行わないと、ピッチ駆動機構の長期にわたる信頼性が損なわれる可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑み、簡素な構造で、ピッチ駆動装置の信頼性が損なわれることを防止できる風力発電装置のピッチ駆動装置および風力発電装置を提供することを目的とする。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の第１態様は、翼根元部がロータヘッドに対して翼長方向回りに回動可能に取り付けられた風車回転翼を動かすピッチ駆動装置であって、該風車回転翼を前記翼長方向回りに回動駆動してピッチ角を変更するリニアアクチュエータを有する駆動部材を備えている風力発電装置のピッチ駆動装置である。
【００１０】
本態様によれば、リニアアクチュエータで構成された駆動部材によって風車回転翼をその軸線回りに回動駆動して風車回転翼のピッチ角を調整する。
リニアアクチュエータは電気で駆動されるので、その電気配線は油圧配管に比較して簡素な構造となるし、かつ、異物混入および油漏れ等のリスクがない。また、微小動作を伴う接触部分が存在しないので、フレッチング損傷を考慮しなくてよい。さらに、ベルトのような寿命の短い部品が存在しないので、頻繁で、煩雑なメンテナンス作業を省略することができる。
これらにより、ピッチ駆動装置の長期的な信頼性が損なわれることを防止できる。
【００１１】
上記態様では、前記リニアアクチュエータは、柱状体の本体と、該本体からその軸線方向に出没するロッドとが備えられている構成としてもよい。
【００１２】
このように、リニアアクチュエータは柱状体の本体と、本体からその軸線方向に出没するロッドとを備えているので、油圧シリンダと略同様な動作をすることとなる。
したがって、たとえば、本体を固定側であるロータヘッド側に取り付け、ロッドの先端を風車回転翼側に取り付けるという油圧シリンダと同様な構造でピッチ駆動装置を構成することができる。
【００１３】
上記構成において、前記リニアアクチュエータは前記風車回転翼に対して２セット備えられていてもよい。
【００１４】
このように、風車回転翼に対して２セットのリニアアクチュエータを用いて動作させるようにしたので、ロッドのストロークが短く軽量のリニアアクチュエータを使用して所定のピッチ角度制御範囲を確保できる。
【００１５】
上記態様において、前記リニアアクチュエータは、所定の経路に配置されたレールと、該レールに沿って移動するガイドとが備えられている構成としてもよい。
【００１６】
固定側であるロータヘッド側および風車回転翼側のいずれか一方にレールを取り付け、他方にガイドを取り付ける。
ガイドが固定側に取り付けられた場合、ガイドは移動しないので、レール側が移動することになる。
【００１７】
上記構成において、前記レールは、前記風車回転翼の軸線中心を中心とした円の一部を構成するように設けられているのが望ましい。
【００１８】
このように、レールは風車回転翼の軸線中心を中心とした円の一部を構成しているので、ガイドの移動位置と回転角度との関係が対応する。したがって、風車回転翼のピッチ角度の制御を容易に行うことができる。
【００１９】
上記構成においては、前記レールは、前記風車回転翼の軸線中心から離隔した位置に設けられているのが望ましい。
【００２０】
軸線中心から離隔すると曲率半径が大きくなるので、レールの曲率が小さくなる。曲率が小さくなると、レールの湾曲が小さくなるので、リニアアクチュエータの信頼性を向上させることができる。
このため、レールは風車回転翼の軸線中心から可能な範囲で離隔した位置に設けるのが望ましい。
【００２１】
上記態様において、前記ロータヘッド内に、放電によって前記リニアアクチュエータを作動する緊急用の電源が備えられていてもよい。
【００２２】
たとえば、主電源が停電した場合、風力発電装置を危急に停止することになる。
この場合、リニアアクチュエータが主電源によって作動されないが、電源が放電することによってリニアアクチュエータを作動することができる。これにより、風車回転翼のピッチ角を調整して風車回転翼をフェザー位置とすることができるので、風力発電装置を安全に停止することができる。
【００２３】
本発明の第２態様は、風力を受ける複数の風車回転翼と、該風車回転翼を前記風車回転翼の軸線回りに回動可能に支持するとともに、前記風車回転翼により回転駆動されるロータヘッドと、上述のピッチ駆動装置と、前記ロータヘッドの回転により発電を行う発電設備と、が設けられている風力発電装置である。
【００２４】
本態様によれば、上記第１態様のピッチ駆動装置を用いることにより、簡素な構造で、ピッチ駆動装置の信頼性が損なわれることが防止されるので、風力発電装置としての信頼性が損なわれることを防止することができる。
【００２５】
本発明によれば、電気で駆動されるリニアアクチュエータで構成された駆動部材によって風車回転翼をその軸線回りに回動駆動して風車回転翼のピッチ角を調整するので、簡素な構造とすることができる。
油圧システムのように異物混入および油漏れ等のリスクがない。また、ギア式のように微小動作を伴う接触部分が存在しないので、フレッチング損傷を考慮しなくてよい。さらに、ベルトのような寿命の短い部品が存在しないので、頻繁で、煩雑なメンテナンス作業を省略することができる。
これらにより、ピッチ駆動装置の長期的な信頼性が損なわれることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る風力発電装置の全体概略構成を示す側面図である。
【図２】図１の１個のピッチ駆動装置および風車回転翼の位置関係を説明する模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るピッチ駆動装置の作動回路の概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るピッチ駆動装置の変形例を示す模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るピッチ駆動装置のさらに別の変形例を示す模式図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るピッチ駆動装置を示す模式図である。
【図７】図６のＸ−Ｘ断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るリニアモータを示す斜視図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るピッチ駆動装置の変形例を示す模式図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るピッチ駆動装置のさらに別の変形例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  風力発電装置
４  ロータヘッド
６  風車回転翼
７  発電設備
１１，３１  ピッチ駆動装置
１２，１２Ａ，１２Ｂ  リニアアクチュエータ
１３  シリンダ
１４，１４Ａ，１４Ｂ  ロッド
３２  リニアモータ
３３  レール
３４  ガイド
Ｏ  軸線中心
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
この発明の実施形態について、図を参照して説明する。
[第１実施形態]
本発明の第１実施形態に係る風力発電装置について図１から図５に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る風力発電装置１の全体概略構成を示す側面図である。
風力発電装置１は、図１に示すように、風力発電を行うものである。風力発電装置１には、基礎Ｂ上に立設された支柱２と、支柱２の上端に設置されたナセル３と、略水平な軸線周りに回転可能にしてナセル３に設けられたロータヘッド４と、ロータヘッド４を覆う頭部カプセル５と、ロータヘッド４の回転軸線周りに放射状に取り付けられる複数枚の風車回転翼６と、ロータヘッド４の回転により発電を行う発電設備７と、が設けられている。【００２９】
支柱２は、図１に示すように、基礎Ｂから上方（図１の上方）に延びる柱状の構成とされ、たとえば、複数のユニットを上下方向に連結した構成とされている。
支柱２の最上部には、ナセル３が設けられている。支柱２が複数のユニットから構成されている場合には、最上部に設けられたユニットの上にナセル３が設置されている。
ナセル３は、図１に示すように、ロータヘッド４を回転可能に支持するとともに、内部にロータヘッド４の回転により発電を行う発電設備７が収納されている。【００３０】
ロータヘッド４には、その回転軸線周りに放射状にして複数枚の風車回転翼６が取り付けられ、その周囲は頭部カプセル５により覆われている。
これにより、風車回転翼６にロータヘッド４の回転軸線方向から風が当たると、風車回転翼６にロータヘッド４を回転軸線周りに回転させる力が発生し、ロータヘッド４が回転駆動される。【００３１】
なお、本実施形態では、３枚の風車回転翼６が設けられた例に適用して説明するが、風車回転翼６の数は３枚に限られることなく、２枚の場合や、３枚より多い場合に適用してもよく、特に限定するものではない。【００３２】
図２は、１個のピッチ駆動装置１１および風車回転翼６の位置関係を説明する模式図である。
ロータヘッド４には、風車回転翼６の軸線中心Ｏ回りに風車回転翼６を回転させて、風車回転翼６のピッチ角を変更するピッチ駆動装置１１が各風車回転翼６に対応して１対１に設けられている。【００３３】
風車回転翼６は、翼根元側となる基部２１がロータヘッド４に設けた旋回輪軸受２３により回動自在に支持されている。ここで使用する滑り軸受としては、たとえば転がり軸受が好適である。
基部２１は円筒形状とされ、ロータヘッド４側に円形の端面２２を備えるとともに全周にわたって半径方向外向きに突出するよう形成された鍔状のフランジ部（不図示）を備えている。このフランジ部は、ロータヘッド４側に設けた旋回輪軸受２３によって回動自在に支持されているので、風車回転翼６の全体がロータヘッド４に対して回動自在となる。【００３４】
ピッチ駆動装置１１には、リニアアクチュエータ１２と、が備えられている。リニアアクチュエータ１２は、シリンダ（本体）１３と、シリンダ１３からその軸線方向に出没するロッド１４と、で構成されている。なお、リニアアクチュエータ１２は、リニアモータの動作原理（電磁力）を用いて、対象物に対して直線的な運動を与える駆動装置を示し、その構造は、円筒状の回転型モータを直線状に展開した構造である。
ピッチ駆動装置１１には、ロータヘッド４とシリンダ１３との間に配置されたシリンダ軸受１５と、風車回転翼６の端面２２とロッド１４との間に配置されたロッド軸受１６と、が設けられている。【００３５】
シリンダ１３は、円筒状の中空部材で、たとえば、内部に長手方向に沿って複数の円筒状の電磁コイル（図示省略）が配列されている。ロッド１４は、永久磁石を備え、コイルで形成された空間の内部に配置されている。ロッド１４は、シリンダ１３の電磁コイルの磁極を調整することによってシリンダ１３から出没させられる。
なお、ロッド１４を出没させる機構は、これに限らず、適宜機構が用いられてよい。【００３６】
このように、リニアアクチュエータ１２は、シリンダ１３と、シリンダ１３からその軸線方向に出没するロッド１４とを備えているので、油圧シリンダと略同様な動作をすることとなる。
したがって、たとえば、シリンダ１３を固定側であるロータヘッド４側に取り付け、ロッド１４の先端を風車回転翼側に取り付けるという油圧シリンダと同様な構造でピッチ駆動装置１１を構成することができる。【００３７】
図３は、ピッチ駆動装置１１の作動回路２４の概略を示すブロック図である。
作動回路２４には、ロータヘッド４内に設置され、それぞれ対応するリニアアクチュエータ１２の動作を制御する複数のコントローラ２５と、ロータヘッド４内に設置され、各コントローラ２５へ電力を供給する複数のバッテリ（電源）２６と、ナセル３内に設置された主電源２７と、ナセル３内に設置され、全体の作動を制御するＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２８と、主電源２７から各コントローラ２５へ電力を供給する主電路２９と、が備えられている。【００３８】
主電路２９は、ナセル３に対するロータヘッド４の回転を許容するようにロータリジョイント３０によって接続されている。
主電路２９は、各コントローラ２５に電力を供給するようにロータヘッド４内で分岐されている。
バッテリ２６に換えてキャパシタを用いてもよい。【００３９】
リニアアクチュエータ１２は電気で駆動されるので、その電気配線は油圧配管に比較して簡素な構造となる。しかも、油圧配管の接続作業がないので、異物混入および油漏れ等のリスクがない。また、微小動作を伴う接触部分が存在しないので、フレッチング損傷を考慮しなくてよい。さらに、ベルトのような寿命の短い部品が存在しないので、頻繁で、煩雑なメンテナンス作業を省略することができる。
これらにより、ピッチ駆動装置１１の長期的な信頼性が損なわれることを防止できる。【００４０】
シリンダ１３には、その円筒面から、風車回転翼６の軸線方向、つまりＺ軸線方向沿って延びる円筒状の部材である一対のトラニオン１７が設けられている。
シリンダ１３はロッド１４とともに、風車回転翼６の端面２２と略平行な面、つまり、Ｘ−Ｙ平面と略平行に延びるように配置されている。
シリンダ軸受１５は、シリンダ１３の一対のトラニオン１７を風車回転翼６の軸線、つまりＺ軸線に沿って延びる軸線回りに回動可能に支持する軸受である。【００４１】
ロッド１４の先端にはロッド軸受１６が配置されている。端面２２には、その軸線中心Ｏから間隔を空けて支柱１８が立設されている。ロッド軸受１６は支柱１８に回動可能に取り付けられ、Ｚ軸線回りの回動を吸収する。
なお、ロッド軸受１６は、球面軸受として構成し、さらに、図中のＸ軸線、および、Ｙ軸線回りの回動を吸収できるようにしてもよい。【００４２】
発電設備７としては、たとえば、図１に示すように、ロータヘッド４の回転駆動力が伝達され発電を行う発電機と、発電機により発電された電力を所定の電圧に変換するトランスと、が設けられているものを挙げることができる。【００４３】
次に、上記の構成からなる風力発電装置１における発電方法についてその概略を説明する。
風力発電装置１においては、ロータヘッド４の回転軸線方向から風車回転翼６に当たった風の力が、ロータヘッド４を回転軸線周りに回転させる動力に変換される。【００４４】
このロータヘッド４の回転は発電設備７に伝達され、発電機で発電された後、トランスによって所定の電圧に変換され、インバータで所定の周波数の交流電圧に変換される。
ここで、少なくとも発電を行っている間は、風の力を風車回転翼６に効果的に作用させるため、適宜ナセル３を水平面上で回転させることにより、ロータヘッド４は風上に向けられている。【００４５】
次に、ピッチ駆動装置１１による風車回転翼６のピッチ角の制御について説明する。
ピッチ駆動装置１１は、図２に示すように、ロッド１４をシリンダ１３から伸ばしたり、引き込んだりすることにより、風車回転翼６を軸線中心Ｏ回りに回動させ、そのピッチ角を変更させている。
電力が主電源２７から主電路２９を経由してコントローラ２５へ供給される。コントローラ２５は、この電力を用いてシリンダ１３内の電磁コイルの極性を調整し、ロッド１４をその軸線方向に移動させ、ロッド１４をシリンダ１３から伸ばしたり、引き込んだりする。【００４６】
たとえば、ロッド１４がシリンダ１３から伸ばされた場合には、ロッド１４の端部は風車回転翼６の軸線中心Ｏから離れた位置に固定されているため、風車回転翼６に軸線回りに回転する力が働く。
風車回転翼６が軸線中心Ｏ回りに回転すると、図２に二点鎖線で示すようにロッド１４の先端位置が端面２２内で移動するので、シリンダ１３およびロッド１４はシリンダ軸受１５によりトラニオン１７の軸線回りに回動する。
同時に、ロッド軸受１６においても、ロッド１４と風車回転翼６とが、Ｚ軸と略平行な軸線回りに相対的に回動する。【００４７】
一方、ロッド１４がシリンダ１３に引き込まれた場合にも、上述の場合と同様にして、風車回転翼６が軸線回りに回動し、シリンダ１３およびロッド１４がシリンダ軸受１５によりトラニオンの軸線回りに回動する。【００４８】
たとえば、主電源２７が停電すると、リニアアクチュエータ１２は作動されなくなり、風車回転翼６のピッチ角の調整が行えなくなる。
この状態では、風力によっては風車回転翼６等が損傷する恐れがあること、および発電効率が低下することがあるので、点検・修理を行うために風力発電装置１は危急に停止されることになる。
この場合、コントローラ２５はバッテリ２６を放電させてリニアアクチュエータ１２を作動させ、風車回転翼６のピッチ角を調整して風車回転翼６をフェザー位置とする。
このように、停電等によって主電源２７が用いられなくなっても、バッテリ２６の電力によってリニアアクチュエータ１２を作動させ、風車回転翼６をフェザー位置にすることができるので、風力発電装置１を安全に停止させることができる。【００４９】
なお、本実施形態では、１本の風車回転翼６に対して１セットのリニアアクチュエータ１２を用いてピッチ駆動装置１１を構成しているが、これは、たとえば、図４および図５に示されるように、１本の風車回転翼６に対して２セットのリニアアクチュエータ１２を用いる変形例を採用してもよい。【００５０】
すなわち、図４に示される変形例では、リニアアクチュエータ１２Ａ，１２Ｂは、軸線中心Ｏを挟んで図示の場合のＸ軸と略平行もしくはハの字になる位置を基本位置（図４の状態）として、上述の実施形態と同様な態様で設置されている。
リニアアクチュエータ１２Ａのロッド１４Ａは、最も縮んだ位置のＡ１から最も伸びた位置のＢ１まで伸縮するストロークを有している。同様に、リニアアクチュエータ１２Ｂのロッド１４Ｂは、最も縮んだ位置のＡ２から最も伸びた位置のＢ２まで伸縮するストロークを有している。【００５１】
図４に示す構成例では、一方のリニアアクチュエータ１２Ａ（１２Ｂ）のピストンロッド１４Ａ（１４Ｂ）が最も縮んだＡ１（Ａ２）の場合、他方のリニアアクチュエータ１２Ｂ（１２Ａ）のピストンロッド１４Ｂ（１４Ａ）が最も伸びたＢ２（Ｂ１）の位置にある。
そして、リニアアクチュエータ１２Ａ，１２Ｂのモータを各々逆向きに回転させることにより、リニアアクチュエータ１２Ａ（１２Ｂ）側では、ロッド１４Ａ（１４Ｂ）が伸びる（縮む）ことにより、図中に想像線で示すように、点Ａ１（Ｂ２）から点Ｂ１（Ａ２）まで外向きに膨出する円弧状の軌跡を描いてロッド１４の先端位置が移動する。【００５２】
この結果、リニアアクチュエータ１２Ａ（１２Ｂ）が風車回転翼６を押し込み、かつ、他方のリニアアクチュエータ１２Ｂ（１２Ａ）が風車回転翼６を引き込むことにより、風車回転翼６を時計回り（反時計回り）に回転させることができる。
このように、ピッチ駆動装置１１は風車回転翼６に対して２セットのリニアアクチュエータ１２Ａ，１２Ｂを用いて風車回転翼６を旋回させているので、ロッド１４Ａ，１４Ｂのストロークを短くしたリニアアクチュエータ１２Ａ，１２Ｂを採用しても、たとえば、従来と同様に略９０度のピッチ角度制御範囲を得ることができる。【００５３】
すなわち、端面２２の直径や制御角度α等の諸条件が図１に示したものと同じであれば、回動中心となる軸線中心Ｏから連結点Ｐ１，Ｐ２までの距離（円弧状となる軌跡の半径）について、１セットのリニアアクチュエータ１２を用いるものより小さく設定できる。このため、リニアアクチュエータ１２Ａ，１２Ｂに必要となるストロークを短くすることができる。
また、ストロークの短いリニアアクチュエータ１２Ａ，１２Ｂは、電動シリンダ自体が小型化するので、重量も減少して軽量化されたものとなる。このため、リニアアクチュエータ１２Ａ、１２Ｂをロータヘッド４の内部に収納する設置が可能となり、従来必要だった電動シリンダ用の貫通孔等が不要になり、さらに、シリンダ軸受等も簡略化するので、ロータヘッド４の全体形状および構造を単純化することができる。このようなロータヘッド４の単純化は、機械加工の工数低減などコスト面で有利になる。【００５４】
なお、リニアアクチュエータ１２Ａ，１２Ｂの一方を、たとえば、リニアアクチュエータ１２Ａを左右逆向きとし、ロッド１４Ａの先端部がロータヘッド４に固定されるようにしてもよい。この場合、シリンダ１３Ａの先端が端面２２に連結されることになる。【００５５】
さらに、図５に示される変形例では、リニアアクチュエータ１２Ａ，１２Ｂは、軸線中心Ｏに対して点対称となるように設置されている。
リニアアクチュエータ１２Ａ，１２Ｂをこのように設置しても図４に示されるものと同様な作用・効果を奏する。
さらに、図５に示されるものでは、リニアアクチュエータ１２Ａ，１２Ｂのロッド１４Ａ，１４Ｂの動作、すなわち、伸縮が同期するので、リニアアクチュエータ１２Ａ，１２Ｂの動作制御をより単純化することができる。【００５６】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る風力発電装置１について、図６〜図８を用いて説明する。
本実施形態は、ピッチ駆動装置３１の構成が第１実施形態のものと異なるので、ここではこの異なる部分について主として説明し、前述した第１実施形態のものと同じ部分については重複した説明を省略する。
なお、第１実施形態と同じ部材には同じ符号を付している。【００５７】
本実施形態では、ピッチ駆動装置３１には、リニアモータ（駆動部材、リニアアクチュエータ）３２が備えられている。リニアモータ３２は、長手方向に沿ってコイルが配列されたレール３３と、磁石を備えるガイド３４と、で構成されている。
レール３３のコイルに電力を供給する作動回路は、第１実施形態と同様な構成、すなわち、緊急用のバッテリあるいはキャパシタを備えている。【００５８】
レール３３は、図６および図７に示されるように、風車回転翼６の軸線中心Ｏを中心とした円の一部を構成するように湾曲されている。レール３３は、複数の間隔を空けてロータヘッド４に固定されたブラケット３５によって保持されている。すなわち、レール３３は、ロータヘッド４に固定して取り付けられている。
レール３３の両端部と軸線中心Ｏとを結んだ線がなす角度は、たとえば、９５度とされている。これは、翼弦を風向きに一致するようにしても揚力が発生するように設計された風車回転翼６の場合、揚力が発生しないようにするためにピッチ角の調整範囲を大きくするためである。【００５９】
レール３３の内周面には、幅方向中間位置に全長に亘ってガイド３４を案内する突起部３７が設けられている。
ガイド３４は、レール３３の突起部３７に移動可能に係合するとともにブラケット３６によって風車回転翼６の端面２２に固定されている。
リニアモータ３２は、レール３３に配列されたコイルの磁極を調整することによってガイド３４をレール３３に沿って移動させる。
なお、ガイド３４を移動させる機構はコイルに限定されるものではなく、適宜機構が用いられてよい。【００６０】
このように、リニアモータ３２は電気で駆動されるので、その電気配線は油圧配管に比較して簡素な構造となる。しかも、油圧配管の接続作業がないので、異物混入および油漏れ等のリスクがない。また、微小動作を伴う接触部分が存在しないので、フレッチング損傷を考慮しなくてよい。さらに、ベルトのような寿命の短い部品が存在しないので、頻繁で、煩雑なメンテナンス作業を省略することができる。
これらにより、ピッチ駆動装置１１の長期的な信頼性が損なわれることを防止できる。【００６１】
次に、上記の構成からなる風力発電装置１の動作について説明する。
風力発電装置１の発電方法については第１実施形態と同様であるのでここでは重複した説明を省略する。
次に、ピッチ駆動装置３１による風車回転翼６のピッチ角の制御について説明する。
ピッチ駆動装置３１は、レール３３に配列されたコイルの磁極を調整することによってガイド３４をレール３３に沿って移動させる。ガイド３４が移動すると、ブラケット３６を介して端面２２がロータヘッド４に対して軸線中心Ｏ回りに回動するので、風車回転翼６のピッチ角を変更できる。【００６２】
このとき、レール３３は風車回転翼６の軸線中心Ｏを中心とした円の一部を構成しているので、ガイド３４の移動位置と風車回転翼６の回転角度との関係が対応する。したがって、風車回転翼６のピッチ角度の制御を容易に行うことができる。【００６３】
また、レール３３は、端面２２の外周面に近い位置、すなわち、風車回転翼６の軸線中心Ｏから離隔した位置に設けられている。
これにより、レール３３の曲率半径が大きくなるので、レール３３の曲率が小さくなる。曲率が小さくなると、レール３３の湾曲が小さくなるので、リニアモータ３２の信頼性を向上させることができる。
このように、レール３３は風車回転翼６の軸線中心Ｏから可能な範囲で離隔した位置に設けるのが望ましい。【００６４】
なお、本実施形態では、風車回転翼６の基部２１がロータヘッド４の内側に位置しているものに適用した例を示しているが、たとえば、図９に示すように風車回転翼６の基部２１がロータヘッド４の外側に位置しているものにも同様に適用できる。【００６５】
また、図１０に示されるように旋回輪２３の内輪と外輪との間にリニアモータ３２を組み込むようにしてもよい。【００６６】
さらに、本実施形態では、レール３３は固定側であるロータヘッド４に、ガイド３４は可動側である風車回転翼６側に、取り付けられているが、これは逆にしてもよい。すなわち、レール３３を可動側である風車回転翼６側に、ガイド３４を固定側であるロータヘッド４に、取り付けるようにしてもよい。【００６７】
また、本実施形態では、リニアモータ３２は１セット設けられているが、これは複数セット設けるようにしてもよい。このようにすると、回転駆動力が合算されるので、同一条件であれば、各リニアモータ３２は小出力でよいことになるので、信頼性を向上させることができる。【００６８】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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