(57)【要約】この発明は、風力発電装置および風力発電装置のローターブレードに関する。この発明の目的は、所定の輪郭深さを有するローターブレード、および従来よりよい効率を持つ風力発電装置を提供することである。風力発電装置のローターブレードは、約15%〜40%の間の範囲内、好ましくは約23%〜28%の範囲内の厚さの増大を有し、最大の輪郭厚さは、約20%と45%の間に、好ましくは、約32%と36%の間にある。【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電装置のローターブレードであり、そのローターブレードは、ほぼ15%〜40%の範囲、好ましくは約23%〜28%の範囲の厚さ地点を有し、そして、最大輪郭厚さは、約20%〜45%であり、好ましくは約32%〜36%であるローターブレード。
【請求項２】
ローターブレードの横断面は、平均反りラインによって記述され、その最大の反りは、50°と70°の間の範囲にあり、好ましくはほぼ60°と65°の間の範囲にある請求項１記載のローターブレード。
【請求項３】
最大の反りは、約3%と10%の間にあり、好ましくは約4%と7%の間にある請求項２記載のローターブレード。
【請求項４】
前記横断面は、好ましくは、ローターブレードの接続部に隣接する、ローターブレードの下１／３に設けられる請求項１〜３のいずれかに記載のローターブレード。
【請求項５】
ローターブレードは加圧側および減圧側面を有し、前記加圧側面は、凹面の湾曲を備えた部分を有し、そして、減圧側面には、ほとんど直線の部分が設けられる請求項１〜４のいずれかに記載のローターブレード。
【請求項６】
ローターハブに装着される少なくとも１つのローターブレードおよびハブ・クラッド材を備え、前記ハブ・クラッド材の外側にローターブレードの一部が設けられ、前記ローターブレードの一部は、ハブ・クラッド材に固定的に結合されるが、風力発電装置のローターブレードの一体の構成部分でないことを特徴とする風力発電装置。
【請求項７】
ハブ・クラッド材上に設けられるローターブレードの一部の輪郭面は実質的に、ハブ近傍領域でのローターブレードの輪郭に対応する請求項６記載の風力発電装置。
【請求項８】
ハブ・クラッド材上に設けられるローターブレードの一部は固定され、かつ、公称の風速以下の公称上の風速でのローターブレードの位置では、前記一部が、風力発電装置のローターブレードのハブ近傍領域の直下に位置するように、実質的に方位設定される請求項７記載の風力発電装置。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれかに記載の少なくとも１つのローターブレードを備える風力発電装置。
【請求項１０】
風力発電装置は、ローターブレードのハブ領域で最大の輪郭深さを有する少なくとも１つのローターブレードを設けたローターを有し、ローター直径に対する輪郭深さの比率は、約0.04と0.1の間の範囲にある値、好ましくは約0.055とO.7の間の値、例えば0.061を取る請求項９記載の風力発電装置。
【請求項１１】
発電機およびその発電機に接続されたローターを収容する機械ハウジングを備え、前記ローターは少なくとも２つのローターブレードを含み、前記ローターは、クラッド材(スピナー)を備えるハブを有し、前記スピナーの直径に対するローターブレードの輪郭深さの比率は、0.4以上の値であり、好ましくは、0.5〜1の範囲の値である請求項９または１０に記載の風力発電装置。
【請求項１２】
好ましくは２つ以上のローターブレードを有するローターを備え、そのローターブレードは、最適の航空力学の形に幾分近似させた台形の形を有し、そのローターブレードは、ローターブレードの根本の領域でその最大幅を有し、又、風力発電装置のポッドに面する、ローターブレード根本は、そのエッジの形状が実質的に、ポッドの外部輪郭に(縦方向で)一致するよう形成された請求項６〜１１のいずれかに記載の風力発電装置。
【請求項１３】
ポッドの方へ面する、ローターブレードの下側のエッジは、根本領域で、フェザー位置へのローターブレードの回転後には、ポッドの外部輪郭とほとんど平行である請求項１２記載の風力発電装置。
【請求項１４】
ポッドの方へ面するローターブレードの下側のエッジとポッドの外部輪郭との間隔は、フェザー位置で、50cm未満で好ましくは20cm未満である請求項１３記載の風力発電装置。
【請求項１５】
ローターブレードは、根本領域で主ブレード面から傾斜している請求項６〜１４のいずれかに記載の風力発電装置。
【請求項１６】
ローターブレードは、根本領域で２個の部品で構成され、ローターブレードの縦方向に向かう分離ラインがある請求項６〜１５のいずれかに記載の風力発電装置。
【請求項１７】
ローターブレードの両方の部品は、ローターブレードの風力発電装置への設置直前に合体される請求項１６記載の風力発電装置。
【請求項１８】
ローターブレードの部品はローターブレードの輸送の間は分離される請求項１６または１７に記載の風力発電装置。
【請求項１９】
風力発電装置は、減圧側面および加圧側面によって特徴づけられる少なくとも１つのローターブレードを持ち、加圧側面の長さに対する減圧側面の長さの比率は、1.2の値未満で好ましくは1.1の未満で、特に1〜1.03の間の値の範囲内にある請求項６〜１８のいずれかに記載の風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
この発明は、風力発電装置のローターブレードおよび風力発電装置に関する。この点の注目での最先端技術として、Erich Hauによる「Windkraftanlagen」(1996年)の書物に一般に向けられるべきである。その書物は、風力発電装置を含み、そのような風力発電装置のロータープレードおよびそのローターブレードの横断面が最先技術として述べられている。102ページの図5.34は、NACAに基づく航空力学のローターブレードの幾何学的なローターブレードパラメーターを例証している。ローターブレードは、翼弦長に対応するローターブレードの深さ、翼弦上に平均ラインの最大上昇である最大の反り(又は反りの比率)、反りの増加(つまり、最大の反りが、ローターブレードの横断内に提供される箇所での輪郭深さに対する位置)、中央ライン上の中心ポイントで記される円の最大直径としての最大ローターブレード厚さ、および厚さの増加(ローターブレードの横断面がその最大ローターブレード厚さとなる箇所での、輪郭深さに対する位置)、によって記述されていることに理解されるべきである。さらに、ローターブレードの横断面について述べるために、最先端半径および、下側およびトップの調和した形状が考察される。Erich Hauの書物から既知の命名法は、この出願のローターの横断面の別の記述のために、保持されなくてはならない。
【０００２】
ローターブレードは多くの態様に関して最適化されることになっている。一方では、それらは静かであるべきであり、他方では、最大の動的パワーを供給もすべきであり、そのため、ほんの少しの風であっても、風力発電装置は始動し、公称の風速(風力発電装置の公称パワーが初めて到達する速度)、はできるだけ低い力の風で到達する。
【０００３】
風速がその後、さらに上昇すれば、今日のピッチが規制された風力発電装置を考慮した時、ローターブレードは、風へますますセットされ、その結果、公称パワーが更に維持され、風に対してローターブレードの作用する表面エリアは、それの風力発電装置の全体あるいは一部を機械的な損害から保護するために減少する。しかしながら、風力発電装置のローターブレードのローターブレード輪郭の航空力学の特性に大きな重要性が起因することは重大である。この発明の目的は、ローターブレードの輪郭を有するローターブレード、および、従来よりよい効率の風力発電装置を提供することである。この発明によれば、前記目的は、独立クレームのうちの１つで述べられるような特徴を備えたローターブレードの輪郭があるローターブレードにより達成される。有利な発展は付帯的なクレームに記述される。この発明によるローターブレードの輪郭における特定のものが表１の中で述べられる。この発明は、多くの図面によって以下、例証される。
【０００４】
この出願に基づき記述されるローターブレードの輪郭は、特に、(ハブへの接続のために)ローターブレード接続を結びつける、ローターブレードの箇所で規定される。好ましくは、この出願に記述されたローターブレードは、ローターブレードの全長に対し、最初の1/3で規定される。この点で、ローターブレードの全長は、風力発電装置が含まれるべき公称パワーに依存して、1O mから70mの間にある。したがって、例えば、Enercon社のタイプE-30からの風力発電装置の公称パワーが300kWである一方、Enercon社のタイプE-112(直径、約112m)からの風力発電装置の公称パワーは4.5MWである。
【０００５】
この発明によるローターブレードの輪郭で特に何が特徴的であるかは、最大輪郭厚さが、ローターブレードの翼弦長の約25%と40%の間に、好ましくは、ローターブレードの翼弦長の32%から36%の間にあるということである。図１８では、ローターブレードの最大厚さは、ローターブレードの翼弦長の約34.6%である。ローターブレード後縁３の中心２からローターブレード最先端５の主要なポイント４に及ぶ翼弦１が図１で示される。厚さの増大(つまり、ブレード長にわたって最大の輪郭厚さが生じるところの部位)は、翼弦長の約20%から30%の間であり、好ましくは、23%から28%の間であり、図示した例では25.9%である。最大厚さは、翼弦に垂直になっていることが確認され、また、その増大は、ローターブレードの最先端と関係がある。
【０００６】
さらに、図１８は、中間の反りライン７が何であるかを示す。その反りラインは、ローターブレード８の各ポイントでのそれぞれの厚さの半分に起因する。従って、その反りラインは、まっすぐには延在せずに、ローターブレード７の加圧側面９上と、ローターブレード７の減圧側面１０とに対向して配置されたポイントの間で常に正確に延在する。その反りラインは、ローターブレードの後縁およびローターブレードの最先端で翼弦と交差する。
【０００７】
この発明によるローターブレードの横断面中の反りの増大は、翼弦長の約55%から70%の間に、好ましくは約59%から63%の間にある。図示した例では、反りラインの増大は翼弦長の約61.9%である。この場合、最大の反りは、翼弦長の約4%から8%の間に、好ましくは約5%から7%の間にある。図示した例において、反りは、翼弦長の約5.87%である。
【０００８】
この発明によるローターブレードの輪郭の点で特に著しい。それは、加圧側面のローターブレードが翼弦を２回カットする、つまり、その箇所では、加圧側面の前方では凸面形状であるのに対し、加圧側面のローターブレードが凹面の形状であることである。加圧側面が凸面の形状である領域では、反対側に配置された減圧側面に対応し、後者は、ほぼ直線ラインにより境界が設定される。
【０００９】
加圧側面に、凹面の屈曲を備えること、あるいは減圧側面に、直線状の境界を備えることは確かに公知である。しかしながら、それらの２つの手段の結合は、この発明によるローターブレードの輪郭に対しては大きな意義があり、そして、この発明によるローターブレードに関して特有である。さらに、図示したローターブレードの輪郭の後縁は顕著に厚い。しかしながら、図示した輪郭は、ローター円の内側の１／３にあり、軌道の速度があまり高くので、そのことは、ローターブレードの後縁で音の生成に関する問題を引き起こさない。
【００１０】
図の中で示された形状のx-y-座標は、表１に再掲される。また、したがって、この発明によるローターブレードの輪郭はそこに正確に記載される。
【表１】
2005533210.tif 000002
【００１１】
ローターブレードの航空力学の形(それは形態のような)を改善するために、ローターブレードの根本の領域(そこでは最大の幅) では、従って、最適の航空力学の形に多かれ少なかれ接近する、台形の形(計画では)である。
【００１２】
好ましくは、ローターブレードの根本の領域では、ローターブレードは、ローターブレードの根本の端(それは風力発電装置のポッドの方に向かう)が、少なくとも１つの角位置のポッドの外部輪郭に適応されるような構造であり、例えば、それは、ポッドと、ローターブレードの根本の端(これは、ローターブレードが公称の風位置の中で位置する場合、風力発電装置およびポッドの外部輪郭の方へ向かう)との間に、非常に小さな間隔、例えば約5mmから100mmの間の間隔が存在するような方法で適応される。
【００１３】
上記の示された特性を備えたローターブレードは、部分的に10%まで、パワーの顕著なより高い増大の余裕がある。予測できなかったパワーの増加によって、この発明による風力発電装置は、公称の風速以下の与えられた風速で、より高いパワー出力を達成する。さらに、それは、その公称パワー出力に従来より早く到達する。従って、そのローターブレードもより早く回転でき(ピッチが早まり)、これは、一方では音放射のレベルが、他方、設置上の機械的な負荷が低下することを提供する。
【００１４】
その観点では、この発明は、最近一般的なローターブレードの輪郭が、明白に異なる風速を用いて、しかし常に一定の気流で、風洞の中で調査されるという認識に基づく。自然界において、しかしながら、風が表面のエリアで一様に吹くことは極めてまれな場合であり、むしろ確率的な法則にゆだねられ、既知のローターブレードは、突風の結果として、ローターハブの近くのブレードの内部領域でフローの分離を必ず含み、そのブレードは、事実、空気力学的に清潔で最適の配置にもはや存在しない。フローの分離現象は、それの(ローターブレード先端の)外側領域の方向のローターブレードに沿った距離に伝わる。その結果、そのフローは、泡状の領域内にてローターブレードから分離されるようになり、その結果、対応するパワーロスに帰着する。この発明および上記の記述された基本的な状況にしたがって注意を払う場合には、新規なローターブレードでかつ、ローターブレードの内部領域に置いても新規な、ローターブレードのために、パワー出力の相当な増加を達成することが可能である。
【００１５】
今、既知の標準のローターブレードが、この出願で提案した経験的に確認されたローターブレードの代わりに使用された場合、ローターブレードのための空気力学に新規な配置を与えるために、ほぼ２倍の輪郭深さ(これはローターブレードの翼弦の長さに相当)が、より低いローターブレードの領域(ハブの近くの領域)で要求されるであろう。しかしながら、正面領域の大きな輪郭厚さは、含まれる負荷を安全にかつ信頼して伝えることが要求され、また２を越えるリフト値CAに到達する。
【００１６】
この分野の状況からわかるように、最近、ローターブレードは一般的に構築され、それは内陸地で最大限の程度まで資源の節約に大きく貢献する。それに関する典型的な例は、既に上に引用したErich Hauによる1996年の「Windkraftanlagen」の114ページから115ページ内に分野の状況が示される。ローターブレードの接続、つまり、ローターブレードの接続に近い領域(そこでは、分野の状況に基づきローターブレードで関心のある材料が節約される)からのある距離で、常に最大の輪郭深さに常に到達することが理解できるであろう。しかしながら、台形の形に近似する最適の形が設計で使用される場合、ローターブレードの最も大きな幅は、例えば、ローターブレードの接続部に対して離隔しておらず、ローターブレードの接続自身の領域に正確にある。したがって、その構造は、ローターブレードの内部の領域で可能な限り大きな量の材料を節約しない。
【００１７】
従来実行されていた、材料の節約の理由は、ローターブレードの計算/開発に関して、(前に記述したように)フロー条件を考慮する静止の方法に存在する。ローターブレードのための現在の計算プログラムがローターブレードを個々の間隔に分割し、全体のローターブレードのための評価をそこから引き出すために、各ローターブレード自身を計算するという事実がそれに加えられる。
【００１８】
しかしながら、現実が多少異なっているように見えることに気づくであろう。一方では、風は、与えられた表面エリア領域内に一様に、かつ静的に吹かないが、著しく確率的な挙動を示す。他方、内側の領域(それはローターハブの近くの領域)のローターブレードの低い周囲速度によって、風速の影響は相当であり、従って、入射角は、前記領域にて、瞬間風速に依存した高いレベルで変化する。それの結果として、ローターブレードからのフローの分離は、ローターブレードの内側の領域で頻繁に生じる。
【００１９】
そのような状況ではヒステリシス効果が作用する。前の風速が再び生じた場合、つまり突風後が過ぎた後、そのフローは、ローターブレードで再び同じではない。もっと正確に言えば、フローがローターブレードの表面に対して再び耐えるまで、風速は第１にさらに落ちなければならない(したがって入射角はさらに変更されるに違いない)。しかしながら、風速がさらに落ちない場合、ローターブレードへの風の流入フローにもかかわらず、延長された期間に対して、それは確かに起こるかもしれず、フローがローターブレード表面に対して再び位置するためにまだ来ていないので、相当な力がローターブレードに及ぼされる。
【００２０】
フロー分離の危険は、ローターブレードのこの発明による構成によって著しく低減される。その分離危険も比較的厚い輪郭によって低減される。パワーの相当な増加も事実によってうまく説明することができる。その事実は、ヒステリシスの影響により、一旦、フロー分離が生じると、(最先端技術に基づくローターブレードでは)パワーロスは相当な期間に維持されるということである。
【００２１】
パワーの増加の別の部分は、風が最小の抵抗の経路に続くという事実によって説明することができる。したがって、ローターブレードがハブ近くの内側領域で非常に薄い場合(材料を大きく節約)、ローター円の作動エリア内の「スリップ穴」と等価であり、そのスリップ穴を通じて、空気が優先的に流れる。この場合、さらに、ローター円エリア一帯の一様な分布に常に基づく共通の計算プログラムの短所を見ることは確かに可能である。
【００２２】
もし「スリップ穴」が、ハブ近くの領域のローターブレードの台形の形態のために「閉じ」られれば、それは、循環的な表面のエリア全体一帯の気流に改善された分布を与え、したがって、ローターブレードの外側領域に対する影響も多少増加される。従って、その「スリップ穴」を「閉じる」ステップは、この発明によるローターブレードのより高いパワー出力に貢献する。
【００２３】
「スリップ穴」に直接隣接するローターブレード部分を、全体の価値のローターブレード部分として考慮するため、これは、この計算プログラムの別の短所であり、それは、特別のフロー条件(意図したフロー条件の頻繁なフロー・ブレークダウンおよびその後の回復)のためではない。
【００２４】
図１１〜１７は、正面からの、あるいは側部からのこの発明による風力発電装置の斜視図を示す。ハブ近くのブレード領域において、３枚のローターブレードがどのようにして、ほとんどシームレスでポッドの外部配置へ推移するかに関して見ることができる。しかしながら、それらが公称上の風位置にある限りでは、これは、ローターブレードの位置に関してのみ当てはまる。
【００２５】
その後、風が公称の風をさらに上回る風が生じなら、通常のように、ローターブレードは、ピッチ・コントロール(ピッチ調整)によって風からゆっくり移動され、図１５は、その場合では、より大きな間隔が、内側領域のローターブレードのより低い端と、ポッドとの間に確かにあることを示す。しかしながら、図４は、さらに構造がポッドの外部上に備えられていることを示し、その構造は、横断面で極めて本質的に、ハブ近くの領域のローターブレードのローターブレードに一致し、ローターブレードが公称速度で入射角にセットされる場合、その構造は、ローターブレードの直下にあり、そのため、構造と、ハブ近くの領域内のローターブレードとの間に小さなギャップだけが存在する。
【００２６】
従って、ポッドの外部輪郭は、さらにローターブレード(それはローターブレードの一体的な構成部分でない)の一部を含む。
【００２７】
図１８の中で示されたローターブレードの輪郭の場合は、最先端半径は、輪郭深さのおよそ0.146倍である。
【００２８】
図１８から理解されるように、圧力低下側は、より長く、ほとんど直線状の領域である。それは例えば以下のように記述することができる：輪郭深さの38%〜100%の間の領域では、その半径は、輪郭深さの1.16倍である。輪郭深さの40%〜85%の間の領域では、その半径は、輪郭深さのおよそ2.44倍である(図１８を参照)。輪郭深さの42%〜45%の間の領域では、その半径は、輪郭深さの5.56倍である。
【００２９】
輪郭深さの36%〜100%の間の領域では、理想的直線からの最大の偏差は輪郭長さの約0.012倍である。屈曲半径は変化し、そして、最も大きな屈曲半径はそれぞれの領域で既に詳述しているので、その値は重要な値である。
【００３０】
図示した例では、加圧側面の長さは、輪郭深さの1.112倍である一方、減圧側面の長さは輪郭深さの約1.124倍である。これは、減圧側面が、加圧側面より、単にわずかに些細に長いことを意味する。加圧側面に対する減圧側面の長さの比率が、1.2未満である場合、好ましくは1.1未満、または、1から1.03の値の範囲内なら、それはしたがって極めて有利である。
【００３１】
示された図面から理解されるように、ローターブレードは、スピナーで(つまり、風力発電装置のポッドの外側で)最大の輪郭深さを直接持つ。したがって例えば、30mのローター径を備えた風力発電装置の場合には、スピナーでの輪郭深さは、約1.8と1.9の間に、好ましくは1.84である。従ってもし、スピナーがほぼ3.2mの直径であれば、スピナーでのローターブレードの輪郭に対する、スピナーの径との比は約0.575である。輪郭深さとスピナーとの比率が0.4以上、あるいは0.5〜1の値の範囲内であれば、それはしたがってかなり有利である。その点では、各値は、上記の示された範囲にあると仮定することができる。上記の特定した例においては、輪郭深さとローター径の比率は約0.061である。従って、輪郭深さとローター径の比率が0.05〜0.01の間の値より大きな場合、その「スリップ穴」はできる限り小さいことが明白であり、それに関しては、例として与えられた値は、ローターブレードの効率については、非常に適切であると証明されている。
【００３２】
別の例は、図１８の中で示されたローターブレードの横切りを備えたローターブレードであり、第１の第３では、スピナーでの輪郭深さは約4.35mm、スピナー径は5.4m、およびローター径は、全長71mである。また、スピナー径への縦断面深さの値は0,806であり、輪郭深さとローター径の比率も0.061である。上記の示された値は、ピッチ調整を備えたトリプルブレードに関する。
【００３３】
記述されたように、この発明によるローターブレードの場合には、ローターブレードの最も広い位置(最も大きな輪郭深さを有する位置)は、まさしくブレードの接続領域であり得る。そのブレードの接続は、風力発電装置のハブにローターブレードが接続される(連結された、ねじで留められた、など)領域である。さらに、ローターブレードのより低い端(つまり風力発電装置のポッドの方へ面する端)は、ポッドの外部輪郭に極めて実質的に適合されるか、あるいは縦の方角に一致する。従って、ローターブレードがフェザー位置(もはや、風の方へ面する表面エリアが皆無)にある場合、この場合、そのローターブレードは、ポッドに向かう、より低い端と平行であり、より低い端とポッドの外部輪郭の間の間隔は、最小、好ましくは50cm未満あるいは、または20cm未満である。
【００３４】
さて、そのローターブレードが風へセットされる場合、ローターブレードに極めて近い領域(スリップ穴が極めて小さい)であっても、それは最大サイズの表面のエリアを含む。前述の参照したErich Hau は、ローターブレードは、その技術では、ハブ近傍で規則的に減少することを示す(そのローターブレードは、それの最も広い部位で幅がそれほど広くない)、反対に、この発明によるローターブレードの場合には、そこで、最良の可能な程度まで風の可能性を利用することができるように、最も広い位置は、まさしくハブ近傍の領域にある。
【００３５】
周知なように、非常に大きなローターブレードを扱う場合、非常に大きなローターブレードの幅は、ハブ近傍に含まれる。今までどおりそのようなローターブレードを輸送することができるように(大きなローターブレードの場合には、つまり、ローターブレードが30mより長く、ハブ近くの領域のローターブレードの幅は、確実に５mから８mの間にあり得る)、ローターブレードは２つの部品の構成に出来、その場合には、２つの部品は輸送の間に分離され、輸送後に合体される。その目的のために、その２つの部分は、風力発電装置に装着される前に、例えばねじ接続および取り外し不可の接続(接着剤)で一体に結合される。それらのサイズによって、ローターブレードが合体されるために内部からアクセス可能なので、大きなローターブレードを扱う場合、それは特に問題ではなく、そのため、合体された時、ローターブレードに、部品間で外観および分離ラインに、ほとんど目に見えないか、全く見えない、単一の外観を与える。
【００３６】
初期の測定が示すように、この発明によるローターブレードの設計は、公知のローターブレードと比較して著しく効率を増加させることができる。この発明による風力発電装置１の場合には図１〜１７から理解できるように、そのローターブレードは、ハブの近くの領域で最も大きな輪郭深さを持ち、更に、ローターブレードは、それらの全体の輪郭に沿って、ハブの近くの領域で移動され、風力発電装置の機械ハウジングのポッドのクラッド(スピナー)に極めて接近する。従って、風で採用される角度が、公称の風範囲までスピードを上げると、ローターブレードが仮定した位置に対しては、ポッドのクラッドに比べて、非常に小さな間隔があることを意味する。図１、２および３の中で例えば示されるような図では、ローターブレードもそれらの輪郭の後部部分と共に、ポッドの外部のクラッドに極めて接近して移動されるが、例えば図１１〜１７の中で示される代替の実施例では、ボッドの外部クラッドがローターブレードの一部３０自体で供給される。したがって、ポッドの外側に備えられたローターブレードの一部が、そこに固定され、公称の風速までのローターブレードの角度の位置に対応する角度で整えられることは、特に図１５および１７から明確に見られる。その結果、少なくとも、名目上の風までの風速で、輪郭深さの後部領域でさえローターブレードのより低い端とポッドの間に最小のギャップがある。
【００３７】
ローターの中心に、ローターブレードのこの発明による形態では、全く小さな「スリップ穴」のみが、風のために存在することは、さらに図１９から明確に見ることができる。
【００３８】
図１８は、図１７の中でラインA-Aに沿って得られるようなこの発明によるローターブレードの横断面を示し、つまり、ハブの近くの領域でのローターブレードのローターブレードである。
【００３９】
図１７は、さらにスピナーの直径Dをいかに理解されるかを示すことを含む。
【００４０】
ローターの直径は、回転する場合、ローターによってカバーされる円エリアの直径によって示される。
【００４１】
図１５および他のものから理解できるように、回転可能なローターブレードの不可欠な構成部分でないローターブレードの一部３０は、ポッドの外部のクラッドの不可欠な構成する部分である。それぞれの部分は、ポッドにねじで留めることができるか、あるいは、ポッドに対して１片に接着されるか結合される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明による風力発電装置の正面からの斜視図を示す。
【図２】この発明による風力発電装置の背後および側部からの斜視図を示す。
【図３】この発明による風力発電装置の側部から見た図を示す。
【図４】この発明による風力発電装置の様々な方向から見た図を示す。
【図５】この発明による風力発電装置の様々な方向から見た図を示す。
【図６】この発明による風力発電装置の様々な方向から見た図を示す。
【図７】この発明による風力発電装置の様々な方向から見た図を示す。
【図８】この発明による風力発電装置の様々な方向から見た図を示す。
【図９】この発明による風力発電装置の拡大したスケールでの図を示す。
【図１０】この発明によるローターブレードの図を示す。
【図１１】この発明による風力発電装置の様々な図を示す。
【図１２】この発明による風力発電装置の様々な図を示す。
【図１３】この発明による風力発電装置の様々な図を示す。
【図１４】この発明による風力発電装置の様々な図を示す。
【図１５】この発明による風力発電装置の様々な図を示す。
【図１６】この発明による風力発電装置の様々な図を示す。
【図１７】この発明による風力発電装置の様々な図を示す。
【図１８】この発明によるローターブレードのハブ近傍での横断面図を示す。
【図１９】この発明による風力発電装置の様々な図を示す。
【符号の説明】
【００４３】
１  翼弦
２  ローターブレードの中心
３  ローターブレード後縁
５  ローターブレード最先端
３０  ローターブレードの一部
【図１】
2005533210.tif 000003
【図２】
2005533210.tif 000004
【図３】
2005533210.tif 000005
【図４】
2005533210.tif 000006
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１６】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年6月11日(2004.6.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローターハブに装着される少なくとも１つのローターブレードおよびハブ・クラッド材を備え、前記ハブ・クラッド材の外側にローターブレードの一部が設けられ、前記ローターブレードの一部はハブ・クラッド材に固定的に結合されるが、風力発電装置のローターブレードの一体の構成部分でないことを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
前記ローターブレードは、ほぼ15%〜40%の範囲、好ましくは約23%〜28%の範囲の厚さ地点を有し、そして、最大輪郭厚さは、約20%〜45%であり、好ましくは約32%〜36%である請求項１記載のローターブレード。
【請求項３】
ローターブレードの横断面は、平均反りラインによって記述され、その最大の反りは、50°と70°の間の範囲にあり、好ましくはほぼ60°と65°の間の範囲にある請求項１または２記載のローターブレード。
【請求項４】
最大の反りは、約3%と10%の間にあり、好ましくは約4%と7%の間にある請求項１〜３のいずれかに記載のローターブレード。
【請求項５】
前記横断面は、好ましくは、ローターブレードの接続部に隣接する、ローターブレードの下１／３に設けられる請求項１〜４のいずれかに記載のローターブレード。
【請求項６】
ローターブレードは加圧側面および減圧側面を有し、前記加圧側面は、凹面の湾曲を備えた部分を有し、そして、減圧側面には、ほとんど直線の部分が設けられる請求項１〜５のいずれかに記載のローターブレード。
【請求項７】
ハブ・クラッド材上に設けられるローターブレードの一部の輪郭面は実質的に、ハブ近傍領域でのローターブレードの輪郭に対応する請求項６記載の風力発電装置。
【請求項８】
ハブ・クラッド材上に設けられるローターブレードの一部は固定され、かつ、公称の風速以下の公称上の風速でのローターブレードの位置では、前記一部が、風力発電装置のローターブレードのハブ近傍領域の直下に位置するように、実質的に方位設定される請求項７記載の風力発電装置。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれかに記載の少なくとも１つのローターブレードを備える風力発電装置。
【請求項１０】
風力発電装置は、ローターブレードのハブ領域で最大の輪郭深さを有する少なくとも１つのローターブレードを設けたローターを有し、ローター直径に対する輪郭深さの比率は、約0.04と0.1の間の範囲にある値、好ましくは約0.055とO.7の間の値、例えば0.061を取る請求項９記載の風力発電装置。
【請求項１１】
発電機およびその発電機に接続されたローターを収容する機械ハウジングを備え、前記ローターは少なくとも２つのローターブレードを含み、前記ローターは、クラッド材(スピナー)を備えるハブを有し、前記スピナーの直径に対するローターブレードの輪郭深さの比率は、0.4以上の値であり、好ましくは、0.5〜1の範囲の値である請求項９または１０に記載の風力発電装置。
【請求項１２】
好ましくは２つ以上のローターブレードを有するローターを備え、そのローターブレードは、最適の航空力学の形に幾分近似させた台形の形を有し、そのローターブレードは、ローターブレードの根本の領域でその最大幅を有し、又、風力発電装置のポッドに面する、ローターブレード根本は、そのエッジの形状が実質的に、ポッドの外部輪郭に(縦方向で)一致するよう形成された請求項６〜１１のいずれかに記載の風力発電装置。
【請求項１３】
ポッドの方へ面する、ローターブレードの下側のエッジは、根本領域で、フェザー位置へのローターブレードの回転後には、ポッドの外部輪郭とほとんど平行である請求項１２記載の風力発電装置。
【請求項１４】
ポッドの方へ面するローターブレードの下側のエッジとポッドの外部輪郭との間隔は、フェザー位置で、50cm未満で好ましくは20cm未満である請求項１３記載の風力発電装置。
【請求項１５】
ローターブレードは、根本領域で主ブレード面から傾斜している請求項６〜１４のいずれかに記載の風力発電装置。
【請求項１６】
ローターブレードは、根本領域で２個の部品で構成され、ローターブレードの縦方向に向かう分離ラインがある請求項６〜１５のいずれかに記載の風力発電装置。
【請求項１７】
ローターブレードの両方の部品は、ローターブレードの風力発電装置への設置直前に合体される請求項１６記載の風力発電装置。
【請求項１８】
ローターブレードの部品はローターブレードの輸送の間は分離される請求項１６または１７に記載の風力発電装置。
【請求項１９】
風力発電装置は、減圧側面および加圧側面によって特徴づけられる少なくとも１つのローターブレードを持ち、加圧側面の長さに対する減圧側面の長さの比率は、1.2の値未満で好ましくは1.1の未満で、特に1〜1.03の間の値の範囲内にある請求項６〜１８のいずれかに記載の風力発電装置。
【国際調査報告】
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