(57)【要約】  本発明は、風力発電プラント２０１のためのブレード２０２であって、制御可能なアクチュエータと、ブレードの長手方向に対して横方向の少なくとも１つのジョイント２０６とを有し、ジョイントの周りで、ブレードの元の回転面の外への、ある角度でのブレードの旋回の最外部２０５が、アクチュエータによって制御されることができる風力発電プラントのためのブレードに関する。これによってロータ領域が動作中に連続的に制御されることができ、ブレード先端とタワーとの間の距離を増減させることができる。ジョイントの旋回および補強は、ワイヤ・プルおよび／または、例えば電気、空気圧、もしくは液圧ピストンなどのアクチュエータによって制御される。また本発明は、同じ機構を使用して、動作時に風力発電プラントの動作を改良する方法に関する。
2008544133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電プラントのためのブレード（２０２）であって、
例えば電気、液圧、および／または空気圧ピストンを含む、前記ブレードの内部に配置された少なくとも１つの制御可能なアクチュエータ（５０６）と、前記ブレードの長手方向（５０１）に対して横方向の少なくとも１つのジョイント（２０６）とを有し、前記ジョイント（２０６）の周りの、前記ブレードの元の回転面の外へのある角度での前記ブレードの旋回の最外部（２０５）が、前記アクチュエータによって制御されることができ、それによって前記ロータ領域（２０４）が動作時に制御されることができることを特徴とする風力発電プラントのためのブレード（２０２）。
【請求項２】
前記ジョイント（２０６）が、前記ブレード・プロファイルのコード（５０２）にほぼ沿って配置される請求項１に記載の風力発電プラントのためのブレード。
【請求項３】
前記ジョイント（２０６）が、前記ブレードの長手方向（５０１）に対して−６０°と＋６０°との間の角度（６０１）で配置される請求項１または請求項２に記載の風力発電プラントのためのブレード。
【請求項４】
前記ジョイント（２０６）が、ブレードの根部から、前記ブレードの長さの８０％と９０％との間の距離に位置付けられる請求項１から請求項３までの１または複数項に記載の風力発電プラントのためのブレード。
【請求項５】
前記ブレードが、少なくとも前記ジョイント（２０６）の周りで、例えばゴムなど弾性材料から製造される請求項１から請求項４までの１または複数項に記載の風力発電プラントのためのブレード。
【請求項６】
前記ジョイント（２０６）がロータリ・ジョイントを含む請求項１から請求項５までの１または複数項に記載の風力発電プラントのためのブレード。
【請求項７】
前記ジョイント（２０６）が、前記ブレードの長手方向（５０１）において所定の拡張部分を有する弾力性ジョイントを含む請求項１から請求項６までの１または複数項に記載の風力発電プラントのためのブレード。
【請求項８】
前記ジョイント（２０６）を補強することができるように構成された、例えば電気、液圧、または空気圧ピストンを含むアクチュエータ（５０６）を有する請求項１から請求項７までの１または複数項に記載の風力発電プラントのためのブレード。
【請求項９】
前記ジョイント（２０６）の周りで前記ブレードの最外部（２０５）を旋回させることができるように構成されたワイヤ・プルを有する請求項１から請求項８までの１または複数項に記載の風力発電プラントのためのブレード。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までの１または複数項に記載のブレードを特徴とする風力発電プラント。
【請求項１１】
風力発電プラントの動作を改良する方法であって、
元の回転面の外への、所定の角度での、ブレードの長手方向（５０１）に対して横方向の少なくともジョイント（２０６）の周りでのブレードの旋回の最外部（２０５）が、少なくとも１つの制御可能なアクチュエータ（５０）によって制御されることを含み、それによって前記ロータ領域（２０４）が動作中に制御されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記ブレードの前記最外部（２０５）が、前記ブレードに対して旋回され、それによって回転領域（２０４）が増加する請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ブレードの前記最外部（２０５）が、風に対して旋回され、それによってブレード（２０２）と前記風力発電プラントのタワー（４０１）との間の間隙が増加する請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
風の速度を測定すること、およびそれに基づいてブレード先端の旋回を決定することをさらに含む請求項１１から請求項３までの１または複数項に記載の方法。
【請求項１５】
ブレードの変形を測定すること、およびこれに基づいて前記ブレードの先端の旋回を決定することをさらに含む請求項１１から請求項１４までの１または複数項に記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも１つのアクチュエータ（５０６）によって、前記ブレード先端（２０５）に対して前記ジョイント（２０６）を補強することをさらに含む請求項１１から請求項１５までの１または複数項に記載の方法。
【請求項１７】
前記ブレードの長手方向軸線（５０１）とほぼ平行な軸線の周りで前記ブレード先端（２０５）を回転させることをさらに含む請求項１１から請求項１６までの１または複数項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動作特性を改良した現況技術の風力発電プラントのためのブレード、およびそのようなブレードを有する風力発電プラントに関する。本発明はまた、動作時に風力発電プラントの動作を改良する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電プラントを用いて得ることができるパワー出力は、ロータ領域のサイズ、したがってブレードの実効長さのサイズに直接依存する。したがって１％短いブレードの長さは、大まかに言えば、パワー出力の２〜３％の減少を意味する。材料および重量を節約するための努力の結果、風力発電プラントでのブレードは、しばしば非常に可撓性があり、したがって風によるそれらの撓みはかなり大きくなることがある。それゆえブレード変形がロータ領域の減少、すなわちパワー収量（発電量）の望ましくない減少をもたらす。
【０００３】
さらに、ブレードがタワーにぶつからないことを保証しなければならないので、ブレードの変形は、しばしば、新規の風力発電プラントの設計において寸法的制限を与える因子である。タワーからさらに離れたロータの構成は望ましくない。これは、主軸の増加された長さが、タワーでの増加されたモーメントを生じ、ハブ内のギアおよび軸受に望ましくない力をもたらすからである。
【０００４】
したがって風速に応じて、ロータ領域を増加して、より高い度合いで風を利用し、パワー出力を増加すること（低い風速の場合）、およびブレードの形状を変えて、ブレードがタワーにぶつからないようにすること（高い空気速度の場合）がどちらも望まれることがある。
【０００５】
欧州特許第１０１９６３１号から、風によって引き起こされる撓みをいくらか補償する事前湾曲ブレードを製造することが知られている。しかし、その正味のブレード全長は、依然として、特定の設計の風速でのみしか得られない。全ての他の風速の場合、ブレードは依然として風の方向に、または後方に撓む。
【０００６】
風力発電プラントのロータ直径を変えるさらなる方法が、風条件に応じて伸長または短縮することができる伸縮式のブレードを有する風力発電プラントから知られている。しかし、この原理は、純粋にスペースの観点から、ブレード部品が互いの中にシフトされることを含み、これは理想的でない。さらなる欠点は、ブレードの剛性、それゆえそのイールドが、内部に完全にまたは部分的に収容される翼部分を有することによってかなり激的に変化することにある。したがって、その構成全体において最適な剛性特性を有する伸縮式ブレードを設計することは不可能である。
【０００７】
独国特許第３１５０７１５号は、ブレードの最外部を、各ブレードの長手方向軸線に対して好ましくは４５°の角度でヒンジの周りで旋回させることができる風力発電プラントを教示している。各ブレード先端は、ブレードの外部に配置されたばねおよび釣合いおもりによってバランスを取られ、それによってブレード先端は３つの主要な設定に設定すること、すなわち回転数に影響を及ぼすことができる。したがって低い風速では、始動中にブレードの縁部が風に直面するようにわずかに旋回されて、それにより改良された回転モーメントを提供し、通常動作では、ブレードは真っ直ぐにされ、高い風速の場合には、風がブレード先端をさらに曲げ、これは制動効果を有する。しかし、ここで、この構造は、風エネルギー・プラントのロータ領域が、低い風速および高い風速の場合の両方で減少されることを意味する。同様に、風がブレード先端を旋回させるので、ブレードがタワーに衝突する危険が高められる。最後に、ブレードの外部に配置された釣合いおもりおよびばねを特徴とする説明した構造は、空気力学および操作の観点から不利である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、ブレードの撓みによって引き起こされるロータ領域の減少という上述した問題を未然に防ぐ、風力発電プラントのためのブレードを提供することである。さらなる目的は、望まれるときに、ブレードと風力発電プラントのタワーとの間の距離を調整することができることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
したがって本発明は、風力発電プラントのためのブレードであって、例えば電気、液圧、および／または空気圧ピストンを含む、ブレードの内部に配置された少なくとも１つの制御可能なアクチュエータと、ブレードの長手方向に対して横方向の少なくとも１つのジョイントとを有し、このジョイントの周りで、ブレードの元の回転面の外へのブレードの旋回の最外部が、アクチュエータによって制御されることができ、それにより、ロータ領域を動作時に制御することができる風力発電プラントのためのブレードに関する。
【００１０】
この方法によって、風力発電プラントが動作状態にある間にブレード先端を様々な角度で旋回させることができ、それによりブレードの形状を変えて、風によるブレードの撓みを最適に補償するという利点が得られる。これにより、ロータ領域を、様々な風速で最大にすることができ、それにより、より高いパワー収量を達成することができる。そのような旋回は、風による撓みを補償するように風に対向して上昇するものとすることができ、あるいは、ブレードが非常に湾曲されている場合に比較的低い風速の際には、風とともに下がるものであってよい。本発明によるブレードのさらなる有利な機能は、ロータ領域が減少されるほどまで大きくブレード先端を旋回させることもできることであり、これは、負荷を減少することが望まれる高い風速の場合に望ましいことがある。さらに、ブレード先端の旋回は、風力発電プラントに対するブレーキとして働くことがある。本発明によって説明するブレード先端の旋回はまた、動作時にブレード先端とタワーとの間の距離を増すために簡単且つ効率的な方法としても有利であり、この距離は、特に高い風速の場合に、制限された寸法決定パラメータとなることがある。したがって、ロータをタワーにより近づけて配置すること、および風力発電プラントの主軸の長さを減少することが可能であり、これはさらに、ギアおよび軸受に対する力および負荷の減少をもたらす。さらに、本発明によれば、そのようなジョイントは、ブレードを、より弾性的になるように製造することができることを意味し、それにより、重量および材料の両方で節約が得られ、その結果、より低い製造コストとなる。ブレード先端が、ブレードの長手方向に垂直になるまで完全に回転されるとき、ブレード先端が、ノイズ低減および性能向上特性を有するウィングレットとして働くことがあることがさらに達成される。最後に、ブレード先端の旋回は、その際にいくぶん短くなるブレードをその製造場所から風力発電プラントの設置場所へ輸送するのを容易にする。ブレード先端の旋回は、制御可能なアクチュエータによって個別に、またはまとめて、あるいは、風速の関数として局所的にまたは平均的に制御することができ、しかしまた、多くの他の動作パラメータ、例えば、ブレードに対する負荷、振動、ノイズ、現行の風の勾配（ｗｉｎｄ  ｇｒａｄｉｅｎｔ）、ブレード撓み、乱流強度、ヨー誤差、ピッチ角、ヨー位置、タービン出力、空気密度、または現行のタービン回転数の関数として制御することもできる。
【００１１】
さらに本発明は、ジョイントがブレード・プロファイルのコードにほぼ沿って配置される、上記にしたがった風力発電プラントのためのブレードに関する。これにより、引張り力および圧力によってジョイントの旋回を可能にするように、ジョイントが動くことが可能である。
【００１２】
さらなる実施例によれば、上記にしたがったブレードにおけるジョイントは、ブレードの長手方向に関して−６０°と＋６０°との間の角度で配置され、ブレードの根部から、ブレードの長さの８０％と９０％との間の距離に配置される。
【００１３】
さらに本発明は、少なくともジョイントの周りで、例えばゴムなど弾性材料から作られた、上記にしたがった風力発電プラントのためのブレードに関する。これにより、ブレードの周りでの風の流れ状況の乱れを最小にして、ブレードの非回転部から回転部への滑らかな移行が達成され、それにより、回転自体によるパワーの損失が最小にされる。また、そのような滑らかな移行は、ブレードとブレード先端との間の鋭利な、または非弾性の移行に比べてノイズが減少されることを含む。
【００１４】
本発明のさらなる実施例によれば、ブレードは、ブレードの長手方向に所定の広がりを有するロータリ・ジョイントまたは弾力性ジョイントを有する。弾力性ジョイントによって、ブレードのいくぶん漸進的な旋回が達成され、その結果、ブレード・シェルの材料の弾性に対する要件がより小さくなる。
【００１５】
さらに本発明は、ジョイントを補強することを可能にするように構成されたアクチュエータ、例えば電気、液圧、または空気圧ピストンを含むアクチュエータを有する、上述した風力発電プラントのためのブレードに関する。これにより、ブレード先端を所望の位置に固定することができることが、簡単且つ効果的な様式で部分的に達成される。
【００１６】
さらなる実施例によれば、ブレードの先端は、上述したように、１つまたは複数のワイヤ・プルによってジョイントの周りで旋回されることがあり、これは、所要の動力伝達を達成する簡単且つ安価な方法である。
【００１７】
さらに本発明は、上述した実施例の１つまたは複数にしたがったブレードを有する風力発電プラントに関する。
【００１８】
さらに本発明は、風力発電プラントの動作を改良する方法であって、ブレードの長手方向に対して横方向の少なくともジョイントの周りで、ブレードの元の回転面の外へある角度だけ旋回するブレードの最外部が、少なくとも１つの制御可能なアクチュエータによって制御されることを含み、それによってロータ領域が動作中に制御される方法に関する。これにより、ロータ領域を変更および／または増加させることができ、あるいは、ブレードと風力発電プラントのタワーとの間の間隙が増加される。この利点は、風力発電プラントのためのブレードの文脈で上述したものと同様である。
【００１９】
さらに本発明は、風速および／またはブレードの変形を測定すること、およびそれに基づいてブレード先端の旋回を決定することを含む上記にしたがった方法に関する。これにより、ブレードの最適な全体形状を与えるブレード先端の角度設定を、風速およびブレードの挙動の関数として連続的に求めることができるという利点が得られる。
【００２０】
さらなる実施例によれば、ジョイントは、少なくとも１つのアクチュエータによってブレード先端に対して補強されており、それによってブレード先端の角度設定を効果的に制御および維持することができる。
【００２１】
最後に、本発明はまた、ブレード先端の長手方向軸線とほぼ平行な軸線の周りでブレード先端を回転させることができることを含む上記にしたがった方法に関する。これにより、ブレード先端を旋回させる様式のさらなる選択肢が利用可能であり、これは、ブレードがピッチされ（傾けられ）たりねじられる場合に有利になることがある。
【００２２】
以下、図面を参照しながら本発明を説明する。
【実施例】
【００２３】
図１は、風力発電プラントに関する典型的なパワー曲線を模式的に示す。この曲線は、風速ｖの関数として、得られるパワーＰを示す。風力発電プラントは、速度Ｖ０を有する開始風で電流を生成し始め、パワー収量は、そこから、速度Ｖ１まで増加する風速と共に増加する。この領域１０１で、風力発電プラントは、風力発電プラントのパワー出力および生産性を最大にするように構築される。風速Ｖ１で、風力発電プラントは、最大パワーＰｍａｘを生み出す。この速度の大きさは、例えば発電機のサイズを含めた財政的要因や、風力発電プラントが設置される場所での局所風条件など、様々な要因に依存する。その風速Ｖ１から停止風Ｖ２まで、風力発電プラントは、一定の最大効果Ｐｍａｘを生み出すように構成される。実際には高い風速から引き出されることがある追加のパワーは、通常活用されない。これは、一方で、そのような高い風速の頻度と、他方で、対応してより高くなる風負荷によって引き起こされる、より強いギア、タワー、発電機などの形態での追加の製造コストとを比較すると、収益性が高くないからである。したがってこの領域１０２では、Ｖ１とＶ２との間の速度で、風力発電プラントは通常、風力発電プラントに対する負荷を最小にするように構築される。同様に、比較的可撓性のあるブレードを有する風力発電プラントはまた、ブレードがタワーにぶつかる可能性があるほどブレードが大きく変形されて撓んではならないことを考慮するように設計される（撓みに鑑みて寸法設定される）ことが最も多く、これは、正に高い風速での領域１０２において考慮すべきパラメータである。
【００２４】
図２は、ハブ２０３に設定されてハブ２０３と共に回転する３つのブレード２０２を有する風力発電プラント２０１を示す。ブレード２０２によって描かれる領域（ロータリ領域２０４）のサイズは、風力発電プラントが風からどれだけ多くのエネルギーを抽出することができるか、したがって風力発電プラントのパワー出力を決定する。大まかに言えば、１％小さい半径は、生成されるパワーの２〜３％の減少を意味する。したがってブレードの実効長さは、風力発電プラントの生産性に重要である。ブレード２０２に使用される材料によっては、ブレード２０２は、かなりの可撓性を有することがあり、これはさらに、風負荷によるブレード先端の比較的大きな変形および撓みをもたらす。例として、３０メートルの長さを有するガラス・ファイバ・ブレードは、通常の動作条件に対応する風速の場合に６ｍも撓むことができることに言及することができる。これにより、撓みは、ロータ領域２０４をかなり減少する。ブレードの変形を補償するために、各ブレード２０２は、本発明の一使用実施例によれば、ジョイント２０６を設けられ、ジョイント２０６の周りでブレード先端２０５を旋回させることができる。ブレード先端が旋回されていない状態でブレードによって描かれる面は、元の回転面と表現される。その使用実施例によれば、ブレード先端２０５は、元の回転面の外に旋回され、それによりロータ領域を増加する。
【００２５】
これは、風力発電プラント２０１の最下部を側面図で示す図３からも明らかとなるであろう。風エネルギー・プラントは、風に直面するように旋回され、風の方向は矢印３０１によって示されている。ブレード２０２は、点線３０２による非変形状態と、変形状態３０３とで輪郭を描かれている。ここでブレード先端は、ある距離だけブレードを上がった位置に配置されたジョイント２０６の周りで、風に直面するように角度３０４だけ旋回されている。この図に示されるように、そのような旋回は、ブレードがハブから延びる距離の増加３０５をもたらし、したがってロータ領域の対応する増加をもたらす。好ましくは、ジョイント２０６は、ハブから、ブレードの全長の８０％と９０％との間の距離に配置される。本発明によれば、ブレードに複数のジョイントを設けることもできる。
【００２６】
図４は、事前湾曲ブレード２０２を有する風力発電プラントを示す。ここでも、点線は、非変形ブレード３０２を示し、実線は、ブレード３０１によって変形されたブレード３０３を示す。低い風速の場合、事前湾曲ブレードは、最大ロータ領域を達成することができるまで撓むほどにはまだ十分には変形されない。その場合、ロータ領域は、ジョイント２０６の周りを角度３０４でブレードの最外部２０５を旋回させることによって増加させることができ、ブレードがハブ２０３から延びる距離の増加３０５をもたらす。ここでは、ブレード先端２０５は、風３０１によって、ある方向に旋回される。
【００２７】
前の図に示されるようにヒンジで取り付けられたブレード先端を有するブレードは、タワーに対するブレードの距離を増加する目的で使用することもできる。これは図５に例示され、図３および図４と同様に、風力発電プラントは、ブレード２０２が最下位置にある状態を側面図で示されている。風力発電プラントは、タワー４０１に向かう方向にブレードを撓ませる風方向３０１を有する風に面するように旋回される。一面では、ブレードがそれらの回転中にタワーにぶつかることは当然望ましくない。他方、ブレード２０２およびハブ２０３は、主軸の長さを低減し、したがってギアおよび軸受での負荷および力を減少することができるように、タワー４０１のできるだけ近くに配置されることが望ましい。ジョイント２０６の周りでブレード先端を旋回させることができるとき、ブレード２０２とタワー４０１との間の臨界距離が増加される。さらに、旋回は、風力発電プラントに対するブレーキとして働くこともでき、これは、特に高い風速の場合に望ましいことがある。最後に、ブレード先端２０５は、図５に輪郭を描かれるように、ブレードの残りの部分にほぼ垂直に旋回されることによってウィングレットとして働くことができる。ウィングレットは、特に車および飛行機から知られており、ブレードの先端の周囲での渦形成を最小にし、したがって回転するブレードからの雑音をかなり減少して、空気力学的性能を増加する効果を有する。
【００２８】
図６〜１０は、本発明による１つまたは複数のジョイント２０６を有するブレードの様々な実施例を示す。これらの図に共通なのは、それらが、ブレードの長手方向５０１およびブレード・プロファイルのコード５０２に対して垂直に上から見たブレードの最外部を一方で示し（左に示し）、ブレード縁部から内方向を見たブレードの最外部を他方で示している（右に示す）ことである。点線は、ブレード先端の撓められておらず且つ部分的に撓められた状態を示す。
【００２９】
図６は、ロータリ・ジョイント２０６が、ブレードの長手方向５０１に対して横方向に配置された実施例を示す。例えば、ジョイントは、ヒンジなどとして構成されていてもよい。図示した実施例では、ジョイント２０６は、ブレードの長手方向５０１にほぼ垂直に配置されており、しかしまた、それが長手方向軸線に対して角度６０１で位置付けられるという選択肢もある。これは、図７に例示されている。ここで、図６の左で、ブレード・プロファイルは、ブレード・プロファイル５０３内のコード５０２に沿ったジョイント２０６の位置を明瞭にするように横にして図示されている。またジョイントは、何らかの他の様式で、例えばブレード・シェルの断面で最外に配置されることも選択肢である。ジョイントの位置は、ブレード先端２０５の最終的な位置を決定し、したがってジョイントの最適な配置は、一方では、ジョイントが使用される風速、およびその目的（例えばウィングレットとして、またはロータ領域を増加するため）次第であり、他方では、ブレードがその長さに沿ってどれほどねじれるか、ブレードがピッチ調整されるか、ブレードの長さ／幅の比など、ブレードの特定の設計パラメータ次第である。図６に示される実施例では、ロータリ・ジョイントは、角度５０４で旋回される。これは、例えば、矢印５０７によって例示されるように移動することができる１つまたは複数の液圧ピストン５０６によって制御することができる。一方で、ピストンは、所望の角度だけブレード先端２０５を旋回させるように動力を提供することができ、他方で、ジョイントを補強し、風からの圧力を打ち消し、非回転および回転状態の両方で所望の位置にブレード先端２０５を固定する。液圧ピストンは、圧力または引張りの両方を及ぼすようにブレード・プロファイル５０３内に配置されてもよい。また、所要の引張り力は、別の実施例によれば、１つまたは複数のワイヤ・プルによって、あるいは１つまたは複数のピストンと組み合わせたワイヤ・プルによって供給されてもよい。さらに、他のタイプの既知のアクチュエータが、ブレード先端を旋回するために可能である。
【００３０】
各ブレードのための動力機構は、本発明の一実施例によれば、中央制御ユニットに接続され、中央制御ユニットはさらに、測候所に接続される。制御ユニットは、ここから風速に関する情報を受け取り、それに基づいてブレード先端の最適な旋回が決定および制御される。別法として、ブレード先端の旋回の制御は、ブレードの撓みまたは負荷の測定に基づかせることもでき、これは、例えばひずみゲージ、光ファイバ・センサ、またはＧＰＳを用いた１つまたは複数のブレードに関する連続測定によって、あるいは例えば赤外光などによって測定されるタワーに対するブレード先端の距離の測定によってもたらされてもよい。
【００３１】
流れの場がブレードの周囲でできるだけ擾乱されないことを保証するために、ブレード・シェルは、ジョイントの位置の周囲の領域内で弾性材料から作られている。これにより、非旋回のブレード先端から旋回されたブレード先端への連続的な移行が達成される。さらに、ブレード上の初期の平坦な面は、ブレードがその開始位置に戻ったときに再確立される。本発明のさらなる実施例によれば、ブレード先端全体が弾性材料で作られる。この例は、ゴムである。
【００３２】
図７は、ヒンジなどロータリ・ジョイント２０６の周りで旋回させることができるブレード先端２０５を有するブレードを例示する。図６に示される実施例と対照的に、ジョイント２０６は、ここでは、依然としてブレードの長手方向軸線５０１に対して横方向に配置されてはいるが、長手方向軸線に対して角度６０１であり、図６に示されるように長手方向軸線に垂直ではない。これは、ブレード先端２０５の別の旋回構成をもたらし、ブレード先端２０５は、ブレードがピッチされる（傾く）かどうか、またはねじられるかどうか、およびその量に依存して、より直接的に風に直面することができ、したがって、より大きな最終的なロータ領域を伴う。
【００３３】
図８は、ブレード内のジョイント２０６が、ブレードの長手方向５０１においてある広がりをもつ弾力性ジョイントとして構成される本発明の実施例を示す。したがってブレード先端２０５の旋回は、ブレードのある区域にわたって生じる。これは、非旋回ブレードからブレード先端への移行がより長い距離に延び、したがってより一層漸進的になるので、有利になることがある。これにより、各点でのブレード・シェル材料の所要の弾性変形を減少させることができ、それに従って材料に対する負荷を減少させることができる。前の図６および図７に示されるロータリ・ジョイントの場合と同じ最終的な角度設定５０４を、この実施例によって達成することができ、旋回は、例えば液圧ピストン、あるいは他のアクチュエータおよび／またはワイヤ・プルによって同様に制御することができる。
【００３４】
また、ブレード内に複数のジョイントを連続して配置し、したがってブレード先端を複数のパス（経路）または複数の場所で同時に旋回させることも可能であり、これもまた、上述したように、ブレード材料に対する負荷を減少し得る。また、ブレード先端２０５の旋回は、ブレードの長手方向軸線５０１の周りでのブレード先端の回転と組み合わされることもある。これは、図９および図１０に例示される。図９では、ブレード先端２０５は、最初に、上述したように、ブレードの長手方向軸線に対して横方向に、本発明によるロータリ・ジョイント２０６の周りで角度５０４だけ（ブレード根部に最も近位で）旋回される。次いで、ブレード先端は、矢印８０１によって例示されるように、ブレードの長手方向軸５０１の周りで回転される。図１０では、２つのロータリ・ジョイントの順序が切り替えられ、すなわち、最初に、ブレード先端２０５が長手方向軸線５０１の周りで回転され（８０１）、次いで、ブレードの長手方向軸線に対して横方向にロータリ・ジョイント２０６の周りで旋回され、その結果、別の最終的な回転位置となる。どのようにして、いくつのジョイントが、およびどのようなタイプのジョイントが、ブレード先端の最適な旋回を生み出すかということは、上述したように、ブレードの長さに沿った下へのブレードのねじれなど、複数の異なるパラメータ、およびブレードの旋回の目的に依存するものであり、これはさらに現行の風速にも依存する。
【００３５】
本説明および図で言及した本発明は、添付する特許請求の範囲によって定義される保護の範囲に含まれたまま、修正または変更することができることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】風力発電プラントのための典型的なパワー曲線を示す図である。
【図２】本発明による、旋回されるブレード先端を有する斜視前面図で見た風力発電プラントを示す図である。
【図３】ハブから下方向での、側面から内方向を見た、本発明によるロータ領域を変えるための旋回ブレード先端を有する風力発電プラントを示す図である。
【図４】ハブから下方向での、側面から内方向を見た、事前湾曲ブレードを有する風力発電プラントを示す図であり、事前湾曲ブレードのブレード先端が、本発明によるロータ領域を増加するように旋回された図である。
【図５】ハブから下方向での、側面から内方向を見た、本発明によるブレード先端とタワーとの間の距離を増加するための旋回ブレード先端を有する風力発電プラントを示す図である。
【図６】一方は上から、他方は側面から内方向を見た、本発明による風力発電プラントのためのブレードの最外部を示す図である。
【図７】一方は上から、他方は側面から内方向を見た、本発明による風力発電プラントのためのブレードの最外部のさらなる実施例を示す図である。
【図８】一方は上から、他方は側面から内方向を見た、本発明による弾力性ジョイントを有する風力発電プラントのためのブレードの最外部を示す図である。
【図９】一方は上から、他方は側面から内方向を見た、２つのジョイントを連続して有する風力発電プラントのためのブレードの最外部の代替実施例を示す図である。
【図１０】一方は上から、他方は側面から内方向を見た、図９と同じであり、しかし旋回可能なジョイントの別の位置を有する図である。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成19年4月13日(2007.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
したがって本発明は、風力発電プラントのためのブレードであって、例えば電気、液圧、および／または空気圧ピストンを含む、ブレードの内部に配置された少なくとも１つの制御可能なアクチュエータと、ブレードの根部からブレードの長さの８０％と９０％との間の距離に配置された、ブレードの長手方向に対して横方向の少なくとも１つのジョイントとを有し、このジョイントの周りで、ブレードの元の回転面の外へのブレードの旋回の最外部が、アクチュエータによって制御されることができ、それにより、ロータ領域を動作時に制御することができる風力発電プラントのためのブレードに関する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
さらなる実施例によれば、上記にしたがったブレードにおけるジョイントは、ブレードの長手方向に関して−６０°と＋６０°との間の角度で配置される。
【手続補正３】
【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】
風力発電プラントのためのブレード（２０２）であって、
例えば電気、液圧、および／または空気圧ピストンを含む、前記ブレードの内部に配置された少なくとも１つの制御可能なアクチュエータ（５０６）と、前記ブレードの根部から、前記ブレードの長さの８０％と９０％との間の距離に位置付けられた、前記ブレードの長手方向（５０１）に対して横方向の少なくとも１つのジョイント（２０６）とを有し、前記ジョイント（２０６）の周りの、前記ブレードの元の回転面の外へのある角度での前記ブレードの旋回の最外部（２０５）が、前記アクチュエータによって制御されることができ、それによって前記ロータ領域（２０４）が動作時に制御されることができることを特徴とする風力発電プラントのためのブレード（２０２）。
【請求項２】
前記ジョイント（２０６）が、前記ブレード・プロファイルのコード（５０２）にほぼ沿って配置される請求項１に記載の風力発電プラントのためのブレード。
【請求項３】
前記ジョイント（２０６）が、前記ブレードの長手方向（５０１）に対して−６０°と＋６０°との間の角度（６０１）で配置される請求項１または請求項２に記載の風力発電プラントのためのブレード。
【請求項４】
前記ブレードが、少なくとも前記ジョイント（２０６）の周りで、例えばゴムなど弾性材料から製造される請求項１から請求項３までの１または複数項に記載の風力発電プラントのためのブレード。
【請求項５】
前記ジョイント（２０６）がロータリ・ジョイントを含む請求項１から請求項４までの１または複数項に記載の風力発電プラントのためのブレード。
【請求項６】
前記ジョイント（２０６）が、前記ブレードの長手方向（５０１）において所定の拡張部分を有する弾力性ジョイントを含む請求項１から請求項５までの１または複数項に記載の風力発電プラントのためのブレード。
【請求項７】
前記ジョイント（２０６）を補強することができるように構成された、例えば電気、液圧、または空気圧ピストンを含むアクチュエータ（５０６）を有する請求項１から請求項６までの１または複数項に記載の風力発電プラントのためのブレード。
【請求項８】
前記ジョイント（２０６）の周りで前記ブレードの最外部（２０５）を旋回させることができるように構成されたワイヤ・プルを有する請求項１から請求項７までの１または複数項に記載の風力発電プラントのためのブレード。
【請求項９】
請求項１から請求項８までの１または複数項に記載のブレードを特徴とする風力発電プラント。
【請求項１０】
風力発電プラントの動作を改良する方法であって、
元の回転面の外への、所定の角度での、ブレードの長手方向（５０１）に対して横方向の少なくともジョイント（２０６）の周りでのブレードの旋回の最外部（２０５）が、少なくとも１つの制御可能なアクチュエータ（５０）によって制御されることを含み、それによって前記ロータ領域（２０４）が動作中に制御されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記ブレードの前記最外部（２０５）が、前記ブレードに対して旋回され、それによって回転領域（２０４）が増加する請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ブレードの前記最外部（２０５）が、風に対して旋回され、それによってブレード（２０２）と前記風力発電プラントのタワー（４０１）との間の間隙が増加する請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
風の速度を測定すること、およびそれに基づいてブレード先端の旋回を決定することをさらに含む請求項１０から請求項１２までの１または複数項に記載の方法。
【請求項１４】
ブレードの変形を測定すること、およびこれに基づいて前記ブレードの先端の旋回を決定することをさらに含む請求項１０から請求項１３までの１または複数項に記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも１つのアクチュエータ（５０６）によって、前記ブレード先端（２０５）に対して前記ジョイント（２０６）を補強することをさらに含む請求項１０から請求項１４までの１または複数項に記載の方法。
【請求項１６】
前記ブレードの長手方向軸線（５０１）とほぼ平行な軸線の周りで前記ブレード先端（２０５）を回転させることをさらに含む請求項１０から請求項１５までの１または複数項に記載の方法。
【手続補正書】
【提出日】平成19年6月29日(2007.6.29)
【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】請求項１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１０】
風力発電プラントの動作を改良する方法であって、
ブレードの根部からブレードの長さの８０％と９０％との間の距離に配置されたジョイント（２０６）であって、ブレードの長手方向（５０１）に対して横方向の少なくともジョイント（２０６）の周りでの、元の回転面の外への所定の角度でのブレードの旋回の最外部（２０５）が、少なくとも１つの制御可能なアクチュエータ（５０）によって制御されることを含み、それによって前記ロータ領域（２０４）が動作中に制御されることを特徴とする方法。
【国際調査報告】
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