(57)【要約】【課題】  ナセルの首振り運動又は振動の発生を軽減することのできる、風力発電設備及び風車の制御方法を実現すること。【解決手段】  風の力を受け回転するブレード（２）と、ブレード（２）の回転面に垂直な軸（Ｒ）の方位を風の到来方位に向ける手段（６）と、前記風の乱風を検出する手段と、該検出する手段が、乱風を検出したとき、垂直な軸（Ｒ）の方位を、到来方位に対し所定の角度だけオフセットさせるように制御する。また、乱風が発生中に風車を停止させるとき、又は所定の規模以上の乱風を検出したとき、ブレード（２）の配置が、ブレード（２）の回転中心を通る鉛直線に対して左右対称になるような回転位置に停止させる。【選択図】  図９
2008309097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電設備において；
風の力を受け回転するブレードと；
該ブレードを回転軸回りに回転させるシャフトと前記ブレード及びハブとからなるロータと；
該ロータの回転軸の方位を変化させるように前記ロータを旋回させる旋回部装置と；
予め定めた第一の計測時間内の、風向計により得られた風向と基準の方向との角度の最大値と最小値の差が第一の設定値以上、または、予め定めた第一の計測時間内の、風速計により得られた風速の最大値と最小値の差が第二の設定値以上の時、前記風が乱風であると判断する乱風判断部装置と；
前記乱風と判断された時、前記ロータの回転軸の方位を、前記風向の前記最大値と前記最小値を境界とする風向の範囲より、所定の角度以上前記風向の範囲外にオフセットさせるように前記旋回部装置を制御する制御部装置と；
前記風向と基準の方向との角度の最大値と最小値の差が第三の設定値以上の時、前記ロータの回転方位を、予め定めた第一の計測時間内における平均的な風向に向ける制御装置と；
風速が所定の値を超えたら前記ロータの回転を停止させる停止部装置と；
を備える風力発電設備。
【請求項２】
前記停止部装置は、前記ブレードの配置が前記ロータの回転中心を通る鉛直線に対して左右対称となるように、前記ロ−タの回転を停止させるように構成された；
請求項１に記載の風力発電設備。
【請求項３】
前記停止部装置は；
前記ロータの回転を任意の位置に停止させた後、前記ロータの回転をフリーランにし、該ブレードの位置が左右対称の位置になった時点で再び停止させる；
請求項２に記載の風力発電設備。
【請求項４】
前記ロータの回転軸の方位を、前記風向の範囲外にオフセットさせる角度が５度〜１５度である；
請求項１乃至請求項３に記載の風力発電設備。
【請求項５】
風力発電設備において；
風の力を受け回転するブレードと；
該ブレードを回転軸回りに回転させるシャフトと前記ブレード及びハブとからなるロータと；
該ロータの回転軸の方位を変化させるように前記ロータを旋回させる旋回部装置と；
予め定めた計測時間内の、風向計により得られた風向と基準の方向との角度の最大値と最小値の差が第一の設定値以上、
または、予め定めた計測時間内の、風速計により得られた風速の最大値と最小値の差が第二の設定値以上
の時、前記風が乱風であると判断する乱風判断部装置と；
前記乱風と判断された時、前記ロータの回転軸の方位を、該ロータの回転軸の首振り運動が抑制されるようにオフセットさせる制御部装置と；
を備える風力発電設備。
【請求項６】
風の力を受け回転するブレードと、該ブレードを回転軸回りに回転させるシャフトと前記ブレード及びハブとからなるロータを有する、風力発電用風車を制御する方法において；
予め定めた計測時間内の前記風の風向の計測値のうち、基準の方向との角度の最大値と最小値の差が第一の設定値以上の時に、または予め定めた計測時間内の前記風の風速の計測値のうち、最大値と最小値の差が第二の設定値以上の時に、前記風が乱風であると判断する乱風判断工程と；
前記乱風と判断された時、前記ロータの回転軸の方位を、前記風向の最大値と最小値を境界とする風向の範囲より、所定の角度以上前記風向の範囲外にオフセットさせるように制御する工程と；
を備える風力発電用風車制御方法。
【請求項７】
風力発電設備において；
風の力を受け回転するブレードと、該ブレードを回転軸回りに回転させるシャフトと前記ブレード及びハブとからなるロータと；
該ブレードの回転面上の位置を検出する位置検出部装置と；
前記ブレードの配置が前記ロータの回転中心を通る鉛直線に対して左右対称となるような位置に前記ロータの回転を停止させるように制御する停止部装置と；
を備える風力発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヨーモータによってナセルを鉛直軸線回りに旋回させ、ロータを風の方向に向けるよう制御する風力発電設備において、風の乱れ等によるナセルの首振り運動及び振動を軽減するようにした風力発電設備及び風力発電用風車制御方法に関する。
尚、以下、風を直接受ける羽根を「ブレード」と、該ブレードと同一回転軸回りに回転するハブ及び回転力を伝えるシャフトからなる組み立て体を「ロータ」と、該ロータとナセルからなる部分を「風車」と、タワーを含む全体の設備を「風力発電設備」と呼ぶ。
【背景技術】
【０００２】
従来の風力発電設備は、タワーと、タワーの上部に設置されたナセル及びロータを備え、風の力でロータを回転させることによって、ナセル内に収納されている発電機を回転させるように構成されている。ロータは、通常、複数のブレードと呼ばれる羽根で構成され、タワーの上部には、内ギヤが取り付けられ、内ギヤにはナセル内に設置されたヨーギヤが噛み合い、ヨーギヤをナセル内に設置されたヨーモータで回転させることにより、ナセルを水平面内でタワーの鉛直軸線回りに旋回させ、風の到来方位（以下、風向ということがある）にロータが向くように制御している（特許文献１、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−２８９１４９号公報
【特許文献２】特開２００５−１１３８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
日本では、風が安定しない山岳地方等に風力発電設備が建設されることが多いことから、風力発電設備まわりの風速の変化が大きく、また、風速の変化だけでなく、突然の横風、下方からの吹き上げ、あるいは、上方からの吹き降ろしなどの風の流れの乱れ（以下、急激な風速の変化を含めて、乱風という）が発生し、乱風によって風力発電設備の停止や損傷等が発生し、風力発電設備の運転に大きな影響を与えている。
【０００４】
乱風による風力発電設備への影響としては、風力発電設備の起動停止頻度が増加したり、ナセル旋回用のヨーモータの起動停止頻度が増加したり、ロータやナセルに振動が発生することが上げられる。特に、振動の発生はロータの軸芯の狂いを引き起こし、軸受、増速機及び発電機、ロータを構成するブレード等にダメージを与えるなどの問題がある。ナセルの首振り運動は構造上弱いヨーギヤ及びヨーモータの破損を引き起こす。しかし、建設場所によって乱風の状況が異なるため、決め手となる振動対策は従来なく、風力発電用風車に振動センサを取り付けて異常な振動が発生した場合に風車を停止するなどでナセルの首振り防止対策が採用されているに過ぎない。
そこで、本発明は、ナセルの首振り運動および振動の発生を軽減することのできる、風力発電設備およびその風力発電用風車の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明による風力発電設備は、例えば図１、図２、図８、図９、図１０ａ、図１０ｂ（特に、図９、図１０ａ、図１０ｂ）に示すように、
風の力を受け回転するブレード（２）と；
ブレード（２）を回転軸回りに回転させるシャフト（１０）とブレード（２）及びハブとからなるロータ（４）と；
ロータ（４）の回転軸（Ｒ）の方位を変化させるようにロータ（４）を旋回させる旋回部装置（６）と；
予め定めた第一の計測時間内（図８のｔｒ１参照）の、風向計（３５Ａ）により得られた風向と基準の方向（例えば、図９のＷ１の方向）との角度の最大値と最小値の差（図８（ｃ）の最大変化量に相当）が第一の設定値以上、または、予め定めた第一の計測時間内（図８のｔｒ１参照）の、風速計（３５Ｂ）により得られた風速の最大値と最小値の差（図８（ｃ）の最大変化量に相当）が第二の設定値以上の時、前記風が乱風であると判断する乱風判断部装置（３６）と；
乱風と判断された時、ロータ（４）の回転軸（Ｒ）の方位を、風向の最大値と最小値を境界とする範囲（図９のθｍｉｎとθｍａｘの間の範囲）より、所定の角度（図９（ｂ）のθ）以上風向の範囲外にオフセットさせるように旋回部装置（６）を制御する制御部装置（１５）と；
風向と基準の方向（例えば、図９のＷ１の方向）との角度の最大値と最小値の差（図８（ｃ）参照）が第三の設定値以上の時、ロータ（４）の回転方位を、予め定めた第一の計測時間内（図８のｔｒ１参照）における平均的な風向に向ける制御装置（１５）と；
風速が所定の値を超えたらロータの回転を停止させる停止部装置（１３）と；
を備える。
【０００６】
ここで、ロータ（４）は旋回装置（６）の旋回軸（Ｌ）に対して風上方向にある。また、「方位」とは、水平面上に射影された角度であり、「オフセット」とは、運転中において、ロータの方向を風の到来方位（以下、風向ということがある）に正対させる通常の動作に対して、その正対方向から風車の方位を積極的にずらすことを言う。尚、ヨーギヤの遊び等により、風の到来方位から自然にずれを生じることがあるが、この場合は、積極的にずらしているわけではなく、オフセットに該当しない。また、運転停止や保守点検時の、ロータの方向のずれは、通常の動作中のものでなく、オフセットに該当しない。「乱風」とは、予め設定した時間内（ｔｒ１）での風向の最大値と最小値の差が、予め設定した値（第一の設定値）以上である時、又は予め設定した時間内（ｔｒ１）での風速の最大値と最小値の差が、予め設定した値（第二の設定値）以上である時の風を言う。ここで、風向及び方位の角度は、ある基準の方向からのずれの角度を一般角で取り扱い、−∞〜∞  の値をとる。例えば、３５０°から２０°プラス方向に回転した後の方位は３７０°である。尚、「基準の方向」とは、風力発電設備を固定して任意に設定した方向であり、例えば、北方位を０としてもよい。
尚、図９（ｂ）は、オフセット角（θ）を、最大値（θｍａｘ）を基準にした場合を説明したものであるが、これとは反対に最小値（θｍｉｎ）を基準にとって、θだけ小さい角度とすることもできることは勿論である。
【０００７】
このように構成すると、ロータが乱風に曝された場合、ロータの回転軸を風向に対してオフセットする事によりブレードが受ける風圧に偏りが生じる為、ロータの鉛直軸線に対する回転モーメントも一方向に偏り、ロータが風向に正対する時と較べて、ナセルの首振り運動を軽減することができる。
尚、風向の変化が大きい場合には、オフセットを止め、従来通り平均的な風向に向けるので、オフセットによって却って横風等の影響を受け易くなったり、過度なオフセットにより発電効率が極端に低下するような問題を回避できる。
【０００８】
また、請求項２に係る発明による風力発電設備は、例えば、図１、図２、図５（ａ）、図１１（特に、図５（ａ））に示すように、請求項１記載の風力発電設備（１）において、停止部装置（１３）は、ブレード（２）の配置がロータ（４）の回転中心を通る鉛直線（Ｌ）に対して左右対称となるように、ロ−タ（４）の回転を停止させるように構成する。
【０００９】
このように構成すると、ブレードの配置をロータの鉛直軸線に対して左右対称になるような位置に停止させるので、鉛直軸回りの回転モーメントが時計／反時計方向でほぼバランスし、ナセルの振動発生を軽減することが出来る。
【００１０】
また、請求項３に係る発明による風力発電設備は、例えば、図１、図２、図５（ａ）、図１６（特に、図１６）に示すように、請求項２記載の風力発電設備（１）において、；
ロータ（４）の回転を任意の位置に停止させた後、ロータ（４）の回転をフリーランにし、ブレード（２）の位置が左右対称の位置になった時点で再び停止させる、停止部装置（１３）を有する。ここで、フリーランとは、ブレード（２）の回転のロックを解除し、ブレード（２）が自由に回転できる状態を言う。
【００１１】
このように構成すると、ブレードの回転位置を正確に左右対称の状態で停止できるため、停止後にナセルの振動発生を軽減した状態を維持できる。
【００１２】
また、請求項４に係る発明による風力発電設備は、例えば、図９（ｂ）に示すように、請求項１乃至請求項３に記載の風力発電設備（１）において、
ロータ（４）の回転軸の方位を、風向の範囲外にオフセットさせる角度（θ）を５度〜１５度にしたものである。
尚、図９（ｂ）は、オフセット角（θ）を最大値（θｍａｘ）を基準にした場合を説明したものであるが、これとは反対に最小値（θｍｉｎ）を基準にとって、θだけ小さい角度にすることもできる。
【００１３】
このように構成すると、ブレードが受ける風圧に偏りが生じ、ロータの鉛直軸線に対する回転モーメントも一方向に偏り、ロータが風向に正対する時と較べて、ナセルの首振り運動を軽減することが出来る。
【００１４】
上記目的を達成するため、請求項５に係る発明による風力発電設備は、例えば図１、図２、図７、図８（特に、図７）に示すように、風の力を受け回転するブレード（２）と；
ブレード（２）を回転軸（Ｒ）回りに回転させるシャフト（１０）とブレード（２）及びハブとからなるロータ（４）と；
ロータ（４）の回転軸（Ｒ）の方位を変化させるようにロータ（４）を旋回させる旋回部装置（６）と；
予め定めた計測時間内（ｔｒ１）の、風向計（３５Ａ）により得られた風向と基準の方向との角度の最大値と最小値の差が第一の設定値以上、
または、予め定めた計測時間内（ｔｒ１）の、風速計（３５Ｂ）により得られた風速の最大値と最小値の差が第二の設定値以上
の時、風が乱風であると判断する乱風判断部装置（３６）と；
乱風と判断された時、ロータ（４）の回転軸（Ｒ）の方位を、ロータ（４）の回転軸（Ｒ）の首振り運動が抑制されるようにオフセットさせる制御部装置（１５）と；
を備える。
【００１５】
このように構成すると、ロータが乱風に曝された場合、ロータの回転軸の方位を風向に対してオフセットする事によりブレードが受ける風圧に偏りが生じ、ロータの鉛直軸線に対する回転モーメントも一方向に偏り、ロータが風向に正対する時と較べて、ナセルの首振り運動を軽減することができる。
【００１６】
上記目的を達成するため、請求項６に係る発明による風車を制御する方法は、例えば、図１、図２、図８、図９図１０ａ、及び図１０ｂ（特に、図１０ａ、図１０ｂ）に示すように、
風の力を受け回転するブレード（２）と、ブレード（２）を回転軸（Ｒ）回りに回転させるシャフト（１０）とブレード（２）とからなるロータ（４）を有する、風力発電用風車を制御する方法において；
予め定めた計測時間内（ｔｒ１）の風の風向の計測値のうち、基準の方向との角度の最大値と最小値の差が第一の設定値以上の時に、又は予め定めた計測時間内（ｔｒ１）の風の風速の計測値のうち、最大値と最小値の差が第二の設定値以上の時に、風が乱風であると判断する乱風判断工程（図１０ｂのＳ４−３、及びＳ４−４）と；
乱風と判断された時、ロータ（４）の回転軸（Ｒ）の方位を、風向の最大値と最小値を境界とする風向の範囲より、所定の角度以上風向の範囲（図９（ｂ）θｍｉｎとθｍａｘの間の範囲）の外にオフセットさせるように制御する工程（図１０ｂのＳ４−５）と；
を備える。
【００１７】
このように構成すると、風車が乱風に曝された場合、ロータの回転軸の方位を、風向に対してオフセットする事によりブレードが受ける風圧に偏りが生じ、ロータの鉛直軸線に対する回転モーメントも一方向に偏り、ロータが風向に正対する時と較べて、ナセルの首振り運動を軽減することができる。
【００１８】
上記目的を達成するため、請求項７に係る発明による風力発電設備は、例えば、図１、図２、図５（ａ）、図１１、図１２（特に、図５（ａ）、図１１）に示すように、
風の力を受け回転するブレード（２）と、ブレード（２）を回転軸（Ｒ）回りに回転させるシャフト（１０）とブレード（２）及びハブとからなるロータ（４）と；
ブレード（２）の回転面上の位置を検出する位置検出部装置（３１）と；
ブレード（２）の配置がロータ（４）の回転中心を通る鉛直線（Ｌ）に対して左右対称となるような位置にロータ（４）の回転を停止させるように制御する停止部装置（１３）と；
を備える。
【００１９】
このように構成すると、風力発電設備を停止させる必要が生じた場合、ブレードの配置を左右対称になるような位置に停止させるので、鉛直軸線（Ｌ）まわりの回転モーメントが、時計／反時計方向でほぼバランスし、ナセルの振動発生を軽減することが出来、風車へのダメージを避けることが出来る。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の風力発電設備、及び風車制御方法によれば、ブレードの回転面に垂直な軸の方位を風の到来方位と所定の角度だけオフセットさせるので、オフセットする事によりブレードが受ける風圧に偏りが生じ、ロータの鉛直軸線に対する回転モーメントも一方向に偏り、ロータが風向に正対する時と較べて、ナセルの首振り運動等を軽減することが出来る。又、ロータの回転を停止する場合、ブレードの配置をロータの鉛直軸線に対して左右対称になるような位置に停止させるので、鉛直軸回りの回転モーメントが時計／反時計方向でほぼバランスし、ナセルの振動発生を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複した説明は省略する。また、例えば、２１のように、符号で下付き文字があるものは、符号２で表される同種のものが複数あり、そのうちの１つであることを示す。
【００２２】
図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る風力発電設備１の正面図、図１（ｂ）は側面図である。風力発電設備１は、風の力を受けて回転軸線Ｒの回りに回転する３本のブレード２と、ブレード２の回転を支え、ブレード２と一体に同一回転軸線Ｒの回りに回転するハブ３とを含んで構成される。ブレード２、ハブ３、及びシャフト１０（図２参照）が組立てられ、ロータ４を構成する。風力発電設備１は、さらに後述のタワー７の鉛直軸線Ｌ回りに回転するナセル５、ロータ４の回転面に垂直な軸の方位を風の到来方位（以下、「風向」ということがある）に向くようナセル５を鉛直軸線Ｌの回りに回転させる旋回装置６(後述の図３参照)と、ロータ４及びナセル５を支持し、鉛直方向に伸びる円柱状または角柱状のタワー７と、タワー７を支え、地中に埋設された基礎８とを含んで構成される。ナセル５は、例えば地上から５０ｍ〜７０ｍの高さに設置される。タワー７は、ナセル５を鉛直軸線Ｌ回りに回転可能に支持する。また、風力発電設備１には風向／風速計３５が備えられている。
【００２３】
ブレード２は、ロータ４の回転軸に直角な想像上の面内にハブ３を中心として放射状に伸び、ブレード２の先端は、当該面と回転軸線との交点に中心を置き、当該面上にある円Ｘ上を回転し、円Ｘの円周上に等配されている。当該面は、下部でタワー７から離れる方向に少し傾斜して、設定されている。この傾斜角度は、チルト角と呼ばれるもので、運転中に、風力によりブレード２が変形しても、タワー７に接触しないようにするためのものである。当該面は最下部でタワー７から最も離れるよう設定されている。
【００２４】
以下、ロータ４は、ブレード２、ハブ３、及びシャフト１０で構成された組立体を示し、この組立体全体を言うときは「ロータ」と言うが、ブレード２に重点があるときは「ブレード」と称して上記組立体を指すことがある。また、ロータ４とナセル５を総称して「風車」と言うことがある。
【００２５】
ブレード２は、断面が凸状のブレード表面２Ａと、断面が凹状のブレード表面２Ｂを有している。翼理論により、凸状の表面２Ａに沿って流れる空気の流速をＶＡとし、凹状の表面２Ｂに沿って流れる空気の流速をＶＢとすると、ＶＡ＞ＶＢであり、空気の流速が速い凸状の表面２Ａの圧力が、空気の流速が遅い凹状の表面２Ｂの圧力より低くなり、その圧力の差が、ブレード２を回転する力になる。よって、風が図１（ａ）の紙面に垂直に手前から図１（ａ）に向かって吹いた場合、ブレード２は図中、反時計回りに回転する。
【００２６】
図２は、ナセル５の模式的側面断面図である。図に示すように、風力発電設備１（図１参照）は、ナセル５内に配置された以下の構成部品をさらに備える。すなわち風力発電設備１は、ハブ３（図１）（ナセル５外に配置）に接続され、ロータ４と一体に回転するシャフト１０と、シャフト１０を支える二つの軸受１１と、シャフト１０の回転速度を増速する増速機１２と、増速機１２の高速回転側に取り付けられたブレーキ板１３Ａを有し高速側の回転を抑制、停止する停止装置としてのブレーキ１３と、増速機１２の高速回転側に接続され、電気エネルギを発生させる発電機１４と、風力発電設備１の運転を制御する制御装置１５とを備える。シャフト１０、増速機１２、発電機１４の回転中心軸線は、チルト角に等しい角だけ反ロータ側が沈むよう傾いている。また、ナセル５の外側には、風向／風速計３５を構成する、風向計３５Ａ、風速計３５Ｂが設置され、計測データは乱風判定装置３６に入力され、乱風判定装置３６の出力は制御装置１５に入力される。尚、風向計３５Ａと風速計３５Ｂは互いに合体して構成してもよい。
【００２７】
図３は、タワー７とナセル５の接続部付近の構成を示す部分側面断面図である。旋回装置６は、ナセル５内に設置された横型のヨーモータ２１と、ヨーモータ２１に接続され、ナセル５内に設置された縦型のヨーギヤ２２と、タワー７の最上部に固定され、水平に配置された円環状の内ギヤ２３と、内ギヤ２３の半径方向外側に配置されナセル５に固定された外輪２４と、ナセル５内に設置されたブレーキ２７とを含んで構成される。外輪２４と内ギヤ２３との間には球２５が配置され、外輪２４と内ギヤ２３と球２５によりボールベアリングが構成され、ボールベアリングは、ラジアル力の他にスラスト力も支えることができる構造を有し、ロータ４、ナセル５などの重力によるスラスト力と風力によるラジアル力を支えることができ、ナセル５のタワー７上での回転を可能にしている。内ギヤ２３の回転軸線と、外輪２４の回転軸線は一致し、タワー７の鉛直軸線Ｌ（図１参照）に一致する。
【００２８】
ヨーモータ２１は、左右両方向に回転して両方向の回転モーメントを発生するよう構成されている。したがって、ナセル５は一方向に回転するだけでなく左右両方向に旋回可能である。ヨーモータ２１は、不図示のヨーモータブレーキを備え、ヨーモータブレーキに通電することにより、ヨーモータ２１の回転をロックすることができる。ヨーモータ２１の回転は、制御装置１５（図２）により、風向きが変わった場合、ナセル５が変化後の風向に向くように制御される。
【００２９】
ヨーギヤ２２の下側から突出する軸には外ギヤ２６が取り付けられ、外ギヤ２６が内ギヤ２３に噛み合っている。ブレーキ２７の下側から突出する軸には外ギヤ２８が取り付けられ、外ギヤ２８は内ギヤ２３に噛み合っている。
【００３０】
図４は、図３（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図である。すなわち、図４は、タワー７とナセル５の接続部付近の構成を下から上へ見上げた図である。ヨーギヤ２２（図３）に取り付けられた外ギヤ２６と、ブレーキ２７（図３）に取り付けられた外ギヤ２８は、内ギヤ２３と噛み合っている。ヨーモータ２１の回転速度がヨーギヤ２２を介して減速されて外ギヤ２６に伝達され、外ギヤ２６が回転することにより、外輪２４が回転し、外輪２４に固定されたナセル５がタワー７の鉛直軸線Ｌ（図１）回りに回転する。ヨーギヤ２２を停止しても、すなわちヨーギヤ２２による回転モーメント発生を停止しても、慣性によりナセル５は回転を続けるので、ブレーキ２７を常時働かせると共にヨーモータブレーキにてヨーモータ２１の回転をロックすることによりナセル５の回転を停止することができる。
【００３１】
次に、図１、図２、図３、図４を参照して、風力発電設備１の動作を説明する。
風が図１（ａ）の紙面に垂直に手前から図１（ａ）に向かって吹いた場合、ブレード２は図１中、反時計回りに回転する。ブレード２の回転は、ハブ３を介してナセル５内のシャフト１０に伝達される。シャフト１０の回転は、増速機１２により増速され、発電機１４に伝達され、発電機１４が回転することにより、発電が行われる。風の方向が変わった場合は、風向計３５Ａにより風の方向の信号が制御装置１５に送られる（図２では、風向計／風速計のデータは、乱風判定装置を介して送られるが、直接送ってもよい）。制御装置１５は、ナセル５が風の方向に向くようにヨーモータ２１を回転させる。
【００３２】
ロータ４が新しい風向に一致した時ヨーモータ２１の回転が制御装置１５より停止され、ヨーモータ２１の不図示のヨーモータブレーキの作動によりヨーモータ２１の回転が固定され、ナセル５の回転が固定される。ナセル５の回転は制御装置１５によるヨーモータ２１、ヨーモータブレーキの制御を含んで行われる。尚、ヨーモータブレーキは、ヨーモータ２１の回転をロックするだけであり、ヨーギヤの遊び（バックラッシュ）がある場合は、その遊びだけナセルが鉛直軸（Ｌ）まわりに振られる。
【００３３】
以上は、本発明が前提とする風力発電設備１の構造の説明であるが、本発明の実施の形態の詳細な説明の前に、ナセルの首振り運動及び振動のメカニズムについて説明する。本願発明の発明者は、設置された多くの風車について、首振り運動や振動が生じる条件について詳細な調査を行った結果、その原因を突き止めた。そこで、その原因に基づき対策を行った結果、本願発明の完成に到った。以下、解明した原因とその対策（本願発明）について具体的に説明する。
【００３４】
上記首振り運動及び振動の発生原因は、（イ）風車に当る風の上下方向／左右方向の風速又は風向の不均一性によるもの、（ロ）ブレード２の先端部に生じた振動がナセル５に伝播するものがある。（イ）の風速等の不均一性や不規則性は、天候が荒れた場合や、回りの地形が複雑であるときに生じ易く、これによって発生した乱風が風車を揺らす。このうち、鉛直軸回り方向については、前述した、ヨーギヤ２２の遊びのため外力によって揺られやすく、このような揺れはナセル５の首振り運動を誘発する。一方、ナセル５の仰角方向の揺れについては、鉛直軸回りに比べると影響は少ない。その理由は、風車は仰角方向に対しては回転せず、所謂リジッド構造になっているからである。
【００３５】
上記上下方向の風速／風向の不均一性（風速／風向の高度分布）については、本来、仰角方向の揺れ、若しくは、振動を誘発するものであるが、ブレード２の配置によっては鉛直軸回りの揺れ等に影響する。この点について説明する。
図５は、ロータ４が３枚のブレード２で構成された場合の風車１を風上方向から見た図である。３枚のブレード２を各々、２１，２２，２３とし、それらを含むロータ４は、順次、（ａ）から（ｂ）、（ｃ）のように風上から見て反時計方向に回転しているとする。ここで、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、各々、２１が真上にきた場合、２３が向かって右の水平な位置にきた場合、２１が向かって左の水平な位置にきた場合である。
風速の高度分布式として、以下のべき法則と呼ばれる関係が成立していることが経験上知られている。
Ｖｚ＝Ｖｈ×（ｚ／ｈ）（１／ｎ）                  （１）
ここで、Ｖｚ、Ｖｈは、各々、地表からの高さｚとｈにおける風速で、
ｎは、地表の粗度状態による指数で、平坦な草原や海岸地帯ではｎ＝７〜１０、田園地方ではｎ＝４〜６、市街地ではｎ＝２〜４である。日本は、地形が複雑であり、上記ｎの値は海外に比べて比較的小さい。
【００３６】
図５（ｂ）のような場合でブレード２１，２２，２３によるナセルの鉛直軸回りの回転モーメントＴ１，Ｔ２，Ｔ３を求めると以下のようになる。
Ｔ１＝｛（２＋２３／２）／１５｝ａｌ２                （２）
Ｔ２＝（２／１５）ａｌ２                                  （３）
Ｔ３＝（１／２）ａｌ２                           （４）
ただし、ｎ＝２、ａは、ロータの中心におけるブレード２の単位長さあたりの風力、ｌ（英小文字「エル」）は、ブレードの長さ、又、ブレードが最も低い位置の風力を０とした。上式より、Ｔ１＋Ｔ２＜Ｔ３、となり、鉛直軸回りにおいて、風車１を上から見て反時計方向の回転モーメントが生じる。また、図５（ｃ）の場合には、（ｂ）の場合と反対方向の回転モーメントが生じる。
【００３７】
図６は、ブレード２の回転パターンと、ブレード２に当る風の風速または風向の時間的変化の関係を示したものである。図６の上部の三角波は、図５で説明したブレード２の回転パターンを示したもので、（ｂ）及び（ｃ）の状態を繰り返し、その間に（ａ）及び（ａ）の上下反転した状態（不図示）を取る。図６の下部の曲線は、風速、または風向を示したものである。ここで、風向は、一般角で取り扱い、−∞〜∞  の値をとる。例えば、３５０°から２０°プラス方向に回転した後の風向は３７０°である。図６（ｂ）の下部の実線は、風速又は風向がブレードの回転パターンと同じ周期で変化するもの、破線は、その２倍の周期で変化するものである。このような、ブレード２の回転周期に対して、風速／風向の変化の周期がｎ倍（ｎ：自然数）の場合、図５（ｃ）の状態で風速または風向が最大となり、鉛直軸線Ｌ回りで反時計方向回りの回転モーメントが周期ごとに加わり、この方向に大きな力が加わると共に、その反動として、時計方向にも振れが生じ、ナセル５の首振り運動が発生する。即ち、ブレード２の回転パターンの変化の周期と風速または風向の変化の周期が同期するとナセル５の首振り運動が発生する。
【００３８】
本願の発明者の調査によれば、実際の風力発電所において、図５（ａ）の状態で風車を停止している場合、揺れや振動等の問題は発生しなかったが、（ｂ）若しくは、（ｃ）の状態で度々ナセル内部に設置した振動警報装置が作動する事実が認められている。
【００３９】
次に、（ロ）の、前記ブレード２の先端部に生じた振動によるものとは、例えば、風力発電設備１が急激な風向変化にヨー旋回の追随ができず、その結果、横風を受けるなど、急激な風向変化があったとき、ブレードの受風面側に揚力が生じ、それによってブレード２の先端（自由端）にブレード固有の振動数の振動が発生し、この振動がナセル５やタワー７に伝播することによって生じるものである。特に、ヨー旋回が動作中では、ヨーモータ２１が動作中で、ブレーキ２７が解除されており、ナセル５は鉛直軸回りでは外力の影響を受けやすい状態になっているので、ナセル５の鉛直軸回りの首振りや振動が生じやすくなる。
【００４０】
図７は、前記首振り運動を抑える、第１の実施の形態を示したもので、前記風力発電設備１を上側から見た図である。風Ｗは紙面の下方から上方に吹いている。ナセル５は、点Ｏ（鉛直軸線Ｌの位置）を中心にして水平面内で旋回し、乱風のない場合は、シャフト１０の方位が風Ｗの方向Ｙに正対するように制御される。ナセル５にハブ３、シャフト１０を介してブレード２が結合している。ブレード２、ハブ３は、風Ｗによってシャフト１０の回りで回転する。ここで、風Ｗが乱風となると前述したメカニズムによってナセル５に回転モーメントＭＲ（図７で時計方向）、及びＭＬ（図７で反時計方向）、が生じ、ＭＲ及びＭＬが周期的に変化することによってナセル５の首振り運動が生じる。本実施の形態では、乱風を検出したとき図のようにブレードの回転面に垂直な軸Ｒの方位を風の到来軸Ｙの方位に対して所定の角度（θ）だけ傾ける（オフセットする）ように構成されている。ここで、「方位」とは、ブレードの回転面に垂直な軸Ｒと風の到来方向軸Ｙを水平面へ投影した場合の２つの軸線の挟む角度である。このように構成すると、ハブ３の中心ＯＨと風の到来軸Ｙ間は水平射影面で距離ｋだけずれていることになり、ロータ４（ブレード２を含む）に働く風圧力Ｆによってナセル回転中心に反時計方向の回転モーメント（ＭＯ＝ｋ×Ｆ）が働く。このような回転モーメントＭＯにより、時計方向の回転モーメントＭＲは減じられ、逆に、反時計方向の回転モーメントＭＬは増強される。従って、ロータ４は、両回転方向の回転モーメントに偏りが生じ反時計方向の回転モーメントが優勢になる事により、ナセル５の水平面内での振れが抑圧される。即ち、前記「所定の角度（θ）」とは、風圧力によってナセル５の首振り運動による２方向に対する回転モーメントＭＲ、ＭＬのうちいずれか一方をキャンセル又は軽減して、ナセル５を一方の回転方向に向けさせる事により振動発生を抑制できる角度をいう。
【００４１】
通常、ヨーギヤ２２にはバックラッシュがあるが、常にナセル５に回転モーメントが働いた状態で風力発電設備１が運転された場合、反対方向の回転モーメント、例えばＭＲが十分キャンセルされた場合は、ヨーギヤ２２のバックラッシュの片方に押し付けられた状態で安定に運転される。従って、本構成によれば、乱風によるものだけでなく、例えば、バックラッシュに起因するナセル５の揺れ等をも抑圧できる。
【００４２】
図８は、乱風の検出法の一例を説明するものである。風向計３５Ａ、風速計３５Ｂ（図３）は風力発電設備１の一部に取り付けられる。（ａ）は、風向の時間的変化の観測結果例、（ｂ）は、風速の時間的変化の観測結果例である。Ｔs＝ｔ１〜ｔ４、の各時点で制御装置１５がその観測データを取り込む。観測間隔ｔｒ２（第二の計測時間）は、風力発電設備１の特性、設置場所の風の状態により異なるが、好ましくは９分〜１１分、典型的には１０分程度である。Ｔs＝ｔ１で得られた風向に対して、その後、ヨーギヤ２２を旋回してロータ４を風の方位に正対させＴs＝ｔ２まで保持する。次に、ｔ１からｔｒ２後の、Ｔs＝ｔ２で新たな風向データ取り込み、再びヨーギヤ２２を旋回して制御する。尚、風向の観測タイミングと風速の観測タイミングは同じであっても異なっていても良い。図８（ａ）（ｂ）において、Ａは、Ｔsがｔ２とｔ３の間に乱風が生じていることを示している。乱風の検出は、比較的短い時間内の風向又は風速の変化を計測することによって行う。例えば、（ａ）、（ｂ）でｔｒ１で示した予め定めた短い時間内（以下、第一の計測時間と言う）で風向、風速を計測する。第一の計測時間は、好ましくは３０秒から５分、更に好ましくは３０秒から２分である。このｔｒ１における計測結果を拡大した一例が（ｃ）である。尚、ｔｒ１の時点は、典型的には、Ｂ及びＢ’のように、ロータの方位制御のための観測時点のｔ１、ｔ２等の直前または同じとするが、Ｃ、Ｃ’のように、それらとは別に独立に設けても良い。ここで、乱風とは、「短時間に風向又は風速が大きく変化するような風」であり、具体的には、（ｃ）に示すように、予め定めた第一の計測時間内（ｔｒ１）において計測された風向データの最大変化量（最大値―最小値）が予め定めた設定値（以下、第一の設定値という）を越えた場合、又は、風速データの最大変化量（最大値―最小値）が予め定めた設定値（以下、第二の設定値という）を越えた場合を乱風と判断する。第一の設定値は、好ましくは４５度から７５度であり、更に好ましくは５０度から６０度である。また、第二の設定値は、好ましくは４ｍ／ｓから１０ｍ／ｓであり、更に好ましくは６ｍ／ｓから８ｍ／ｓである。尚、上記第一及び第二の設定値は、風力発電設備の規模、堅牢性、設置される地点の環境状況等により個別に決定すべきものである。尚、上記ｔｒ１は、典型的には前記のようにｔｒ２に比べて短い時間とするが、設置場所の風によっては同じとしても良い。
【００４３】
図９は、オフセット角θの設定について説明した図であり、風力発電設備１を上から見たものである。（ａ）は、図８（ａ）の時間ｔ１におけるロータ４の方位（ナセルの方位と同じ、以下、ナセルの方位と言うことがある）と風の方位との関係を示したもので、風Ｗ１は紙面の真下から吹いている。以下、本図において、Ｗ１を基準の方位とする。図８（ａ）のように、この時（ｔ１）の風向及び風速の変化は小さく乱風ではないとする。この時、ロータ４の方向は風の方向Ｗ１に正対させている。この状態で、時間ｔ２で風の方位がＷ２のように変化してθｄになったとする。さらに、この時、乱風が発生し、ｔｒ１の時間内で風向が基準の方位Ｗ１に対して最大値θｍａｘと最小値θｍｉｎの間で変化したとする。最大値θｍａｘと最小値θｍｉｎの差が予め定めた第一の設定値より大きいので、乱風が発生したと判断する。（ｂ）は、その時のロータ４の方位のオフセット角θの設定の方法を示したもので、図のように、観測した最大値θｍａｘを基準として、最小値θｍｉｎと反対の方向に対してオフセットを行う。また、図示していないが、最小値θｍｉｎを基準として最大値θｍａｘと反対の方向にオフセットをしても良い。即ち、最大値θｍａｘと最小値θｍｉｎを境界とする風向の範囲より所定の角度θ以上この風向の範囲外にオフセットする。最大値θｍａｘ又は最小値θｍｉｎを基準とし、更にオフセットを与えるのは、短い時間ｔｒ１で観測された最大変化量（図８（ｂ）参照）より大きな風の方位の変化が確率的に生じる可能性があるためである。オフセット角θは、大きく設定すると乱風による影響は小さくなるが、ロータが風向に正対していないことによる発電効率の低下を招くので、上限がある。本願発明者の永年の経験によれば、典型的には、５°〜１５°に、風向の変化が特に大きい地域では５°〜４５°に設定するとよい。但し、乱風と判断する設定値と同様に、オフセット角も風力発電設備の規模、堅牢性、設置される地点の環境状況等により個別に決定すべきものである。尚、オフセット角θの最小値は少なくともヨーギヤ２２の遊び以上に設定するとよい。
【００４４】
図１０ａ、図１０ｂは、具体的な制御の手順の一例を示したものである。図１０ａは、全体的な制御の流れを示したものである。図１０ｂは、図１０ａのステップＳ４の具体的な風車の制御手順を更に詳細に示したものである。先ず図１０ａに基づいて説明する。図１０ａは、風力発電設備１における風向・風速を計測し、この計測データにより風車の運転の可否を判断して運転を実行すると共に、風車の運転に支障のあるような状況になった場合に運転を停止する手順を示したものである。即ち、風車の運転をスタートすると、風力発電設備１に取り付けた風向計３５Ａと風速計３５Ｂで風向及び風速を一定時間間隔（例えば、１０秒間隔）で計測し（Ｓ１）、この計測データをメモリに記憶する（Ｓ２）。これらの記憶した計測データは、ステップＳ４の制御データとして使用される。尚、記憶した計測データのうち一定期間（例えば、数ヶ月間）の計測データはそのまま生データとして保持され、更に、上記一定期間を経過したデータは、例えば、１０分間の平均値データとして長期間保存して当該風力発電設備１の保守・運用等の基礎データとして活用してもよい。次に計測した風速データは常時予め設定された風速と比較される。即ち、現在の風速が風車の運転可能な風速以上（例えば、３ｍ／ｓｅｃ以上）であるかを判断し（Ｓ３）、該当する場合は、運転を開始し、既に運転を行なっている場合には、その運転を継続する（Ｓ４）。該当しない場合は、運転停止コマンドを発し（Ｓ５）、ステップＳ４の制御に割り込み、その運転を停止する（図１０ｂのステップＳ４−８）。また、上記ステップＳ３に並行して現在の風速が風車の運転できる最大風速（例えば、２５ｍ／ｓｅｃ）を超えているかを判断し（Ｓ６）、最大風速以上の場合、風車が運転中の場合は運転停止コマンドを発する（Ｓ７）。また、他に停止条件を設定する場合は、その条件に合致するかを判断し（Ｓ８）、該当する場合は停止コマンドを発する（Ｓ９）。「他に停止条件を設定」とは、例えば、風力発電設備１に設置された振動センサが一定の値以上の振動を検出した時に風車の運転を停止するような場合、乱風の規模が非常に大きい場合等であり、必要に応じて適宜設定される。次に手動停止のコマンドの有無を判断し（Ｓ１０）、停止コマンドがある場合は運転停止コマンドを発する（Ｓ１１）。以上、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ１０で各々の条件に該当しない場合はステップＳ３に戻り、上記手順を繰り返す。尚、ここで説明した手順は、常時、風向や風速等を計測し、それらが風車の運転可能範囲にある場合は運転を実行し、運転可能範囲外の場合には直ちに風車の運転を停止するものであり、この機能が達成されれば図１０ａに記載した手順に限定されるものではなく、例えば、ステップＳ３、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ１０はシリアルに実行されても良く、更にその順序も変更可能である。
【００４５】
次に、図１０ｂに基づき図１０ａのステップＳ４の内容を説明する。先ず、ステップＳ２で記憶した風向及び風速データを第二の計測時間ｔｒ２毎に、第一の計測時間（乱風判定時間ｔｒ１）の間取り込む（Ｓ４−１）。ここで、第二の計測時間は、前述したように、オフセット制御の制御周期に相当するもので、好ましくは、９分から１１分、典型的には１０分である。第一の計測時間は、前述した乱風判定時間ｔｒ１に相当するものである。次に、前記乱風判定時間ｔｒ１内の風向の最大値と最小値の差（図８（ｃ）の最大変化量に相当））がオフセット制御を適用できる範囲かを判断する（Ｓ４−２）。これは、短時間に風向の変化が非常に大きい場合、オフセット制御を行うと瞬時の風向に対して過度のオフセット状態になり風車にダメージを与えたり、発電効率の著しい低下を招くので、オフセット制御を解除する必要があるからである。具体的には、前記最大変化量が第三の設定値以上のときはオフセット制御を解除して、ロータの方位を第一の計測時間内の平均的な方位に向け（Ｓ４−６）、前記最大変化量が第三の設定値より小さい場合は、乱風判定ステップ（Ｓ４−３、及びＳ４−４：図中破線で囲まれた部分）に進む。尚、第三の設定値は、具体的な風車の特性等により個別に設定されるものであり、例えば９０度である。乱風判定ステップでは、第一の計測時間内の風向及び風速の最大値と最小値の差が、各々、第一の設定値、及び第二の設定値以上であるか（Ｓ４−３、及びＳ４−４）を判断し、風向又は風速に関し、いずれかが設定値以上の場合は乱風と判断し、図９（ｂ）に図示したように最大値θｍａｘと最小値θｍｉｎとを境界とする風向の範囲より所定の角度θの角度のオフセットをつけてロータの方位を設定する（Ｓ４−５）。ここで、所定の角度は、前述の図９の説明と同じであるので説明を省略する。乱風判定ステップ（Ｓ４−３及びＳ４−４）で、風向最大変化量、及び風速の最大変化量と第一の設定値、及び第二に設定値の比較によりいずれによっても乱風でないと判定した時は、オフセットを行わず、ロータの方位を第一の計測時間内の平均的な方位に向ける（Ｓ４−６）。次に、ステップＳ４−５、及びＳ４−６で設定したロータの方位を保持し、タイマで時間をカウントして（Ｓ４−７）、第二の計測時間ｔｒ２に相当する時間を経過した後にステップＳ４−１に戻るようにし、ステップＳ４−１からステップＳ４−７を繰り返す。ここで、図１０ａのステップＳ５、Ｓ７、Ｓ９で説明したように運転停止コマンドが発せられると、ステップＳ４−８が実行され、図１０ｂの制御に割り込みをかけ、どのステップが実行されているかに拘わらず運転を停止する。尚、運転停止処理の手順については後述する。
【００４６】
以上は、風力発電設備１が、乱風を検出して、そのロータ４の方位を制御するものであったが、乱風の有無に拘わらず、ロータ４の方位を風向に対して予め所定の角度だけオフセットしておく実施の形態がある。ここで、「所定の角度」とは、例えば、ヨーギヤ２２のバックラッシュに対応するナセル５の遊び角度より大きな値であり、ロータ４が風向に正対しないことによる発電効率の低下を考慮して設定される。このように制御すれば、乱風の有無に拘わらず、ヨーギヤはギヤの遊びのうち常に一方向のギヤの噛みあわせにロックされ、ナセルの首振りが抑制され、風力発電設備１へのダメージを防止できる。
【００４７】
次に、ナセルの振動等の発生を抑える、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、ロータ４の停止時は、ブレード２の配置が鉛直軸線Ｌに対して左右対称となるようにしてナセルの振動発生を抑えるものである。図６で説明したように、ブレード２の回転パターンの変化と風速または風向の変化が同期するとナセル５の首振り運動が大きくなる。これは、既に説明したように、図５の（ｂ）（ｃ）のようなブレード２の配置が鉛直軸線Ｌに対して左右非対称な状態では鉛直軸線Ｌに対する回転方向の回転モーメントが発生し易いが、図５（ａ）のような、左右対称の状態ではこのような回転モーメントは発生し難いためである。従って、図５（ｂ）、（ｃ）のような左右非対称の状態でロータ４を停止させると振動が発生しやすいが、図５（ａ）のような左右対称の位置では振動が発生しにくい。本実施の形態は、ブレード２の停止位置をこのような左右対称とするために、ブレード２の回転位置を検出する位置検出手段を備えるものである。
図１１は、ロータ４を停止させる具体的な手順を示したものである。図１０ａのＳ５、Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１１等のように運転停止コマンドが発せられたとき、図１０ｂのステップＳ４−８で風車の制御に割り込みがかけられる（図１１のステップＳ２１）。次に、ブレード２の位置を検出し（Ｓ２２）、ブレード２の位置が左右対称になるように停止させる（Ｓ２３）。尚、本実施の形態を図１０ａの制御手順の中での運転停止コマンドを動機として手順を開始する構成で説明したが、これに限定されるものでなく、広く、ロータ４を停止させる手順に適用されることが明らかである。
【００４８】
図１２は、本実施の形態の更に具体的な構成の一例を示したもので、ブレード２の位置を検出する手段３１を備えた風力発電設備１’である。図１２（ａ）は、風力発電設備１’を横から見た図である。尚、図を単純とするため、図１で示したチルト角を０としている。図１２（ａ）は、ハブ３のようなブレード２と共に回転する回転体の底面上に識別信号発生手段２９、それに対向する固定部に識別信号検出手段３０を配置して位置検出手段３１を構成し、識別信号発生手段２９と識別信号検出手段３０が最も近づいたことを検出し、ブレード２の位置を判別する、即ち、図１２（ｂ）のような、図１２（ａ）のＡ−Ａ’断面で示されるごとく、ブレード２の根元に当るハブ３に識別信号発生手段２９１〜２９３を配置し、又、図１２（ｃ）のように、図１２（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面で示されたように、ナセル５のハブ３との対向面の垂直方向に沿って識別信号検出手段３０１，３０２を配置する。識別信号発生手段２９１〜２９３から光等の信号を回転体（３）の面から垂直に放射し、識別信号検出手段３０１，３０２で受信する。識別信号発生手段２９１〜２９３のいずれか１つが識別信号検出手段３０１，３０２の１つに最も近づいたとき、検出信号の出力が最も高くなるのでブレード２の回転位置が検出できる。このようにして、正確にブレードが左右対称の位置になるようにロータ４を停止させことができる。
【００４９】
位置検出手段３１については、図１２の例以外にも、種々の実施の形態が考えられる。例えば、その構成要素である、識別信号発生手段２９について、それ自体が信号を発生してもよいし、別に発生した信号を反射する反射板（２９’）であってもよい。「別に発生」するものとは、例えば、図１３に示すように、対向する識別信号検出手段３０’の中に発生手段（３０Ａ）と検出手段（３０Ｂ）を設けたものでもよい。信号としては鋭いビームを発生できるものであれば何でもよく、例えば、可視光、非可視光、ミリ波等の電磁波等が使用できる。
【００５０】
識別信号発生手段２９、識別信号検出手段３０の配置についても種々の実施の形態がある。たとえば、図１４のような形態である。図１４（ａ）（ｂ）は、図１２（ａ）のＡ−Ａ’断面を示したものである。図１４（ａ）のように、識別信号発生手段２９は複数のブレード２のうちの一部に限定して配置してもよく（図では、ブレード２１に対応させて配置）、また、図１４（ｂ）のように円筒底面だけではなく、ハブ３、または、シャフト１０と回転軸を共通とする円柱体３２を別途設け、この円柱側面に配置してもよい。尚、識別信号検出手段３０はこれに対応して円柱体３２の側面側に配置されることは言うまでもない。即ち、ブレード２の一つが垂直に配置されたとき、識別信号発生手段２９と識別信号検出手段３０の一つが対向して配置されるようにすればよい。
【００５１】
図１５は接触型の位置検出手段３１’の構成を示したものである。図のように、ブレード２と共通の回転軸１０の回転体（例えば、ハブ３）の一つの面上に第１の電極３３を配置し、この面に対向する固定部（例えば、ナセル５）に第２の電極３４を設ける。電極３３，電極３４夫々は互いに摺動し、第１の電極３３と第２の電極３４が同じ位置に来たとき電気的に導通する。従って、導通であるか否かを検知すれば、ブレード２の回転位置を検出することが出来る。尚、第１の電極３３、第２の電極３４の配置については、図１４の場合と同じく、種々の実施の形態があるが、同じであるので説明は省略する。
【００５２】
次に、ロータ４の停止方法について説明する。ロータ４の停止方法としては、例えば、ブレード先端部を約９０度回転させ、そのブレード先端部の空力ブレーキによりロータの回転速度を減速させた後、ロータをディスクブレーキで停止させる方法が通常用いられる。しかし、この方法では、ブレーキを作動させてから停止するまでに有限の時間を要するため所定の位置に正確に停止させることが難しい。そこで、本願発明では、以下の方法でブレード２が正確に左右対称の位置になるように停止させる。
【００５３】
図１６は、その制御手順を示したものである。本手順は，図１０ａのステップＳ５、Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１１等の運転停止コマンドにより開始される。ステップＳ３１で、一旦ロータ４を停止する。この場合、ディスクブレーキ１３を作動させる等、ロータ４のシャフト１０をロックする。前述したように、ロックする前に空力ブレーキを利用してロータ４の回転速度を低減する等の操作をしても良いことは勿論である。Ｓ３１で、一旦ロックしたブレーキ１３を解除する。すると、ロータ４は風の力で再び回転をはじめる（フリーラン動作をはじめる）が、ロータ４のイナーシャのため、直ぐに回転数が上昇せず、ゆっくり回転を始める。ここで、Ｓ３３のように、位置検出手段３１を用いて、ブレード２の配置が左右対称の位置の所定内の近傍であるか判断する。ここで、所定内の近傍とは、ブレーキ１３を作動させてからロータ４が完全に停止するまでの範囲内ということで、ブレーキ１３の制動特性やロータ４の慣性モーメント等で決定されるものである。その範囲内に入ったと判断された時、Ｓ３５において、ブレーキ１３を作動させ、Ｓ３６で、停止した位置が、ブレード２が左右対称の位置にあるか否かを判断し、その位置にあれば本手順を停止する。その位置になければ、一定の時間を置いて（Ｓ３４）、Ｓ３３に戻り、再びブレーキ１３を解除して上記手順を繰り返す。再度ブレーキ１３を作動させるときは、ブレードの回転速度は遅いので正確な位置に停止させることができる。尚、本実施の形態を図１０ａの制御手順の中での運転停止コマンドを動機として手順を開始する構成で説明したが、これに限定されるものでなく、広く、ロータ４を停止させる手順に適用されることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】（ａ）は風力発電設備の正面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】風車を構成する、ナセルの模式的側面断面図である。
【図３】ナセルのタワーとの接続部付近の構成を示す部分側面断面図である。
【図４】図３（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図で、ナセルの旋回機構を示した図である。
【図５】ロータの回転によるブレードの位置を示す図である。
【図６】ブレードの回転位置と風速又は風向の変化との関連を説明する図である。
【図７】第１の実施の形態の構成を説明する図である。
【図８】乱風の判断方法を説明するための図である。
【図９】第１の実施の形態のうち風向の最大値又は最小値を基準とする構成を説明する図である。
【図１０ａ】本願発明の第１の実施の形態の全体の制御手順を示す図である。
【図１０ｂ】本願発明の第１の実施の形態の制御手順のうちＳ４の内容を示す図である。
【図１１】本願発明の第２の実施の形態の制御手順を示す図である。
【図１２】ブレードの位置を検出する第１の構成を説明する図である。
【図１３】ブレードの位置を検出する第２の構成を説明する図である。
【図１４】ブレードの位置を検出する第３の構成を説明する図である。
【図１５】ブレードの位置を検出する第４の構成を説明する図である。
【図１６】ブレードの回転を停止する手順を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１、１’  風力発電設備
２  ブレード
３  ハブ
４  ロータ
５  ナセル
６  旋回装置
７  タワー
８  基礎
１０  シャフト
１１  軸受
１２  増速機
１３  ブレーキ
１３Ａ  ブレーキ板
１４  発電機
１５  制御装置
２１  ヨーモータ
２２  ヨーギヤ
２３  内ギヤ
２４  外輪
２５  球
２６  外ギヤ
２７  ブレーキ
２８  外ギヤ
２９  識別信号発生手段
２９’反射板
３０、３０’  識別信号検出手段
３０Ａ  発生手段
３０Ｂ  検出手段
３１  位置検出手段
３２  円柱体
３３  第１の電極
３４  第２の電極
３５  風向／風速計
３５Ａ  風向計
３５Ｂ  風速計
３６  乱風判定装置
【図１】
2008309097.tif 000003
【図２】
2008309097.tif 000004
【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１０ａ】
2008309097.tif 000012
【図１０ｂ】
2008309097.tif 000013
【図１１】
2008309097.tif 000014
【図１２】
2008309097.tif 000015
【図１３】
2008309097.tif 000016
【図１４】
2008309097.tif 000017
【図１５】
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【図１６】
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