(57)【要約】【課題】風車ロータと同体に回転する回転体に搭載された機器に，非接触的に電力を供給する技術を提供する。【解決手段】本発明による風車は，固定部（２）と，風車ロータ（図示されない）と，前記風車ロータに同体に接合され，固定部（２）に対して相対的に回転可能に支持された回転体（１）とを備えている。固定部（２）は，電力を供給される一次巻線（６）を含む。回転体（１）は，一次巻線（６）と電磁気的相互作用を行う二次巻線（７）と，二次巻線（７）に接続される第１機器（５）とを備えている。電力は，一次巻線（６）から二次巻線（７）を介して第１機器（５）に供給される。【選択図】　図１
2004140971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と，
風車ロータと，
前記風車ロータに同体に接合され，前記固定部に対して相対的に回転可能に支持された回転体
とを備え，
前記固定部は，電力を供給される一次巻線を含み，
前記回転体は，
前記一次巻線と電磁気的相互作用を行う二次巻線と，
前記二次巻線に接続される第１機器
とを含み
前記電力は，前記一次巻線から前記二次巻線を介して前記第１機器に供給される
風車。
【請求項２】
請求項１に記載の風車において，
前記一次巻線と前記二次巻線とは，誘導機を構成し，
前記電力は，３相電力である
風車。
【請求項３】
請求項２に記載の風車において，
前記風車ロータは，ブレードを含み，
前記第１機器は，前記二次巻線から供給される前記３相電力によって駆動されて前記ブレードのピッチ角を調節する翼ピッチ調節装置である
風車。
【請求項４】
請求項２に記載の風車において，
前記一次巻線が生成する回転磁界の回転方向と，前記回転体の回転方向とは逆である
風車。
【請求項５】
請求項１に記載の風車において，
前記一次巻線と前記二次巻線とは，ロータリートランスを構成する
風車。
【請求項６】
請求項１に記載の風車において，
前記固定部は，更に，第１電気信号が供給され，前記第１電気信号に応答して第１光信号を出力する発光素子を含み，
前記回転体は，更に，
前記第１光信号を受け，前記第１光信号に応答して第２電気信号を出力する受光素子と，
前記第２電気信号に応答して動作する第２機器
とを含む
風車。
【請求項７】
請求項１に記載の風車において，
前記回転体は，更に，
第３電気信号を生成する第２機器と，
前記第３電気信号が供給され，前記第３電気信号に応答して第２光信号を出力する発光素子
とを含み，
前記固定部は，更に，前記第２光信号に応答して第４電気信号を出力する受光素子
を含む
風車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，風車に関する。本発明は，特に，風車ロータと同体に回転する回転体に機器が搭載されている風車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
風車の風車ロータには，様々な機器が接続される。各種のセンサ，及び風車ロータのブレードのピッチ角を調節するピッチ角調節機構は，風車ロータに接続される典型的な機器である。風車ロータに接続される機器は，風車ロータと同体に回転する回転体に搭載される必要がある。
【０００３】
風車ロータと同体に回転する回転体に搭載された機器を動作させるためには，該機器に外部から電力を供給し，該機器に信号を送信し，更に，該機器から信号を受信する必要がある場合がある。回転体に搭載される機器に外部から電力を供給し，更に，該機器との信号の交換を媒介する手段として，スリップリングが知られている。スリップリングは，環状導体と導電性のブラシとで構成され，環状導体とブラシとが摺動することにより，固定部材と回転体との間の電気的な接続を実現する。しかし，スリップリングは，環状導体とブラシとが摩耗するため，定期的なメンテナンスが必要である。更に，環状導体とブラシとが機械的に接触しているため，スリップリングには故障が発生しやすい。
【０００４】
風車ロータと同体に回転する回転体に搭載された機器に，非接触的に電力を供給し，更に，該機器との信号の交換を非接触的に行う技術の提供が望まれる。
【０００５】
本願発明に関連し得る技術として，特許文献１及び特許文献２は，Ｘ線ＣＴ装置のスキャナ回転部に非接触で電力を供給する技術を開示している。特許文献３は，回転可能な主軸に固定された歪みゲージに，ロータリートランスを介して電力を供給する非接触型トルクメータを開示している。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２０４１９２号公報
【特許文献２】
特開２００１−３３８８２０号公報
【特許文献３】
特開平１０−２８１９００号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は，風車ロータと同体に回転する回転体に搭載された機器に，非接触的に電力を供給する技術を提供することにある。
本発明の他の目的は，風車ロータと同体に回転する回転体に搭載された機器と，非接触的に信号を交換可能にする技術を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下に，［発明の実施の形態］で使用される番号・符号を用いて，課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は，［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されている。但し，付加された番号・符号は，［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００９】
本発明による風車は，固定部（２）と，風車ロータ（図示されない）と，前記風車ロータに同体に接合され，固定部（２）に対して相対的に回転可能に支持された回転体（１）とを備えている。固定部（２）は，電力を供給される一次巻線（６）（２３）を含む。回転体（１）は，一次巻線（６），（２３）と電磁気的相互作用を行う二次巻線（７），（２５）と，二次巻線（７），（２５）に接続される第１機器（５）とを備えている。電力は，一次巻線（６），（２３）から二次巻線（７），（２５）を介して第１機器（５）に供給される。当該風車は，一次巻線（６），（２３）と二次巻線（７），（２５）との間の電磁気的相互作用により，第１機器（５）に，電力を非接触的に供給することができる。
【００１０】
一次巻線（６）と二次巻線（７）とが，誘導機（８）を構成することは，３相電力を第１機器（５）に容易に供給可能である点で好適である。
【００１１】
誘導機（８）を介して３相電力が供給される場合，第１機器（５）として，二次巻線（７）から供給される三相電力によって駆動されて風車ロータのブレード（図示されない）のピッチ角を調節する翼ピッチ調節装置（５）が適用されることが好適である。
【００１２】
誘導機（８）を介して３相電力が供給される場合，一次巻線（６）が生成する回転磁界の回転方向と，前記回転体（１）の回転方向とは逆であることが好適である。
【００１３】
一次巻線（２３）と二次巻線（２５）とは，ロータリートランス（２１）を構成することも可能である。
【００１４】
固定部（２）が，更に，第１電気信号（１７）が供給され，第１電気信号（１７）に応答して第１光信号を出力する発光素子（１３）を含み，回転体（１）が，更に，前記第１光信号を受け，前記第１光信号に応答して第２電気信号（１８）を出力する受光素子（１５）と，第２電気信号（１８）に応答して動作する第２機器（１０）とを含む構成は，固定部（２）の側から第２機器（１０）への信号の送信が可能化する点で好適である。
【００１５】
回転体（１）が，更に，第３電気信号（１８）を生成する第２機器（１０）と，第３電気信号（１９）が供給され，第３電気信号（１９）に応答して第２光信号を出力する発光素子（１６）とを含み，固定部（２）が，更に，前記第２光信号に応答して第４電気信号（２０）を出力する受光素子（１４）を含む構成は，固定部（２）の側において，第２機器（１０）からの信号の受信が可能化する点で好適である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（実施の第１形態）
本発明による風車の実施の第１形態では，図１に示されているように，回転体１が固定部２とともに設けられている。固定部２は，回転体１に挿入され，回転体１によって囲繞されている。固定部２には，軸受３が設けられ，回転体１は，軸受３によって中心１ａの周りに回転可能に支持されている。
【００１７】
回転体１は，連結材４を備えており，連結材４によって風車ロータ（図示されない）に同体に連結されている。該風車ロータが風力によって回転すると，回転体１は，該風車ロータと同体に回転する。
【００１８】
回転体１には，風車ロータのブレードのピッチ角を調整するピッチ角調整装置５が搭載されている。ピッチ角調整装置５には，３相電力が供給される。ピッチ角調整装置５は，供給された３相電力を動力源としてブレードを駆動し，ピッチ角を調整する。
【００１９】
ピッチ角調整装置５への３相電力の供給は，固定部２に設けられた一次巻線６と，回転体１に設けられた二次巻線７とを含む。一次巻線６と二次巻線７とは，誘導機８を構成する。誘導機８を介しての電力の伝送は，３相電力の伝送が容易である点で好適である。一次巻線６には，３相電力線９を介して３相電力が供給される。一次巻線６は，供給された３相電力によって回転磁界を発生する。発生された回転磁界は，回転体１に設けられた二次巻線７に鎖交する。回転磁界が二次巻線７に鎖交することにより，二次巻線７には電圧が誘起され，一次巻線６から二次巻線７には，３相電力が伝達される。ピッチ角調整装置５は，二次巻線７から３相電力を受けて動作する。このような動作により，ピッチ角調整装置５への非接触的な電力の供給が実現されている。
【００２０】
一次巻線６が発生する回転磁界の回転方向は，回転体１の回転方向と逆にされることが好適である。回転方向が逆であることにより，二次巻線７に誘起される電圧が高くなり，効率的な電力の伝送が可能になる。更に，回転方向が逆であることにより，回転体１の回転速度が誘導機８の同期速度に如何なる場合にも一致しないことが保証され，３相電力の伝送が確実化される。
【００２１】
ピッチ角調整装置５が誘導機８を介して３相電力を供給されることは，ピッチ角調整装置５の負荷が大きいときに高い電圧をピッチ角調整装置５に供給可能にできる点で好ましい。風車ロータのブレードを駆動するためにピッチ角調整装置５にかかる負荷は，強い風が風車ロータのブレードにあたる程大きい。一方，風車ロータのブレードに強い風があたると，風車ロータの回転数が高くなり，従って，二次巻線７に誘起される電圧も高くなる。このように，誘導機８を介して３相電力を供給することにより，強い風が風車ロータのブレードにあたり，ピッチ角調整装置５にかかる負荷が大きいときに，高い電圧をピッチ角調整装置５に供給することが可能になる。
【００２２】
回転体１には，更に，風車ロータの状態を計測するセンサ１０が設けられる。センサ１０への信号の入出力は，フォトカプラ１１を介して行われる。フォトカプラ１１は，固定部２に設けられた発光素子１３及び受光素子１４と，回転体１に設けられた受光素子１５及び発光素子１６とを含む。フォトカプラ１１により，センサ１０への信号の非接触的な入出力が実現されている。
【００２３】
外部から回転体１に搭載されたセンサ１０への信号の供給は，下記の過程で行われる。固定部２に設けられた発光素子１３は，外部から供給される電気信号１７に応答して光信号を生成する。回転体１に設けられた受光素子１５は，発光素子１３から光信号を受信し，該光信号に応答して電気信号１８を生成する。センサ１０は，電気信号１８を受ける。
【００２４】
一方，センサ１０からの信号の受信は，下記の過程で行われる。センサ１０が生成する電気信号１９は，発光素子１６に供給される。発光素子１６は，電気信号１９に応答して光信号を生成する。固定部２に設けられた受光素子１４は，発光素子１６から光信号を受信し，該光信号に応答して電気信号２０を出力する。電気信号２０は，固定部２に設けられた機器（図示されない）によって受信される。
【００２５】
以上に説明されているように，本実施の第１形態では，誘導機８の使用により，ピッチ角調整装置５への３相電力の非接触的な供給が実現されている。更に，フォトカプラ１１の使用により，センサ１０への信号の非接触的な入出力が実現されている。
【００２６】
（実施の第２形態）
図２は，本発明による風車の実施の第２形態を示す。実施の第１形態と同様に，センサ１０への信号の入出力は，第１実施の形態と同様，フォトカプラ１１によって非接触的に行われる。
【００２７】
実施の第２形態では，ピッチ角調整装置５への電力の供給が，誘導機８の代わりに同軸型のロータリートランス２１によって行われる。ロータリートランス２１は，固定部２に固定される固定鉄心２２及び一次巻線２３と，回転体１に固定される回転鉄心２４及び二次巻線２５とから構成される。
【００２８】
固定鉄心２２は環状であり，回転体１の回転の中心１ａに同軸に設けられている。固定鉄心２２には窪みが設けられ，その断面はＵ字型である。固定鉄心２２のくぼみには，一次巻線２３が挿入される。一次巻線２３は，環状であり，回転体１の回転の中心１ａに同軸に設けられている。一次巻線２３には，電力線２６を介して単相電力が供給される。
【００２９】
回転体１に設けられる回転鉄心２４と二次巻線２５とは，半径方向において，固定鉄心２２及び一次巻線２３と対向する。回転鉄心２４は環状であり，回転体１の回転の中心１ａに同軸に設けられている。回転鉄心２４には窪みが設けられ，その断面はＵ字型である。回転鉄心２４の窪みには，固定巻線２５が挿入される。二次巻線２５は，環状であり，回転体１の回転の中心１ａに同軸に設けられている。
【００３０】
固定鉄心２２と回転鉄心２４とは，わずかな隙間を挟んで対向し，一次巻線２３と二次巻線２５とに鎖交する磁路を形成する。
【００３１】
このような構造を有するロータリートランス２１は，電力線２６に供給される単相電力を，非接触的にピッチ角調整装置５に供給する。一次巻線２３に該単相電力が供給されると，一次巻線２３は，磁束を発生する。発生された磁束は，固定鉄心２２と回転鉄心２４とによって構成される磁路を通過して，二次巻線２５に鎖交する。磁束が鎖交することによって，二次巻線２５に単相電圧が誘起され，二次巻線２５からピッチ角調整装置５に単相電力が供給される。
【００３２】
以上に説明されているように，本実施の第２形態では，ロータリートランス２１の使用により，ピッチ角調整装置５への単相電力の非接触的な供給が実現されている。
【００３３】
実施の第２形態において，ロータリートランス２１の構造は，変更され得る。例えば，固定鉄心２２と回転鉄心２４との断面の形状は，Ｅ字型であることが可能である。更に，同軸型のロータリートランス２１の代わりに，フラット型のロータリートランスが使用され得る。
【００３４】
更に，実施の第１形態及び実施の第２形態の両方において，電力が供給される機器と，信号の入出力が行われる機器とは，ピッチ角調整装置５及びセンサ１０以外の他の機器であることも可能である。電力が供給される機器と，信号の入出力が行われる機器とは，別の機器である必要はない。
【００３５】
【発明の効果】
本発明により，風車ロータと同体に回転する回転体に搭載された機器に，非接触的に電力を供給する技術が提供される。
また本発明により，風車ロータと同体に回転する回転体に搭載された機器と，非接触的に信号を交換可能にする技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は，本発明による風車の実施の第１形態を示す。
【図２】図２は，本発明による風車の実施の第２形態を示す。
【符号の説明】
１：回転体
１ａ：中心
２：固定部
３：軸受
４：連結材
５：ピッチ角調整装置
６：一次巻線
７：二次巻線
８：誘導機
９：３相電力線
１０：センサ
１１：フォトカプラ
１３，１６：発光素子
１４，１５：受光素子
１７〜２０：電気信号
２１：ロータリートランス
２２：固定鉄心
２３：一次巻線
２４：回転鉄心
２５：二次巻線
２６：電力線
【図１】
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【図２】
2004140971.tif 000004