(57)【要約】風力発電機は、ダクトを流れる風に応答して回転するように、円筒状のダクトに配置され、フレームによって支持されたロータを含む。ロータは、円周上に間隔を置いて平行な複数のロータブレードを含み、該ロータブレードは、概ね水平な軸の回りに回転するように支持される。各ブレードは旋回運動するように支持され、ロータが回転しながら、ブレードピッチ、迎え角またはキャンバを変更する。ピッチもしくはキャンバ制御モータまたは自制風向メカニズムが、円形のカムを動かし、ブレードピッチまたはキャンバを変えてロータ速度を制御するように動作可能である。ダクトはベースを有するマストに取り付けられ、ベースは、風に面するために旋回運動するように基礎に支持され、それによって、ダクトを通る空気の流れを最大にする。発電機は、それぞれの電力出力においてロータの相対する端、または駆動シャフトに接続される。
2010501054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電機であって、
フレームと、
該フレームに支持されて回転するロータであって、該ロータは、複数の、円周上で間隔を置いて離れた、細長い、概ね平行のロータブレードを含み、該ロータブレードは、間隔を置いて離れたアームアセンブリによって支持され、該アームアセンブリのうちの少なくとも１つは、駆動シャフトに駆動可能に接続されたハブ部分を含む、ロータと
を備えている、風力発電機。
【請求項２】
前記駆動シャフトに駆動可能に接続された、少なくとも１つの発電装置を含む、請求項１に記載の発電機。
【請求項３】
前記アームアセンブリの各々は、駆動シャフトに駆動可能に接続され、該駆動シャフトは、前記フレームにそれぞれ支持され、該駆動シャフトのそれぞれは、発電装置に駆動可能に接続される、請求項２に記載の発電機。
【請求項４】
前記ロータは、ロータブレード揚力制御手段を含み、該ロータブレード揚力制御手段は、前記ロータブレードに動作可能に接続されて、前記ロータに当たる風の方向に対して該ロータブレードのピッチおよびキャンバのうちの少なくとも１つを変更する、請求項１に記載の発電機。
【請求項５】
前記揚力制御手段はカムフォロワを含み、該カムフォロワは、前記ロータが回転しながら、前記ロータブレードの迎え角およびキャンバのうちの１つを変えるためにカムと係合可能である、請求項４に記載の発電機。
【請求項６】
前記ロータブレードの各々は、リンクに接続され、該リンクは、前記カムフォロワのうちの１つにそれぞれ接続され、前記ロータの回転に応答して、該ロータに当たる風の方向に対して、該ロータブレードのピッチ角およびキャンバのうちの１つをそれぞれ変える、請求項５に記載の発電機。
【請求項７】
前記カムを回転させるために該カムに動作可能に接続されて、前記ロータの回転軸に対して該カムの軸を動かすアクチュエータ手段を含む、請求項６に記載の発電機。
【請求項８】
前記アクチュエータ手段は、前記カムを回転させるために、該カムに駆動可能に接続されたモータを備えている、請求項７に記載の発電機。
【請求項９】
前記アクチュエータ手段はベインを含み、該ベインは、その上を流れる風に応答して、前記カムを回転させることにより、前記ロータブレードの前記キャンバおよび前記ピッチのうちの１つを変えて、前記ロータブレードによって生成された合成の駆動力を制御する、請求項７に記載の発電機。
【請求項１０】
前記ロータの回転速度を制御するために、該ロータに動作可能に接続されたブレーキメカニズムを含む、請求項７に記載の発電機。
【請求項１１】
前記ブレーキ手段はブレーキディスクを含み、該ブレーキディスクは、前記駆動シャフトに取り付けられ、前記ロータに対して制動力を加えるためにブレーキキャリパーメカニズムと係合可能である、請求項１０に記載の発電機。
【請求項１２】
前記ロータブレードのうちの少なくとも選択されたロータブレードは、複数のブレード部分を備え、該複数のブレード部分は、ヒンジで相互に接続されて可変キャンバブレードを形成し、前記リンクは、該ブレード部分のうちの少なくとも１つに接続されて、該ブレード部分を互いに対して動かすことにより、該ロータが回転するときに該ブレードのキャンバを変える、請求項６に記載の発電機。
【請求項１３】
前記ブレードの少なくとも選択されたブレードは、ヒンジで相互に接続された３つのブレード部分を備え、該３つのブレード部分は、前縁ブレード部分と、中間のブレード部分と、後縁ブレード部分とを含み、該ブレードの該少なくとも選択されたブレードはそれぞれ、端部部分を含み、該端部部分は、該ブレード部分と協働して該ブレード部分を支持しつつ、該ブレード部分の制限された動きを可能にして、該ブレードのキャンバを変える、請求項１２に記載の発電機。
【請求項１４】
前記ロータがダクトに配置される、請求項１に記載の発電機。
【請求項１５】
前記ダクトはマストに取り付けられて、該ダクトの空気入口開口部が風の流れの方向に面するような位置に回転する、請求項１４に記載の発電機。
【請求項１６】
前記ダクトは、内側ダクト部材と、該内側ダクト部材の周りに間隔を置いて離れた外側ダクト部材とを含み、該内側ダクト部材と該外側ダクトとの間に、そこを流れる冷却空気のための通路手段を画定する、請求項１４に記載の発電機。
【請求項１７】
前記ダクトは、少なくとも１つのベイン部材を含み、該少なくとも１つのベイン部材は、風の流れに応答して、風の流れの方向に面する前記位置への該ダクトの回転を引起こす、請求項１４に記載の発電機。
【請求項１８】
前記ロータを支持するマストと、該マストのためのベースとを含み、該ベースは、前記ロータブレードが風の流れの方向に面する位置に該ベースおよび該マストが回転するように、基礎に支持され、かつ該基礎と協働する、請求項１に記載の発電機。
【請求項１９】
前記ベースは、前記基礎に支持されて回転し、導電性の手段を含み、該導電性の手段は、該基礎上の導電性の手段と係合可能であり、前記発電機から、該発電機から遠ざかるように通じるコンダクタへ送電する、請求項１８に記載の発電機。
【請求項２０】
前記フレームは、電気接地部材および少なくとも１つの避雷針を含み、前記発電機に当たる電荷をアースする、請求項１に記載の発電機。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
（発明の背景）
エネルギー需要およびエネルギー需要に関連する費用が上昇するにつれて、風力発電機の開発に力が入れられている。風力発電機の開発と共に、特定のニーズが明らかとなっている。これらのニーズの中には、従来のエアスクリューまたはプロペラ型の発電機の不利を克服する発電機を提供するというニーズが含まれている。従来のエアスクリューまたはプロペラ型の発電機は、地表からかなりの高さに取り付けられなくてはならず、見た目にも良くなく、空中を飛ぶ野鳥にとっても危険であり、プロペラブレード上の着氷の影響を受ける。
【０００２】
風力発電機に対する改良には、継続的なニーズおよび要望があり、このニーズおよび要望の中には、上述のような従来の発電機の欠点を克服する要望が含まれる一方、効率的で、物理的に小型で、発電の能力を保持しつつ変化する風速の条件に容易に適合されるような発電機を提供することにもニーズおよび要望がある。本発明が開発されたのは、当業者にとって明らかであるこれらの目的ならびに他の要求およびニーズに対してである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、改良された風力発電機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明はまた、独特のロータまたはプロペラ構成を含み、小型で、従来のエアスクリュウーまたはプロペラ型の発電機ほどは目障りでなく、シュラウドまたはダクト内に配置されるロータを含むことにより、効率が向上し、一方、鳥の生命に対する危険性を最小とし、例えば氷または雪の蓄積に関連する性能の劣化または構造上の問題に対してより少なく影響される風力発電機を提供する。
【０００５】
本発明の重要な局面に従って、風力発電機にはロータが提供され、該ロータは、円周上に間隔をおいた翼形状のブレードを有し、該翼形状のブレードは、いわゆる外輪と同様の円形のパターンに配列され、外輪と関連したメカニズムを有し、ブレードの上を流れる風に応答してロータブレードの「揚力」を変えて、合成の駆動力を提供する。このようにして、ブレードは、ロータの回転を引起こし、例えば発電機を駆動するような有用な結果を提供する。
【０００６】
本発明の別の重要な局面に従って、風力発電機が提供され、該風力発電機は、ロータを含み、該ロータは、独特な多ブレードピッチ変更メカニズムによって特徴付けられ、該多ブレードピッチ変更メカニズムは、ブレードが、ブレードの長さと概ね平行な軸の回りに回転するときに、ブレードピッチまたは迎え角を変えるためのものである。多ブレードロータは、１つもしくは２つの発電機、または他の電力生成デバイスに接続されるように適合され得、ロータの速度は、可変の電力出力を提供するように制御され、かつ／または選択された電気エネルギー特性で制御され得る。
【０００７】
本発明のさらに別の重要な局面に従って、風力発電機が提供され、該風力発電機はロータを含み、該ロータは、翼形状を有するロータブレードを備え、キャンバまたは翼の曲率が変えられ得る。このようにして、ロータブレードまたはベインによって発揮される「揚力」は、ロータを駆動するための、合成の有用な力に選択可能に変換され得る。関節運動するロータブレード構成は、ブレードキャンバ変更メカニズムと共に、ロータが回転するときに、ブレードによって発揮されるロータの有用な合成の力を提供する。
【０００８】
本発明のさらなる局面に従って、風力発電機が提供され、該風力発電機は、ロータ速度制御手段を含み、該ロータ速度制御手段は、ロータの上を流れる風の速度と関連して自制する実施形態を含む。
【０００９】
本発明のさらなる局面に従って、風力発電機が提供され、該風力発電機においては、ロータの上を流れる風に応答するロータが、ロータの効率を改良するためにダクトまたはシュラウドの中で回転し、雨、またはロータの上の雪もしくは氷の蓄積、またはダクトを通る雨や雪の流れからの悪影響を最小とする。ロータに接続された１つ以上の発電装置の上を冷却空気が流れるための通路が提供されているという点で、ダクトは特に有利である。さらに、ロータのダクトまたはシュラウドは好ましくは、ダクトを流れる空気の流れを加速するように構成される。ダクトはまた、発電機の風向指向性を修正、または改良するように構成され、その結果、ダクト開口部は通常、風の方向を利用するように配向される。
【００１０】
当業者は、図面と共に以下に続く詳細な記述を読むことにより、本発明の上記の利点および優れた特徴、ならびに本発明の他の重要な局面をさらに理解する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明による風力発電機の好ましい一実施形態の斜視図である。
【図２】図２は、図１と同様の斜視図であり、発電機ロータおよびその支持構造の特定の詳細を示す。
【図３】図３は、図２の線３−３に概ね沿った詳細な断面図である。
【図４】図４は、ロータ支持構造の一部分およびロータピッチ変更制御メカニズムを示す切断斜視図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図４の線４Ａ−４Ａから取られた詳細な図である。
【図５】図５は、図４の線６−６に概ね沿った詳細な断面図である。
【図６】図６は、図４の線６−６に概ね沿った詳細な断面図である。
【図７】図７は、図６の線７−７に概ね沿った詳細な断面図である。
【図８】図８は、図６の一部分と同様の詳細な断面図であるが、カムフォロワのうちの１つおよびその、ロータピッチ変更制御リンケージとの接続の構成を例示するためにより大きな尺度で示されている。
【図９】図９は、ロータブレードの幾らか概略的な図であり、ロータのいわゆるフルストール状態におけるブレードの位置を示す。
【図１０】図１０は、図９と同様の図であるが、いわゆるゼロ角度または最大性能状態での、ロータブレードの迎え角またはピッチを示す。
【図１１】図１１は、本発明による風力発電機のためのロータの別の好ましい実施形態の上平面図である。
【図１２】図１２は、図１１に示されたロータ実施形態の側面図である。
【図１３】図１３は、修正されたロータおよびブレードの構成の斜視図であり、本発明の別の好ましい実施形態によるブレードキャンバ変更メカニズムを含む。
【図１４】図１４は、図１３の線１４−１４に概ね沿った詳細な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
以下の記述において、同様の部品には、明細書および図面全体にわたって、それぞれ同じ参照番号が付されている。図はサイズが合っていないことがあり得、特定の特徴は、大きさが誇張されて示され得るか、または明瞭さと簡潔さのために幾らか概略的な形で示され得る。
【００１３】
図１を参照して、本発明による風力発電機が例示され、概して番号２０によって示される。発電機２０は、垂直に延びるマスト２２によって特徴付けられ、垂直に延びるマスト２２は好ましくは、断面が左右対称の翼形状を有し、かつ概して円筒状のダクトまたはシュラウド２４を支持する。ダクト２４は、開口部を画定する空気入口２６を有し、空気入口２６は、該開口部を通って自然の気流または風が流れ、概して番号２８によって示されるロータを推進または駆動することを可能にするように配向される。ロータ２８は、２００６年４月２６日に出願された本発明者の同時係属中の米国特許出願第１１／４１１，５４０号に開示され、請求されたロータと同様のタイプであり得、該特許出願の主題は、参考として本明細書に援用されている。しかしながら、ロータ２８は、ダクトを通って流れる自然の気流または風に対応して、ダクト２４内で実質的に水平な軸の回りに回転するように適合されている。マスト２２は、概ね円筒状のベース部材３０に取り付けられ、ベース部材３０は、基礎部材３２の上で回転するように支持される。基礎部材３２に対するマスト２２の回転軸は３３で示され、かかる軸は、後縁２２ｂよりもマスト２２の前縁２２ａにより近く配置される。このようにして、マスト２２は、風向を示す働きをする傾向にある。すなわちマスト２２は、ダクト入口開口部２６が、発電機２０に対して吹く風の方向に整列させられるように回転する傾向がある。ベース３０は、ベースと基礎との間に挿置された適切なベアリング手段により、基礎３２の上で比較的自由に回転するようにマスト２２を支持する。
【００１４】
図２を参照して、発電機２０は、概ね直立するコラム部材３８を含むフレーム３６によってさらに特徴付けられ、コラム３８は、図示のようにマスト２２内に、かつこれに接続されて配置されるが、ベース３０および基礎３２を下向きに貫通し、グレード（ｇｒａｄｅ）の下、かつアース構成３８内に配置された適切なベアリングまたはリセプタクル３７に向かう。リセプタクル３７およびフレーム３６は導電性があり、発電機２０の動作に影響を及ぼし得る雲から地面へ、または地面から雲への落雷を伝えることに役立つ。
【００１５】
フレーム３６は、実質的に水平に延びるアーム４０を含み、アーム４０は、間隔を置いて離れた直立するフレーム部材４２および４４を支持し、フレーム部材４２および４４は、本明細書にさらに詳細に記述される態様で、ロータ２８を支持するように適合される。図２の避雷針４１および４３はそれぞれ好ましくは、フレーム部材４２および４４に取り付けられて提供される。図２に示されるように、ロータ２８は、間隔を置いて離れた相対する発電装置４６および４８に駆動可能に接続され、それによって、発電装置４６および４８によって発生された電気は、コンダクタ手段４７および４９によって、接合ボックス５０、さらにはコンダクタ手段５１および５２を介して、ベース３０および基礎３２の上に、かつこれらの間に配置された電力テイクオフまたはスリップリングアセンブリに伝えられ得る。図２に例示されるように、基礎３２の同心のスリップリング５４および５６は、ベース３０に取り付けられ、かつコンダクタ手段５１および５２に接続された、例えば、ブラシ５４ａおよび５６ａから電力を受け取るように適合される。
【００１６】
ここで、図３を参照して、ダクト２４のさらなる詳細が例示される。このさらなる詳細には好ましい構成が含まれ、好ましい構成においては、ダクトは、内側の概ね円筒状のシュラウド部材６２から概ね離されるが、これを支持する関係で配置された外側の概ね円筒状のシュラウド部材６０を含む。シュラウドまたはダクト部材６２は、概ね、ベンチュリ状の壁によって特徴付けられ、ベンチュリ状の壁は、スロートすなわち最小直径断面６２ａを画定し、この最小直径断面６２ａに、ロータ２８が配置される。少なくともシュラウド部材６２の部分は、図示のように、シュラウド部材６０から間隔を置き、相対する長手方向の通路６１および６３を提供し、相対する長手方向の通路６１および６３は、ダクト入口２６の６１ａおよび６３ａにおいて空気入口開口部、ならびに６１ｂおよび６３ｂにおいて排気開口部を有し、６１ｂおよび６３ｂは、ダクト２４を通る風の流れの方向に対してロータ２８の下流にあり、風の流れの方向は、図３において矢印６５によって示される。従って、発電装置４６および４８は、冷却空気流れ通路６３および６１それぞれの中に配置され、それによって、発電機の動作中に生成された熱は、通路６１および６３を通る周囲の空気の自然な流れによって放散され得る。図１および図３に示されるように、外側のダクト部材６０には、間隔をおいて離れた後ろ向きに突出するベイン６０ａも提供され、ベイン６０ａは、マスト２２が、風の方向にダクト２４を整列させることを助ける。二次的な冷却空気入口６１ｃおよび６３ｃは、図３にも示されるように、内側のダクトまたはシュラウド部材６２に提供され得る。
【００１７】
ここで図４、図４Ａ、図５および図６を参照して、ロータ２８は、図５および図６のシャフト部材７０および７２それぞれによって、支持部材４２および４４の上で回転するように取り付けられ、シャフト部材７０および７２はまた、発電装置４６および４８それぞれに直接的に接続される。図４において、発電装置４６は、明瞭さのために省略され、発電装置４６および４８は、同じく明瞭さおよび便利さのために図５および図６の例示から省略されている。ロータ２８は、円周上で間隔を置いて、半径方向に延びるアームまたはスポークの、間隔をおいて離れたアセンブリによって特徴付けられ、このアセンブリは、番号７４および７６それぞれによって示される。アームアセンブリ７４および７６は、円周上で間隔を置いて、半径方向に延びる翼形状の管状アームまたはスポーク部材７８によって特徴付けられ、スポーク部材７８は、等しく間隔を置き、それぞれはハブ７９に接続される。図５および図６を参照。ハブ７９は、シャフト７０および７２それぞれと共に回転するために、シャフト７０および７２に取り付けられる。図５および図６に示されるように、シャフト７０および７２は、適切なローリング要素ベアリングアセンブリ７１で支持され、ローリング要素ベアリングアセンブリ７１は、フレーム支持アーム４２および４４それぞれにおける適切なボアに取り付けられる。アームアセンブリ７４および７６それぞれの支持アーム７８は、互いに整列させられ、細長い翼形状の概ね平行なロータブレード８０をその間に支持するように動作可能であり、ロータブレード８０は、ロータ２８に対して数が合計８個である。ロータブレード８０は、前縁８０ａおよび後縁８０ｂそれぞれを含む（図７）。８個のブレード８０を有するロータに対して、ブレードは好ましくは、６：１〜１０：１の範囲のアスペクト比、および左右対称の翼形状を有するが、他の翼形状、例えば可変キャンバブレードによって提供されるような形状が適切であり得る。１６のブレードロータに対して、アスペクト比は、４：１〜８：１の範囲であり得る。ロータ８０は、図７に例示されるように、実質的にアームの遠位端において、アーム７８それぞれに、旋回運動するように取り付けられ、これによって、各ロータブレード８０の各端は、ピボット８１に取り付けられる。ロータブレード８０は、図７に例により示されるように、アームアセンブリ７４および７６それぞれの各管状アーム７８のピボット８１において、それらの相対する端に取り付けられる。
【００１８】
ロータ２８は、本明細書の以下に記述される、ロータブレードの「揚（ｌｉｆｔｉｎｇ）」力を制御する手段を含む。図７をさらに参照して、好ましい一実施形態において、アームアセンブリ７４の各アーム７８には、概ねその半径方向内側の端において、適切なカムフォロワ８８を受け入れるための細長いスロット８３も提供され、これに関しては、本明細書においてさらに記述される。カムフォロワ８８はそれぞれ、細長いブレードピッチ変更リンク８４に接続される。リンク８４は、アーム７８それぞれの中空の内部に配置され、それらの外側の遠位端において、それぞれブレード８０とピボット接続８５で接続され、それによって、リンク８４の概ね直線状の長手方向の動きに対応してそれぞれのブレード８０のピッチ角、または迎え角が、従ってブレード揚力が、上に参照された特許出願第１１／４１１，５４０号の教示に従って変えられ得る。
【００１９】
図６を参照して、リンク８４のうちの２つの内側の端が例示され、２つのカムフォロワ８８それぞれに接続されている。カムフォロワ８８はまた、円形の溝、またはリセス９０に部分的に配置され、リセス９０は、概ね円形のまたは円筒状のディスクカム部材９２に形成され、ディスクカム部材９２は、ハブ７９に取り付けられるが、適切なベアリング手段９３に配置され、カム９２に対するハブ７９の回転を可能にする。図４Ａも参照されたい。図４Ａにさらに示されるように、カム９２の円形の溝９０は、中心軸７３ａを有し、中心軸７３ａは、シャフト７０および７２の回転軸７３に対して平行であるが、偏心している。軸７３は、図５および図６それぞれにも示されている。カム９２は、ギア９６に接続され（図６）、ギア９６は、ピニオン９８と噛み合い、ピニオン９８は、モータ１０２の出力シャフト１００に接続され、モータ１０２は、ロータ２８が軸７３回りに回転するとき、選択された位置にカム９２を回転させ、ダクト２４を通って流れる風の方向に対してブレード８０のピッチまたは迎え角の変更をもたらすように適合される。ロータブレード８０のピッチまたは迎え角を選択的に変えることによって、発電機２０は、ダクト２４を通る風の流れを効果的に利用し得、ロータ２８を回転させて発電装置４６および４８それぞれによって電力を生成し得る。
【００２０】
図５を簡単に参照して、アームアセンブリ７６に対するハブ７９が取り付けられているシャフト７２は、それと共に回転するようにブレーキディスク１０６も支持し、ブレーキディスク１０６は、適切なキャリパメカニズム１０８によって係合され、ロータ２８の回転にブレーキをかけてその回転速度を制御するように動作可能であり、それによって、例えば、選択された周波数および所定の電力出力で、発電装置４６および４８によって、効果的に電気を生成する。従って、モータ１０２は、カム９２を選択された位置に回転させるように操作され得、それによってロータブレード８０の迎え角またはピッチを変え、一方、ロータ２８はまた、上記のように、ブレードピッチ制御の影響から独立して、軸７３回りのその回転速度に関して、必要に応じて制御され得る。
【００２１】
図８を簡単に参照して、カムフォロワ８８のうちの１つの詳細が例示される。カムフォロワ８８は各々、概ね円筒状のフォロワ部分８８ａを含み、概ね円筒状のフォロワ部分８８ａは、カム９２の溝９０内に配置されてその中を横断する。シャンク８８ｂは、フォロワ部分８８ａから軸方向に延びる。ピッチ制御リンク８４は各々、横方向のピボットスリーブ部分８４ａを含み、横方向のピボットスリーブ部分８４ａは、ピッチ制御リンク８４に形成され、かつカムフォロワシャンク８８ｂを受け入れるように適合されたボア８４ｂを含む。概ね円筒状の環状のガイド部材８８ｄは、シャンク８８ｂの上でスリーブ式に接続され、横方向のリンク部分８４ａにジャーナル式に支えられ、かつ例示されるように、ねじ付きナット８８ｃによって、リンク８４とのアセンブリで保持される。部材８８ｄは直径が、溝、またはスロット８３の幅よりもわずかに小さく、それによってスロット８３の中を案内される。
【００２２】
ここで図９を参照すると、ロータ２８の状態が例示されている。この状態において、ブレード８０は、いわゆるフルストール状態に対応する位置に配置されている。この状態において、ブレードの「揚力」、および矢印６５の方向にダクト入口２６を通って流れる風によってロータに作用する、合成の正味の力は、ロータの回転を引き起こさない。これは、カム９２が、駆動モータ１０２によって回転させられるときの、１つの限界位置である。一方、図１０は、ブレード８０が、矢印６５の方向に流れる空気に対応して、時計方向にロータを回す傾向のある、最大の合成の力を生み出す位置にあるロータ２８の状態を示す（図１０を参照）。矢印６５によって示される風の方向に対する例示的なブレードの角度は、図９および図１０に示されるロータの位置に対するものである。軸７３回りのロータ２８の時計回りの回転方向はまた、図１０において矢印９９によって示されている。図９および図１０において、示されるロータブレードの角度は、もちろん、例示されるとおり、ブレード８０それぞれの特定の位置に対するものであり、ピッチ角は、ロータ２８が回転するときに、例えば、アーム７８に対して連続的に変化する。
【００２３】
ここで図１１および図１２を参照して、本発明による発電機の代替の実施形態が例示され、この例示は、ロータブレード８０のピッチまたは迎え角を変更するための制御メカニズムに対する修正を示している。図１１および図１２において、ロータアセンブリ２８が例示され、ロータアセンブリ２８は、発電装置４６および４８に駆動可能に接続され、かつ支持フレーム３６のアーム４２および４４に支持されている。しかしながら、図１１および図１２に例示された実施形態においては、円形のカム９２は、概して番号９２ａによって示される修正されたバージョンのカムによって置換されている。カム９２ａは、軸７３回りに回転するように支持され、その円形のカム溝はまた、その軸に対して偏心している。カム９２ａはまた、図６に例示された態様と概ね同じ態様でシャフト７０に支持される。
【００２４】
図１１および図１２に例示された発電機の実施形態は、自制のウインドベインアセンブリ１１０を含み、自制のウインドベインアセンブリ１１０は、間隔を置いて離れたアーム１１４および１１６に支持された横方向に延びる翼またはベイン１１２を含む。アーム１１４はカム９２ａに接続され、アーム１１６は好ましくは、ブレーキディスク１０６の近くのアームアセンブリ７６のハブ７９に支えられて、かつこれに対して回転するように取り付けられる。従って、ウインドベインアセンブリ１１０は、例えば、図１２において矢印１１３によって示されているとおり、円弧の制限内で、軸７３回りに自由に回転する。ベインアセンブリ１１０が、時計回りの方向に回転するとき（図１２参照）、カム９２ａは、ロータ２８を時計回りの方向に回転させる傾向のある、合成の力をより小さくする方向に、ロータブレード８０のピッチを動かす傾向のある位置に回転させられる（図１２参照）。従って、図１１および図１２における矢印６５の方向に風速が増すにつれて、自制である例示された実施形態のピッチ変更制御メカニズムは、ロータ２８の回転を引き起こす、合成の力を低減する傾向があり、このようにして、ロータの速度および出力作用を制御する。他のすべての局面においては、図１１および図１２に例示された実施形態は、図１〜図１０に例示された実施形態と実質的に同様である。
【００２５】
ここで図１３および図１４を参照して、本発明の別の実施形態が例示される。この実施形態において、修正されたロータ２８ｃは、可変キャンバブレード８０ｃによって特徴付けられ、１つの可変キャンバブレード８０ｃの一部分が、図１３と図１４の両方に示されている。可変キャンバブレード８０ｃは、相互に連結されたブレード部分８０ｄ、８０ｅおよび８０ｆを含み、相互に連結されたブレード部分８０ｄ、８０ｅおよび８０ｆは、ヒンジ構造において互いにヒンジで接続されている。このヒンジ構造は、正面または前縁ブレード部分８０ｄに形成された細長いヒンジボス１３０（図１４）を含む。ヒンジボス１３０は、中間の翼またはブレード部分８０ｅに形成された相対する弓形のリム部分１３２および１３４によって形成されたリセスに嵌合する。第２の組の弓形のリム部分１３６および１３８が、リム部分１３２および１３４に対して平行に延び、後縁ブレード部分８０ｆのヒンジボス１４０を受け入れるための第２のリセスを画定する。従って、ブレード部分８０ｄ、８０ｅおよび８０ｆは、ブレード８０ｃの長手方向軸に対して平行の軸に沿って、互いに対して制限されて旋回運動するように適合され、それによって、ブレード８０ｃのキャンバは、図１３および図１４に示されるように、その前縁１４４とその後縁１４６との間で変えられ得る。可変キャンバブレード８０ｃは、相対するブレード端部分部材１４８の間に取り付けられ（１つが図１３に示されている）、前縁８０ｄに形成されたピボット８１でブレード端部分部材１４８と旋回可能に接続され、ピボット部材８１ｂは、後縁部分８０ｆの側面縁から突出している。ピボット８１ｂは、図１３に示されるように、ブレード端部分１４８に形成されたスロット１４９の中でスライド可能である。
【００２６】
図１３をさらに参照して、中間のブレード部分８０ｅは、長手方向に突出するタブ部分１５１を含み、長手方向に突出するタブ部分１５１は、可変キャンバブレード８０ｃの翼弦線に対して実質的に法線方向に延びるスロット１５３の中でスライド可能である。従って、可変キャンバブレード８０ｃは、ブレード８０の代わりに、図１３に示されるロータアーム７８に取り付けられ得、六角頭段付きねじ８４ｅによって形成されたピボット接続においてリンク８４に接続され（図１３）、六角頭段付きねじ８４ｅは、前縁部分８０ｄのヒンジボス１３０に形成された適切なボア１３１に配置されている（図１４参照）。従って、ロータ２８ｃが回転しながら、８０ｃのキャンバは変化して、それぞれのブレード８０ｃによって出力される揚力を、ブレード８０ｃによって形成された翼の構成を選択的に変更することによって変え、図１４に例示されるような実質的な量のポジティブキャンバを有する翼構成は、図１３に示されるような実際にはネガティブキャンバを有する翼に変更され得る。図１４は概して、図１３の線１４−１４に沿っているが、図１４に示されるブレード８０ｃの状態は、実質的にポジティブキャンバを有するブレードに対するものである。図１３に示されるブレード８０ｃの状態において、ブレードは幾分ネガティブなキャンバを有している。図１３に示されるように、適切なリセスまたはスロット１５４は、ブレード端部分１４８に形成され、リンク８４をロータブレード８０ｃの前縁部分８０ｄに相互接続するファスナ８４ｅの動きを調節する。従って、ブレード８０ｃを選択的に動かしてそれらの翼構成またはキャンバを変更し、それによって結果として生じるロータ２８ｃの駆動力が提供されかつ変えられ得るリンケージ８４の作用により、ブレード８０の代わりに使用される一連のブレード８０ｃによって与えられる揚力は、ロータ２８ｃが回転しながら変えられる。
【００２７】
本明細書において前述された発電機の実施形態の構造および動作は、当業者に理解され得ると考えられる。従来の工業材料および製造経験が、発電機のコンポーネントを構成、組み立てるために使用され得る。好ましい実施形態が本明細書に詳細に記述されたが、当業者はまた、様々な置換および修正が、添付された請求項の範囲および精神から逸脱することなくなされ得ることを認識する。
【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４Ａ】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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