(57)【要約】本発明は、風力発電機（１）のローターの直径を、大いに、遠隔的に、減少させることができる装置に関する。本発明は、風力発電機（１）のハブ（４）と翼（６）とを接続している接続部（５）を特徴とし、構成要素のそれぞれの端部（５．１−５．２）の中心軸（Ｂ１−Ｂ２）は、所定の角度（α）を形成しており、一方の端部（５．１）は翼（６）の旋回を引き起こす、自身の中心軸（Ｂ１）の周りの回転が可能であり、一度翼が旋回すると、翼はナセル（３）に向かって傾く。翼（６）がこのように傾くと、接続部（５）およびローターが固定され、風力発電機（１）を防護する配置が形成される。本発明に係る装置は、暴風を受ける地域において、最適で安全な風力発電機の運転を可能にすることを目的としている。
2015500938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
暴風時に風力発電機（１）を防護するための装置であって、
前記装置は、前記風力発電機（１）の翼（６）と、前記風力発電機（１）のハブ（４）との接続部（５）を有し、
前記風力発電機（１）は、１つ、あるいは複数の前記翼（６）、および、前記翼（６）と同数の接続部（５）を有し、
前記接続部（５）の両方の端部（５．１−５．２）は、一方の端部が前記ハブ（４）と接続しており、他方の端部が前記翼（６）と接続しており、
前記両方の端部（５．１−５．２）は、それぞれの中心軸（Ｂ１−Ｂ２）同士のなす角度が０°ではない角度（α）を形成しており、
前記ハブ（４）と接続している前記一方の端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）の周りを前記接続部（５）が回転できるように、前記接続部（５）は、駆動機構を介して前記ハブ（４）と接続するようになっており、
前記駆動機構の作動により、可変ピッチ調整機構を介して、前記接続部（５）の前記他方の端部（５．２）と接続するように調整された、前記翼（６）が所定の角度（β）で傾動し、
前記翼（６）が傾動すると、ナセル（３）の方向に、前記所定の角度（β）で傾き、安全位置（６．２）、となり、逆に傾動しないときは、運転位置（６．１）となり、
前記接続部（５）は、固定要素（２５）によって、ハブ（４）と強固に連結することで固定されるようになっており、
前記風力発電機（１）の伝動装置もまた、ローターの回転をロックする固定要素（１４）により強固に固定され、
この作動は、すべての前記接続部（５）で実行され、
前記翼（６）が前記ナセル（３）の方向に傾動し、前記接続部（５）を前記ハブ（４）と強固に固定し、前記ローターの回転をロックすることで、暴風時に遠隔操作可能な、前記風力発電機（１）の防護位置を形成することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記接続部（５）の前記両方の端部（５．１−５．２）は、中空の筒が接続される円形の連結フランジであって、
前記両方の端部（５．１−５．２）に面している壁面は、一部が取り除かれ、補強棒（２８）により接続されており、
前記ハブ（４）と接続している前記接続部（５）の前記一方の端部（５．１）は、前記翼（６）と接続している前記接続部の前記他方の端部（５．２）の中心軸（Ｂ２）から所定の距離（ｂ）を有しており、
前記翼（６）と接続している前記接続部（５）の前記他方の端部（５．２）は、前記ハブ（４）と接続している前記接続部（５）の前記一方の端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）から所定の距離（ａ）を有しており、
前記ローターが複数の翼（６）を備えている場合には、前記接続部（５）は、前記ハブ（４）の円周方向に対して互いに等しい距離を有して前記ハブ（４）に接続されており、
前記ハブ（４）と接続している前記接続部（５）の前記一方の端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）は、前記ハブの回転軸（Ａ）の半径方向に伸びていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
本発明において、前記翼（６）の前記運転位置（６．１）は、前記風力発電機（１）が電気を生成できる前記翼（６）の位置に対応し、
前記翼（６）が前記運転位置（６．１）にあるときの、前記ハブ（４）と接続している前記接続部（５）の前記一方の端部（５．１）の方向は、
回転翼の回転の間のずれによって、前記接続部（５）の前記他方の端部（５．２）と接続している前記翼（６）と、前記風力発電機（１）の支持タワー（２）とが接触する危険性が無く、
前記ローターによって掃かれる面が最大となるように決定されることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の装置を備えることを特徴とする風力発電機（１）。
【請求項５】
センサー（７）は、前記風力発電機（１）の計画的な場所に配置されており、
前記センサー（７）は、暴風の通風孔において逆らうようになっており、
前記センサー（７）は、風速、あるいは、風速および風向を測定可能であり、
前記センサー（７）は、最適なフォームで収集した情報を、前記風力発電機の制御命令装置（３０）に対して送信し、
前記制御命令装置（３０）は、暴風時の風向に基づいて、前記ナセル（３）の適切な方向と同様に、適切なピッチ調整角を、決定および実行し、
前記風力発電機の前記制御命令装置（３０）は、前記風力発電機を防護するための前記装置を作動するのに必要な、制御（３０．１−３０．２−３０．３−３０．６−３０．７）を受信し、実行するために、前記風力発電機（１）のオペレーションセンター（３１）から、遠隔操作されるようになっており、
前記風力発電機（１）の前記制御命令装置（３０）もまた、前記風力発電機（１）の運転パラメータ（３０．４）に関する情報と同様に、前記風力発電機（１）を防護するための前記装置（３０．５）の運転パラメータに関する情報を遠隔的に送信するようになっていることを特徴とする請求項４に記載の風力発電機（１）。
【請求項６】
−風力発電機（１）を防護する装置の部品、システム、プロセス、機構、回路、インターフェイスを選択し、分類する段階と、
−風力発電機（１）の概念に基づく配置において、風力発電機（１）を防護する装置の特徴点による影響を、風力発電機を防護する装置の設置および運転により引き起こされる風力発電機（１）に対する荷重および荷重問題と同様に考慮する段階と、
−専門の地方気象センターから暴風現象の発生や移動に関する気象情報を入手する段階と、
−暴風の発生の可能性があると判明した時には、風力発電機（１）が設置された場所における風速が、風力発電機（１）を防護するための装置が作動できる範囲内である間に、風力発電機を防護するための装置を作動させる決定を下す段階とを備え、
防護位置への配置命令（３０．１）あるいは運転位置への配置命令（３０．２）、あるいは、風力発電機の作動開始命令（３０．３）を、選択通信手段によって、あらかじめプログラムされた風力発電機の制御命令装置（３０）へ送信することによって、風力発電機（１）を防護する装置の作動に関するすべての作業が、風力発電機オペレーションセンター（３１）から自動的かつ遠隔的に行われることを特徴とする暴風時に風力発電機（１）を防護する方法。
【請求項７】
３つの接続部（５）と接続し、それぞれハブ（４）に対して、前記ハブ（４）の円周方向に互いに等しい距離で接続している、３つの翼（６）を有する風力発電機（１）、および、前記風力発電機（１）に備えられる複数の翼（６）に関し、以下に示すシークエンスを特徴とする請求項６に記載の風力発電機（１）を防護するための方法であって、
接続部（５）がハブ（４）と強固に連結しており、ローターの回転をロックしていない、翼（６）の運転状態位置（６．１）によって特徴付けられる、風力発電機（１）の運転状態位置から、前記風力発電機（１）の防護位置への配置の自動運転のシークエンスは、以下の段階を備えている。
・ローターの回転を停止し、３つの接続部（５）のうちの１つの接続部（５）の、ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸は、ハブの回転軸（Ａ）の６時の位置にある段階と、
・風力発電機（１）の翼（６）をフェザーリングする段階と、
・風力発電機（１）の伝動装置の固定要素（１４）の作動によりローターを固定する段階と、
・ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）が、ハブの回転軸（Ａ）の１０時の位置にある接続部（５）とハブの回転軸（Ａ）の２時の位置にある接続部（５）との両方の接続部（５）について、接続部（５）とハブ（４）とを固定している固定要素（２５）の固定を解除する段階と、
・ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）が、ハブの回転軸（Ａ）の１０時の位置にある接続部（５）と、ハブの回転軸（Ａ）の２時の位置にある接続部（５）との両方の接続部（５）の駆動機構を作動し、当該両方の接続部（５）と接続している２つの翼のピッチ調整を、駆動装置の回転を進めるために行い、駆動装置の作動により、２つの接続部（５）は、ハブ（４）と接続している自身の端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）の周りを回転し、それにより、当該２つの接続部（５）の他方の端部（５．２）と接続している翼（６）が傾動し、一度、運転位置（６．１）から所定の角度（β）傾動すると、２つの翼（６）は、ナセル（３）および風力発電機（１）の支持タワー（２）の方向に傾き、安全位置（６．２）となり、当該２つの翼（６）の可変ピッチ調整機構は、作用する荷重を制限するために動く段階と、
・接続部（５）とハブ（４）とを固定する固定要素（２５）が、・ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）が、ハブの回転軸（Ａ）の１０時の位置にある接続部（５）と、ハブの回転軸（Ａ）の２時の位置にある接続部（５）との両方の接続部（５）を固定する段階と、
・風力発電機（１）の伝動装置の固定要素（１４）の作動により、ローターの固定を解除する段階と、
・ハブの回転軸（Ａ）の反時計回りの方向に、ローターを６０°回転させ、ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）がハブの回転軸（Ａ）の６時の位置にあった接続部（５）が、ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）がハブの回転軸（Ａ）の４時の位置となる段階と、
・風力発電機（１）の伝動装置の固定要素（１４）に作動によりローターを固定する段階と、
・接続部（５）とハブ（４）とを固定している固定要素（２５）による、ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）がハブの回転軸（Ａ）の４時の位置にある接続部（５）の固定を解除する段階と、
・ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）がハブの回転軸（Ａ）の４時の位置にある、接続部（５）の駆動装置を作動し、駆動装置の回転が促進するように、接続部（５）と接続している翼（６）のピッチ調整を行い、駆動装置の作動により、接続部（５）がハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）の周りを回転し、それにより、接続部（５）の他方の端部（５．２）と接続している翼（６）が傾動し、一度自身の運転位置（６．１）から所定の角度（β）だけ傾動すると、翼（６）は、ナセル（３）および風力発電機（１）の支持タワーの方向に傾き、安全位置（６．２）となり、当該翼（６）の可変ピッチ調整機構は、作用する荷重を制限するために動作する段階と、
・接続部（５）とハブ（４）とを固定する固定要素（２５）が、ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）がハブの回転軸（Ａ）の４時の位置にある接続部（５）を固定する段階と、
・自身の電力が遮断された場合には、電力網の自動かつ独立の電力源により風力発電機（１）に電力を供給する段階。
このようにして形成される配置は、本発明に係る、暴風時に風力発電機を防護するための配置であり、前記防護配置は、翼（６）が安全位置（６．２）にあり、接続部（５）がハブ（４）を強固に固定し、ローターの回転をロックすることを特徴としており、上述の作動中および配置中においては、風向に関するナセル（３）の方向機構（１７）は機能している。
−暴風が去り、暴風の発生リスクの可能性が専門の地域気象センターによって明確に除外されると、風力発電機（１）を運転状態の配置へと戻す命令（３０．２）が風力発電機（１）の制御命令装置（３０）へと遠隔的に送信され、そのため、接続部（５）が翼（６）の運転位置（６．１）にあるハブ（４）を固定するように、前述のシークエンスとは逆のシークエンスが引き起こされ、風力発電機（１）の伝動装置の固定が解除される。
−前記風力発電機が運転位置にある場合、風力発電機（１）の機能である、自動自己制御シーケンス（３０．６）が風力発電機（１）の制御命令装置（３０）により作動し、風力発電機（１）のオペレーションセンター（３１）に送信する報告を作成し、もし送信された報告が肯定的なものであれば、前記風力発電機（１）は、風力発電機（１）の制御命令装置（３０）の対応する遠隔命令（３０．２）により再運転され、もし風力発電機（１）が損傷していれば、風力発電機（１）のオペレーションセンター（３１）により必要な措置が取られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平軸風力発電機（以下では、「風力発電機」とする）に関し、特に暴風時に風力発電機を防護するための装置および方法、ならびに、当該装置を備える風力発電機に関する。
【０００２】
本発明に係る装置は特に、熱帯低気圧等の暴風を受けやすい地域において、最適で安全な風力発電機の運転を可能にすることを目的としている。本発明は、暴風時に風力発電機の回転翼の直径を大幅に小さくし、その後、暴風時に風力発電機を防護する配置を形成するために、前記ローターを固定（ロック）することを原理としている。
【０００３】
風のような、一次資源による発電は、温室効果ガスを排出することなく、電気を生み出すことができる。さらに、一次資源は、化石燃料とは対照的に無償であり、再生可能である。さらに、一次資源は、その土地特有のものであるため、当該資源による発電は、自治体や、開発を行った国のエネルギー安全保障に積極的に寄与する。
【０００４】
風力発電機に作用する荷重スペクトルの起点は、回転翼に作用する荷重である。翼に作用するローターの荷重は、他の構成部品に伝達され、荷重が及ぼす影響の大きさが測定される。これらの荷重を引き起こす主要な外部状態は風である。一般的には、風速が大きくなり、回転翼の直径が大きくなるほど、風による風力発電機に対するローターの空力荷重は、耐え難いものとなる。
【０００５】
風力発電機による発電は、回転翼によって掃かれる（スウィープされる）面に比例し、従って、風速と同様に翼の長さに比例する。一般的に、風速の平均値が低くなるほど、発電を最適なものとするために、風力発電機のローターの直径を大きくする必要がある。
【０００６】
風力発電機における回転翼の概念的な研究は、２つの風状態を考え、それは、主要な通常状態、および、時折の極端な状態である。しかしながら、自然界においては、前述の極端な状態は、通常状態と相互に関係があるわけではなく、回転翼の直径の選択は、発電量を最適化するための通常状態の最適値と、極端な状態に誘導される、風力発電機に対する耐え難い荷重の影響を軽減するための、極端な状態のための最適値との間の妥協の結果によるものである。
【０００７】
そのため、敷地において熱帯低気圧のような極端な風の状態が起こりうるということは、通常の風状態における、ローターの直径の最適な大きさを選択する上で、重大な制限の要因となる。さらに、乱流や突風のような、風速に加えて別の特徴を有する極端な状態の風は、構成部品の強度の低下や機械的破壊という危険性を招くため、最適で安全な運転を行うためには通常の風力発電機の設置は不可能である。
【０００８】
そのため、暴風が予測されるときに発電機の回転翼の直径をかなり小さくすることができる特有の装置を提供することは、有利となりえる。これにより、極端な状態に引き起こされる負の荷重の影響を軽減し、そのため、暴風を受ける地域においても、通常の風状態における最適なローターの直径を有する風力発電機を設置することが可能となる。
【背景技術】
【０００９】
先行技術に関する分析は、風力発電機のローターの直径を小さくするという、本課題の解決法はすでに試されたということを示している。
【００１０】
例えば、米国特許第６９７２４９８号明細書、米国特許第７６３２０７０号明細書、米国特許出願公開第２０１０／０３１０３７４号明細書、および、カナダ特許第２６９６８２２号公報が知られている。これらの装置は、設置されている場所の風速の変化による、風力発電機の発電の異なる運転状況の間、大きさ（例えば翼の長さ）が変化する回転翼に関するものであり、これらの翼は、伸縮自在、引き込み可能、あるいは、伸長可能であり、これは、回転翼によって掃かれる面に対応している。一般的に、ローターの直径の大きさは、風が弱い状態の時に最大となり、風が強い状態のときに最小となり、中間の状態もある。これらの装置は、翼に特別な構造配置を必要とし、運転期間である約２０年の間、１０８回にも及ぶ繰り返し荷重に耐え、繰り返し荷重の一部は、とても変化しやすく、一定ではない。これらの構造配置は、翼の剛性や強度に対して悪影響を及ぼし、さらに、信頼度に対しても悪影響を及ぼし、加えて、メンテナンスの費用に対しても悪影響を及ぼす。
【００１１】
風速に応じて、回転翼が構成する平坦な円環面を動的に調整するシステムを有する風力発電機に関する、米国特許第７０７１５７８号明細書もまた知られている。当該明細書では、風力発電機の翼と風力発電機のハブとを動的に固定するための曲線状の屈曲継手を開示している。屈曲部が回転することにより、翼がハブの回転軸の方向に向かって傾動し、そのため、風速に応じて風力発電機のローターの直径を動的に変化させることができ、それにより構成部品の疲労を低減させている間の発電を最適化している。前述の屈曲継手の動的な回転は、風車タワーに接触せずローターが回転できるように、ナセルの方向とは反対の方向に対して角度αで作動する。風速に応じた回転面からの動的な傾動による、風からのローターの空力荷重は、特に複雑であり、そのために本装置の設計および実現が困難なものとなっている。さらに、使用される屈曲継手は、中空の曲線状の管であって、屈曲継手の壁面は、かなりの質量を有しており、風力発電機のサイズに対して悪影響を及ぼす。
【００１２】
風力発電機の折り畳み式の翼に関する、米国特許出願公開第２００６／００４５７４３号明細書もまた知られている。当該装置に求められる、翼の構造配置は、質量を著しく増加させ、剛性や強度を変化させ、信頼度もまた変化させてしまう。さらに、特に、暴風時に、折り畳み式の翼に対する風による空力荷重は複雑であり、暴風時には特に複雑となり、当該装置の設計及び実現を困難なものとしている。さらに、当該装置は、翼のメンテナンス費用を増大させる原因となる。
【００１３】
そのため、先行技術に挙げられている不利益を被らずに、特に熱帯低気圧のような暴風による、風力発電機に対する極端な荷重を低減することができる、回転翼の直径を大きく減少させるという、単純で明確な技術的な解決策を提供することは、利点となるだろう。これにより、通常の風状態のために最適化されたローターの直径を有する風力発電機を設計することが可能となり、暴風が発生する地域においても、最適で安全な運転を行うことができる風力発電機を設置することができる。
【００１４】
本発明の目的は、効果的で、丈夫で、経済的であると同時に、設計、製造、設置、使用および維持が容易な装置を提供することで、この問題に対して明確な解決策を提供し、既知の装置の欠点を解消することにある。
【発明の概要】
【００１５】
本発明は、暴風時に風力発電機を防護する装置に関し、以下を備えている。第１の特徴としては、風力発電機の翼を前記風力発電機のハブと接続する部材にある。翼−接続部−ハブ集合体は、１つあるいは複数の翼を備え、翼と同数の接続部を備える、前記風力発電機のローターを形成しており、翼−接続部−ハブ集合体は、風の推力による回転運動時に駆動され、電力を発生する発電機を次に動かす伝動装置を駆動させる。伝動装置および発電機は、ローターの後部の方向機構を介して、支持タワーの上に回転可能配置された、ナセルの中に格納される。前記接続部の両端部のうち、一方の端部は、ハブと接続し、他方の端部は、翼と接続している。前記接続部の両端部は、各々の中心軸が、互いに対して０°ではない角度を成すように形成されていることを特徴としており、接続部は、駆動機構を介してハブと接続されており、そのため、当該接続部は、接続部の前記ハブと接続している端部の中心軸の周りを回転でき、当該駆動機構の作動は、可変ピッチ調整機構を介して、接続部の他方の端部と接続するように調整された翼の所定の角度の傾動を引き起こし、前記翼が傾動すると、前記角度に従ってナセルの方向に向かって翼が傾き、ここで、ハブと接続している前記風力発電機のすべての接続部においてこの作動が行われれば、ローターの直径は著しく小さくなる。それぞれの翼の接続部は、固定要素により、ハブと強固に連結することによって固定するようになっており、前記風力発電機の伝動装置もまた、回転翼の回転をロックする固定要素によりに強固に固定されるようになっている。さらに、翼はナセルの方向に傾動しており、接続部は、ハブを厳密に固定し、ローターの回転をロックし、暴風時に遠隔制御可能な、前記風力発電機の防護位置を形成している。
【００１６】
本発明に係る装置の別の特徴点としては、
−前記ハブは、それぞれの接続部の位置にポートを備えており、
−接続部の前記両端部は、中空の管と接続される円形の連結フランジであって、前記端部の壁面は、部分的に取り外され、補強棒により接続されており、
−ハブと接続している接続部の前記一方の端部は、翼と接続している接続部の他方の端部の中心軸から所定の距離を有しており、
−翼と接続している接続部の前記他方の端部は、ハブと接続している接続部の前記一方の端部の中心軸から所定の距離を有しており、
−前記ローターが複数の翼を備えている場合には、前記接続部は、前記ハブの円周方向に対して、互いに等しい間隔を有してハブと接続しており、ハブと接続している接続部の前記一方の端部の中心軸は、前記ハブの回転軸の半径方向に伸びており、
−前記駆動機構は、当該駆動機構を介して接続部がハブと接続しており、摩擦、非摩擦、あるいは、低摩擦の駆動機構であってもよく、前記駆動機構は、王冠部を組み込み可能であるが、それに限られるものではなく、前記王冠部は、上部の内周に歯状突起を有し、ハブに接続している前記一方の端部の端面に環状に取り付けられ、小歯車が前記王冠部の歯状突起とかみ合い、前記小歯車は、可逆電動モーターにより作動され、ローラーベアリングは、前記王冠部の下部の内周と前記ハブのポートの外周とに取り付けられ、これにより、接続部のハブと接続している前記一方の端部と同様に、前記モーターが作動時に、自身の中心軸の周りを回転可能であり、前記モーターは、前記風力発電機の制御命令に接続された、制御命令装置により制御されており、
−ハブとの前記接続部の前記強固な連結は、固定要素を介してなされており、どのような型の固定要素であっても、当該固定要素は、プレートを組み込み可能であるが、これに限定されるものではなく、前記プレートは、前記歯状突起を有する王冠部の上方の前記接続部の端部の上に第１の固定要素として備えられ、また、前記ハブの上に第２の固定要素として備えられ、前記プレートは、前記接続部の中心軸に対して垂直となるように、ハブと接続している前記端部の中心軸に向かって突出しており、
−前記第１および第２の固定要素は、前記接続部が固定されるべき場合に、互いに一直線上に並ぶ円錐形の穴部を備えており、
−円錐形の固定棒は、垂直方向に移動する下部を支える、固定された上部を備え、第３の固定要素を成しており、固定棒の前記下部は、前記接続部とハブとを強固に連結するために、一直線上の前記穴部に挿入されるようになっており、
−前記固定棒の前記固定された上部は、油圧回路の一部である、油圧シリンダーを形成する油圧部材を支持しており、また、前記第１固定要素の円錐形の前記穴部と連結している間、前記第１固定要素を形成している前記プレートに取り付けられるようになっており、
−前記固定棒の前記下部は、固定位置と非固定位置とを切り替えられるように、前記固定棒の前記上部に格納された、油圧シリンダーを形成する前記油圧部材によって、垂直方向に作動させられるようになっており、
−前記油圧シリンダーは、前記風力発電機の制御命令装置に接続されようになっている制御命令装置によって制御されるようになっており、
−ハブと接続部との接続を介する前記駆動装置の作動により、前記ハブと接続した前記接続部の一方の端部の中心軸の周りを、前記接続部が回転し、前記回転は、前記接続部の他方の端部と接続している翼の傾動を引き起こし、当該傾動は、それぞれの翼に対して行われ、一度傾動すると、前記翼は、運転位置から所定の角度でナセルと支持タワーとの方向に傾き、この傾動位置は、前記翼の安全位置であり、逆に、翼が安全位置から運転位置へと所定の角度で傾き、前記翼の前記運転位置は、本発明においては、前記翼により前記風力発電機が電気を生成する位置となっており、前記翼が前記運転位置にあるときの、前記ハブと接続している前記接続部の前記一方の端部の方向は、前記翼と前記風力発電機の支持タワーとが、ローターの回転中のずれによって接触する危険性が無く、ローターによって掃かれる面が最大となるように決定されており、好ましくは、前記翼が前記安全位置にあるとき、前記翼の縦軸は、前記支持タワーの縦軸に対して垂直より大きい、あるいは、小さい角度を成しているが、これに限定されるものでは無く、好ましくは、風力発電機が複数の翼を有している場合には、複数の翼の縦軸のそれぞれは、前記支持タワーの縦軸に対して垂直より大きい、あるいは、小さい角度を成していると同時に、互いに平行より大きい、あるいは、小さい角度を成しているが、これに限定されるものではなく、
−接続部と翼との接続を介する翼の前記可変ピッチ調整機構は、摩擦、非摩擦、あるいは、低摩擦機構であって、前記翼の前記可変ピッチ調整機構は、ローラーベアリングを組み込み可能であるが、これに限定されるものではなく、ローラーベアリングは、ボルトにより前記翼の基部に取り付けられた、内側回転王冠部と、前記翼と接続している前記接続部の前記他方の端部にボルトにより取り付けられた外側回転王冠部とを備えており、前記内側回転王冠部と前記外側回転王冠部との間には、球あるいは回転子が配置され、これは、前記内側回転王冠部、前記外側回転王冠部、および、球あるいは回転子がローラーベアリングを形成し、前記翼の前記可変ピッチを調整できるようにするためであり、
−この目的を達成する為に、前記可変ピッチ調整機構は、前記風力発電機の制御命令装置と接続するようになっている、制御命令装置により制御される、電気あるいは油圧作動手段により作動させられるようになっており、
−前記翼の前記可変ピッチ調整機構の作動は、前記ブレードの自身の縦軸を中心とした回転を引き起こし、前記翼の前記回転により、風速に応じた角度である、前記翼の開始角度の動的調整が可能となり、さらに、前記翼に作用する荷重を調整するとともに、風力発電機の電力生成の最適化が可能となり、
−前記翼の前記可変ピッチ調整機構は、前記翼がそれぞれ独立して作動する、あるいは、前記ローターのすべての翼が共同して作動するようになっており、
−ローターと風力発電機の発電機とを接続している、前記風力発電機の前記伝動装置は、固定要素によって厳密に固定されるようになっており、固定要素は、どのような型であってもよく、前記伝動装置は、発電機に接続している高速シャフトと接続している増幅器に接続している低速シャフト、あるいは、発電機に接続している低速シャフトを備えており、前記固定要素は、第１の固定要素および第２の固定要素を組み込み可能であるが、これに限られるものでは無く、第１の固定要素は、ナセルの支持フレームの上に配置された支持部材の上に備えられる歯状突起を有する下方ジョー（顎部）を有し、第２の固定要素は、前記風力発電機の支持フレームに取り付けられ、上方ジョー（顎部）を備える第３の固定要素の両側と同様に、前記第１の固定要素の両側で前記第１の固定要素を支持する２つの連結棒を有し、前記第１および第３の固定要素は、下方に一直線上に配置され、第４の固定要素より上方であって、それぞれ、前記低速シャフトあるいは高速シャフトの上に備えられる歯状突起を有する王冠部を備えており、前記第４の固定要素は、形状および位置が補完的であるがゆえに、前記第１および第３の固定要素と共同で作動するようになっており、それは、伝動装置の固定位置を形成するためであり、
−この目的を達成するために、前記第１および第３の固定要素は、これに限られるものではないが、前記第１および第３の固定要素のそれぞれの側面の側方に備えられ、形状と位置とが補完的であり、歯車と共同して作動するラック（歯ざお）を形成する前記第２の固定要素と同様に、可逆電動モーターにより作動する小歯車を形成する、歯状突起を有する歯車型の駆動装置を介した、前記第４の固定要素に向かう、前記連結棒に沿った垂直方向の移動に適しており、それぞれ、前記第１、第３および第４の固定要素と強固に連結することで、ローターの回転をロックする前記伝動装置の固定位置を形成しており、逆に、前記伝動装置が非固定位置となることで、前記ローターが回転でき、
−前記モーターは、前記風力発電機の制御命令装置に接続される、制御命令装置によりそれぞれ制御される、前記ラックの歯状突起と噛みあっている前記小歯車を作動させる。
【００１７】
本発明の別の目的としては、暴風時に風力発電機を防護する装置を備える風力発電機であって、前記風力発電機のナセルは、方向機構を介して、ローターの後方にある支持タワーに回転可能に配置されており、これにより、風力発電機が、方位駆動装置あるいは増幅器と共に、風上方向または風下方向を向くことができ、センサーが、前記風力発電機の計画的な場所に配置されており、前記センサーは、暴風の通風孔において逆らうようになっており、前記センサーは、風速あるいは風速および風向を測定する事が可能であり、前記センサーは、暴風時における風向に基づくナセルの適切な方位と同様に、１つあるいは複数の翼の適切なピッチ調節角を決定し実行する前記風力発電機の制御命令装置に、最適なフォームで収集した情報を送信し、前記風力発電機の前記制御命令装置は、前記風力発電機を防護するための前記装置を作動させるために必要な制御を受信し、実行するために、風力発電機のオペレーションセンターから遠隔操作されるようになっており、前記風力発電機の前記制御命令装置もまた、風力発電機のオペレーションセンターに、前記風力発電機の運転パラメータに関する情報と同時に、前記風力発電機を防護するための前記装置の運転パラメータに関する情報を遠隔送信するようになっており、さらに好ましくは、前記風力発電機は、自身の電力が遮断された場合に、電力網の自動かつ独立の電力源により電力が供給されるようになっている。
【００１８】
さらに、本発明の目的は、暴風時に風力発電機を防護する方法である。本方法は、以下の段階を備えていることを特徴とする。
【００１９】
−風力発電機を防護する装置の部品、システム、プロセス、機構、回路、インターフェイスを選択し、分類する段階と、
−風力発電機の概念に基づく配置において、風力発電機を防護する装置の特徴点による影響を、風力発電機において風力発電機を防護する装置の設置および運転により引き起こされる荷重および荷重問題と同様に考慮する段階と、
−専門の地方気象センターから暴風現象の発生や移動に関する気象情報を入手する段階と、
−暴風の発生の可能性があると判明した時には、風力発電機が設置された場所における風速が、風力発電機を防護するための装置が作動できる範囲内である間に、風力発電機を防護するための装置を作動させる決定を下す段階と、
−以下に示す風力発電機を防護するための装置の作動に関するすべての作業は、風力発電機オペレーションセンターからの選択通信手段による、このためにあらかじめプログラムされた風力発電機制御命令装置へ、防護位置、もしくは、運転位置への配置の命令、または、風力発電機の作動開始命令といった命令を送信することにより、自動的にかつ遠隔で行われる段階であって、
−風力発電機を防護位置に配置する命令の遠隔運転は、１つあるいは複数の翼の傾動が、風力発電機の支持タワーにより阻害されていないような、風力発電機の多くの翼とは異なる自動運転のシーケンスを引き起こす。以下では、３つの接続部と接続する３つの翼を有し、それぞれ、ハブの円周方向に対して互いに等しい距離で接続している、風力発電機に関する、次のシーケンスを示すが、これに限定されるものでは無く、風力発電機の多数の翼に関しても適応できる。翼の運転位置によって特徴付けられる、風力発電機の運転状態位置では、接続部は、ハブと強固に連結し、ローターの回転をロックせず、風力発電機の防護位置の配置への自動運転のシーケンスでは、以下の段階を有する。
【００２０】
・３つの接続部のうちの１つの接続部の、ハブと接続している端部の中心軸がハブの回転軸の６時の位置となるように、ローターを停止させる段階と、
・風力発電機の翼をフェザーリング（水平な位置へ配置）する段階と、
・風力発電機の伝動装置の固定要素の作動によりローターを固定する段階と、
・接続部とハブとを固定している固定要素の固定を解除し、両方の接続部は、ハブと接続している端部の中心軸が、一方は、ハブの回転軸の１０時の位置にあり、他方は、ハブの回転軸の２時の位置にある段階と、
・ハブと接続している端部の中心軸の一方は、ハブの回転軸の１０時の位置にあり、他方は、ハブの回転軸の２時の位置にある、両方の接続部の駆動機構を作動し、これらの２つの接続部と接続している２つの翼のピッチ調整を、駆動装置の回転を進めるために行い、駆動装置の作動により、２つの接続部は、ハブと接続している自身の端部の中心軸の周りを回転し、それにより、当該２つの接続部の他方の端部と接続している翼が傾動し、一度、運転位置から所定の角度（β）傾動すると、２つの翼は、ナセルおよび風力発電機の支持タワーの方向に傾き、安全位置となり、当該２つの翼の可変ピッチ調整機構は、作用する荷重を制限するために動く段階と、
・接続部とハブとを固定する固定要素が、端部の中心軸の一方は、ハブの回転軸の１０時の位置にあり、他方は、ハブの回転軸の２時の位置にある、ハブと接続している両方の接続部を固定する段階と、
・風力発電機の伝動装置の固定要素の作動により、ローターの固定を解除する段階と、
・ハブの回転軸の反時計回りの方向に、ローターを６０°回転し、ハブと接続している端部の中心軸がハブの回転軸の６時の位置にある接続部は、ハブと接続している端部の中心軸がハブの回転軸の４時の位置となる段階と、
・風力発電機の伝動装置の固定要素の作動によりローターを固定する段階と、
・接続部とハブとを固定している固定要素による、ハブと接続している端部の中心軸がハブの回転軸の４時の位置にある接続部の固定を解除する段階と、
・ハブと接続している端部の中心軸がハブの回転軸の４時の位置にある、接続部の駆動装置を作動し、駆動装置の回転が促進するように、接続部と接続している翼のピッチ調整を行い、駆動装置の作動により、接続部がハブと接続している端部の中心軸の周りを回転し、それにより、接続部の他方の端部と接続している翼が傾動し、一度自身の運転位置から所定の角度だけ傾動すると、翼は、ナセルおよび風力発電機の支持タワーの方向に傾き、安全位置となり、当該翼の可変ピッチ調整機構は、作用する荷重を制限するために動作する段階と、
・接続部とハブとを固定する固定要素は、ハブと接続している端部の中心軸がハブの回転軸の４時の位置にある接続部を固定する段階と、
・自身の電力が遮断された場合には、電力網の自動かつ独立の電力源により風力発電機に電力を供給する段階。
【００２１】
このようにして形成される配置は、本発明に係る、暴風時に風力発電機を防護するための配置である。前記防護配置は、翼が安全位置にあり、接続部がハブを強固に固定し、ローターの回転をロックすることを特徴としている。上述の作動中および配置中においては、風向に関するナセルの方向機構は機能している。
【００２２】
−暴風が去り、暴風の発生リスクの可能性が専門の地域気象センターによって明確に除外されると、風力発電機を運転状態の配置へと戻す命令が風力発電機の制御命令装置へと遠隔的に送信され、そのため、接続部が翼の運転位置にあるハブを固定する、前述のシークエンスとは逆のシークエンスが引き起こされ、風力発電機の伝動装置の固定が解除される。
【００２３】
−前記風力発電機が運転位置にある場合、風力発電機の機能である、自動自己制御シーケンスが風力発電機の制御命令装置により作動し、風力発電機のオペレーションセンターに送信する報告を作成し、もし送信された報告が肯定的なものであれば、前記風力発電機は、風力発電機の制御命令装置の対応する遠隔命令により再運転され、もし風力発電機が損傷していれば、風力発電機のオペレーションセンターにより必要な措置が取られる。
【００２４】
暴風時に風力発電機を防護する装置および方法、ならびに、当該装置を備える風力発電機を提示した。
【００２５】
回転翼の直径を小さくするための装置は、暴風時における問題特有のものであり、簡潔に言えば、ローターの２つの遠隔操作可能な配置を備えるものである。接続部の概念的な配置は、強度及び剛性を最適化すると共に、重量を減少させ、翼の構造的な配置は変更しない。接続部とハブとを固定することで、接続部の駆動機構の風による空力荷重の影響を制限し、それにより信頼度が向上する。これは単純に、装置を能率的で、頑丈で、経済的なものにする。さらに、風力発電機を防護するための装置は、方向が卓越風とは異なるという、暴風の突風の影響に耐える。さらに、当該装置は、設計、製造、設置、および、維持が簡単である。この装置は、従来技術の欠点をこのようにして克服している。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
本発明の他の特徴点および利点は、添付の図面を参照して、本発明の非限定的な実施形態に係る以下の記載により明らかになる。
【図１】先行技術の風力発電機における断面部分概略図である。
【図２】本発明に係る接続部の表面斜視概略図である。
【図３】本発明に係る、２つの補強棒を備える接続部の裏面斜視概略図である。
【図４】本発明に係る、風力発電機の翼と、風力発電機のハブとを接続する接続部を備える、風力発電機の正面部分概略図であり、それぞれの翼は、前記接続部を備えている。
【図５】本発明に係る、ハブと接続している接続部の端部の断面部分概略図である。
【図６】本発明に係る、風力発電機の翼と、風力発電機のハブとを接続する接続部を備える風力発電機の部分断面概略図であり、運転位置から安全位置への、翼の傾動の動作行程を示している。
【図７】本発明に係る、翼の基部および翼と接続している接続部の基部に備えられるローラーベアリングの上方部分概略図である。
【図８】本発明に係る、翼と接続している接続部の端部の部分断面概略図である。
【図９】本発明に係る、伝動装置の固定要素を備える風力発電機の部分断面概略図である。
【図１０】本発明に係る、風力発電機を防護する装置に関する、風力発電機の制御命令装置の命令の部分概略図である。
【００２７】
図中において、同一または類似の部材については同一の参照番号を付し、図間の縮尺は互いに等しいものではなく、また、図中の縮尺は、部材および機構をはっきりと目立たせるために、部材および機構の寸法に等しいものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下の詳細な説明において、本発明の本質的な機能を表す概念的な配置を一貫して理解するために、多くの特有の項目が明らかにされる。本発明を不明瞭なものにしないために、当業者にとって周知である、部材、システム、機構、プロセス、インターフェイス、および、回路については開示しない。
【００２９】
図１に示すように、従来の風力発電機（１）は、一般的に、互いに等しい距離となるようにハブ（４）に接続された、１つあるいは複数の翼（６）を備えており、当該翼（６）−ハブ（４）集合体がローターを形成しており、前記ローターは、高速シャフト（１５）に接続されている、増幅器（１３）に接続されている、低速シャフト（図示せず）に備えられる伝動装置に接続されており、伝動装置は、電気を生成する発電機（１６）に接続されている。伝動装置および発電機（１６）は、ナセル（３）の中に格納されている支持フレーム（１８）の上に配置されており、支持フレーム（１８）およびナセル（３）は、方向機構（１７）を介して支持タワー（２）の上に回転可能に取り付けられている。インバータ、制御および運用装置、油圧システム等の周辺装置は図示していない。
【００３０】
図２、３および４に示すように。本発明に係る装置は、風力発電機（１）の翼（６）と前記風力発電機（１）のハブ（４）とを接続する接続部（５）を備えており、前記風力発電機（１）は、３つの翼（６）、および、３つの接続部（５）を備えており、前記ハブ（４）は、前記接続部（５）のそれぞれに対応する位置にポートを備えている。
【００３１】
本発明に係る図２に示すように、前記接続部（５）は、２つの端部（５．１−５．２）を備えており、２つの端部（５．１−５．２）は、中空筒が接続される２つの円形の連結フランジであって、素材は、強度および剛性に特徴がある。
【００３２】
本発明に係る図３に示すように、前記端部（５．１−５．２）に面している前記中空筒の外周壁面は、部分的に取り外され、２つの補強棒（２８）により接続されている。
【００３３】
本発明に係る図４に示すように、前記接続部（５）の前記端部（５．１）は、他方の端部（５．２）の中心軸（Ｂ２）から距離（ｂ）を有しており、前記距離（ｂ）は、ナセル（３）の大きさに左右され、前記接続部（５）の前記他方の端部（５．２）は、前記端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）から距離（ａ）を有しており、前記距離（ａ）は、前記接続部（５）の前記端部（５．１）の半径に等しい。
【００３４】
前記接続部（５）の前記両方の端部（５．１−５．２）はまた、それぞれの中心軸（Ｂ１−Ｂ２）同士のなす角度（α）が９０°であることを特徴としている。
【００３５】
前記接続部（５）は、前記ハブ（４）の円周方向において、ハブ（４）の周りに互いに等しい距離を有するように接続されており、前記接続部（５）の端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）は、前記ハブ（４）の回転軸（Ａ）の半径方向に伸びている。
【００３６】
前記風力発電機（１）のナセル（３）は、ナセル（３）の向きを合わせる方向機構（１７）を介して、支持タワー（２）の上に回転可能に配置されており、ハブの回転軸（Ａ）は、支持タワー（２）の縦軸（Ｄ）に対して垂直である。参照番号７は、図１０に示す前記風力発電機（１）の制御命令装置（３０）に対して、風速、あるいは、風速および風向を、測定、および、送信するようになっているセンサーと対応している。
【００３７】
本発明に係る図５に示すように、ハブ（４）と接続している前記接続部（５）の前記端部（５．１）は、駆動装置を介して前記風力発電機（１）の前記ハブ（４）と接続するようになっており、駆動装置は、上方の内周に歯状突起がある王冠部（２１）を備えるが、これに限定されるものではなく、前記王冠部（２１）は、前記接続部（５）の前記端部（５．１）の端面に円環状に取り付けられ、小歯車（２２）は、前記王冠部（２１）の歯状突起とかみ合い、前記小歯車（２２）は、可逆電動モーター（２３）により作動する。
【００３８】
ローラベアリング（２０）は、前記モーター（２３）が作動した際に、前記接続部（５）の前記端部（５．１）が自身の中心軸（Ｂ１）の周りを回転できるように、前記王冠部（２１）下方の内周、および、前記ハブ（４）のポートの外周に取り付けられる。
【００３９】
前記モーター（２３）は、制御命令装置（図示せず）により制御されるようになっており、制御命令装置は、風力発電機（１）の図１０に係る制御命令装置（３０）に接続されるようになっている。
【００４０】
前記接続部（５）の前記端部（５．１）はまた、固定要素（２５）を介したハブ（４）との強固な連結により固定されるようになっており、固定要素（２５）は、プレート（２５．１）を有しているが、これに限定されるものではなく、プレート（２５．１）は、前記接続部（５）の前記端部（５．１）の上に備えられ、前記王冠部（２１）の上方で、第１の固定要素（２５．１）を形成しており、また、前記ハブ（４）上には、第２の固定要素（２５．２）が形成されており、前記プレート（２５．１−２５．２）は、前記接続部（５）の前記端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）に向かって、前記中心軸（Ｂ１）に対して垂直に突出している。
【００４１】
前記第１の固定要素（２５．１）および第２の固定要素（２５．２）は、円錐形の穴（２５．４）を備えており、円錐形の穴（２５．４）は、前記接続部（５）を固定しなければいけないときに、互いに一直線上に並ぶようになっている。
【００４２】
円錐形の固定棒（２５．３）は、垂直に移動可能な下部を支える固定上部を備えており、固定棒（２５．３）は、固定要素（２５．３）を形成しており、固定棒（２５．３）の前記下部は、前記接続部（５）とハブ（４）とを強固に連結するために一直線上に並んだ前記穴（２５．４）に挿入されるようになっている。
【００４３】
前記固定棒（２５．３）の前記固定上部は、油圧回路（図示せず）の一部を形成している、油圧シリンダー（図示せず）を形成している油圧手段を支持するようになっており、さらに、前記固定上部は、前記第１の固定要素（２５．１）の前記円錐形の穴（２５．４）と連結されることにより、前記第１の固定要素（２５．１）を形成している前記プレート（２５．１）に取り付けられている。
【００４４】
前記固定棒（２５．３）の前記下部は、固定位置と非固定位置とを切り替えられるように、前記固定棒（２５．３）の前記上部の中に位置する油圧シリンダーを形成している前記油圧手段により垂直に作動するようになっている。
【００４５】
前記油圧シリンダーは、風力発電機（１）の図１０に係る制御命令装置（３０）に接続されている、制御命令装置（図示せず）により制御されるようになっている。
【００４６】
前記第１の固定要素（２５．１）、第２の固定要素（２５．２）および第３の固定要素（２５．３）は、固定機構（２５）を形成しており、４つの固定機構（２５）がそれぞれの接続部（５）に備えられているが、これに限られるものでは無く、これらの固定機構（２５）の前記油圧シリンダーは、部分的に同一の油圧回路であり、前記４つの固定機構（２５）は互いに等しい距離を有して環状に取り付けられている。
【００４７】
本発明に係る図６に示すように、駆動機構を介して接続部（５）がハブ（４）と接続しており、前記駆動機構の作動により、前記接続部（５）の前記端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）の周りを前記接続部（５）が回転し、前記回転により、前記接続部（５）の他方の端部（５．２）と接続している前記翼（６）が傾動する。
【００４８】
前記傾動は前記翼（６）のそれぞれで起こり、一度傾動すると、前記翼（６）は、運転位置（６．１）から９０°の角度（β）で、ナセル（３）および支持タワー（２）の方向に傾き、この傾動位置（６．２）が、前記翼（６）の安全位置であり、言い換えれば、前記翼（６）は、運転位置（６．１）にあるとき、前記安全位置（６．２）から９０°の角度（β）で傾く。
【００４９】
本発明において、前記翼（６）の前記運転位置（６．１）は、風力発電機（１）が電気を生成することができる翼（６）の位置に対応し、前記翼が前記運転位置にあるとき、ハブ（４）と接続している前記接続部（５）の前記端部（５．１）の方向は、前記ローターの回転中のずれによって、前記翼（６）が風力発電機（１）の支持タワー（２）と接触する危険性が無く、ローターによって掃かれる面積が最大となるように決定され、本実施形態における、前記翼（６）の前記運転位置（６．１）は、接続部（５）の端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）により形成される回転面から、前記翼（６）の縦軸（Ｃ）が０°傾斜した状態と対応している。
【００５０】
本発明に係る図７および図８に示すように、前記風力発電機（１）の前記翼（６）と接続している前記接続部（５）の前記他方の端部（５．２）は、前記翼（６）の可変ピッチ調整機構を介して、前記風力発電機（１）の前記翼（６）と接続するようになっており、前記翼（６）の可変ピッチ調整機構は、ボルト（１０）によって前記翼（６）の基部に取り付けられた内側回転王冠部（９）と、前記翼（６）と接続している前記接続部（５）の前記他方の端部（５．２）にボルト（１０）で取り付けられている外側回転王冠部（１１）とを備えるローラーベアリング（８）を有しているが、これに限られるものでは無く、前記内側回転部（９）と前記外側回転王冠部（１１）との間には、ボールまたはベアリング（１２）が配置されており、これは、前記内側回転部（９）と前記外側回転王冠部（１１）とボールまたはベアリング（１２）とが、前記翼（６）の前記可変ピッチ調整が可能なローラベアリング（８）を形成するからである。
【００５１】
上述の目的を達成する為に、前記可変ピッチ調整機構は、前記風力発電機（１）の図１０に係る制御命令装置（３０）と接続されている、制御命令装置（図示せず）により制御される、電気的あるいは、油圧手段（図示せず）により作動可能である。
【００５２】
前記翼（６）の前記可変ピッチ調整機構の作動により、前記翼は、自身の縦軸（Ｃ）の周りを回転し、前記翼（６）の回転により、風速に応じた角度で、前記翼の開始角が動的に調整され、そのため、前記風力発電機（１）の電力の生成が最適化され、前記翼（６）に作用する荷重も制御され、前記翼（６）の前記可変ピッチ調整機構は、前記翼（６）のそれぞれを独立的に、あるいは、ローターのすべての翼（６）を集合的に作動するようになっている。
【００５３】
本発明に係る図９に示すように、前記風力発電機（１）の伝動装置は、ローターと前記風力発電機の発電機（１６）とを接続しており、低速シャフト（図示せず）、増幅器（１３）および高速シャフト（１５）を備えており、前記高速シャフト（１５）は、固定要素（１４）により強固に固定されるようになっており、固定要素（１４）は、ナセル（３）の支持フレーム（１８）の上に配置された支持部（１４．５）の上に備えられた、歯状突起がある下部ジョー（顎部）（１４．１）を有する第１の固定要素（１４．１）と、前記風力発電機（１）の支持フレーム（１８）、および、前記第１の固定要素の支持部（１４．５）に取り付けられた２つの連結棒（１４．２）を、歯状突起がある上部ジョー（１４．３）を有する第３の固定要素（１４．３）の両側と同様に、前記第１の固定要素（１４．１）の両側の上に備える第２の固定要素（１４．２）とを備えているが、これに限られるものでは無く、前記第１の固定要素（１４．１）および前記第３の固定要素（１４．３）は、前記高速シャフト（１５）の上に備えられる歯状突起を有する王冠部（１４．４）を有する第４の固定要素（１４．４）の下方および上方のそれぞれに一直線上にならんでおり、第４の固定要素は、伝動装置の固定位置を形成するために形状および位置に補完性（相補性）があり、前記第１の固定要素（１４．１）および前記第３の固定要素（１４．３）と共同で作動する。
【００５４】
この目的を達成するために、前記第１の固定要素（１４．１）および前記第３の固定要素（１４．３）は、歯状突起を有する歯車状の駆動機構（図示せず）を介するが、これに限られるものでは無く、前記第４の固定要素（１４．４）に向かって、前記連結棒（１４．２）沿って垂直に移動するようになっており、前記第１の固定要素（１４．１）、前記第３の固定要素（１４．３）および前記第４の固定要素（１４．４）の強固な連結により、ローターの回転をロックする前記伝動装置の固定位置を形成し、逆にすることにより、前記ローターは回転することができる前記伝動装置の非固定位置を形成する。
【００５５】
前記歯状突起を有する歯車状の駆動機構は、前記連結棒（１４．２）のそれぞれの上に備えられるラック（歯ざお）、２つの小歯車、および、他の２つの小歯車を有しているが、これに限られるものでは無く、２つの小歯車は、前記第１の固定要素（１４．１）の内部側方に配置されており、すなわち、前記第１の固定要素（１４．１）のそれぞれの側面の小歯車は、形状および位置に補完性（相補性）があるため、前記連結棒（１４．２）に備えられるラックのそれぞれと共同して作動するようになっており、他の２つの小歯車は、前記第３の固定要素（１４．３）の内部側方に配置されており、すなわち、前記第３の固定要素（１４．３）のそれぞれの側面の小歯車は、形状および位置に補完性（相補性）があるため、前記連結棒（１４．２）に備えられるラックのそれぞれと共同して作動するようになっている。
【００５６】
前記小歯車は、前記ラックのそれぞれの歯状突起とかみあっており、前記小歯車は、前記風力発電機（１）の図１０に係る制御命令装置（３０）と接続されている、制御命令装置（図示せず）により制御されるようになっている、可逆伝動モーター（図示せず）により独立して作動するようになっている。
【００５７】
本発明に係る図１０に示すように、風力発電機（１）の制御命令装置（３０）は、本発明の方法に係る、前記風力発電機（１）を防護するための前記装置を作動するために必要である、防護位置（３０．１）または運転状態位置（３０．２）へと配置する命令、あるいは、前記風力発電機（１）の発電を開始する（３０．３）命令を受信し、作動させるために、風力発電機のオペレーションセンター（３１）から遠隔操作されるようになっている。
【００５８】
前記風力発電機の前記制御命令装置（３０）はまた、前記風力発電機（１）を防護するための装置の運転パラメータ（３０．５）に関する情報、および、前記風力発電機（１）の運転パラメータに関する情報を風力発電機オペレーションセンター（３１）へ遠隔送信するようになっている。前記風力発電機（１）の機能を制御するための自動シークエンス（３０．６）は、暴風後の運転状態にあるときは、前記風力発電機（１）の制御命令装置（３０）により作動し、前記風力発電機のオペレーションセンター（３１）に送信する報告を作成する。
【００５９】
本発明に係る、暴風時において風力発電機（１）を防護するための装置は、以下の方法で作動する。
【００６０】
暴風が発生する可能性があると判明した時には、風力発電機（１）が設置された場所における風速が、風力発電機（１）を防護するための装置が作動できる範囲内にある間に、風力発電機（１）を防護するための装置を作動する決定を下す。
【００６１】
防護位置への配置命令（３０．１）あるいは運転位置への配置命令（３０．２）、あるいは、風力発電機の作動開始命令（３０．３）を、選択通信手段によって、あらかじめプログラムされた風力発電機の制御命令装置（３０）へ送信することによって、風力発電機（１）を防護する装置の作動に関するすべての作業が、風力発電機オペレーションセンター（３１）から自動的かつ遠隔的に行われる。
【００６２】
防護位置への配置命令（３０．１）の遠隔運転により、風力発電機は、１つあるいは複数の翼（６）の傾動が風力発電機（１）の支持タワー（２）により阻害されていないように、風力発電機（１）の翼（６）の数に応じて異なる自動運転のシークエンスを引き起こす。次のシークエンスを以下に示すが、これに限られるものでは無い。次のシークエンスは、３つの接続部（５）と接続し、それぞれハブ（４）に対して、前記ハブ（４）の円周方向に互いに等しい距離で接続している３つの翼（６）を有する風力発電機（１）に関するものであり、風力発電機（１）の翼（６）の数に応じて適合されるものである。接続部（５）がハブ（４）と強固に連結しており、ローターの回転がロックされていない、翼（６）の運転状態位置（６．１）によって特徴付けられる、風力発電機（１）の運転状態位置から、前記風力発電機（１）の防護位置への配置の自動運転のシークエンスは、以下の段階を備えている。
【００６３】
・ローターの回転を停止し、３つの接続部（５）のうちの１つの接続部（５）の、ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸は、ハブの回転軸（Ａ）の６時の位置にある段階と、
・風力発電機（１）の翼（６）をフェザーリングする段階と、
・風力発電機（１）の伝動装置の固定要素（１４）の作動によりローターを固定する段階と、
・ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）が、ハブの回転軸（Ａ）の１０時の位置にある接続部（５）と、ハブの回転軸（Ａ）の２時の位置にある接続部（５）との両方について、接続部（５）とハブ（４）とを固定している固定要素（２５）の固定を解除する段階と、
・ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）が、ハブの回転軸（Ａ）の１０時の位置にある接続部（５）と、ハブの回転軸（Ａ）の２時の位置にある接続部（５）との両方の接続部（５）の駆動機構を作動し、これらの２つの接続部（５）と接続している２つの翼のピッチ調整を、駆動装置の回転を進めるために行い、駆動装置の作動により、２つの接続部（５）は、ハブ（４）と接続している自身の端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）の周りを回転し、それにより、当該２つの接続部（５）の他方の端部（５．２）と接続している翼（６）が傾動し、一度、運転位置（６．１）から所定の角度（β）傾動すると、２つの翼（６）は、ナセル（３）および風力発電機（１）の支持タワー（２）の方向に傾き、安全位置（６．２）となり、当該２つの翼（６）の可変ピッチ調整機構は、作用する荷重を制限するために動く段階と、
・接続部（５）とハブ（４）とを固定する固定要素（２５）が、ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）が、ハブの回転軸（Ａ）の１０時の位置にある接続部（５）と、ハブの回転軸（Ａ）の２時の位置にある接続部（５）との両方の接続部（５）を固定する段階と、
・風力発電機（１）の伝動装置の固定要素（１４）の作動により、ローターの固定を解除する段階と、
・ハブの回転軸（Ａ）の反時計回りの方向に、ローターを６０°回転させ、ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）がハブの回転軸（Ａ）の６時の位置にある接続部（５）が、ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）がハブの回転軸（Ａ）の４時の位置となる段階と、
・風力発電機（１）の伝動装置の固定要素（１４）に作動によりローターを固定する段階と、
・接続部（５）とハブ（４）とを固定している固定要素（２５）による、ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）がハブの回転軸（Ａ）の４時の位置にある接続部（５）の固定を解除する段階と、
・ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）がハブの回転軸（Ａ）の４時の位置にある、接続部（５）の駆動装置を作動し、駆動装置の回転が促進するように、接続部（５）と接続している翼（６）のピッチ調整を行い、駆動装置の作動により、接続部（５）がハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）の周りを回転し、それにより、接続部（５）の他方の端部（５．２）と接続している翼（６）が傾動し、一度自身の運転位置（６．１）から所定の角度（β）だけ傾動すると、翼（６）は、ナセル（３）および風力発電機（１）の支持タワーの方向に傾き、安全位置（６．２）となり、当該翼（６）の可変ピッチ調整機構は、作用する荷重を制限するために動作する段階と、
・ハブ（４）との接続部（５）を固定する固定要素（２５）は、ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）がハブの回転軸（Ａ）の４時の位置にある接続部（５）を固定する段階と、
・自身の電力が遮断された場合には、電力網の自動かつ独立の電力源により風力発電機（１）に電力を供給する段階。
【００６４】
このようにして形成される配置は、本発明に係る、暴風時に風力発電機を防護するための配置である。前記防護配置は、翼（６）が安全位置（６．２）にあり、接続部（５）がハブ（４）を強固に固定し、ローターの回転をロックすることを特徴としている。上述の作動中および配置中においては、風向に関するナセル（３）の方向機構（１７）は機能している。
【００６５】
暴風が去り、暴風の発生リスクの可能性が専門の地域気象センターによって明確に除外されると、風力発電機（１）を運転状態の配置へと戻す命令（３０．２）が風力発電機（１）の制御命令装置（３０）へと遠隔的に送信され、そのため、接続部（５）が翼（６）の運転位置（６．１）にあるハブ（４）を固定するように、前述のシークエンスとは逆のシークエンスが引き起こされ、風力発電機（１）の伝動装置の固定が解除される。
【００６６】
前記風力発電機が運転位置にある場合、風力発電機（１）の機能である、自動自己制御シークエンス（３０．６）が風力発電機（１）の制御命令装置（３０）により作動し、風力発電機（１）のオペレーションセンター（３１）に送信する報告を作成し、もし送信された報告が肯定的なものであれば、前記風力発電機（１）は、風力発電機（１）の制御命令装置（３０）の対応する遠隔命令（３０．２）により再運転され、もし風力発電機（１）が損傷していれば、風力発電機（１）のオペレーションセンター（３１）により必要な措置が取られる。
【００６７】
本発明に係る装置は、熱帯低気圧等の暴風を受けやすい地域において、最適で安全な風力発電機（１）の運転を可能にすることを特に目的としている。
【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26年8月22日(2014.8.22)
【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】
暴風時に風力発電機（１）を防護するための装置であって、
前記装置は、前記風力発電機（１）の翼（６）と、前記風力発電機（１）のハブ（４）との接続部（５）を有し、
前記風力発電機（１）は、１つ、あるいは複数の前記翼（６）、および、前記翼（６）と同数の接続部（５）を有し、
前記接続部（５）の両方の端部（５．１−５．２）は、一方の端部が前記ハブ（４）と接続しており、他方の端部が前記翼（６）と接続しており、
前記両方の端部（５．１−５．２）は、それぞれの中心軸（Ｂ１−Ｂ２）同士のなす角度が０°ではない角度（α）を形成しており、
前記ハブ（４）と接続している前記一方の端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）の周りを前記接続部（５）が回転できるように、前記接続部（５）は、駆動機構を介して前記ハブ（４）と接続するようになっており、
前記駆動機構の作動により、可変ピッチ調整機構を介して、前記接続部（５）の前記他方の端部（５．２）と接続するように調整された、前記翼（６）が所定の角度（β）で傾動し、
前記翼（６）が傾動すると、ナセル（３）の方向に、前記所定の角度（β）で傾き、安全位置（６．２）、となり、逆に傾動しないときは、運転位置（６．１）となり、
前記接続部（５）は、固定要素（２５）によって、ハブ（４）と強固に連結することで固定されるようになっており、
前記風力発電機（１）の伝動装置もまた、ローターの回転をロックする固定要素（１４）により強固に固定され、
この作動は、すべての前記接続部（５）で実行され、
前記翼（６）が前記ナセル（３）の方向に傾動し、前記接続部（５）を前記ハブ（４）と強固に固定し、前記ローターの回転をロックすることで、暴風時に遠隔操作可能な、前記風力発電機（１）の防護位置を形成し、
前記接続部（５）の前記両方の端部（５．１−５．２）は、中空の筒が接続される円形の連結フランジであって、
前記両方の端部（５．１−５．２）に面している壁面は、一部が取り除かれ、補強棒（２８）により接続されており、
前記ハブ（４）と接続している前記接続部（５）の前記一方の端部（５．１）は、前記翼（６）と接続している前記接続部の前記他方の端部（５．２）の中心軸（Ｂ２）から所定の距離（ｂ）を有しており、
前記翼（６）と接続している前記接続部（５）の前記他方の端部（５．２）は、前記ハブ（４）と接続している前記接続部（５）の前記一方の端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）から所定の距離（ａ）を有しており、
前記ローターが複数の翼（６）を備えている場合には、前記接続部（５）は、前記ハブ（４）の円周方向に対して互いに等しい距離を有して前記ハブ（４）に接続されており、
前記ハブ（４）と接続している前記接続部（５）の前記一方の端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）は、前記ハブの回転軸（Ａ）の半径方向に伸びていることを特徴とする装置。
【請求項２】
本発明において、前記翼（６）の前記運転位置（６．１）は、前記風力発電機（１）が電気を生成できる前記翼（６）の位置に対応し、
前記翼（６）が前記運転位置（６．１）にあるときの、前記ハブ（４）と接続している前記接続部（５）の前記一方の端部（５．１）の方向は、
回転翼の回転の間のずれによって、前記接続部（５）の前記他方の端部（５．２）と接続している前記翼（６）と、前記風力発電機（１）の支持タワー（２）とが接触する危険性が無く、
前記ローターによって掃かれる面が最大となるように決定されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の装置を備えることを特徴とする風力発電機（１）。
【請求項４】
センサー（７）は、前記風力発電機（１）の計画的な場所に配置されており、
前記センサー（７）は、暴風の通風孔において逆らうようになっており、
前記センサー（７）は、風速、あるいは、風速および風向を測定可能であり、
前記センサー（７）は、最適なフォームで収集した情報を、前記風力発電機の制御命令装置（３０）に対して送信し、
前記制御命令装置（３０）は、暴風時の風向に基づいて、前記ナセル（３）の適切な方向と同様に、適切なピッチ調整角を、決定および実行し、
前記風力発電機の前記制御命令装置（３０）は、前記風力発電機を防護するための前記装置を作動するのに必要な、制御（３０．１−３０．２−３０．３−３０．６−３０．７）を受信し、実行するために、前記風力発電機（１）のオペレーションセンター（３１）から、遠隔操作されるようになっており、
前記風力発電機（１）の前記制御命令装置（３０）もまた、前記風力発電機（１）の運転パラメータ（３０．４）に関する情報と同様に、前記風力発電機（１）を防護するための前記装置（３０．５）の運転パラメータに関する情報を遠隔的に送信するようになっていることを特徴とする請求項３に記載の風力発電機（１）。
【請求項５】
−風力発電機（１）を防護する装置の部品、システム、プロセス、機構、回路、インターフェイスを選択し、分類する段階と、
−風力発電機（１）の概念に基づく配置において、風力発電機（１）を防護する装置の特徴点による影響を、風力発電機を防護する装置の設置および運転により引き起こされる風力発電機（１）に対する荷重および荷重問題と同様に考慮する段階と、
−専門の地方気象センターから暴風現象の発生や移動に関する気象情報を入手する段階と、
−暴風の発生の可能性があると判明した時には、風力発電機（１）が設置された場所における風速が、風力発電機（１）を防護するための装置が作動できる範囲内である間に、風力発電機を防護するための装置を作動させる決定を下す段階とを備え、
防護位置への配置命令（３０．１）あるいは運転位置への配置命令（３０．２）、あるいは、風力発電機の作動開始命令（３０．３）を、選択通信手段によって、あらかじめプログラムされた風力発電機の制御命令装置（３０）へ送信することによって、風力発電機（１）を防護する装置の作動に関するすべての作業が、風力発電機オペレーションセンター（３１）から自動的かつ遠隔的に行われることを特徴とする暴風時に風力発電機（１）を防護する方法であって、
３つの接続部（５）と接続し、それぞれハブ（４）に対して、前記ハブ（４）の円周方向に互いに等しい距離で接続している、３つの翼（６）を有する風力発電機（１）、および、前記風力発電機（１）に備えられる複数の翼（６）に関し、以下に示すシークエンスを特徴とし、
接続部（５）がハブ（４）と強固に連結しており、ローターの回転をロックしていない、翼（６）の運転状態位置（６．１）によって特徴付けられる、風力発電機（１）の運転状態位置から、前記風力発電機（１）の防護位置への配置の自動運転のシークエンスは、以下の段階を備えており、それは、
・ローターの回転を停止し、３つの接続部（５）のうちの１つの接続部（５）の、ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸は、ハブの回転軸（Ａ）の６時の位置にある段階と、
・風力発電機（１）の翼（６）をフェザーリングする段階と、
・風力発電機（１）の伝動装置の固定要素（１４）の作動によりローターを固定する段階と、
・ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）が、ハブの回転軸（Ａ）の１０時の位置にある接続部（５）とハブの回転軸（Ａ）の２時の位置にある接続部（５）との両方の接続部（５）について、接続部（５）とハブ（４）とを固定している固定要素（２５）の固定を解除する段階と、
・ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）が、ハブの回転軸（Ａ）の１０時の位置にある接続部（５）と、ハブの回転軸（Ａ）の２時の位置にある接続部（５）との両方の接続部（５）の駆動機構を作動し、当該両方の接続部（５）と接続している２つの翼のピッチ調整を、駆動装置の回転を進めるために行い、駆動装置の作動により、２つの接続部（５）は、ハブ（４）と接続している自身の端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）の周りを回転し、それにより、当該２つの接続部（５）の他方の端部（５．２）と接続している翼（６）が傾動し、一度、運転位置（６．１）から所定の角度（β）傾動すると、２つの翼（６）は、ナセル（３）および風力発電機（１）の支持タワー（２）の方向に傾き、安全位置（６．２）となり、当該２つの翼（６）の可変ピッチ調整機構は、作用する荷重を制限するために動く段階と、
・接続部（５）とハブ（４）とを固定する固定要素（２５）が、・ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）が、ハブの回転軸（Ａ）の１０時の位置にある接続部（５）と、ハブの回転軸（Ａ）の２時の位置にある接続部（５）との両方の接続部（５）を固定する段階と、
・風力発電機（１）の伝動装置の固定要素（１４）の作動により、ローターの固定を解除する段階と、
・ハブの回転軸（Ａ）の反時計回りの方向に、ローターを６０°回転させ、ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）がハブの回転軸（Ａ）の６時の位置にあった接続部（５）が、ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）がハブの回転軸（Ａ）の４時の位置となる段階と、
・風力発電機（１）の伝動装置の固定要素（１４）に作動によりローターを固定する段階と、
・接続部（５）とハブ（４）とを固定している固定要素（２５）による、ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）がハブの回転軸（Ａ）の４時の位置にある接続部（５）の固定を解除する段階と、
・ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）がハブの回転軸（Ａ）の４時の位置にある、接続部（５）の駆動装置を作動し、駆動装置の回転が促進するように、接続部（５）と接続している翼（６）のピッチ調整を行い、駆動装置の作動により、接続部（５）がハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）の周りを回転し、それにより、接続部（５）の他方の端部（５．２）と接続している翼（６）が傾動し、一度自身の運転位置（６．１）から所定の角度（β）だけ傾動すると、翼（６）は、ナセル（３）および風力発電機（１）の支持タワーの方向に傾き、安全位置（６．２）となり、当該翼（６）の可変ピッチ調整機構は、作用する荷重を制限するために動作する段階と、
・接続部（５）とハブ（４）とを固定する固定要素（２５）が、ハブ（４）と接続している端部（５．１）の中心軸（Ｂ１）がハブの回転軸（Ａ）の４時の位置にある接続部（５）を固定する段階と、
・自身の電力が遮断された場合には、電力網の自動かつ独立の電力源により風力発電機（１）に電力を供給する段階であって、
このようにして形成される配置は、本発明に係る、暴風時に風力発電機を防護するための配置であり、前記防護配置は、翼（６）が安全位置（６．２）にあり、接続部（５）がハブ（４）を強固に固定し、ローターの回転をロックすることを特徴としており、上述の作動中および配置中においては、風向に関するナセル（３）の方向機構（１７）は機能しており、
−暴風が去り、暴風の発生リスクの可能性が専門の地域気象センターによって明確に除外されると、風力発電機（１）を運転状態の配置へと戻す命令（３０．２）が風力発電機（１）の制御命令装置（３０）へと遠隔的に送信され、そのため、接続部（５）が翼（６）の運転位置（６．１）にあるハブ（４）を固定するように、前述のシークエンスとは逆のシークエンスが引き起こされ、風力発電機（１）の伝動装置の固定が解除され、
−前記風力発電機が運転位置にある場合、風力発電機（１）の機能である、自動自己制御シーケンス（３０．６）が風力発電機（１）の制御命令装置（３０）により作動し、風力発電機（１）のオペレーションセンター（３１）に送信する報告を作成し、もし送信された報告が肯定的なものであれば、前記風力発電機（１）は、風力発電機（１）の制御命令装置（３０）の対応する遠隔命令（３０．２）により再運転され、もし風力発電機（１）が損傷していれば、風力発電機（１）のオペレーションセンター（３１）により必要な措置が取られる。
【国際調査報告】
2015500938.tif 000013
2015500938.tif 000014
2015500938.tif 000015
2015500938.tif 000016