(57)【要約】【課題】三相交流発電機におけるトルク脈動を低減することができる発電制御装置を用いた風力発電装置を提供することである。【解決手段】発電機１００ａ〜１００ｄにおいては、シャフト４００により回転運動エネルギーが伝達される。発電機１００ａ〜１００ｄは、シャフト４００に設けられる。発電機１００ａ〜１００ｄのうち一の発電機のロータ１１０ａのロータコア１１１ａがステータ１２０ａのステータコア１２１ａと対向する場合に、他の発電機のロータ１１０ｂのロータコア１１１ｂがステータ１２０ｂのステータコア１２１ｂと対向しないように配設される。それにより、発電機１００ａ〜１００ｄのうち少なくとも一つの発電機から出力される三相交流電流と、他の発電機から出力される三相交流電流とに位相差θｄがある。【選択図】図５
2007174733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転運動エネルギーを用いて発電を行い、整流回路に接続される発電制御装置であって、
前記回転運動エネルギーを伝達するための回転軸と、
前記回転軸に設けられた複数の発電機とを含み、
前記複数の発電機は、
ステータおよびロータを含み、
一の発電機のロータコアがステータコアと対向している状態において、他の発電機のロータコアがステータコアと対向していない状態になるように前記回転軸に対して前記複数の発電機がそれぞれ配設されたことを特徴とする発電制御装置。
【請求項２】
回転運動エネルギーを用いて発電を行い、整流回路に接続される発電制御装置であって、
前記回転運動エネルギーを伝達するための回転軸と、
前記回転軸に設けられた複数の発電機とを含み、
前記複数の発電機は、
ステータおよびロータを含み、
前記ロータが前記回転軸に設けられ、前記複数の発電機のうち少なくとも一つの発電機から出力される交流波形の位相が、他の発電機から出力される交流波形の位相と異なることを特徴とする発電制御装置。
【請求項３】
前記複数の発電機は、
前記複数の発電機の少なくとも一つの発電機から出力される交流波形の位相が、他の発電機から出力される交流波形の位相に対して式（１）を満たす位相差θｄを有することを特徴とする請求項２記載の発電制御装置。
θｄ＝６０／ｎ（度）（ｎ：発電機の個数）  ・・・  （１）
【請求項４】
前記複数の発電機は、
前記回転軸に垂直方向に沿って４段積層配置されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の発電制御装置。
【請求項５】
風車を用いて風力エネルギーを回転運動エネルギーに変換するとともに、前記回転運動エネルギーを用いて発電を行なう風力発電装置であって、
前記風車の回転運動エネルギーを伝達するための回転軸と、
前記請求項１乃至４のいずれか１項における発電制御装置と、
前記回転軸に対して複数の前記風車が積層配置されることで形成されている直線翼垂直軸型風車と、を備えていることを特徴とする風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転運動エネルギーを用いて発電を行なう発電制御装置およびそれを用いた風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、クリーンで廃棄物のない自然エネルギーである風を利用した風力発電装置が注目されている。したがって、風力発電装置のために回転運動エネルギーを電力に変換する様々な発電機が研究開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、回転運動エネルギーから発電を行なう磁束制御型発電機について開示されている。特許文献１の磁束制御型発電機は、ステータが取り付けられたハウジングと、ハウジングに一対の軸受を介して回転可能にそれぞれ支持されている回転軸と、回転軸に固定されている永久磁石部材を備えたロータと、ロータの外周側に配置され且つハウジングに固定されているステータと、ステータの内周側にステータに対して相対移動可能に取り付けられた磁束制御籠と、磁束制御籠をロータの回転速度に応じてステータに対して相対移動させるアクチュエータとから構成されている。
【０００４】
この構成により、磁束制御型発電機においては、磁束制御籠による磁束制御の十分な効果を確保し，低速時には集合部の歯部と磁束制御集合部の歯部とを整合させて透磁性を良くして大きな電圧を発電可能にし，高速時の電圧上昇を抑制して一定電圧を確保するという目的を達成することができる。
【特許文献１】特開２００４‐３２８９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の三相交流発電機においては、入力段にコンデンサ平滑された整流回路を有する電力変換回路に接続した場合、発電機脈動電流が発生する。この発電機脈動電流により発電機内の磁界が乱れ、トルクの変動が生じる。このトルクは一般に脈動トルクと呼ばれる。この脈動トルクは機構部に振動を誘発させ、騒音の要因となる。
【０００６】
本発明の目的は、三相交流発電機におけるトルク脈動を低減することにより振動および騒音を低減させることができる発電制御装置を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、三相交流発電機におけるトルク脈動を低減することにより振動および騒音を低減させることができる発電制御装置を用いた風力発電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および効果】
【０００８】
（１）
本発明に係る発電制御装置は、回転運動エネルギーを用いて発電を行い、整流回路に接続される発電制御装置であって、回転運動エネルギーを伝達するための回転軸と、回転軸に設けられた複数の発電機とを含み、複数の発電機は、ステータおよびロータを含み、一の発電機のロータコアがステータコアと対向している状態において、他の発電機のロータコアがステータコアと対向していない状態になるように回転軸に対して複数の発電機がそれぞれ配設されたものである。
【０００９】
本発明に係る発電制御装置においては、回転軸により回転運動エネルギーが伝達され、複数の発電機が回転軸に設けられる。複数の発電機のうち一の発電機のロータコアがステータコアと対向する場合に、他の発電機のロータコアがステータコアと対向しないように配設される。
【００１０】
この場合、複数の発電機から位相のずれた三相交流出力が出力される。これらを入力段にコンデンサ平滑された整流回路に接続する場合、各発電機に流れる電流は脈動を伴うが、位相をずらしているために、トルクの変動を分散させて発生させることができる。また、トルク脈動を分散させて発生させることで、複数の発電機の合成したトルク脈動の大きさを平坦化することができ、脈動自体を低減することができる。その結果、機構部に振動を誘発させることを防止することができる。
【００１１】
（２）
本発明に係る発電制御装置は、回転運動エネルギーを用いて発電を行い、整流回路に接続される発電制御装置であって、回転運動エネルギーを伝達するための回転軸と、回転軸に設けられた複数の発電機とを含み、複数の発電機は、ステータおよびロータを含み、ロータが前記回転軸に設けられ、複数の発電機のうち少なくとも一つの発電機から出力される交流電圧の位相が、他の発電機から出力される交流電圧の位相と異なるものである。
【００１２】
本発明に係る発電制御装置においては、回転軸により回転運動エネルギーが伝達され、複数の発電機が回転軸に設けられる。複数の発電機のうち少なくとも一つの発電機から出力される交流電圧と、他の発電機から出力される交流電圧とに位相差がある。
【００１３】
この場合、複数の発電機間で位相のずれた交流電流が流れる。そのため、各発電機のトルク変動を分散して発生させることができる。また、トルク脈動を分散して発生させることで、複数の発電機の合成したトルク脈動の大きさを平坦化することができ、脈動自体を低減することができる。その結果、機構部に振動を誘発させることを防止することができる。
【００１４】
（３）
複数の発電機は、複数の発電機のすくなくとも一つの発電機から出力される交流電圧の位相が、他の発電機から出力される交流電圧の位相に対して式（２）を満たす位相差θｄを有することが好ましい。
θｄ＝６０／ｎ（度）（ｎ：発電機の個数）  ・・・  （２）
【００１５】
この場合、複数の発電機から位相差θｄを有する交流電流が流れる。そのため、各発電機のトルク変動を分散して発生させることができる。また、トルク脈動を分散して発生させることで、複数の発電機の合成したトルク脈動の大きさを平坦化することができ、脈動自体を低減することができる。その結果、機構部に振動を誘発させることを防止することができる。
【００１６】
（４）
複数の発電機は、回転軸に垂直方向に沿って４段積層配置されてもよい。
【００１７】
この場合、１台ごとに位相差を有する三相交流電圧を出力させるように配置してもよいし、２台ごとに位相差を有する三相交流電圧を出力させるように配置してもよい。また、３台の三相交流電圧の位相差を一致させて、残りの１台の三相交流電圧の位相差を変化させてもよい。その結果、多くのバリエーションを形成することができ、発電機の脈動トルクを低減させることができる。
【００１８】
（５）
風車を用いて風力エネルギーを回転運動エネルギーに変換するとともに、回転運動エネルギーを用いて発電を行なう風力発電装置であって、風車の回転運動エネルギーを伝達するための回転軸と、請求項１乃至４のいずれか１項における発電制御装置と、回転軸に対して複数の風車が積層配置されることで形成されている直線翼垂直軸型風車と、からなるものである。
【００１９】
請求項１乃至４のいずれか１項における発電制御装置を風車の回転運動エネルギーを伝達するための回転軸に設ける。また、複数の風車により直線翼垂直軸型風車が形成される。
【００２０】
回転軸に設けられた複数の発電機から位相差θｄを有する交流電流が流れる。そのため、各発電機のトルク変動を分散して発生させることができる。また、トルク脈動を分散して発生させることで、複数の発電機の合成したトルク脈動の大きさを平坦化することができ、脈動自体を低減することができる。その結果、直線翼垂直型風車の機構部に振動を誘発させることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る実施の形態について説明する。まず、本発明に係る発電制御装置の一例を風力発電装置に用いた場合について説明し、その後、発電制御装置について説明を行なう。
【００２２】
（一実施の形態）
【００２３】
図１は、風力発電装置５００の一例を示す模式的側面図である。
【００２４】
図１に示すように風力発電装置５００は、主に発電制御装置１００、主柱２００、保持板２１０、支持梁２２０、支持柱２３０、翼形状の羽根を複数有する風車３００、風車支持パイプ３２０、風車保持パイプ３１０およびシャフト４００からなる。
【００２５】
図１に示す風力発電装置５００は、主柱２００が４隅に設けられ、その上端部に保持板２１０が設けられる。保持板２１０の下方に、主柱２００を互いに支持するために支持梁２２０が主柱２００と垂直方向に設けられ、主柱２００が傾斜しないように地中から支持柱２３０が設けられている。これらの主柱２００等により構成された櫓内に縦方向に風車３００が設けられている。
【００２６】
主柱２００等により構成された櫓内の中心にシャフト４００が垂直に設けられる。このシャフト４００の下端部には、発電制御装置１００が設けられている。
【００２７】
また、発電制御装置１００の上部で、かつシャフト４００には、複数の翼形状を有する風車３００が設けられる。
【００２８】
この風車３００は、翼形状の羽根が４枚ずつ設けられ、それぞれ水平方向に９０度毎にずらして設けられる。そして、この翼形状の羽根が２本の支持パイプ３１０および２本の保持パイプ３２０によりシャフト４００に固定される。このような風車３００は、直線翼垂直軸型と呼ばれる。なお、本実施の形態においては、風力発電装置５００の構成を１段の風車３００からなることとしたが、これに限定されず、２段、３段、４段または他の任意の段数からなる風車であってもよい。
【００２９】
なお、図示していないが、２本の支持パイプ３１０および２本の保持パイプ３２０と、シャフト４００との間に接続部材を設けてもよい。
【００３０】
この風力発電装置５００は、翼形状の羽根により風力エネルギーを享受し、羽根に揚力が生じて時計回りに回転する。翼形状の羽根を有する風車３００が時計回りに回転することにより、２本の支持パイプ３１０および２本の保持パイプ３２０を介してシャフト４００が時計回りに回転する。そして、シャフト４００の下部に設けられた発電機１００により発電が行なわれる。
【００３１】
次に、発電制御装置１００の詳細について説明を行なう。図２は発電制御装置１００の内部構成の一例を示す模式図である。
【００３２】
図２の発電制御装置１００は、主に４個の発電機１００ａ〜１００ｄ、４個の整流回路１０１ａ〜１０１ｄおよび４個のＤＣ／ＤＣ変換器１０２ａ〜１０２ｄを含む。
【００３３】
図２に示すように、発電機１００ａの三相交流電圧Ｖａｃａ（ＶａｃＵａ、ＶａｃＶａ、ＶａｃＷａ）は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相からなる。同様に、三相交流出力Ｖａｃｂ（ＶａｃＵｂ、ＶａｃＶｂ、ＶａｃＷｂ）、Ｖａｃｃ（ＶａｃＵｃ、ＶａｃＶｃ、ＶａｃＷｃ）、Ｖａｃｄ（ＶａｃＵｄ、ＶａｃＶｄ、ＶａｃＷｄ）は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相からなる。三相交流出力Ｖａｃａ〜ＶａｃｄのＵ相、Ｖ相、Ｗ相は、それぞれ整流回路１０１ａ〜１０１ｄにそれぞれ接続される。
【００３４】
整流回路１０１ａの働きにより電圧ＶｄｃａがＤＣ／ＤＣ変換器１０２ａに供給される。同様に、整流回路１０１ｂ〜１０１ｄの働きにより電圧Ｖｄｃｂ〜ＶｄｃｄがＤＣ／ＤＣ変換器１０２ｂ〜１０２ｄにそれぞれ供給される。
【００３５】
電圧Ｖｄｃａは、ＤＣ／ＤＣ変換器１０２ａによりＤＣ／ＤＣ変換されて系統回路ＰＬに出力される。同様に、電圧Ｖｄｃｂ〜Ｖｄｃｄは、ＤＣ／ＤＣ変換器１０２ｂ〜１０２ｄによりＤＣ／ＤＣ変換されてそれぞれ系統回路ＰＬに出力される。
【００３６】
この場合、発電機１００ａ〜１００ｄの入力段に整流回路１０１ａ〜１０１ｄを有するので、発電機１００ａ〜１００ｄにおいて脈動トルクが生じる。以下、三相交流出力および脈動トルクの詳細について説明する。
【００３７】
図３は図２の三相交流電流Ｉａｃａの変化を示す模式図である。図３の縦軸は、電圧を示し、横軸は時間を示す。
【００３８】
図３に示すように、三相交流電圧ＶａｃａのＵ相（ＶａｃＵａ）、Ｖ相（ＶａｃＶａ）、Ｗ相（ＶａｃＷａ）は、それぞれ１２０度（２π／３）毎の位相差を有する。
【００３９】
続いて、図４は、図２の発電機１００ａのＵ相の電流ＩａｃａＵａ、Ｖ相の出力ＩａｃａＶａ、Ｖ相の出力ＩａｃａＷａおよび脈動トルクＴｑａを示す模式図である。
【００４０】
図４（ａ）は発電機１００ａの３相（Ｕ相−Ｖ相間、Ｖ相−Ｗ相間、Ｗ相−Ｕ相間）の線間電圧を示し、（ｂ）は発電機１００ａのＵ相の発電機電流ＩａｃａＵａに生じる電流変化を示し、（ｃ）は発電機１００ａのＶ相の発電機電流ＩａｃａＶａに生じる電流変化を示し、（ｄ）は発電機１００ａのＷ相の発電機電流ＩａｃａＷａに生じる電流変化を示し、（ｅ）は発電機１００ａに生じる脈動トルクＴｑａを示す。
【００４１】
図４（ａ）に示すように、Ｕ相−Ｖ相間、Ｖ相−Ｗ相間、Ｗ相−Ｕ相間のそれぞれの線間電圧は、６０度毎に位相がずれている。この場合において、Ｕ相から出力される電流変化は、図４（ｂ）に示すように、波形ＡＵと波形ＢＵとの間が１２０度であり、波形ＢＵと波形ＣＵとの間が６０度であり、波形ＣＵと波形ＤＵとの間が１２０度であり、波形ＤＵと波形ＥＵとの間が６０度であり、波形ＥＵと波形ＦＵとの間が１２０度であり、波形ＦＵと波形ＧＵとの間が６０度である。
【００４２】
同様に、図４（ｃ）に示すように、Ｖ相から出力される電流変化は、波形ＡＶと波形ＢＶとの間が６０度であり、波形ＢＶと波形ＣＶとの間が１２０度であり、波形ＣＶと波形ＤＶとの間が６０度であり、波形ＤＶと波形ＥＶとの間が１２０度であり、波形ＥＶと波形ＦＶとの間が６０度であり、波形ＦＶと波形ＧＶとの間が１２０度である。
【００４３】
図４（ｄ）に示すように、Ｗ相から出力される電流変化は、波形ＡＷと波形ＢＷとの間が６０度であり、波形ＢＷと波形ＣＷとの間が１２０度であり、波形ＣＷと波形ＤＷとの間が６０度であり、波形ＤＷと波形ＥＷとの間が１２０度であり、波形ＥＷと波形ＦＷとの間が６０度であり、波形ＦＷと波形ＧＷとの間が１２０度であり、波形ＧＷと波形ＨＷとの間が６０度である。
【００４４】
この結果、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相において電流の乱れが生じるため、発電機１００ａ内における磁界が変動することとなる。その結果、図４（ｅ）に示すように、発電機１００ａ内におけるトルクＴｑａが６０度毎に変動することとなる。
【００４５】
次に、本発明に係る発電機１００ａ〜１００ｄについて説明する。
図５（ａ）は発電機１００ａの内部構成を示し、（ｂ）は発電機１００ｂの内部構成を示し、（ｃ）は発電機１００ｃの内部構成を示し、（ｄ）は発電機１００ｄの内部構成を示す。
【００４６】
図５（ａ）に示すように、発電機１００ａの中心には、シャフト４００が配設されており、そのシャフト４００の周囲にロータ１１０ａが配設されている。ロータ１１０ａには、ロータコア１１１ａが２個配設されている。ロータ１１０ａの外周には、所定の間隙を有してステータ１２０ａが配設されている。ステータ１２０ａには、ステータコア１２１ａが６個均等に配設されている。
【００４７】
同様に、図５（ｂ）に示すように、発電機１００ｂの中心には、シャフト４００が配設されており、そのシャフト４００の周囲にロータ１１０ａが配設されている。ロータ１１０ａには、ロータコア１１１ｂが２個配設されている。このロータコア１１１ｂは、図５（ａ）のロータコア１１１ａと相対的に角度θｄだけずれて配置される。ロータ１１０ｂの外周には、所定の間隙を有してステータ１２０ｂが配設されている。ステータ１２０ｂには、ステータコア１２１ｂが６個均等に配設されている。これらのステータコア１２１ｂは、図５（ａ）のステータコア１２１ａと同位置に配設される。
【００４８】
同様に、図５（ｃ）に示すように、発電機１００ｃの中心には、シャフト４００が配設されており、そのシャフト４００の周囲にロータ１１０ｃが配設されている。ロータ１１０ｃには、ロータコア１１１ｃが２個配設されている。このロータコア１１１ｃは、図５（ａ）のロータコア１１１ａと相対的に角度２θｄだけずれて配置される。ロータ１１０ｃの外周には、所定の間隙を有してステータ１２０ｃが配設されている。ステータ１２０ｃには、ステータコア１２１ｃが６個均等に配設されている。これらのステータコア１２１ｃは、図５（ａ）のステータコア１２１ａと同位置に配設される。
【００４９】
同様に、図５（ｄ）に示すように、発電機１００ｄの中心には、シャフト４００が配設されており、そのシャフト４００の周囲にロータ１１０ｄが配設されている。ロータ１１０ｄには、ロータコア１１１ｄが２個配設されている。このロータコア１１１ｄは、図５（ａ）のロータコア１１１ａと相対的に角度３θｄだけずれて配置される。ロータ１１０ｄの外周には、所定の間隙を有してステータ１２０ｄが配設されている。ステータ１２０ｄには、ステータコア１２１ｄが６個均等に配設されている。これらのステータコア１２１ｄは、図５（ａ）のステータコア１２１ａと同位置に配設される。
【００５０】
以上の図５（ａ）〜図５（ｄ）の発電機１００ａ〜１００ｄを積層させた場合、ロータコア１１１ａ〜１１１ｄがそれぞれ角度θｄずれてシャフト４００に配設されており、ステータコア１２１ａ〜１２１ｄが相対的に同位置に配設される。
【００５１】
ここで、角度θｄは、以下の式に基づくことが好ましい。
【００５２】
θｄ＝６０／ｎ（度）（ここで、ｎは発電機の段数）  ・・・（３）
【００５３】
三相交流出力を入力段にコンデンサ平滑された整流回路を持つ電力変換回路に接続した場合、発電機における脈動トルクは、６０度毎に生じる。したがって、発電機の段数を多くすることにより各発電機から発生する脈動トルクが少しずつ位相がずれて発生する。これにより、合成した脈動トルクのピーク値が小さくなる。位相差θｄは各発電機の脈動トルクをその発生周期６０°の段数で除した値であることが望ましい。
【００５４】
本実施の形態における発電機１００ａ〜１００ｄにおいては、ロータコア１１１ａ〜１１１ｄがシャフト４００に対してずれて配設されることにより、トルク脈動Ｔｑを低減することができる。以下、その効果について図６〜図９を用いて説明する。
【００５５】
図６は、図５の発電機１００ａ〜１００ｄのＵ相の三相交流電流を示す模式図である。図６（ａ）は、三相交流電流ＩａｃＵａの変化を示し、図６（ｂ）は、三相交流電流ＩａｃＵｂの変化を示し、図６（ｃ）は、三相交流電流ＩａｃＵｃの変化を示し、図６（ｄ）は、三相交流電流ＩａｃＵｄの変化を示す。
【００５６】
図６に示すように、発電機１００ａ〜１００ｄのＵ相電流ＩａｃＵａ〜ＩａｃＵｄは、それぞれずれて出力される。すなわち、これは、図５に示した発電機１００ａ〜１００ｄのロータコア１１１ａ〜１１１ｄがそれぞれずれて配設されているため、電流波形に位相差θｄが生じる。
【００５７】
次に、図７は、図５の発電機１００ａ〜１００ｄのＶ相の三相交流電流を示す模式図である。図７（ａ）は、三相交流電流ＩａｃＶａの変化を示し、図７（ｂ）は、三相交流電流ＩａｃＶｂの変化を示し、図７（ｃ）は、三相交流電流ＩａｃＶｃの変化を示し、図７（ｄ）は、三相交流電流ＩａｃＶｄの変化を示す。
【００５８】
図７に示すように、発電機１００ａ〜１００ｄのＶ相電流ＩａｃＶａ〜ＩａｃＶｄは、それぞれ位相差θｄ毎にずれて出力される。すなわち、これは、図５に示した発電機１００ａ〜１００ｄのロータコア１１１ａ〜１１１ｄがそれぞれずれて配設されているため、電流波形に位相差θｄが生じた結果である。
【００５９】
続いて、図８は、図５の発電機１００ａ〜１００ｄのＷ相の三相交流電流を示す模式図である。図８（ａ）は、三相交流電流ＩａｃＷａの変化を示し、図８（ｂ）は、三相交流電流ＩａｃＷｂの変化を示し、図８（ｃ）は、三相交流電流ＩａｃＷｃの変化を示し、図８（ｄ）は、三相交流電流ＩａｃＷｄの変化を示す。
図８に示すように、発電機１００ａ〜１００ｄのＷ相電流ＩａｃＷａ〜ＩａｃＷｄは、それぞれずれて出力される。すなわち、これは、図５に示した発電機１００ａ〜１００ｄのロータコア１１１ａ〜１１１ｄがそれぞれずれて配設されているため、電流波形に位相差θｄが生じる。
【００６０】
最後に、図６〜図８の三相交流出力の電流値が変動することによって発電機１００ａ〜１００ｄの磁界が乱れる。その結果、トルク脈動は以下のようになる。
【００６１】
図９は、図５の発電機１００ａ〜１００ｄのトルク脈動Ｔｑａ〜Ｔｑｄおよび総合トルク脈動Ｔｑを示す模式図である。図９（ａ）は、発電機１００ａのトルク脈動Ｔｑａの変化を示し、図９（ｂ）は、発電機１００ｂのトルク脈動Ｔｑｂの変化を示し、図９（ｃ）は、発電機１００ｃのトルク脈動Ｔｑｃの変化を示し、図９（ｄ）は、発電機１００ｄのトルク脈動Ｔｑｄの変化を示す。また、図９（ｅ）は、発電機１００ａ〜１００ｄの総合した結果のトルク脈動Ｔｑを示す。
【００６２】
図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、発電機１００ａ〜１００ｄのトルク脈動Ｔｑａ〜Ｔｑｄは、それぞれ角度θｄの分だけずれて現れる。すなわち、トルク脈動Ｔｑａに対して、トルク脈動Ｔｑｂは、角度θｄずれて現れ、トルク脈動Ｔｑａに対して、トルク脈動Ｔｑｃは、角度２θｄずれて現れ、トルク脈動Ｔｑａに対して、トルク脈動Ｔｑｄは、角度３θｄずれて現れる。
【００６３】
本実施の形態においては、発電機の個数ｎは４であるので、式（１）より位相差θｄは、６０／４＝１５度となる。したがって、トルク脈動Ｔｑａに対して、トルク脈動Ｔｑｂは、１５度ずれて現れ、トルク脈動Ｔｑａに対して、トルク脈動Ｔｑｃは、３０度ずれて現れ、トルク脈動Ｔｑａに対して、トルク脈動Ｔｑｄは、４５度ずれて現れる。
【００６４】
以上のように、本発明にかかる発電制御装置およびそれを用いた風力発電装置においては、シャフト４００に設けられた複数の発電機１００ａ〜１００ｄから位相差θｄを有する三相交流電流が出力される。そのため、各発電機１００ａ〜１００ｄで発生するトルク脈動も分散される結果となり、合成されたトルク脈動Ｔｑのピーク値を低減することができる。すなわち、トルク脈動Ｔｑを分散して発生させることで、トルク脈動Ｔｑの大きさを平坦化することができ、脈動自体を低減することができる。その結果、直線翼垂直型風車の機構部に振動を誘発させることを防止することができる。
【００６５】
なお、本実施の形態においては、４段の発電機を用いることとしたが、これに限定されず、他の任意の段数の発電機を用いてもよい。
【００６６】
また、ロータコア１１１ａ〜１１１ｄをシャフト４００に対して角度θｄ毎にずらして設けることとしたが、これに限定されず、ロータコア１１１ａ〜１１１ｄの絶対位置を一致させ、ステータコア１２１ａ〜１２１ｄを角度θｄ毎にずらしてもよい。
【００６７】
さらに、４段の発電機のうち、１または複数の発電機の位置を一致させて、他の残りの発電機を異なる位相としてもよい。
【００６８】
上記実施の形態においては、シャフト４００が回転軸に相当し、発電機１００ａ〜発電機１００ｄが複数の発電機に相当し、整流回路１０１ａ〜整流回路１０１ｄが整流回路に相当し、ステータ１２０ａ〜ステータ１２０ｄおよびステータコア１２１ａ〜ステータコア１２１ｄがステータに相当し、ロータ１１０ａ〜ロータ１１０ｄおよびロータコア１１１ａ〜ロータコア１１１ｄがロータに相当し、１５度が位相差θｄに相当し、風車３００が風車に相当し、風力発電装置５００が風力発電装置に相当する。
【００６９】
本発明は、上記の好ましい実施の形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】風力発電装置の一例を示す模式的側面図
【図２】発電制御装置の内部構成の一例を示す模式図
【図３】図２の三相交流出力の変化を示す模式図
【図４】図２の発電機のＵ相、Ｖ相、Ｖ相の出力および脈動トルクを示す模式図
【図５】発電機の内部構成を示す模式図
【図６】図５の発電機のＵ相の三相交流出力を示す模式図
【図７】図５の発電機のＶ相の三相交流出力を示す模式図
【図８】図５の発電機のＷ相の三相交流出力を示す模式図
【図９】図５の発電機のトルク脈動および総合トルク脈動を示す模式図
【符号の説明】
【００７１】
１００ａ〜１００ｄ  発電機
１０１ａ〜１０１ｄ  整流回路
１１０ａ〜１１０ｄ  ロータ
１１１ａ〜１１１ｄ  ロータコア
１２０ａ〜１２０ｄ  ステータ
１２１ａ〜１２１ｄ  ステータコア
３００  風車
４００  シャフト
５００  風力発電装置
θｄ  位相差
【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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