(57)【要約】【課題】タワーが回転可能な水平軸風力発電機の提供。【解決手段】タワーが回転可能な水平軸風力発電機は、タワー１２とナセル１３、及びナセル１３に設置するブレード１４を備え、タワー１２、ブレード１４、ナセル１３は、風向の変化に従い回転し、これによりブレード１４は風向に正面対応して、発電効果を向上させられ、こうしてギアボックス１９を省くことができ、ナセル１３がタワー１２に完全には固定されていない従来の水平軸風力発電機に比較し、本考案は製造が容易で、しかも製造コストを引き下げることができる。【選択図】図２
0003157729.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
タワーを中空で環状のベースに設置し、前記タワーの外には、方向転換可能モーター及びギアを設置し、
前記方向転換可能モーターは、地面に固定し、これにより前記タワーを回転させ、
前記タワーが風向に従い回転する時には、そのブレードとナセルもまた一緒に回転し、こうして前記ブレードは風向に正面対応して、発電効果を高められることを特徴とするタワーが回転可能な水平軸風力発電機。
【請求項２】
前記タワーと前記環状ベースの底部は共に、底盤に設置し、前記２個の底盤の間には、スチールボールを設置し、これにより前記タワーの回転動の便を図り、
前記タワーと前記ベースの管壁との間には、回転可能で、かつ辺縁が弧状を呈する偏向鉄リング或いはベアリングを設置し、これにより前記タワーの回転動の便を図ることを特徴とする請求項１に記載のタワーが回転可能な水平軸風力発電機。
【請求項３】
前記タワーと前記ナセルとは、完全に一体に固定し、
これにより前記タワーの回転時には、前記ナセルと前記ブレードの回転を同時に連動することができることを特徴とする請求項１に記載のタワーが回転可能な水平軸風力発電機。
【請求項４】
前記タワーは、中空の鋼管、或いは内部にコンクリートを注入し、強度を高めることを特徴とする請求項１に記載のタワーが回転可能な水平軸風力発電機。
【請求項５】
前記タワーの回転は、風向計の信号に従い、地面に固定する方向転換可能モーター及びギアボックス、或いはウィンチ、或いは前記タワーに固定する尾翼により制御されることを特徴とする請求項１に記載のタワーが回転可能な水平軸風力発電機。
【請求項６】
前記ベースは、陸地上、或いは海面上の浮動プラットフォームに設置し、
前記浮動プラットフォームは、ワイヤーにより海底ベースに繋がれることを特徴とする請求項１に記載のタワーが回転可能な水平軸風力発電機。
【請求項７】
前記ナセルは、比較的低い位置に設置し、前記タワーに固定するサポートフレームにより支えて固定し、
前記ナセルと前記主回転軸との間は、動力伝送装置により、動力を、主ベアリングにより、発電機へと伝えることを特徴とする請求項１に記載のタワーが回転可能な水平軸風力発電機。
【請求項８】
前記動力伝送装置は、多段階式で、回転速度を高め、
こうして、従来のファンが備えるギアボックスを省くことができることを特徴とする請求項７に記載のタワーが回転可能な水平軸風力発電機。
【請求項９】
前記主回転軸は、別に１本、或いは２本のサブタワーを増設可能で、
前記サブタワーは、キャスターにより地面に設置され、メインタワーに従い回転することを特徴とする請求項７に記載のタワーが回転可能な水平軸風力発電機。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案はタワーが回転可能な水平軸風力発電機に関し、特にタワー、ブレード、ナセルが風の変化に従い回転するタワーが回転可能な水平軸風力発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
水平軸風力発電機(HAWT Horizontal Axis Wind Turbine)は、その回転軸と地面とが平行な発電機構造である。
図１に示すように、水平軸風力発電機は、ヨーギア及びベアリング(yaw gear and bearing)１１、タワー(tower)１２、ナセル(nacelle)１３を備える。
ナセル１３は、ギアボックス、ブレーキ、発電機を備える。
ナセル１３は、ベアリングを備え、ブレード(blades)１４を連接する。
図１中の矢印は、風向１０を示す。
【０００３】
タワー１２は、地面０１に完全に固定される。
ナセル１３とブレード１４は、風向１０の変化に従い、回転する。
よって、タワー１２及びナセル１３を接続するヨーギア及びベアリング１１は、ブレード１４、ナセル１３の重量、風力、及びモーターを回転させる動力などの多種の力量を同時に受け止めなければならない。
そのため、その機械構造は脆弱で、技術の難度が高く、コストが高くついてしまう。
本考案は、従来の水平軸風力発電機の上記した欠点に鑑みてなされたもので、製造が容易で、コスト低下を達成することができる。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
本考案が解決しようとする課題は、発電機のタワー、ブレード、ナセルが風向の変化に従い回転するため、ギアボックスを省くことができ、風力発電機の技術をより簡単にし、製造をより容易にし、製造コストを引き下げることができるタワーが回転可能な水平軸風力発電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本考案は下記のタワーが回転可能な水平軸風力発電機を提供する。
タワーが回転可能な水平軸風力発電機は、水平軸風力発電機のタワーとナセルを完全に固定し、該タワーを、地面に固定する環状中空ベースに設置し、該ベース内の底部に備えるスチールボールにより、その重量を支え、該ベースと該タワーとの間には、ベアリング或いは簡単な可動円形鉄リング或いはスチールボールを設置可能で、
該タワー外には、方向転換可能モーター及びギア、或いは簡単なウィンチを設置し、或いは尾翼に置換することができ、
該ナセルとブレードが、風向に従い回転すると、該タワーもそれに従い回転し、従来の構造の方向転換可能ギアとベアリングが受けていた力を分散することができ、
該ブレード、該ナセル、該タワーの重量は、該ベース内の底部に備えるスチールボールにより受け止め、該方向転換可能モーター及びギアの重量は、地面が受け止め、
正面からの風力は、該ベースと該鉄リングにより受け止め、該方向転換可能モーターの回転動力は、ギアにより、該タワーに固定され、受け止められ、
該ナセルは、比較的低い位置に設置可能で、これにより動力伝送装置は、動力を回転軸により発電機に伝え、こうして該タワーが受ける湾曲のトルクを減少させ、しかもこれによりギアボックスを省くことができ、こうして風力発電機の技術を簡単にし、製造を容易にし、製造コストを低下させることができ、
該尾翼により、該方向転換可能モーターに置換するなら、該尾翼は金属板或いはプラスチック板により製造し、或いは帆布、或いは化学繊維により製造し、これにより風力が過大である時には、自動的に収納し、強風の受力を回避可能で、
該主回転軸は、前、後に別にサポートフレームにより、キャスターを設置して支えることができ、
該ベースは、海上浮動プラットフォームに設置可能で、該プラットフォームは、ケーブルにより、海底ベースに繋ぐ。
【考案の効果】
【０００６】
本考案タワーが回転可能な水平軸風力発電機のタワー及びナセル、及びナセルに設置するブレードにより、水平軸風力発電機のタワー、ブレード、ナセルは、風向の変化に従い回転可能となり、こうして風力発電機の技術をより簡単にし、製造をより容易にし、しかも製造コストを引き下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】従来の風力発電機の構造を示す模式図である。
【図２】本考案タワーが回転可能な水平軸風力発電機において、その第一実施例の構造を示す模式図である。
【図３】本考案タワーが回転可能な水平軸風力発電機において、その第二実施例の構造を示す模式図である。
【図４】本考案タワーが回転可能な水平軸風力発電機において、その第三実施例の構造を示す模式図である。
【図５】本考案タワーが回転可能な水平軸風力発電機において、その第四実施例の構造を示す模式図である。
【図６】本考案タワーが回転可能な水平軸風力発電機を、海上プラットフォームに設置する実施例の模式図である。
【考案を実施するための形態】
【０００８】
以下に図面を参照しながら本考案を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
図２に示すように、本考案タワーが回転可能な水平軸風力発電機の第一実施例は、ナセル１３とタワー１２を完全に一体に固定する。
よって、図１に示すヨーギア及びベアリング１１を省くことができ、風力発電機の製造を簡単にし、製造コストを引き下げることができる。  
【０００９】
ベース１５は、中空の鋼管により製造し、地面０１以下に埋設する(或いは、海上の浮動プラットフォーム３２に設置する)。
これにより、タワー１２は、ベース１５に嵌め込まれ、１個或いは数個であるスチールボール１６上に設置され、底盤２３により受け止め、固定リング２４により固定する。
固定リング２４は、辺縁或いは中央に設置し、これにより数個のスチールボール１６を採用する。
さらに、ベアリング (或いは、回転可能で、辺縁が弧状を呈する偏向鉄リング或いはスチールボール)１７A、１７Bにより、タワー１２とベース１５との間に設置される。
これにより、タワー１２の回転の便を図り、タワー１２に固定する固定鉄リング２２A、２２Bにより支える。  
【００１０】
ギア１８は、タワー１２上に設置し、方向転換可能モーター及びギアボックス１９により、風向計により計測された風向に従い、タワー１２を回転させる。
これにより、ナセル１３のブレード１４は連動され回転し、風向に照準を合わせることができる。  
【００１１】
前記の構造は、図１に示すヨーギア及びベアリング１１が受け止めていた数種の力量を以下のように分散させることができる。
１．ナセル１３、タワー１２、ブレード１４の重量は、スチールボール１６、底盤２３により受け止める。内、タワー１２は中空鋼管で、或いはコンクリートを注入して強度を高めることができる。
２．方向転換可能モーター及びギアボックス１９の重量は、地面０１、或いはそのサポートフレームにより受け止める。
３．向かい風の風力は、ベアリング１７A、１７B、及びベース１５により受け止める。
４．方向転換の回転力は、ギア１８により受け止める。
すなわち、本考案の風力発電機は、各部分の応力を減少させることができ、よって機械構造を簡単にし、製造コストを低下させることができる。
【００１２】
図３に示すように、本考案の方向転換可能モーター及びギアボックス１９の第二実施例では、ウィンチ(winch)３０により、スチールワイヤー３１を巻き上げ、風向信号に従い、正、反回転を行わせ、或いは尾翼２０により置換することができる。
尾翼２０、或いはウィンチ３０は、風向に従い、タワー１２を回転させる。
これにより、ブレード１４正面は、風向に向かうが、もし回転が、電力ケーブルが耐えられる回転数を超えてしまった場合には、ウィンチ３０を自動的に起動し、これによりタワー１２は回転して復位する。
尾翼２０は、サポートフレーム２１A、２１Bにより、タワー１２に固定される。
尾翼２０は、金属板、プラスチック板、或いは帆布、或いは化学繊維により製造し、これにより強風(30m/sec)時には、自動的に収納し、受力を減少させることができる。
【００１３】
本考案の第三実施例では、ナセル１３を比較的低い位置に設置する。
図４に示すように、ナセル１３はサポートフレーム２１A上に固定し、その主回転軸２５は、１個或いは多数のベアリング２６によって、タワー１２により支えられる。
ギア(或いは、スライドホイール)２７は、主回転軸２５上に固定され、ギアチェーン(或いは、ワイヤーチェーン)２８により、動力を、ナセル１３に伝えて発電する。
こうして、ナセル１３のタワー１２に対する湾曲のトルクを引き下げることができ、多段階式ギア及びチェーンにより回転速度を上げ、従来のファンにおけるギアボックスを省くことができる。
【００１４】
本考案の第四実施例では、多数のサポートフレームにより、主回転軸２５及びサポートフレーム２１Aを支える。
図５に示すように、サブタワー１２A、１２Bにより、各ベアリング２６A、２６B及びキャスター２９A、２９Bを、主回転軸２５と地面０１との間に支える。
これにより、タワー１２は回転動が可能となる。
【００１５】
図６に示すように、本考案はベース１５を、海上面０２上の海上浮動プラットフォーム３２上に設置し、固定フレーム３５により固定することができる。
海上浮動プラットフォーム３２は、ワイヤー３３により、海底固定ベース３４に繋ぎ、漂流を防止する。
【００１６】
上記のように、本考案のタワー及びナセル、及びナセルに設置するブレードにより、水平軸風力発電機のタワー、ブレード、ナセルは、風向の変化に従い回転可能となり、こうして風力発電機の技術をより簡単にし、製造をより容易にし、しかも製造コストを引き下げることができる。
【００１７】
本考案の名称と内容は、本考案技術内容の説明に用いたのみで、本考案を限定するものではない。本考案の精神に基づく等価応用或いは部品（構造）の転換、置換、数量の増減はすべて、本考案の保護範囲に含むものとする。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本考案は実用新案の要件である新規性を備え、従来の同類製品に比べ十分な進歩を有し、実用性が高く、社会のニーズに合致しており、産業上の利用価値は非常に大きい。
【符号の説明】
【００１９】
０１  地面
０２  海上面
１０  風向
１１  ヨーギア及びベアリング
１２  タワー
１２A、１２B  サブタワー
１３  ナセル
１４  ブレード
１５  ベース
１６  スチールボール
１７A、１７B  ベアリング(或いは、回転可能で、辺縁が弧状を呈する偏向鉄リング或いはスチールボール)
１８  ギア
１９  方向転換可能モーター及びギアボックス
２０  尾翼
２１A、２１B  サポートフレーム
２２A、２２B  固定鉄リング
２３  底盤
２４  固定リング
２５  主回転軸
２６、２６A、２６B  ベアリング
２７  ギア(或いは、スライドホイール)
２８  ギアチェーン(或いはワイヤーチェーン)
２９A、２９B  キャスター
３０  ウィンチ
３１  スチールワイヤー
３２  海上浮動プラットフォーム
３３  ワイヤー
３４  海底固定ベース
３５  固定フレーム
【図１】
0003157729.tif 000003
【図２】
0003157729.tif 000004
【図３】
0003157729.tif 000005
【図４】
0003157729.tif 000006
【図５】
0003157729.tif 000007
【図６】
0003157729.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成21年8月28日(2009.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
前記ナセルは、比較的低い位置に設置し、前記タワーに固定するサポートフレームにより支えて固定し、
前記ナセルと主回転軸との間は、動力伝送装置により、動力を、主ベアリングにより、発電機へと伝えることを特徴とする請求項１に記載のタワーが回転可能な水平軸風力発電機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
前記動力伝送装置は、多段階式で、回転速度を高め、
こうして、ファンが備えるギアボックスを省くことができることを特徴とする請求項７に記載のタワーが回転可能な水平軸風力発電機。
【手続補正書】
【提出日】平成21年10月9日(2009.10.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
前記ナセルは、比較的低い位置に設置し、前記タワーに固定するサポートフレームにより支えて固定し、
前記ナセルと主回転軸との間は、動力伝送装置により、動力を、主ベアリングから、発電機へと伝えることを特徴とする請求項１に記載のタワーが回転可能な水平軸風力発電機。
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月22日(2009.12.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
タワーを中空で環状のベースに設置し、前記タワーの外には、方向転換可能モーター及びギアを設置し、
前記方向転換可能モーターは、地面に固定し、これにより前記タワーを回転させ、
前記タワーが風向に従い回転する時には、そのブレードとナセルもまた一緒に回転し、こうして前記ブレードは風向に正面対応して、発電効果を高められることを特徴とするタワーが回転可能な水平軸風力発電機。
【請求項２】
前記タワーと前記環状ベースの底部は共に、底盤に設置し、前記２個の底盤の間には、スチールボールを設置し、これにより前記タワーの回転動の便を図り、
前記タワーと前記ベースの管壁との間には、回転可能で、かつ辺縁が弧状を呈する偏向鉄リング或いはベアリングを設置し、これにより前記タワーの回転動の便を図ることを特徴とする請求項１に記載のタワーが回転可能な水平軸風力発電機。
【請求項３】
前記タワーと前記ナセルとは、完全に一体に固定し、
これにより前記タワーの回転時には、前記ナセルと前記ブレードの回転を同時に連動することができることを特徴とする請求項１に記載のタワーが回転可能な水平軸風力発電機。
【請求項４】
前記タワーは、中空の鋼管、或いは内部にコンクリートを注入し、強度を高めることを特徴とする請求項１に記載のタワーが回転可能な水平軸風力発電機。
【請求項５】
前記タワーの回転は、風向計の信号に従い、地面に固定する方向転換可能モーター及びギアボックス、或いはウィンチ、或いは前記タワーに固定する尾翼により制御されることを特徴とする請求項１に記載のタワーが回転可能な水平軸風力発電機。
【請求項６】
前記ベースは、陸地上、或いは海面上の浮動プラットフォームに設置し、
前記浮動プラットフォームは、ワイヤーにより海底ベースに繋がれることを特徴とする請求項１に記載のタワーが回転可能な水平軸風力発電機。
【請求項７】
前記ナセルは、比較的低い位置に設置し、前記タワーに固定するサポートフレームにより支えて固定し、
前記ナセルと主回転軸との間は、動力伝送装置により、動力を、主回転軸から、発電機へと伝えることを特徴とする請求項１に記載のタワーが回転可能な水平軸風力発電機。
【請求項８】
前記動力伝送装置は、多段階式で、回転速度を高め、
こうして、ファンが備えるギアボックスを省くことができることを特徴とする請求項７に記載のタワーが回転可能な水平軸風力発電機。
【請求項９】
前記主回転軸は、別に１本、或いは２本のサブタワーを増設可能で、
前記サブタワーは、キャスターにより地面に設置され、メインタワーに従い回転することを特徴とする請求項７に記載のタワーが回転可能な水平軸風力発電機。