(57)【要約】【課題】  発電機の発電オーバトラブルを回避できる信頼性の高い保安機能を備えた風力発電装置を提供する。【解決手段】  風を受けて回転する羽根車２と、この羽根車２ともに回転する主軸３と、主軸３により駆動される入力回転軸５を有する発電機４とを備えた風力発電装置１において、主軸３と入力回転軸５は、低風速領域では主軸３と入力回転軸５とを同じ回転速度で同時に回転させ、かつ高風速領域では羽根車２および主軸３を前記低風速領域での回転速度を超える高速度で回転させるとともに、入力回転軸５の回転を前記前記低風速領域での回転速度に保持する回転速度制御伝達手段６を介して吻合されている。【選択図】        図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
風を受けて回転する羽根車と、この羽根車ともに回転する主軸と、この主軸により駆動される入力回転軸を有する発電機とを備えた風力発電装置において、
前記主軸と入力回転軸は、低風速領域では主軸と入力回転軸とを同じ回転速度で同時に回転させ、かつ高風速領域では羽根車および主軸を前記低風速領域での回転速度を超える高速度で回転させるとともに、入力回転軸の回転を前記前記低風速領域での回転速度に保持する回転速度制御伝達手段を介して吻合されていることを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の風力発電装置において
前記回転速度制御伝達手段は、入力回転軸の外周面に固着された円筒状の硬質磁性材プラスチックマグネットと、主軸に形成された円筒部の内周面に固着されて前記硬質磁性材プラスチックマグネットの外周との間に円周方向のクリアランスを設けた状態で該硬質磁性材プラスチックマグネットを取り囲む円筒状の半硬質磁性材プラスチックマグネットとを備えている風力発電装置。
【請求項３】
請求項２に記載の風力発電装置において
前記回転速度制御伝達手段の半硬質磁性材プラスチックマグネットは、１，０００ガウス〜１０，０００ガウスの磁束密度と、１００エルステッド〜１，１００エルステッドの保磁力とを備え、前記円周方向のクリアランスの径方向の寸法が０．１ｍｍ〜２．０ｍｍの大きさに設定されている風力発電装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、風力発電装置に係り、より詳しくは、突風や暴風によって羽根車および主軸が高速度回転したときに生じる発電オーバトラブルを回避する保安機能を備えた風力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６に示すように、風力発電装置１は、風を受けて回転する羽根車２と、この羽根車２ともに回転する主軸３と、この主軸３と同時に回転する回転子（図示省略）を有する発電機４とを備えている。このような構成の風力発電装置１によると、突風や暴風などの高風速領域では、羽根車２が高速度回転すると主軸３および図示されていない回転子が高速度回転して、発電機４に発電オーバトラブルが発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特になし
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
その対策として、従来は、オイルリミッターやスプリングリミッターなどの接触式トルクリミッターからなるメカ制御方式によって発電オーバトラブルを回避していた。しかし、メカ制御方式は、製作精度差や気温変動に伴って生じる熱膨張・収縮差などにより故障が発生しやすいばかりか、トルク幅、リップル幅の変動が大きいことにより適正作動の確保が困難な状態を生じやすい。そのため、発電オーバトラブル回避の信頼性が低い問題点を有している。したがって、現今では電子制御方式により前記発電オーバトラブルを回避する手法が採用されている。ところが、電子制御方式は、コストが高くなるとともに、制御動作上のトラブルが比較的多く発生する問題点を有しているので、前記メカ制御方式と同様に、発電オーバトラブル回避の信頼性が低い。
【０００５】
本考案は上記の実情に鑑みてなされたものであって、発電機の発電オーバトラブルを回避できる信頼性の高い保安機能を備えた風力発電装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本考案に係る風力発電装置は、風を受けて回転する羽根車と、この羽根車ともに回転する主軸と、この主軸により駆動される入力回転軸を有する発電機とを備えた風力発電装置において、
前記主軸と入力回転軸は、低風速領域では主軸と入力回転軸とを同じ回転速度で同時に回転させ、かつ高風速領域では羽根車および主軸を前記低風速領域での回転速度を超える高速度で回転させるとともに、入力回転軸の回転を前記前記低風速領域での回転速度に保持する回転速度制御伝達手段を介して吻合されていることを特徴としている。
【０００７】
前記構成によると、通常の風を受けて羽根車および主軸が回転する低風速領域では、羽根車および主軸と入力回転軸とは、回転速度制御伝達手段の作用により同じ回転速度で同時に回転するので、発電機の運転による電力供給を実行できる。一方、突風や暴風などを受けて羽根車および主軸が回転する高風速領域では、回転速度制御伝達手段の作用によって、羽根車および主軸は前記低風速領域での回転速度を超える高速度で回転するものの、入力回転軸の回転は、回転速度制御伝達手段の作用によって前記前記低風速領域での回転速度に保持されるので、発電機の発電オーバトラブルを回避した状態で発電機の運転による電力供給を実行できる。
【０００８】
また、本考案に係る風力発電装置の回転速度制御伝達手段は、入力回転軸の外周面に固着された円筒状の硬質磁性材プラスチックマグネットと、主軸に形成された円筒部の内周面に固着されて前記硬質磁性材プラスチックマグネットの外周との間に円周方向のクリアランスを設けた状態で該硬質磁性材プラスチックマグネットを取り囲む円筒状の半硬質磁性材プラスチックマグネットとを備えている。
【０００９】
これによれば、通常の低風速領域では、円筒状の硬質磁性材プラスチックマグネットと円筒状の半硬質磁性材プラスチックマグネットとの間に生じるヒステリシストルクにより、主軸および円筒状の半硬質磁性材プラスチックマグネットと円筒状の硬質磁性材プラスチックマグネットおよび入力回転軸とは、同じ回転速度で同時に回転するので、発電機の運転による電力供給を実行できる。
【００１０】
一方、突風や暴風などが発生した高風速領域では、硬質磁性材プラスチックマグネットと半硬質磁性材プラスチックマグネットとの間に生じるヒステリシストルクよりも大きい回転力が主軸および円筒状の半硬質磁性材プラスチックマグネットに作用して、主軸および円筒状の半硬質磁性材プラスチックマグネットを前記低風速領域での回転速度を超える高速度で回転させるものの、硬質磁性材プラスチックマグネットおよび入力回転軸の回転は、前記硬質磁性材プラスチックマグネットと半硬質磁性材プラスチックマグネットとの間に生じるヒステリシストルクにより、前記低風速領域での回転速度に保持されるので、発電機の発電オーバトラブルを回避した状態で発電機の運転による電力供給を実行できる。
【００１１】
さらに、本考案に係る風力発電装置における回転速度制御伝達手段の半硬質磁性材プラスチックマグネットは、１，０００ガウス〜１０，０００ガウスの磁束密度と、１００エルステッド〜１，１００エルステッドの保磁力とを備え、前記円周方向のクリアランスの径方向の寸法が０．１ｍｍ〜２．０ｍｍの大きさに設定されている。これによると、ヒステリシストルクを１００％向上させて、ヒステリシス効果の大きいコギングレスで滑らかな動作を得ることができる。
【考案の効果】
【００１２】
本考案によれば、突風や暴風などを受けて羽根車および主軸が回転する高風速領域では、回転速度制御伝達手段の作用によって、羽根車および主軸は低風速領域での回転速度を超える高速度で回転するものの、入力回転軸の回転は、回転速度制御伝達手段の作用によって前記低風速領域での回転速度に保持されるので、発電機の発電オーバトラブルを回避できる信頼性の高い保安機能を備えた風力発電装置の提供が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本考案に係る風力発電装置の一実施形態を示す概略斜視図である。
【図２】回転速度制御伝達手段による主軸と入力回転軸との連結構造の一例を示す拡大断面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】本考案に係る風力発電装置の他の実施形態を示す概略斜視図である。
【図５】本考案に係る風力発電装置のさらに異なる実施形態を示す概略斜視図である。
【図６】従来の風力発電装置の一例を示す概略斜視図である。
【考案を実施するための形態】
【実施例】
【００１４】
以下、本考案に係る風力発電装置の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本考案に係る風力発電装置の第１実施形態を示す斜視図、図２は回転速度制御伝達手段による主軸と入力回転軸との連結構造の一例を示す拡大断面図、図３は図２のIII−III線に沿う断面図である。なお、図６の従来の風力発電装置と同一部分には、同一符号を付して説明する。
【００１５】
図１〜図３において、風力発電装置１は、風を受けて回転する羽根車２と、この羽根車２ともに回転する主軸３と、この主軸３により駆動される入力回転軸５を有する発電機４とを備え、発電機４は入力回転軸５と同時に回転する回転子４ａと、該回転子４ａの外周を取り囲む環状の固定子４ｂとを有する周知のものである。
【００１６】
主軸３と入力回転軸５は、回転速度制御伝達手段６を介して吻合されている。回転速度制御伝達手段６は、通常の風を受けて羽根車２および主軸３が回転する低風速領域では、主軸３と入力回転軸５とを同じ回転速度で同時に回転させ、突風や暴風などが発生した高風速領域では、主軸３の回転速度よりも入力回転軸５の回転速度を低下させるように働く。
【００１７】
回転速度制御伝達手段６は、入力回転軸５の先端部外周面に固着された円筒状の硬質磁性材プラスチックマグネット７と、主軸３の後端部に形成された大径の円筒部３ａの内周面に固着されて前記硬質磁性材プラスチックマグネット７の外周との間に円周方向のクリアランス８を設けた状態で該硬質磁性材プラスチックマグネット７を取り囲む円筒状の半硬質磁性材プラスチックマグネット９とを備えており、半硬質磁性材プラスチックマグネット９は、１，０００ガウス〜１０，０００ガウスの磁束密度と、１００エルステッド〜１，１００エルステッドの保磁力とを備え、前記円周方向のクリアランス８の径方向の寸法が０．１ｍｍ〜２．０ｍｍの大きさに設定されている。
【００１８】
前記構成の風力発電装置１によれば、通常の風を受けて羽根車２および主軸３が回転する低風速領域では、円筒状の硬質磁性材プラスチックマグネット７と円筒状の半硬質磁性材プラスチックマグネット９との間に生じるヒステリシストルクにより、主軸３および円筒状の半硬質磁性材プラスチックマグネット９と円筒状の硬質磁性材プラスチックマグネット７および入力回転軸５とは、同じ回転速度で同時に回転するので、発電機４の運転による電力供給を実行できる。
【００１９】
一方、突風や暴風などを受けて羽根車２および主軸３が回転する高風速領域では、硬質磁性材プラスチックマグネット７と半硬質磁性材プラスチックマグネット９との間に生じるヒステリシストルクよりも大きい回転力が主軸３および円筒状の半硬質磁性材プラスチックマグネット９に作用して、主軸３および円筒状の半硬質磁性材プラスチックマグネット９を前記低風速領域での回転速度を超える高速度で回転させるものの、硬質磁性材プラスチックマグネット７および入力回転軸５の回転は、硬質磁性材プラスチックマグネット７と半硬質磁性材プラスチックマグネット９との間に生じるヒステリシストルクにより、低風速領域での回転速度に保持されるので、発電機４の発電オーバトラブルを回避した状態で発電機４の運転による電力供給を実行できる。
【００２０】
また、本考案に係る風力発電装置１における回転速度制御伝達手段６の半硬質磁性材プラスチックマグネット９は、１，０００ガウス〜１０，０００ガウスの磁束密度と、１００エルステッド〜１，１００エルステッドの保磁力とを備え、前記円周方向のクリアランス８の径方向の寸法が０．１ｍｍ〜２．０ｍｍの大きさに設定されていることによって、ヒステリシストルクを１００％向上させて、ヒステリシス効果の大きいコギングレスで滑らかな動作を得ることができる。
【００２１】
なお、前記実施形態では、水平な主軸３と水平な入力回転軸５とを有する水平軸型の風力発電装置１について説明しているが、図４。図５に示すように、垂直な主軸３と垂直な入力回転軸５とを有する垂直軸型の風力発電装置１にも適用可能である。なお、図４。図５において、図１〜図３の実施形態と同一部分には、同一符号を付して重複する説明は省略する。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
羽根車の回転で発電機を駆動することで、風力エネルギーを電気エネルギーに変換して出力する風力発電装置において、突風や暴風などの高風速領域で羽根車および主軸が回転したときに生じる発電オーバトラブルを回避する。
【符号の説明】
【００２３】
１  風力発電装置
２  羽根車
３  主軸
４  発電機
５  入力回転軸
６  回転速度制御伝達手段
７  円筒状の硬質磁性材プラスチックマグネット
８  クリアランス
９  円筒状の半硬質磁性材プラスチックマグネット
【図１】
0003163269.tif 000003
【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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