(57)【要約】      （修正有）【課題】回転軸に、慣性力に加えて衝撃力を用いた回転力の補助を行なうことにより、効果的な回転力補助を行なうことのできる回転補助装置を提供する。【解決手段】回転軸３に装着されて、回転軸に補助的に回転力を付与するようにした回転補助装置であって、回転軸に一体に装着された回転盤４と、回転盤に対して回転面方向に移動可能に設けられた可動部材５とを備え、回転盤には、可動部材が当接させられて、可動部材の、回転盤の回転方向後方への回動位置を規制する第１の係止部Ａと、可動部材の、回転盤の回転方向前方への回動位置を規制する第２の係止部Ｂが設けられ、可動部材が、回転軸回りの回動領域の下死点を超えた位置から上死点近傍に至る領域において、自重により第１の係止部Ａに当接し、かつ、上死点近傍を通過する際に、自重により第２の係止部Ｂへ向かって揺動して第２の係止部Ｂに衝突するようになされている。【選択図】図２
2017129172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に装着されてこの回転軸に補助的に回転力を付与するようにした回転補助装置であって、前記回転軸に一体に装着された回転盤と、この回転盤に対してその回転面方向に移動可能に設けられた可動部材とを備え、前記回転盤に、前記可動部材が当接させられて、この可動部材の、前記回転盤の回転方向後方への回動位置を規制する第１の係止部と、前記可動部材の、前記回転盤の回転方向前方への回動位置を規制する第２の係止部が設けられ、前記可動部材が、前記回転軸回りの回動領域の下死点を超えた位置から上死点近傍に至る領域において、その自重により前記第１の係止部に当接し、かつ、上死点近傍を通過する際に、その自重により前記第２の係止部へ向かって揺動してこの第２の係止部に衝突するようになされていることを特徴とする回転補助装置。
【請求項２】
前記可動部材、前記第１および第２の係止部が、前記回転盤に、前記回転軸回りに等間隔で複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の回転補助装置。
【請求項３】
前記第１および第２の係止部を備えた回転盤と前記可動部材が、前記回転軸に、その軸線方向に間隔をおいた複数箇所に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに記載の回転補助装置。
【請求項４】
前記回転軸の軸線方向に間隔をおいて設けられた可動部材が、相互に前記回転軸回りにずれて配置されていることを特徴とする請求項３に記載の回転補助装置。
【請求項５】
前記可動部材と前記回転盤との間に、前記可動部材を前記第２の係止部へ向けて付勢する付勢部材が設けられており、この付勢部材の付勢力が、前記可動部材が下死点近傍から上死点近傍に至る領域を移動する間に、この可動部材の前記第１の係止部への当接を許容する範囲に設定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れかに記載の回転補助装置。
【請求項６】
前記回転軸に、この回転軸の軸線と同一の回転軸線を有する円盤状の回転錘が一体に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れかに記載の回転補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転補助装置に係わり、特に、風力発電装置における駆動源となる風車によって回転させられる発電機に補助的な回転力を付与するようにした回転補助装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転軸に補助的な回転を付与するために種々の対策が採られている。
たとえば、風力発電装置において採用されている対策が特許文献１に示されている。
【０００３】
この技術は、風車の上端に設けられているナセル内に発電機を設置するとともに、この発電機の回転軸に円盤状のフライホイールを一体に設けたもので、前記フライホイールの回転の慣性力を利用して前記発電機の回転軸に補助的な回転力を付加することにより、前記発電機の駆動源としての前記風車に回転変動が生じた際に、前記発電機の回転ムラを抑制するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１５５８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前述したナセルは、相当な高さを有する支柱の先端に設けられるものであるから、風力発電装置の健全性を考慮すると、装着できるフライホイールの質量が制限され、これに伴い、前記発電機に与える補助的な回転力も制限される。
【０００６】
本発明は、前述した従来の技術において残されている問題点を解決せんとしてなされたもので、回転軸に、慣性力に加えて衝撃力を用いた回転力の補助を行なうことにより、効果的な回転力補助を行なうことのできる回転補助装置を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る回転補助装置は、前述した課題を解決するために、回転軸に装着されてこの回転軸の回転変動を抑制するようにした回転補助装置であって、前記回転軸に一体に装着された回転盤と、この回転盤に対してその回転面方向に移動可能に設けられた可動部材とを備え、前記回転盤に、前記可動部材が当接させられて、この可動部材の、前記回転盤の回転方向後方への回動位置を規制する第１の係止部と、前記可動部材の、前記回転盤の回転方向前方への回動位置を規制する第２の係止部が設けられ、前記可動部材が、前記回転軸回りの回動領域の下死点を超えた位置から上死点近傍に至る領域において、その自重により前記第１の係止部に当接し、かつ、上死点近傍を通過する際に、その自重により前記第２の係止部へ向かって揺動してこの第２の係止部に衝突するようになされていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の回転補助装置は、たとえば、前記回転軸を、回転伝達手段を用いて風車等の駆動源に連結することにより使用される。
【０００９】
このような構成とすることにより、前記回転軸が駆動源によって回転させられると、この回転に伴って、前記回転盤、および、前記可動部材も前記回転軸回りに回転移動させられる。
【００１０】
このような前記回転盤、および、前記可動部材の回転移動により、これらの合計質量に応じた慣性力が前記回転軸に作用し、この回転軸に補助的な回転力が付加される。
【００１１】
一方、前記可動部材はその自重により、その回転移動の下死点近傍から上死点近傍へ向かう領域において、前記回転盤の前記第１の係止部に当接させられて、前記回転盤と一体となって回転移動する。
【００１２】
ここで、前記可動部材は、その回転移動方向前方に設けられている前記第２の係止部に対して、所定の間隔をおいて対峙させられている。
【００１３】
これより、前記可動部材が上死点近傍に至り、その重心が前記回転軸の中心を通る鉛直面よりも回転方向前方に移動した際に、前記可動部材がその自重により、前記第２の係止部へ向けて揺動し、この第２の係止部へ衝突する。
【００１４】
したがって、この際の衝撃力が、前記回転軸に補助的な回転力として作用し、この衝撃力と前述した慣性力とが協働して前記回転軸に補助的な回転力を与えることができる。
【００１５】
このように、慣性力と衝撃力とによって補助的な回転力が与えられることにより、駆動源の回転に変動が生じた場合にあっても、それによって回転させられる回転軸の回転ムラが抑制される。
【００１６】
ここで、前記回転軸に発電機を接続しておくことにより発電を行なうことができ、かつ、前記発電機を、この発電機を駆動する駆動源に対し、本回転補助装置を介して接続することにより、前記発電機と駆動源とを独立させることができる。
【００１７】
したがって、前記駆動源から重量物を切り離してこの重量物の質量を確保し、慣性力の増加を図ることができる。
【００１８】
前記可動部材、前記第１および第２の係止部を、前記回転盤に、前記回転軸回りに等間隔で複数設けることが好ましい。
【００１９】
このような構成とすることにより、前述した衝撃力の発生間隔を狭めて、この衝撃力を増加させることができる。
【００２０】
そして、前記第１および第２の係止部を備えた回転盤と前記可動部材を、前記回転軸に、その軸線方向に間隔をおいた複数箇所に設けるようにしてもよい。
【００２１】
このような構成とすることにより、前記回転軸に装着される可動部の質量を増加させて前記慣性力を高め、また、前記可動部材を増やしてこれらによって生じさせられる衝撃力も高めることができる。
【００２２】
そして、前記回転軸線方向に隣り合う複数の前記可動部材を、前記回転軸回りにずらして配置することが好ましい。
【００２３】
このような構成とすることにより、前記可動部材によって生じさせられる衝撃力の発生間隔をさらに狭めることにより、この衝撃力を均一化することができる。
【００２４】
また、前記可動部材と前記回転盤との間に、前記可動部材を前記第２の係止部へ向けて付勢する付勢部材を設けておくことが好ましい。
そして、前記付勢部材の付勢力を、前記可動部材が下死点近傍から上死点近傍に至る領域を移動する間に、この可動部材の前記第１の係止部への当接を許容する範囲に設定する。
【００２５】
このような構成とすることにより、上死点近傍において、前記可動部材が前記第２の係止部へ向かって揺動する際に、その揺動動作が、前記付勢部材によって確実かつ迅速に行なわれる。
また、その付勢部材の付勢力も、前述した衝撃力に加わる。
【００２６】
一方、前記可動部材が下死点近傍から上死点近傍へ向けて移動する際に、この可動部材は、前記第２の係止部から離れて前記第１の係止部へ向けて揺動するが、その際に、前記付勢部材の付勢力に抗して揺動する。
【００２７】
したがって、前述した揺動動作が緩やかに行なわれ、前記可動部材と第１の係止部との衝突が緩和される。
【００２８】
さらに、前記回転軸に、この回転軸の軸線と同一の回転軸線を有する円盤状の回転錘を一体に設けることもできる。
【００２９】
このような構成とすることにより、回転軸にその回転方向の慣性力を作用させるための質量を増加させて、前記慣性力を増加させることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の回転補助装置によれば、回転軸に、慣性力に加えて衝撃力を用いて補助的な回転力を与えることができるので、効果的な補助回転力を生じさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す正面図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すもので、要部の拡大斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態を示すもので、基体構成体を示す正面図である。
【図５】本発明の一実施形態を示すもので、基体構成体を示す背面図である。
【図６】本発明の一実施形態を示すもので、動作を説明するための正面図である。
【図７】本発明の他の実施形態を示す正面図である。
【図８】本発明の変形例を示す縦断面図である。
【図９】本発明のさらに他の実施形態を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の一実施形態を図１ないし図８を参照して説明する。
これらの図において、符号１は、本実施形態に係わる回転補助装置を示し、基体２に回転自在に支持された回転軸３に装着されて、この回転軸３に補助的に回転力を付与するようにした回転補助装置１であって、前記回転軸３に一体に装着された回転盤４と、この回転盤４に対してその回転面内において揺動可能に設けられた可動部材５とを備え、図２に示すように、前記回転盤４には、前記可動部材５が当接させられて、この可動部材５の、前記回転盤４の回転方向後方への回動位置を規制する第１の係止部Ａと、前記可動部材５の、前記回転盤４の回転方向前方への回動位置を規制する第２の係止部Ｂが設けられ、前記可動部材５が、前記回転軸回りの回動領域の下死点を超えた位置から上死点近傍に至る領域において、その自重により前記第１の係止部Ａに当接し、かつ、上死点近傍を通過する際に、その自重により前記第２の係止部Ｂへ向かって揺動してこの第２の係止部Ｂに衝突するようになされている。
【００３３】
さらに詳述すれば、前記基体２は、前記回転軸３の長さ方向から付き合わされる一対の基体構成体２ａ・２ｂによって構成され、内部に空間部を形成するようになっている。
【００３４】
これらの基体構成体２ａ・２ｂの側壁の中央には貫通孔が形成されて、それぞれの貫通孔に、ベアリング６を介して前記回転軸３が回転自在に、かつ、貫通した状態で支持されている。
【００３５】
前記回転盤４は、図１および図２に示すように、肉厚の円盤状に形成されており、その中心に前記回転軸３が挿通されることによってこの回転軸３に装着され、この回転軸３との間に介装されるキー７によって、この回転軸３回りの相対回動が拘束されている。
【００３６】
前記回転盤４には、その中心部に前記回転軸３が嵌合させられるボス部４ａが形成されている。
【００３７】
また、前記回転盤４には、前記ボス部４ａの近傍から外周縁にかけて、所定の中心角を有し、かつ、半径方向外方に開口する扇形凹部８が、図２に示すように、中心軸線回りに１２０°の間隔で３カ所に形成されている。
【００３８】
さらに、前記各扇形凹部８の底部には、図３に示すように、一対のフランジ９が、中心軸線方向に間隔をおいて一体に形成されており、これら一対のフランジ９のそれぞれには、前記中心軸線方向に沿った貫通孔９ａが同軸状に形成されている。
【００３９】
前記可動部材５は、前記扇形凹部８と同様に扇形状に形成されており、その中心角が前記扇形凹部８よりも小さく形成されていることにより、この扇形凹部８内に収納可能となされている。
【００４０】
また、前記可動部材５は、前記回転盤４の厚みとほぼ同等の厚みに形成され、前記扇形凹部８内に収納された状態において、前記回転盤４と同一面内に位置させられるようになっている。
【００４１】
一方、前記可動部材５の要部分（最も狭められた部位で、前記扇形凹部８の底部に位置させられる部分）が、前記一対のフランジ９間へ挿入可能な厚みに形成されているとともに、その厚み方向に沿った貫通孔５ａが形成さている。
【００４２】
この貫通孔５ａは、前記フランジ９に形成されている貫通孔９ａとほぼ等しい内径に形成されている。
【００４３】
前記可動部材５は、前記各扇形凹部８の内部にそれぞれ配置される。
そして、各可動部材５の要部分を前記一対のフランジ９間に挿入して、前記フランジ９の貫通孔９ａおよび前記可動部材５の貫通孔５ａを重畳させた状態で、図３に矢印で示すように、これらの貫通孔５ａ・９ａに係止ピン１０を嵌合させることによって、前記可動部材５が前記回転盤４に揺動自在に装着される。
【００４４】
一方、図２に矢印で示すように、前記回転盤４の回転方向を反時計回りとした場合、前記扇形凹部８の、前記回転方向後方の側面８ａが、前記可動部材５に対峙させられる前記第１の係止部Ａとなされ、回転方向前方の側面８ｂが、前記可動部材５が対峙させられる前記第２の係止部Ｂとなされている。
【００４５】
このように前記回転盤４に取り付けられた前記可動部材５は、前記第１の係止部Ａを構成する側面８ａと前記第２の係止部Ｂを構成する側面８ｂとで形成される前記扇形凹部８内において、前記回転盤４の面方向に揺動させられるようになっている。
【００４６】
さらに、本実施形態においては、前記可動部材５の揺動方向前後の面に、消音部材１１が取り付けられており、前記可動部材５の揺動に伴う前記側面８ａ・８ｂとの当接時の衝撃音を緩和するようになっている。
【００４７】
さらに、前記回転軸３の、前記基体２から外部に突出させられた一端部には、ギヤ−等の回転伝達機構１２を介して発電機１３が接続され、他端部には、回転入力用のドリブンギヤー１４が装着されている。
【００４８】
そして、前記ドリブンギヤー１４には、駆動源１５としての風車の回転軸が、チェーンやベルト等の動力伝達無端帯１６を介して接続されている。
【００４９】
このように構成された本実施形態の回転補助装置１は、前記回転軸３が、前記駆動源１５によって、図２の矢印方向に回転させられる。
【００５０】
この回転軸３の回転に伴い、前記回転盤４も同様に回転させられ、さらに、前記各可動部材５が、前記回転軸３回りに移動させられる。
【００５１】
このような可動部材５の移動に際して、前記回転軸３の下方位置（すなわち下死点）と、前記回転軸３の上方位置（すなわち、上死点）を結び前記回転軸３の軸線をとおる鉛直面を境界面として、この境界面の一方側の領域が前記可動部材５の下降領域で、他方の領域が前記可動部材５の上昇領域となる。
【００５２】
そして、前記下降領域にある前記可動部材５は、図２に示すように、その自重によって前述した回転方向前方へ揺動して前記第２の係止部Ｂを構成する側面８ｂに当接させられる。
また、前記上昇領域にある前記可動部材５は、図２に示すように、その自重によって前述した回転方向後方へ揺動して前記第１の係止部Ａを構成する側面８ａに当接させられる。
【００５３】
ここで、前述した回転盤４の回転が継続し、前記上昇領域にある前記可動部材５が上死点を超えて下降領域に移動すると、前記第１の係止部Ａに当接させられていた前記可動部材５が、その自重により、前記第１の係止部Ａから離間して前記第２の係止部Ｂへ向けて揺動させられることにより、図６に示すように、前記第２の係止部Ｂに当接させられる。
【００５４】
そして、前述した可動部材５の前述した揺動動作は、この可動部材５の重心位置が前述した上死点を通過した瞬間に行なわれる。
したがって、前記揺動動作が急激に行なわれて、前記可動部材５が前記第２の係止部Ｂに当接した際に、この第２の係止部Ｂに衝撃力を与える。
【００５５】
このように前記第２の係止部Ｂに与えられた衝撃力は、前記回転盤４を経て前記回転軸３に回転力として付加される。
【００５６】
一方、前記回転盤４や前記可動部材５はともに質量があることから、その回転に伴う慣性力を前記回転軸３へ与えている。
【００５７】
したがって、本実施形態の回転補助装置１にあっては、前記回転軸３に、慣性力と衝撃力とによって補助的な回転力を与えることができる。
【００５８】
この結果、前記回転軸３の回転を安定させることができ、前記駆動源１５における回転変動の影響を抑制することができる。
【００５９】
そして、本実施形態のように、前記回転軸３に前記発電機１３を接続した場合、この発電機１３の回転ムラを抑制して安定した発電を可能にする。
【００６０】
一方、本実施形態の回転補助装置１は、前記駆動源１５に前記動力伝達無端帯１６によって接続されて、前記駆動源１５から独立して設置されている。
【００６１】
したがって、前記駆動源１５に重量物を配置することなく、前記回転軸３に十分な回転力を生じさせることができ、これによって、前記駆動源１５に構造的な制約がかかってしまうことを防止することができ、前記駆動源１５の設計の自由度を高めることができる。
【００６２】
なお、前記実施形態において示した各構成部材の諸形状や寸法等は一例であって、適用する駆動源の種類や設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００６３】
たとえば、図７に示すように、前記可動部材５と前記回転盤４との間に、前記可動部材５を前記第２の係止部Ｂへ向けて付勢する付勢部材１７を設けるようにしてもよい。
【００６４】
そして、この付勢部材１７の付勢力を、前記可動部材が下死点近傍から上死点近傍に至る領域を移動する上昇領域にある間に、この可動部材５の前記第１の係止部Ａへの当接を許容する範囲に設定する。
【００６５】
このような構成とすることにより、前記可動部材５が前記第２の係止部Ｂへ向けて揺動する際に、その動作を前記付勢部材１７によって加速させて、発生される衝撃力を高めることができる。
【００６６】
また、下降領域から上昇領域に移行する際に、前記可動部材５が、第２の係止部Ｂから第１の係止部Ａへ向けて揺動させられるが、その揺動動作に対して、前記付勢部材１７が抗力として働き、これによって、前記可動部材５と前記第１の係止部Ａとの衝撃力を緩和することができる。
【００６７】
さらに、図８に示すように、前記回転補助装置１を前記回転軸３の軸線方向に間隔をおいて複数組み（図示例では２組み）設けておくこともできる。
【００６８】
このような構成とすることにより、可動部分の質量を増加させて、前記回転軸３に作用する慣性力を高めることができる。
【００６９】
この場合、前記可動部材５を、各組み間において、前記回転軸３回りにずらして配置することが好ましい。
【００７０】
さらに、図８に示すように、前記回転軸３に、この回転軸３の軸線と同一の回転軸線を有する円盤状の回転錘１８を設けるようにしてもよい。
【００７１】
このような構成とすることにより、前記回転軸３にその回転方向の慣性力を作用させるための質量を増加させて、前記慣性力を増加させることができる。
【００７２】
さらに、図９に示すように、前記回転盤４の側面で、この回転盤４の中心部および外周縁部に円弧状のガイドレール１９・２０を同心状に、かつ、前記回転盤の面方向に沿って設けておき、これらのガイドレール１９・２０間に、可動部材２１を、前記各ガイドレール１９・２０に転動自在に係合させられたガイドローラー２２を介して支持させた構成とすることもできる。
【００７３】
このような構成とした場合、前記回転盤４の側面に、前記可動部材２１に対しその移動方向前後において対峙させられる一対の突条２３・２４を一体に設けておくことにより、前述した第１の係止部および第２の係止部を形成する。
【００７４】
そして、前述したガイドレール１９・２０、可動部材２１、ガイドローラー２２、および、突条２３・２４は、前記回転軸３の軸線回りに等間隔に複数設けられる。
【００７５】
また、前述したガイドレール１９・２０、可動部材２１、ガイドローラー２２、および、突条２３・２４を、前記回転盤４の両側面に設けるとともに、各側面間において、前記可動部材２１が前記回転軸３の軸線回りにずれた位置に保持されるように配置することもできる。
【００７６】
さらに、前記各可動部材２１と前記回転盤４との間に、前述した付勢部材１７を設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１  回転補助装置
２  基体
２ａ  基体構成体
２ｂ  基体構成体
３  回転軸
４  回転盤
４ａ  ボス部
５  可動部材
５ａ  貫通孔
６  ベアリング
７  キー
８  扇形凹部
８ａ  側面（第１の係止手段）
８ｂ  側面（第２の係止手段）
９  フランジ
９ａ  貫通孔
１０  係止ピン
１１  消音部材
１２  回転伝達機構
１３  発電機
１４  ドリブンギヤー
１５  駆動源
１６  動力伝達無端帯
１７  付勢部材
１８  回転錘
１９  ガイドレール
２０  ガイドレール
２１  可動部材
２２  ガイドローラー
２３  突条
２４  突条
Ａ  第１の係止部
Ｂ  第２の係止部
【図１】
2017129172.tif 000003
【図２】
2017129172.tif 000004
【図３】
2017129172.tif 000005
【図４】
2017129172.tif 000006
【図５】
2017129172.tif 000007
【図６】
2017129172.tif 000008
【図７】
2017129172.tif 000009
【図８】
2017129172.tif 000010
【図９】
2017129172.tif 000011