JPH02157483A - 風力発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、風の力を利用して発電を行なう風力発電装
置の改良に関し、風速の変化に拘らず常に一定速度で発
電機を回転させる事により、効率の良い発電を行なえる
様にするものである。

（従来の技術） 離島や山間部或は砂漠地帯等、送電線を引くのが困難な
場所、或は海岸地帯等、常に強い風が吹いている場所で
電力を確保する為、風の運動エネルギを利用して発電を
行なう風力発電装置が研究されており、一部で実施され
ている。

風力発電装置は、風の力で例えばプロペラの如きロータ
を回転させ、このロータの中心を結合した回転軸により
、発電機を回転駆動するものである。

この様な風力発電装置の場合、風速が変化すると、ロー
タにより回転させられる回転軸の回転数も変化し、それ
に伴なって発電機の回転数も変化し、取り出される電流
の電圧や周波数が適正範囲から外れてしまう。

この様に、発電機から送り出される電流の電圧や周波数
が適正範囲から外れた場合、この発電機から送電される
各種電気機器が作動不良を起したり、或は故障したりす
る原因となる。

この為従来から、例えば特開昭５７−２０８８４９号公
報に開示されている様に、ロータの回転数に応じて発電
機から電気を取り出す為の電気回路を切り換える様にし
たり、或は特開昭６１−１１２７８０号公報に開示され
ている様に、風速に応じてロータプレードのピッチを変
換自在とし、風速の変化に拘らず、発電機を常に一定の
速度範囲で回転させる様にしていた。

（発明が解決しようとする課題） ζころが、上述の様な従来の風力発電装置の場合、何れ
の構造に於いても、風速変化に拘らず一定範囲の電圧や
周波数を得る為の構造が複雑となり、風力発電装置の製
作費を高くするだけでなく、風速が激しく変化した場合
の追従性（レスポンス）が必ずしも良好とは言えず、急
激に風速が変化した場合、−時的に許容範囲から外れた
電圧や周波数が送り出される場合があった。

本発明の風力発電装置は、上述の様な不都合を解消する
ものである。

（課題を解決する為の手段） 本発明の風力発電装置は、風を受けて回転するロータと
、このロータを人力軸の端部゛に結合した無段変速機と
、この無段変速機の出力軸により回転駆動される発電機
と、上記入力軸の回転数を検出する回転センサと、回転
センサから送り込まれる信号に基づいて上記無段変速機
の変速比を変化させる制御器とから構成されている。

そしてこの制御器は、入力軸の回転数変化に拘らず、出
力軸の回転数を一定範囲内に保つ様に、上記変速比を調
節する。

（作　　用） 上述の様に構成される本発明の風力発電装置の場合、風
速の変化に伴なってロータに結合された入力軸の回転数
が変化した場合でも、これに伴なって制御器が無段変速
機の変速比を変化させる為、出力軸による発電機の回転
数は常に一定範囲内となり、この発電機から送り出され
る電流の電圧や周波数が大きく変動する事がなくなる。

（実施例） 次に、図示の実施例を説明しつつ、本発明を更に詳しく
説明する。

図面に於いて１は、風を受けて回転するプロペラ型のロ
ータ、２はトロイダル型の無段変速機で、このロータ１
の中心と無段変速機２の入力軸３とは、直接、或は適当
な動力伝達機構を介して結合している。トロイダル型の
無段変速機２は、入力軸３に固定の部分に形成した入力
側凹面１０と、出力軸４に固定の歯車１１と噛合する歯
車１２に固定の部分に形成した出力側凹面１３とに密接
する転動ｐＪ１４を枢支した軸１５の傾斜角度を変える
事で、人力軸３と出力軸４との間の変速比を変えるもの
であるが、この様な無段変速機２自体は、従来から知ら
れたものである為、詳しい説明は省略する。

一方、この無段変速機２の出力軸４は発電機５の入力軸
に結合して、この出力軸４の回転に件なって、発電機５
を回転駆動する様にしている。

６は、上記入力軸３の近傍、又はこの入力軸３とロータ
１との間の動力伝達機構の近傍に設けた第一の回転セン
サで、この第一の回転センサ６により、無段変速機２の
入力軸３側の回転数を検出自在としている。

又７は、上記無段変速機２の出力軸４、或は発電機５の
入力軸の近傍に設けた第二の回転センサで、この第二の
回転センサ７により、無段変速機２の出力軸４側の回転
数を検出自在としている。

そして、上記第一、第二の回転センサ６．７が検出した
、入力＠３及び出力軸４の回転数を表わす信号は、無段
変速機２の変速制御機構８を制御する為の制御器９に入
力している。

そしてこの制御器９は、上記両回転センサ６．７から送
り込まれる信号に基づいて上記変速制御機構８を制御し
、この制御機構８により無段変速機２の変速比を変化さ
せ（軸１５の傾斜角度を変化させ）、入力′＠３の回転
数変化に拘らず出力軸４の回転数がほぼ一定範囲内に保
たれる様に、上記無段変速機２の変速比を調節する。

上述の様に構成される本発明の風力発電装置の場合、風
速の変化により、ロータ１を結合した入力軸３６回転数
が変化した場合でも、これに伴なって制御器９が変速制
御機構８に信号を送り、この制御機構８が無段変速機２
の変速比を変化させる為、出力軸４による発電機５の回
転数は常、に一定となり、この発電機５から送り出され
る電流の電圧や周波数が大きく変動する事がなくなる。

即ち、例えば風速が大きく（速く）、ロータ１に結合さ
れた入力軸３の回転数が高い場合には、無段変速機２の
変速比を大きく（無段変速機２が減速する場合、無段変
速機２が増速する場合には、変速比を小さくする。）シ
て、入力軸３が高回転するにも拘らず、出力軸４の回転
数が高くなり過ぎない様にする。

反対に、風速が小さく（遅く）ロータ１により入力軸３
の回転数が低い場合には、無段変速機２の変速比を小さ
く（無段変速機２が減速する場合。無段変速機２が増速
する場合には、変速比を大きくする。）シて、入力軸３
の回転が低くても、出力軸４の回転数が発電する為に十
分になる様にする。

尚、上述の実施例の場合、無段変速機２の入力軸３の回
転数を検出する第一の回転センサ６だけでなく、出力軸
４の回転数を検出する第二の回転センサ７を設けている
が、出力軸４に要求される回転数は、上述の様に一定範
囲内であり、入力軸３の回転数が解れば、これから出力
軸４の回転数を一定範囲内に収める為の変速比が求めら
れる為、この一定範囲を表わす値を予め制御器９に記憶
させておけば、上記第二の回転センサ７を省略する事も
出来る。但しこの場合でも、第二の回転センサ７を設け
ておけば、制御器９の制御が適正に行なわれているか否
かの確認をする事が出来る。

又、無断変速機２としても、図示のトロイダル型（ＣＶ
Ｔ）の他、ベルト・プーリ型、テーバころ型等、従来か
ら知られている各種構造の無段変速機を使用する事が出
来る。

（発明の効果） 本発明の風力発電装置は、以上に述べた通り構成され作
用する為、風速の変化に拘らず電圧や周波数を一定範囲
内に収められる風力発電装置を、比較的簡単な構造で安
価に製作出来、しかも風速が急激に変化する場合にも、
これに迅速に追従し、−時的な電圧や周波数の上昇や低
下を抑える事が出来る。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の実施例を示す略側面図である。 １：ロータ、２：無段変速機、３：入力軸、４：出力軸
、５：発電機、６：第一の回転センサ、７：第二の回転
センサ、８：変速制御機構、９：制御器、１０：入力側
凹面、１１、！２：歯車、１３；出力側凹面、１４：転
勤環、１５：軸。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）風を受けて回転するロータと、このロータを入力
   軸の端部に結合した無段変速機と、この無段変速機の出
   力軸により回転駆動される発電機と、上記入力軸の回転
   数を検出する回転センサと、回転センサから送り込まれ
   る信号に基づいて上記無段変速機の変速比を変化させる
   制御器とから成り、この制御器は、入力軸の回転数変化
   に拘らず出力軸の回転数を一定範囲内に保つ様に、上記
   変速比を調節する風力発電装置。
2. （２）入力軸の回転数を検出する回転センサに加え、出
   力軸の回転数を検出する第二の回転センサを設けて、こ
   の第二の回転センサが検出する出力軸の回転数を表わす
   信号を、入力軸の回転数を表わす信号と共に制御器に入
   力する、請求項１に記載された風力発電装置。