JPS6035181A - 交流送電線への接続をコントロールする電気装置を有する風力発電装置 - 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】 本発明は交流送電線への接続をコントロールする電気装
置を有する風力発電装置に関する。

地下資源燃料の不足と価格高騰は電力を得るための風力
の利用について興味を再び呼び起こしてくれる。風力駆
動回転子に機械的に連結された発電機は重大な研究開発
のテーマであったけれども価格上の問題、信頼性、効率
、安全性などからそのような発電装置の採用は制限され
ていた。

広範囲な風速に対応する努力として自己始動羽根を提供
するため、及び過負荷並びに超過速問題を解決するため
に、複雑で高価なピッチ変化機構が提案されている。固
定ピッチ羽根は可変ピンチ羽根よりも安価ではあるけれ
ども望むだけの効率や安全性を持っておらず又ある場合
には自己始動しない。手動又はモーター駆動の旋回装置
が、風向きに対して回転子を案内するために必要とされ
ていた。

高価な片持ちばり式の塔支持装置が採用されて来ている
がこれは設置が困難である上口−ターの保守や頭部の組
立てが困難である。

風力発電機から最大の利益を得るためには、発電機は風
速が充分にあるときに単に地域的な需要をまかなうこと
ができるだけでなく、余剰電力を交流送電線に供給でき
ることが望ましい。交流送電線に接続する場合には発電
機は送電線の交流と適合する電力を発生せねばならず、
又電力会社の従業員に危害を及ぼしてはならない。

一般に従来の技術においては実際の風力発電機に対する
要求を満たし得ていない。

従って本発明の主要目的は進んだ風力発電装置を提供す
ることである。

本発明の目的は交流発電機の送電線への接続を制御する
ための進んだ電気装置をもつ風力発電機を提供すること
である。

要約すれば、本発明は （１）　中央寄り部分と外側寄り部分から成るローター
羽根であって、停止時には中央寄り部分は実質的に平均
ピッチを有し、外側寄り部分は中央寄り部分よりも小さ
い平均ピッチを有し、又外側寄り部分は実質的に一定の
翼弦部分であるような形状をしているローター羽根と、 （２）羽根が通常の回転速度よりも大きい速度で回転す
るとき遠心力に応じて変化し、且つ羽根が通常の回転速
度で回転しているとき遠心力と関係なしに羽根のピッチ
を固定するための手段を有するローター羽根と、（３）
　ローターシャフト、ローター羽根手段及び羽根手段を
シャフトと共に回転し、シャフトに対してシーソー的圧
動くようにシャフト上に支持するシーソーハブ手段と、
（４）　フランジに接着されたウェブの縁の長手方向に
わたって延在するフィラメントによって構成され固い母
材に埋め込まれた該フランジを有する該ウェブをもつ羽
根支持用翼桁と、 （５）該翼桁を作る方法で、細長いウェブの縁に沿って
長手方向に、固い状態に硬化可能な母材内へフィラメン
トを巻く作業で、ウェブの長手方向の縁に沿ってフラン
ジを形成するまで続く巻き作業と、母材を硬化してフラ
ンジを完成しそれらにウェブを接着することを含む方法
と、 （６）羽根のピッチを一方向には比較的自由に変化させ
得るが反対の方向にはピッチの変化を緩衝するダンパ一
手段と、 （７）照会信号と発電機の回転速度に依存する信号との
間の所定の関係が得られたときに誘導発電機を交流送電
線へ接続する制御装置と、 （８）発電機の回転速度が一定値以下に落ちたとき発電
機を交流送電線から遮断するための手段と、発電機を交
流送電線から時差遮断するための手段を含む制御装置と
、 （９）ベースと２対の支え線要素とをもつ塔であって、
該ベースは該塔が上下できるように水平軸の回りに動く
ように支持され、該２対の支え線要素は塔から延在して
いる塔で、更に２対の要素は夫々地面に向がって２つの
直角な平面内に延在し、その１つが軸に対して直角にな
っているように要素の下端を固定するための手段を持つ
塔と、（１０）塔が上下できるように水平軸の回りにピ
ボット回転的に支持された下端と、ピボット回転軸から
離れたところでその一端を塔に接続された支え線要素と
、支え線要素が接続されている塔の位置から離れたとこ
ろで支え線要素に接続した一端を有する支柱手段と、塔
が上下するとき支柱手段が塔と共に動けるように反対側
の端を支持するための手段と、塔が上下するときに支え
線要素の前記領域に引っ張り力を与えるだめの手段とを
持つ塔、 とを含んでいる種々の特徴を有する風力５駆動発電機に
関する。

第１図に示した本発明にもとすく風力発電装置は塔１２
上に支持されたローター１０を含んでいる。図示の形式
においてローターは一対の羽根１４と１６とを持ってお
り塔の頂部に載置された頭部アセンブリ１８の一部を成
している。塔のベース２０は地上で支持されており支え
線要素２２．２４．２６．２８によって安定している。

後述するように塔を立てたり、たおしたりするのに１本
クレーン３０が採用されている。

第２図に示すように頭部アセンブリ１８は流線型のハウ
ジング即ちさやを含んでおりハウジングはたとえばガラ
ス繊維でできておシ上部分と下部分を含みそれらが互い
にボルト付けされている（上部分は鎖線で示しである）
。

ハウジング内にはギヤボックス３６を介してローター１
０で駆動される交流発電機３４が納１っている。頭部ア
センブリ１８は塔の長手軸の回りに首振りするように塔
の上に支持されており、又スリップリング・３゛８と連
携するブラシは頭部アセンブリの首振り動作と関係なし
に発電機３４及び他の一般に参照番号４０で示す電気機
器への電気接続を可能にしている。

交流発電機３４は誘導発電機であるのがよく、即ち、す
べりが負になったとき同期速度より高い速度で駆動され
る誘導モーターであるのがよい。誘導発電機は自身の励
起電流を発生できず、励起電流は交流送電線より供給さ
れる。誘導発電機の周波数と電圧は励起のために接続し
ている交流送電線のそれと同じである。発電機の詳細と
その制御については後述する。

ローター１０はシーソーハブ４４によって回転可能なシ
ャフト４２に支持されている。

シャフト４２はギアボックス３６の円筒形ハウジングの
延長４６内にある（図示なき）一般的なベアリングで支
持されている。第３図に示すようにシーソーハブは一対
の平行な金属板４８と５０とを含んでおりこれらはこれ
らに溶接で取り付けられた数対のスペーサー５２によっ
て分離されている（一対のスペーサー５２だけが第３図
に示されている）。これらの板には後述するようにロー
ターの羽根をあらかじめ円すい形にするように、図示の
如く角度がついている。これらの板はシャフト４２上に
スリーブ５４によって支持されている。シャフトはテー
パー付き端部５６を持っており、この部分がスリーブ５
４内の（図示なき）対応するテーパー付きボア内に適合
し、スリーブ内のボ′アロ０を通ってシャフト４２の端
部５６へねじ込捷れるネジ５８によってスリーブに固定
される。ピン６２がスリーブ５４の中心軸からはずれた
対応するくぼみに挿入されてシャフト４２はスリーブが
シャフトと一緒に回転するように固定される。

スリーブ５４は板４８と５０においている細長い穴６４
を貫通している。スリーブは一対の平行な平らな面６６
を持っており、板５０に溶接された一対の長方形のブラ
ケット６７の間にこの面がはさまれている。軸受ピン６
８がブラケット内の穴７０を貫通し、ネジ７４によって
夫々ブラケットに固定される一対の板７２によシ所定の
位置に保持されている。

スリーブ５４の片方の端にある横方向のミゾ７６とこれ
に対応する板８０のミゾ７８は板８０がネジ８２によっ
てスリーブ５４へ取シ付けられるときのピン６８のため
の円筒型軸受面を構成する。（図示なき）スピナーが適
当なブラケットによってハブ４４に取り付けられている
。ブラケットの１つを８３で示す。

後述するように各ローター羽根は１つの羽根支持用翼桁
を持っており、各翼桁は第４図に示すように板４８と５
０の間にさし込まれて（第３図の穴８７に挿入される）
ボルト８６とナツト８８によって固定されている根本部
分１１２を持っている。シーソーハブ４４によってビン
６８の軸回りのシャフト４２に対してのシーソー運動の
自由度は制限され、すなわち、その動きはスロット６４
の長さ又はシャフト４２上の止め部によって制限されて
いる。

第５図はシーソーハブ４４からシャフト４２とギヤボッ
クス３６を通って交流発電機のシャフト９０までの、風
力発電機の駆動列を示す。一般的なものでよいギヤボッ
クスはシャフト４２に載置された入力ギア９２とシャフ
ト９０に載置された出力ギア９４及びシャフト９９に固
定した、ギアー９２と９４へ夫々噛み合う中間ギア９６
並びに９８を含ん（１１） でいる。

第６図に示すように発電機３４は、なかんずく塔１２の
頂部から突き出している内側軸受チューブ１００ａと発
電機３４に固定した外側軸受チューブ１００ｂとを含む
首振り軸受構造体１００上に片持ち支持されている。

後述するような理由によって首振りダンパー１００ｃが
頭部アセンブリ１日の首振シ動作を制動する。ダンパー
１０００は塔の頂上に載置されて、厚いシリコングリス
内に納められたリング１００ｅを有する環状の金属チャ
ンネル１００ｄを含んでいる。リング１００ｅはピン１
００ｆによってチューブ１００ｂに固定されたディスク
１００ｇに取り付けられている。又ディスク１００ｇに
載置され、スプリングで付勢された金属摩擦体１００ｈ
がチャンネル１００ｄに接触しており避雷接地を構成す
る。首振り軸受構造体１００は頭部アセンブリ１８全体
の支持を行なっている。

（第２図の）ハウジング３２は金属帯によつ（１２） て首振り軸受構造体とギアボックス上に載置されている
。金属帯の１つを第２図の１００１に示す。ハウジング
の底部にある（図示なき）穴によってハウジングが塔の
中心軸の回シに回転できる。

ローター羽根の好適な構造について記述する。第１図に
は２つのローター羽根が示されているけれどもローター
は１，２．３．４又はそれ以上の羽根を含んでいてもよ
い。羽根は好適には同一であって、従って１つについて
の記述はすべてに適用される。

第７−１１図に示すように好適な羽根構造は羽根支持用
翼桁１０１と翼壁１０２とを含んでいる。典型的には各
羽根はその回転軸から外端までの長さが１６フイート（
４，８ｍ）でその羽根の構造は便宜的に羽根の位置即ち
回転軸からフィートで表示した距離と一致する羽根半径
を参照して通常は記述する。

好適な羽根の翼壁は翼弦長が異なっているねじれた内側
部分とフラット即ちねじれていない外側部分とを持って
いる（フラットという用語はねじれていないという意味
に使う）。

第１２図は羽根の半径によるねじれ（ＡＪと翼弦長（Ｂ
）の変化を示す。横軸は羽根の半径（フィート）、縦軸
は回転面と翼弦長（インチ）に対するねじれ（角度）を
示す。図で明らかなように羽根のねじれている部分は好
適には位置９迄延在し又翼弦長は約位置１０まで延在し
ている。根本にあるリブ１０４と中間にあるリブ１０６
との間では翼壁１０２は中空になっている。翼桁１０１
は（翼壁の後端よシも先端に近い］羽根の回転中心に沿
って延在し、翼壁の中空の内部を通過している。この中
空部分において翼壁は後述するようにねじれ且つ曲がっ
ている。

翼桁の詳細について見ると、第１３−１８図は翼桁とそ
れを作る好適な方法を示す。翼桁はウェブ１０８とフラ
ンジ１１０を持つテーパー付■ビーム部材であるのが良
い。一端において翼桁はたとえばエポキシ樹脂に細かい
ガラス繊維を鋳込んで作った根本部分１１２を持ってい
る。ウェブ１０８はたとえばガラス布とエポキシ樹脂の
積層で作られた一枚のガラス繊維材料を切って作る。ウ
ェブの巾広い方の端は好適には根本部分の切り溝１１４
の中へ挿入されている（第１４図）。

第１５図に示すようにウェブ１０８と根本部分１１２の
組立ては、ウェブの両度対側と合体するランド１２０を
持つ一対の型片１１６と１１８とから成る型の中へはさ
み込まれる。

この型部分はネジ１２２とナツト１２４によって保持さ
れる。ネジは型部分とウェブと根本部分のそれぞれに適
切にあけられた穴を貫通している。この型はそれから第
１６図に示すように型の側面に直角な中心軸の回シに心
棒として回転するようにフレーム１２５上に載置される
。それからガラスフィラメントｆ１がエポキシ樹脂容器
ｒ１を通過してウェブ１０８の縁と根本部分１１２の組
立体の回りに長手方向に、型を第１６図に示した中心（
１５］ 軸の回シに回転することによって巻きつけられる。１２
本の平行な樹脂を含浸したフィラメント即ち糸が同時に
巻きつけられて粗糸を形成する。フィラメントは容器内
のローラーとスクレーパーを一般的な方法で通過し容器
から所望のひろがりで案内されて粗糸を形成する。

フィラメントはウェブの縁と根本部分の回シに（たとえ
ば６０回転）連続的に巻きつけられ翼桁のフランジ１１
０を所望の形状と寸法に作り上げる。それから型は第１
７図に示すようにフレーム１２６内に取り付けられる。

フレームは翼桁をその間に抱き込むように互いの方向に
スプリングで付勢された一対の長方形のプランジャー１
２８を持っている。プランジャー上の（図示なき）止め
部が型部分１１６と１１８の縁に係合してプランジャー
１２８が型の中へ挿入される深さを所望値に制限し、そ
れによって完成した翼桁の深さを規定する。第１７図の
装置は炉にかけ樹脂に（１６） 浸した粗糸を従来の方法で硬化し、■ビームのウェブに
接着した連続巻きキャップを形成し、ウェブの縁をカプ
セルに包む。

ウェブ、根本部分及びフランジの組立体はその後第１７
図の装置からはずし第１８図に示すように翼桁の長手軸
の回シに回転するようフレーム１３０で両端を支持する
。ガラスフィラメント即ちより糸ｆ２がその後樹脂容器
ｒ２を通過して根本部分と■ビームのフランジの回りに
（たとえば４０回転）横方向に巻きつけられて第１８図
に示すように帯１３２を形成し、硬化後翼桁にかかるエ
ツジ方向の高荷重により根本部分からフランジがはげる
のを防止する。ここに完成した翼桁はいつでも使用でき
る。好適な翼桁構造の利点は後述するが、ここでは羽根
の残り部分の好適な構造の詳細を記述する。

前述したように翼桁は羽根の内部での羽根の翼室とは基
本的に別である。その部分を越えて翼桁は翼室に好適に
は翼壁内の充填物１３４に埋め込まれて固定されている
。翼室は好適には後述するように互いに接着した前縁構
造と後縁構造とから構成されている。充填物は好適には
前縁構造の中にのみあって、第７図に示すように中央ハ
ブ１０６（位置７）から翼室の外縁（位置１２）まで延
在している。充填物は翼桁を翼の比かぐ的低モデュラス
の被膜に接着し且ついくらかフレキシブルでもある。好
適な形においては充填物は樹脂母村内にガラスの微小球
を含んでいる。たとえば組成の比率は（チバ・ガイギー
６０１０のような）エポキシ樹脂５２重量％、（ジェフ
ァーンンケミカル社４．　ＯＯのような）ポプダ硬化剤
重量３１％及び（Ｑセル等級２００の）ガラス微小球１
７重量％である。

前縁部分を作る場合ガラス繊維の布から成る被膜１３６
は翼桁を吊るした適当な前縁の型の中にぬらして敷いて
おく。樹脂と硬化剤を混合した後微小球を加えペースト
状にねり上げる。その後型を振動しながら混合物を型内
に流し込む。その後約１４．０　’Ｆ　Ｉ　６０℃）で
約５時間硬化し更に約１７０下（７６，７℃）で約５時
間硬化する。

第７．２０．２１図で示したように、具現の前縁部分の
一部には被膜に接着し且つ翼弦方向のバランス目的の質
量として採用される鉛の錘１３８が設けられている。錘
は充填物を注ぐ前に前縁の鋳型内に挿入し又錘と充填物
はガラス繊維布の層１４０によって分離されている。翼
桁の１つのフランジは好適には第２０図に示すように位
置７において充填物１３４から突き出している。しかし
、両フランジは位置１２の近くで包封されている。

翼桁の外端を越えて前縁の被膜１３６は好適には（たと
えばＰＶＣのような）第２１図に示すフオーム１４２で
満たされている。第７図と第１９図に示すように具現の
中空の内部分の前縁にも同様なフオーム１４４が設けら
れている。このフオームは結合の際具現の前縁部の結合
支持のためにとり入れられてい（１９） る。内側被膜１４６が第１９図に示すように中空の内側
部分に設けられている。第２１図に１４７で示すように
翼桁の後の羽根の外側部分でフオーム１４２上へ被膜１
３６の端部を重ね合わせることにより別の内側被膜が形
成されている。

羽根の後縁は好適には羽根の全長にわたっておシ且つ前
縁部分に結合された２つの被膜をもっている。これらの
被膜は、羽根の外側の一定翼弦部分が羽根の前縁から好
適ニ２３係の翼弦長の位置において釣合うようにできる
だけ軽いものがよい。外側の羽根部分の釣合いおもりは
羽根がバタバタするのを防ぐのに必要である。軽量であ
ることの要求は第１９−２１図の１４８．１５０のよう
なガラス繊維のシートの間に軽量の塩ビ発泡シート１５
２のような芯をはさみ込んだサンドインチ構造によって
達成される。後縁の被膜をかぶせる手順は以下の通シで
ある。

１）型に離型剤を塗る。

（２０） ２ｊ　型にヘビーホワイトポリエステルゲルコートをス
プレーする（このゲルコートはすぐれた耐候性を有し、
構造ガラス繊維と樹脂を紫外線の破壊作用から保護する
）。

３）（デュポンの）レミーシートを敷き、エポキシ樹脂
でしめらす。

４）一層のガラス布を敷きエポキシ樹脂でぬらす。

５）発泡芯を所定の位置におく。（発泡芯はすでに所定
の形に斜めに切っておく） ６）発泡芯の上に一層のガラス布をおきエポキシ樹脂で
ぬらす。

７）　炉内で硬化する。

前縁及び後縁部分を形成した後、両者を結合する。最終
の結合作業はすべての部品を正しい位置に保持する結合
冶其内で行なう。翼桁の取シ付けられた前鋳、上下の後
縁及び根本のリブはすべてたとえば、エポキシ樹脂を用
いて同時に結合する。前縁部分に鋳型されているへこみ
は後縁の被膜を収納する。結合作業の後、羽根は冶具か
らはずし清掃且つ塗装する。その後尖端の部分を切断し
て羽根は翼桁方向につシあわさせる。異なる羽根部品を
重ね合わせるのに使う樹脂の量を測定しておけば、すべ
ての羽根において釣り合せるために尖端を切断するのは
最大約１インチ（２５，４ｍ／　）ですむ。切断した端
部にはキャップ１５４を接着する（第７図］。

根本のリブ１０４にはアルミニューム板がよい。中間リ
ブ１０６（第７図）は翼桁を具現に埋め込むのに使う充
填材１３４と同じ型のシートで作られている。それは好
適には２つの部品に作られ、前縁部品は翼桁に結合され
、前縁部品及び後縁部品は後縁被膜に結合している。翼
桁１０１は中間リブにある（図示なき）穴を貫通してい
る。

根本リブを第２４図に翼桁１０１及び他の連携する部品
と共によシ詳細に示す。翼桁の根本ブロック１１２は根
本リブにある開口１６０を貫通する。翼桁の軸受ブラケ
ット１６２は帯１３２において翼桁をはさみ込むシリン
ダーの両半片１６４と１６６とを持っている。さらに皿
ボルト１６７はシリンダー半片１６４と根本ブロックを
貫通してシリンダー半片１６６にねじ込まれブラケット
１６２を翼桁に取り付けている。シリンダー半片は開口
１６０内に位置しく第２２図及び２３図）、以下にすぐ
述べるように翼室に対して翼桁の曲げをコントロールす
る軸受表面及び、ねじシに対するストッパーを構成する
開口の対応する平行縁部分１６８と１７０に係合してい
る。中央リブ１０６の隣りに更にブラケット１７２が設
けられている（第１９図）。ブラケット１７２は翼桁を
はさみ込んでいるがそれにボルト付けされてなくてもよ
い。

ブラケット１６２と１７２はねじりバー１７４を支持し
ている。各ブラケットは１７５で示すように２分してお
りねじシバ−の対応する端部を受け入れるように内腔を
持ってｂる。

（２３） 本発明によれば羽根支持用翼桁は平面内の剛さが高く、
ビーム剛さが低く（フラット方向）及びねじり剛さけ非
常に低い。高い平面内の剛さけ羽根の縁方向固有振動数
を増大するために必要とされ、その結果その固有振動数
は、破壊的な縁方向振動を避けるために、羽根の取り得
るいかなる１分当りの回転数（ｒｐｍ　）よりも常に大
きい。翼桁のビーム剛さが低いことは後述するように羽
根の円すい化するのを助ける。非常に低いねじり剛さに
ついて次に記述する。

本発明にもとず〈羽根構造では、羽根の通常の回転領域
においては一定ピッチを維持し、超過速状態においては
自動的（Ｃピッチを増大する。羽根が超過速になシはし
めたとき遠心力に応じて羽根はピッチが増大し、羽根が
失速するまで合成された風の方向に対して羽根の迎え角
が増大し、羽根の揚力が減少し抗力が急激に増、犬する
。任意の風速に対して超過速状態にある羽根は、羽根を
駆動する力が羽（２４） 根の抗力に等しくなるまでピッチを増大する。

この点において羽根の回転は少しも速くない。

羽根のピッチを増大すると翼桁はねじれる。

翼桁を所定量ね、しるだめのトルクが小さい程、その所
定トルクを発生するために羽根の超過速を少なくしなけ
ればならない。本発明によるねじりに対して柔軟な翼桁
は羽根のピッチを増大するだめの必要なトルクを少なく
する。

ねじれる翼桁の長さは翼桁を所定量ねじるために必要な
トルクに間接的に比例するので、翼桁のねじれる部分は
前述したように実用的でさえおれば翼室の中空部分に対
して自由にねじれる翼桁の内側部分を持つように作られ
る。たとえば翼室は羽根半径１５インチ（３８，１ｃｍ
　）の点で始まるが翼室は実際は８４インチ（２１，３
ｃｍ　）半径の点まで翼室にはくつついていない。

前述のように羽根のピッチは超過速状態になるまでは一
定している。翼桁はねじシに対して柔軟であるので翼桁
は超過速状態でないとき所望のピッチを維持するように
ねじれのストッパーに抗して付勢される。この目的のた
めにねしシバ−１７４が採用されている。

ねじりバーは羽根の翼室と根本リブねじりのストッパー
へ、たとえば約１５０フートポンド（２０，７Ｋｇｍ　
ｌのトルクで翼桁に対する予荷重を与える。との予荷重
は通常の回転数の範囲で羽根のピッチ増大トルクよりも
犬きく、又通常の回転数に対する正しい迎え角でねじり
ストッパーを翼桁に保持するように選定される。

翼桁にねじりストッパーに抗して予荷重をかけるために
はブラケット１６２の一部を構成するクランプをゆるめ
、ブラケット１６２と連携するねじりバーの端にある（
図示なき）タップ付穴の中へボルトをねじ込み、ねじり
バーを所望する量だけねじるためにレンチをボルトに係
合させ、そこでブラケット１６２と連携するクランプを
再び締め付けてねじシカを保持する。

ピッチを増大するモーメントは基本的には羽根の内側の
部分（たとえば１６フイート（４８ｍ）長の羽根の内側
６フイート（１，８ｍ）の部分で羽根“カフス〃と呼ば
れる）に帰する。カフスの重さ及びその回転面に対する
角度がピッチを増大するモーメントを発生する。羽根が
回転するとき遠心力は各翼型部分を回転平面に対してね
じろうとする。羽根カフスは羽根の外側部分よりも重く
回転平面に対して大きな角を持っているのでその効果は
、外側の部分がより大きな遠心力を受けているけれども
、外側の部分よりはかなシ大きい。典型的には、ピッチ
を増大するモーメントはローターのスピードが１２　Ｏ
ｒｐｍ　＋回転／分）のとき約１５０フマトポンド（２
０，７に９・ｍ）である。

羽根の翼壁の内側部分は鋳型作業のため初期ねじれをも
っている。ねじれ軸ＴＡは第９−１１図及び１９−２１
図に示す通シで、又鋳型作業によって発生するねじれは
第８−１１（２７） 図及び１９−２］図の端面並びに断面図で明らかである
。ねじりバーによって発生する初期ねじり荷重は軸受ブ
ラケット１６２の円筒形部分１６４と１６６とを根本リ
ブの穴１６０の縁１６８と１７０へ接触させるが、鋳型
作業によつ発生した羽根のねじれには影響を与えない。

更に翼桁１０１は初期荷重の後でもフラットのままで、
スパーキャップの樹脂内には剪断応力は発生しない。樹
脂は低剪断応力でも変形し、任意の変位に対する翼桁の
ねじり硬さに変化を及ぼす。翼桁が初期荷重においてね
じれていないのはこのためであるが、むしろ代りに長時
間にわたって温度が１２０下に達したときでされ変形し
ない金属ねじりバー（又はトルクチューブ）が使用され
ている。穴１６０は羽根が超過速状態でピッチを増大し
たときシリンダー半片がねじれ止めから動くのを許容す
るようバタフライ型をしている。たとえば穴は翼桁が根
本リブに対して２０°ねじれるのを許容する。従って最
大（２８） ２０°　のピッチの増大が可能になる。ピッチが増大す
るとき羽根全体はねじれ軸ＴＡの回りにねじれ翼桁の内
側部分は羽根の中空部分内でねじれる。

風力発電機のローターは広範な回転数範囲で作動し、た
とえば、１２５　ｍｐｈの風速において無負荷ならば１
．８　Ｏｒｐｍに達する。破壊的なねじり振動や羽根の
不安定性を防ぐため、一般的な実用においては羽根が上
記の例においては１８０サイクル毎分よりも大きいねじ
り固有振動数を持っていることを教えている。

このため羽根の翼桁はねじりに対して硬いことを必要と
する。硬い翼桁は、羽根の固有ねじり振動数を低くする
傾向を有する超過速でのピッチ増大のためにより重い翼
壁を必要とし、又超過速時１８０回転回転−−即ち危険
回転数−一以上の固有振動数を維持するためにはより高
い翼桁の剛さが必要とされる。

本発明においては、普通の場合には固有振動数を１８０
回転毎分以下にし、羽根を不安定にするようなねじりに
対して柔軟な翼桁を採用している。しかし、上記の問題
を解決するためにピッチダンパー１７７を採用している
。以下に詳細を記述するダンパーは羽根のピッチ増大を
容易に許容するが羽根の反対向きのピッチ動作には抵抗
する。ダンパーは根本リブにボールジヨイント１７８に
よって取り付けられ又ブラケット１６２にボールジヨイ
ント１８０によって取シ付けられている。

スペース上の制約のため、ダンパーを根本リブに取り付
ける位置は翼桁のねじれが翼桁を穴１６０内で幅方向に
動かす傾向を生じさせる。そのような動きを阻止するた
め、シリンダー半片１６４と１６６にはシリンダー半片
と一体になったポールピース１８２と１８４とが設けら
れており、文人１６０はポールピースに対応する球部分
１８６と１８８とを持っている。この構造のた・めに翼
桁は穴１６０内でねじれるけれども横方向には動かない
。

密封板１９０は根本リブの内側面にスプリラグで押しつ
けられており、又翼桁の根本部分１１２が貫通する穴１
９２を持っている。

穴１９２はシリンダー両半片１６４．１６６及びポール
ピース１８２．１８４の形と同様の形状を持っている。

密封板は翼桁と根本リブ上で浮動し、従って翼桁が根本
リブに対して自由に動くのを許容するが、羽根の内側を
水、鳥等々に対して密封する。コイル張力スプリング１
９３が穴を通って一端を密封板に、他端を翼桁にフック
止めされ羽根が静止しているとき密封板を所定の位置に
保持する。羽根が回転しているときは遠心力により密封
板は根本リブに保持される。

第２５−２７図を参照しダンパー１７７について詳述す
る。図示のようにダンパーは（油圧流体を封入した）シ
リンダー１９４とシリンダーの軸に沿って往復動するよ
うピストンロッド１９８に固定したピストン１９６を含
んでいる。ピストンロッドのシールは２００と２０２に
設けられている。シリンダ（３１］ −の開放端はシリンダーの外側の拡大部分２０６に固定
し肩２０８に係合しているディスク２０４によって封鎖
されている。２１０にはシールが設けられている。ピス
トン１９６はピストンに対してスプリングで押さえつけ
られるバルブプレート２１４によって制御される通路２
１２を持っている。油圧流体がバルブプレート２１４を
押すためにより大きい面積を提供するためピストンの表
面には円形のミゾ２１６が設けられている。バルブプレ
ート２１４はミゾと連絡する１つ又はいくつかの計測通
路２１８を持っている。

第２５図においてピストンが右へ動くト、シリンダー１
９４内の油圧流体はピストンを通過するためには計測通
路２１８を通って通過しなければならない。ピストンの
動きはこのようにして抵抗を受ける。ピストンが左へ動
くときには、通路２１２を通して送り込まれる油圧流体
がバルブプレート２１４をピストンから（スプリングの
力に抗して）はなし、（３２） バルブプレートはピストンよシも径が小さいので流体は
ピストンとバルブプレートの回りを通って自由に流れ、
従ってピストンの動きは抵抗を受けない。この構造によ
って羽根は自由にピッチを増大し、ピッチ減少の動きは
緩衝され前述のねじり振動は緩和される。

長時間の使用の後ダンパー内の油圧流体のいくらかはピ
ストンロッドシールを通して漏えいするかも知れない。

この流体は空気に置き換えられて、シリンダー１９４へ
入った空気は緩衝特性を好ましくないように変えてしま
う。この問題を防ぐために油圧流体容器２２０はシリン
ダー１９４の壁をくりぬいて作って油圧流体を封入する
。容器の一端は肩２ｏｓｉの弓形のミゾ２２２に接続し
ている。

ミゾは小さな穴２２４によってシリンダーの内部へ通じ
ている。シリンダー１９４はピストンロッド１９８の軸
の回りに自由回転できる。実用においてはシリンダーは
案内されており（第２５図の方向から１８０°回転した
方向）その結果、遠心力が容器２２０内の油圧流体をシ
リンダーの内部へ移動させる（適切なシリンダーの方向
はボア２２５内の〔図示なき〕ボルトによって得られる
）。従って若しいくらかの油圧流体がピストンロッドシ
ールを通ってシリンダーから漏れても容器２２０内の油
圧流体によって補充され、空気はシリンダーに入る代わ
りに容器の中へ入り、従って緩衝作用には影響しない。

第３３図は本発明に採用されている好適な電気系統を示
す。電気系統は、同期速度を越えて駆動されるとき電気
を発生する３相６０サイクルの誘導モーターを含んでい
る。そのようなモーターは自己励起しないので、電力会
社の送電線へ励起電流を得るために接続する必要がある
。電気を発生するときにのみ発電機を送電線へ接続する
ことを確実に行なうために制御装置が、同期速度を越え
たときにのみ発電機を送電線へ接続する。

典型的には１８００　ｒｐｍの誘導電動機を交原発電機
として採用する。発電機が発生する電力は、発電機の回
転数が１８００　ｒｐｍを越えて約１．８５０　ｒｐｍ
　１で増大してゆくにつれて増大する。この回転数範囲
において発電機によって発生する電流は常に送電線の電
流と同期し、送電線へ逆送電可能で、電力会社の電気メ
ーターを逆方向に駆動しくもちろん適切なタイプのメー
ターであると仮定して）、電力を局部的な需要を満たし
た後で、電力会社へ売ることも許容する。誘導発電機は
その励起源を切断すると電気を発生できないので、送電
線に電力会社から電力が送られていないときには、送電
線が発電機からの電流によって９通電状態“にあるとい
う心配はない。このように安全要因が組み込まれている
。

第３３図に示すように、電気系統は、好適には一般的な
相及び電圧モニター２２６と一般的な＋５ボルト規制Ｄ
Ｃ電力供給回路２２８を含んでいる。モニター２２６は
適当な相と線間電圧が送電線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に維持さ
く３５】 れる限りゝ付勢“出力を提供する。系統は又２つの回転
数検出回路・・・・・・・・・同期回転数検出回路２３
０と超過速回転検出回路２３２とを持っている。これら
の検出回路はラッチ回路２３４を制御し、その出力はオ
ン／オフ制御信号をＳＣＲゲート制御回路２３６へ供給
し、その働らきはモニター２２６によってなされ、又そ
れは発電機３４を送電線に接続するときを決定するＳＣ
Ｒスイッチ回路２３８を制御する。３本の電線への接続
のうち２本だけにはスイッチをつける必要がある。

検出回路２３０と２３２には、発電機のシャフト上の金
属突起によって動かされる一般の電磁ピックアップ２４
０によって生み出される発電機回転数基準信号が供給さ
れる。円周方向に等間隔に配置した４つの金属突起が１
回転につき４個のパルスを発生するのに採用されており
、そのパルスは発電機回転数基準信号を供給するために
一般の波形回路２４２によって成形される。送電線周波
数基準信号（３６） も又、送電線周波数基準回路２４４と波形回路２４６か
ら検出回路２３０へ供給される。

検出回路２３０はその入力信号を比較し、発電機の回転
数信号が送電線周波数回路からの信号以上であるときは
いつでもＮオン〃信号をラッチ回路２３４へ供給する。

発電機の回転数信号を送電線周波数信号と比較すること
により、送電線周波数はわずかに変わり発電機は適当な
時間に加速する。

超過速検出回路２３２は１９５０回転基準発振回路２４
８から基準信号を受け入れ、その信号を発電機の回転信
号と比較する。発電機の信号が１９５０回転以上になる
といつでも検出器２３２はラッチ回路２３４ヘオフ信号
を供給する。風速の如何にかかわらず通常の状態におい
ては、風速が２５　ｍｐｈを越えたとき羽根は効率的に
失速して回転が落ちるように設計されているので発電機
の回転数は決して１９５０　ｒｐｍを超過しない。羽根
からのトルクは１つの場合を除き、発電機の反作用トル
クよりも犬きくはならない。その場合というのは発電機
の負荷がなくなったときで（たとえば送電線が無電荷に
なったとき）ローターが超過速するように解放され、発
電機を１９５　Ｏｒｐｍ以上に回わす場合に起る。その
後再び発電機に負荷がかかると羽根はこんどは速く回転
し従って２５　ｍｐｈの風速において失速しない。たと
えば、もし羽根が２倍の超過速度、即ち２４　Ｏｒｐｍ
で回転し、風速が４、０　ｍｐｈであるならば、羽根は
風速４０　ｍｐｈで通常の１．２　Ｏｒｐｍで回転して
いるときより４倍大きいトルクを発生する。この発電機
の同期外速度において、発電機はローターの回転を落と
すのに充分なトルクを発生することはできず、従って発
電機は短時間に焼けてしまう。別の潜在的な危険状態は
発電機が２１００　ｒｐｍで回転するときにある。この
速度において誘導発電機は１８５０　ｒｐｍのときに比
べて約３倍のトルクを発生できる。この高いトルク条件
を活用するためにギャーボックスを設計するのは高くて
実用的でないので、電子機器は好適には、回転数が１９
５　Ｏｒｐｍを越えたときには発電機を停止させるよう
に設計される。

ラッチ回路２３４は発電機が１８００　ｒｐｍに達する
丑でラッチから解放されている（送電線を６０サイクル
とした場合）。１８００ｒｐｍにおいて回路はラッチさ
れ、発電機の回転数が１８０　Ｏｒｐｍを下回る丑で又
は１９５゜ｒｐｍを越える才でそのま１維持される。超
過速ｆ　１９５０　ｒｐｍ以上１によって回路がラッチ
から解放されると、その状態は発電機の回転数が１８０
Ｏｒｐｍを下回り、次に再び］　８００ｒｐｒｒ＋ｖｃ
上昇する寸で維持される。

第３３Ａ図は電気系統のより詳細な結線図である。好適
な実施例を例示するために典型的なコンポーネントの型
式と数値が示しである。第３３Ａ図のアンダーラインを
した参照番号は第３３図のブロック線図とその番号への
対応を示す。回路の詳細な記述は不要であ（３９） るが、以下に適当なコメントを記す。一般の相／電圧モ
ニター２２６によって適当な相と電圧が探知されると、
相／電圧モニターの端子１と８を接続するスイッチを閉
じることによって、リレーＫＩ　（ＳＣＲゲートコント
ロール回路２３６の一部）から端子ｙｚにおける＋５ボ
ルトへの通路が設定される。これはリレーの他の側が接
地されているときリレーの荷電を可能にする。リレーが
荷電されるとリレーの接点に１が閉じて、ＳＣＲを通電
する。リレー荷電回路はラッチ回路２３４　（ＩＣ６）
のピン６からの信号によって完成し、これにより回路接
続板上の端子ＡＢＰＮに接続したトランジスターが通電
し、且つ接地がなされる。発電機をモーターとして作動
させてローターを始動させるために必要ならば、リレー
に通電するため手動の押しボタンスイッチを使用しても
よい。

基準トランスからの６０サイクル電圧は、波形回路２４
６によってパルス列に成形され（４０） る１２０サイクルパルス電圧を提供するため回路接続板
のＤＥとＨＪ端子に接続された全波整流器によって整流
される。ＩＣＩは１２０パルス列の各パルスに対してシ
ャープなパルスを生成するワンショット回路である。同
様の１２０　ｐｐｓ信号は電磁ピックアップ２４０、波
形回路２４２、ワンショットＩＣ２によって覧戒される
。このようにして２つの１２０ｐｐｓ信号が１８０　Ｏ
ｒｐｍ検出回路２３０（ＩＣ３］に供給されて比較され
る。１９５０ｒｐｍ検出回路２３２　（ＩＣ４）はＩＣ
２から１、２０　ｐｐａ信号を、基準発振回路２４８（
ＩＣ５１から１３０　ｐｐｓ信号を受ける。

ＩＣ３とＩＣ４とは入力信号の周波数を比較する一般の
相固定ループを含んでいる。ＩＣ３は発電機の回転数基
準信号が送電線周波数比較信号以上であるとき“高“出
力を発生し、ＩＣ４は発電機の回転数基準信号が１９５
０ｒｐｍ超過速基準信号以上であるとき“低“出力を発
生する。ラッチ回路２３４　（ＩＣ６）は前述したよう
に発電機の回転数が（送電線周波数を６０サイクルとし
て）１８００から１９５０　ｒｐｍの間にあるときリレ
ーに１を通電させ、発電機の回転数が１９５　Ｏｒｐｍ
を越えるときリレーを遮断し、発電機の回転数が１８０
　Ｏｒｐｍを割り再び１．８００　ｒｐｍに達するまで
の間リレーを遮断した捷ま維持する。

ラッチ回路２３４　（ＩＣ６）の論理線図を第３３Ｂ図
に示す。フリップフロップは１８００ｒｐｍ検出回路２
３０と１．９５　Ｏｒｐｍ検出回路２３２の出力に夫々
接続される入力を持っている。１．８００　ｒｐｍより
低回転ではインバーターの出力は低い。１８００　ｒｐ
ｍにおいてインバーターの出力は高くなる。１９５０　
ｒｐｍにおいてインバーターの出力は低くなる。発電機
の速度が１９５０　ｒｐｍより下降するときインバータ
ーの出力はフリップフロップ状態のため低く維持される
。発電機の速度が１８００　ｒｐｍより下降するとフリ
ップフロップはリセットされるがインバーターの出力は
発電機の速度が再び１．８００　ｒｐｍに達する丑で低
く維持される。ＩＣ７はＩＣ６からの荷電信号がなくな
った後２秒の間リレーに１の電荷喪失を防ぐ２秒遅延回
路である。これは送電線へ接続された発電機の速度降下
又は、回転数信号を成牛ずる金属突起の不等間隔のため
に起るゝＸハンティンラグを防止する。

ここで本発明による風力発電機の一般的運転について記
述する。風力発電機は第１図に示すように設置されてい
るものとする（装置を立てたりたおしたりする好適な手
順は後述する）。風がない場合ローターは第１図、第４
図に示すように常に羽根を垂直平面内におきシーソーハ
ブを傾けて静止しておシ、従って下の羽根は垂直で、」
二の羽根は前方に傾いている。この状態で頭部アセンブ
リ１８は風見して（首を振り）従ってローター１０は運
転速度に達する前に風下に向く（もしローターが羽根を
水平にして止まっている場合にはこうはならない）。一
度ローターが回転を始（４３） めると、風向きが変わるごとにローターを風下へ向ける
ため風見動作が維持される。従ってローターが風上に向
いて、即ちそのように設計してない条件で運転されるこ
とはあり得ない。大きなねじれた羽根のカフスが風見の
安定性を助けている。シーソーハブはもちろんフラッパ
応力を調節する。ハブのシーソー及び首振りによるバラ
ンスをくずす合力は第６図の首振シダンパーによって最
小にされる。

通常の運転においては、ローター羽根及び発電機は基本
的に一定の回転数（約１２０ｒｐｍｌで運転され、風速
によって多少の変化が生ずる。約１．８０５　ｒｐｍの
発電機は２．５ＫＷ発生するが約１．８５０　ｒｐｍで
は２５ＫＷ発生する。羽根のピッチを変えるのは超過速
状態のときだけであるので、羽根は通常ローターの回転
平面に対して一定ピッチを維持する。

羽根の平面形及びねじれ率は広範囲な風速に対して選択
された折衷形である。最終的な羽根平面形及びねじれは
変化する風の中で最上（４４） の効率を得るよう選定された羽根の翼弦、ピッチ角、及
び広範囲の風速にわたって良い効率を生み且つ風速が発
電機を過負荷にする点に達したとき急速に効率を落とす
羽根の弦／角度との間の妥協による。発電機が２５　ｍ
ｐｈより大きい風速中において過負荷になるのを防ぐた
め羽根先端速度及び羽根弦は羽根が２５ｍｐｈより大き
い風速で失速を始めそれによって駆動力を減少するよう
に選定される。発電機のサイズ、ピッチ角、先端速度、
及び羽根弦の適切なる選定は、発電機を過負荷から自動
的に保護する。羽根の回転を始動し、異る風速に対して
効率的な羽根を提供し、発電機の過負荷、超過速を避け
るためは過去の技術において採用されていたピッチコン
トロールは不必要である。完全テーパー付可変ねじ多羽
根は１つの風速に対しては本発明による羽根構造よりも
より効率的であるけれども、風速が変わシビツチの変化
がない場合は本発明による羽根構造はより効率的で、ピ
ッチコントロールをする完全テーパーの可変ねじれ羽根
と同等に効率的である。

好適な実施例における羽根平面形及びねじれは風速的２
２　ｍｐｈで最大エネルギーを約１０ｍｐｈにおいて良
好な効率を、約２５　ｍｐｈ　（約１２５　ｒｐｍ　］
において失速状態を提供するように設計されている。羽
根のねじれた内側部分によってスウイーブされる面積は
全体のスウイープ面積に比較して小さいけれども最上効
率に対する羽根弦は、根本では直線速度が小さく、又リ
フト即ち風に対するローターの抵抗は速度に自乗するが
ただ面積の直接の関数であるため、羽根の根本に近ずく
につれて増大しなければならない。本発明の羽根構造の
いくつかの利点は： ■）羽根はローターのスウイープ面積を通過する風を羽
根全長にわたってよシ均一に減速する能力のゆえにより
進んだ全体効率を持っている。

２）風は羽根の根本近くでより理想的に減速されるので
スウイープの中心に風が吹き抜ける穴がない。一定弦、
非ねじり羽根に対して羽根効率の改善は予想以上に大き
い実際の効果がある。スウィープ面積の中心における穴
を９ふさぐ“ことにより羽根の縦横比は基本的に増大し
外側部分（羽根長の約４０％）の効率が改善される。

３）根本における大きい弦とより多いねじれは羽根のピ
ッチ増大モーメントを改良し、所望のピッチ増大モーメ
ントを得るのに重量はより少なくてすむ。

４）大きい羽根面積と羽根のカフスのピッチ角は何らピ
ッチコントロールしないで羽根の自己始動を可能にする
。従って始動のときのピッチ角は発電時に必要とされる
ピッチ角と同一でよい。

５）大きなカフスは羽根が回転していないとき強風条件
下で翼桁が曲がる余裕を提供しカフスの被膜が破損する
のを避けている。

羽根の曲げの詳細について以下にすぐ配達（４７） する。

羽根が超過速状態になったとき、遠心力が増大し、羽根
のカフスのピッチ増大モーメントが増す（１９ｍ２にて
）。このピッチ増大モーメントはねじシバ−の予備荷重
をおしのけるのに充分である。長い金属ねじりバーが羽
根がそのねじり止めからはなれたときトルクの増大を最
小にするために使われ、金属は通常スパーフィラメント
を相互に接着するのに使う樹脂材よりもはるかに大きい
剪断応力を持って作動する。

結合材・とじて一般に使用されるすべての型式の樹脂は
低応力レベルですべりを生ずる。

それらのすべる率は応力と温度とに依存する。

このため本発明による羽根は羽根がねじり止めに対しで
あるときにねじシ荷重を受ける翼桁を持っていない。そ
の代わりに初期荷重トルクを持つ金属ねじりバーが採用
されている。

ねじりバーはすべりを生じたり初期荷重を変化させない
。通常の回転数において翼桁には（４８） ねじりがないので翼桁の樹脂には結果として剪断応力が
発生しない。翼桁は羽根が超過速状態にあるときにただ
ねじり剪断荷重のみ受ける。

金属ねじりバーは通常翼桁をねじり止めに対して保持す
るのに要求されるより大きい初期荷重を受けている。こ
のようにもし羽根が長い間超過速状態にあり結合材内に
何らかのすべりが生ずるとしても、羽根は通常の回転数
状態の間常にねじり止めへ戻る。すベシの可能性を少な
くするため翼桁のねじれの部分をできるだけ長く作り、
角偏位毎に常に低い剪断応力を有する翼桁の形状を使用
することにより、一方与えられた縁方向の硬さは維持す
ることによりねじり剪断応力をできるだけ低く保持する
。本発明にもとずぐ■ビームの翼桁構造は与えられた縁
方向の硬さに対して可能な限り低い翼桁のねじシ硬さく
四角い断面において得られるよりも樹脂の剪断応力は低
く縁方向の硬さに対してのはるかに良好なねじり硬さの
比率）を提供する。

数値による例は更に本発明の好適な実施例を例示す。た
とえば長い金属ねじりバーを使用し１５０フイートポン
ド（２０，７Ｋｇ・ｍｌの初期荷重がねじりバーの６０
°のねじれによってかけられているならば、超過速によ
り更に１５°　ねじるために３７．５フイートポンド（
５，２Ｋｙ・ｍ）のトルクをよけい必要とする。

たとえばねじりに柔軟な材料では１°のねじりに対して
４フイートポンド（０，５５Ｋｑ・ｍ）のトルクを必要
とし、超過速のとき翼桁を１５°ねじるには６０フイー
トポンド（８，３Ｋｇ・ｍ）必要となる。羽根によって
生ずるピッチ増大モーメントが１．２　Ｏｒｐｍのとき
１５０フイートポンド（２０，７Ｋｑ　ｌと仮定すると
、超過速のとき羽根を１５°ねじるのに必要とされるト
ルクは２４．７．５　（１５０＋６０＋３７、５　］フ
ィートポンド（３４Ｋｇ　・ｍ　）である。羽根を１５
°ねじるのに必要な超過速回転数は１２２４７．５÷１
５０〕の平方根×１２０ｒｐｍ又は１５４．　ｒｐｍで
ある。

第２８図に図式に示した超過速ピッチ増大作用はもし望
むならば腕２５２によって根本に載置される重り２５０
を設けることによシ増大する（第２４図も参照）。空気
抵抗を少なくするために流線形をした重りは根本リブに
取り付けられ、その結果翼桁がねじり止めから離れて動
き、トルクを増大させるまで翼桁のねじり軸の回りに殆
んど又は全熱トルクを発生しない。重りと羽根のカフス
への遠心力の組み合わせ作用は超過速状態にあるときに
のみシリンダー半片のねじり止めに対するねじり押さえ
力を押しかえすのに充分である。

羽根の翼桁の間でシーソーハブ（第３，４図）によって
規定される角は、ローターが止まっているとき、回転平
面に関して各翼桁が１４°を成すようになっている。第
３０図（横軸に風速、縦軸に角度）Ｋ示すように、ロー
ターが回転しているとき羽根の円する角は風速と共に変
化し、例図においては約７．５（５１） ｍｐｈの風速まで減少し、その後約２５　ｍｐｈの風速
捷で増大したのち角度は一定になる。

第２９図に一点鎖線で示した鋭利な円すい角への変化は
ローターが高風速下で制動されたときに起る。羽根の大
きな応力を避けるために、羽根は翼桁の内側部分が羽根
に対して基本的に曲がることができるように作られてい
る。

第３１図は翼桁がまっすぐなときの翼桁と翼壁の中空部
分との関係を示す。第３２図は羽根の鋭利な円すい角に
よって生ずる翼桁の曲げを示す。翼桁は平面の方向に曲
がり、シリンダー半片は根本リブに相対的に動くことに
より曲がり作用を許容する。翼桁は根本リブで拘束され
ることなく４５°　曲がることができる。羽根の外側部
分も（その中に埋め込まれた翼桁部分も含め）第２９図
に描写した条件下でわずかに曲がる。

本発明による風力発電装置には、適当な制動装置２５３
が設けられており、これはたと（５２ｊ えはバランスによるアクチュエータと手動アクチュエー
タを持っている。第２図と６Ａ図に示すように、バラン
スによるアクチュエータは首振シベアリングによって端
部を支持された帯又は同様のもの２５３ｃにおいてピボ
ット止めされたロッド２５３ｂに載置された重り２５３
ａを含んでいる。ロッドの自由端は、首振りベアリング
によってその端部を支持されているプレート２５３ｆか
ら突き出しているＶ−ノツチ部材２５３ｅに普通に支持
されているボール２５３ｄを持っている。ひどいアンバ
ランスによりボール２５３ｄをＶノツチ部材２５３ｅか
らつきはずし重りは落下する。そのときロッド２５３ｂ
の腕２５３ｇはマスターシリンダー２５３１のピストン
２５３ｈの露出端を押しつける。重りの下方への動きは
緩衝器２５３ｊによって緩和され、マスターシリンダー
のピストンにかかる圧力はロッド２５３ｂの腕２５３ｅ
と板２５３ｆとの間に接続されたコイルスプリング２５
３１（によって増大される。ボール２５３ｄがＶノツチ
部材からはずれるまではスプリングがボールをノツチの
中深くへ押さえつけている。

マスターシリンダー２５３１は発電機のシャフト９０へ
固定したディスク２５３ｎへ押さえつけられたパッドを
含むキャリパ−ユニット２５３ｍ（第６図に図式に表示
〕へ油圧で接続している。

手動アクチュエータは２５３Ｃでピボット止めされ、ピ
ストン２５３ｈに対して、スリップリングユニット３８
を通って下方へ塔を通って地面に到るまで延在するボー
トンケーブル（Ｂｎｗｄｅｎ　Ｃａｂｌｅ　］　２５３
　ｐによって動かされるレバー２５３ｏを含んでいる。

経済的な風力発電機を提供するためには、頭部アセンブ
リは複雑で高価な装置を設置目的又は保守目的のために
要求することなく容易に起倒できる塔１２上に支持する
のがよい。

この方法は本発明の他の面においてみごとに解決されて
いる。第１図、３４図に示すように、塔１２は一般的な
もので六角形の断面を有する金属シェルを持ち、そのベ
ース２０は従来の方法で地中にアンカーされたベースプ
レートアセンブリ２５４上に支持されている。

塔の底はそれに固定し離れた一対のプレートを持ってお
りこれがベースプレートアセンブリに固定してそこから
上方に突き出している一対の対応するプレート２５８の
間にはさみ込まれている。４枚のプレート全部を貫通す
るピボットピンが塔をベースプレートアセンブリに支持
しており、塔が水平軸の回りに回転して起倒するのを許
容している。

一本クレーン３０の下端も又水平軸によって板２５６に
載置されている。一方１本クレーンの」一端は支え線要
素２２に網の中間点で固定している。支え線要素２６と
２８は塔の水平ピボット回転軸を含む平面を規定し、一
方支え線要素２２と２４は１本クレーン３０を含み塔の
水平ピボット回転軸に直角になっている平面を規定して
いる。夫々の支え綱要（５５） 素の下端は一般の方法で地中アンカー２６０へ固定され
ている。各支え線要素は塔の長さ方向の中間点で塔に固
定されている。第３５図に示すように支え線要素２２と
２８は実際には一本の連続する網の一部であって又支え
線要素２４と２６は別の一本の連続する支え網の一部で
ある。各支え網は塔の両半分のフランジ板２６２が互い
にボルト付けされているところで塔に固定されており、
その固定はボルト２６４によってフランジ板へ締め付け
ることによって成されている。塔はたとえば５５フイー
ト（１６，５ｍｌの高さで、支え網は頂上から約１６フ
イート（４，８ｍｌの位置で塔に取り付けられている。

一つの支え線要素、即ち第１図、３４図の例図における
要素２２は地中アンカーへ解放可能なカプリングによっ
て接続しており、そのカプリングは線要素２２の下端に
固定したアイ（小ｍ＋２６６と、支え線要素の有効長さ
の調節を可能にするターンバックル２７０によって連関
する地中アンカーへ接続された（５６） 協働フック２６８とを含んでいる。

アイ２６６がフック２６８から解放されると、塔１２と
１本クレーン３０は支え線要素２２と２４の水平面で７
体として旋回する。

塔はこのようにして第３４図に示す位置に倒される。そ
のとき頭部アセンブリは地面に近く保守可能になる。塔
がこの位置にあるとき支え線要素２４はたるんでいる。

支え線要素２６と２８（第３４図には示されていない）
によって規定される平面は塔が倒されるときこれらの支
え線要素の地中アンカー２６０同志の間で規定される水
平軸の回シで単に下方へ旋回する。倒れた位置において
は塔は支持体２７２上に載って地面とは鋭角をなして保
持される。

塔を起倒するためにアイ２６６はブロック及びタックル
アセンブリ２７４に連結さ、れており、これは支え線要
素２２の地中アンカー２６０と係合し、又アイ２６６を
連関する地中アンカーの方へ引っ張るため車２１６によ
って引っ張るためのケーブルを持っている。

この装置により塔は支持体２７２から離して起こされ、
第１図の位置へ設立される。そこでアイ２６６はフック
２６８と係合し、ブロック及びタックルから分離される
。塔を起こす間１本クレーン３０は塔と一体となって旋
回し最後には第１図の位置をとる。１本クレーンはそれ
に取り付けられている支え線要素２２の一領域を持ち上
げており、そのため機械的に利点のある引つ張シカがそ
の領域に発揮される。

前記の塔設置、起倒装置はただ一本のクレーン（好適に
は塔のベースに取り付けられている）を必要とするだけ
で４本の支え線要素は前記のすべての条件下で全く安定
している（塔を倒したとき塔と支え線要素２２の地中ア
ンカー２６０とのなす角度が１８０°　よりも小さいと
仮定する）。この支え網装置は塔の曲げモーメントを減
少し、よシ軽く安い塔及び塔ベースアンカーの大きさと
費用の減少を可能にする。使われていないとき１本クレ
ーンは塔の上へ折りたたまれている。

好適な実施例は著しい効率、経済性及び実用性を有する
風力発電機を提供するために一体となって発揮されるい
くつかの特徴を持っている。本発明によるある種の特徴
はいくらか変わったとしても他の多くの特徴はその捷ま
保持される。ここでいくつかの改造について簡単に記述
する。

好適な実施例において、羽根の内側部分はねじれており
外側部分はねじれていない。内側部分の平均ピッチは羽
根がピッチ変化機構をつけないで自己始動するのに充分
になっている。ある場合には、それは（変化ピッチでな
く）均一ピッチの内側部分（カフス）と内側部分よりも
小さいピッチ（たとえばゼロピッチ）を持つ外側部分と
によって達成される。

ある場合にはチャンネル形状を持っ翼桁を使用し、ウェ
ブの縁をとりまとめないでもフランジはウェブに結合で
きる。

（５９） ある場合には制御装置は発電機からの回転数信号を交流
送電線の周波数で変化しない基準信号と比較するような
ものを採用してもよい。交流送電線から電力を吸収する
のを避けるために、発電機は発電しているときにのみ交
流送電線へ接続される。しかし、もし発電機が発電され
る速度に達する直前に交流送電線へ接続されるとすれば
吸収される電力の量はたいしたこともない。

羽根はスプリング押さえ型（たとえば、ねじりバー）以
外のピッチ固定機構を採用してもよい。それは羽根が超
過速モードになったとき羽根に及ぼされる遠心力によっ
て解消されるストッパー又はラッチのようなものでよい
。又、羽根のピッチは始動の間、そして通常の運転速度
になるまで変化し、つの後、超過速による遠心力によっ
てストッパー又はラッチの力が解消される丑で固定的に
保持されてもよい。（樹脂製の）翼桁に巻かれたフィラ
メントのためある機構は羽根のピッチを応（６０） 力により発生するクリープと独立に保持するよう要求さ
れる二そうでないと樹脂のクリープは羽根のピッチを変
えてしまう（たとえば、遠心力が樹脂製翼桁をねじって
羽根のピッチを変える）。

塔の起倒を助けるために支え線要素の一つを支持する支
柱は好適には、支持網要素の塔に接続された部分から遠
い部分にその一端を固定され、その反対端（下端）は塔
と同一の水平のピボット回転軸にピボット回転するよう
に支持された一つの１本クレーンであるけれども、支柱
の下端は塔のピボット回転軸から離れた一つの軸の回り
にピボット回転してもよく、又一つの１本クレーン以外
の（たとえばＡフレーム）支柱を採用してもよい。又一
つの支柱付文え線要素は塔の起倒に使用され、（たとえ
ば固いほうづえのような）別の型の構造を塔を立てた後
保持するのに使ってもよい。

超過速のあいだ中ピツチを増大する羽根が大いに好まし
いが超過速状態下においてピッチの減少する羽根も本発
明にもとずくいくつかの利点を持つことができる。

本発明にもとず〈好適な実施例と可能な改造について前
述したが技術に堪能な者にとっては更にいろいろな変更
が本発明の原理と精神からはずれることなくなされ得る
ことを理解するであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にもとすく風力発電装置の全体の外観を
示す斜視図、 第２図は風力発電機の頭部アセンブリを構成する装置部
分の斜視図、 第３図は発電機のローターのだめの好適な取り付はハブ
構造を示す分解斜視図、 第４図は更にハブを示す部分的な断面を含む部分正面図
、 第５図はローターシャフト及びギアー列と組み合わされ
たハブを示す長手方向断面線図、第６図は塔の頂上にお
ける首振りベアリングと首振りダンパーを示す垂直断面
図、第６Ａ図は本発明において採用されているブレーキ
装置をやや図式的ニ示す斜視図、第７図は本発明にもと
ず（風力駆動ローター羽根を示す、平面図で羽根の一部
分を破断して断面で示した図、 第８図は矢印８−８の方向から見た第７図の羽根の端面
図、 第９−１１図は第７図の９−９．１．０−１０　。 ＩＩ−ＩＩ線で夫々切断した拡大断面線図、第１２図は
第７図の羽根を作る方法のグラフ式説明図、 第１３図は本発明による羽根支持用翼桁の平面図、 第１４図は、第１３図の１４−１４線において切断した
部分拡大断面図、 第１５図は翼桁を製造する方法の１過程を示す分解組立
斜視図、 第１６図は製造方法の次の過程を示す図解側面図、 （６３） 第１７図は翼桁製造の別の過程を示す図解端面図、 第１８図は翼桁製造の更に別の過程を示す斜視図、 第１９．２０．２１図は第９．１０．１１図に夫々対応
する位置における羽根構造を詳細に示す短縮断面図、 第２２図は第７図のほぼ２２−２２線に沿って切断した
拡大部分断面図、 第２３図は第２２図の２３−２３線における断面図、 第２４図は羽根構造の詳細を示す部分的分解組立斜視図
、 第２５図は本発明にもとず〈ピッチダンパーの長手方向
断面図、 第２６と２７図は第２５図の２６−２６及び２７−２７
線で夫々切断した断面図、第２８図は超過速状態におい
てづ４・末艮　のピッチが増大する方法を示す図解図、 第２９図は本発明にもとすいてローターの（６４） 羽根が曲がったり円すい形になったりする方法を示す図
解図、 第３０図は風速によって変化する羽根の円すい角を示す
グラフ図、 第３１図は羽根構造の詳細を示す部分断面図、 第３２図は本発明による羽根支持用翼桁が羽根翼型構造
に対して曲がる様子を示す部分断面図、 第３３図は方発明において採用されている回路を示すブ
ロック線図、 第３３Ａと３３Ｂ図は夫々更に電気系統を示す回路及び
論理線図、 第３４図は風力発電機の塔を持ち上げる方法を説明する
側面図、 第３５図は支え網の塔への接続を示す水平断面図である
。 〔主要部分の符号の説明〕 １０・・・ローター １４．１６・・・羽根 １２・・・塔 ２２．２４，２６．２８・・・支え網 ３０・・・１本クレーン ３４・・・発電機 ４０・・・電気機器 ４２・・・シャフト ４４・・・シーン−ハブ １０１・・・翼桁 １０２・・・翼壁 １０４・・・根本リブ １７γ・・・ダンパー １９０・・・密封板 １９４・・・シリンダー ２２０・・・容器 ２５４・・・ベースプレートアセンブリ萩　荻　０ 駅 ７６６− 第１頁の続き ［株］発　明　者　ジエー、ワーン　カー　アメター、
シニャ　ス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、誘導発電機と、該発電機の交流送電線への接続をコ
   ントロールするための制御装置を有する型の風力発電装
   置において、該制御装置は前記交流の周波数に応じた基
   準信号を発生する装置と、 前記発電機の回転速度に応じた信号を発生する装置と、 前記発電機を前記交流送電線に接続するため前記両信号
   間の所定関係が達成されたときに応答する装置とから成
   る、風力発電装置。 ２、　制御装置は、発電機の回転速度が上限値に達した
   ときを判断しかつ前記発電機の回転速度が下限値以下に
   下がって次に再び下限値に達するまで前記発電機を交流
   送電線から切りはなす装置から成る、特許請求の範囲第
   １項に記載の風力発電装置。 ３、接続装置は、 発電機の回転速度が、両信号が所定の関係をもったとき
   の値まで上昇したとき前記発電機を交流送電線に接続し
   かつ前記発電機の回転速度が前記両信号の所定関係をも
   ったときの値以下の速度に下がった所定時間後、前記発
   電機を前記交流送電線から切りはなす装置を有する、特
   許請求の範囲第１項に記載の風力発電装置。