JPS61500926A - 風回転体部材 - 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】 用回転体部材 この発明は用回転体部材、すなわち風によって駆動されることを企図した回転体 部材に関する。その上特に、この発明は回転体部材がほぼ水平軸輪周りに回転運 動をするために取付けられた中央ハブ部分と、ハブ部分に相対的に固定された位 置で前記ハブ部分に固定され、ハブ部分からほぼ半径方向の外部方向へ延びる多 数の回転体羽根とを有するこの種類の用回転体部材に関する。

このような回転体部材は電気風力発電所のための駆動ＶｔＭとして最初に用いら れている。しかしながら、これ先行技術の風力発電所の重大な欠点は発電所の配 置で風速の大きさが比較的制限された範囲内にあるときだけ風力発電所から電力 を得ることができることである。これは風速が比較的低い上限値を越えて、既知 の風力発電所の全てでどの操作でも容易にするために風速が比較的高い下限値を 越えなければならず、過度に高い薇械的歪の結果としてｍｌ傷を受けることから 発電所を防ぐために発電所を操作から除くことが必要である事実による。許すこ とのできない高い風速で操作から発電所を除くことを可能にするために、発電所 は可動の羽根、すなわち発電所が操作中長手方向の軸線の周りにハブ部分を相対 的に回転する羽根を有する用回転体部材によって通常駆動される。

この発明は先行技術の用回転体部材に比較して操作の相当改良された安全を同時 に提供して実在する風速ノ実實的に増加した範囲の変化内で操作する最初にｖＧ 述したこの種類の改良された用回転体部材を提供することをその目的のために有 する。

この発明により、各回転体羽根がその内方端部よりその外方端部でより大きい羽 根角度を有することを最初に特徴とする前記種類の用回転体部材を、前記目的の ために、提案する。このような状況において、用コ羽根角度は回転体羽根が、そ の長さに沿うどの位置においても、その回転平面で、すなわち回転体部材の０転 軸線に垂直な平面で形成される角度として理解されるように企図する。

本発咀により提案された回転体羽根の装置は低い風速で風によって回転体部材に 加えられたトルクが従来知られた回転体部材より相当高くなり、羽根が飛行機の プロペラ、すなわちその外方端部よりその内方端部でより大きい羽根角度を有す る、場合と同様な方法でｌ！成されることに帰着する。結果として、本発明の回 転体部材は以前に可能であるよりも、実質的に低い！ａ速で操作を始めることが できる。

回転体羽根、すなわちその内方端部からその外方端部の方の方向へ増加する羽根 角度を有する、′ａ案された形状、さらに、操作中、円錐渦が回転体部材の前方 の空気中に生じることによる。前記渦が回転体部材の半径方向の内部部分で負圧 帯または真空帯を形成して、回転体羽根の半径方向の外部部分の方へ到来する空 気流をまげるようにさせる０円錐渦のＭ径は増加する風速で及び回転体部材の増 加する回転速度で増加する。この結果、回転体部材は高い風速で、すなわち回転 体部材に制限された駆動作用のみ用いるために到来する空気流をもたらすように 、その回転速度を自動的にＴＩ４整する自動調整式になる。従って、本発明の回 転体部０は無限に高い風速で操作される。

各回転体羽根の羽根角度は回転体羽根の内方端部からその外方端部の方へ次第に 増加する方がよい、各回転体羽根の内方端部で羽根角度が約０１からｖ９１０度 まで適切であり、一方各回転体羽根の外方端部で羽根角度が約２０度から約５０ 度までの方がよく、約３０度から約４０１［までの方がよい。

上記渦形成及びそれによって生じた回転体部材の自動５ｕｉｔ能を促進するため に、回転体部材のハブ部分がほぼ円錐状前部部分を有する方がよい。

各回転体羽根の長さはその最も広い部分でハブ部分の直径と同程度の大きさが適 切である。各回転体部材の長さは前記直径の約０．５から約３＠まである方がよ い。

ハブ部分の上記の円錐状前部部分はハブ部分の最も広い部分の、それぞれ、半径 または直径と同程度の大きさの適切な相当な軸線方向長さを好適に有すべきであ る。

以下本発明が添付概略図面を参照してさらに詳細に記載される。

第１図は実例によって選択された本発明の実施例の用回転体部材からなる駆１３ 装冨を有する電気風力タービンの透視図、第２Ａ図、第２Ｂ図及び第２Ｃ図は前 記回転体部材の回転体羽根を通る３つの異なる拡大断面図、第３図は優か変更し た構造の電気風力タービンの一部断面正面図、第４Ａ図、第４Ｂ図及び第４Ｃ図 は第３図の夕　′−−ピンの用回転体部材の回転体羽根を通る、それぞれ、第２ Ａ図、第２Ｂ図及び第２Ｃ図と同様な３つの異なる拡大断面図、第５図は回転体 羽根と回転体部材の中央ハブ部分との間の連結の好適な型の一部断面因を示す。

第１図に示す風力タービンは一般に１０に指定された、用回転体部材を有する。

この回転体部材は円筒状ハウジング１１内に取付けられた電力発電機（図示せず ）のために駆動装置として役立つ、前記ハウジング１１は回転体部材１０と発電 機との間の適当な駆り連結を設けるために歯車及び伝Ｓ装置はもちろん、はぼ水 平な軸線周りを回転するために回転体部材１０を支持する軸受装置（第１因に図 示せず）をまた囲む。

回転体部材１０．ハウジング１１から遠いその端部でロッド１３によって前記ハ ウジングに堅固に連結された風作動舵取羽根１２を有する。参＠数字１７はほぼ 垂直軸線周りに自由に回転できるハウジング１１を支持する８１１８を有するマ ストの上部部分を示す。舵取羽根１２及び回転自在な支持Ｈｉｉｆ１８の設備は ハウジング１１が回転体部材１０を風に対して回転するようにさせる位置を連続 的にとることに帰着する。

回転体部材１０はほぼ円錐状前部部分１４及び多数の回転体羽根１６が等しい間 隔を置いてほぼ半径方向へ延びる（よは円筒状＠部部分１５からなる中央ハブ部 分を有する。第１図に示す場合には、回転体部材が３゛つの羽根を有する。しか しながら、前記数は好適に３または３の倍数、例えば６であるべきであるけれど も、どのような他の数の回転体羽根でも選ばれる。

回転体羽根１６はその相対的に固゛定した位置で後部ハブ部材１５に固定される 。しかしながら、回転体羽根と前記ハブ部分との間の連結は前記羽根をハブに固 定するとき、各据付は位置で部分的な円周が適切に合うようにこれら角度位置を 配置することを可能にさせるようになる。このような連結の１つの適切な型が第 ５図に示される。

回転体羽根の特性のあるＶ８黴は第２Ａ図、第２Ｂ図及び第２Ｃ図に示される。

これら図面は第１図の、それぞれ、一点！ｌｌ１ｌＡＳＢ及びＣに沿って取られ た回転体羽根を通る断面を示す、前記断面図から示されるように、回転体羽根１ ６の羽根角度が、各羽根の内方端部からその外方端部の方へ次第に増加する。前 記角度は回転体部材１０の水平回転軸線に垂直に延びる羽根１６の回転平面Ｒと 、問題の羽根部分の弦との間の、それぞれの角度■　、■８及びｖｏとして示さ れる。第２Ａ図、第２Ｂ図及び第２Ｃ図から示されるように羽根１６の内方端部 に近い断面Ａで角度ｖＡは単に約２度であり、一方羽根１６の中央に近い断面Ｂ で角度Ｖ、は実質的により広い、約２０度であり、羽根１６の外方端部に近い断 面Ｃで角度Ｖ。はなお広く、約４０度である。

８１２の操作中、示された形状及び回転体羽根゛１６の装置の結果として、円錐 渦は回転体部材１ｏの前方の空気中に形成される。この渦形成はほぼ円錐状前部 ハブ部分１４によって高められ、その軸線方向の長さは、入れかわって、回転体 羽根１６の長さとほぼ同程度であるハブ部分の最も広い直径と同程度である。

前記渦形成の結果として、到来空気は回転体部材１０の回転する間口転体羽根１ ６によって一掃された環状面の外部円ｒ＠部分の方で半径方向外部方向へまげら れるようになる。到来空気のこの曲げの大きさ及び同時に生じる真空帯の直径は 実在する風速及び回転体部材１０の回転速度による。高い風速で、回転体部材は 自動ｍ制式になり、それにより非常に高い大きさの風速を生じるときでも、許容 最大速度以下でその回転速度を絶えず維持する。

第３図、第４Ａ図、第４Ｂ図及び第４Ｃ図に示す変更した構造は小さな個所にお いてのみ第１図、第２Ａ図、第２Ｂ図及び第２Ｃ図の装置と異なる。第３図にお いて、前部ハブ部分１４は第１図より短く、回転体羽根の数は３の代りに２だけ である。更に、ハウジング１１は回転体部材１ｏのハブ部分の最大直径にほぼ等 しい直径を有するように示されている。その上、ハウジング１１の左端部が後部 ハブ部分１５に堅固に連結され、軸受２１によって２つの環状支持板２ｏ内に回 転自在に取付けられた中央水平軸１９を部分的に覆いのない断面で示されている 。ハウジング１１内の板２０の間に限定さ°れた至２２は軸受２１のための潤滑 油で充されるように示されている。

第４Ｂ図及び第４Ｃ図に示される断面図は第２Ｂ図及び第２Ｃ図に示された対応 図にほぼ等しい。しかしながら、第４Ａ図は羽根角度ｖＡが２度の代りに約１０ 度であり、羽根１６が第２Ａ図より薄いことが第２Ａ図と異なる。

第５図に示す回転体羽根１６とハブ部分１５との間の連結は回転体部材の羽根を そのハブ部分に固定するとき、前記回転体部材のための適切に羽根角度を定める ことができるようにするのに役立つ、示された連結は後部ハブ部分１５に堅固に 固定された取付は基部２３、分割上部締付はリング２４、及び締付はポルト２５ を有する。その内方端部に、羽根１６が適当にｇｌ製された位置で堅くｍｓさせ ることができるようにリング２４の対応する面取り表面と基部２３との間で締付 けられるように用いられた面取り端部表面を備えた頭部２６を有する。

第１図に示されたタービンとほぼ同様な虫カタービンは約４００ｃｍの全回転体 直径を有し、約１００ｃｍの最大ハブ直径が４ケ月の期間中絶えず試験された。

この期間中、風速が零から約３０ｍ／Ｓまで変化された０回転体は約２〜３ｍ／ Ｓの風速で回転し初め、最大゛速度が約１５００ｒｐ■に設定されることがわか る。に設定されることがわかる。

本発明は上記した、図面に示された実施例に制限されない０代りに、多くの他の 実施例が本発明の範囲内で寅施できる。

ＦＩＧ、　１ 閂　倚　ｔ１！　専　謡　牛

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．回転体部材がほぼ水平な軸線周りに回転運動をするために取付けられ、ハブ 部分に相対的に固定された位置で前記ハブ部分に固定され、かつ前記ハブ部分か らほぼ半径方向外部方向へ延びる多数の回転体羽根を備えた中央ハブ部分を有す る風回転体部材において、各回転体部材（１６）がその内方端部よりその外方端 部により大きい羽根角度（Ｖ）を有することを特徴とする風回転体部材。
2. ２．各回転体羽根（１６）の羽根角度（Ｖ）が回転体羽根の内方端部からその外 方端部の方へ次第に増加することを特徴とする請求の範囲第１項記載の風回転体 部材。
3. ３．各回転体羽根（１６）の内方端部の羽根角度（ＶＡ）が約零度から約１０度 までであり、一方各回転体羽根（１６）の外方端部の羽根角度（ＶＣ）が約２０ 皮から約５０度、好適には約３０度から約４５度までであることを特徴とする請 求の範囲第１項または第２項記載の風回転体部材。
4. ４．ハブ部分（１４，１５）がほぼ円錐状前部部分（１４）を有することを特徴 とする請求の範囲第１項から第３項までのいずれかの項記載の風回転体部材。
5. ５．各回転体羽根（１６）の長さがハブ部分の最も広い部分（１５）の前記ハブ 部分の直径と同程度の大きさであることを特徴とする請求の範囲第１項から第４ 項までのいずれかの項記載の風回転体部材。
6. ６．各回転体羽根（１６）の長さが前記直径の約０．５から約３倍であることを 特徴とする請求の範囲第５項記載の風回転体部材。
7. ７．ハブ部分（１４，１５）のほぼ円錐状前部部分（１４）が相当な軸線方向長 さを有することを特徴とする請求の範囲第４項記載の風回転体部材。
8. ８．前記軸線方向長さがハブ部分（１４，１５）の量も広い部分（１５）の、そ れぞれ、半径又は直径と同程度の大きさであることを特徴とする請求の範囲第７ 項記載の風回転体部材。