JP2001289149A - 風力発電装置のヨー旋回駆動装置および風力発電装置のヨー旋回駆動制御方法 - Google Patents
風力発電装置のヨー旋回駆動装置および風力発電装置のヨー旋回駆動制御方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 風車発電ユニットを任意の旋回位置で固定す
るための油圧式ブレーキ装置を必要とせず、しかも、大
型の風車発電ユニットの旋回駆動に適応できる風力発電
装置のヨー旋回駆動装置を提供すること。 【解決手段】 タワー１上部に、風車１２と風車１２に
より回転駆動される発電機２３とを有する風車発電ユニ
ット２がヨー旋回可能に設けられた風力発電装置のヨー
旋回駆動装置において、風車発電ユニット２のヨー旋回
駆動を２個の電動機Ａ、Ｂで行う。
るための油圧式ブレーキ装置を必要とせず、しかも、大
型の風車発電ユニットの旋回駆動に適応できる風力発電
装置のヨー旋回駆動装置を提供すること。 【解決手段】 タワー１上部に、風車１２と風車１２に
より回転駆動される発電機２３とを有する風車発電ユニ
ット２がヨー旋回可能に設けられた風力発電装置のヨー
旋回駆動装置において、風車発電ユニット２のヨー旋回
駆動を２個の電動機Ａ、Ｂで行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は風力発電装置のヨ
ー旋回駆動装置および風力発電装置のヨー旋回駆動制御
方法に関するものである。
ー旋回駆動装置および風力発電装置のヨー旋回駆動制御
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】風力発電装置は、タワー上部に、風車と
風車により回転駆動される発電機とを有する風車発電ユ
ニットがヨー旋回可能に設けられ、風車が正面より風力
を受けるよう、風向きに応じて風車発電ユニットがタワ
ーに対してヨー旋回（略水平面上の旋回）するように構
成されている。
風車により回転駆動される発電機とを有する風車発電ユ
ニットがヨー旋回可能に設けられ、風車が正面より風力
を受けるよう、風向きに応じて風車発電ユニットがタワ
ーに対してヨー旋回（略水平面上の旋回）するように構
成されている。
【０００３】従来の風力発電装置における風車発電ユニ
ットのヨー旋回駆動は、タワー側にリングギヤーを固定
配置し、風車発電ユニット側に前記リングギヤーと噛合
する１個のピニオンと当該ピニオンを回転駆動する１個
の電動機とを設け、電動機によってピニオンを回転駆動
することにより行われている。
ットのヨー旋回駆動は、タワー側にリングギヤーを固定
配置し、風車発電ユニット側に前記リングギヤーと噛合
する１個のピニオンと当該ピニオンを回転駆動する１個
の電動機とを設け、電動機によってピニオンを回転駆動
することにより行われている。
【０００４】従来の風力発電装置には、ヨー旋回駆動用
の電動機とは別に、風車発電ユニットが小刻みに無意味
にヨー旋回することを避けるために、風車発電ユニット
を任意の旋回位置で固定するための油圧式ブレーキ装置
が設けられている。
の電動機とは別に、風車発電ユニットが小刻みに無意味
にヨー旋回することを避けるために、風車発電ユニット
を任意の旋回位置で固定するための油圧式ブレーキ装置
が設けられている。
【０００５】この油圧式ブレーキ装置は、タワー上部に
ヨー旋回中心と同心に固定された円環状のブレーキディ
スクと、風車発電ユニット側に設けられ、油圧駆動によ
って前記ブレーキディスクを挟む摩擦固定式のブレーキ
シューにより構成されている。
ヨー旋回中心と同心に固定された円環状のブレーキディ
スクと、風車発電ユニット側に設けられ、油圧駆動によ
って前記ブレーキディスクを挟む摩擦固定式のブレーキ
シューにより構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
風力発電装置では、風車発電ユニットを任意の旋回位置
で固定するために、ヨー旋回駆動用の電動機とは別に、
油圧式ブレーキ装置を設ける必要があり、摩損によるブ
レーキシューの定期的な交換等、煩雑な保守作業が必要
になる。ブレーキシューの交換等の保守作業は風力発電
装置の稼働率を低下させる原因になる。また、油圧式ブ
レーキは、制御油を使用するため、これの漏れ防止対策
等を施す必要があり、油漏れ等の環境に対する問題も存
在する。
風力発電装置では、風車発電ユニットを任意の旋回位置
で固定するために、ヨー旋回駆動用の電動機とは別に、
油圧式ブレーキ装置を設ける必要があり、摩損によるブ
レーキシューの定期的な交換等、煩雑な保守作業が必要
になる。ブレーキシューの交換等の保守作業は風力発電
装置の稼働率を低下させる原因になる。また、油圧式ブ
レーキは、制御油を使用するため、これの漏れ防止対策
等を施す必要があり、油漏れ等の環境に対する問題も存
在する。
【０００７】この発明は、上述の如き問題点を解消する
ためになされたもので、風車発電ユニットを任意の旋回
位置で固定するための油圧式ブレーキ装置を必要とせ
ず、しかも、大型の風車発電ユニットの旋回駆動に適応
できる風力発電装置のヨー旋回駆動装置およびヨー旋回
駆動制御方法を提供することを目的としている。
ためになされたもので、風車発電ユニットを任意の旋回
位置で固定するための油圧式ブレーキ装置を必要とせ
ず、しかも、大型の風車発電ユニットの旋回駆動に適応
できる風力発電装置のヨー旋回駆動装置およびヨー旋回
駆動制御方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明の請求項１にかかる風力発電装置のヨー
旋回駆動装置は、タワー上部に、風車と風車により回転
駆動される発電機とを有する風車発電ユニットがヨー旋
回可能に設けられた風力発電装置のヨー旋回駆動装置に
おいて、前記タワーと前記風車発電ユニットの何れか一
方に設けられたリングギヤーおよび他方に設けられ前記
リングギヤーと噛合する少なくとも２個のピニオンと、
前記各ピニオン毎に設けられ、前記ピニオンを各々個別
に回転駆動する少なくとも２個の電動機とを有している
ものである。
めに、この発明の請求項１にかかる風力発電装置のヨー
旋回駆動装置は、タワー上部に、風車と風車により回転
駆動される発電機とを有する風車発電ユニットがヨー旋
回可能に設けられた風力発電装置のヨー旋回駆動装置に
おいて、前記タワーと前記風車発電ユニットの何れか一
方に設けられたリングギヤーおよび他方に設けられ前記
リングギヤーと噛合する少なくとも２個のピニオンと、
前記各ピニオン毎に設けられ、前記ピニオンを各々個別
に回転駆動する少なくとも２個の電動機とを有している
ものである。
【０００９】この発明による風力発電装置のヨー旋回駆
動装置によれば、複数個のピニオンを各々個別の電動機
で駆動するから、大きい回転駆動力が得られ、大型の風
車発電ユニットの旋回駆動に適応でき、２個の電動機の
回転方向を互いに逆方向とすることにより、モータトル
クで風車発電ユニットを任意のヨー旋回位置に停止、固
定させることができる。
動装置によれば、複数個のピニオンを各々個別の電動機
で駆動するから、大きい回転駆動力が得られ、大型の風
車発電ユニットの旋回駆動に適応でき、２個の電動機の
回転方向を互いに逆方向とすることにより、モータトル
クで風車発電ユニットを任意のヨー旋回位置に停止、固
定させることができる。
【００１０】また、この発明の請求項２にかかる風力発
電装置のヨー旋回駆動装置は、前記２個のピニオンがヨ
ー旋回中心を通り、風車の回転中心軸線に対して直交す
る直線上に互いに１８０度の回転角位相をもって配置さ
れているものである。
電装置のヨー旋回駆動装置は、前記２個のピニオンがヨ
ー旋回中心を通り、風車の回転中心軸線に対して直交す
る直線上に互いに１８０度の回転角位相をもって配置さ
れているものである。
【００１１】この発明による風力発電装置のヨー旋回駆
動装置によれば、風車発電ユニットのタワーに対する縦
揺れに対して変位が少ない位置で、各ピニオンがリング
ギヤーと噛合することなる。
動装置によれば、風車発電ユニットのタワーに対する縦
揺れに対して変位が少ない位置で、各ピニオンがリング
ギヤーと噛合することなる。
【００１２】また、この発明の請求項３にかかる風力発
電装置のヨー旋回駆動装置は、前記風車発電ユニットの
旋回駆動時には、前記２個の電動機を同一回転方向に同
時駆動し、当該２個の電動機のうちの一方の電動機は位
置制御を行い、他方の電動機はトルク制御を行うもので
ある。
電装置のヨー旋回駆動装置は、前記風車発電ユニットの
旋回駆動時には、前記２個の電動機を同一回転方向に同
時駆動し、当該２個の電動機のうちの一方の電動機は位
置制御を行い、他方の電動機はトルク制御を行うもので
ある。
【００１３】この発明による風力発電装置のヨー旋回駆
動装置によれば、２個の電動機の同時駆動において、一
方の電動機では位置制御が行われ、他方の電動機ではト
ルク制御が行われ、２個の電動機で干渉し合うことなく
位置制御が行われる。
動装置によれば、２個の電動機の同時駆動において、一
方の電動機では位置制御が行われ、他方の電動機ではト
ルク制御が行われ、２個の電動機で干渉し合うことなく
位置制御が行われる。
【００１４】また、この発明の請求項４にかかる風力発
電装置のヨー旋回駆動装置は、２個の電動機を互いに反
対の回転方向に同時駆動し、前記風車発電ユニットを任
意のヨー旋回位置に固定するものである。
電装置のヨー旋回駆動装置は、２個の電動機を互いに反
対の回転方向に同時駆動し、前記風車発電ユニットを任
意のヨー旋回位置に固定するものである。
【００１５】この発明による風力発電装置のヨー旋回駆
動装置によれば、２個の電動機が互いに反対の回転方向
に同時駆動され、これらの電動機が生じるモータトルク
によって風車発電ユニットが任意のヨー旋回位置に固定
される。
動装置によれば、２個の電動機が互いに反対の回転方向
に同時駆動され、これらの電動機が生じるモータトルク
によって風車発電ユニットが任意のヨー旋回位置に固定
される。
【００１６】また、この発明の請求項５にかかる風力発
電装置のヨー旋回駆動装置は、上述のような固定状態時
において、旋回外力を受けた場合には、回転方向が旋回
外力によるヨー旋回方向と同方向になっている電動機の
回転方向を反転して旋回外力に対抗し、前記風車発電ユ
ニットを現在のヨー旋回位置に維持するものである。
電装置のヨー旋回駆動装置は、上述のような固定状態時
において、旋回外力を受けた場合には、回転方向が旋回
外力によるヨー旋回方向と同方向になっている電動機の
回転方向を反転して旋回外力に対抗し、前記風車発電ユ
ニットを現在のヨー旋回位置に維持するものである。
【００１７】この発明による風力発電装置のヨー旋回駆
動装置によれば、電動機が生じるモータトルクによって
風車発電ユニットが任意のヨー旋回位置に固定される状
態において、旋回外力を受けると、回転方向が旋回外力
によるヨー旋回方向と同方向になっている電動機の回転
方向が反転され、旋回外力に対抗するようになり、風車
発電ユニットのヨー旋回位置が維持される。
動装置によれば、電動機が生じるモータトルクによって
風車発電ユニットが任意のヨー旋回位置に固定される状
態において、旋回外力を受けると、回転方向が旋回外力
によるヨー旋回方向と同方向になっている電動機の回転
方向が反転され、旋回外力に対抗するようになり、風車
発電ユニットのヨー旋回位置が維持される。
【００１８】また、上述の目的を達成するために、この
発明の請求項６にかかる風力発電装置のヨー旋回駆動制
御方法は、タワー上部に、風車と風車により回転駆動さ
れる発電機とを有する風車発電ユニットがヨー旋回可能
に設けられた風力発電装置のヨー旋回駆動制御方法にお
いて、少なくとも２個の電動機を使用し、旋回駆動時に
は、前記２個の電動機を同一回転方向に同時駆動し、２
個の電動機のうちの一方の電動機は位置制御を行い、他
方はトルク制御を行うものである。
発明の請求項６にかかる風力発電装置のヨー旋回駆動制
御方法は、タワー上部に、風車と風車により回転駆動さ
れる発電機とを有する風車発電ユニットがヨー旋回可能
に設けられた風力発電装置のヨー旋回駆動制御方法にお
いて、少なくとも２個の電動機を使用し、旋回駆動時に
は、前記２個の電動機を同一回転方向に同時駆動し、２
個の電動機のうちの一方の電動機は位置制御を行い、他
方はトルク制御を行うものである。
【００１９】この発明による風力発電装置のヨー旋回駆
動制御方法によれば、複数個のピニオンを各々個別の電
動機で駆動するから、大きい回転駆動力が得られ、大型
の風車発電ユニットの旋回駆動に適応でき、しかも２個
の電動機のうち、一方の電動機では位置制御が行われ、
他方の電動機ではトルク制御が行われるから、２個の電
動機で干渉し合うことなく位置制御が行われる。
動制御方法によれば、複数個のピニオンを各々個別の電
動機で駆動するから、大きい回転駆動力が得られ、大型
の風車発電ユニットの旋回駆動に適応でき、しかも２個
の電動機のうち、一方の電動機では位置制御が行われ、
他方の電動機ではトルク制御が行われるから、２個の電
動機で干渉し合うことなく位置制御が行われる。
【００２０】また、上述の目的を達成するために、この
発明の請求項７にかかる風力発電装置のヨー旋回駆動制
御方法は、２個の電動機を互いに反対の回転方向に同時
駆動し、前記風車発電ユニットを任意のヨー旋回位置に
固定するものである。
発明の請求項７にかかる風力発電装置のヨー旋回駆動制
御方法は、２個の電動機を互いに反対の回転方向に同時
駆動し、前記風車発電ユニットを任意のヨー旋回位置に
固定するものである。
【００２１】この発明による風力発電装置のヨー旋回駆
動制御方法によれば、２個の電動機が互いに反対の回転
方向に同時駆動されることにより、これらの電動機が生
じるモータトルクによって風車発電ユニットが任意のヨ
ー旋回位置に固定される。
動制御方法によれば、２個の電動機が互いに反対の回転
方向に同時駆動されることにより、これらの電動機が生
じるモータトルクによって風車発電ユニットが任意のヨ
ー旋回位置に固定される。
【００２２】また、上述の目的を達成するために、この
発明の請求項８にかかる風力発電装置のヨー旋回駆動制
御方法は、上述のような固定状態時において、旋回外力
を受けた場合には、回転方向が旋回外力によるヨー旋回
方向と同方向になっている電動機の回転方向を反転して
旋回外力に対抗し、前記風車発電ユニットをヨー旋回位
置を維持するものである。
発明の請求項８にかかる風力発電装置のヨー旋回駆動制
御方法は、上述のような固定状態時において、旋回外力
を受けた場合には、回転方向が旋回外力によるヨー旋回
方向と同方向になっている電動機の回転方向を反転して
旋回外力に対抗し、前記風車発電ユニットをヨー旋回位
置を維持するものである。
【００２３】この発明による風力発電装置のヨー旋回駆
動制御方法によれば、電動機が生じるモータトルクによ
って風車発電ユニットが任意のヨー旋回位置に固定され
る状態において、旋回外力を受けると、回転方向が旋回
外力によるヨー旋回方向と同方向になっている電動機の
回転方向が反転され、旋回外力に対抗するようになり、
風車発電ユニットのヨー旋回位置が維持される。
動制御方法によれば、電動機が生じるモータトルクによ
って風車発電ユニットが任意のヨー旋回位置に固定され
る状態において、旋回外力を受けると、回転方向が旋回
外力によるヨー旋回方向と同方向になっている電動機の
回転方向が反転され、旋回外力に対抗するようになり、
風車発電ユニットのヨー旋回位置が維持される。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照してこの発
明の実施の形態を詳細に説明する。図１、図２はこの発
明によるヨー旋回駆動装置を適用された風力発電装置の
一つの実施の形態を示している。
明の実施の形態を詳細に説明する。図１、図２はこの発
明によるヨー旋回駆動装置を適用された風力発電装置の
一つの実施の形態を示している。
【００２５】風力発電装置は、タワー（支柱）１の上部
に風車発電ユニット２を有している。風車発電ユニット
２は、底部にヨー旋回ガイド部材３を固定され、ヨー旋
回ガイド部材３にてタワー１の上端に固定された円環状
のヨー旋回座４に嵌合し、ヨー旋回中心軸線Ａｙ周りに
旋回可能になっている。
に風車発電ユニット２を有している。風車発電ユニット
２は、底部にヨー旋回ガイド部材３を固定され、ヨー旋
回ガイド部材３にてタワー１の上端に固定された円環状
のヨー旋回座４に嵌合し、ヨー旋回中心軸線Ａｙ周りに
旋回可能になっている。
【００２６】風車発電ユニット２はハウジング５内に、
ブラケット６等により筒体７、発電機取付構造体８、中
央固定支持スリーブ９等の連結体を固定配置されてい
る。
ブラケット６等により筒体７、発電機取付構造体８、中
央固定支持スリーブ９等の連結体を固定配置されてい
る。
【００２７】中央固定支持スリーブ９は、略水平方向に
配置され、軸受１０によって中空構造のハブ軸１１を回
転可能に支持している。ハブ軸１１の一端には風車１２
のロータヘッド１３が固定連結されている。ロータヘッ
ド１３には、複数個の風力翼１４毎に、翼旋回輪体１５
が翼角（ピッチ角）変更方向に回動可能に取り付けられ
ており、各翼旋回輪体１５に翼連結管１６によって風力
翼１４が取り付けられている。
配置され、軸受１０によって中空構造のハブ軸１１を回
転可能に支持している。ハブ軸１１の一端には風車１２
のロータヘッド１３が固定連結されている。ロータヘッ
ド１３には、複数個の風力翼１４毎に、翼旋回輪体１５
が翼角（ピッチ角）変更方向に回動可能に取り付けられ
ており、各翼旋回輪体１５に翼連結管１６によって風力
翼１４が取り付けられている。
【００２８】筒体７内にはピッチ角制御用の油圧シリン
ダ装置１７が固定配置されている。油圧シリンダ装置１
７にはプッシュロード１８の後端が連結されている。プ
ッシュロード１８は、中央固定支持スリーブ９内を貫通
して中空構造のロータヘッド１３内に延在しており、前
端にロータリカップリング１９を回転可能に有してい
る。ロータリカップリング１９には、各風翼１４毎のリ
ング部材２０の一端が枢動可能に連結されている。リン
グ部材２０は、他端を翼旋回輪体１５に固定された連結
軸２１に枢動可能に連結され、プッシュロード１８の軸
線方向変位を風力翼１４のピッチ角変更方向の運動に変
換する。
ダ装置１７が固定配置されている。油圧シリンダ装置１
７にはプッシュロード１８の後端が連結されている。プ
ッシュロード１８は、中央固定支持スリーブ９内を貫通
して中空構造のロータヘッド１３内に延在しており、前
端にロータリカップリング１９を回転可能に有してい
る。ロータリカップリング１９には、各風翼１４毎のリ
ング部材２０の一端が枢動可能に連結されている。リン
グ部材２０は、他端を翼旋回輪体１５に固定された連結
軸２１に枢動可能に連結され、プッシュロード１８の軸
線方向変位を風力翼１４のピッチ角変更方向の運動に変
換する。
【００２９】上述の構造により、油圧シリンダ装置１７
によって各風力翼１４のピッチ角が一斉に可変設定され
る。
によって各風力翼１４のピッチ角が一斉に可変設定され
る。
【００３０】ハブ軸１１の他端には同期発電機２３の回
転子（回転電機子）２４が直結されている。回転子２４
の外側には発電機取付構造体８によって同期発電機２３
の界磁巻線を有するリング構造の固定子２５が同心配置
されている。
転子（回転電機子）２４が直結されている。回転子２４
の外側には発電機取付構造体８によって同期発電機２３
の界磁巻線を有するリング構造の固定子２５が同心配置
されている。
【００３１】タワー１のヨー旋回座４の内周面にはリン
グギヤー２６が形成されている。風車発電ユニット２に
はＡＣサーボモータ等による２個の電動機Ａ、Ｂが設け
られている。電動機Ａ、Ｂには各々ピニオン２７、２８
が取り付けられており、ピニオン２７，２８はリングギ
ヤー２６と噛合している。
グギヤー２６が形成されている。風車発電ユニット２に
はＡＣサーボモータ等による２個の電動機Ａ、Ｂが設け
られている。電動機Ａ、Ｂには各々ピニオン２７、２８
が取り付けられており、ピニオン２７，２８はリングギ
ヤー２６と噛合している。
【００３２】電動機Ａ、ピニオン２７と電動機Ｂ、ピニ
オン２８はヨー旋回中心Ｃを通り、風車１２の回転中心
軸線Ａｐに対して直交する直線Ｌ上に互いに１８０度の
回転角位相をもって配置されている。これは、電動機
Ａ、ピニオン２７と電動機Ｂ、ピニオン２８とが風車１
２の回転中心軸線Ａｐの両側に位置していることを意味
する。
オン２８はヨー旋回中心Ｃを通り、風車１２の回転中心
軸線Ａｐに対して直交する直線Ｌ上に互いに１８０度の
回転角位相をもって配置されている。これは、電動機
Ａ、ピニオン２７と電動機Ｂ、ピニオン２８とが風車１
２の回転中心軸線Ａｐの両側に位置していることを意味
する。
【００３３】風車発電ユニット２のハウジング５内には
油圧ユニット２９、制御装置３０が設けられている。制
御装置３０は、電動機Ａ、Ｂに供給する電力変換を行う
インバータや、位置制御、トルク制御を行うサーボコン
トローラ等により構成され、電動機Ａ、Ｂに供給する電
力変換と、電動機Ａ、Ｂの位置制御およびトルク制御を
行うに構成されている。
油圧ユニット２９、制御装置３０が設けられている。制
御装置３０は、電動機Ａ、Ｂに供給する電力変換を行う
インバータや、位置制御、トルク制御を行うサーボコン
トローラ等により構成され、電動機Ａ、Ｂに供給する電
力変換と、電動機Ａ、Ｂの位置制御およびトルク制御を
行うに構成されている。
【００３４】制御装置３０は、風車発電ユニット２の旋
回駆動時には、２個の電動機Ａ、Ｂを同一回転方向に同
時駆動し、２個の電動機Ａ、Ｂのうちの一方の電動機は
位置制御を行い、他方の電動機はトルク制御を行い、風
車発電ユニット２の停止固定時には、２個の電動機Ａ、
Ｂを互いに反対の回転方向に同時駆動し、固定状態時
に、風車発電ユニット２が旋回外力を受けた場合には、
回転方向が旋回外力によるヨー旋回方向と同方向になっ
ている電動機の回転方向を反転して旋回外力に対抗し、
風車発電ユニット２を現在のヨー旋回位置に維持する制
御を行う。
回駆動時には、２個の電動機Ａ、Ｂを同一回転方向に同
時駆動し、２個の電動機Ａ、Ｂのうちの一方の電動機は
位置制御を行い、他方の電動機はトルク制御を行い、風
車発電ユニット２の停止固定時には、２個の電動機Ａ、
Ｂを互いに反対の回転方向に同時駆動し、固定状態時
に、風車発電ユニット２が旋回外力を受けた場合には、
回転方向が旋回外力によるヨー旋回方向と同方向になっ
ている電動機の回転方向を反転して旋回外力に対抗し、
風車発電ユニット２を現在のヨー旋回位置に維持する制
御を行う。
【００３５】つぎに、図３を参照して風車発電ユニット
２の旋回駆動制御について説明する。なお、ここでは、
右回転（時計廻り方向の回転）の駆動力を＋トルク、左
回転（反時計廻り方向の回転を）の駆動力を−トルクと
表現する。また、図３において、／印は、位置制御の電
動機を、無印はトルク制御の電動機を表している。
２の旋回駆動制御について説明する。なお、ここでは、
右回転（時計廻り方向の回転）の駆動力を＋トルク、左
回転（反時計廻り方向の回転を）の駆動力を−トルクと
表現する。また、図３において、／印は、位置制御の電
動機を、無印はトルク制御の電動機を表している。
【００３６】（右旋回）図３（Ｒ−０）に示されている
ように、電動機Ａを位置制御し、電動機Ｂをトルク制御
して双方を左回転駆動する。これにより、ピニオン２
７、２８が左回転方向に自転し、リングギヤー２６との
噛合によって風車発電ユニット２が右方向にヨー旋回す
る。なお、旋回時のトルクは−１００％（最大）トルク
にすることができる。
ように、電動機Ａを位置制御し、電動機Ｂをトルク制御
して双方を左回転駆動する。これにより、ピニオン２
７、２８が左回転方向に自転し、リングギヤー２６との
噛合によって風車発電ユニット２が右方向にヨー旋回す
る。なお、旋回時のトルクは−１００％（最大）トルク
にすることができる。
【００３７】電動機Ａの位置制御の下に、目標旋回位置
まで風車発電ユニット２が右旋回すれば、図３（Ｒ−
１）に示されているように、電動機Ａを位置制御状態の
まま、＋５％程度の低トルクで右回転（逆回転）駆動
し、これと同時に、電動機Ｂを−５％程度の低トルクで
左回転駆動する。これにより、ピニオン２７と２８の回
転方向が相互に逆になり、モータトルクによってロック
状態になり、風車発電ユニット２が目標旋回位置に停止
し、この旋回位置に固定される。
まで風車発電ユニット２が右旋回すれば、図３（Ｒ−
１）に示されているように、電動機Ａを位置制御状態の
まま、＋５％程度の低トルクで右回転（逆回転）駆動
し、これと同時に、電動機Ｂを−５％程度の低トルクで
左回転駆動する。これにより、ピニオン２７と２８の回
転方向が相互に逆になり、モータトルクによってロック
状態になり、風車発電ユニット２が目標旋回位置に停止
し、この旋回位置に固定される。
【００３８】上述のような固定状態にて、突風等によっ
て風車発電ユニット２に左旋回方向の外力が作用する
と、電動機Ａの＋トルクが大きくなり、この＋トルクが
８０％程度になれば、図３（Ｒ−２）に示されているよ
うに、電動機Ａを右回転駆動のまま、これのトルク制御
を行い、電動機Ｂの駆動方向を逆転させ、電動機Ｂを位
置制御の下に右回転駆動する。これにより、左旋回力に
対抗し、風車発電ユニット２が目標旋回位置に停止して
いることが維持される。
て風車発電ユニット２に左旋回方向の外力が作用する
と、電動機Ａの＋トルクが大きくなり、この＋トルクが
８０％程度になれば、図３（Ｒ−２）に示されているよ
うに、電動機Ａを右回転駆動のまま、これのトルク制御
を行い、電動機Ｂの駆動方向を逆転させ、電動機Ｂを位
置制御の下に右回転駆動する。これにより、左旋回力に
対抗し、風車発電ユニット２が目標旋回位置に停止して
いることが維持される。
【００３９】また、上述のような固定状態にて、突風等
によって風車発電ユニット２に右旋回方向の外力が作用
すると、電動機Ｂの−トルクが大きくなり、この−トル
クが８０％程度になれば、図３（Ｌ−２）に示されてい
るように、電動機Ｂを左回転駆動のまま、これのトルク
制御を行い、電動機Ａの駆動方向を逆転させ、電動機Ａ
を位置制御の下に左回転駆動する。これにより、右旋回
力に対抗し、風車発電ユニット２が目標旋回位置に停止
していることが維持される。
によって風車発電ユニット２に右旋回方向の外力が作用
すると、電動機Ｂの−トルクが大きくなり、この−トル
クが８０％程度になれば、図３（Ｌ−２）に示されてい
るように、電動機Ｂを左回転駆動のまま、これのトルク
制御を行い、電動機Ａの駆動方向を逆転させ、電動機Ａ
を位置制御の下に左回転駆動する。これにより、右旋回
力に対抗し、風車発電ユニット２が目標旋回位置に停止
していることが維持される。
【００４０】（左旋回）図３（Ｌ−０）に示されている
ように、電動機Ｂを位置制御し、電動機Ａをトルク制御
して双方を右回転駆動する。これにより、ピニオン２
７、２８が右回転方向に自転し、リングギヤー２６との
噛合によって風車発電ユニット２が左方向にヨー旋回す
る。なお、旋回時のトルクは＋１００％（最大）トルク
にすることができる。
ように、電動機Ｂを位置制御し、電動機Ａをトルク制御
して双方を右回転駆動する。これにより、ピニオン２
７、２８が右回転方向に自転し、リングギヤー２６との
噛合によって風車発電ユニット２が左方向にヨー旋回す
る。なお、旋回時のトルクは＋１００％（最大）トルク
にすることができる。
【００４１】電動機Ｂの位置制御の下に、目標旋回位置
まで風車発電ユニット２が左旋回すれば、図３（Ｌ−
１）に示されているように、電動機Ｂを位置制御状態の
まま、−５％程度の低トルクで右回転（逆回転）駆動
し、これと同時に、電動機Ａを＋５％程度の低トルクで
左回転駆動する。これにより、ピニオン２７と２８の回
転方向が相互に逆になり、モータトルクによってロック
状態になり、風車発電ユニット２が目標旋回位置に停止
し、この旋回位置に固定される。
まで風車発電ユニット２が左旋回すれば、図３（Ｌ−
１）に示されているように、電動機Ｂを位置制御状態の
まま、−５％程度の低トルクで右回転（逆回転）駆動
し、これと同時に、電動機Ａを＋５％程度の低トルクで
左回転駆動する。これにより、ピニオン２７と２８の回
転方向が相互に逆になり、モータトルクによってロック
状態になり、風車発電ユニット２が目標旋回位置に停止
し、この旋回位置に固定される。
【００４２】なお、上述のような左旋回後固定状態に
て、突風等によって風車発電ユニット２に右旋回方向の
外力、あるいは左旋回方向の外力が作用すると、右旋回
後固定状態にて、外力が作用した場合と同様の制御が行
われ、風車発電ユニット２が目標旋回位置に位置してい
ることが保たれる。
て、突風等によって風車発電ユニット２に右旋回方向の
外力、あるいは左旋回方向の外力が作用すると、右旋回
後固定状態にて、外力が作用した場合と同様の制御が行
われ、風車発電ユニット２が目標旋回位置に位置してい
ることが保たれる。
【００４３】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この発
明による風力発電装置のヨー旋回駆動装置（請求項１）
によれば、複数個のピニオンを各々個別の電動機で駆動
するから、大きい回転駆動力が得られ、大型の風車発電
ユニットの旋回駆動に適応でき、２個の電動機の回転方
向を互いに逆方向とすることにより、油圧ブレーキ装置
等の別のブレーキ装置を必要とすることなく、モータト
ルクで風車発電ユニットを任意のヨー旋回位置に停止、
固定させることができる。これにより、風力発電装置の
保守性が改善され、風力発電装置の稼働率の向上を図る
ことができる。
明による風力発電装置のヨー旋回駆動装置（請求項１）
によれば、複数個のピニオンを各々個別の電動機で駆動
するから、大きい回転駆動力が得られ、大型の風車発電
ユニットの旋回駆動に適応でき、２個の電動機の回転方
向を互いに逆方向とすることにより、油圧ブレーキ装置
等の別のブレーキ装置を必要とすることなく、モータト
ルクで風車発電ユニットを任意のヨー旋回位置に停止、
固定させることができる。これにより、風力発電装置の
保守性が改善され、風力発電装置の稼働率の向上を図る
ことができる。
【００４４】また、この発明による風力発電装置のヨー
旋回駆動装置（請求項２）によれば、２個のピニオンが
ヨー旋回中心を通り、風車の回転中心軸線に対して直交
する直線上に互いに１８０度の回転角位相をもって配置
されているから、風車発電ユニットのタワーに対する縦
揺れに対して変位が少ない位置で各ピニオンがリングギ
ヤーと噛合することなり、適正な噛合状態が保たれ、こ
れらギヤーの耐久性が向上する。
旋回駆動装置（請求項２）によれば、２個のピニオンが
ヨー旋回中心を通り、風車の回転中心軸線に対して直交
する直線上に互いに１８０度の回転角位相をもって配置
されているから、風車発電ユニットのタワーに対する縦
揺れに対して変位が少ない位置で各ピニオンがリングギ
ヤーと噛合することなり、適正な噛合状態が保たれ、こ
れらギヤーの耐久性が向上する。
【００４５】この発明による風力発電装置のヨー旋回駆
動装置（請求項３）によれば、２個の電動機の同時駆動
において、一方の電動機では位置制御が行われ、他方の
電動機ではトルク制御が行われるから、２個の電動機
で、干渉し合うことなく位置制御が行われる。
動装置（請求項３）によれば、２個の電動機の同時駆動
において、一方の電動機では位置制御が行われ、他方の
電動機ではトルク制御が行われるから、２個の電動機
で、干渉し合うことなく位置制御が行われる。
【００４６】また、この発明による風力発電装置のヨー
旋回駆動装置（請求項４）によれば、２個の電動機が互
いに反対の回転方向に同時駆動され、これらの電動機が
生じるモータトルクによって風車発電ユニットが任意の
ヨー旋回位置に固定されるから、油圧ブレーキ装置等の
別のブレーキ装置を必要とすることなく、風車発電ユニ
ットを任意のヨー旋回位置に停止、固定させることがで
きる。これにより、風力発電装置の保守性が改善され、
風力発電装置の稼働率の向上を図ることができる。
旋回駆動装置（請求項４）によれば、２個の電動機が互
いに反対の回転方向に同時駆動され、これらの電動機が
生じるモータトルクによって風車発電ユニットが任意の
ヨー旋回位置に固定されるから、油圧ブレーキ装置等の
別のブレーキ装置を必要とすることなく、風車発電ユニ
ットを任意のヨー旋回位置に停止、固定させることがで
きる。これにより、風力発電装置の保守性が改善され、
風力発電装置の稼働率の向上を図ることができる。
【００４７】また、この発明による風力発電装置のヨー
旋回駆動装置（請求項５）によれば、電動機が生じるモ
ータトルクによって風車発電ユニットが任意のヨー旋回
位置に固定される状態において、旋回外力を受けると、
回転方向が旋回外力によるヨー旋回方向と同方向になっ
ている電動機の回転方向が反転され、旋回外力に対抗す
るようになり、突風が吹いても、風車発電ユニットのヨ
ー旋回位置が維持される。
旋回駆動装置（請求項５）によれば、電動機が生じるモ
ータトルクによって風車発電ユニットが任意のヨー旋回
位置に固定される状態において、旋回外力を受けると、
回転方向が旋回外力によるヨー旋回方向と同方向になっ
ている電動機の回転方向が反転され、旋回外力に対抗す
るようになり、突風が吹いても、風車発電ユニットのヨ
ー旋回位置が維持される。
【００４８】また、この発明による風力発電装置のヨー
旋回駆動制御方法（請求項６）によれば、複数個のピニ
オンを各々個別の電動機で駆動するから、大きい回転駆
動力が得られ、大型の風車発電ユニットの旋回駆動に適
応でき、しかも２個の電動機のうち、一方の電動機では
位置制御が行われ、他方の電動機ではトルク制御が行わ
れるから、２個の電動機で干渉し合うことなく位置制御
を行うことができる。
旋回駆動制御方法（請求項６）によれば、複数個のピニ
オンを各々個別の電動機で駆動するから、大きい回転駆
動力が得られ、大型の風車発電ユニットの旋回駆動に適
応でき、しかも２個の電動機のうち、一方の電動機では
位置制御が行われ、他方の電動機ではトルク制御が行わ
れるから、２個の電動機で干渉し合うことなく位置制御
を行うことができる。
【００４９】また、この発明による風力発電装置のヨー
旋回駆動制御方法（請求項７）によれば、２個の電動機
が互いに反対の回転方向に同時駆動されることにより、
これらの電動機が生じるモータトルクによって風車発電
ユニットが任意のヨー旋回位置に固定されるから、油圧
ブレーキ装置等の別のブレーキ装置を必要とすることな
く、風車発電ユニットを任意のヨー旋回位置に停止、固
定させることができる。これにより、風力発電装置の保
守性が改善され、風力発電装置の稼働率の向上を図るこ
とができる。
旋回駆動制御方法（請求項７）によれば、２個の電動機
が互いに反対の回転方向に同時駆動されることにより、
これらの電動機が生じるモータトルクによって風車発電
ユニットが任意のヨー旋回位置に固定されるから、油圧
ブレーキ装置等の別のブレーキ装置を必要とすることな
く、風車発電ユニットを任意のヨー旋回位置に停止、固
定させることができる。これにより、風力発電装置の保
守性が改善され、風力発電装置の稼働率の向上を図るこ
とができる。
【００５０】また、この発明による風力発電装置のヨー
旋回駆動制御方法（請求項８）によれば、電動機が生じ
るモータトルクによって風車発電ユニットが任意のヨー
旋回位置に固定される状態において、旋回外力を受ける
と、回転方向が旋回外力によるヨー旋回方向と同方向に
なっている電動機の回転方向が反転され、旋回外力に対
抗するようになり、突風が吹いても、風車発電ユニット
のヨー旋回位置が維持される。
旋回駆動制御方法（請求項８）によれば、電動機が生じ
るモータトルクによって風車発電ユニットが任意のヨー
旋回位置に固定される状態において、旋回外力を受ける
と、回転方向が旋回外力によるヨー旋回方向と同方向に
なっている電動機の回転方向が反転され、旋回外力に対
抗するようになり、突風が吹いても、風車発電ユニット
のヨー旋回位置が維持される。
【００５１】また、図３（Ｒ−２）および（Ｌ−２）に
示す左旋回外力および右旋回外力において、想定以上の
外力が働いた場合、それぞれのヨー駆動装置はトルクリ
ミッタ制御により、設計荷重以上のトルクが作用した場
合には位置保持をやめ、上記外力によるヨー駆動装置へ
の荷重負荷を設計値以下に制御することが可能となり、
ヨー駆動装置等の破損・故障の低減、さらには風力発電
装置の稼働率向上を図ることができる。
示す左旋回外力および右旋回外力において、想定以上の
外力が働いた場合、それぞれのヨー駆動装置はトルクリ
ミッタ制御により、設計荷重以上のトルクが作用した場
合には位置保持をやめ、上記外力によるヨー駆動装置へ
の荷重負荷を設計値以下に制御することが可能となり、
ヨー駆動装置等の破損・故障の低減、さらには風力発電
装置の稼働率向上を図ることができる。
【図１】この発明によるヨー旋回駆動装置を適用された
風力発電装置の一つの実施の形態を示す縦断面図であ
る。
風力発電装置の一つの実施の形態を示す縦断面図であ
る。
【図２】この発明によるヨー旋回駆動装置を適用された
風力発電装置の一つの実施の形態を示す平面図である。
風力発電装置の一つの実施の形態を示す平面図である。
【図３】（Ｒ−０）〜（Ｒ−２）、（Ｌ−０）〜（Ｌ−
２）この発明による風力発電装置のヨー旋回駆動制御を
示す説明図である。
２）この発明による風力発電装置のヨー旋回駆動制御を
示す説明図である。
１ タワー ２ 風車発電ユニット １１ ハブ軸 １２ 風車 １４ 風力翼 １７ 油圧シリンダ装置 ２３ 同期発電機 ２４ 回転子 ２５ 固定子 ２６ リングギヤー ２７、２８ ピニオン ３０ 制御装置 Ａ、Ｂ 電動機
Claims (8)
- 【請求項１】 タワー上部に、風車と風車により回転駆
動される発電機とを有する風車発電ユニットがヨー旋回
可能に設けられた風力発電装置のヨー旋回駆動装置にお
いて、 前記タワーと前記風車発電ユニットの何れか一方に設け
られたリングギヤーおよび他方に設けられ前記リングギ
ヤーと噛合する少なくとも２個のピニオンと、 前記各ピニオン毎に設けられ、前記ピニオンを各々個別
に回転駆動する少なくとも２個の電動機と、 を有していることを特徴とする風力発電装置のヨー旋回
駆動装置。 - 【請求項２】 前記２個のピニオンがヨー旋回中心を通
り、風車の回転中心軸線に対して直交する直線上に互い
に１８０度の回転角位相をもって配置されていることを
特徴とする請求項１に記載の風力発電装置のヨー旋回駆
動装置。 - 【請求項３】 前記風車発電ユニットの旋回駆動時に
は、前記２個の電動機を同一回転方向に同時駆動し、当
該２個の電動機のうちの一方の電動機は位置制御を行
い、他方の電動機はトルク制御を行うことを特徴とする
請求項１または２に記載の風力発電装置のヨー旋回駆動
装置。 - 【請求項４】 ２個の電動機を互いに反対の回転方向に
同時駆動し、前記風車発電ユニットを任意のヨー旋回位
置に固定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか
一つに記載の風力発電装置のヨー旋回駆動装置。 - 【請求項５】 固定状態時に、旋回外力を受けた場合に
は、回転方向が旋回外力によるヨー旋回方向と同方向に
なっている電動機の回転方向を反転して旋回外力に対抗
し、前記風車発電ユニットを現在のヨー旋回位置に維持
することを特徴とする請求項４に記載の風力発電装置の
ヨー旋回駆動装置。 - 【請求項６】 タワー上部に、風車と風車により回転駆
動される発電機とを有する風車発電ユニットがヨー旋回
可能に設けられた風力発電装置のヨー旋回駆動制御方法
において、 少なくとも２個の電動機を使用し、旋回駆動時には、前
記２個の電動機を同一回転方向に同時駆動し、２個の電
動機のうちの一方の電動機は位置制御を行い、他方の電
動機はトルク制御を行うことを特徴とする風力発電装置
のヨー旋回駆動制御方法。 - 【請求項７】 ２個の電動機を互いに反対の回転方向に
同時駆動し、前記風車発電ユニットを任意のヨー旋回位
置に固定することを特徴とする請求項６に記載の風力発
電装置のヨー旋回駆動制御方法。 - 【請求項８】 固定状態時に、旋回外力を受けた場合に
は、回転方向が旋回外力によるヨー旋回方向と同方向に
なっている電動機の回転方向を反転して旋回外力に対抗
し、前記風車発電ユニットを現在のヨー旋回位置に維持
することを特徴とする請求項７に記載の風力発電装置の
ヨー旋回駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000107725A JP2001289149A (ja) | 2000-04-10 | 2000-04-10 | 風力発電装置のヨー旋回駆動装置および風力発電装置のヨー旋回駆動制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000107725A JP2001289149A (ja) | 2000-04-10 | 2000-04-10 | 風力発電装置のヨー旋回駆動装置および風力発電装置のヨー旋回駆動制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001289149A true JP2001289149A (ja) | 2001-10-19 |
Family
ID=18620676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000107725A Withdrawn JP2001289149A (ja) | 2000-04-10 | 2000-04-10 | 風力発電装置のヨー旋回駆動装置および風力発電装置のヨー旋回駆動制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001289149A (ja) |
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-
2000
- 2000-04-10 JP JP2000107725A patent/JP2001289149A/ja not_active Withdrawn
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