JP2006152864A - Wind power generator blade and wind power generator equipped with the same - Google Patents
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Abstract
【課題】 メンテナンス性に優れ、しかも低コストにて良好な出力制御性能を得る。
【解決手段】 発電機のメインシャフトのハブ16に複数のブレード15を固定する。ブレード15を、空力中心Xaが回転径方向へ直線状に延在する翼本体15aと、翼本体15aの先端部から空力中心Xbが回転方向後方側へ向かって延在する後退翼部15bとから構成する。風により後退翼部15bに回転軸方向へ生じる押圧力Foによって翼本体15aにねじり力を生じさせることにより、ピッチ角αを調整する。
【選択図】 図3PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain good output control performance with excellent maintainability and at low cost.
A plurality of blades 15 are fixed to a hub 16 of a main shaft of a generator. The blade 15 includes a blade body 15a in which the aerodynamic center Xa extends linearly in the rotational radial direction, and a retracted blade section 15b in which the aerodynamic center Xb extends from the tip of the blade body 15a toward the rear side in the rotational direction. Constitute. The pitch angle α is adjusted by generating a torsional force on the blade body 15a by the pressing force Fo generated in the direction of the rotation axis on the swept blade portion 15b by wind.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、風力によって発電機を回転させて発電する風力発電装置に用いられる風力発電機用ブレード及びそれを備えた風力発電装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a wind power generator blade used in a wind power generator that generates power by rotating a power generator with wind power, and a wind power generator including the same.
近年、増速機を介して発電機が接続されたメインシャフトの端部のハブにブレードを設け、当該ブレードに風力を受けることにより、メインシャフトを回転させて、発電機にて発電させる風力発電装置が開発されている。
この種の風力発電装置では、その出力の制御方法として、ブレードのピッチ角を固定とし、一定以上の風速にて空気特性により失速現象を生じさせて出力制御を行うストール型、ブレードのピッチ角を変化させることにより出力制御を行う可変ピッチ型(例えば、特許文献1参照)が知られている。
In this type of wind turbine generator, the blade pitch angle is fixed as a method of controlling the output, and the stall angle, which controls the output by causing a stall phenomenon due to the air characteristics at a wind speed above a certain level, the pitch angle of the blade A variable pitch type (see, for example, Patent Document 1) that performs output control by changing it is known.
ところで、可変ピッチ型の制御方法は、風速に合わせて最適なピッチ角にすることができるので性能は良いが、可動部分を備えるため、メンテナンス性が悪く、またコスト高などのデメリットがあった。
これに対して、ストール型の制御方法は、可動部分がないため、メンテナンス性が良く、しかも低コストであるが、性能面に劣るという問題があった。
By the way, the variable pitch type control method has good performance because it can make the pitch angle optimal according to the wind speed, but has a disadvantage such as poor maintainability and high cost because it has a movable part.
On the other hand, the stall-type control method has a problem that it is inferior in performance although it has good maintainability and low cost because there are no movable parts.
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、メンテナンス性に優れ、しかも、低コストにて良好な出力制御性能を得ることが可能な風力発電機用ブレード及びそれを備えた風力発電装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a blade for a wind power generator that is excellent in maintainability and that can obtain good output control performance at a low cost, and a wind power generator equipped with the blade. It is intended to provide.
上記目的を達成するために、本発明の風力発電機用ブレードは、風を受けて発電機の回転軸を回転させる風力発電機用ブレードであって、空力中心が回転径方向へ直線状に延在する翼本体と、該翼本体の先端部から空力中心が回転方向後方側へ向かって延在する後退翼部とを備えたことを特徴とする。
なお、このような風力発電機用ブレードを繊維強化プラスチックから形成しても良い。
In order to achieve the above object, a blade for wind power generator according to the present invention is a blade for wind power generator that receives wind and rotates a rotating shaft of the power generator, and an aerodynamic center extends linearly in a rotational radial direction. And an aerodynamic center extending from the tip of the wing body toward the rear side in the rotational direction.
In addition, you may form such a blade for wind power generators from a fiber reinforced plastic.
このように、翼本体の先端部から空力中心が回転方向後方側へ向かって延在する後退翼部を設けたので、風により後退翼部に回転軸方向へ生じる押圧力によって翼本体にねじり力が生じることになり、よって可動部を設けることなく上記押圧力によってピッチ角を容易に調整することができる。これにより、メンテナンス性に優れ、しかも低コストにて、良好な出力制御性能を得ることができる。
このような風力発電機用ブレードを繊維強化プラスチックから形成した場合、強度とねじれのための弾性とが両立される。
As described above, since the retracted wing portion is provided with the aerodynamic center extending from the tip of the wing body toward the rear side in the rotation direction, the torsional force is applied to the wing body by the pressing force generated in the direction of the rotation axis on the retracted wing portion by the wind. Therefore, the pitch angle can be easily adjusted by the pressing force without providing a movable part. As a result, excellent output control performance can be obtained with excellent maintainability and low cost.
When such a blade for a wind power generator is formed from fiber-reinforced plastic, both strength and elasticity for twisting are compatible.
また、本発明の風力発電装置は、発電機の回転軸の一端側に設けられた複数のブレードを備えた風力発電装置であって、上記ブレードを備えたことを特徴とする。 Moreover, the wind power generator of the present invention is a wind power generator provided with a plurality of blades provided on one end side of the rotating shaft of the generator, characterized in that it includes the blades.
このように、翼本体の先端部から空力中心が回転方向後方側へ向かって延在する後退翼部を設けたブレードを備えたので、風により後退翼部に回転軸方向へ生じる押圧力によって翼本体にねじり力が生じることになり、よって押圧力に応じてピッチ角を容易に調整することができる。これにより、メンテナンス性に優れ、しかも低コストにて良好な出力制御性能を得ることができる。 As described above, the blade is provided with the retracted wing portion in which the aerodynamic center extends from the tip end portion of the wing body toward the rear side in the rotation direction. A torsional force is generated in the main body, so that the pitch angle can be easily adjusted according to the pressing force. As a result, excellent output control performance can be obtained with excellent maintainability and low cost.
本発明の風力発電機用ブレード及びこれを備えた風力発電装置によれば、翼本体の先端部から空力中心が回転方向後方側へ向かって延在する後退翼部を設けたので、風により後退翼部に回転軸方向へ生じる押圧力によって翼本体にねじり力を生じさせることにより、可動部を設けることなくピッチ角を容易に調整することができる。
これにより、メンテナンス性に優れ、しかも低コストにて、風力発電装置の良好な出力制御性能を得ることができる。
According to the wind power generator blade of the present invention and the wind power generator equipped with the same, since the aerodynamic center extends from the tip of the blade body toward the rear side in the rotational direction, the blade is moved backward by the wind. By generating a torsional force on the wing body by a pressing force generated in the direction of the rotation axis of the wing portion, the pitch angle can be easily adjusted without providing a movable portion.
Thereby, it is excellent in maintainability, and also the favorable output control performance of a wind power generator can be obtained at low cost.
以下、本発明の実施形態に係る風力発電機用ブレード及びそれを備えた風力発電装置について、図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係わる風力発電装置の全体構造を示す正面図、図2は風力発電装置における発電機本体の構造を示す概略断面図、図3は本実施形態に係わる風力発電機用ブレードの形状を示す正面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A wind power generator blade and a wind power generator including the same according to embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view showing the entire structure of the wind turbine generator according to the present embodiment, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the generator body in the wind turbine generator, and FIG. 3 is for the wind generator according to the embodiment. It is a front view which shows the shape of a braid | blade.
図1及び図2に示すように、風力発電装置11は、地上に立設されたタワー12の上端部に設けられた発電機本体13を有しており、この発電機本体13が、タワー12に対して水平面内にて回動可能に支持されている。また、発電機本体13は、ナセル14の先端部に、複数のブレード15を有するハブ16を有している。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
複数のブレード15を有するハブ16は、ナセル14に回転可能に支持されたメインシャフト(回転軸)18の先端部に固定されている。メインシャフト18は、増速機19を介して発電機20と連結されており、メインシャフト18が回転されることにより、その回転が増速機19によって増速されて発電機20に伝達され、この発電機20にて発電される。
A
ブレード15は、例えば繊維強化プラスチック(FRP)から形成された弾性を有するもので、図3にも示すように、先端部近傍にて回転方向後方へ屈曲されている。つまり、このブレード15は、ハブ16に固定された基端部側から先端部側へ向かって略直線状に延在する翼本体15aと、この翼本体15aの先端部分から回転方向後方側へ延在する後退翼部15bとを有している。これにより、このブレード15は、翼本体15aが略直線状の空力中心Xaを有するのに対して、後退翼部15bが回転方向後方へ傾けられた空力中心Xbを有している。
The
ここで、図4に示すように、回転するブレード15は、回転方向に対してピッチ角αを付けた状態に設置することにより、回転時における風の流入角βを、例えば10°〜14°程度の所定の角度として効率良く揚力Fyを得ることができる。これにより、ブレード15には、この揚力Fyと抗力Ftとを合成した流体力Frが生じることとなる。この流体力Frは、ブレード15を回転させる回転力Fkと風の下流側へブレード15を押圧する押圧力Foとに分解され、各ブレード15にて生じる回転力Fkによってメインシャフト18が回転される。
Here, as shown in FIG. 4, the rotating
ところで、風が強くなると、図5に示すように、回転するブレード15に対する流入角βが大きくなり所定の角度から外れてしまい、適切に揚力Fyが得られなくなる。この場合、ブレード15のピッチ角αを大きくすれば、流入角βが小さくなり、この流入角βが所定の角度となり、適切に揚力Fyを生じさせることが可能である。
By the way, when the wind becomes strong, as shown in FIG. 5, the inflow angle β with respect to the rotating
ここで、本実施形態に係るブレード15では、以下のようにしてピッチ角αが調整される。すなわち、風が強くなりブレード15に生じる流体力Frが増加すると押圧力Foも大きくなる。そして、この押圧力Foは、後退翼部15bにおいても大きくなる。
Here, in the
ここで、後退翼部15bは、翼本体15aに対して回転方向後方側へ傾けられていることより、図6に示すように、後退翼部15bに生じた押圧力Foは、翼本体15aの空力中心Xaに対して回転方向後方へ傾いた空力中心Xbに沿って生じる。したがって、ブレード15の空力中心Xaを有する翼本体15aには、空力中心Xbに沿って生じる後退翼部15bの押圧力Foによってねじり力が生じる。
Here, since the
この結果、図7に示すように、翼本体15aは、このねじり力により弾性変形し、図8に示すように、全体的にピッチ角αが大きくなる方向にねじられ、流入角βが小さくなり、所定の角度とされる。よって、ブレード15には、適切な揚力Fyが得られ、効率的な発電が維持される。
As a result, as shown in FIG. 7, the
このように、上記実施形態に係る風力発電機用ブレード及びそれを備えた風力発電装置によれば、翼本体15aの先端部から空力中心Xbが回転方向後方側へ向かって延在する後退翼部15bを設けたので、風により後退翼部15bに回転軸方向へ生じる押圧力Foによって翼本体15aにねじり力を生じさせることにより、可動部を設けることなくピッチ角αを容易に調整することができる。これにより、メンテナンス性に優れ、しかも低コストにて、風力発電装置11の良好な出力制御性能を得ることができる。
また、風力発電機用ブレードは、強度と弾性とを有する繊維強化プラスチック(FRP)から形成されているので、適度の強度と適度の弾性とを両立させることができる。
Thus, according to the blade for wind power generators and the wind power generator provided with the same according to the above-described embodiment, the retracted wing part in which the aerodynamic center Xb extends from the tip part of the
Moreover, since the blade for wind power generators is formed from fiber reinforced plastic (FRP) having strength and elasticity, it is possible to achieve both moderate strength and moderate elasticity.
11 風力発電装置
15 ブレード
15a 翼本体
15b 後退翼部
18 メインシャフト(回転軸)
20 発電機
Xa、Xb 空力中心
DESCRIPTION OF
20 Generator Xa, Xb Aerodynamic center
Claims (3)
空力中心が回転径方向へ直線状に延在する翼本体と、該翼本体の先端部から空力中心が回転方向後方側へ向かって延在する後退翼部とを備えたことを特徴とする風力発電機用ブレード。 A wind power generator blade that receives wind and rotates the rotating shaft of the power generator,
A wind turbine comprising: a wing body in which an aerodynamic center extends linearly in a rotational radial direction; and a retracted wing section in which an aerodynamic center extends toward a rear side in the rotational direction from a tip portion of the wing body. Generator blade.
前記ブレードとして請求項1または2記載の風力発電機用ブレードを備えたことを特徴とする風力発電装置。
A wind turbine generator comprising a plurality of blades provided on one end side of a rotating shaft of a generator,
A wind turbine generator comprising the blade for a wind power generator according to claim 1 or 2 as the blade.
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