JPH06200864A - 変速出力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】風力発電機の風車のように出力変動の大きい原
出力装置から安定した定格出力を得るために適切な変速
を高応答に行う変速出力装置を提供する。 【構成】太陽歯車ａ，内歯車ｂ，遊星歯車ｃから構成さ
れる遊星歯車機構のうち、内歯車ｂと一体に形成された
外歯車ｆに制御歯車ｅを噛合してなる無段変速機１を用
い、遊星歯車ｃに連結された入力軸ｄに風車２を，太陽
歯車ａに連結された出力軸ａ’に発電機３を，制御歯車
ｅに連結された制御軸ｅ’に制御モータ４を夫々連結
し、入力軸ｄ及び出力軸ａ’の回転数を検出素子５ａ，
５ｂで検出し、出力軸ａ’を定格回転数で回転させて発
電機３の定格出力を得るために，処理部６が、前記各軸
の回転数から制御軸ｅ’及び制御歯車ｅの回転数を算出
し、当該回転数を得るための制御モータ４の回転数及び
回転角制御信号を送出する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば風力発電機の風
車のように出力変動の大きい原出力装置から安定した定
格出力を得るために適切な変速を行う変速出力装置に関
するものであり、特に風力発電機等により得られる出力
特性を安定させるのに適するものである。

【０００２】

【従来の技術】風力エネルギーを利用する風力発電は清
浄なエネルギーを使用するために、昨今取沙汰される地
球環境問題の改善や，エネルギー源小国である日本での
エネルギー自給率の向上に貢献できる。しかし、この風
力エネルギーはどこにでもあるものの，エネルギー密度
が低く、また経時的変動が大きいという欠点がある。

【０００３】一般に、風力発電機は，原出力装置として
風力エネルギーにより回転される風車や、この風車の回
転を増速する増速装置や、発電機，及びそれらの制御装
置等により構成されている。このような風力発電機で
は、変動の大きい風力エネルギーを入力としながらも，
一定回転数が要求される発電機が出力に使用されている
ために、エネルギー密度が低く且つ変動の大きい風力エ
ネルギーから如何程のエネルギーを取得するか，またそ
の変動にどれだけ追従できるかが重要な課題となる。

【０００４】このような変動に対して従来は、風車の羽
根のピッチ角制御や電気的な周波数制御が行われてい
る。このうち，ピッチ角制御は各羽根の風に対する取付
角，即ち風向に対する羽根の投影面積の制御角を制御す
ることであり、具体的には風車からの出力（風車の回転
数）が低減したときには風を受ける面積若しくは風の流
動抵抗を増大するようにピッチ角を制御し、風車からの
出力（風車の回転数）が増大した時には風を受ける面積
若しくは風の流動抵抗を減少するようにピッチ角を制御
することで、風車の回転数を一定に保持し、また限界風
速以上のときの羽根の破損を防止することができる。一
方、前記電気的周波数制御では、可変速インバータ等に
よって出力の周波数特性を整えるように制御する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
の風力エネルギー出力変動に対する制御手段のうち，前
記ピッチ角制御では、機械的な制御時間の必要から，制
御信号の出力から発電機回転数安定までの応答性が２．
５〜３．５秒と遅く、実質的に発電機出力変動の約３０
％程度までにしか制御できない。

【０００６】一方、前記電気的周波数制御では，発電機
出力の周波数特性は制御できるものの、出力の変動には
対応できない。このため、いずれの制御手段を用いても
風速の経時的変動に十分応答できず、出力の変動を余儀
なくされている。本発明はかかる諸問題を解決すべく開
発されたものであり、風速の変動等，エネルギー変動の
大きい原出力装置を入力とした場合にも、安定した出力
を得ることのできる変速出力装置を提供することを目的
とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のうち請求項１に
係る変速出力装置は、風車等の出力変動の大きい低速回
転原出力装置から安定した定格出力を得るための変速出
力装置であって、前記回転する原出力装置の出力を定格
出力に変速するための遊星歯車変速機構を用いた無段変
速機と、前記無段変速機の変速比を制御する制御手段と
を有し、前記無段変速機は、太陽歯車に連結された出力
軸と、前記出力軸の周囲に回転自在に取付けられた内歯
車が一体的に形成された外歯車と、前記外歯車に噛合う
制御歯車に連結された制御軸と、前記太陽歯車に噛合っ
て公転可能で且つ太陽歯車と内歯車との両者に噛合って
自転可能な遊星歯車と、前記遊星歯車の公転軸を回転自
在に保持して当該遊星歯車に連結された入力軸とを備
え、前記原出力装置を前記無段変速機の入力軸に直接又
は間接に連結し、前記制御手段を前記無段変速機の制御
軸に直接又は間接に連結したことを特徴とするものであ
る。

【０００８】本発明のうち請求項２に係る変速出力装置
は、前記制御手段は、前記無段変速機の入力軸及び／又
は出力軸の回転数を検出する検出装置と、前記制御軸に
制御出力を付与する制御出力発生装置と、前記検出装置
により検出された回転数に応じて，前記無段変速機の出
力軸からの出力が定格出力に維持されるように，前記制
御出力発生装置の制御出力を制御する演算制御装置を備
えたことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】本発明の変速出力装置では、遊星歯車減速機構
を有する無段変速機において，例えば前記制御歯車に連
結された制御軸の回転数を制御することにより、当該制
御歯車に噛合う外歯車，当該外歯車と一体に形成された
内歯車の回転数を、入力軸により公転される遊星歯車の
公転数とは個別に制御することができる。これにより遊
星歯車の公転数及びその自転数によって決定される太陽
歯車及びそれに連結されている出力軸の回転数を無段階
に変更することができる。そこで、前記制御手段によっ
て入力軸の回転数に応じて制御軸の回転数を制御するこ
とにより，変動する入力軸の回転数に応じて無段変速機
の変速比を変更制御して、当該無段変速機の出力軸の回
転数，即ち定格出力を維持することができる。この無段
変速機の変速比制御にあたり、前記検出装置によって例
えば無段変速機の入力軸及び／又は出力軸の回転数を検
出し、これらの検出された回転数から，前記演算制御装
置により出力軸からの定格出力が維持されるように，具
体的には例えば出力軸の回転数が一定に維持されるよう
な前記内歯車の回転数を算出し、この内歯車の回転数を
実行するための制御歯車及び制御軸の回転数を算出し、
この制御歯車及び制御軸の回転数を満足するように制御
された前記制御出力発生装置の制御出力を当該制御歯車
及び制御軸に付与することにより、無段階に変速比を制
御して安定した出力特性を得ることができる。この場
合、演算制御を電気的に行うことにより，制御の応答性
を向上することができるので、それらの制御にフィード
バック制御を用いたとしても十分な応答性を発揮するこ
とができ、出力特性の変動を抑制することができる。一
方、前記変速比制御において，演算制御装置では、前記
原出力装置からの入力の変動に伴う変速機効率が最大に
なるように，前記制御出力発生装置の制御出力を制御す
れば、エネルギー密度の低い風力エネルギーからも十分
な出力特性を安定して得ることができる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の変速出力装置の一実施例を示
すものであり、本実施例は風力発電機に使用した一例で
ある。同図に示す無段変速機１の入力軸ｄには，低速回
転する原出力装置である，ピッチ角制御可能な風車２が
連結されている。また、無段変速機１の出力軸ａ’には
発電機３が連結され、制御軸ｅ’にはブレーキ付制御モ
ータ４が連結されている。なお前記制御モータ４にはパ
ルスモータ等が使用されており、入力される単位時間毎
のパルス数を制御することにより制御モータの回転角及
び回転数を制御することができる。また、前記制御モー
タは図示されないバッテリにより駆動されるが、このバ
ッテリは前記発電機３により充電されるようにしてあ
る。

【００１１】一方、前記入力軸ｄ及び出力軸ａ’には夫
々回転数検出素子５ａ，５ｂが設けられている。これら
の回転数検出素子５ａ，５ｂには例えば反射式回転数検
出素子が用いられており、各軸の回転に応じた単位時間
当たりの電気的パルスを出力信号として発生する。そし
て、これらの回転数検出素子５ａ，５ｂからの出力信号
は処理部６に入力される。

【００１２】前記処理部６は具体的にマイクロコンピュ
ータのＣＰＵや記憶部等から構成されており、当該処理
部６では前記回転数検出素子５からの出力信号の電気的
パルスを単位時間毎に積算して各軸の回転数を算出する
と共に、それらの回転数の微分値から当該回転数の変動
率を算出する。そして，この処理部６では同時に前記発
電機３の出力特性変動を読込み、後述する制御マップに
従って，前記出力軸ａ’の回転数変動，即ち発電機３の
出力特性変動が抑制される制御モータ４の回転角及び回
転数を算出し、その回転角及び回転数を達成するための
制御パルスを当該制御モータに向けて送出する。ちなみ
に、前記制御マップの構築ロジックはエネルギー密度の
低い風力エネルギーによって回転する風車の回転力を最
大に増速するように，前記無段変速機の変速効率を増大
することを目的とする。

【００１３】ここで、具体的な本実施例の風力発電機に
おける主諸元の一例を以下に列記する。 性能 風車出力 ８ ｋＷ 定格出力 ５ ｋＷ カットイン（出力開始）風速 ３．０ｍ／ｓ 定格風速 ８．０ｍ／ｓ カットアウト（出力停止）風速 ２５．０ｍ／ｓ 風車 形式 プロペラ式水平軸型 ロータ配置 ダウンウインド ロータ直径 ５ ｍ 定格回転数 １００ｒｐｍ 限界回転数 １５０ｒｐｍ ブレード（羽根）枚数 ２ 枚 発電機 形式 誘導発電機 ５ｋＷ 定格電圧 ３相２２０Ｖ 定格回転数 １８００ｒｐｍ 制御モータ 形式 ＤＣ ０．７５ｋＷ 次に前記無段変速機１について図２に基づいて詳述す
る。この無段変速機１には具体的に本出願人が先に提案
した特願平３−２３８２５４号に記載されるものが転用
可能である。

【００１４】同図に示すケーシング１０は側方に開口部
を有する筐体１１と、該開口部を閉塞するように被せら
れた蓋体１２とから構成されている。前記ケーシング１
０の筐体１１の側面中央部には二個のベアリング１３，
１４を介して前記出力軸ａ’が回転自在に取付けられて
いる。前記出力軸ａ’の内側先方に形成されたセレーシ
ョン部１６には太陽歯車ａが固定されている。そして出
力軸ａ’のうち、前記太陽歯車ａと筐体１１との間には
二個のベアリング１７，１８を介して内歯ホイール１９
が回転自在に取付けられている。

【００１５】この内歯ホイール１９の筐体側外周部には
外歯車ｆが形成されている。また内歯ホイール１９の蓋
体側外周部からはコの字状の内歯車ｂが、前記太陽歯車
ａの外側に所定間隔だけ離れて対向するように延設され
ている。一方、前記ケーシング１０の蓋体１２の中央部
には、前記出力軸ａ’の軸線上に前記入力軸ｄが二個の
ベアリング２０，２１を介して回転自在に取付けられて
いる。

【００１６】また、この入力軸ｄの内側先端には断面円
形の凹陥部が形成され、該凹陥部と出力軸ａ’の内側先
端部２４とにはベアリング２５が介在され、両軸ａ’，
ｄが互いに回転自在なるよう連結されている。前記入力
軸ｄの内側先端部外周には等角度間隔で複数のキャリア
ｇ，具体的には９０°間隔で４本のキャリアｇが延設さ
れており、夫々のキャリアｇの外側先端部からケーシン
グ１０の内側に向けて回転軸２６が突設されている。こ
の回転軸２６の内側先端部には二個のベアリング２７，
２８を介して遊星歯車ｃが回転自在に取付けられてお
り、該遊星歯車ｃは前記太陽歯車ａと内歯車ｂとの両者
に噛み合って自転可能で，且つ前記入力軸ｄを中心とし
て太陽歯車ａの周囲を公転自在なるようにしてある。

【００１７】そして前記ケーシング１０の筐体１１の側
面上部に二個のベアリング２９，３０を介して制御軸
ｅ’が回転自在なるよう取付けられており、この制御軸
ｅ’の内側先端部に形成されているセレーション部３１
には前記外歯車ｆに噛み合う制御歯車ｅが固定されてい
る。次にこの実施例の無段減速機の作用について図１に
基づいて説明する。

【００１８】まず、遊星歯車機構の変速比を算出するた
めに、重ね合わせ法により各歯車の回転数を求める。簡
単のために出力軸をａ’、太陽歯車をａ（回転数Ｎａ，
ピッチ円直径Ｄａ）、内歯車をｂ（回転数Ｎｂ，ピッチ
円直径Ｄｂ）、遊星歯車をｃ（回転数Ｎｃ，ピッチ円直
径Ｄｃ）、入力軸ｄ（回転数Ｎｄ）とすると、各歯車の
回転数は下記表１のように求められる。

【００１９】

【表１】

【００２０】この表１から遊星歯車機構における内歯車
ｂの回転数Ｎｂは下記１式で与えられる。 Ｎｂ＝Ｎｄ−（Ｎａ−Ｎｄ）Ｄａ／Ｄｂ ……… (1) 前記１式より遊星歯車機構における入力軸ｄの回転数Ｎ
ｄは下記２式で与えられる。

【００２１】 Ｎｄ＝（Ｎｂ＋Ｎａ・Ｄａ／Ｄｂ）／（１＋Ｄａ／Ｄｂ） ……… (2) 一方、本実施例の無段減速機を原理図化した図１におい
て、制御軸をｅ’、制御歯車をｅ（回転数Ｎｅ，ピッチ
円直径Ｄｅ）、外歯車をｆ（回転数Ｎｆ，ピッチ円直径
Ｄｆ）とすると、外歯車ｆの回転数Ｎｆは下記３式で与
えられる。 Ｎｆ＝Ｎｅ・Ｄｅ／Ｄｆ ……… (3) ところが外歯車ｆと内歯車ｂとは一体に回転するのでＮ
ｆ＝Ｎｂとなり、本実施例の無段減速機における入力軸
ｄの回転数Ｎｄは下記４式で，出力軸ａの回転数Ｎａは
下記５式で与えられる。

【００２２】 Ｎｄ＝（Ｎｅ・Ｄｅ／Ｄｆ＋Ｎａ・Ｄａ／Ｄｂ）／（１＋Ｄａ／Ｄｂ） ……… (4) Ｎａ＝（Ｄｂ／Ｄａ＋１）・Ｎｄ−（Ｄｅ／Ｄｆ）（Ｄｂ／Ｄａ）・Ｎｅ ……… (5) ここで実際に例えば前記太陽歯車ａのピッチ円直径Ｄａ
を４０ｍｍ、内歯車ｂのピッチ円直径Ｄｂを４４０ｍ
ｍ、制御歯車ｅのピッチ円直径Ｄｅを４０ｍｍ、外歯車
ｆのピッチ円直径Ｄｆを４００ｍｍとすると、出力軸
ａ’の回転数Ｎａは下記６式で与えられる。

【００２３】 Ｎａ＝１２Ｎｄ−１．１Ｎｅ ……… (6) 上記６式からも明らかなように，本実施例の無段減速機
によれば、制御軸及び制御歯車の回転数を変更すること
により容易に出力軸の変速比及びその回転方向を変更す
ることができる。しかも軸力の伝達手段が歯車であるた
め、滑りが発生することもなく、高軸力、高減速比でも
効率よく伝達することができる。

【００２４】なお、６式において入力軸ｄの回転数Ｎｄ
が正方向であれば制御軸ｅ’の回転数Ｎｅを負の方向
に，即ち遊星歯車ｃの公転方向と逆方向に回転させるこ
とで出力軸ａの回転数Ｎａを増速できることが分かる。
なお、前記６式において入力軸ｄが定格回転数Ｎｄ＝１
００ｒｐｍで，出力軸ａ’が定格回転数Ｎａ＝１８００
ｒｐｍで回転するように、当該入力軸ｄが定格回転数以
下Ｎｄ≦１００ｒｐｍでは下記７式に従って制御軸ｅ’
の回転数Ｎｅを制御する。

【００２５】 Ｎｅ＝−５．４５Ｎｄ ……… (7) 次に前記処理部６で行われる制御モータ４の出力制御ロ
ジックについて説明する。図３は本実施例の風力発電機
によって制御される風速と風車回転数の制御マップであ
る。この制御マップでは，風速が１０ｍ／ｓ近辺になる
まで羽根を初期ピッチ角に保持して風車自体を風速に応
じて回転させる。風速が１０ｍ／ｓ以上になるとピッチ
角制御を行って風車の回転を風速の増加に伴って１５０
ｒｐｍに漸近させる。風速が１５ｍ／ｓ以上になると風
車の回転を１５０ｒｐｍに維持するようにピッチ角制御
を行う。風速がカットアウト風速２５ｍ／ｓに達すると
羽根を風向とほぼ平行にして風車の回転を完全に又はほ
ぼ停止させる。この時点で前記制御モータをフリー状態
にして発電機への出力伝達を停止する。

【００２６】図４は風速と発電機回転数の制御マップで
あり、応答性の遅いピッチ角制御だけでは制御しきれな
い発電機への出力を，前記処理部６において前記６式に
基づいて行われる制御モータの出力制御によって制御す
る。同図では発電機の定格風速８ｍ／ｓまで風速に応じ
て発電機を回転させ、定格風速以上で定格回転数１８０
０ｒｐｍに保持して回転させる。

【００２７】図５は，前記図４の制御マップに従う発電
機回転数制御下での風速と出力との制御マップである。
同図では，カットイン風速３ｍ／ｓで出力が開始され、
定格風速８ｍ／ｓ以上で定格出力５ｋＷに保持される。
また、カットアウト風速２５ｍ／ｓで出力が停止され
る。この制御マップによる実際の制御の一例を図６のタ
イムチャートに基づいて説明する。

【００２８】同図における時刻ｔ₁ で風速は０ｍ／ｓで
あり、そこから増速して時刻ｔ₁ 〜時刻ｔ₆ の間で風速
はほぼ１０ｍ／ｓである。また、時刻ｔ₆ 〜時刻ｔ₇ で
は風速は１５ｍ／ｓに増速変化した。更に、時刻ｔ₇ 〜
時刻ｔ₁₀では風速が徐々に減速し、時刻ｔ₁₀で風速は０
ｍ／ｓになった。一方、前記時刻ｔ₁ 〜時刻ｔ₆ の間に
おける時刻ｔ₄ 〜時刻ｔ₅ 間では風速が１０ｍ／ｓに対
して±２ｍ／ｓの範囲で変動した。

【００２９】このタイムチャートで入力軸ｄの回転数Ｎ
ｄが時刻ｔ₁ から増大し、時刻ｔ₂で定格回転数Ｎｄ＝
１００ｒｐｍに達すると前記７式に従って制御軸ｅ’は
負の方向に回転数Ｎｅ＝５４５ｒｐｍまで増速され、こ
の時点で出力軸ａ’は定格回転数Ｎａ＝１８００ｒｐｍ
で回転して定格運転に入り，同時に定格出力５ｋＷを出
力する。

【００３０】時刻ｔ₂ 〜時刻ｔ₃ 間で更に風速は増速す
るために入力軸ｄの回転数Ｎｄは時刻ｔ₃ で１２５ｒｐ
ｍまで増大するが、この時間ｔ₂ 〜ｔ₃ でも出力軸ａを
定格回転数１８００ｒｐｍに保持するために前記６式に
従って制御軸ｅ’の回転数Ｎｅは徐々に減少され、前記
時刻ｔ₃ では負の方向で回転数Ｎｅ＝２７３ｒｐｍまで
減速される。

【００３１】そして、時刻ｔ₃ 〜時刻ｔ₄ 間で風速が１
０ｍ／ｓに安定すると入力軸ｄの回転数Ｎｄは１２５ｒ
ｐｍに，制御軸ｅ’の回転数Ｎｅは同じく負の方向に２
７３ｒｐｍに保持されるため、出力軸ａ’は定格回転数
１８００ｒｐｍで回転し続け，定格出力５ｋＷが保持さ
れる。一方、時刻ｔ₄ 〜時刻ｔ₅ 間で風速が１０ｍ／ｓ
に対して±２ｍ／ｓで変動すると入力軸ｄの回転数Ｎｄ
は１００〜１４４ｒｐｍの範囲で変動する。この変動に
応じて制御軸ｅ’の回転数Ｎｅは負の方向で５４５〜６
５ｒｐｍの範囲で回転数制御されるために、出力軸ａ’
は定格回転数Ｎａ＝１８００ｒｐｍに保持され、定格出
力５ｋＷが出力され続ける。こうした変動率の大きい入
力エネルギー変動があっても，制御軸への出力制御を電
気的に行う本実施例の風力発電機では、十分な応答性を
発揮して安定した定格出力を保持することができる。

【００３２】次いで、前記時刻ｔ₆ から風速が増速する
とそれに合わせて入力軸ｄの回転数Ｎｄも増大し、やが
て限界回転数Ｎｄ＝１５０ｒｐｍまで増速されると，出
力軸ａ’を定格回転数Ｎａ＝１８００ｒｐｍに保持する
ように制御軸ｅ’の回転数Ｎｅを負の方向で０ｒｐｍま
で減速する。そして、制御軸ｅ’の回転数Ｎｅ＝０ｒｐ
ｍとなったら前記制御モータのブレーキを作動して制御
軸ｅ’が回転しないようにする。

【００３３】次いで前記時刻ｔ₇ から風速が減速し始
め，時刻ｔ₈ で８ｍ／ｓとなると、入力軸ｄの回転数Ｎ
ｄは前記限界回転数１５０ｒｐｍから１００ｒｐｍまで
減少する。この場合，前記時刻ｔ₇ からの入力軸回転数
の変動に合わせて制御モータのブレーキを解除し、当該
時刻ｔ₇ から前記６式に従って出力軸ａ’が定格回転数
Ｎａ＝１８００ｒｐｍに保持されるように制御軸ｅ’を
負の方向に回転数Ｎｅ＝５４５ｒｐｍまで増速し、定格
出力５ｋＷを安定供給できるようにする。

【００３４】そして時刻ｔ₈ 〜時刻ｔ₉ 間で風速が８ｍ
／ｓに安定すると入力軸ｄの回転数Ｎｄは１００ｒｐｍ
に，制御軸ｅ’の回転数Ｎｅは同じく負の方向に５４５
ｒｐｍに保持されるため、出力軸ａ’は定格回転数Ｎａ
＝１８００ｒｐｍで回転し続け，定格出力５ｋＷが保持
される。次いで時刻ｔ₉ から風速が定格風速８ｍ／ｓ以
下に減少すると入力軸ｄの回転数Ｎｄは１００ｒｐｍ以
下となるため、制御軸ｅ’の回転数Ｎｅは前記７式に従
って負の方向に回転制御されるが、出力軸ａ’の回転数
Ｎａは，入力軸ｄの回転数Ｎｄの減少に伴って徐々に減
少し、時刻ｔ₁₀でＮａ＝０ｒｐｍまで減速されて出力が
停止される。

【００３５】こうした制御によって風速が定格風速８ｍ
／ｓ以上となる時刻ｔ₂ 〜時刻ｔ₉間では常時安定した
定格出力５ｋＷを得ることができる。なお、本実施例の
処理部が本発明の演算制御装置に相当するが、この演算
制御装置は必ずしも本実施例のようにマイクロコンピュ
ータである必要はなく、同等の機能を有する理論回路に
よって構成してもよい。しかしながら、制御の多様性や
応答性を考慮するとコンピュータで処理する方が望まし
い。

【００３６】また、本実施例では制御軸及び出力軸の制
御を図６のようにアナログ的に行うこととしたが、これ
をディジタル的に制御することも勿論可能であり、実際
にはその方がロジックを構築し易いこともある。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の変速出力装
置によれば、遊星歯車減速機構を有する無段変速機にお
いて，制御モータ等の制御出力を制御することにより制
御軸及び制御歯車の回転数を制御して変速比を変更制御
し、これにより入力軸の回転数が変動しても出力軸の回
転数は所望の状態に制御することが可能であり、無段変
速機の入力軸及び／又は出力軸の回転数から，出力軸か
らの定格出力が維持されるように前記制御出力を制御す
ることで安定した出力特性を得ることができるため、こ
うした制御を電気的に行うことにより十分な応答性を発
揮して出力特性の変動を抑制することができ、前記変速
比を制御する際には変速機効率が最大になるように，前
記制御出力発生装置の制御出力を制御することで風力エ
ネルギー等のエネルギー密度の低いエネルギー源からも
十分な出力特性を安定して得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の変速出力装置を用いた風力発電機の一
実施例を示す概略構成図である。

【図２】図１の実施例の風力発電機に使用された無段減
速機の一例を示す一部断面正面図である。

【図３】図１の風力発電機で行われる出力制御における
風速−風車回転数の制御マップの一例を示す説明図であ
る。

【図４】図１の風力発電機で行われる出力制御における
風速−発電機回転数の制御マップの一例を示す説明図で
ある。

【図５】図１の風力発電機で行われる出力制御における
風速−出力の制御マップである。

【図６】図１の風力発電機で行われる出力制御において
入力軸と制御軸及び出力軸の回転数制御の一例を示すタ
イムチャート図である。

【符号の説明】

１は無段変速機 ２は風車 ３は発電機 ４は制御モータ ５ａ，５ｂは回転数検出素子 ６は処理部 ａ’は出力軸 ａは太陽歯車 ｂは内歯車 ｃは遊星歯車 ｄは入力軸 ｅ’は制御軸 ｅは制御歯車 ｆは外歯車 ｇはキャリア

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 風車等の出力変動の大きい低速回転原出
   力装置から安定した定格出力を得るための変速出力装置
   であって、前記回転する原出力装置の出力を定格出力に
   変速するための遊星歯車変速機構を用いた無段変速機
   と、前記無段変速機の変速比を制御する制御手段とを有
   し、前記無段変速機は、太陽歯車に連結された出力軸
   と、前記出力軸の周囲に回転自在に取付けられた内歯車
   が一体的に形成された外歯車と、前記外歯車に噛合う制
   御歯車に連結された制御軸と、前記太陽歯車に噛合って
   公転可能で且つ太陽歯車と内歯車との両者に噛合って自
   転可能な遊星歯車と、前記遊星歯車の公転軸を回転自在
   に保持して当該遊星歯車に連結された入力軸とを備え、
   前記原出力装置を前記無段変速機の入力軸に直接又は間
   接に連結し、前記制御手段を前記無段変速機の制御軸に
   直接又は間接に連結したことを特徴とする変速出力装
   置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記無段変速機の入力
   軸及び／又は出力軸の回転数を検出する検出装置と、前
   記制御軸に制御出力を付与する制御出力発生装置と、前
   記検出装置により検出された回転数に応じて，前記無段
   変速機の出力軸からの出力が定格出力に維持されるよう
   に，前記制御出力発生装置の制御出力を制御する演算制
   御装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載の変速
   出力装置。