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JPS62282174A - 風力タ−ビン - Google Patents

風力タ−ビン

Info

Publication number
JPS62282174A
JPS62282174A JP62040515A JP4051587A JPS62282174A JP S62282174 A JPS62282174 A JP S62282174A JP 62040515 A JP62040515 A JP 62040515A JP 4051587 A JP4051587 A JP 4051587A JP S62282174 A JPS62282174 A JP S62282174A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wind
turbine wheel
turbine
rim
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP62040515A
Other languages
English (en)
Inventor
ギュンター・イー・シュミット
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MONTANA UINDO TURBINE Inc
Original Assignee
MONTANA UINDO TURBINE Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MONTANA UINDO TURBINE Inc filed Critical MONTANA UINDO TURBINE Inc
Publication of JPS62282174A publication Critical patent/JPS62282174A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0204—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for orientation in relation to wind direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/70—Bearing or lubricating arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05B2240/31—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor of changeable form or shape
    • F05B2240/312—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor of changeable form or shape capable of being reefed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/40—Transmission of power
    • F05B2260/402—Transmission of power through friction drives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/10—Purpose of the control system
    • F05B2270/101—Purpose of the control system to control rotational speed (n)
    • F05B2270/1014—Purpose of the control system to control rotational speed (n) to keep rotational speed constant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/728—Onshore wind turbines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

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】 ３、発明の詳ｔｉ８な説明 本発明は風力タービンに関し、特に、片持ら状のキャリ
ッジ上に回転可能に装着された複数の閃を設けたタービ
ンホイールを有する風力タービンに関する。
多くの形式の圧力発電装量開発され、高ｌ１ｌｌｉな資
源あるいは放射性資源を用いることなくエネルギ源を１
ｑる試みがなされてきた。これらは一般に風力タービン
である。従来の風力タービンは、略円形のリムと一体の
ハブの周部に羽根すなわち翼を配置した大きなタービン
ホイールを漏えている。
このタービンホイールの全体はハブを挿通する車軸で支
えられており、この車軸は基礎部材に支えられている。
このホイールの動力は発電機を回転車軸に結合すること
により取出される。すなわち、リムと発電感のブーりと
に巻掛けたベルト、あるいは、リムに装着したラックで
発電機のビニオンを駆動する。更に、ホイールは発電機
に結合された１又は複数の動力取出しホイールに結合さ
れたものもある。
この１又は複数の動力取出しホイールを結合したものは
、この動力取出しホイールがキャリッジに装着され、こ
のキャリッジはタービンホイールのハブに結合された中
央溝遺体の回りに延在する°円形レール上に乗っている
。このタービンホイールをキャリッジ上で安定させるた
め、従来の方法ではハブから軸線方向に突出する延長軸
に張りワイヤを取付け、このワイヤをリムの近部のホイ
ールに結合する。通常、これらの装着は円形レール上に
自由に乗っており、したがって、風の力が中央の軸から
風下側に整合する。
このような装着を装備する場合、キャリッジレールを支
持するために複雑な基礎を設け、ほぼ水平方向に円形に
配置する。地形的に、この装着の配置は非常に限られて
いる。更に、適当な地形が得られても、風力タービンを
設置するにはかなり広い面積を必要とする。更に、上記
の装着は、作動中にタービンの」上に中心Ｎ構造を有す
ることにより、風を充分量けず、充分な効率を発揮でき
ない。
本発明は、キャリッジに支持されたタービンホイールに
より上記欠点を克服する。特にキャリッジを載胃するレ
ールを必要とせず、更に、タービンホイールを直立位置
に保持する張りワイヤを設けた張出し軸を必要としない
風力タービンが提供される。
本発明による風力タービンはタービンホイールを戴置す
るキャリッジ用の片持ち状支持手段を備える。キャリッ
ジは中央に配置された固定月相でｌ体に片持ちされ、好
ましい実施例では、キャリッジの回転軸線に沿って配置
される。したがって、風力タービン全体を支持するため
には、中央の基礎だけが必要となる。更に、ドライバす
なわち駆動力により風力タービンホイールは中央の固定
装着組立体の風上側に配置される。このタービンホイー
ルの風上側には構造物が設けられてないため、ホイール
の胃が風を充分受けることができる。更に、ホイールは
短い車軸及びトラス構造体上に安定した位置に保持され
、このトラス構造体はさらに買を支える。車軸はタービ
ンホイールが回転できかつ旋回できるように支柱に結合
されている。
更に、車軸とホイールはホイールにほぼ平行な軸線の回
りに回転し、これによりホイールのほぼ全ａｍがキャリ
ッジで支えられる。
以下、本発明の実施例について説明する。
第１図乃至第３図は本発明の実施例による風力タービン
１０を示し、この風力タービン１０は小高い丘１２に設
置されている。風力タービン１０は全体を符号１４で示
す円形のタービンホイールと、このホイール１４を支持
するキャリッジ１６と、キャリッジ１６を片持ち状に支
持する片持ち装着組立体１８と、片持ち装′ＩＩＩｇ立
体１８を固定する固定装着組立体２０とを備えている。
更に、この風力タービン１０はホイール１４をキャリッ
ジ１６上に直立位置に保持する手段を備え、この保持手
段は垂直方向に延長されるパイロンすなわち支柱２２と
、ホイール１４に取付けられたジンバルユニット２４を
備える。
タービンホイール１４は円形のリム２６を附え、このリ
ムは本実施例では、約１８ｍ　（６０フイート）の径を
有し、幅約２２ｃｍ（９インチ）のほぼ平坦な外面を有
する。リム２６の中央にはハブ２８が配置されており、
このハブ２８はホイニル１４が回転する回転軸線３０と
同心に配設されている。リム２６から半径方向内方に向
けて１２枚の柔軟な翼あるいはセール３２が延長され、
トラス構造体３４で支えられている。このトラス構造体
３４は、リム２６内でかつハブ２８の周部に対称的かつ
均一に配置した１２個の扇形状のセクタ３６を限定する
。各セクタ３６はハブ２８から半径方向に延長する環状
部材４０により限定される。
これらの各セクタ３６にはリム２６の舌部に配置される
セグメント３８が設けられる。各セグメントはリム２６
と、半径方向部材４０の外端間に延設されたコード部材
４２とで限定される。この半径方向部材はリム２６に結
合されている。特に第２図及び第３図に示すように、ホ
イール１４、特にリム２６は回転軸線３０に垂直な垂直
方向回転平面４４内に配置される。
ハブ２８の周部における半径方向部材４０の結合部の中
心から軸１３０に沿ってジンバルユニット２４まで環状
の車軸４６が延設されている。この車軸４６はジンバル
ユニット２４に結合され、ホイール１４の回転中に軸Ｐ
１３０の回りに回転可能とする。
特に第２図に示すように、各半径方向部材４０にはほぼ
平坦なトラス小溝遺体４８が設けられており、この内の
２つを図に示しである。なお、第２図は第１図のホイー
ルを１５°あるいは半径方向部材４０間の角度の１／２
回転した状態を示す。
したがって、第２図では対向する半径方向部材４０が見
えている。各半径方向部材にはトラス小組立体４８が同
一平面に配置されている。各小組立体４８は上記トラス
組立体の構成部材と同様な複数のトラス部材で形成され
ており、これらの各トラス部材は互いに結合されてホイ
ール１４及びセール３２を安定して支える。この点に関
して、半径方向部材は更にトラス小組立体４８を含む。
特に、リム２６から横に延長されて軸線３０とほぼ平行
なトラス部材はひげ部材すなわちウィスカーボール５０
と称する。第４図及び第５図から明らかな用に、このウ
ィスカーボール５０はセール３２のつり索（Ｏｕｔｈａ
Ｕｌ　１ｉｎｅ）　５２を支えるのに用いられる。各セ
ール３２はその一方の縁部にそって、関連する半径方向
部材４０に回転可能に８１されたスピンドル５４に結合
される。スピンドル５４はハブ２８の舌部のスピンドル
支持軸受５６で半径方向部材４０に結合される。このス
ピンドル５４の反対側にはスピンドル５４と共に回転す
る巻上げドラム（ｔａｋｅ−ｕｐ　ｄｒｕｍ）　５８が
丸首されている。この巻上げドラム５８は柔軟な羽根を
持つ風力タービンに一般的に使用されているもので、セ
ール３２を展開するときに、つり索を持つものである。
スピンドル５４の上端は玉軸受（図示しない）を介して
＃ｌ車減速装着６０に結合されている。この減速装着は
例えばユーロドライブ（Ｅｕｒｏ−Ｄｒ　ｉ　ｖｅ）あ
るいはモース（ＭＯｒＳｅ）から入手できる。この減速
装着６０はリム２６に近接する弦部材４２に装着される
。リム２６の内側に沿い、減速装ｆｆ１６０にステップ
モータ６２が結合されている。このモータ及びコントロ
ーラは、サベリアエレクトツク社（Ｓｕｐｅｒｉｏｒ　
　ＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏ、）、ボデニモータ社（Ｂｏｄ
　ｉ　ｎｅＭｏｔｏｒ　　Ｃｏ、）あるいはスターリン
グエレクトリック社（Ｓｔｅｒｌｉｎｇ　　Ｅｌｅｃｔ
ｒｉｃ　　Ｃｏ、）より入手できる。作動中、モータ６
２はセール３２を巻上げあるいは展開するのに用いられ
る。
第４図及び第５図はリム２６及び扇形のセグメント３８
の辺部のセール３２の外側マージンを拡大して示す。ウ
ィスカーボール５０の先端にはプーリ６４が設けられ、
このブーりの周部にっり索５２が巻付けられる。第５図
に示すように、つり索５２はセール３２の帆耳３２　ａ
　ｉ、：結合されている。そして、このつり索はプーリ
６４の周部がら減速装着６０の後ろの巻上げドラム５８
に戻る。
つり索５２の角度、したがってセール３２の傾斜角で示
されるように、セールはリム２６の線、したがってこの
平面４４から約２８°の角度Ａで保持されている。張り
ワイヤ６５はっり索５２の反対のウィスカーボール５０
の先端から、次のウィスカーボール５０の基部に延長す
る。張りワイヤ６５はウィスカーボール５０のっり索５
２の力に反作用する。
次に第４図を参照すると、セグメント３８に４枚の羽根
６６．６７．６８．６９が形成されている。これらの羽
根は弦部材４２からリム２６間に延設された板部材で形
成されている。これらの羽根は平面４４に対して約２８
°の角度Ｂ′７：配置されるのが好ましい。実際には３
０’の角度が形成し易く、したがって本実！　ＰＡでは
この角度としである。
第４図に示すように、セグメント３８の端部の残りの部
分は右端をプレース阪７０，７１で旧われ、左端をプレ
ース板７２．７３で覆われている。
羽根６６乃至６９はリム２６を回転させる補助黄として
作用する。セールの外縁部は張り状態を保持するために
真直に形成しなければならないため、これらセール３２
では得ることができない。風力タービン１０の効率は、
この羽根を設けることにより約１０％増大すると考えら
れる。ブレース板を更に羽根に置換えることが可能であ
るが、この場合にはＦｌ　ｉｉ４コストから離れてみて
もそれに見合った効率を得ることはできない。
タービンホイール１４の風上側にコーン状の先端部７４
が突設されている。この先々ぶ部７４は風をハブ２８か
ら滑らかに分散してセール３２内に導き、これにより更
に風力タービンの効率を増大する。
第１図乃至第３図を参照すると、上述のようにホイール
１４がキャリッジ１６に支持されている。
キャリッジ１６は第１図に示すようにクレセント状のト
ラス構造体を有する。キャリッジ１６の上縁部には回転
するホイール１４がら動力を取出す手段が装着されてい
る。この動力取出し手段は図示のようにキャリッジにに
沿って配設された６藺の発Ｔ１機な備える。一対の５０
　Ｋ　Ｗ発電機７６゜７８が含まれている。これらの発
電感はマラソン社（Ｍａｒａｔｈｏｎ）あるいはディト
ン社（Ｄａｙｔｏｎ）より入手することができる。これ
ら発電機はそれぞれ対応するチェーン８０゜８２及びス
プロケットホイールを介して動力取出しホイール８４．
８６に結合されている。これらのホイールはゴムタイヤ
状の通常の車両用タイヤに類似したものである。更に動
力取出しホイールにはツウィフレックスコーポレーショ
ン（Ｔｗ　１ｆｌｅＸ　　Ｃ０ｒｐ）から入手可能な電
気式のディスクブレーキ等のブレーキを設けるのが好ま
しく、これにより速度が速くなり過ぎたときにタービン
ホイールを停止することができる。図示のように、動力
取出しホイール８４．８６はリム２６に沿って３０’離
隔している。ホイール８４゜８６からリム２６に沿って
更に杓１５°に他のホイール８８．９０の対が配置され
ている。動力取出しホイール８８．９０にはそれぞれ４
０Ｋｗ発電は９２．９４が設けられ、各発電にはスプロ
ケットホイール及びギヤを介して結合されている。
図示のようにリム２６に沿って更に１５°の箇所に動力
取出しホイール９６．９８が配置されている。ホイール
９６は２０　Ｋ　Ｗ発１ｇ１ｏｏに結合されている。ホ
イール９８は１０ＫＷ発電機１０２に結合されている。
これらのホイール及び発雷深はキャリッジ１６に枢着さ
れたプラットホーム１０４上に装着されている。このプ
ラットホーム１０４のホイール８８の反対側にはばね式
の面撃調Ｎ装着１０６が結合されている。この発電機の
芸者装着組立体は動力取出しホイールをリム２６から半
径方向に移動可能とし、したがってリム内の震動及び移
動は動力取出しホイールあるいはキャリッジ１６に無理
な応力を生じることなく緩衝される。
発電［１０２はタービンホイール１４の操作用のエネル
ギを発生する。他の５個の発電機は外部用に使用する。
この風力タービンは発電機を１６通りの組合わせにより
１０乃至２００Ｋｗの能力を発揮する。この装着は風速
が毎秒的１．９乃至１６ｍ（４乃至３５ｍ、ｏ、ｈ　）
の風に対して風力タービンの出力を調整することができ
る。２００ＫＷの最大能力は風速が毎秒的９．８乃至１
１ｍ（２２乃至２５ｍ、ｐ、ｈ　）の範囲で得ることが
できる。発電機の他のセットを作動することにより、タ
ービンホイールはほぼ一定の毎分１０回転の速度で作動
することができ、好ましい実施例における発電機、ホイ
ール及びギヤ装着の場合には、発電機は毎分９３５回転
の最大出力で作動する。なお、この作動状態は所要によ
り連室選択できることである。
更に、キャリッジ１６はホイール９８から案内ホイール
１１０まで延設された１１０８を備える。
タービンホイール１４は第１図に矢印１１２で示すよう
に反時計方向に回転する。動力取出しホイールとリム間
の摩擦結合により、タービンホイール１４はキャリッジ
から上に広げ出ようとする傾向がある。案内ホイール１
１０は安全装着としては能する。すなわち、この案内ホ
イール１１０はより高い位置でより急傾斜でリムを案内
し、したがって、リムはキャリッジ１６から上に（友は
出ることができない。これは種々の動力取出しホイール
上でタービンホイール１４の小量と力を一定に保持する
。
ステップモータ６２はセール３２の巻上げ及び展開を２
Ｉｌｌ率よく捕間する。鎖線で示すセールはほぼ巻上げ
られた状態を示す。この状態では、風に対するセールの
抵抗は非常に小さい。風速が毎秒１２、５ｍ　（３５ｍ
、ｐ、ｈ　）　ヲ越えルトターヒンホイール１４は望ま
しい毎分１０回転の速度を越える。したがって、セール
は風速が毎秒的１８ｍ（４０ｍ、ρ、ｈ　）となるまで
少しづつ巻上げられる。
これによりタービンホイール１４は毎分１０回転の望ま
しい回転速度で回転する。風速が毎秒１８ｍを越えると
、鳳が所定の直に弱まるまで発電機は停止され、風力タ
ービンは閉鎖される。
特に第３図を参照すると、丘１２に強化コンクリート類
のＭ礎１１４が埋設されている。好ましい実施例では、
この基礎は構杓３ｍ＜１０フイート）、深さ約４．５ｍ
（１５フイート）である。この基１ｉ’ｔ１１４には風
力タービン１０を固定しかつバランスを支える基部ユニ
ット１１６が取付けられている。第２図に点線で示す垂
直軸１１８はこの基礎ユニット１１６から延長する。こ
の軸１１８は上記の支柱を一体的に結合して基部を形成
する。
軸１１８の周部にはスリーブ１２０が配置され、このス
リーブは軸１１８の回りを自由に回転する。
スリーブ１２０の移動は一対の回転軸受１２２゜１２４
で行われる。軸受１２４はこの軸受１２４とスリーブ１
２０の回りを囲んで取付けられた円形のギヤラック１２
６の影になっている。軸１１８、基部ユニット１１６及
び基礎１１４は固足手段組立体を形成する。スリーブ１
２０及び軸受１２２，１２４は片持ち手段組立体１８を
固定手段２０の回りに回転する手段を形成する。基部ユ
ニット１６には偏向角を利罪する操向用駆動モータ１３
０が装着されており、このモータ１３０はビニオン１３
２を駆動し、このビニオンのはラック１２６に噛合う。
モータ１３０はスリーブ１２０を垂直軸１２８の回りに
回転させる。したがって、この偏向用の操向駆動モータ
１３０は片持ち手段組立体１８を回転軸１２８の回りに
駆動する駆動手段を形成する。
片持ち手段組立体１８を形成するトラスはスリーブ１２
０に装着された固定部１８ａからキャリッジ１６に結合
された支持部１８ｂまで延在するっしたがって、キャリ
ッジ１６及びタービンホイール１４は片持ち状に支持さ
れかつ移動される。安定用のＡ形補強部材１３３は支柱
２２から図示のように片持ち手段組立体１８まで延在す
る。
偏向すなわち操向モータ１３２がキャリッジ１６、した
がってタービンホイール１４を軸線１２８の回りに回転
するため、固定部組立体２０を除いて地面と接触しない
。
上述のように、支柱２２の上端にはジンバルユニット２
４が装着されている。このジンバルユニットには、支柱
２２に対してホイール１４を軸線１２８の回りに回転さ
せる他の回転軸受１３４が設けられている。ジンバルユ
ニット２４は更に平軸装着部１３６を含み、この装着部
は車軸４６したがってホイール１４をほぼ水平に延在す
る枢軸軸線１３８の回りに回転する。この好ましい実施
例では、枢軸軸１１３８は回転軸＄１３０に交差し、回
転平面４４にほぼ平行どなっている。シンバルユニット
は更に回転軸受１４０を含み、この回転軸受は軸線３０
の回りに車軸４６を回転可能とする。車軸４６の端部に
は電気式の回転ユニツ１〜１４２が装着されており、こ
の回転ユニットはステップモータ６２に電気的に結合さ
れている。上記各軸受はドッジ、ハフニア、ロチツク（
ＤｄｇｅＸＦａｆｎ　ｉ　ｅｒ、Ｒｏｔｅｃ）の各社よ
り入手できる。
したがって、タービンホイール１４のほぼ全重量はホイ
ール８４，８６．８８，９０，９６゜９８．１１０及び
キャリッジ１６により支えることができる。タービンホ
イール１４が軸線１３８上をこの回りで回転するのはこ
のためである。支柱２２とジンバルユニット２４はター
ビンホイール１４を垂直方向に保持する作用をなし、タ
ービンの宙吊を支えるものではない。したがって、リム
２６と動力取出しホイールとの間には最大の摩擦力が得
られ、風力タービン１０により最大エネルギが発生され
る。
片持ち手段組立体１８の背部には、キャリッジ１６の反
対側に動力及び制卸ユニット１４４が装着されており、
風力タービン１０の発電四で形成された動力を外部の送
電網に送る。更に、セールの巻上げ及び展開用のステッ
プモータの制御、及び、操向モータ１３０の作動制組用
のｉｌｌ　！ｌｉｌユニットが設けられており、したが
って、タービンホイール１４は風の流れにほぼ垂直な風
上に向けて保持される。
第６図は操向モータ１３０の作動を示すブロック線図で
ある。１４６は通常の風向センサである。
このセンサはタービンホイール１４から適当に離隔した
位置に配意されており、したがってタービンホイールの
影響を受けずかつタービンホイールに当たる屓方を示す
のに充分な近さである。センサ１４６は復改個、風力タ
ービンの近くに配置して用いることもできる。
センサ１４６は風向を示す信号を線路１４８を介して送
る。制御ユニット１４４内のコン１〜ローラ１５０は、
操向モータ１３０がキャリッジ１６を駆動するのに充分
な信号を線路１５２に送り、したがってタービンホイー
ル１４は軸線１２８の回りで眉向きに垂直かつ支柱２２
の風上に保持される。このようにして、支柱及びトラス
８１７　ａ　ｔ）５３４で風を明言されず、翼には何が
直接当たる。
第７図はセールを展開しかつ巻上げて胃のバランスを取
るステップモータの作動を示す。タービンホイール１４
の半径方向両側に配置された一対のセール３２は、それ
ぞれ対応するスピンドル５４に装着されている。つり索
５２はセールの帆耳から延長され、ウィスカーポール５
０（図示せず）の端部に装着されたプーリ６４を回って
巻上げドラム５８に至る。減速装着組立体６０は図を簡
略化するために省略しである。
各ステップモータはＤｌ源供給回路１５６に制御可能に
結合されている。このステップモータの作動はよく知ら
れているように、モータを介して巻線抵抗を検知するス
テップコントローラ１５８により制御される。本実施例
では、一対の両端のステップモータはステップコントロ
ーラ１５８で制御される。各対のモータは風速に応答し
てマルチチャンネルアナライザ１６０を介してｉｔｌ　
ＩＥされる。このマルチチャンネルアナライザはモディ
カムコーポレーション（Ｍｏｄ　ｉ　ＣＯｍＣｏｒｐｏ
ｒａｔ　１ｏｎ）等から入手することができる。上述の
ように、セール３２の巻上げ及び展開はその時の風速に
対応する。この風速は風速計１６６（上述の」速センサ
１４６と同じ目器に形成することもできる）により検出
され、この風速計は線路１６８を介して風速清水をプロ
セッサ１６４に伝達する。更に、スイッチ１７０がコン
トローラ１５８に結合され、上記自動８１！作を手帖に
切替えることもできる。
ステップモータ６２は個々に作動させることもできる。
しかし、１２枚のセールを備える好ましい実施例では、
タービンホイール１４の回転は可能な限りバランスを取
ることが重要である。すなわち、１又は複数のセールが
他のセールと異なった展開状態となると、タービンホイ
ールは震動しあるいは濡れて回り、全体の効率が低下し
かつ様々な支持構造体に無理な応力を形成する。したが
って、対向するセールを共に作動する。これは、各ステ
ップモータにより対向するセールを同じ聞だけ展開ある
いは巻上げさせることにより確実に行なうことができる
。
例えば、セールの一枚が破れてつり索から垂れ下がった
場合、モータの抵抗は極めて小さくなり、モータはセー
ルを完全に巻上げあるいは所定の抵抗を受けるまで作動
する。しかし、本実施例では反対側のステップモータも
、緩んだセール側のモータと同じ程度作動する。したが
って、両端のセールは完全に巻上げられ、風力タービン
はバランスされて回転軸線３０の回りを回転する。この
場合、効率は低下するが、ホイールに震動を発生させな
い。したがって、風力タービン１０は作動を続け、保守
作業ｎが到着してセールの故障原因を攻理するまでエネ
ルギを形成する。なお、更に池のセールの組合わせて巻
上げ、損傷したセールをバランスさせることも可能であ
る。
上述の実施例に示す本発明の風力タービンは、閉来の風
力タービンに比べて多くの利点を備えている。例えば、
圓カタービンキャリッジの片持ち支持により、強化コン
クリート製の基礎等を設置でき、風力タービンが旋回す
る充分な空間が得られて最も優勢な風を受けることがで
きる場所であればどのような所にも設置することができ
る。したがって、一定の地戚内で、動力を得るのに充分
な風が一定の範囲の方向から吹いている場合、あるいは
、一定の範囲の方向から風が吹いたときに風力タービン
を作動することを望む場合は、回転軸線１２８の回りに
３６０°旋回するキャリッジのスペースまでは必要ない
。更に、風力タービンの最大エネルギを確実にするため
、風力タービンの向きは風に垂直な方向に保持され、タ
ービンホイールの宙吊は重力方向にほぼ垂直な軸線回り
の回転にいささかも作用しない。更に、翼を個々に制御
して巻上げあるいは展開するステップモータを制御する
ことにより、対称的に対向するステップモータが均一に
作動し、タービンホイールには常にバランスのとれた力
が作用し、１のモータあるいは翼が故障した場合であっ
ても作用する。
以上、本発明の好ましい実施例について説明してきたが
、本発明の範囲内においてその細部を変形あるいは変更
可能なことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例による風力タービンの前部立面
図、第２図は翼及び支持トラス構造体の一部を示す第１
図の風力クービンの側面図、第３図は第１図の風力ター
ビンの上面図、第４図は第１図の風力タービンの一部を
図式的に示す拡大図、第５図は第４図の風力タービンの
上部を図式的に示す説明図、第６図は第１図の風力ター
ビンの方向を制御するシステムを示すブロック線図、第
７図はタービンホイールの翼を巻上げ及び展開するシス
テムのブロック線図を示す。 １０・・・風力タービン、１４・・・タービンホイール
、１６・・・キャリッジ、２２・・・支柱、２４・・・
ジンバルユニット、２６・・・リム、２８・・・ハブ、
３０・・・回転軸線、３２・・・セール、３４・・・ト
ラス構造体、４０・・・半径方向部材、５０・・・ウィ
スカーポール、５２・・・つり索、５８・・・ドラム、
６０・・・減速装着、６２・・・ステップモータ、６５
・・・張りワイヤ、７Ｇ。 ７８．９２，９４，１００，１０２・・・発電機、１１
０・・・案内ホイール、１１４・・・基礎、１２０・・
・スリーブ、１３０・・・モータ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 図面の浄書（内容に変更なし） 図面の浄８（内容に変更なし） 手続補正書−（放） 昭和６２年５月２７日 特許［７長官黒田明雄殿 １、事件の表示 特願昭６２−４０５１５号 ２３発明の名称 風力タービン ３、補正をする者 住所　東京都千代田区霞が５１！３Ｔ目７番２号　ＵＢ
Ｅビル昭和６２年４月２８日 ６、補正の対象 適正な願書（代表者の氏名）、委任状およびその訳文、
図面（第１図ないし第３図） ７、補正の内容　　別紙の通り ておりますが、内容に変更はあ（Ｊません。

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）リムと、このリムから半径方向内方に延設されて
    風を受けたときに回転させる翼手段とを有するタービン
    ホイールと、 前記リムに対向して配置され、前記タービンホイールの
    重量を支持するキャリッジ手段と、このキャリッジ手段
    に結合された支持部と、この支持部から全体的に水平方
    向に離隔した固定部とを有し、前記キャリッジ手段を片
    持ち状に支持する片持ち手段と、 前記固定部に結合され、片持ら手段を前記キャリッジ手
    段からほぼ水平方向に離隔した位置で地面に対して固定
    する手段と、 前記キャリッジ手段に装着され、前記タービンホイール
    に結合されてこのタービンホイールから回転中に動力を
    受取る手段とを備えることを特徴とする風力タービン。
  2. （２）前記タービンホイールに結合され、このタービン
    ホイールを前記キャリッジ上に保持して回転可能としか
    つ横方向に離隔したほぼ水平な軸線の回りに旋回させる
    保持手段を備える特許請求の範囲第１項記載の風力ター
    ビン。
  3. （３）前記タービンホイールは軸線の回りを回転し、前
    記旋回軸線はこの回転軸線に垂直な平面にほぼ平行であ
    る特許請求の範囲第２項記載の風力タービン。
  4. （４）前記タービンホイールは軸線の回りを回転し、前
    記保持手段は前記固定手段に装着されて回転軸線の近部
    に伸びる支柱と、この支柱に装着されかつ前記タービン
    ホイールに結合されてこのタービンホイールを前記支柱
    に対して前記旋回軸線の回りに旋回可能とする旋回手段
    とを含む特許請求の範囲第２項記載の風力タービン。
  5. （５）前記固定手段は前記キャリッジをこのキャリッジ
    とタービンホイールとから離隔したほぼ垂直な軸線の回
    りに回転可能とする回転手段を含む特許請求の範囲第１
    項記載の風力タービン。
  6. （６）前記固定手段はキャリッジの回転軸線に沿って延
    在する静止軸を含み、前記回転手段はこの軸の回りに配
    設されたスリーブを含んでこのスリーブを軸の回りに回
    転させ、前記片持ち手段がこのスリーブに固定されてい
    る特許請求の範囲第５項記載の風力タービン。
  7. （７）前記片持ち部材及びキャリッジ手段を前記回転軸
    線の回りで駆動する駆動手段を含む特許請求の範囲第５
    項記載の風力タービン。
  8. （８）風向きを示す信号を形成する風向検出手段と、こ
    の風向きを示す信号に応答して検出した風向に対して所
    定のタービンホイール位置を示す制御信号を形成する制
    御手段とを含み、前記駆動手段は制御信号に応答して前
    記タービンホイールが所定の位置となるまで前記片持ち
    手段を回転する特許請求の範囲第７項記載の風力タービ
    ン。
  9. （９）前記制御手段は前記回転軸線の風に向かう所定の
    タービンホイール位置を示す制御信号を形成する特許請
    求の範囲第７項記載の風力タービン。
  10. （１０）前記翼手段は複数の柔軟な翼と、この各翼に関
    連して各翼を巻上げあるいは展開するモータとを含む特
    許請求の範囲第１項記載の風力タービン。
  11. （１１）前記翼は巻上げかつ展開可能な翼の複数のセッ
    トで形成され、各セットの翼は前記タービンホイールの
    回転バランスを保持するために調和して巻上げあるいは
    展開される特許請求の範囲第１０項記載の風力タービン
    。
  12. （１２）前記翼の各セットは２つの対称的に対向する翼
    を含み、この対向する翼の巻上げあるいは展開を均一に
    行なうように各モータに動力を供給する手段を含む特許
    請求の範囲第１１項記載の風力タービン。
  13. （１３）前記翼は前記リムの回りに扇形状に配置され、
    前記翼は前記リムの近部に配置された方向翼手段を含み
    、前記扇形部に関連するセグメント内で、この方向翼は
    前記翼上に作用する風の回転力に相当する前記リムに作
    用する風の回転力を形成する方向に向けられている特許
    請求の範囲第１０項記載の風力タービン。
  14. （１４）ほぼ円形のリムと、このリムから半径方向内方
    に延長されて風を受けたときに回転させる複数の柔軟な
    翼と、各翼に設けられてこれらの翼を巻上げあるいは展
    開するモータとを有するタービンホイールと、 このタービンホイールを回転中に支える支持手段と、 前記タービンホイールに結合されて回転中に動力を取出
    す手段とを備えることを特徴とする風力タービン。
  15. （１５）前記タービンホイールは翼が巻上げられあるい
    は展開されるスピンドルを各翼に含み、前記モータはタ
    ービンホイール上に装着され、関連するスピンドルを回
    転する特許請求の範囲第１４項記載の風力タービン。
  16. （１６）前記翼は巻上げかつ展開可能な翼の複数のセッ
    トで形成され、各セットの翼は前記タービンホイールの
    回転バランスを保持するために調和して巻上げあるいは
    展開される特許請求の範囲第１４項記載の風力タービン
    。
  17. （１７）前記翼の各セットは２つの対称的に対向する翼
    を含み、この対向する翼の巻上げあるいは展開を均一に
    行なうように各モータに動力を供給する手段を含む特許
    請求の範囲第１６項記載の風力タービン。
  18. （１８）前記翼は前記リムの回りに扇形状に配置され、
    前記翼は前記リムの近部に配置された方向翼手段を含み
    、前記扇形部に関連するセグメント内で、この方向翼は
    前記翼上に作用する風の回転力に相当する前記リムに作
    用する風の回転力を形成する方向に向けられている特許
    請求の範囲第１４項記載の風力タービン。
  19. （１９）ほぼ円形で垂直に配置されたリムと、このリム
    の中央に配置されたハブと、前記リムから半径方向内方
    に延長されて風を受けたときに回転させる柔軟な翼手段
    とを有し、この翼手段にには翼手段を巻上げあるいは展
    開するモータ手段が含まれるタービンホイールと、 前記リムの下側に配置されて前記タービンホイールの重
    量をほぼ支持するキャリッジ手段と、このキャリッジ手
    段に結合された支持部と、この支持部からほぼ水平方向
    かつ前記タービンホイールに対して横に延設される固定
    部とを含む前記キャリッジ手段を片持ち状に支持する片
    持ち手段と、 ほぼ垂直に延長する軸と、この軸に回転可能に装着され
    て前記片持ち手段の固定部に強固に結合されるスリーブ
    と、このスリーブ及び前記キャリッジをほぼ垂直な軸線
    の回りに回転させる駆動手段とを有し、前記片持ち手段
    を前記キャリッジ手段からほぼ水平方向に離隔した位置
    で地面に対して固定する手段と、 風の方向を示す信号を形成する風向検出手段と、 この風向を示す信号に応答し、検出した風向にほぼ垂直
    でこの風に向かう所定のタービンホイール位置を示す制
    御信号を形成する制御手段とを備え、前記駆動手段はこ
    の制御信号に応答して前記片持ち手段を前記タービンホ
    イールが所定の位置となるまで回転し、更に、 前記回転軸線に沿って上方に延長され、前記固定手段上
    に支持される支柱と、 一端を前記ハブの強固に結合され、前記回転軸線に沿っ
    て延長される車軸とを備え、この車軸の他端は前記支柱
    の回転可能に結合され、前記タービンホイールが前記支
    柱に対する回転軸の回りで、この回転軸に垂直なほぼ水
    平な軸線に沿う前記車軸を回転可能とし、この車軸を前
    記支柱に対して前記回転軸線の回りに回転可能としたこ
    とを特徴とする風力タービン。
JP62040515A 1986-02-25 1987-02-25 風力タ−ビン Pending JPS62282174A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US833369 1977-09-14
US06/833,369 US4729716A (en) 1986-02-25 1986-02-25 Wind turbine

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JPS62282174A true JPS62282174A (ja) 1987-12-08

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EP (1) EP0236036A3 (ja)
JP (1) JPS62282174A (ja)
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IN (1) IN166540B (ja)

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