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JP7419282B2 - Damped power generation device, damped power generation system, and wind power generation system - Google Patents
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Damped power generation device, damped power generation system, and wind power generation system Download PDF

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Description

本発明の実施の形態は、制振発電装置、制振発電システムおよび風力発電システムに関する。 Embodiments of the present invention relate to a damped power generation device, a damped power generation system, and a wind power generation system.

構造物の振動を抑制する制振技術は、構造物の信頼性を確保するという点で重要な技術である。動吸振器またはAMD(アクティブ・マス・ダンパー)のような能動型制振装置等は、制振技術の代表的な例である。また、2つの構造物の間に、構造物とは別個に設けた駆動重錘体を慣性接続要素として介在させて、両者の相対運動を吸収する技術も開発されている。この場合、一方の構造物から他方の構造物への振動伝達を抑制することができる。 Vibration damping technology that suppresses vibrations in structures is an important technology in terms of ensuring the reliability of structures. Active damping devices such as dynamic dampers or AMD (active mass dampers) are typical examples of damping techniques. Furthermore, a technique has also been developed in which a driving weight provided separately from the structures is interposed between the two structures as an inertial connection element to absorb the relative motion between the two structures. In this case, vibration transmission from one structure to the other structure can be suppressed.

一方、振動エネルギで発電を行うことによって、振動エネルギを電気エネルギに変換する技術も開発されている。この技術を具現化した装置は、振動発電装置と呼ばれる。振動発電装置では、振動エネルギを吸収して発電することにより、制振と発電を同時に実現することが可能となる。しかしながら、振動エネルギが電気エネルギに変換されて振動が抑制されると、発電に割り当てられるエネルギが減少する。その結果、発電出力となる電力が減少し得る。すなわち、振動エネルギと電気エネルギが平衡点で収束し、十分な電力を得ることが困難になっている。 On the other hand, technology has also been developed to convert vibrational energy into electrical energy by generating electricity using vibrational energy. A device that embodies this technology is called a vibration power generation device. The vibration power generation device absorbs vibration energy and generates power, thereby making it possible to simultaneously achieve vibration suppression and power generation. However, when vibration energy is converted into electrical energy and vibrations are suppressed, the energy allocated to power generation is reduced. As a result, the electric power that is the power generation output may decrease. That is, vibration energy and electrical energy converge at an equilibrium point, making it difficult to obtain sufficient power.

また、船舶の揺動を利用した波力発電装置が開発されている。波力発電装置はAMD方式の能動制振装置に発電機を併用した技術の例である。より具体的には、AMDの駆動重錘体の揺動運動を発電エネルギに変換する発電機を設け、駆動重錘体を駆動する制御エネルギよりも発電エネルギが大きくなるように発電機の減衰係数を設定している。このため、駆動重錘体を駆動することによって吸収した波力エネルギを用いて発電を効率良く行うことができる。この波力発電装置では、AMDの駆動重錘体の駆動に要する制御エネルギが、発電エネルギの1/3以下となるように制御されている。言い換えると、発電エネルギを得るために制御エネルギが抑制され、発電と制振がトレードオフの関係にある。 Additionally, wave power generation devices that utilize the rocking motion of ships have been developed. A wave power generation device is an example of a technology that uses a generator in combination with an AMD type active vibration damping device. More specifically, a generator is provided that converts the rocking motion of the driving weight of the AMD into generated energy, and the damping coefficient of the generator is adjusted so that the generated energy is greater than the control energy that drives the driving weight. is set. Therefore, power generation can be efficiently performed using the wave energy absorbed by driving the driving weight body. In this wave power generation device, the control energy required to drive the driving weight of the AMD is controlled to be 1/3 or less of the generated energy. In other words, control energy is suppressed in order to obtain power generation energy, and there is a trade-off relationship between power generation and damping.

このように、従来技術による制振装置および振動発電装置はいずれも、振動を受ける構造物とは別個に駆動重錘体を設けて、駆動重錘体の運動エネルギを制振あるいは電気エネルギに変換することを基本原理としていた。このため、制振と振動発電の両立が困難になっていた。 In this way, both the vibration damping device and the vibration power generation device according to the prior art provide a driving weight body separately from the structure that receives vibration, and convert the kinetic energy of the driving weight body into vibration damping or electrical energy. The basic principle was to do so. This has made it difficult to achieve both vibration damping and vibration power generation.

特許第4002899号公報Patent No. 4002899 特許第5695991号公報Patent No. 5695991

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、振動を抑制することができるとともに振動エネルギを電気エネルギに変換することができる制振発電装置、制振発電システムおよび風力発電システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of these points, and provides a vibration-damped power generation device, a vibration-damped power generation system, and a wind power generation system that can suppress vibration and convert vibration energy into electrical energy. The purpose is to provide

実施の形態による制振発電装置は、第1構造体と、第2構造体と、変換機構と、装置発電機と、を備えている。第2構造体は、第1構造体に弾性的に支持され、第1構造体に対して相対変位可能になっている。変換機構は、変換回転子を含み、第1構造体と第2構造体との間の相対変位を変換回転子の回転変位に変換する。装置発電機は、変換回転子の回転変位で発電を行う。変換回転子は、第1構造体と第2構造体との間の相対変位による振動を低減する慣性質量要素として機能する。 The vibration damping power generation device according to the embodiment includes a first structure, a second structure, a conversion mechanism, and a device generator. The second structure is elastically supported by the first structure and is movable relative to the first structure. The conversion mechanism includes a conversion rotor and converts a relative displacement between the first structure and the second structure into a rotational displacement of the conversion rotor. The device generator generates electricity using the rotational displacement of the conversion rotor. The conversion rotor functions as an inertial mass element that reduces vibrations due to relative displacement between the first structure and the second structure.

実施形態による制振発電システムは、上述の制振発電装置と、制振発電装置の装置発電機の発電電力を直流電力に変換して出力する直流変換装置と、直流変換装置から出力された直流電力を蓄電する蓄電装置と、を備えている。 The damped power generation system according to the embodiment includes the above-mentioned damped power generation device, a DC converter that converts the generated power of the device generator of the damped power generator into DC power and outputs it, and a DC power output from the DC power converter. It is equipped with a power storage device that stores electric power.

実施形態による風力発電システムは、風力発電設備を制御する補機に電力を供給するシステムである。風力発電システムは、上述の制振発電装置と、補機に電力を供給する補機電力系統と、制振発電装置の装置発電機の装置発電電力を前記補機電力系統に供給する装置発電系統と、を備えている。装置発電系統は、装置発電電力を直流電力に変換して出力する直流変換装置と、直流変換装置から出力された直流電力を交流電力に変換して出力する交流変換装置と、を含んでいる。 The wind power generation system according to the embodiment is a system that supplies power to auxiliary equipment that controls wind power generation equipment. The wind power generation system includes the above-mentioned vibration suppressed power generation device, an auxiliary power system that supplies power to the auxiliary devices, and a device power generation system that supplies the device generated power of the device generator of the vibration suppressed power generation device to the auxiliary power system. It is equipped with. The device power generation system includes a DC converter that converts device-generated power into DC power and outputs the DC power, and an AC converter that converts the DC power output from the DC converter into AC power and outputs the AC power.

本発明によれば、振動を抑制するとともに振動エネルギを電気エネルギに変換することができる。 According to the present invention, vibration can be suppressed and vibration energy can be converted into electrical energy.

図1は、本発明の第1の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a vibration damping power generation device according to a first embodiment of the present invention. 図2は、一般的なスパー型洋上風力発電設備を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a typical spar type offshore wind power generation facility. 図3は、図1の制振発電装置の力学モデルを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a dynamic model of the vibration damping power generation device of FIG. 1. 図4は、図1の制振発電装置において慣性質量の効果を比較する振動伝達率を示す線図である。FIG. 4 is a diagram showing the vibration transmissibility for comparing the effect of inertial mass in the vibration damping power generation device of FIG. 図5は、図1の制振発電装置において減衰比の効果を比較する振動伝達率を示す線図である。FIG. 5 is a diagram showing the vibration transmissibility for comparing the effects of the damping ratio in the vibration damping power generation device of FIG. 図6は、本発明の第2の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a vibration damping power generation device according to a second embodiment of the present invention. 図7は、本発明の第3の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a vibration damping power generation device according to a third embodiment of the present invention. 図8は、本発明の第4の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a vibration damping power generation device according to a fourth embodiment of the present invention. 図9は、本発明の第5の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a vibration damping power generation device according to a fifth embodiment of the present invention. 図10は、図9の制振発電装置の力学モデルを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a dynamic model of the vibration damping power generation device of FIG. 9. 図11は、図9の制振発電装置において振動伝達率を示す線図である。FIG. 11 is a diagram showing the vibration transmissibility in the vibration damping power generation device of FIG. 図12は、本発明の第6の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。FIG. 12 is a schematic sectional view showing a vibration damping power generation device according to a sixth embodiment of the present invention. 図13は、本発明の第7の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a vibration damping power generation device according to a seventh embodiment of the present invention. 図14は、本発明の第8の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a vibration damping power generation device according to an eighth embodiment of the present invention. 図15は、本発明の第9の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。FIG. 15 is a schematic sectional view showing a vibration damping power generation device according to a ninth embodiment of the present invention. 図16は、図15に示す変換機構の変形例を示す模式斜視図である。FIG. 16 is a schematic perspective view showing a modification of the conversion mechanism shown in FIG. 15. 図17は、本発明の第10の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing a vibration damping power generation device according to a tenth embodiment of the present invention. 図18は、図17の制振発電装置の変形例を示す概略斜視図である。FIG. 18 is a schematic perspective view showing a modification of the vibration damping power generation device of FIG. 17. 図19は、本発明の第11の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。FIG. 19 is a schematic sectional view showing a vibration damping power generation device according to an eleventh embodiment of the present invention. 図20は、本発明の第12の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing a vibration damping power generation device according to a twelfth embodiment of the present invention. 図21は、本発明の第13の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing a vibration damping power generation device according to a thirteenth embodiment of the present invention. 図22は、本発明の第14の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。FIG. 22 is a schematic cross-sectional view showing a vibration damping power generation device according to a fourteenth embodiment of the present invention. 図23は、本発明の第15の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。FIG. 23 is a schematic cross-sectional view showing a vibration damping power generation device according to a fifteenth embodiment of the present invention. 図24は、本発明の第16の実施の形態における制振発電装置を示す概略断面図である。FIG. 24 is a schematic cross-sectional view showing a vibration damping power generation device according to a sixteenth embodiment of the present invention. 図25は、本発明の第17の実施の形態における制振発電システムを示す図である。FIG. 25 is a diagram showing a vibration damping power generation system according to the seventeenth embodiment of the present invention. 図26は、本発明の第18の実施の形態における風力発電システムを示す図である。FIG. 26 is a diagram showing a wind power generation system according to the eighteenth embodiment of the present invention. 図27は、本発明の第19の実施の形態における風力発電システムを示す図である。FIG. 27 is a diagram showing a wind power generation system according to the nineteenth embodiment of the present invention. 図28は、本発明の第20の実施の形態における風力発電システムを示す図である。FIG. 28 is a diagram showing a wind power generation system according to the twentieth embodiment of the present invention. 図29は、本発明の第21の実施の形態における風力発電システムを示す図である。FIG. 29 is a diagram showing a wind power generation system according to the twenty-first embodiment of the present invention. 図30は、図29の変形例を示す図である。FIG. 30 is a diagram showing a modification of FIG. 29.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態による制振発電装置、制振発電システムおよび風力発電システムについて説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, with reference to drawings, a vibration damping power generation device, a vibration damping power generation system, and a wind power generation system according to embodiments of the present invention will be described.

(第1の実施の形態)
まず、図1~図5を用いて、本実施の形態による制振発電装置について説明する。ここでは、洋上風力発電設備に適用された制振発電装置の例について説明する。しかしながら、制振発電装置の適用例はこれに限られることはない。
(First embodiment)
First, the vibration damping power generation device according to the present embodiment will be explained using FIGS. 1 to 5. Here, an example of a vibration damping power generation device applied to an offshore wind power generation facility will be described. However, the application example of the damped power generation device is not limited to this.

本実施の形態による制振発電装置20を説明する前に、一般的な洋上風力発電設備1について、図2を用いて説明する。図2は、スパー型洋上風力発電設備の一例を示している。 Before explaining the damped power generation device 20 according to the present embodiment, a general offshore wind power generation facility 1 will be explained using FIG. 2. FIG. 2 shows an example of a spar type offshore wind power generation facility.

図2に示す洋上風力発電設備1は、洋上に浮かぶ浮体2と、塔構造体3と、風力発電機本体4と、を備えている。 The offshore wind power generation facility 1 shown in FIG. 2 includes a floating body 2 floating on the ocean, a tower structure 3, and a wind power generator main body 4.

浮体2は、垂直方向に細長に延びている。浮体2の一部は、水面下に位置して、浸漬している。水面は、図2等において符号Wで示す。浮体2は、円筒状に形成されており、水圧に耐えるように構成されている。浮体2の下部には、コンクリート等の重量物またはバラスト水等が充填された重錘部2aが設けられている。このことにより、浮体2の重心を低くして、洋上に浮かぶ浮体2の安定性を高めている。そして、浮体2の浮力と洋上風力発電設備1全体の重力が平衡しており、洋上風力発電設備1全体としての安定性向上を図っている。 The floating body 2 is elongated in the vertical direction. A part of the floating body 2 is located below the water surface and is immersed. The water surface is indicated by the symbol W in FIG. 2 and the like. The floating body 2 is formed in a cylindrical shape and is configured to withstand water pressure. A weight portion 2a filled with a heavy object such as concrete or ballast water is provided at the lower part of the floating body 2. This lowers the center of gravity of the floating body 2 and increases the stability of the floating body 2 floating on the ocean. The buoyancy of the floating body 2 and the gravity of the entire offshore wind power generation facility 1 are balanced, and the stability of the offshore wind power generation facility 1 as a whole is improved.

浮体2の上端には、支持架台2bが設けられている。支持架台2bは、水平方向に延びており、水面の上方に位置している。 A support frame 2b is provided at the upper end of the floating body 2. The support frame 2b extends horizontally and is located above the water surface.

塔構造体3は、浮体2の上方に位置しており、支持架台2bから上方に延びている。塔構造体3は、垂直方向に細長に延びるように柱状に形成されている。 The tower structure 3 is located above the floating body 2 and extends upward from the support pedestal 2b. The tower structure 3 is formed into a columnar shape so as to extend vertically.

風力発電機本体4は、塔構造体3の上端に設けられている。風力発電機本体4は、風向等に応じて塔構造体3に対して水平面内で回転可能になっている。風力発電機本体4は、塔構造体3に支持されたナセル4aと、ナセル4aに回転可能に設けられた発電用回転翼4bと、を含んでいる。ナセル4a内に、発電用回転翼4bの回転によって発電を行う風力発電機4cが内蔵されている。発電用回転翼4bは、複数のブレード4dを含んでいる。 The wind power generator main body 4 is provided at the upper end of the tower structure 3. The wind power generator main body 4 is rotatable within a horizontal plane with respect to the tower structure 3 depending on the wind direction and the like. The wind power generator main body 4 includes a nacelle 4a supported by the tower structure 3, and a power generation rotor 4b rotatably provided on the nacelle 4a. A wind power generator 4c that generates power by rotating a power generation rotor 4b is built into the nacelle 4a. The power generation rotor 4b includes a plurality of blades 4d.

このように洋上風力発電設備1の浮体2および塔構造体3は、波の加振力を受けて、垂直方向に振動する。この振動は、ヒーブとも称する。 In this way, the floating body 2 and tower structure 3 of the offshore wind power generation facility 1 vibrate in the vertical direction under the vibration force of the waves. This vibration is also called heave.

浮体2は、上述したように洋上に浮かんでいるため、静止系に対して弾性的に支持されているとみなすことができる。このことを模式化するために、図2では、ばね定数kを有する仮想弾性体5によって、浮体2が静止系に対して弾性的に支持されている。仮想弾性体5は、ばね部材が存在していることを示しているのではなく、周囲の水から受ける浮力によって浮体2が垂直方向に運動することを模式的に示すために用いている。 Since the floating body 2 is floating on the ocean as described above, it can be considered to be elastically supported with respect to the stationary system. To illustrate this, in FIG. 2, the floating body 2 is elastically supported with respect to the stationary system by a virtual elastic body 5 having a spring constant k0 . The virtual elastic body 5 is used not to indicate the presence of a spring member, but to schematically indicate that the floating body 2 moves in the vertical direction due to the buoyant force received from the surrounding water.

水面における浮体2の断面積は、洋上風力発電設備1全体の質量に対して小さい。このため、浮体2の固有振動数は、10-3Hzオーダーであり、極めて低い。洋上における波の周期は、一般に、2s~20s程度であり、波の振動数は、0.05Hz~0.5Hz程度である。このため、洋上風力発電設備1の固有振動数は、波の振動数に対して十分に離調されており、洋上風力発電設備1が、波と共振することが回避されている。このように、洋上風力発電設備1は、波で大きな振幅が発生しないように設計されている。このため、波の振動数の離調率から決定される応答倍率に比例して、洋上風力発電設備1の振幅は抑制される。しかしながら、浮力による仮想弾性体5のばね定数kは極めて小さいことから、好天時においても浮体2には数十センチメートルを超える振幅の発生が予想される。このため、洋上風力発電設備1の振幅は、上述したように離調により抑制されたとしても、大きくなり得る。この振幅は、電動機等の回転電機の不釣合い振動の振幅がミクロンメートル単位であることと比較しても大きい。そして、悪天候時等のように波の高さが増大すると、波の高さに比例して浮体21の振幅は増大し得る。 The cross-sectional area of the floating body 2 on the water surface is small compared to the mass of the entire offshore wind power generation facility 1. Therefore, the natural frequency of the floating body 2 is on the order of 10 −3 Hz, which is extremely low. The period of waves on the ocean is generally about 2 seconds to 20 seconds, and the frequency of waves is about 0.05 Hz to 0.5 Hz. Therefore, the natural frequency of the offshore wind power generation facility 1 is sufficiently detuned from the frequency of waves, and the offshore wind power generation facility 1 is prevented from resonating with the waves. In this way, the offshore wind power generation facility 1 is designed so that waves do not generate large amplitudes. Therefore, the amplitude of the offshore wind power generation facility 1 is suppressed in proportion to the response magnification determined from the detuning rate of the wave frequency. However, since the spring constant k 0 of the virtual elastic body 5 due to buoyancy is extremely small, it is expected that an amplitude exceeding several tens of centimeters will occur in the floating body 2 even in good weather. Therefore, the amplitude of the offshore wind power generation facility 1 can become large even if it is suppressed by detuning as described above. This amplitude is large compared to the amplitude of unbalanced vibration of a rotating electric machine such as an electric motor, which is on the order of micrometers. When the height of waves increases, such as during bad weather, the amplitude of the floating body 21 may increase in proportion to the height of the waves.

洋上風力発電設備1は、風力発電機本体4を制御する補機6(図26参照)を含んでいる。補機6は、風向、風速等の風況に応じて、風力発電機本体4の方向、ブレード4dのピッチ(偏角)および浮体を、外部電力を用いて制御する。このため、風力発電機本体4の振動は極力低減されていることが好ましい。例えば、悪天候時に振動が増大すると、その振動がブレード4d等への機械的な荷重として作用する。このため、風力発電機本体4に伝達する振動は低減されていることが好ましい。 The offshore wind power generation facility 1 includes an auxiliary machine 6 (see FIG. 26) that controls the wind power generator main body 4. The auxiliary machine 6 uses external power to control the direction of the wind power generator main body 4, the pitch (deflection angle) of the blades 4d, and the floating body according to wind conditions such as wind direction and wind speed. For this reason, it is preferable that the vibrations of the wind power generator main body 4 be reduced as much as possible. For example, when vibration increases during bad weather, the vibration acts as a mechanical load on the blade 4d and the like. For this reason, it is preferable that the vibrations transmitted to the wind power generator main body 4 be reduced.

洋上風力発電設備1では、上述したように風力発電機本体4の方向等を制御するために、外部電源から補機6に外部電力が供給される。しかしながら、洋上風力発電設備1は孤立しているため、悪天候時等に電力供給系統が喪失されると制御を行うことが困難になる。場合によっては、風の力によってブレード4dが破損する場合も考えられる。このため、洋上風力発電設備1では、蓄電池または非常用ディーゼル発電機等の非常用電源が搭載されている。このことにより、外部電源が喪失された場合であっても、制御不能となる事態を回避している。しかしながら、外部電源喪失が長期間継続する場合には、非常用電源による電源供給が限界に達する可能性も考えられる。 In the offshore wind power generation facility 1, external power is supplied from an external power source to the auxiliary equipment 6 in order to control the direction of the wind power generator main body 4, etc., as described above. However, since the offshore wind power generation facility 1 is isolated, it becomes difficult to control it if the power supply system is lost during bad weather or the like. In some cases, the blade 4d may be damaged by the force of the wind. For this reason, the offshore wind power generation facility 1 is equipped with an emergency power source such as a storage battery or an emergency diesel generator. This prevents loss of control even if external power is lost. However, if the loss of external power continues for a long period of time, there is a possibility that the power supply from the emergency power source will reach its limit.

このような状況を考慮すると、波による振動を抑制するとともに電力を得ることができる制振発電装置20は、洋上風力発電設備1の安定的な運転と非常時の電源維持の観点から有益である。 Considering this situation, the damped power generation device 20 that can suppress vibrations caused by waves and obtain electric power is beneficial from the viewpoint of stable operation of the offshore wind power generation facility 1 and maintenance of power supply in an emergency. .

次に、図1を用いて、本実施の形態による制振発電装置20について説明する。本実施の形態では、制振発電装置20が、図1に示す洋上風力発電設備10に適用されている例について説明する。ここでは、洋上風力発電設備10として、スパー型洋上風力発電設備を例にとって説明するが、スパー型洋上風力発電設備に限られることはなく、任意の型の洋上風力発電設備であってもよい。 Next, a vibration damping power generation device 20 according to the present embodiment will be described using FIG. 1. In this embodiment, an example in which a damped power generation device 20 is applied to an offshore wind power generation facility 10 shown in FIG. 1 will be described. Here, a spar-type offshore wind power generation facility will be explained as an example of the offshore wind power generation facility 10, but the offshore wind power generation facility is not limited to the spar type offshore wind power generation facility, and may be any type of offshore wind power generation facility.

図1に示す制振発電装置20は、支持構造体30と、塔構造体40と、第1弾性体50と、変換機構70と、装置発電機80と、を備えている。洋上風力発電設備10は、この制振発電装置20と、上述した風力発電機本体4と、で構成されている。 The damped power generation device 20 shown in FIG. 1 includes a support structure 30, a tower structure 40, a first elastic body 50, a conversion mechanism 70, and a device generator 80. The offshore wind power generation facility 10 is comprised of this vibration damping power generation device 20 and the wind power generator main body 4 described above.

支持構造体30は、第1構造体の一例である。支持構造体30は、浮体31を含んでいる。浮体31は、中心軸線L1に沿って延びるように形成されている。すなわち、浮体31は、中心軸線L1に沿って細長に延びており、円筒状に形成されている。浮体31が横揺れしていない状態では、中心軸線L1は、垂直方向に沿っている。浮体31の一部は、水面下に位置して、周囲の海水に浸漬している。浮体31は、水圧に耐えるように構成されている。 The support structure 30 is an example of a first structure. The support structure 30 includes a floating body 31. The floating body 31 is formed to extend along the central axis L1. That is, the floating body 31 is elongated along the central axis L1 and is formed in a cylindrical shape. When the floating body 31 is not rolling, the central axis L1 is along the vertical direction. A part of the floating body 31 is located below the water surface and immersed in the surrounding seawater. The floating body 31 is configured to withstand water pressure.

浮体31の下部には、コンクリート等の重量物またはバラスト水等が充填された重錘部32が設けられている。このことにより、浮体31の重心を低くして、洋上に浮かぶ浮体31の安定性を高めている。そして、浮体31の浮力と洋上風力発電設備10全体の重力が平衡しており、洋上風力発電設備10全体としての安定性向上を図っている。 A weight section 32 filled with a heavy object such as concrete or ballast water is provided at the lower part of the floating body 31. This lowers the center of gravity of the floating body 31 and increases the stability of the floating body 31 floating on the ocean. The buoyancy of the floating body 31 and the gravity of the entire offshore wind power generation facility 10 are balanced, and the stability of the offshore wind power generation facility 10 as a whole is improved.

浮体31は、塔構造体40の下側部分40a(一部分の一例)を収容する第1空洞部33を含んでいる。第1空洞部33は、中心軸線L1に沿う軸方向dに延びている。第1空洞部33の直径は、塔構造体40の外径よりも大きくなっている。 The floating body 31 includes a first cavity 33 that accommodates a lower portion 40a (an example of a portion) of the tower structure 40. The first cavity portion 33 extends in the axial direction d along the central axis L1. The diameter of the first cavity 33 is larger than the outer diameter of the tower structure 40.

浮体31の内周面に、軸方向dに延びるガイドレール(図示せず)が設けられていてもよい。この場合、浮体31に対する塔構造体40の相対変位を軸方向dに案内することができる。また、浮体31の内周面には、複数のローラ34が設けられていてもよい。ローラ34は、塔構造体40の外周面に対して転動可能になっている。このことにより、浮体31に対する塔構造体40の相対変位を円滑に行うことができる。 A guide rail (not shown) extending in the axial direction d may be provided on the inner peripheral surface of the floating body 31. In this case, the relative displacement of the tower structure 40 with respect to the floating body 31 can be guided in the axial direction d. Further, a plurality of rollers 34 may be provided on the inner peripheral surface of the floating body 31. The roller 34 can roll against the outer peripheral surface of the tower structure 40. Thereby, relative displacement of the tower structure 40 with respect to the floating body 31 can be performed smoothly.

浮体31は、図2に示す浮体2の仮想弾性体5と同様に、ばね定数kを有する仮想弾性体60によって静止系に対して弾性的に支持されている。 The floating body 31 is elastically supported with respect to the stationary system by a virtual elastic body 60 having a spring constant k 0 , similar to the virtual elastic body 5 of the floating body 2 shown in FIG.

浮体31の上端に、発電機支持架台35が設けられている。発電機支持架台35は、水平方向に延びており、水面の上方に位置している。発電機支持架台35は、浮体31に固定されており、装置発電機80を支持している。発電機支持架台35は、塔構造体40が通過する貫通孔36を含んでいる。 A generator support pedestal 35 is provided at the upper end of the floating body 31. The generator support pedestal 35 extends horizontally and is located above the water surface. The generator support pedestal 35 is fixed to the floating body 31 and supports the device generator 80. The generator support frame 35 includes a through hole 36 through which the tower structure 40 passes.

塔構造体40は、第2構造体の一例である。塔構造体40は、軸方向dに延びている。すなわち、塔構造体40は、軸方向dに細長に延びており、円筒状に形成されている。塔構造体40の下側部分40aは、浮体31の第1空洞部33に収容されており、第1空洞部33から発電機支持架台35を越えて上方に延びている。塔構造体40は、浮体31と同芯に位置づけられていてもよい。 The tower structure 40 is an example of a second structure. The tower structure 40 extends in the axial direction d. That is, the tower structure 40 is elongated in the axial direction d and is formed in a cylindrical shape. The lower portion 40a of the tower structure 40 is accommodated in the first cavity 33 of the floating body 31, and extends upward from the first cavity 33 beyond the generator support frame 35. The tower structure 40 may be positioned concentrically with the floating body 31.

塔構造体40は、支持構造体30に弾性的に接続されている。本実施の形態においては、塔構造体40は、浮体31に弾性的に支持されている。そして、塔構造体40は、浮体31に対して相対変位可能に構成されている。本実施の形態においては、浮体31と塔構造体40は、軸方向dに並進変位可能になっている。塔構造体40の上端には、上述した風力発電機本体4が設けられている。 Tower structure 40 is resiliently connected to support structure 30. In this embodiment, the tower structure 40 is elastically supported by the floating body 31. The tower structure 40 is configured to be movable relative to the floating body 31. In this embodiment, the floating body 31 and the tower structure 40 are capable of translational displacement in the axial direction d. The above-mentioned wind power generator main body 4 is provided at the upper end of the tower structure 40.

本実施の形態による第1弾性体50は、塔構造体40を浮体31に弾性的に連結している。第1弾性体50は、ばね定数kを有している。第1弾性体50は、例えば、コイルばねなどのばね部材によって構成されていてもよい。 The first elastic body 50 according to this embodiment elastically connects the tower structure 40 to the floating body 31. The first elastic body 50 has a spring constant k1 . The first elastic body 50 may be constituted by a spring member such as a coil spring, for example.

変換機構70は、変換回転子71を含んでおり、浮体31と塔構造体40との間の相対変位を、変換回転子71の回転変位に変換する機構である。変換機構70は、ラックレール72と、ピニオン歯車73と、を含んでいる。 The conversion mechanism 70 includes a conversion rotor 71 and is a mechanism that converts the relative displacement between the floating body 31 and the tower structure 40 into a rotational displacement of the conversion rotor 71. The conversion mechanism 70 includes a rack rail 72 and a pinion gear 73.

ラックレール72は、ラックの一例であって、塔構造体40の外周面に設けられている。ラックレール72は、軸方向dに延びている。ラックレール72は、浮体31の第1空洞部33内に挿入可能になっている。 The rack rail 72 is an example of a rack, and is provided on the outer peripheral surface of the tower structure 40. The rack rail 72 extends in the axial direction d. The rack rail 72 can be inserted into the first cavity 33 of the floating body 31.

ピニオン歯車73は、発電機支持架台35に回転可能に支持されている。ピニオン歯車73は、上述した変換回転子71を構成している。ピニオン歯車73は、ラックレール72の歯に噛み合っており、塔構造体40と浮体31との間の軸方向dの並進相対変位を、回転変位に変換する。本実施の形態においては、ピニオン歯車73は、発電機回転子81に同軸で連結されている。図1においては、ピニオン歯車73のピッチ円半径がrで示されている。 The pinion gear 73 is rotatably supported by the generator support frame 35. The pinion gear 73 constitutes the conversion rotor 71 described above. The pinion gear 73 meshes with the teeth of the rack rail 72, and converts a relative translational displacement in the axial direction d between the tower structure 40 and the floating body 31 into a rotational displacement. In this embodiment, pinion gear 73 is coaxially connected to generator rotor 81. In FIG. 1, the pitch radius of the pinion gear 73 is indicated by r.

装置発電機80は、発電機支持架台35に固定的に支持されている。装置発電機80は、変換回転子71の双方向の回転変位で発電を行うように構成されている。装置発電機80は、発電機回転子81を含んでおり、回転電機として構成されている。本実施の形態においては、発電機回転子81は、水平方向に沿う回転軸線を有している。図1においては、発電機回転子81の回転軸線は、紙面に直交する方向に沿っている。また、図1においては、発電機支持架台35に1台の装置発電機80が設置されている。1台の変換機構70によって塔構造体40の相対変位から変換された回転変位が、この装置発電機80の発電機回転子81に伝達される。 The device generator 80 is fixedly supported by the generator support pedestal 35. The device generator 80 is configured to generate power by bidirectional rotational displacement of the conversion rotor 71. The device generator 80 includes a generator rotor 81 and is configured as a rotating electric machine. In this embodiment, generator rotor 81 has a rotation axis along the horizontal direction. In FIG. 1, the rotational axis of the generator rotor 81 is along a direction perpendicular to the plane of the paper. Further, in FIG. 1, one device generator 80 is installed on the generator support pedestal 35. The rotational displacement converted from the relative displacement of the tower structure 40 by one conversion mechanism 70 is transmitted to the generator rotor 81 of the device generator 80.

このように構成された本実施の形態による制振発電装置20は、図3に示す力学モデルに模式化される。図3に示すMは浮体31の質量であり、mは塔構造体40の質量であり、kは仮想弾性体60のばね定数であり、kは第1弾性体50のばね定数である。mは慣性質量であり、cは減衰係数である。浮体31の変位をX、塔構造体40の変位をxで表している。 The vibration damping power generation device 20 according to this embodiment configured as described above is schematically represented by a dynamic model shown in FIG. M shown in FIG. 3 is the mass of the floating body 31, m is the mass of the tower structure 40, k0 is the spring constant of the virtual elastic body 60, and k1 is the spring constant of the first elastic body 50. . m S is the inertial mass and c S is the damping coefficient. The displacement of the floating body 31 is represented by X, and the displacement of the tower structure 40 is represented by x.

より具体的には、浮体31の質量Mは、浮体31の質量に、発電機支持架台35の質量と、装置発電機80の固定子の質量と、波による付随質量とが加えられた質量である。塔構造体40の質量mは、塔構造体40の質量に、風力発電機本体4の質量が加えられた質量である。減衰係数cは、装置発電機80の仕様によって決定される。 More specifically, the mass M of the floating body 31 is the mass of the floating body 31 plus the mass of the generator support frame 35, the mass of the stator of the device generator 80, and the incidental mass due to waves. be. The mass m of the tower structure 40 is the mass of the tower structure 40 plus the mass of the wind power generator main body 4. The damping coefficient c S is determined by the specifications of the device generator 80 .

慣性質量mは、変換回転子71の慣性モーメントをI、発電機回転子81の慣性モーメントをIとすると、上述したピニオン歯車73のピッチ円半径rを用いると、以下の式(1)により求められる。

Figure 0007419282000001
なお、慣性モーメントI、Iは、ピニオン歯車73または発電機回転子81にフライホイールを取り付けて調整することができる。このように、変換回転子71および発電機回転子81は、浮体31と塔構造体40との間の相対変位による振動を低減する慣性質量要素として機能している。 The inertial mass m S can be calculated using the following formula ( 1 ).
Figure 0007419282000001
Note that the moments of inertia I 1 and I 2 can be adjusted by attaching a flywheel to the pinion gear 73 or the generator rotor 81. In this way, the conversion rotor 71 and the generator rotor 81 function as inertial mass elements that reduce vibrations due to relative displacement between the floating body 31 and the tower structure 40.

質量Mは、浮体31の運動によって慣性力

Figure 0007419282000002
を作用させる。慣性質量mは、浮体31と塔構造体40との相対運動によって慣性力
Figure 0007419282000003
を浮体31および塔構造体40に作用させる。図3においては、慣性質量mによる慣性力の作用を、2つの“/”で“○”を挟んだ記号で表しており、一般の質量と区別した記号を用いている。 The mass M is caused by the inertial force due to the movement of the floating body 31.
Figure 0007419282000002
to act. The inertial mass m S is caused by the inertial force due to the relative movement between the floating body 31 and the tower structure 40
Figure 0007419282000003
is applied to the floating body 31 and the tower structure 40. In FIG. 3, the action of the inertial force due to the inertial mass mS is represented by a symbol with an "o" sandwiched between two "/", and the symbol is used to distinguish it from a general mass.

図3に示す力学モデルの運動方程式は、2自由度系の運動方程式となり、以下の式(2)に示すようになる。

Figure 0007419282000004
ここで、Fは波の加振力である。一般的な構造物では、左辺の質量行列は、対角行列となる。本実施の形態においては、非対角項に、“-m”が入っている。 The equation of motion of the dynamic model shown in FIG. 3 is an equation of motion of a two-degree-of-freedom system, as shown in equation (2) below.
Figure 0007419282000004
Here, F is the wave excitation force. In a typical structure, the mass matrix on the left side is a diagonal matrix. In this embodiment, "-m S " is included in the off-diagonal term.

式(2)から、浮体31の変位Xに対する塔構造体40の変位xの振動伝達率関数を求めると、図4および図5が得られる。ここで、振動伝達率関数T(ν)は、

Figure 0007419282000005
で表される。図4および図5に示すνは加振角振動数比であり、
Figure 0007419282000006
で表される。このうちωは加振角振動数である。ωnは角固有振動数であり、
Figure 0007419282000007
で表される。ξは質量比であり、
Figure 0007419282000008
で表される。ζは減衰比であり、
Figure 0007419282000009
で表される。なお、式(2)において、質量Mが十分に大きく、かつばね定数kが十分に小さいため、浮体31の固有振動数が、加振振動数である波の振動数よりも十分に低くなる。このため、簡易的に式(2)を1自由度系として取り扱い、図4および図5に示す振動伝達率関数T(ν)を得た。 When the vibration transmissibility function of the displacement x of the tower structure 40 with respect to the displacement X of the floating body 31 is determined from equation (2), FIGS. 4 and 5 are obtained. Here, the vibration transmissibility function T(ν) is
Figure 0007419282000005
It is expressed as ν shown in FIGS. 4 and 5 is the excitation angular frequency ratio,
Figure 0007419282000006
It is expressed as Among these, ω is the excitation angular frequency. ωn is the angular natural frequency,
Figure 0007419282000007
It is expressed as ξ is the mass ratio,
Figure 0007419282000008
It is expressed as ζ is the damping ratio,
Figure 0007419282000009
It is expressed as In addition, in equation (2), since the mass M is sufficiently large and the spring constant k0 is sufficiently small, the natural frequency of the floating body 31 is sufficiently lower than the frequency of the wave which is the excitation frequency. . For this reason, equation (2) was simply treated as a one-degree-of-freedom system, and the vibration transfer rate function T(ν) shown in FIGS. 4 and 5 was obtained.

図4は、減衰比ζを0.01として、質量比ξを変化させた場合の振動伝達率Tを示している。破線は、ξ=0である場合の振動伝達率Tを示しているが、この場合、慣性質量m=0となる。すなわち、破線は、装置発電機80および変換機構70が存在していない場合の振動伝達率Tを示している。ν=0ではT=1であり、振動数比νが増加するにつれて振動伝達率Tも増加し、ν=1において振動伝達率Tが最大になる。すなわち、ν=1は、加振角振動数ωと角固有振動数ωとが等しくなっており、このときに共振点が現れている。共振点から振動数比νが増加するにつれて振動伝達率Tは減少し、

Figure 0007419282000010
のときに、T=1に達する。更に振動数比νが増加すると、振動伝達率Tは更に減少するが、減少は緩やかで、広い範囲でT=1よりも低い状態が維持される。 FIG. 4 shows the vibration transmissibility T when the damping ratio ζ is 0.01 and the mass ratio ξ is changed. The broken line shows the vibration transmissibility T when ξ=0, in which case the inertial mass m S =0. That is, the broken line indicates the vibration transmissibility T when the device generator 80 and the conversion mechanism 70 are not present. When ν=0, T=1, and as the frequency ratio ν increases, the vibration transmissibility T also increases, and when ν=1, the vibration transmissibility T becomes maximum. That is, when ν=1, the excitation angular frequency ω and the angular natural frequency ω n are equal, and a resonance point appears at this time. As the frequency ratio ν increases from the resonance point, the vibration transmissibility T decreases,
Figure 0007419282000010
T=1 is reached when . As the frequency ratio ν further increases, the vibration transmissibility T further decreases, but the decrease is gradual and remains lower than T=1 over a wide range.

これに対して、図3に示すように、質量Mと質量mとの間に慣性質量mを付加すると、共振点における振動数比νが小さくなるとともに、共振点よりも大きい振動数比νにおける振動伝達率Tが低下する傾向にある。 On the other hand, as shown in FIG. 3, when an inertial mass m S is added between masses M and m, the frequency ratio ν at the resonance point becomes smaller and the frequency ratio ν is larger than the resonance point. The vibration transmissibility T tends to decrease.

例えば、ξ=0.5である場合に、共振点における振動数比νは、

Figure 0007419282000011
程度に低下する。そして、振動数比νが、
Figure 0007419282000012
において、実質的にT=0となる。ここから振動数比νが増加すると、振動伝達率Tは緩やかに増加するが、増加は緩やかで、広い範囲でT=1よりも低い状態が維持される。 For example, when ξ=0.5, the frequency ratio ν at the resonance point is
Figure 0007419282000011
decreases to a certain degree. And the frequency ratio ν is
Figure 0007419282000012
, substantially T=0. As the frequency ratio ν increases from here, the vibration transmissibility T gradually increases, but the increase is gradual and remains lower than T=1 over a wide range.

また、ξ=1.0である場合には、共振点における振動数比νは、

Figure 0007419282000013
となる。そして、ν=1で、実質的にT=0となる。ここから振動数比νが増加すると、振動伝達率Tは増加するが、振動伝達率Tの増加は緩やかで、広い範囲でT=1よりも低い状態が維持される。 Moreover, when ξ=1.0, the frequency ratio ν at the resonance point is
Figure 0007419282000013
becomes. Then, when ν=1, T=0 essentially. As the frequency ratio ν increases from here, the vibration transmissibility T increases, but the increase in the vibration transmissibility T is gradual and remains lower than T=1 over a wide range.

このように慣性質量mを付加すると、振動伝達率Tが1よりも低い範囲を拡げることができる。この場合、塔構造体40の変位を小さくできる振動数比νの範囲を拡げることができ、より広い振動数比νの範囲において、塔構造体40の変位を小さくすることができる。 By adding the inertial mass m S in this way, it is possible to expand the range in which the vibration transmissibility T is lower than 1. In this case, the range of frequency ratios ν in which the displacement of the tower structure 40 can be reduced can be expanded, and the displacement of the tower structure 40 can be reduced in a wider range of frequency ratios ν.

ここで、T=0となる振動数比は遮断振動数比νと呼ばれ、

Figure 0007419282000014
で表される。例えば、遮断振動数は、
Figure 0007419282000015
で表されるが、この遮断振動数を、加振振動数である波の振動数fwに一致させるまたは近づける場合には、振動伝達率Tは小さくなり、0(ゼロ)または0に近い値になる。このことにより、塔構造体40の振動を抑制し、塔構造体40を実質的に静止させることができる。 Here, the frequency ratio at which T=0 is called the cut-off frequency ratio ν S ,
Figure 0007419282000014
It is expressed as For example, the cutoff frequency is
Figure 0007419282000015
However, when this cutoff frequency is made to match or approach the wave frequency fw, which is the excitation frequency, the vibration transmissibility T becomes smaller and becomes 0 (zero) or a value close to 0. Become. Thereby, vibration of the tower structure 40 can be suppressed and the tower structure 40 can be made substantially stationary.

図5は、質量比をξ=1.0として、減衰比ζを変化させた場合の振動伝達率Tを示している。発電機回転子81に発生する電流は、発電機回転子81の回転速度に比例する。すなわち、装置発電機80の発電量が増加するにつれて減衰係数cは増加し、減衰比ζも大きくなる。図5に示すように、減衰比ζを0.01から0.1に増加させると、共振点の最大振幅が小さくなっている。一方、遮断振動数比νにおいては、減衰比ζを増加させるにつれて振動伝達率Tが増加する傾向が見られるが、その増加量はわずかである。すなわち、発電量を増加させることによって減衰比ζが10倍に増えたとしても、振動伝達率Tは1より十分に小さい。このため、塔構造体40の振動の抑制と、電気エネルギへの変換とを両立させることができることがわかる。 FIG. 5 shows the vibration transmissibility T when the damping ratio ζ is changed with the mass ratio ξ=1.0. The current generated in the generator rotor 81 is proportional to the rotation speed of the generator rotor 81. That is, as the amount of power generated by the device generator 80 increases, the damping coefficient c S increases, and the damping ratio ζ also increases. As shown in FIG. 5, when the damping ratio ζ is increased from 0.01 to 0.1, the maximum amplitude at the resonance point becomes smaller. On the other hand, in the cut-off frequency ratio ν S , there is a tendency for the vibration transmissibility T to increase as the damping ratio ζ increases, but the amount of increase is small. That is, even if the damping ratio ζ increases tenfold by increasing the amount of power generation, the vibration transmissibility T is sufficiently smaller than 1. Therefore, it can be seen that both vibration suppression of the tower structure 40 and conversion into electrical energy can be achieved.

上述のようにして装置発電機80における発電により得られた電力は、風力発電機本体4の方向等を制御する補機6に用いられてもよい。この場合、外部電源が喪失された場合であっても、非常時の補機6用の電源を維持することができ、風力発電機本体4が制御不能となる事態を回避できる。 The electric power obtained by the power generation in the device generator 80 as described above may be used for the auxiliary machine 6 that controls the direction of the wind power generator main body 4 and the like. In this case, even if the external power source is lost, the power source for the auxiliary equipment 6 in an emergency can be maintained, and a situation in which the wind power generator main body 4 becomes uncontrollable can be avoided.

このように本実施の形態によれば、浮体31と塔構造体40との間の相対変位が、変換回転子71の回転変位に変換され、変換回転子71の回転変位で装置発電機80が発電を行う。変換回転子71は、浮体31と塔構造体40との間の相対変位による振動を低減する慣性質量要素として機能している。このことにより、浮体31と塔構造体40との間の相対変位は、変換回転子71および発電機回転子81によって機能する慣性質量要素を介して伝達される。このため、波を受けることにより浮体31に与えられる振動が、塔構造体40に伝達されることを抑制することができる。また、変換回転子71の回転変位で装置発電機80が発電を行うことができる。この結果、塔構造体40の振動を抑制することができるとともに、振動エネルギを電気エネルギに変換することができる。すなわち、塔構造体40の振動の抑制と、電気エネルギへの変換とを両立させることができる。 As described above, according to the present embodiment, the relative displacement between the floating body 31 and the tower structure 40 is converted into the rotational displacement of the conversion rotor 71, and the rotational displacement of the conversion rotor 71 causes the device generator 80 to be activated. Generate electricity. The conversion rotor 71 functions as an inertial mass element that reduces vibrations due to relative displacement between the floating body 31 and the tower structure 40. Thereby, relative displacements between the floating body 31 and the tower structure 40 are transmitted via the inertial mass element, which is acted upon by the conversion rotor 71 and the generator rotor 81. Therefore, vibrations imparted to the floating body 31 by receiving waves can be suppressed from being transmitted to the tower structure 40. Further, the device generator 80 can generate electricity by rotational displacement of the conversion rotor 71. As a result, vibration of the tower structure 40 can be suppressed, and vibration energy can be converted into electrical energy. That is, it is possible to both suppress vibrations of the tower structure 40 and convert it into electrical energy.

また、本実施の形態によれば、装置発電機80は発電機回転子81を含み、発電機回転子81が、変換回転子71とともに慣性質量要素として機能している。このことにより、慣性質量を増大させることができ、浮体31の振動がから塔構造体40に伝達されることをより一層抑制することができる。このため、塔構造体40の振動をより一層抑制することができる。 Further, according to this embodiment, the device generator 80 includes a generator rotor 81, and the generator rotor 81 functions as an inertial mass element together with the conversion rotor 71. By this, the inertial mass can be increased, and the vibration of the floating body 31 can be further suppressed from being transmitted to the tower structure 40. Therefore, vibration of the tower structure 40 can be further suppressed.

また、本実施の形態によれば、浮体31は、塔構造体40の下側部分40aを収容する第1空洞部33を含んでいる。このことにより、塔構造体40の下側部分40aの外側に浮体31を配置することができる。このため、塔構造体40のせん断荷重(水平方向に作用する荷重)に対する制振発電装置20の強度を向上させることができる。 Further, according to this embodiment, the floating body 31 includes the first cavity portion 33 that accommodates the lower portion 40a of the tower structure 40. This allows the floating body 31 to be placed outside the lower portion 40a of the tower structure 40. Therefore, the strength of the vibration damping power generation device 20 against the shear load (load acting in the horizontal direction) on the tower structure 40 can be improved.

また、本実施の形態によれば、浮体31と塔構造体40は、中心軸線L1に沿う軸方向dに相対変位可能になっており、変換機構70は、塔構造体40に設けられた、軸方向dに延びるラックレール72と、ラックレール72の歯に噛み合うピニオン歯車73と、を含んでいる。そして、ピニオン歯車73および装置発電機80は、浮体31に設けられた発電機支持架台35に支持されている。このことにより、浮体31と塔構造体40との間の軸方向dの相対変位を回転変位に変換して、装置発電機80で発電を行うことができる。このため、塔構造体40の振動を抑制することができるとともに振動エネルギを電気エネルギに変換することができる。 Further, according to the present embodiment, the floating body 31 and the tower structure 40 are capable of relative displacement in the axial direction d along the central axis L1, and the conversion mechanism 70 is provided in the tower structure 40. It includes a rack rail 72 extending in the axial direction d, and a pinion gear 73 that meshes with the teeth of the rack rail 72. The pinion gear 73 and the device generator 80 are supported by a generator support pedestal 35 provided on the floating body 31. Thereby, the relative displacement in the axial direction d between the floating body 31 and the tower structure 40 can be converted into rotational displacement, and the device generator 80 can generate electricity. Therefore, vibration of the tower structure 40 can be suppressed and vibration energy can be converted into electrical energy.

なお、上述した本実施の形態においては、装置発電機80が発電機回転子81を含んでおり、回転電機として構成されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、装置発電機80はリニア発電機であってもよい。この場合、ピニオン歯車73の回転変位を並進変位に変換して、この並進変位で装置発電機80が発電を行うようにしてもよい。 In addition, in this embodiment mentioned above, the example in which the apparatus generator 80 contains the generator rotor 81 and was comprised as a rotating electric machine was demonstrated. However, the present invention is not limited to this, and the device generator 80 may be a linear generator. In this case, the rotational displacement of the pinion gear 73 may be converted into a translational displacement, and the device generator 80 may generate power using this translational displacement.

また、上述した本実施の形態においては、装置発電機80の発電機回転子81が、水平方向に沿う回転軸線を有している例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、ピニオン歯車73の回転変位で発電を行うことができれば、発電機回転子81の回転軸線は、水平方向以外の方向(例えば、浮体31の軸方向d等)に沿っていてもよい。 Furthermore, in the present embodiment described above, an example has been described in which the generator rotor 81 of the device generator 80 has a rotation axis along the horizontal direction. However, the invention is not limited to this, and if power can be generated by the rotational displacement of the pinion gear 73, the rotational axis of the generator rotor 81 may be set in a direction other than the horizontal direction (for example, in the axial direction d of the floating body 31, etc.). ).

(第2の実施の形態)
次に、図6を用いて、第2の実施の形態による制振発電装置について説明する。
(Second embodiment)
Next, a vibration damping power generation device according to a second embodiment will be described using FIG. 6.

図6に示す第2の実施の形態においては、塔構造体が、浮体の空洞部に貯蔵された液体に浮かんでいる点が主に異なり、他の構成は、図1~図5に示す第1の実施の形態と略同一である。なお、図6において、図1~図5に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 The second embodiment shown in FIG. 6 differs mainly in that the tower structure is floating on liquid stored in the cavity of the floating body, and the other configuration is similar to the second embodiment shown in FIGS. This embodiment is substantially the same as the first embodiment. Note that in FIG. 6, the same parts as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図6に示すように、本実施の形態においては、浮体31の第1空洞部33に液体37が貯蔵されて、この液体37に、塔構造体40の下部を浸漬させてもよい。この場合、塔構造体40は、液体37から浮力を受けることができ、浮体31に弾性的に支持される。このため、本実施の形態による塔構造体40は、図1に示す仮想弾性体60と同様に、ばね定数kを有する仮想弾性体65によって浮体31に弾性的に支持されているとみなすことができる。この仮想弾性体65のばね定数kは、浮体31の仮想弾性体60のばね定数kと同程度に設定することができる。このため、仮想弾性体65のばね定数kを小さくすることができる。 As shown in FIG. 6, in this embodiment, a liquid 37 is stored in the first cavity 33 of the floating body 31, and the lower part of the tower structure 40 may be immersed in this liquid 37. In this case, the tower structure 40 can receive buoyancy from the liquid 37 and is elastically supported by the floating body 31. Therefore, the tower structure 40 according to the present embodiment can be considered to be elastically supported by the floating body 31 by the virtual elastic body 65 having a spring constant k1 , similar to the virtual elastic body 60 shown in FIG. I can do it. The spring constant k 1 of this virtual elastic body 65 can be set to be approximately the same as the spring constant k 0 of the virtual elastic body 60 of the floating body 31 . Therefore, the spring constant k1 of the virtual elastic body 65 can be made small.

ここで、図4および図5に示す振動伝達率Tが最も抑制できる振動数比の範囲は、遮断振動数比νの近傍である。上述のように、波の振動数fwは、0.05Hz~0.5Hzであり、比較的低い。この波の振動数fwに、上述した遮断振動数を近づけようとすると、角固有振動数ωが低くなる。この場合、塔構造体40の質量の大きさによっては、ばね定数kを小さくすることが要求される。 Here, the range of frequency ratios in which the vibration transmissibility T shown in FIGS. 4 and 5 can be most suppressed is near the cut-off frequency ratio νS . As mentioned above, the frequency fw of the wave is 0.05Hz to 0.5Hz, which is relatively low. If an attempt is made to bring the above-mentioned cutoff frequency closer to the frequency fw of this wave, the angular natural frequency ω n will become lower. In this case, depending on the mass of the tower structure 40, it is required to reduce the spring constant k1 .

これに対して、図6に示す例では、上述したように、液体37の浮力により塔構造体40を浮体31に弾性的に支持している。このため、液体37の浮力による仮想弾性体65のばね定数kを小さくすることができる。 In contrast, in the example shown in FIG. 6, the tower structure 40 is elastically supported by the floating body 31 by the buoyancy of the liquid 37, as described above. Therefore, the spring constant k1 of the virtual elastic body 65 due to the buoyancy of the liquid 37 can be reduced.

なお、図6においては、ばね定数kを有する仮想弾性体65によって、塔構造体40が浮体31に弾性的に支持されている。仮想弾性体65は、ばね部材が存在していることを示しているのではなく、第1空洞部33に貯蔵された液体37から塔構造体40が受ける浮力によって塔構造体40が軸方向dに運動することを模式的に示すために用いている。しかしながら、ばね定数kを調整するために、塔構造体40は、第1空洞部33に貯蔵された液体37だけではなく、塔構造体40を浮体31に弾性的に連結したばね部材等の弾性体を追加的に用いてもよい。 In addition, in FIG. 6, the tower structure 40 is elastically supported by the floating body 31 by a virtual elastic body 65 having a spring constant k1 . The virtual elastic body 65 does not indicate the presence of a spring member, but rather the tower structure 40 is moved in the axial direction d due to the buoyant force that the tower structure 40 receives from the liquid 37 stored in the first cavity 33. It is used to schematically show movement. However, in order to adjust the spring constant k 1 , the tower structure 40 is operated not only by the liquid 37 stored in the first cavity 33 but also by a spring member or the like elastically connecting the tower structure 40 to the floating body 31 . An elastic body may additionally be used.

このように本実施の形態によれば、塔構造体40が、浮体31の第1空洞部33に貯蔵された液体37に、浮かんでいる。このことにより、浮体31に塔構造体40を弾性的に支持する仮想弾性体65のばね定数kを小さくすることができる。このため、塔構造体40の質量が小さい場合であっても、角固有振動数ωを低くすることができ、遮断振動数を波の振動数に容易に近づけることができる。 As described above, according to the present embodiment, the tower structure 40 is floating on the liquid 37 stored in the first cavity 33 of the floating body 31. This allows the spring constant k 1 of the virtual elastic body 65 that elastically supports the tower structure 40 on the floating body 31 to be small. Therefore, even if the mass of the tower structure 40 is small, the angular natural frequency ω n can be made low, and the cut-off frequency can be easily brought close to the wave frequency.

(第3の実施の形態)
次に、図7を用いて、第3の実施の形態による制振発電装置について説明する。
(Third embodiment)
Next, a vibration damping power generation device according to a third embodiment will be described using FIG. 7.

図7に示す第3の実施の形態においては、複数の変換機構と複数の装置発電機とを備えている点が主に異なり、他の構成は、図1~図5に示す第1の実施の形態と略同一である。なお、図7において、図1~図5に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 The third embodiment shown in FIG. 7 is mainly different from the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5 in that it includes a plurality of conversion mechanisms and a plurality of device generators. The form is almost the same as that of . In FIG. 7, the same parts as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed explanations will be omitted.

図7に示すように、本実施の形態における制振発電装置20は、複数の変換機構70と、複数の装置発電機80と、を備えている。図7に示す制振発電装置20は、2台の変換機構70と、2台の装置発電機80と、を備えている。装置発電機80の各々は、変換機構70の各々に対応して設けられており、対応する変換機構70の回転変位で発電を行う。 As shown in FIG. 7, the vibration damping power generation device 20 in this embodiment includes a plurality of conversion mechanisms 70 and a plurality of device generators 80. The damped power generation device 20 shown in FIG. 7 includes two conversion mechanisms 70 and two device generators 80. Each of the device generators 80 is provided corresponding to each of the conversion mechanisms 70, and generates power by rotational displacement of the corresponding conversion mechanism 70.

図7に示すように、水平方向で見たときに(または上から見たときに)、塔構造体40に対して一方の側(例えば、図7の左側)に、一の変換機構70と当該変換機構70に対応する一の装置発電機80とが位置している。そして、塔構造体40に対して他方の側(例えば、図7の右側)に、他の一の変換機構70と当該変換機構70に対応する他の一の装置発電機80とが位置している。例えば、上から見たときに、浮体31の中心軸線L1を中心にして点対称となる位置に、変換機構70および装置発電機80がそれぞれ位置していてもよい。 As shown in FIG. 7, one conversion mechanism 70 is located on one side (for example, the left side in FIG. 7) of the tower structure 40 when viewed horizontally (or when viewed from above). One device generator 80 corresponding to the conversion mechanism 70 is located. Then, on the other side (for example, the right side in FIG. 7) with respect to the tower structure 40, another conversion mechanism 70 and another device generator 80 corresponding to the conversion mechanism 70 are located. There is. For example, when viewed from above, the conversion mechanism 70 and the device generator 80 may be located at positions that are point symmetrical about the central axis L1 of the floating body 31, respectively.

両方の装置発電機80の発電機回転子81で発生する偶力は、大きさは同一で作用方向が反対になる。このことにより、浮体31に発生するローリング(発電機回転子81の回転軸線を中心とする回転振動)を抑制することができる。すなわち、各発電機回転子81で発生する偶力によって生じる回転力の回転方向は、互いに反対方向になる。このため、各発電機回転子81で発生する偶力によって生じる回転力を相殺することができ、ローリングが励起されることを抑制できる。 The force couples generated in the generator rotors 81 of both device generators 80 have the same magnitude and opposite directions of action. This makes it possible to suppress rolling (rotational vibration centered on the rotational axis of the generator rotor 81) occurring in the floating body 31. That is, the rotational directions of the rotational forces generated by the couple generated in each generator rotor 81 are opposite to each other. Therefore, the rotational force generated by the couple generated in each generator rotor 81 can be canceled out, and rolling can be suppressed from being excited.

このように本実施の形態によれば、塔構造体40に対して両側に、変換機構70と当該変換機構70に対応する装置発電機80とがそれぞれ位置している。各装置発電機80の発電機回転子81で発生する偶力によって生じる回転力を、互いに相殺することができる。このことにより、支持構造体30にローリングが励起されることを抑制できる。このため、浮体31にローリングが発生することを抑制でき、風力発電機本体4の制御に悪影響が及ぼされることを抑制できる。 As described above, according to the present embodiment, the conversion mechanism 70 and the device generator 80 corresponding to the conversion mechanism 70 are located on both sides of the tower structure 40, respectively. The rotational forces generated by the couple generated in the generator rotor 81 of each device generator 80 can cancel each other out. This can suppress rolling in the support structure 30. Therefore, occurrence of rolling in the floating body 31 can be suppressed, and control of the wind power generator main body 4 can be suppressed from being adversely affected.

また、本実施の形態によれば、2台の変換機構70と2台の装置発電機80とが搭載されるため、塔構造体40の振動をより一層抑制することができるとともに、発電量を増大させることができる。 Further, according to the present embodiment, since two conversion mechanisms 70 and two device generators 80 are installed, vibration of the tower structure 40 can be further suppressed, and the amount of power generation can be increased. can be increased.

なお、上述した本実施の形態においては、制振発電装置20が、2台の変換機構70と2台の装置発電機80とを備えている例について説明した。この例では、1台の変換機構70と1台の装置発電機80との組み合わせを1組としたときに、制振発電装置20が、2組の変換機構70および装置発電機80を備えている。しかしながら、このことに限られることはなく、変換機構70と装置発電機80との組み合わせの組数は、各発電機回転子81で発生する偶力によって生じる回転力を相殺することができれば、任意の偶数であってもよい。 In addition, in this embodiment mentioned above, the example in which the vibration damping power generation device 20 was provided with two conversion mechanisms 70 and two device generators 80 was explained. In this example, when one conversion mechanism 70 and one device generator 80 are combined as one set, the vibration damping power generation device 20 includes two sets of the conversion mechanism 70 and the device generator 80. There is. However, the number of combinations of the conversion mechanism 70 and the device generator 80 is not limited to this, and the number of combinations is arbitrary as long as the rotational force generated by the couple generated in each generator rotor 81 can be canceled out. It may be an even number.

(第4の実施の形態)
次に、図8を用いて、第4の実施の形態による制振発電装置について説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a vibration damping power generation device according to a fourth embodiment will be described using FIG. 8.

図8に示す第4の実施の形態においては、変換機構が、ピニオン歯車の回転を変速可能な変速部を含む点が主に異なり、他の構成は、図7に示す第3の実施の形態と略同一である。なお、図8において、図7に示す第3の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 The fourth embodiment shown in FIG. 8 is mainly different from the third embodiment shown in FIG. 7 in that the conversion mechanism includes a transmission section that can change the rotation speed of the pinion gear. is almost the same as Note that in FIG. 8, the same parts as those in the third embodiment shown in FIG. 7 are given the same reference numerals, and detailed explanations will be omitted.

図8に示すように、本実施の形態においては、変換機構70が、ピニオン歯車73の回転を変速可能な変速部74を含んでいる。本実施の形態においても、上述した第3の実施の形態と同様にして、2台の装置発電機80が発電機支持架台35に支持されている例について説明する。各装置発電機80に対応して変換機構70が設けられているが、2台の変換機構70は同様に構成されている。 As shown in FIG. 8, in this embodiment, the conversion mechanism 70 includes a transmission section 74 that can change the rotation speed of the pinion gear 73. In this embodiment as well, an example will be described in which two device generators 80 are supported by the generator support pedestal 35 in the same manner as in the third embodiment described above. A conversion mechanism 70 is provided corresponding to each device generator 80, but the two conversion mechanisms 70 are configured in the same way.

変速部74は、塔構造体40の軸方向dの相対変位を回転変位に変換して、この回転変位をピニオン歯車73に伝達可能な複数の変速歯車75を含んでいる。複数の変速歯車75の歯数は、互いに異なっている。複数の変速歯車75のうちの一の変速歯車75が選択されて、ラックレール72の歯およびピニオン歯車73の歯にそれぞれ噛み合う。この変速歯車75によって、塔構造体40の軸方向dの相対変位が、回転変位に変換されてピニオン歯車73に伝達される。このような変速歯車75は、ピニオン歯車73とともに変換回転子71を構成している。このことにより、変換回転子71の慣性モーメントIは、ピニオン歯車73の慣性モーメントと変速歯車75の慣性モーメントとの合計値となる。 The transmission section 74 includes a plurality of transmission gears 75 capable of converting a relative displacement of the tower structure 40 in the axial direction d into a rotational displacement and transmitting the rotational displacement to the pinion gear 73. The number of teeth of the plurality of speed change gears 75 is different from each other. One of the plurality of speed change gears 75 is selected and meshes with the teeth of the rack rail 72 and the teeth of the pinion gear 73, respectively. The speed change gear 75 converts the relative displacement of the tower structure 40 in the axial direction d into a rotational displacement and transmits the rotational displacement to the pinion gear 73 . Such a speed change gear 75 constitutes the conversion rotor 71 together with the pinion gear 73. As a result, the moment of inertia I1 of the conversion rotor 71 becomes the sum of the moment of inertia of the pinion gear 73 and the moment of inertia of the speed change gear 75.

各変速歯車75の歯数は、ピニオン歯車73の歯数と異なっている。このことにより、各変速歯車75の回転速度とピニオン歯車73の回転速度が異なる。本実施の形態においては、各変速歯車75の歯数が、ピニオン歯車73の歯数よりも大きくなっており、各変速歯車75は、ピニオン歯車73の回転を増速する。 The number of teeth of each speed change gear 75 is different from the number of teeth of the pinion gear 73. As a result, the rotational speed of each transmission gear 75 and the rotational speed of the pinion gear 73 are different. In this embodiment, the number of teeth of each speed change gear 75 is greater than the number of teeth of pinion gear 73, and each speed change gear 75 speeds up the rotation of pinion gear 73.

変速部74は、変速歯車75を切り替える切替部(図示せず)を含んでいる。この切替部によって、ラックレール72の歯およびピニオン歯車73の歯のそれぞれに噛み合う変速歯車75が切り替わるように構成されている。複数の変速歯車75は、発電機回転子81の回転軸線に沿う方向(図8の紙面に直交する方向)に並列配置されていてもよい。変速部74は、変速歯車75を覆うカバー76を含んでいてもよい。 The transmission section 74 includes a switching section (not shown) that switches the transmission gear 75. This switching portion is configured to switch the speed change gear 75 that meshes with the teeth of the rack rail 72 and the teeth of the pinion gear 73, respectively. The plurality of speed change gears 75 may be arranged in parallel in a direction along the rotational axis of the generator rotor 81 (a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 8). The transmission section 74 may include a cover 76 that covers the transmission gear 75.

ここでは、図8に示すように、一例として、複数の変速歯車75のうち一の変速歯車75が選択されている例について説明する。この変速歯車75のピッチ円半径r1が、ピニオン歯車73のピッチ円半径rよりも大きくなっている。図8に示すピニオン歯車73のピッチ円半径rは、図7に示すピニオン歯車73のピッチ円半径rよりも小さくなっている。 Here, as shown in FIG. 8, an example will be described in which one of the plurality of speed change gears 75 is selected. The pitch circle radius r1 of this speed change gear 75 is larger than the pitch circle radius r of the pinion gear 73. The pitch circle radius r of the pinion gear 73 shown in FIG. 8 is smaller than the pitch circle radius r of the pinion gear 73 shown in FIG.

ピニオン歯車73の歯数に対する変速歯車75の歯数の比である増速率をεとすると、装置発電機80の1台当たりの慣性質量mは、

Figure 0007419282000016
で表される。Iは、2つの変換回転子71の慣性モーメントの合計値であり、Iは、2つの発電機回転子81の慣性モーメントの合計値である。εは1よりも大きくなるため、変速歯車75が設けられていない場合の式(1)と比較すると、慣性質量mは、増速率の二乗倍になり、大幅に増大する。 If the speed increase rate, which is the ratio of the number of teeth of the speed change gear 75 to the number of teeth of the pinion gear 73, is ε, then the inertial mass m S of each device generator 80 is:
Figure 0007419282000016
It is expressed as I 1 is the sum of the moments of inertia of the two conversion rotors 71 , and I 2 is the sum of the moments of inertia of the two generator rotors 81 . Since ε becomes larger than 1, the inertial mass m S becomes the square of the speed increase rate and increases significantly compared to equation (1) when the speed change gear 75 is not provided.

他の変速歯車75の歯数も同様に、ピニオン歯車73の歯数よりも大きくなっているとともに、各変速歯車75の歯数が互いに異なっている。このことにより、変速歯車75を切替部で切り替えることにより、変速部74の増速率を変えることができる。 Similarly, the number of teeth of the other transmission gears 75 is larger than the number of teeth of the pinion gear 73, and the number of teeth of each transmission gear 75 is different from each other. Thereby, by switching the speed change gear 75 using the switching section, the speed increase rate of the speed change section 74 can be changed.

このようにして、変速部74の増速率を調整することによって、慣性質量mを調整することができる。すなわち、遮断振動数比νは、

Figure 0007419282000017
で表されるため、慣性質量mを調整することにより、遮断振動数比νを調整することができる。このため、遮断振動数比νを所望の値に調整することができる。例えば、上述の遮断振動数を波の振動数fwに一致させるまたは近づけるように、遮断振動数比νを調整することができる。この場合、振動伝達率Tを低減させることができる。 In this way, by adjusting the speed increase rate of the transmission section 74, the inertial mass mS can be adjusted. That is, the cutoff frequency ratio ν S is
Figure 0007419282000017
Therefore, by adjusting the inertial mass m S , the cutoff frequency ratio ν S can be adjusted. Therefore, the cutoff frequency ratio ν S can be adjusted to a desired value. For example, the cut-off frequency ratio ν S can be adjusted so that the above-mentioned cut-off frequency matches or approaches the wave frequency fw. In this case, the vibration transmissibility T can be reduced.

なお、浮体31に加速度センサ(図示せず)を設けて波の振動数fwを測定し、振動数fwの測定値に基づいて、変速部74の増速率を調整するようにしてもよい。例えば、遮断振動数を、波の振動数fwの測定値に近づけることができる変速歯車75を選定して、切替部が、当該変速歯車75に切り替えるようにしてもよい。 Note that an acceleration sensor (not shown) may be provided on the floating body 31 to measure the frequency fw of the waves, and the speed increase rate of the speed change section 74 may be adjusted based on the measured value of the frequency fw. For example, a speed change gear 75 whose cut-off frequency can be brought close to the measured value of the wave frequency fw may be selected, and the switching unit may switch to the speed change gear 75.

このように本実施の形態によれば、変換機構70が、ピニオン歯車73の回転を変速可能な変速部74を含んでいる。このことにより、変速部74の増速率を調整することができ、遮断振動数比νを、波の振動数fに一致させるまたは近づけるように調整することができる。このため、波の振動数fに応じて、振動伝達率Tを効果的に低減させることができ、塔構造体40の振動を効果的に抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, the conversion mechanism 70 includes the transmission section 74 that can change the speed of the rotation of the pinion gear 73. As a result, the speed increase rate of the transmission section 74 can be adjusted, and the cut-off frequency ratio ν S can be adjusted to match or be close to the wave frequency f w . Therefore, the vibration transmissibility T can be effectively reduced according to the wave frequency fw , and the vibrations of the tower structure 40 can be effectively suppressed.

なお、上述した本実施の形態においては、変速部74がピニオン歯車73の回転を増速させる例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、変速部74は、ピニオン歯車73の回転を減速させるようにしてもよい。この場合、各変速歯車75の歯数は、ピニオン歯車73の歯数よりも小さくしてもよい。また、変速部74は、ピニオン歯車73の回転を増速および減速の両方を可能に構成されていてもよい。この場合、一部の変速歯車75の歯数は、ピニオン歯車73の歯数よりも大きく、他の変速歯車75の歯数は、ピニオン歯車73の歯数よりも小さくてもよい。 In addition, in this embodiment mentioned above, the example where the transmission part 74 speeds up the rotation of the pinion gear 73 was demonstrated. However, the invention is not limited to this, and the transmission section 74 may reduce the rotation of the pinion gear 73. In this case, the number of teeth of each speed change gear 75 may be smaller than the number of teeth of the pinion gear 73. Further, the transmission section 74 may be configured to be able to both speed up and slow down the rotation of the pinion gear 73. In this case, the number of teeth of some of the speed change gears 75 may be larger than the number of teeth of the pinion gear 73, and the number of teeth of the other speed change gears 75 may be smaller than the number of teeth of the pinion gear 73.

また、上述した本実施の形態においては、2台の装置発電機80が発電機支持架台35に支持され、各装置発電機80に対応して変速部74を含む変換機構70が設けられている例について説明した。この場合には、上述したように、各発電機回転子81で発生する偶力によって生じる回転力を相殺することができ、ローリングが励起されることを抑制できる。しかしながら、このことに限られることはなく、発電機支持架台35に支持される装置発電機80の台数は任意であり、例えば、図1等に示すように、装置発電機80の台数が1台であってもよい。この場合、変速部74を含む変換機構70は1台になる。 Further, in the present embodiment described above, the two device generators 80 are supported by the generator support pedestal 35, and the conversion mechanism 70 including the speed change section 74 is provided corresponding to each device generator 80. An example was explained. In this case, as described above, the rotational force generated by the couple generated in each generator rotor 81 can be canceled out, and rolling can be suppressed from being excited. However, the invention is not limited to this, and the number of device generators 80 supported by the generator support frame 35 is arbitrary. For example, as shown in FIG. 1, the number of device generators 80 is one. It may be. In this case, there is only one conversion mechanism 70 including the transmission section 74.

(第5の実施の形態)
次に、図9~図11を用いて、第5の実施の形態による制振発電装置について説明する。
(Fifth embodiment)
Next, a vibration damping power generation device according to a fifth embodiment will be described using FIGS. 9 to 11.

図9~図11に示す第5の実施の形態においては、支持構造体が、浮体と、浮体に弾性的に支持されるとともに塔構造体を弾性的に支持する連結構造体と、を含む点が主に異なり、他の構成は、図8に示す第4の実施の形態と略同一である。なお、図9~図11において、図8に示す第4の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 In the fifth embodiment shown in FIGS. 9 to 11, the support structure includes a floating body and a connecting structure that is elastically supported by the floating body and elastically supports the tower structure. The main difference is that the other configurations are substantially the same as the fourth embodiment shown in FIG. Note that in FIGS. 9 to 11, the same parts as those in the fourth embodiment shown in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and detailed explanations will be omitted.

図9に示すように、本実施の形態においては、支持構造体30は、洋上に浮かぶ浮体31と、連結構造体100と、を含んでいる。浮体31は、第1支持構造体の一例であり、連結構造体100は、第2支持構造体の一例である。連結構造体100は、浮体31に下方から弾性的に支持されるとともに、塔構造体40を下方から弾性的に支持している。このようにして、塔構造体40は、連結構造体100を介して浮体31に弾性的に支持されている。 As shown in FIG. 9, in this embodiment, the support structure 30 includes a floating body 31 floating on the ocean and a connecting structure 100. The floating body 31 is an example of a first support structure, and the connection structure 100 is an example of a second support structure. The connecting structure 100 is elastically supported by the floating body 31 from below, and also elastically supports the tower structure 40 from below. In this way, the tower structure 40 is elastically supported by the floating body 31 via the connection structure 100.

連結構造体100は、軸方向dに延びており、円筒状に形成されている。連結構造体100は、第2空洞部101を含んでいる。第2空洞部101は、軸方向dに延びる円筒内周面によって画定されている。第2空洞部101には、浮体31の上側部分31a(一部分の一例)が通過可能になっている。第2空洞部101の直径は、浮体31の外径よりも大きくなっている。 The connecting structure 100 extends in the axial direction d and is formed in a cylindrical shape. The connecting structure 100 includes a second cavity 101. The second cavity 101 is defined by a cylindrical inner peripheral surface extending in the axial direction d. The upper portion 31a (an example of a portion) of the floating body 31 can pass through the second cavity portion 101. The diameter of the second cavity 101 is larger than the outer diameter of the floating body 31.

連結構造体100の内周面に、軸方向dに延びるガイドレール(図示せず)が設けられていてもよい。この場合、浮体31に対する連結構造体100の相対変位を軸方向dに案内することができる。また、連結構造体100の内周面には、複数のローラ102が設けられていてもよい。ローラ102は、浮体31の外周面に対して転動可能になっている。このことにより、浮体31に対する連結構造体100の相対変位を円滑に行うことができる。連結構造体100は、浮体31および塔構造体40と同芯に位置づけられていてもよい。 A guide rail (not shown) extending in the axial direction d may be provided on the inner peripheral surface of the connecting structure 100. In this case, relative displacement of the connecting structure 100 with respect to the floating body 31 can be guided in the axial direction d. Furthermore, a plurality of rollers 102 may be provided on the inner peripheral surface of the connected structure 100. The roller 102 can roll against the outer peripheral surface of the floating body 31. Thereby, relative displacement of the connecting structure 100 with respect to the floating body 31 can be performed smoothly. The connecting structure 100 may be positioned concentrically with the floating body 31 and the tower structure 40.

本実施の形態による第1弾性体110は、連結構造体100を浮体31に弾性的に連結している。より具体的には、第1弾性体110は、浮体31に設けられた支持架台38と、連結構造体100の下端に設けられた支持架台103と、を連結している。第1弾性体110は、例えば、コイルばね等のばね部材によって構成されていてもよい。浮体31と連結構造体100とは、複数の第1弾性体110によって連結されていてもよい。この場合、上から見たときに、浮体31の中心軸線L1を中心にして周方向に均等に第1弾性体110が配置されていてもよい。図9においては、2つの第1弾性体110によって、浮体31と連結構造体100とが連結されている例を示している。2つの第1弾性体110のばね定数の合成値をkとしている。なお、支持架台38は、水平方向に延びており、水面の上方に位置している。また、支持架台103も、水平方向に延びている。 The first elastic body 110 according to this embodiment elastically connects the connecting structure 100 to the floating body 31. More specifically, the first elastic body 110 connects the support pedestal 38 provided on the floating body 31 and the support pedestal 103 provided at the lower end of the connection structure 100. The first elastic body 110 may be constituted by a spring member such as a coil spring, for example. The floating body 31 and the connecting structure 100 may be connected by a plurality of first elastic bodies 110. In this case, the first elastic bodies 110 may be arranged evenly in the circumferential direction around the central axis L1 of the floating body 31 when viewed from above. FIG. 9 shows an example in which the floating body 31 and the connecting structure 100 are connected by two first elastic bodies 110. The composite value of the spring constants of the two first elastic bodies 110 is defined as k1 . Note that the support frame 38 extends in the horizontal direction and is located above the water surface. Further, the support frame 103 also extends in the horizontal direction.

連結構造体100と塔構造体40は、第2弾性体120によって弾性的に連結されている。より具体的には、第2弾性体120は、連結構造体100の上端に設けられた発電機支持架台104と、塔構造体40に設けられた支持架台41と、を連結している。第2弾性体120は、例えば、コイルばね等のばね部材によって構成されていてもよい。第2弾性体120のばね定数をk2としている。なお、連結構造体100と塔構造体40とは、複数の第2弾性体120によって連結されていてもよい。この場合、上から見たときに、浮体31の中心軸線L1を中心にして周方向に均等に第2弾性体120が配置されていてもよい。なお、発電機支持架台104および支持架台41は、水平方向に延びている。 The connecting structure 100 and the tower structure 40 are elastically connected by a second elastic body 120. More specifically, the second elastic body 120 connects the generator support pedestal 104 provided at the upper end of the connection structure 100 and the support pedestal 41 provided in the tower structure 40. The second elastic body 120 may be constituted by a spring member such as a coil spring, for example. The spring constant of the second elastic body 120 is k2. Note that the connecting structure 100 and the tower structure 40 may be connected by a plurality of second elastic bodies 120. In this case, the second elastic bodies 120 may be arranged evenly in the circumferential direction around the central axis L1 of the floating body 31 when viewed from above. Note that the generator support pedestal 104 and the support pedestal 41 extend in the horizontal direction.

このようにして、浮体31と連結構造体100は、軸方向dに並進変位可能になっているとともに、連結構造体100と塔構造体40は、軸方向dに並進可能になっている。 In this way, the floating body 31 and the connecting structure 100 can be translated in the axial direction d, and the connecting structure 100 and the tower structure 40 can be translated in the axial direction d.

本実施の形態では、上述した第4の実施の形態と同様な2台の装置発電機80が、発電機支持架台104に固定的に支持されている。各装置発電機80に対応して2台の変換機構70が設けられている。変換機構70および装置発電機80は、上から見たときに、浮体31の中心軸線L1を中心にして対称となる位置に、位置づけられていてもよい。図9では、便宜上、塔構造体40に右側に変換機構70および装置発電機80を示し、左側には、第2弾性体120を示している。 In this embodiment, two device generators 80 similar to those in the fourth embodiment described above are fixedly supported on a generator support pedestal 104. Two conversion mechanisms 70 are provided corresponding to each device generator 80. The conversion mechanism 70 and the device generator 80 may be positioned symmetrically about the central axis L1 of the floating body 31 when viewed from above. In FIG. 9, for convenience, the conversion mechanism 70 and the device generator 80 are shown on the right side of the tower structure 40, and the second elastic body 120 is shown on the left side.

本実施の形態による変換機構70は、連結構造体100と塔構造体40との間の相対変位を、変換回転子71の回転変位に変換する。ラックレール72は、塔構造体40の外周面に設けられている。変速部74およびピニオン歯車73は、連結構造体100に設けられた発電機支持架台104に支持されている。装置発電機80も、発電機支持架台104に支持されている。本実施の形態による変換回転子71および発電機回転子81は、連結構造体100と塔構造体40との間の相対変位による振動を低減する慣性質量要素として機能している Conversion mechanism 70 according to this embodiment converts the relative displacement between coupling structure 100 and tower structure 40 into rotational displacement of conversion rotor 71. The rack rail 72 is provided on the outer peripheral surface of the tower structure 40. The transmission section 74 and the pinion gear 73 are supported by a generator support pedestal 104 provided on the connection structure 100. The device generator 80 is also supported by a generator support pedestal 104 . Conversion rotor 71 and generator rotor 81 according to this embodiment function as inertial mass elements that reduce vibrations due to relative displacement between coupling structure 100 and tower structure 40.

このように構成された本実施の形態による制振発電装置20は、図10に示す力学モデルのように模式化される。図10に示すMは浮体31の質量であり、m’は連結構造体100の質量であり、mは塔構造体40の質量である。kは仮想弾性体60のばね定数であり、kは第1弾性体110のばね定数であり、k2は第2弾性体120のばね定数である。mは慣性質量であり、cは減衰係数である。浮体31の変位をX、連結構造体100の変位をy、塔構造体40の変位をxで表している。なお、図10に示す力学モデルは、図3に示す力学モデルに対して、連結構造体100が存在する点と、装置発電機80による発電が、連結構造体100と塔構造体40との間の相対変位によって行われる点で相違している。 The vibration damping power generation device 20 according to the present embodiment configured as described above is schematically illustrated as a dynamic model shown in FIG. M shown in FIG. 10 is the mass of the floating body 31, m' is the mass of the connecting structure 100, and m is the mass of the tower structure 40. k 0 is the spring constant of the virtual elastic body 60 , k 1 is the spring constant of the first elastic body 110 , and k 2 is the spring constant of the second elastic body 120 . m S is the inertial mass and c S is the damping coefficient. The displacement of the floating body 31 is represented by X, the displacement of the connected structure 100 is represented by y, and the displacement of the tower structure 40 is represented by x. Note that the dynamic model shown in FIG. 10 differs from the dynamic model shown in FIG. The difference is that it is performed by the relative displacement of.

より具体的には、支持構造体30の質量Mは、浮体31の質量に、支持架台38の質量と、波による付随質量とが加えられた質量である。連結構造体100の質量m’は、連結構造体100の質量に、2台の装置発電機80の固定子の質量が加えられた質量である。塔構造体40の質量mは、塔構造体40の質量に、風力発電機本体4の質量が加えられた質量である。減衰係数cは、装置発電機80の仕様によって決定される。慣性質量mは、上述した式(3)で求められる。 More specifically, the mass M of the support structure 30 is the mass of the floating body 31, the mass of the support pedestal 38, and the incidental mass due to waves. The mass m' of the connected structure 100 is the mass of the connected structure 100 plus the mass of the stators of the two device generators 80. The mass m of the tower structure 40 is the mass of the tower structure 40 plus the mass of the wind power generator main body 4. The damping coefficient c S is determined by the specifications of the device generator 80 . The inertial mass m S is determined by the above-mentioned formula (3).

図10に示す力学モデルの運動方程式は、3自由度系の運動方程式となり、以下の式(4)に示すようになる。

Figure 0007419282000018
The equation of motion of the dynamic model shown in FIG. 10 is an equation of motion of a three-degree-of-freedom system, as shown in equation (4) below.
Figure 0007419282000018

式(4)から、浮体31の変位Xに対する塔構造体40の変位xの振動伝達率関数T(ν)と、浮体31の変位Xに対する連結構造体100の変位yの振動伝達率関数T’(ν)を求めると、図11が得られる。ここで、振動伝達率関数T(ν)は、

Figure 0007419282000019
で表される。振動伝達率T’(ν)は、
Figure 0007419282000020
で表される。図11では、T(ν)を実線で示し、T’(ν)を破線で示している。図11では、質量比ξを0.1とし、減衰比ζを0.01としている。 From equation (4), the vibration transmissibility function T(ν) of the displacement x of the tower structure 40 with respect to the displacement X of the floating body 31, and the vibration transmissibility function T' of the displacement y of the connecting structure 100 with respect to the displacement When (v) is determined, FIG. 11 is obtained. Here, the vibration transmissibility function T(ν) is
Figure 0007419282000019
It is expressed as The vibration transmissibility T'(ν) is
Figure 0007419282000020
It is expressed as In FIG. 11, T(v) is shown by a solid line, and T'(v) is shown by a broken line. In FIG. 11, the mass ratio ξ is 0.1 and the damping ratio ζ is 0.01.

図11に示すように、連結構造体100が存在することにより、固有振動数が2つの振動数比νで存在している。一方の固有振動数は、振動伝達率T(ν)に関連した固有振動数として、ν=0.1の近傍に存在している。他方の固有振動数は、振動伝達率T’(ν)に関連した固有振動数として、ν=1.0の近傍に存在している。ν=1.0の近傍では、振動伝達率T(ν)は小さくなっている。このことにより、塔構造体40の振動が減衰しており、塔構造体40の振幅がほとんど生じていないことがわかる。これに対して、ν=1.0の近傍では、振動伝達率T’(ν)は大きくなっており、連結構造体100の振幅が大きくなっていることがわかる。すなわち、ν=1.0の近傍では、塔構造体40の変位xは抑制されるのに対して、連結構造体100の変位yは大きくなっている。このため、連結構造体100と塔構造体40との間の相対変位が大きくなっている。 As shown in FIG. 11, due to the existence of the connected structure 100, the natural frequencies exist at two frequency ratios ν. One natural frequency exists in the vicinity of ν=0.1 as a natural frequency related to the vibration transmissibility T(ν). The other natural frequency exists in the vicinity of ν=1.0 as a natural frequency related to the vibration transmissibility T'(ν). In the vicinity of ν=1.0, the vibration transmissibility T(ν) is small. It can be seen from this that the vibration of the tower structure 40 is attenuated, and almost no amplitude occurs in the tower structure 40. On the other hand, it can be seen that in the vicinity of ν=1.0, the vibration transmissibility T'(ν) becomes large, and the amplitude of the connected structure 100 becomes large. That is, in the vicinity of ν=1.0, the displacement x of the tower structure 40 is suppressed, whereas the displacement y of the connected structure 100 becomes large. Therefore, the relative displacement between the connecting structure 100 and the tower structure 40 is large.

このような振動特性が示されることから、振動数比νが、上述した遮断振動数比νである場合、すなわち、

Figure 0007419282000021
である場合、またはこの近傍である場合、装置発電機80の発電には有利である。遮断振動数を波の振動数fwに一致させるまたは近づけるように高次固有振動数
Figure 0007419282000022
を設定してもよい。この場合、装置発電機80の発電量を増加させることができるとともに、塔構造体40の振動を抑制できる。 Since such vibration characteristics are exhibited, when the frequency ratio ν is the cut-off frequency ratio ν S described above, that is,
Figure 0007419282000021
If this is the case, or if it is near this, it is advantageous for the device generator 80 to generate electricity. Higher natural frequencies to make the cut-off frequency match or approach the wave frequency fw
Figure 0007419282000022
may be set. In this case, the amount of power generated by the device generator 80 can be increased, and vibrations of the tower structure 40 can be suppressed.

このように本実施の形態によれば、連結構造体100が浮体31に下方から弾性的に支持され、塔構造体40が連結構造体100に下方から弾性的に支持されている。そして、連結構造体100と塔構造体40との間の相対変位が、変換回転子71の回転変位に変換され、変換回転子71の回転変位で装置発電機80が発電を行う。変換回転子71は、連結構造体100と塔構造体40との間の相対変位による振動を低減する慣性質量要素として機能している。このことにより、連結構造体100と塔構造体40との間の相対変位は、変換回転子71および発電機回転子81によって機能する慣性質量要素を介して伝達される。このため、波を受けることにより浮体31に与えられる振動が、塔構造体40に伝達されることを抑制することができる。また、変換回転子71の回転変位で装置発電機80が発電を行うことができる。この結果、塔構造体40の振動を抑制することができるとともに、振動エネルギを電気エネルギに変換することができる。すなわち、塔構造体40の振動の抑制と、電気エネルギへの変換とを両立させることができる。 As described above, according to the present embodiment, the connecting structure 100 is elastically supported by the floating body 31 from below, and the tower structure 40 is elastically supported by the connecting structure 100 from below. Then, the relative displacement between the connecting structure 100 and the tower structure 40 is converted into a rotational displacement of the conversion rotor 71, and the device generator 80 generates power by the rotational displacement of the conversion rotor 71. The conversion rotor 71 functions as an inertial mass element that reduces vibrations due to relative displacement between the coupling structure 100 and the tower structure 40. Thereby, relative displacements between the coupling structure 100 and the tower structure 40 are transmitted via the inertial mass element, which is acted upon by the conversion rotor 71 and the generator rotor 81. Therefore, vibrations imparted to the floating body 31 by receiving waves can be suppressed from being transmitted to the tower structure 40. Further, the device generator 80 can generate electricity by rotational displacement of the conversion rotor 71. As a result, vibration of the tower structure 40 can be suppressed, and vibration energy can be converted into electrical energy. That is, it is possible to both suppress vibrations of the tower structure 40 and convert it into electrical energy.

また、本実施の形態によれば、支持構造体30の連結構造体100は、浮体31の上側部分31aが通過可能な第2空洞部101を含んでいる。このことにより、浮体31の上側部分31aの外側に、連結構造体100を配置することができる。このため、塔構造体40のせん断荷重(水平方向に作用する荷重)に対する制振発電装置20の強度を向上させることができる。 Further, according to this embodiment, the connecting structure 100 of the support structure 30 includes the second cavity 101 through which the upper portion 31a of the floating body 31 can pass. This allows the connecting structure 100 to be placed outside the upper portion 31a of the floating body 31. Therefore, the strength of the vibration damping power generation device 20 against the shear load (load acting in the horizontal direction) on the tower structure 40 can be improved.

また、本実施の形態によれば、連結構造体100と塔構造体40は、中心軸線L1に沿う軸方向dに相対変位可能になっており、変換機構70のラックレール72は、塔構造体40に設けられ、ピニオン歯車73および装置発電機80は、連結構造体100に設けられた発電機支持架台104に支持されている。このことにより、連結構造体100と塔構造体40との間の軸方向dの相対変位を回転変位に変換して、装置発電機80で発電を行うことができる。このため、塔構造体40の振動を抑制することができるとともに振動エネルギを電気エネルギに変換することができる。 Further, according to the present embodiment, the connecting structure 100 and the tower structure 40 can be relatively displaced in the axial direction d along the central axis L1, and the rack rail 72 of the conversion mechanism 70 is connected to the tower structure. 40 , and the pinion gear 73 and device generator 80 are supported by a generator support pedestal 104 provided in the connection structure 100 . Thereby, the relative displacement in the axial direction d between the connecting structure 100 and the tower structure 40 can be converted into a rotational displacement, and the device generator 80 can generate electricity. Therefore, vibration of the tower structure 40 can be suppressed and vibration energy can be converted into electrical energy.

なお、上述した本実施の形態においては、2台の装置発電機80が発電機支持架台35に支持され、各装置発電機80に対応して変速部74を含む変換機構70が設けられている例について説明した。この場合には、上述したように、各発電機回転子81で発生する偶力によって生じる回転力を相殺することができ、ローリングが励起されることを抑制できる。しかしながら、このことに限られることはなく、発電機支持架台35に支持される装置発電機80の台数は任意であり、例えば、図1等に示すように、装置発電機80の台数が1台であってもよい。この場合、変速部74を含む変換機構70は1台になる。また、変換機構70は変速部74を含んでいてもよく、または含んでいなくてもよい。 Note that in the present embodiment described above, two device generators 80 are supported by the generator support pedestal 35, and a conversion mechanism 70 including a transmission section 74 is provided corresponding to each device generator 80. An example was explained. In this case, as described above, the rotational force generated by the couple generated in each generator rotor 81 can be canceled out, and rolling can be suppressed from being excited. However, the invention is not limited to this, and the number of device generators 80 supported by the generator support frame 35 is arbitrary. For example, as shown in FIG. 1, the number of device generators 80 is one. It may be. In this case, there is only one conversion mechanism 70 including the transmission section 74. Furthermore, the conversion mechanism 70 may or may not include the transmission section 74.

(第6の実施の形態)
次に、図12を用いて、第6の実施の形態による制振発電装置について説明する。
(Sixth embodiment)
Next, a vibration damping power generation device according to a sixth embodiment will be described using FIG. 12.

図12に示す第6の実施の形態においては、連結構造体が、塔構造体の下側部分が通過可能な空洞部を含み、浮体と連結構造体との間の相対変位の方向において、連結構造体は、浮体と異なる位置に位置している点が主に異なり、他の構成は、図9~図11に示す第5の実施の形態と略同一である。なお、図12において、図9~図11に示す第5の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 In a sixth embodiment shown in FIG. 12, the connecting structure includes a cavity through which the lower part of the tower structure can pass, and in the direction of relative displacement between the floating body and the connecting structure, the connecting structure The main difference is that the structure is located at a different position from the floating body, and the other configurations are substantially the same as the fifth embodiment shown in FIGS. 9 to 11. Note that in FIG. 12, the same parts as in the fifth embodiment shown in FIGS. 9 to 11 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図12に示すように、本実施の形態においては、連結構造体100が、塔構造体40が通過可能な第2空洞部101を含んでいる。第2空洞部101の直径は、塔構造体40の直径よりも大きくなっている。また、第2空洞部101の直径は、浮体31の第1空洞部33の直径と等しくてもよい。第2空洞部101には、ラックレール72が挿入可能になっている。 As shown in FIG. 12, in this embodiment, the connecting structure 100 includes a second cavity 101 through which the tower structure 40 can pass. The diameter of the second cavity 101 is larger than the diameter of the tower structure 40. Further, the diameter of the second cavity 101 may be equal to the diameter of the first cavity 33 of the floating body 31. A rack rail 72 can be inserted into the second cavity 101.

浮体31と連結構造体100との間の相対変位の方向において、連結構造体100は、浮体31と異なる位置に位置している。本実施の形態においては、浮体31と連結構造体100とは、軸方向dに並進可能になっている。このことにより、連結構造体100は、軸方向dにおいて浮体31と異なる位置に位置している。図12においては、連結構造体100の下端は、浮体31の上端よりも上方に位置している。浮体31の上端と連結構造体100の下端は、上下方向に離間している。第1弾性体110が連結されている支持架台38は、浮体31の上端に設けられている。 In the direction of relative displacement between the floating body 31 and the connecting structure 100, the connecting structure 100 is located at a different position from the floating body 31. In this embodiment, the floating body 31 and the connecting structure 100 are capable of translation in the axial direction d. Due to this, the connecting structure 100 is located at a different position from the floating body 31 in the axial direction d. In FIG. 12, the lower end of the connecting structure 100 is located above the upper end of the floating body 31. The upper end of the floating body 31 and the lower end of the connecting structure 100 are spaced apart from each other in the vertical direction. The support frame 38 to which the first elastic body 110 is connected is provided at the upper end of the floating body 31.

連結構造体100の内周面に、軸方向dに延びるガイドレール(図示せず)が設けられていてもよい。この場合、連結構造体100に対する塔構造体40の相対変位を軸方向dに案内することができる。また、連結構造体100の内周面に、複数のローラ102が設けられていてもよい。ローラ102は、塔構造体40の外周面に対して転動可能になっている。このことにより、連結構造体100に対する塔構造体40の相対変位を円滑に行うことができる。連結構造体100は、浮体31および塔構造体40と同芯に位置づけられていてもよい。 A guide rail (not shown) extending in the axial direction d may be provided on the inner peripheral surface of the connecting structure 100. In this case, the relative displacement of the tower structure 40 with respect to the connection structure 100 can be guided in the axial direction d. Further, a plurality of rollers 102 may be provided on the inner peripheral surface of the connected structure 100. The roller 102 can roll against the outer peripheral surface of the tower structure 40. Thereby, relative displacement of the tower structure 40 with respect to the connection structure 100 can be performed smoothly. The connecting structure 100 may be positioned concentrically with the floating body 31 and the tower structure 40.

このように本実施の形態によれば、連結構造体100が、塔構造体40が通過可能な第2空洞部101を含み、浮体31と連結構造体100との間の相対変位の方向において、連結構造体100は、浮体31と異なる位置に位置している。このことにより、連結構造体100が、浮体31の外側に配置されることを回避することができる。この場合、制振発電装置20の構造を簡素化することができるとともに、組み立て性を向上させることができる。 As described above, according to the present embodiment, the connecting structure 100 includes the second cavity 101 through which the tower structure 40 can pass, and in the direction of relative displacement between the floating body 31 and the connecting structure 100, The connecting structure 100 is located at a different position from the floating body 31. This makes it possible to avoid placing the connecting structure 100 outside the floating body 31. In this case, the structure of the vibration damping power generation device 20 can be simplified, and ease of assembly can be improved.

なお、上述した本実施の形態においては、2台の装置発電機80が発電機支持架台35に支持され、各装置発電機80に対応して変速部74を含む変換機構70が設けられている例について説明した。この場合には、上述したように、各発電機回転子81で発生する偶力によって生じる回転力を相殺することができ、ローリングが励起されることを抑制できる。しかしながら、このことに限られることはなく、発電機支持架台35に支持される装置発電機80の台数は任意であり、例えば、図1等に示すように、装置発電機80の台数が1台であってもよい。この場合、変速部74を含む変換機構70は1台になる。また、変換機構70は変速部74を含んでいなくてもよい。 Note that in the present embodiment described above, two device generators 80 are supported by the generator support pedestal 35, and a conversion mechanism 70 including a transmission section 74 is provided corresponding to each device generator 80. An example was explained. In this case, as described above, the rotational force generated by the couple generated in each generator rotor 81 can be canceled out, and rolling can be suppressed from being excited. However, the invention is not limited to this, and the number of device generators 80 supported by the generator support frame 35 is arbitrary. For example, as shown in FIG. 1, the number of device generators 80 is one. It may be. In this case, there is only one conversion mechanism 70 including the transmission section 74. Further, the conversion mechanism 70 does not need to include the transmission section 74.

(第7の実施の形態)
次に、図13を用いて、第7の実施の形態による制振発電装置について説明する。
(Seventh embodiment)
Next, a vibration damping power generation device according to a seventh embodiment will be described using FIG. 13.

図13に示す第7の実施の形態においては、変換機構のラックレールが、連結構造体に設けられ、ピニオン歯車および装置発電機が、塔構造体に支持されている点が主に異なり、他の構成は、図12に示す第6の実施の形態と略同一である。なお、図13において、図12に示す第6の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 The seventh embodiment shown in FIG. 13 differs mainly in that the rack rail of the conversion mechanism is provided on the connection structure, and the pinion gear and the device generator are supported on the tower structure. The configuration is substantially the same as that of the sixth embodiment shown in FIG. Note that in FIG. 13, the same parts as those in the sixth embodiment shown in FIG. 12 are given the same reference numerals, and detailed explanations will be omitted.

図13に示すように、本実施の形態においては、変換機構70のラックレール72が、連結構造体100に設けられている。より具体的には、連結構造体100の上端から上方に延長部105が延びている。この延長部105に、ラックレール72が設けられている。連結構造体100の上端から、変換機構70および装置発電機80に対応して複数の延長部105が延びていてもよい。図13では、便宜上、塔構造体40の右側に示された変換機構70および装置発電機80に対応する延長部105を示している。 As shown in FIG. 13, in this embodiment, the rack rail 72 of the conversion mechanism 70 is provided on the connection structure 100. More specifically, an extension 105 extends upward from the upper end of the connection structure 100. A rack rail 72 is provided on this extension portion 105. A plurality of extensions 105 may extend from the upper end of the coupling structure 100 in correspondence with the conversion mechanism 70 and the device generator 80. In FIG. 13, for convenience, an extension 105 corresponding to the conversion mechanism 70 and device generator 80 shown on the right side of the tower structure 40 is shown.

本実施の形態においては、第1弾性体110は、浮体31の上端に設けられた支持架台38と、連結構造体100の下端に設けられた支持架台103と、を連結している。第2弾性体120は、連結構造体100に設けられた支持架台106と、塔構造体40に設けられた発電機支持架台42と、を連結している。なお、支持架台106および発電機支持架台42は、水平方向に延びている。また、発電機支持架台42は、延長部105およびラックレール72が通過する貫通孔43を含んでいる。 In this embodiment, the first elastic body 110 connects the support pedestal 38 provided at the upper end of the floating body 31 and the support pedestal 103 provided at the lower end of the connection structure 100. The second elastic body 120 connects the support pedestal 106 provided on the connection structure 100 and the generator support pedestal 42 provided on the tower structure 40. Note that the support pedestal 106 and the generator support pedestal 42 extend in the horizontal direction. Further, the generator support frame 42 includes a through hole 43 through which the extension portion 105 and the rack rail 72 pass.

本実施の形態では、上述した第6の実施の形態と同様な2台の装置発電機80が、発電機支持架台42に支持されている。 In this embodiment, two device generators 80 similar to those in the sixth embodiment described above are supported by a generator support frame 42.

本実施の形態による変換機構70は、支持構造体30の連結構造体100と塔構造体40との間の相対変位を、変換回転子71の回転変位に変換する。ラックレール72は、連結構造体100および延長部105に設けられている。すなわち、ラックレール72は、連結構造体100から延長部105に延びている。変速部74およびピニオン歯車73は、塔構造体40に設けられた発電機支持架台42に支持されている。装置発電機80も、発電機支持架台42に支持されている。本実施の形態による変換回転子71および発電機回転子81は、連結構造体100と塔構造体40との間の相対変位による振動を低減する慣性質量要素として機能している。 The conversion mechanism 70 according to this embodiment converts the relative displacement between the connecting structure 100 of the support structure 30 and the tower structure 40 into a rotational displacement of the conversion rotor 71. The rack rail 72 is provided on the connecting structure 100 and the extension portion 105. That is, the rack rail 72 extends from the connecting structure 100 to the extension portion 105. The transmission section 74 and the pinion gear 73 are supported by a generator support frame 42 provided in the tower structure 40. The device generator 80 is also supported by the generator support pedestal 42 . Conversion rotor 71 and generator rotor 81 according to this embodiment function as inertial mass elements that reduce vibrations due to relative displacement between coupling structure 100 and tower structure 40.

このように本実施の形態によれば、変換機構70のラックレール72が、連結構造体100および延長部105に設けられ、ピニオン歯車73および装置発電機80は、塔構造体40の発電機支持架台42に支持されている。このことにより、装置発電機80を、振動が抑制された塔構造体40で支持することができる。このため、装置発電機80の信頼性を向上させることができる。 As described above, according to the present embodiment, the rack rail 72 of the conversion mechanism 70 is provided on the connecting structure 100 and the extension part 105, and the pinion gear 73 and the device generator 80 are provided on the generator support of the tower structure 40. It is supported by a pedestal 42. This allows the device generator 80 to be supported by the tower structure 40 with suppressed vibrations. Therefore, the reliability of the device generator 80 can be improved.

なお、上述した本実施の形態においては、2台の装置発電機80が発電機支持架台42に支持され、各装置発電機80に対応して変速部74を含む変換機構70が設けられている例について説明した。この場合には、上述したように、各発電機回転子81で発生する偶力によって生じる回転力を相殺することができ、ローリングが励起されることを抑制できる。しかしながら、このことに限られることはなく、発電機支持架台42に支持される装置発電機80の台数は任意であり、例えば、図1等に示すように、装置発電機80の台数が1台であってもよい。この場合、変速部74を含む変換機構70は1台になる。また、変換機構70は変速部74を含んでいなくてもよい。 Note that in the present embodiment described above, two device generators 80 are supported by the generator support pedestal 42, and a conversion mechanism 70 including a transmission section 74 is provided corresponding to each device generator 80. An example was explained. In this case, as described above, the rotational force generated by the couple generated in each generator rotor 81 can be canceled out, and rolling can be suppressed from being excited. However, the invention is not limited to this, and the number of device generators 80 supported by the generator support frame 42 is arbitrary. For example, as shown in FIG. 1, the number of device generators 80 is one. It may be. In this case, there is only one conversion mechanism 70 including the transmission section 74. Further, the conversion mechanism 70 does not need to include the transmission section 74.

(第8の実施の形態)
次に、図14を用いて、第8の実施の形態による制振発電装置について説明する。
(Eighth embodiment)
Next, a vibration damping power generation device according to an eighth embodiment will be described using FIG. 14.

図14に示す第8の実施の形態においては、支持構造体と変位構造体が相対回動変位可能である点が主に異なり、他の構成は、図1~図5に示す第1の実施の形態と略同一である。なお、図14において、図1~図5に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 The eighth embodiment shown in FIG. 14 is mainly different from the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5 in that the support structure and the displacement structure are movable relative to each other. The form is almost the same as that of . Note that in FIG. 14, the same parts as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

本実施の形態においては、船舶200に適用された制振発電装置20の例について説明する。 In this embodiment, an example of a vibration damping power generation device 20 applied to a ship 200 will be described.

図14に示すように、本実施の形態による制振発電装置20は、船体構造体210と、客室構造体220と、第1弾性体230と、変換機構70と、装置発電機80と、を備えている。船体構造体210は、支持構造体の一例であり、客室構造体220は、変位構造体の一例である。船体構造体210と客室構造体220は、回動中心軸線L2を中心にして相対回動変位可能になっている。回動中心軸線L2は、船体211の船首から船尾に向かって(図14の紙面に直交する方向に向かって)水平方向に延びる回動中心軸線L2を有している。図14では、回動中心軸線L2は紙面に垂直に延びているため、点で表している。 As shown in FIG. 14, the vibration damping power generation device 20 according to the present embodiment includes a hull structure 210, a cabin structure 220, a first elastic body 230, a conversion mechanism 70, and a device generator 80. We are prepared. The hull structure 210 is an example of a support structure, and the cabin structure 220 is an example of a displacement structure. The hull structure 210 and the cabin structure 220 are capable of relative rotational displacement about the rotation center axis L2. The rotational center axis L2 has a rotational center axis L2 that extends horizontally from the bow of the hull 211 toward the stern (in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 14). In FIG. 14, the rotation center axis L2 extends perpendicularly to the plane of the paper, and is therefore represented by a dot.

船体構造体210は、洋上に浮かぶ船体211を含んでいる。船体211の一部は、水面下に位置して、浸漬している。船体211の下部には、コンクリート等の重量物またはバラスト水等が充填された重錘部213が設けられている。このことにより、船体211の重心を低くして、洋上に浮かぶ船体211の安定性を高めている。そして、船体211の浮力と船舶200全体の重力が平衡しており、船舶200全体としての安定性向上を図っている。 The hull structure 210 includes a hull 211 floating on the ocean. A portion of the hull 211 is located below the water surface and is submerged. A weight section 213 filled with a heavy object such as concrete or ballast water is provided at the lower part of the hull 211. This lowers the center of gravity of the hull 211 and increases the stability of the hull 211 floating on the ocean. The buoyancy of the hull 211 and the gravity of the entire ship 200 are balanced, and the stability of the ship 200 as a whole is improved.

船体211は、客室構造体220の下側部分(一部分の一例)を収容する船体空洞部214を含んでいる。船体空洞部214には、回動中心軸線L2を中心にした船体構造体210の相対回動変位を案内するガイドレール(図示せず)が設けられていてもよい。また、船体空洞部214には、複数のローラ215が設けられていてもよい。ローラ215は、船体構造体210の回動支持台222の外周面223に転動可能になっている。このことにより、船体211に対する客室構造体220の相対回動変位を円滑に行うことができる。船体211は、図1等に示す浮体31と同様に、ばね定数kを有する仮想弾性体60によって静止系に弾性的に支持されている。ここで、上述した第1の実施の形態~第7の実施の形態では、浮体31と塔構造体40が軸方向dに相対並進変位する例について説明したが、本実施の形態においては、船体211と客室構造体220とが相対回動変位する。このため、図14においては、2つの仮想弾性体60によって、船体211が静止系に支持されている例を示している。この2つの仮想弾性体60によって、船体211と客室構造体220とが相対回動変位可能になっている。2つの仮想弾性体60のばね定数の合成値をkとしている。発電機支持架台212は、船体211に固定されており、装置発電機80を支持している。 The hull 211 includes a hull cavity 214 that accommodates a lower portion (an example of a portion) of the cabin structure 220. The hull cavity 214 may be provided with a guide rail (not shown) that guides relative rotational displacement of the hull structure 210 about the rotation center axis L2. Further, a plurality of rollers 215 may be provided in the hull cavity 214. The roller 215 can roll on the outer circumferential surface 223 of the rotation support base 222 of the hull structure 210. This allows the cabin structure 220 to be smoothly rotated relative to the hull 211. The hull 211, like the floating body 31 shown in FIG. 1 and the like, is elastically supported in a stationary system by a virtual elastic body 60 having a spring constant k0 . Here, in the above-described first to seventh embodiments, an example in which the floating body 31 and the tower structure 40 are relatively translated in the axial direction d has been described, but in this embodiment, the ship body 211 and the cabin structure 220 undergo relative rotational displacement. For this reason, FIG. 14 shows an example in which the hull 211 is supported in a stationary system by two virtual elastic bodies 60. These two virtual elastic bodies 60 allow the hull 211 and the cabin structure 220 to rotate relative to each other. The composite value of the spring constants of the two virtual elastic bodies 60 is defined as k0 . The generator support pedestal 212 is fixed to the hull 211 and supports the device generator 80.

船体211の内部に、発電機支持架台212が設けられている。発電機支持架台212は、装置発電機80を支持している。 A generator support pedestal 212 is provided inside the hull 211 . Generator support pedestal 212 supports device generator 80 .

客室構造体220は、変位構造体の一例である。客室構造体220は、船体211に弾性的に支持されている。そして、客室構造体220は、船体211に対して相対回動変位可能に構成されている。上述した回動中心軸線L2を中心にして、客室構造体220は、船体211に対して相対回動可能になっている。 The cabin structure 220 is an example of a displacement structure. The cabin structure 220 is elastically supported by the hull 211. The cabin structure 220 is configured to be rotatable relative to the hull 211. The cabin structure 220 is rotatable relative to the hull 211 about the rotation center axis L2 described above.

客室構造体220は、客室本体221と、客室本体221の下部に設けられた回動支持台222と、を含んでいる。回動支持台222は、回動中心軸線L2を中心として円弧状にそれぞれ形成された外周面223および内周面224を含んでいる。外周面223および内周面224はそれぞれ、円弧面の一例である。この外周面223に、上述したローラ215が転動する。 The cabin structure 220 includes a cabin body 221 and a rotation support base 222 provided at the bottom of the cabin body 221. The rotation support base 222 includes an outer circumferential surface 223 and an inner circumferential surface 224, each of which is formed in an arc shape about the rotation center axis L2. The outer circumferential surface 223 and the inner circumferential surface 224 are each an example of a circular arc surface. The above-mentioned roller 215 rolls on this outer peripheral surface 223.

本実施の形態による第1弾性体230は、客室構造体220を船体211に弾性的に連結している。第1弾性体230は、例えば、コイルばねなどのばね部材によって構成されていてもよい。図14においては、回動中心軸線L2に沿って見たときに回動支持台222の左右両側に第1弾性体230が配置されている。すなわち、一の第1弾性体230は、回動中心軸線L2に沿って見たときに回動支持台222の一方の端部を、当該端部に対向する船体211の壁面に連結している。他の一の支持ばねは、回動支持台222の他方の端部を、当該端部に対向する船体211の壁面に連結している。図9においては、2つの第1弾性体230によって、船体211と客室構造体220とが連結されている例を示している。2つの第1弾性体230のばね定数の合成値をkとしている。 The first elastic body 230 according to this embodiment elastically connects the cabin structure 220 to the hull 211. The first elastic body 230 may be constituted by a spring member such as a coil spring, for example. In FIG. 14, the first elastic bodies 230 are arranged on both left and right sides of the rotation support base 222 when viewed along the rotation center axis L2. That is, one first elastic body 230 connects one end of the rotation support base 222 to the wall surface of the hull 211 facing the end when viewed along the rotation center axis L2. . The other support spring connects the other end of the rotation support base 222 to the wall surface of the hull 211 facing the end. FIG. 9 shows an example in which the hull 211 and the cabin structure 220 are connected by two first elastic bodies 230. The composite value of the spring constants of the two first elastic bodies 230 is defined as k1 .

このようにして、船体211と客室構造体220は、相対回動変位可能になっている。 In this way, the hull 211 and the cabin structure 220 can be rotated relative to each other.

本実施の形態における変換機構70は、船体211と客室構造体220との間の相対回動変位を、変換回転子71の回転変位に変換する。より具体的には、本実施の形態における変換機構70は、ラックレール72と、変換回転子71を構成するピニオン歯車73と、を含んでいる。ラックレール72は、ラックの一例であって、回動支持台222の内周面224に設けられている。この場合、ラックレール72の歯は、内側に向けられる。ラックレール72は、この内周面224に沿って円弧状に延びるように形成されており、回動中心軸線L2を中心としたときの周方向に延びている。 Conversion mechanism 70 in this embodiment converts the relative rotational displacement between hull 211 and cabin structure 220 into rotational displacement of conversion rotor 71. More specifically, the conversion mechanism 70 in this embodiment includes a rack rail 72 and a pinion gear 73 that constitutes the conversion rotor 71. The rack rail 72 is an example of a rack, and is provided on the inner peripheral surface 224 of the rotation support base 222. In this case, the teeth of the rack rails 72 are directed inward. The rack rail 72 is formed to extend in an arc shape along the inner circumferential surface 224, and extends in the circumferential direction about the rotation center axis L2.

ピニオン歯車73は、船体211の発電機支持架台212に支持されており、上述した変換回転子71を構成している。ピニオン歯車73は、ラックレール72の歯に噛み合っており、船体構造体210の回動変位を、変換回転子71の回転変位に変換する。 The pinion gear 73 is supported by the generator support frame 212 of the hull 211, and constitutes the conversion rotor 71 described above. The pinion gear 73 meshes with the teeth of the rack rail 72 and converts rotational displacement of the hull structure 210 into rotational displacement of the conversion rotor 71.

本実施の形態においては、変換機構70は、変速部74を含んでいてもよい。変速部74は、上述した第4の実施の形態と同様に構成することができる。 In this embodiment, the conversion mechanism 70 may include a transmission section 74. The transmission section 74 can be configured similarly to the fourth embodiment described above.

装置発電機80は、船体211の発電機支持架台212に固定的に支持されている。なお、図14においては、発電機支持架台212に1台の装置発電機80が設置されている例を示している。しかしながら、発電機支持架台212には、複数の装置発電機80が設置されていてもよい。 The device generator 80 is fixedly supported by a generator support frame 212 of the hull 211. Note that FIG. 14 shows an example in which one device generator 80 is installed on the generator support pedestal 212. However, a plurality of device generators 80 may be installed on the generator support pedestal 212.

本実施の形態による変換回転子71および発電機回転子81は、船体211と客室構造体220との間の相対回動変位による横揺れ(ローリングとも称する)による振動を低減する慣性質量要素として機能している。すなわち、本実施の形態による制振発電装置20は、船舶200の横揺れに対する振動抑制を図るとともに発電を行うことができる。 The conversion rotor 71 and the generator rotor 81 according to the present embodiment function as inertial mass elements that reduce vibrations caused by rolling (also referred to as rolling) caused by relative rotational displacement between the hull 211 and the cabin structure 220. are doing. In other words, the vibration damping power generation device 20 according to the present embodiment can suppress vibrations caused by rolling of the ship 200 and generate power.

このように本実施の形態によれば、船体211と客室構造体220との間の相対回動変位が、変換回転子71の回転変位に変換され、変換回転子71の回転変位で装置発電機80が発電を行う。変換回転子71は、船体211と客室構造体220との間の相対回動変位による振動を低減する慣性質量要素として機能している。このことにより、船体211と客室構造体220との間の相対回動変位は、変換回転子71および発電機回転子81によって機能する慣性質量要素を介して伝達される。このため、横波を受けることにより船体211に与えられる振動が、客室構造体220に伝達されることを抑制することができる。また、変換回転子71の回転変位で装置発電機80が発電を行うことができる。この結果、客室構造体220の振動を抑制することができるとともに振動エネルギを電気エネルギに変換することができる。すなわち、客室構造体220の振動の抑制と、電気エネルギへの変換とを両立させることができる。 As described above, according to the present embodiment, the relative rotational displacement between the hull 211 and the cabin structure 220 is converted into the rotational displacement of the conversion rotor 71, and the rotational displacement of the conversion rotor 71 is used to generate the device generator. 80 generates electricity. The conversion rotor 71 functions as an inertial mass element that reduces vibrations caused by relative rotational displacement between the hull 211 and the cabin structure 220. Thereby, the relative rotational displacement between the hull 211 and the cabin structure 220 is transmitted via the inertial mass element, which is operated by the conversion rotor 71 and the generator rotor 81. Therefore, vibrations imparted to the hull 211 by receiving transverse waves can be suppressed from being transmitted to the cabin structure 220. Further, the device generator 80 can generate electricity by rotational displacement of the conversion rotor 71. As a result, vibrations of the cabin structure 220 can be suppressed and vibration energy can be converted into electrical energy. That is, it is possible to simultaneously suppress vibrations of the cabin structure 220 and convert it into electrical energy.

なお、上述した本実施の形態においては、回動支持台222の内周面224にラックレール72が設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、ラックレール72は、回動支持台222の外周面223に設けられて、ラックレール72の歯が外側に向けられてもよい。この場合、変換機構70および装置発電機80は、外周面223に設けられたラックレール72に対応する位置に配置される。 In addition, in this embodiment mentioned above, the example where the rack rail 72 was provided in the inner peripheral surface 224 of the rotation support stand 222 was demonstrated. However, the present invention is not limited to this, and the rack rail 72 may be provided on the outer circumferential surface 223 of the rotation support base 222, and the teeth of the rack rail 72 may be directed outward. In this case, the conversion mechanism 70 and the device generator 80 are arranged at positions corresponding to the rack rails 72 provided on the outer peripheral surface 223.

また、上述した本実施の形態においては、移動体の一例としての船舶200に、制振発電装置20が適用される例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、船舶200以外の移動体に適用されていてもよい。例えば、移動体の他の例としての鉄道車両に、上述した制振発電装置20が適用されてもよい。この場合、鉄道車両のシャーシを支持構造体として、鉄道車両のボディを変位構造体としてしてもよい。このことにより、鉄道車両に作用する横揺れ(またはローリング)対する振動抑制を図るとともに発電を行うことができる。また、移動体の他の例としての自動車両に、上述した制振発電装置20が適用されてもよい。この場合、自動車両のシャーシを支持構造体として、自動車両のボディを変位構造体としてもよい。このことにより、自動車に作用する横揺れ(またはローリング)に対する振動抑制を図るとともに発電を行うことができる。 Moreover, in the present embodiment described above, an example has been described in which the vibration damping power generation device 20 is applied to the ship 200 as an example of a moving object. However, the invention is not limited to this, and may be applied to moving objects other than the ship 200. For example, the vibration damping power generation device 20 described above may be applied to a railway vehicle as another example of a moving body. In this case, the chassis of the railway vehicle may be used as the support structure, and the body of the railway vehicle may be used as the displacement structure. This makes it possible to suppress vibrations caused by rolling (or rolling) acting on the railway vehicle and to generate electricity. Furthermore, the above-described vibration-damping power generation device 20 may be applied to an automobile as another example of a moving object. In this case, the chassis of the motor vehicle may serve as the support structure, and the body of the motor vehicle may serve as the displacement structure. This makes it possible to suppress vibrations caused by rolling (or rolling) that acts on the vehicle, and to generate electricity.

(第9の実施の形態)
次に、図15および図16を用いて、第9の実施の形態による制振発電装置について説明する。
(Ninth embodiment)
Next, a vibration damping power generation device according to a ninth embodiment will be described using FIGS. 15 and 16.

図15および図16に示す第9の実施の形態においては、第1構造体が、洋上に浮かぶ第1浮体を含み、第2構造体が、第1浮体とは異なる位置で洋上に浮かぶ第2浮体を含む点が主に異なり、他の構成は、図1~図5に示す第1の実施の形態と略同一である。なお、図15および図16において、図1~図5に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 In the ninth embodiment shown in FIGS. 15 and 16, the first structure includes a first floating body floating on the ocean, and the second structure includes a second floating body floating on the ocean at a different position from the first floating body. The main difference is that a floating body is included, and the other configurations are substantially the same as the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5. Note that in FIGS. 15 and 16, the same parts as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図15に示すように、本実施の形態においては、制振発電装置320は、第1構造体330と、第2構造体340と、変換機構70と、装置発電機80と、を備えている。図15に示す洋上風力発電設備10は、制振発電装置320と、上述した風力発電機本体4と、で構成されている。 As shown in FIG. 15, in this embodiment, the vibration damping power generation device 320 includes a first structure 330, a second structure 340, a conversion mechanism 70, and a device generator 80. . The offshore wind power generation facility 10 shown in FIG. 15 includes a vibration damping power generation device 320 and the wind power generator main body 4 described above.

第1構造体330は、主浮体331と、第1発電機支持架台332と、塔構造体333と、を含んでいる。第1構造体330は、概略的には、中心軸線L3に沿って延びるように形成されている。 The first structure 330 includes a main floating body 331 , a first generator support pedestal 332 , and a tower structure 333 . The first structure 330 is generally formed to extend along the central axis L3.

主浮体331は、洋上に浮かぶように構成されている。主浮体331は、第1浮体の一例である。主浮体331は、中心軸線L3に沿って延びるように形成されている。主浮体331は、中心軸線L3を中心として円筒状に形成されている。主浮体331が横揺れしていない状態では、中心軸線L3は、垂直方向に沿っている。主浮体331の一部は、水面下に位置して、周囲の海水に浸漬している。主浮体331は、水圧に耐えるように構成されている。 The main floating body 331 is configured to float on the ocean. The main floating body 331 is an example of a first floating body. The main floating body 331 is formed to extend along the central axis L3. The main floating body 331 is formed into a cylindrical shape centered on the central axis L3. When the main floating body 331 is not rolling, the central axis L3 is along the vertical direction. A portion of the main floating body 331 is located below the water surface and immersed in the surrounding seawater. The main floating body 331 is configured to withstand water pressure.

主浮体331の下部には、コンクリート等の重量物またはバラスト水等が充填された重錘部32(図1等参照)が設けられている。このことにより、主浮体331の重心を低くして、洋上に浮かぶ主浮体331の安定性を高めている。 A weight section 32 (see FIG. 1, etc.) filled with a heavy object such as concrete or ballast water is provided at the lower part of the main floating body 331. This lowers the center of gravity of the main floating body 331 and increases the stability of the main floating body 331 floating on the ocean.

主浮体331は、図2に示す浮体2の仮想弾性体5と同様に、ばね定数k1を有する仮想弾性体361によって静止系に対して弾性的に支持されている。また、主浮体331の固有振動数は、波の振動数に対して十分に離調するように設計されていてもよい。 The main floating body 331 is elastically supported with respect to the stationary system by a virtual elastic body 361 having a spring constant k1, similar to the virtual elastic body 5 of the floating body 2 shown in FIG. Further, the natural frequency of the main floating body 331 may be designed to be sufficiently detuned from the frequency of waves.

第1発電機支持架台332は、主浮体331の上端に設けられている。第1発電機支持架台332は、水平方向(中心軸線L3に沿う軸方向dに垂直な方向)に延びており、後述する発電用浮体341よりも上方に位置している。第1発電機支持架台332は、主浮体331に固定されている。第1発電機支持架台332は、中心軸線L3を中心とした円板状に形成されていてもよい。第1発電機支持架台332は、貫通孔332aを含んでいる。貫通孔332aは、軸方向dに延びており、第1発電機支持架台332を貫通している。貫通孔332aは、第2構造体340の中心軸線L4を中心とした円筒状の壁面を含んでいる。 The first generator support pedestal 332 is provided at the upper end of the main floating body 331. The first generator support pedestal 332 extends in the horizontal direction (direction perpendicular to the axial direction d along the central axis L3) and is located above the power generation floating body 341, which will be described later. The first generator support pedestal 332 is fixed to the main floating body 331. The first generator support pedestal 332 may be formed into a disk shape centered on the central axis L3. The first generator support pedestal 332 includes a through hole 332a. The through hole 332a extends in the axial direction d and penetrates the first generator support frame 332. The through hole 332a includes a cylindrical wall surface centered on the central axis L4 of the second structure 340.

塔構造体333は、主浮体331の上方に位置しており、第1発電機支持架台332から上方に延びている。塔構造体333は、垂直方向に細長に延びるように柱状に形成されている。塔構造体333の上端には、上述した風力発電機本体4が設けられている。 The tower structure 333 is located above the main floating body 331 and extends upward from the first generator support pedestal 332. The tower structure 333 is formed into a columnar shape so as to extend vertically. The above-mentioned wind power generator main body 4 is provided at the upper end of the tower structure 333.

第2構造体340は、発電用浮体341と、第2ロッド342と、を含んでいる。第2構造体340は、概略的には、中心軸線L4に沿って延びるように形成されている。中心軸線L4は、軸方向dに沿っており、上述した中心軸線L3に平行であってもよい。 The second structure 340 includes a power generation floating body 341 and a second rod 342. The second structure 340 is generally formed to extend along the central axis L4. The central axis L4 is along the axial direction d, and may be parallel to the central axis L3 described above.

発電用浮体341は、上述した主浮体331とは異なる位置で洋上に浮かぶように構成されている。発電用浮体341は、第2浮体の一例である。発電用浮体341は、中心軸線L4に沿って延びるように形成されている。発電用浮体341は、中心軸線L4を中心として円筒状に形成されている。発電用浮体341が横揺れしていない状態では、中心軸線L4は、垂直方向に沿っている。発電用浮体341の一部は、水面下に位置して、周囲の海水に浸漬している。発電用浮体341は、水圧に耐えるように構成されている。 The power generation floating body 341 is configured to float on the ocean at a different position from the main floating body 331 described above. The power generation floating body 341 is an example of a second floating body. The power generation floating body 341 is formed to extend along the central axis L4. The power generation floating body 341 is formed into a cylindrical shape centered on the central axis L4. When the floating body 341 for power generation is not horizontally swaying, the central axis L4 is along the vertical direction. A part of the power generation floating body 341 is located below the water surface and immersed in the surrounding seawater. The power generation floating body 341 is configured to withstand water pressure.

発電用浮体341の下部には、コンクリート等の重量物またはバラスト水等が充填された重錘部(図示せず)が設けられていてもよい。このことにより、発電用浮体341の重心を低くして、洋上に浮かぶ発電用浮体341の安定性を高めている。発電用浮体341の浮力と、上述した主浮体331の浮力と、洋上風力発電設備10全体の重力が平衡しており、洋上風力発電設備10全体としての安定性向上を図っている。 A weight part (not shown) filled with a heavy material such as concrete or ballast water may be provided at the lower part of the power generation floating body 341. This lowers the center of gravity of the power generation floating body 341 and increases the stability of the power generation floating body 341 floating on the ocean. The buoyancy of the power generation floating body 341, the buoyancy of the main floating body 331 mentioned above, and the gravity of the entire offshore wind power generation facility 10 are balanced, and the stability of the offshore wind power generation facility 10 as a whole is improved.

発電用浮体341は、図2に示す浮体2の仮想弾性体5と同様に、ばね定数k2を有する仮想弾性体362によって静止系に対して弾性的に支持されている。 Similar to the virtual elastic body 5 of the floating body 2 shown in FIG. 2, the power generation floating body 341 is elastically supported with respect to the stationary system by a virtual elastic body 362 having a spring constant k2.

第2ロッド342は、発電用浮体341から中心軸線L4に沿って上方に延びている。第2ロッド342は、第1発電機支持架台332の貫通孔332aを貫通して、第1発電機支持架台332を越えるように軸方向dに延びている。第2ロッド342は、中心軸線L4を中心として円筒状に形成されている。発電用浮体341および第2ロッド342は、貫通孔332aと同芯に位置づけられていてもよい。 The second rod 342 extends upward from the power generation floating body 341 along the central axis L4. The second rod 342 passes through the through hole 332a of the first generator support pedestal 332 and extends in the axial direction d so as to exceed the first generator support pedestal 332. The second rod 342 is formed into a cylindrical shape centered on the central axis L4. The power generation floating body 341 and the second rod 342 may be positioned concentrically with the through hole 332a.

第2ロッド342の外周面には、複数のローラ343が設けられていてもよい。ローラ343は、上述した貫通孔332aの壁面に対して転動可能になっている。このことにより、第1構造体330と第2構造体340の相対変位を円滑に行うことができる。貫通孔332aの壁面には、軸方向dに延びるガイドレール(図示せず)が設けられていてもよい。この場合、第1構造体330に対する第2構造体340の相対変位を軸方向dに案内することができる。 A plurality of rollers 343 may be provided on the outer peripheral surface of the second rod 342. The roller 343 can roll against the wall surface of the through hole 332a described above. This allows the first structure 330 and the second structure 340 to be smoothly displaced relative to each other. A guide rail (not shown) extending in the axial direction d may be provided on the wall surface of the through hole 332a. In this case, the relative displacement of the second structure 340 with respect to the first structure 330 can be guided in the axial direction d.

第2構造体340は、第1構造体330に弾性的に接続されている。第2構造体340は、第1構造体330に対して相対変位可能に構成されている。本実施の形態においては、第1構造体330と第2構造体340は、軸方向dに並進変位可能になっている。 The second structure 340 is elastically connected to the first structure 330. The second structure 340 is configured to be movable relative to the first structure 330. In this embodiment, the first structure 330 and the second structure 340 are capable of translational displacement in the axial direction d.

本実施の形態による第1弾性体350は、第2構造体340を第1構造体330に弾性的に連結している。より具体的には、第1弾性体350は、第1発電機支持架台332と発電用浮体341に連結されている。図15においては、2つの第1弾性体350が、第1発電機支持架台332と発電用浮体341に連結されている例が示されているが、第1弾性体350の個数は任意である。第1弾性体350は、ばね定数k12を有している。第1弾性体350は、例えば、コイルばねなどのばね部材によって構成されていてもよい。 The first elastic body 350 according to this embodiment elastically connects the second structure 340 to the first structure 330. More specifically, the first elastic body 350 is connected to the first generator support pedestal 332 and the floating body 341 for power generation. Although FIG. 15 shows an example in which two first elastic bodies 350 are connected to the first generator support pedestal 332 and the power generation floating body 341, the number of first elastic bodies 350 is arbitrary. . The first elastic body 350 has a spring constant k12 . The first elastic body 350 may be configured by a spring member such as a coil spring, for example.

変換機構70は、変換回転子71を含んでおり、第1構造体330と第2構造体340との間の相対変位を、変換回転子71の回転変位に変換する機構である。変換機構70は、ラックレール72と、ピニオン歯車73と、を含んでいる。 The conversion mechanism 70 includes a conversion rotor 71 and is a mechanism that converts the relative displacement between the first structure 330 and the second structure 340 into a rotational displacement of the conversion rotor 71. The conversion mechanism 70 includes a rack rail 72 and a pinion gear 73.

ラックレール72は、第2ロッド342の外周面に設けられている。ラックレール72は、軸方向dに延びている。このことにより、第2構造体340が第1構造体330に対して回転運動を行うことを抑制している。ラックレール72は、第1発電機支持架台332の貫通孔332a内に挿入可能になっている。 The rack rail 72 is provided on the outer peripheral surface of the second rod 342. The rack rail 72 extends in the axial direction d. This suppresses the second structure 340 from rotating relative to the first structure 330. The rack rail 72 can be inserted into the through hole 332a of the first generator support frame 332.

ピニオン歯車73は、第1発電機支持架台332に回転可能に支持されている。ピニオン歯車は、上述した、変換回転子71を構成している。ピニオン歯車73は、ラックレール72の歯に噛み合っており、第1構造体330と第2構造体340との間の軸方向dの並進相対変位を、回転変位に変換する。本実施の形態においては、ピニオン歯車73は、発電機回転子81に同軸で連結されている。 The pinion gear 73 is rotatably supported by the first generator support frame 332. The pinion gear constitutes the conversion rotor 71 described above. The pinion gear 73 meshes with the teeth of the rack rail 72, and converts a relative translational displacement in the axial direction d between the first structure 330 and the second structure 340 into a rotational displacement. In this embodiment, pinion gear 73 is coaxially connected to generator rotor 81.

装置発電機80は、第1発電機支持架台332に支持されている。本実施の形態においては、発電機回転子81は、水平方向に沿う回転軸線を有している。また、図15においては、第1発電機支持架台332に1台の装置発電機80が設置されている。1台の変換機構70によって第1構造体330と第2構造体340との相対変位から変換された回転変位が、この装置発電機80の発電機回転子81に伝達される。 The device generator 80 is supported by the first generator support pedestal 332 . In this embodiment, generator rotor 81 has a rotation axis along the horizontal direction. Further, in FIG. 15, one device generator 80 is installed on the first generator support pedestal 332. The rotational displacement converted from the relative displacement between the first structure 330 and the second structure 340 by one conversion mechanism 70 is transmitted to the generator rotor 81 of the device generator 80.

このように構成された本実施の形態による制振発電装置320の力学モデルは、以下の式(5)に示す2自由度系の運動方程式で表すことができる。

Figure 0007419282000023
The dynamic model of the damped power generation device 320 according to the present embodiment configured as described above can be expressed by a two-degree-of-freedom system of motion equations shown in Equation (5) below.
Figure 0007419282000023

ここで、mは、主浮体331の質量であって、第1発電機支持架台332の質量と、装置発電機80の固定子の質量と、風力発電機本体4の質量と、波による付随質量と、を含む質量である。mは、発電用浮体341の質量であって、第2ロッド342の質量と、波による付随質量と、を含む質量である。mは、慣性質量である。xは、第1構造体330の変位であり、xは、第2構造体340の変位である。cは、波に対する主浮体331の減衰係数であり、cは、波に対する発電用浮体341の減衰係数である。c12は、主浮体331と発電用浮体341との間の相対変位に対する減衰係数である。kは、第1仮想弾性体361のばね定数であり、kは、第2仮想弾性体362のばね定数である。k12は、第1弾性体350のばね定数である。fは、主浮体331への波の加振力であり、fは、発電用浮体341への波の加振力である。一般的な構造物では、左辺の質量行列は、対角行列となる。本実施の形態においては、装置発電機80の発電機回転子81が、慣性質量要素として機能することにより、非対角項に、“-m”が入っている。 Here, m 1 is the mass of the main floating body 331, which is the mass of the first generator support pedestal 332, the mass of the stator of the device generator 80, the mass of the wind power generator main body 4, and the accompanying mass due to waves. The mass includes the mass and the mass. m 2 is the mass of the power generation floating body 341, which includes the mass of the second rod 342 and the accompanying mass due to waves. m s is the inertial mass. x 1 is the displacement of the first structure 330 and x 2 is the displacement of the second structure 340. c 1 is the attenuation coefficient of the main floating body 331 against waves, and c 2 is the attenuation coefficient of the power generation floating body 341 against waves. c12 is a damping coefficient for relative displacement between the main floating body 331 and the power generation floating body 341. k 1 is the spring constant of the first virtual elastic body 361 , and k 2 is the spring constant of the second virtual elastic body 362 . k 12 is a spring constant of the first elastic body 350. f 1 is the wave excitation force on the main floating body 331, and f 2 is the wave excitation force on the power generation floating body 341. In a typical structure, the mass matrix on the left side is a diagonal matrix. In this embodiment, since the generator rotor 81 of the device generator 80 functions as an inertial mass element, "-m S " is included in the off-diagonal term.

ここで、図15に示すような洋上風力発電設備10は、洋上の安定した風を用いて発電できる利点を有している。また、陸地から沖合に向かって水深が急に深くなる場合には、海底に基礎を設けて風力発電設備を設置することは困難である。この場合には、浮体式の洋上風力発電設備10が有効な設備となり得る。波から加えられる振動によって、洋上風力発電設備10の各機器は損傷を受け得る。このような損傷を受けることを防止するために、波の固有周期から離調するように洋上風力発電設備10の設計が行われる。台風が接近する場合、または波が高い場合であっても、振動を十分に抑制することが望ましい。 Here, the offshore wind power generation facility 10 as shown in FIG. 15 has the advantage of being able to generate electricity using stable offshore wind. Furthermore, when the water depth suddenly increases from land to offshore, it is difficult to install wind power generation equipment with a foundation on the seabed. In this case, the floating offshore wind power generation facility 10 can be an effective facility. Each piece of equipment in the offshore wind power generation facility 10 can be damaged by the vibrations applied by the waves. To prevent such damage, the offshore wind power generation facility 10 is designed to be detuned from the natural period of the waves. It is desirable to sufficiently suppress vibrations even when a typhoon approaches or when waves are high.

また、風力発電機4c(図2参照)は、風によってブレード4dが回転することにより発電を行うことができる。一方、洋上風力発電設備10は、風力発電機本体4を制御する補機6(図26参照)を含んでいる。補機6は、風向、風速等の風況に応じて、風力発電機本体4の方向、ブレード4dのピッチ(偏角)および浮体を、外部電力を用いて制御する。この外部電力を洋上風力発電設備1に供給するための系統は、台風などの災害時には遮断される恐れがある。遮断された場合には、例えば、浮体の制御が不能となり、場合によっては、浮体の倒壊を招く恐れもある。 Further, the wind power generator 4c (see FIG. 2) can generate electricity by rotating the blades 4d by the wind. On the other hand, the offshore wind power generation facility 10 includes an auxiliary machine 6 (see FIG. 26) that controls the wind power generator main body 4. The auxiliary machine 6 uses external power to control the direction of the wind power generator main body 4, the pitch (deflection angle) of the blades 4d, and the floating body according to wind conditions such as wind direction and wind speed. The system for supplying this external power to the offshore wind power generation facility 1 may be cut off in the event of a disaster such as a typhoon. If it is blocked, for example, the floating body may become uncontrollable, and in some cases, the floating body may collapse.

これに対して、本実施の形態においては、第1構造体330が、洋上に浮かぶ主浮体331を含み、第2構造体340が、洋上に浮かぶ発電用浮体341を含んでいる。このことにより、第1構造体330と第2構造体340とが軸方向dに相対変位することができる。そして、この相対変位が、回転変位に変換され、装置発電機80において発電を行うことができる。このようにして、波の振動エネルギを、電気エネルギに変換して電力を得ることができる。装置発電機80の発電電力は、後述する図25等で示すように、洋上風力発電設備1の制御に用いることもできる。このため、非常時の電源を維持することができ、風力発電機本体4が制御不能となる事態を回避できる。 In contrast, in the present embodiment, the first structure 330 includes a main floating body 331 floating on the ocean, and the second structure 340 includes a power generation floating body 341 floating on the ocean. This allows the first structure 330 and the second structure 340 to be relatively displaced in the axial direction d. Then, this relative displacement is converted into a rotational displacement, and the device generator 80 can generate electricity. In this way, the vibrational energy of the waves can be converted into electrical energy to obtain electric power. The power generated by the device generator 80 can also be used to control the offshore wind power generation facility 1, as shown in FIG. 25, etc., which will be described later. Therefore, it is possible to maintain the power supply in an emergency, and it is possible to avoid a situation where the wind power generator main body 4 becomes uncontrollable.

このように本実施の形態によれば、第1構造体330は、洋上に浮かぶ主浮体331を含み、第2構造体340は、主浮体331とは異なる位置で洋上に浮かぶ発電用浮体341を含んでいる。このことにより、波から受ける力によって、第1構造体330と第2構造体340を相対変位させることができる。このため、第1構造体330と第2構造体340との間の相対変位が、変換回転子71の回転変位に変換され、変換回転子71の回転変位で装置発電機80が発電を行うことができる。変換回転子71は、第1構造体330と第2構造体340との間の相対変位による振動を低減する慣性質量要素として機能している。このことにより、波を受けることにより第1構造体330に与えられる振動を、低減することができる。また、変換回転子71の回転変位で装置発電機80が発電を行うことができる。この結果、第1構造体330の振動を抑制することができるとともに、振動エネルギを電気エネルギに変換することができる。すなわち、第1構造体330の振動の抑制と、電気エネルギへの変換とを両立させることができる。 As described above, according to the present embodiment, the first structure 330 includes the main floating body 331 floating on the ocean, and the second structure 340 includes the power generation floating body 341 floating on the ocean at a different position from the main floating body 331. Contains. This allows the first structure 330 and the second structure 340 to be relatively displaced by the force received from the waves. Therefore, the relative displacement between the first structure 330 and the second structure 340 is converted into a rotational displacement of the conversion rotor 71, and the device generator 80 generates power using the rotational displacement of the conversion rotor 71. I can do it. The conversion rotor 71 functions as an inertial mass element that reduces vibrations due to relative displacement between the first structure 330 and the second structure 340. This makes it possible to reduce vibrations imparted to the first structure 330 by receiving waves. Further, the device generator 80 can generate electricity by rotational displacement of the conversion rotor 71. As a result, vibration of the first structure 330 can be suppressed, and vibration energy can be converted into electrical energy. That is, it is possible to simultaneously suppress vibrations of the first structure 330 and convert it into electrical energy.

また、本実施の形態によれば、装置発電機80は発電機回転子81を含み、発電機回転子81が、変換回転子71とともに慣性質量要素として機能している。このことにより、慣性質量を増大させることができ、第1構造体330の振動をより一層低減することができる。このため、第1構造体330の振動をより一層抑制することができる。 Further, according to this embodiment, the device generator 80 includes a generator rotor 81, and the generator rotor 81 functions as an inertial mass element together with the conversion rotor 71. With this, the inertial mass can be increased, and the vibration of the first structure 330 can be further reduced. Therefore, vibration of the first structure 330 can be further suppressed.

また、本実施の形態によれば、第1構造体330と第2構造体340は、中心軸線L3に沿う軸方向dに相対変位可能になっており、変換機構70は、第2構造体340に設けられた、軸方向dに延びるラックレール72と、ラックレール72の歯に噛み合うピニオン歯車73と、を含んでいる。そして、ピニオン歯車73および装置発電機80は、第1構造体330の第1発電機支持架台332に支持されている。このことにより、第1構造体330と第2構造体340との間の軸方向dの相対変位を回転変位に変換して、装置発電機80で発電を行うことができる。このため、第1構造体330の振動を抑制することができるとともに振動エネルギを電気エネルギに変換することができる。 Further, according to the present embodiment, the first structure 330 and the second structure 340 can be relatively displaced in the axial direction d along the central axis L3, and the conversion mechanism 70 The rack rail 72 includes a rack rail 72 provided in the rack rail 72 and extending in the axial direction d, and a pinion gear 73 that meshes with the teeth of the rack rail 72. The pinion gear 73 and the device generator 80 are supported by a first generator support frame 332 of the first structure 330. Thereby, the relative displacement in the axial direction d between the first structure body 330 and the second structure body 340 can be converted into rotational displacement, and the device generator 80 can generate electricity. Therefore, vibration of the first structure 330 can be suppressed and vibration energy can be converted into electrical energy.

また、本実施の形態によれば、第1構造体330が、発電用浮体341よりも上方に位置した第1発電機支持架台332を含み、第2構造体340が、発電用浮体341から第1発電機支持架台332を越えるように延びる第2ロッド342を含んでいる。この第2ロッド342に、ラックレール72が設けられている。このことにより、第1構造体330と第2構造体340との間の軸方向dの並進相対変位を回転変位に容易に変換することができる。 Further, according to the present embodiment, the first structure 330 includes the first generator support pedestal 332 located above the power generation floating body 341, and the second structure 340 includes the first generator support pedestal 332 located above the power generation floating body 341. 1 includes a second rod 342 extending beyond the generator support pedestal 332 . A rack rail 72 is provided on this second rod 342. Thereby, the translational relative displacement in the axial direction d between the first structure 330 and the second structure 340 can be easily converted into rotational displacement.

なお、上述した本実施の形態においては、変換機構70が、第2構造体340の第2ロッド342の外周面に設けられたラックレール72を含んでいる例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、図16に示すように、変換機構70は、第2ロッド342の外周面に設けられたギア溝77を含んでいてもよい。ギア溝77は、第2ロッド342の外周面において、全周にわたって形成されていてもよい。ギア溝77は、軸方向dにおいて異なる位置に複数形成されている。この場合においても、ピニオン歯車73が、ギア溝77と噛み合うことができ、第1構造体330と第2構造体340との間の軸方向dの並進相対変位を、回転変位に変換することができる。なお、図16は、図面を簡略化するために、貫通孔332aの壁面を平面状に図示している。 In addition, in this embodiment mentioned above, the conversion mechanism 70 demonstrated the example containing the rack rail 72 provided in the outer peripheral surface of the 2nd rod 342 of the 2nd structure 340. However, it is not limited to this. For example, as shown in FIG. 16, the conversion mechanism 70 may include a gear groove 77 provided on the outer peripheral surface of the second rod 342. The gear groove 77 may be formed all around the outer peripheral surface of the second rod 342. A plurality of gear grooves 77 are formed at different positions in the axial direction d. In this case as well, the pinion gear 73 can mesh with the gear groove 77 and convert the translational relative displacement in the axial direction d between the first structure 330 and the second structure 340 into rotational displacement. can. Note that, in order to simplify the drawing, FIG. 16 shows the wall surface of the through hole 332a in a planar shape.

(第10の実施の形態)
次に、図17および図18を用いて、第10の実施の形態による制振発電装置について説明する。
(Tenth embodiment)
Next, a vibration damping power generation device according to a tenth embodiment will be described using FIGS. 17 and 18.

図17および図18に示す第10の実施の形態においては、複数の第2構造体と、複数の変換機構と複数の装置発電機とを備えている点が主に異なり、他の構成は、図15および図16に示す第9の実施の形態と略同一である。なお、図17および図18において、図15および図16に示す第9の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 The tenth embodiment shown in FIGS. 17 and 18 mainly differs in that it includes a plurality of second structures, a plurality of conversion mechanisms, and a plurality of device generators, and other configurations include: This embodiment is substantially the same as the ninth embodiment shown in FIGS. 15 and 16. Note that in FIGS. 17 and 18, the same parts as those in the ninth embodiment shown in FIGS. 15 and 16 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図17に示すように、本実施の形態における制振発電装置320は、複数の第2構造体340と、複数の変換機構70と、複数の装置発電機80と、を備えている。図17に示す制振発電装置320は、2台の第2構造体340を備えている。変換機構70の各々は、第2構造体340の各々に対応して設けられており、対応する第2構造体340の軸方向dの相対変位を回転変位に変換する。装置発電機80の各々は、変換機構70の各々に対応して設けられており、対応する変換機構70の回転変位で発電を行う。各第2構造体340は、一体化されていない。このため、各第2構造体340は、互いに独立して振動し、第1構造体330に対して、互いに独立して相対変位するように構成されている。 As shown in FIG. 17, the vibration damping power generation device 320 in this embodiment includes a plurality of second structures 340, a plurality of conversion mechanisms 70, and a plurality of device generators 80. The vibration damping power generation device 320 shown in FIG. 17 includes two second structures 340. Each of the conversion mechanisms 70 is provided corresponding to each of the second structures 340, and converts the relative displacement of the corresponding second structure 340 in the axial direction d into rotational displacement. Each of the device generators 80 is provided corresponding to each of the conversion mechanisms 70, and generates power by rotational displacement of the corresponding conversion mechanism 70. Each second structure 340 is not integrated. Therefore, each of the second structures 340 is configured to vibrate independently of each other and to be displaced relative to the first structure 330 independently of each other.

図17に示すように、水平方向で見たときに(または上から見たときに)、第1構造体330に対して一方の側(例えば、図17の左側)に、一の第2構造体340と当該第2構造体340に対応する変換機構70および装置発電機80とが位置している。そして、第1構造体330の他方の側(例えば、図17の右側)に、他の一の第2構造体340と当該第2構造体340に対応する変換機構70および装置発電機80とが位置している。例えば、上から見たときに、第1構造体330の中心軸線L3を中心にして点対称となる位置に、第2構造体340が位置していてもよい。 As shown in FIG. 17, when viewed in the horizontal direction (or when viewed from above), one second structure is located on one side (for example, the left side in FIG. 17) with respect to the first structure 330. The conversion mechanism 70 and the device generator 80 corresponding to the body 340 and the second structure 340 are located. Then, on the other side of the first structure 330 (for example, on the right side in FIG. 17), another second structure 340 and the conversion mechanism 70 and device generator 80 corresponding to the second structure 340 are installed. positioned. For example, when viewed from above, the second structure 340 may be located at a point symmetrical position with respect to the central axis L3 of the first structure 330.

両方の第2構造体340に対応して装置発電機80が設けられ、各々の装置発電機80の発電機回転子81で発生する偶力は、大きさは同一で作用方向が反対になる。このことにより、第2構造体340に発生するローリング(発電機回転子81の回転軸線を中心とする回転振動)を抑制することができる。すなわち、各発電機回転子81で発生する偶力によって生じる回転力の回転方向は、互いに反対方向になる。このため、各発電機回転子81で発生する偶力によって生じる回転力を相殺することができ、ローリングが励起されることを抑制できる。 Device generators 80 are provided corresponding to both second structures 340, and the force couples generated in the generator rotors 81 of each device generator 80 have the same magnitude and opposite directions of action. As a result, rolling (rotational vibration centered on the rotational axis of the generator rotor 81) occurring in the second structure 340 can be suppressed. That is, the rotational directions of the rotational forces generated by the couple generated in each generator rotor 81 are opposite to each other. Therefore, the rotational force generated by the couple generated in each generator rotor 81 can be canceled out, and rolling can be suppressed from being excited.

また、本実施の形態においては、1台の第2構造体340に対して、2台の変換機構70および2台の装置発電機80が設けられている。装置発電機80の各々は、変換機構70の各々に対応して設けられており、対応する変換機構70の回転変位で発電を行う。 Furthermore, in this embodiment, two conversion mechanisms 70 and two device generators 80 are provided for one second structure 340. Each of the device generators 80 is provided corresponding to each of the conversion mechanisms 70, and generates power by rotational displacement of the corresponding conversion mechanism 70.

図17における左側に示した第2構造体340について説明する。 The second structure 340 shown on the left side in FIG. 17 will be explained.

図17に示すように、水平方向で見たときに(または上から見たときに)、第2構造体340の第2ロッド342に対して一方の側(例えば、図17の左側)に、一の変換機構70と当該変換機構70に対応する一の装置発電機80とが位置している。そして、第2ロッド342に対して他方の側(例えば、図17の右側)に、他の一の変換機構70と当該変換機構70に対応する他の一の装置発電機80とが位置している。例えば、上から見たときに、第2ロッド342の中心軸線L1を中心にして点対称となる位置に、変換機構70および装置発電機80がそれぞれ位置していてもよい。 As shown in FIG. 17, when viewed in the horizontal direction (or when viewed from above), on one side (for example, the left side in FIG. 17) with respect to the second rod 342 of the second structure 340, One conversion mechanism 70 and one device generator 80 corresponding to the conversion mechanism 70 are located. Then, on the other side (for example, the right side in FIG. 17) with respect to the second rod 342, another conversion mechanism 70 and another device generator 80 corresponding to the conversion mechanism 70 are located. There is. For example, when viewed from above, the conversion mechanism 70 and the device generator 80 may be located at positions that are point symmetrical about the central axis L1 of the second rod 342, respectively.

両方の装置発電機80の発電機回転子81で発生する偶力は、大きさは同一で作用方向が反対になる。このことにより、第2構造体340に発生するローリングを抑制することができる。すなわち、各発電機回転子81で発生する偶力によって生じる回転力の回転方向は、互いに反対方向になる。このため、各発電機回転子81で発生する偶力によって生じる回転力を相殺することができ、ローリングが励起されることを抑制できる。 The force couples generated in the generator rotors 81 of both device generators 80 have the same magnitude and opposite directions of action. Thereby, rolling occurring in the second structure 340 can be suppressed. That is, the rotational directions of the rotational forces generated by the couple generated in each generator rotor 81 are opposite to each other. Therefore, the rotational force generated by the couple generated in each generator rotor 81 can be canceled out, and rolling can be suppressed from being excited.

図17における右側に示した第2構造体340についても同様に構成することができ、当該第2構造体340にローリングが発生することを抑制できる。 The second structure 340 shown on the right side in FIG. 17 can be configured in a similar manner, and rolling can be suppressed from occurring in the second structure 340.

このように本実施の形態によれば、第1構造体330に対して両側に、第2構造体340が設けられ、各々の第2構造体340に対応して変換機構70および装置発電機80が位置している。各装置発電機80の発電機回転子81で発生する偶力によって生じる回転力を、互いに相殺することができる。このことにより、第2構造体340にローリングが励起されることを抑制できる。このため、第2構造体340にローリングが発生することを抑制でき、風力発電機本体4の制御に悪影響が及ぼされることを抑制できる。 As described above, according to the present embodiment, the second structures 340 are provided on both sides of the first structure 330, and the conversion mechanism 70 and the device generator 80 correspond to each second structure 340. is located. The rotational forces generated by the couple generated in the generator rotor 81 of each device generator 80 can cancel each other out. This makes it possible to prevent rolling from being excited in the second structure 340. Therefore, occurrence of rolling in the second structure 340 can be suppressed, and control of the wind power generator main body 4 can be suppressed from being adversely affected.

また、本実施の形態によれば、2台の第2構造体340に対応させて、変換機構70および装置発電機80が搭載されるため、変換機構70の台数および装置発電機80の台数を増やすことができる。このため、第1構造体330の振動をより一層抑制することができるとともに、発電量を増大させることができる。 Further, according to the present embodiment, since the conversion mechanism 70 and the device generator 80 are mounted in correspondence with the two second structures 340, the number of conversion mechanisms 70 and the number of device generators 80 can be reduced. can be increased. Therefore, vibration of the first structure 330 can be further suppressed, and the amount of power generation can be increased.

また、本実施の形態によれば、第2構造体340に対して両側に、変換機構70と当該変換機構70に対応する装置発電機80とがそれぞれ位置している。各装置発電機80の発電機回転子81で発生する偶力によって生じる回転力を、互いに相殺することができる。このことにより、第2構造体340にローリングが励起されることを抑制できる。このため、第2構造体340にローリングが発生することを抑制でき、風力発電機本体4の制御に悪影響が及ぼされることを抑制できる。 Further, according to the present embodiment, the conversion mechanism 70 and the device generator 80 corresponding to the conversion mechanism 70 are located on both sides of the second structure 340, respectively. The rotational forces generated by the couple generated in the generator rotor 81 of each device generator 80 can cancel each other out. This makes it possible to prevent rolling from being excited in the second structure 340. Therefore, occurrence of rolling in the second structure 340 can be suppressed, and control of the wind power generator main body 4 can be suppressed from being adversely affected.

また、本実施の形態によれば、1台の第2構造体340に対して2台の変換機構70と2台の装置発電機80とが搭載されるため、第1構造体330の振動をより一層抑制することができるとともに、発電量を増大させることができる。 Further, according to the present embodiment, since two conversion mechanisms 70 and two device generators 80 are mounted on one second structure 340, the vibration of the first structure 330 is reduced. This can be further suppressed and the amount of power generation can be increased.

なお、上述した本実施の形態においては、第2構造体340が一体化されていない例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、図18に示すように、複数の第2構造体340は、互いに連結されていてもよい。この場合、各第2構造体340は、一体的に振動し、第1構造体330に対して、一体的に相対変位する。このため、第2構造体340が波から受ける振動を増大させることができ、第1構造体330と第2構造体340との間の相対変位を増大させることができる。例えば、図18に示すように、各第2構造体340が、第1構造体330を囲むようにリング状に形成された連結体334によって、直接的に連結されていてもよい。なお、図18にいては、図面を明瞭にするために、第1発電機支持架台332の図示は省略するとともに、変換機構70および装置発電機80は模式化している。 In addition, in this embodiment mentioned above, the example where the 2nd structure 340 is not integrated was demonstrated. However, it is not limited to this. For example, as shown in FIG. 18, the plurality of second structures 340 may be connected to each other. In this case, each of the second structures 340 vibrates integrally and is integrally displaced relative to the first structure 330. Therefore, the vibration that the second structure 340 receives from the waves can be increased, and the relative displacement between the first structure 330 and the second structure 340 can be increased. For example, as shown in FIG. 18, each of the second structures 340 may be directly connected by a connecting body 334 formed in a ring shape so as to surround the first structure 330. In addition, in FIG. 18, in order to make the drawing clear, illustration of the first generator support pedestal 332 is omitted, and the conversion mechanism 70 and the device generator 80 are simplified.

また、上述した本実施の形態においては、制振発電装置320が、2台の第2構造体340を備えている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、第2構造体340の台数は、各発電機回転子81で発生する偶力によって生じる回転力を相殺することができれば、任意の偶数であってもよい。 Further, in the present embodiment described above, an example in which the vibration damping power generation device 320 includes two second structures 340 has been described. However, the number of second structures 340 is not limited to this, and may be any even number as long as the rotational force generated by the couple generated in each generator rotor 81 can be canceled out. .

また、上述した本実施の形態においては、制振発電装置320が、4台の変換機構70と4台の装置発電機80とを備えている例について説明した。この例では、1台の変換機構70と1台の装置発電機80との組み合わせを1組としたときに、制振発電装置320が、1台の第2構造体340に対して2組の変換機構70および装置発電機80を備えている。しかしながら、このことに限られることはなく、1台の第2構造体340に対する変換機構70と装置発電機80との組み合わせの組数は、各発電機回転子81で発生する偶力によって生じる回転力を相殺することができれば、任意の偶数であってもよい。 Furthermore, in the present embodiment described above, an example has been described in which the vibration damping power generation device 320 includes four conversion mechanisms 70 and four device generators 80. In this example, when one conversion mechanism 70 and one device generator 80 are combined as one set, the vibration damping power generation device 320 is configured to provide two sets for one second structure 340. A conversion mechanism 70 and a device generator 80 are provided. However, the invention is not limited to this, and the number of combinations of the conversion mechanism 70 and the device generator 80 for one second structure 340 is limited to the rotation caused by the couple generated in each generator rotor 81. Any even number may be used as long as the forces can be canceled out.

(第11の実施の形態)
次に、図19を用いて、第11の実施の形態による制振発電装置について説明する。
(Eleventh embodiment)
Next, a vibration damping power generation device according to an eleventh embodiment will be described using FIG. 19.

図19に示す第11の実施の形態においては、変換機構が、ピニオン歯車の回転を変速可能な変速部を含んでいる点が主に異なり、他の構成は、図15および図16に示す第9の実施の形態と略同一である。なお、図19において、図15および図16に示す第9の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 The eleventh embodiment shown in FIG. 19 differs mainly in that the conversion mechanism includes a transmission section that can change the speed of the rotation of the pinion gear. This embodiment is substantially the same as the embodiment No. 9. Note that in FIG. 19, the same parts as those in the ninth embodiment shown in FIGS. 15 and 16 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図19に示すように、本実施の形態においては、変換機構70が、ピニオン歯車73の回転を変速可能な変速部74を含んでいる。 As shown in FIG. 19, in this embodiment, the conversion mechanism 70 includes a transmission section 74 that can change the speed of the rotation of the pinion gear 73.

変速部74は、第1構造体330の軸方向dの相対変位を回転変位に変換して、この回転変位をピニオン歯車73に伝達可能な複数の変速歯車75を含んでいる。複数の変速歯車75の歯数は、互いに異なっている。複数の変速歯車75のうちの一の変速歯車75が選択されて、ラックレール72の歯およびピニオン歯車73の歯にそれぞれ噛み合う。この変速歯車75によって、第1構造体330の軸方向dの相対変位が、回転変位に変換されてピニオン歯車73に伝達される。このような変速歯車75は、ピニオン歯車73とともに変換回転子71を構成している。このことにより、変換回転子71の慣性モーメントIは、ピニオン歯車73の慣性モーメントと変速歯車75の慣性モーメントとの合計値となる。 The transmission section 74 includes a plurality of transmission gears 75 that can convert the relative displacement of the first structure 330 in the axial direction d into a rotational displacement and transmit the rotational displacement to the pinion gear 73. The number of teeth of the plurality of speed change gears 75 is different from each other. One of the plurality of speed change gears 75 is selected and meshes with the teeth of the rack rail 72 and the teeth of the pinion gear 73, respectively. The speed change gear 75 converts the relative displacement of the first structure 330 in the axial direction d into a rotational displacement and transmits the rotational displacement to the pinion gear 73 . Such a speed change gear 75 constitutes the conversion rotor 71 together with the pinion gear 73. As a result, the moment of inertia I1 of the conversion rotor 71 becomes the sum of the moment of inertia of the pinion gear 73 and the moment of inertia of the speed change gear 75.

各変速歯車75の歯数は、ピニオン歯車73の歯数と異なっている。このことにより、各変速歯車75の回転速度とピニオン歯車73の回転速度が異なる。本実施の形態においては、各変速歯車75の歯数が、ピニオン歯車73の歯数よりも大きくなっており、各変速歯車75は、ピニオン歯車73の回転を増速する。 The number of teeth of each speed change gear 75 is different from the number of teeth of the pinion gear 73. As a result, the rotational speed of each transmission gear 75 and the rotational speed of the pinion gear 73 are different. In this embodiment, the number of teeth of each speed change gear 75 is greater than the number of teeth of pinion gear 73, and each speed change gear 75 speeds up the rotation of pinion gear 73.

変速部74は、変速歯車75を切り替える切替部(図示せず)を含んでいる。この切替部によって、ラックレール72の歯およびピニオン歯車73の歯のそれぞれに噛み合う変速歯車75が切り替わるように構成されている。複数の変速歯車75は、発電機回転子81の回転軸線に沿う方向(図19の紙面に直交する方向)に並列配置されていてもよい。変速部74は、変速歯車75を覆うカバー76を含んでいてもよい。 The transmission section 74 includes a switching section (not shown) that switches the transmission gear 75. This switching portion is configured to switch the speed change gear 75 that meshes with the teeth of the rack rail 72 and the teeth of the pinion gear 73, respectively. The plurality of speed change gears 75 may be arranged in parallel in a direction along the rotational axis of the generator rotor 81 (a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 19). The transmission section 74 may include a cover 76 that covers the transmission gear 75.

このように本実施の形態によれば、変換機構70が、ピニオン歯車73の回転を変速可能な変速部74を含んでいる。このことにより、変速部74の増速率を調整することができる。このため、波の振動数に応じて、変速部74の増速率を調整することができ、第1構造体330の振動を効果的に抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, the conversion mechanism 70 includes the transmission section 74 that can change the speed of the rotation of the pinion gear 73. Thereby, the speed increase rate of the speed change section 74 can be adjusted. Therefore, the speed increase rate of the transmission section 74 can be adjusted according to the frequency of the waves, and the vibration of the first structure 330 can be effectively suppressed.

なお、上述した本実施の形態による変速部74は、例えば、図17に示すように、制振発電装置320が、複数の第2構造体340と、複数の変換機構70と、複数の装置発電機80と、を備える形態にも適用することができる。 In addition, in the transmission section 74 according to the present embodiment described above, for example, as shown in FIG. The present invention can also be applied to a configuration including a machine 80.

(第12の実施の形態)
次に、図20を用いて、第12の実施の形態による制振発電装置について説明する。
(Twelfth embodiment)
Next, a vibration damping power generation device according to a twelfth embodiment will be described using FIG. 20.

図20に示す第12の実施の形態においては、第2浮体が、第1浮体よりも上方に延び、ピニオン歯車および装置発電機が、第1浮体に支持されている点が主に異なり、他の構成は、図15および図16に示す第9の実施の形態と略同一である。なお、図20において、図15および図16に示す第9の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 The twelfth embodiment shown in FIG. 20 differs mainly in that the second floating body extends higher than the first floating body, and the pinion gear and device generator are supported by the first floating body. The configuration is substantially the same as that of the ninth embodiment shown in FIGS. 15 and 16. Note that in FIG. 20, the same parts as in the ninth embodiment shown in FIGS. 15 and 16 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図20に示すように、本実施の形態においては、第1構造体330は、図15等に示すような第1発電機支持架台332を含んでいない。塔構造体333は、主浮体331から上方に延びている。 As shown in FIG. 20, in this embodiment, the first structure 330 does not include the first generator support pedestal 332 as shown in FIG. 15 and the like. Tower structure 333 extends upward from main floating body 331 .

第2構造体340は、図15等に示すような第2ロッド342を含んでいない。発電用浮体341は、軸方向dに沿って、主浮体331よりも上方に延びている。 The second structure 340 does not include the second rod 342 as shown in FIG. 15 and the like. The power generation floating body 341 extends upward from the main floating body 331 along the axial direction d.

発電用浮体341のうち主浮体331よりも上方の位置に、ラックレール72が設けられていてもよい。ラックレール72の下部は、主浮体331の上面331aよりも下方に位置していてもよい。 A rack rail 72 may be provided at a position above the main floating body 331 in the power generation floating body 341. The lower part of the rack rail 72 may be located below the upper surface 331a of the main floating body 331.

本実施の形態においては、ピニオン歯車73および装置発電機80は、主浮体331に支持されている。ピニオン歯車73および装置発電機80は、主浮体331の上面331aに設置されている。 In this embodiment, pinion gear 73 and device generator 80 are supported by main floating body 331. The pinion gear 73 and the device generator 80 are installed on the upper surface 331a of the main floating body 331.

発電用浮体341に、軸方向dに延びるガイドレール345が設けられている。ガイドレール345は、上述したラックレール72よりも下方に位置している。主浮体331に、ガイドレールに摺動可能なガイド部335aが設けられている。このことにより、第1構造体330に対する第2構造体340の相対変位を軸方向dに案内することができる。 The power generation floating body 341 is provided with a guide rail 345 extending in the axial direction d. The guide rail 345 is located below the rack rail 72 described above. The main floating body 331 is provided with a guide portion 335a that is slidable on the guide rail. Thereby, the relative displacement of the second structure 340 with respect to the first structure 330 can be guided in the axial direction d.

本実施の形態による第1弾性体350は、ガイド部335の上方に設けられた第1弾性体350aと、ガイド部335の下方に設けられた第1弾性体350bと、を含んでいる。第1弾性体350aは、取付部335bを介して、発電用浮体341に取り付けられている。第1弾性体350bは、取付部335cを介して、発電用浮体341に取り付けられている。第1弾性体350aおよび第1弾性体350bによって、第1構造体330と第2構造体340とが弾性的に連結されている。 The first elastic body 350 according to the present embodiment includes a first elastic body 350a provided above the guide section 335 and a first elastic body 350b provided below the guide section 335. The first elastic body 350a is attached to the power generation floating body 341 via the attachment part 335b. The first elastic body 350b is attached to the power generation floating body 341 via the attachment portion 335c. The first structure 330 and the second structure 340 are elastically connected by the first elastic body 350a and the first elastic body 350b.

このように本実施の形態によれば、発電用浮体341が、軸方向dに主浮体331よりも上方に延び、ピニオン歯車73および装置発電機80は、主浮体331に支持されている。このことにより、図15等に示す第1発電機支持架台332を不要にすることができ、発電用浮体341の上方に、第1構造体330を構成する部材が配置されることを回避することができる。このため、第1構造体330に対する第2構造体340の変位が大きくなった場合であっても、第1構造体330と第2構造体340とが干渉したり衝突したりすることを防止できる。 As described above, according to the present embodiment, the power generation floating body 341 extends above the main floating body 331 in the axial direction d, and the pinion gear 73 and the device generator 80 are supported by the main floating body 331. This makes it possible to eliminate the need for the first generator support pedestal 332 shown in FIG. I can do it. Therefore, even if the displacement of the second structure 340 with respect to the first structure 330 becomes large, interference or collision between the first structure 330 and the second structure 340 can be prevented. .

なお、上述した本実施の形態は、例えば、図17に示すように、制振発電装置320が、複数の第2構造体340と、複数の変換機構70と、複数の装置発電機80と、を備える形態にも適用することができる。 Note that in the present embodiment described above, for example, as shown in FIG. 17, the vibration damping power generation device 320 includes a plurality of second structures 340, a plurality of conversion mechanisms 70, a plurality of device generators 80, It can also be applied to a form provided with.

(第13の実施の形態)
次に、図21を用いて、第13の実施の形態による制振発電装置について説明する。
(13th embodiment)
Next, a vibration damping power generation device according to a thirteenth embodiment will be described using FIG. 21.

図21に示す第13の実施の形態においては、変換機構のラックレールが、第1構造体に設けられ、ピニオン歯車および装置発電機が、第2構造体に支持されている点が主に異なり、他の構成は、図15および図16に示す第9の実施の形態と略同一である。なお、図21において、図15および図16に示す第9の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 The thirteenth embodiment shown in FIG. 21 differs mainly in that the rack rail of the conversion mechanism is provided on the first structure, and the pinion gear and the device generator are supported on the second structure. , and other configurations are substantially the same as the ninth embodiment shown in FIGS. 15 and 16. Note that in FIG. 21, the same parts as in the ninth embodiment shown in FIGS. 15 and 16 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図21に示すように、本実施の形態においては、第1構造体330は、主浮体331と、第1ロッド336と、第1ロッド336を主浮体331に連結する連結体337と、を含んでいる。塔構造体333は、主浮体331から上方に延びている。 As shown in FIG. 21, in this embodiment, the first structure 330 includes a main floating body 331, a first rod 336, and a connecting body 337 that connects the first rod 336 to the main floating body 331. I'm here. Tower structure 333 extends upward from main floating body 331 .

第1ロッド336は、第2構造体340の中心軸線L4に沿って延びるように形成されている。すなわち、第1ロッド336は、軸方向dに細長に延びており、円筒状に形成されている。第1ロッド336の下側部分336aは、発電用浮体341の後述する第2空洞部344に収容されており、第2空洞部344から第2発電機支持架台346を越えて上方に延びている。第1ロッド336は、発電用浮体341と同芯に位置づけられていてもよい。 The first rod 336 is formed to extend along the central axis L4 of the second structure 340. That is, the first rod 336 is elongated in the axial direction d and has a cylindrical shape. The lower portion 336a of the first rod 336 is accommodated in a second cavity 344 of the power generation floating body 341, which will be described later, and extends upward from the second cavity 344 beyond the second generator support frame 346. . The first rod 336 may be positioned coaxially with the power generation floating body 341.

本実施の形態による発電用浮体341は、中心軸線L4に沿って細長に延びており、円筒状に形成されている。発電用浮体341は、第1構造体330の第1ロッド336の下側部分336aを収容する第2空洞部344を含んでいる。第2空洞部344は、軸方向dに延びている。第2空洞部344の直径は、第1ロッド336の外径よりも大きくなっている。 The power generation floating body 341 according to the present embodiment is elongated along the central axis L4 and is formed in a cylindrical shape. The power generation floating body 341 includes a second cavity 344 that accommodates the lower portion 336a of the first rod 336 of the first structure 330. The second cavity 344 extends in the axial direction d. The diameter of the second cavity 344 is larger than the outer diameter of the first rod 336.

発電用浮体341の内周面に、軸方向dに延びるガイドレール(図示せず)が設けられていてもよい。この場合、発電用浮体341に対する第1ロッド336の相対変位を軸方向dに案内することができる。また、発電用浮体341の内周面には、複数のローラ343が設けられていてもよい。ローラ343は、第1ロッド336の外周面に対して転動可能になっている。このことにより、発電用浮体341に対する第1ロッド336の相対変位を円滑に行うことができる。 A guide rail (not shown) extending in the axial direction d may be provided on the inner peripheral surface of the power generation floating body 341. In this case, the relative displacement of the first rod 336 with respect to the power generation floating body 341 can be guided in the axial direction d. Further, a plurality of rollers 343 may be provided on the inner peripheral surface of the floating body 341 for power generation. The roller 343 can roll against the outer peripheral surface of the first rod 336. This allows the first rod 336 to be smoothly displaced relative to the power generation floating body 341.

発電用浮体341の上端に、第2発電機支持架台346が設けられている。第2発電機支持架台346は、水平方向に延びており、水面の上方に位置している。第2発電機支持架台346は、発電用浮体341に固定されている。第2発電機支持架台346は、第1ロッド336が通過する貫通孔347を含んでいる。 A second generator support pedestal 346 is provided at the upper end of the power generation floating body 341. The second generator support pedestal 346 extends horizontally and is located above the water surface. The second generator support pedestal 346 is fixed to the power generation floating body 341. The second generator support pedestal 346 includes a through hole 347 through which the first rod 336 passes.

本実施の形態においては、変換機構70のラックレール72が、第1ロッド336に設けられている。ピニオン歯車73および装置発電機80は、第2発電機支持架台346に支持されている。第1弾性体350は、第1構造体330の第1ロッド336と、第2構造体340の発電用浮体341を連結している。 In this embodiment, the rack rail 72 of the conversion mechanism 70 is provided on the first rod 336. The pinion gear 73 and the device generator 80 are supported by a second generator support pedestal 346. The first elastic body 350 connects the first rod 336 of the first structure 330 and the power generation floating body 341 of the second structure 340.

このように本実施の形態によれば、変換機構70のラックレール72が、第1ロッド336に設けられ、ピニオン歯車73および装置発電機80が、第2発電機支持架台346に支持されている。このことにより、第1構造体330と第2構造体340との間の軸方向dの並進相対変位を回転変位に容易に変換することができる。 As described above, according to the present embodiment, the rack rail 72 of the conversion mechanism 70 is provided on the first rod 336, and the pinion gear 73 and the device generator 80 are supported on the second generator support frame 346. . Thereby, the translational relative displacement in the axial direction d between the first structure 330 and the second structure 340 can be easily converted into rotational displacement.

なお、上述した本実施の形態は、例えば、図17に示すように、制振発電装置320が、複数の第2構造体340と、複数の変換機構70と、複数の装置発電機80と、を備える形態にも適用することができる。 Note that in the present embodiment described above, for example, as shown in FIG. 17, the vibration damping power generation device 320 includes a plurality of second structures 340, a plurality of conversion mechanisms 70, a plurality of device generators 80, It can also be applied to a form provided with.

(第14の実施の形態)
次に、図22を用いて、第14の実施の形態による制振発電装置について説明する。
(Fourteenth embodiment)
Next, a vibration damping power generation device according to a fourteenth embodiment will be described using FIG. 22.

図22に示す第14の実施の形態においては、変換回転子が、発電機回転軸に設けられたスクリューベアリングを含み、第2浮体に、スクリューベアリングを保持する第2ホルダが設けられている点が主に異なり、他の構成は、図15および図16に示す第9の実施の形態と略同一である。なお、図22において、図15および図16に示す第9の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 In the fourteenth embodiment shown in FIG. 22, the conversion rotor includes a screw bearing provided on the generator rotating shaft, and the second floating body is provided with a second holder that holds the screw bearing. The main difference is that the other configurations are substantially the same as the ninth embodiment shown in FIGS. 15 and 16. Note that in FIG. 22, the same parts as in the ninth embodiment shown in FIGS. 15 and 16 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図22に示すように、本実施の形態においては、装置発電機80が、第1発電機支持架台332を越えるように軸方向dに延びる発電機回転軸82を含んでいる発電機回転軸82は、後述する第2ホルダ348の中心軸線L4に沿って延びるように形成されていてもよい。発電機回転軸82は、回転子83を貫通しており、回転子83の周囲には、固定子84が設けられている。発電機回転軸82および回転子83は、上述した発電機回転子81を構成しており、慣性質量要素として機能している。発電機回転軸82は、発電機ケーシング85に設けられた軸受86で回転可能に支持されている。発電機ケーシング85は、第1発電機支持架台332に固定されている。 As shown in FIG. 22, in this embodiment, the device generator 80 includes a generator rotation shaft 82 that extends in the axial direction d so as to exceed the first generator support frame 332. may be formed to extend along the central axis L4 of the second holder 348, which will be described later. The generator rotating shaft 82 passes through the rotor 83, and a stator 84 is provided around the rotor 83. The generator rotation shaft 82 and the rotor 83 constitute the above-mentioned generator rotor 81 and function as an inertial mass element. The generator rotating shaft 82 is rotatably supported by a bearing 86 provided in the generator casing 85. The generator casing 85 is fixed to the first generator support frame 332.

第1発電機支持架台332は、発電機回転軸82が貫通する貫通孔332aを含んでいる。発電機回転軸82は、第1発電機支持架台332を越えて、第2構造体340の後述する第2ホルダ348内に延びている。貫通孔332aには、ボールベアリング338が設けられており、発電機回転軸82は、第1発電機支持架台332に対して回転可能に支持されている。 The first generator support pedestal 332 includes a through hole 332a through which the generator rotating shaft 82 passes. The generator rotation shaft 82 extends beyond the first generator support frame 332 and into a second holder 348 of the second structure 340, which will be described later. A ball bearing 338 is provided in the through hole 332a, and the generator rotating shaft 82 is rotatably supported by the first generator support frame 332.

本実施の形態においては、発電用浮体341は、主浮体331を囲むようにリング状に形成されている。発電用浮体341上に第2ホルダ348が設けられている。第2ホルダ348は、装置発電機80の下方に位置づけられている。第2ホルダ348は、中心軸線L4に沿って円筒状に形成されていてもよい。 In this embodiment, the power generation floating body 341 is formed in a ring shape so as to surround the main floating body 331. A second holder 348 is provided on the power generation floating body 341. The second holder 348 is positioned below the device generator 80. The second holder 348 may be formed in a cylindrical shape along the central axis L4.

変換回転子71は、発電機回転軸82の下端部に設けられたスクリューベアリング78を含んでいる。変換回転子71の慣性モーメントIは、スクリューベアリング78の慣性モーメントとなる。スクリューベアリング78は、スクリューボールベアリングであってもよい。例えば、発電機回転軸82の下側部分に、スクリュー状の溝が設けられ、第2ホルダ348の内周面に、スクリュー状の溝が設けられていてもよい。発電機回転軸82の溝と第2ホルダ348の溝に、複数のボールが挿入される。このようにしてスクリューベアリング78を構成することができる。 Conversion rotor 71 includes a screw bearing 78 provided at the lower end of generator rotating shaft 82 . The moment of inertia I1 of the conversion rotor 71 becomes the moment of inertia of the screw bearing 78. The screw bearing 78 may be a screw ball bearing. For example, a screw-shaped groove may be provided in the lower portion of the generator rotating shaft 82, and a screw-shaped groove may be provided in the inner peripheral surface of the second holder 348. A plurality of balls are inserted into the groove of the generator rotating shaft 82 and the groove of the second holder 348. The screw bearing 78 can be configured in this way.

本実施の形態においては、第1弾性体350は、発電機回転軸82と第2ホルダ348とを連結している。このことにより、第1構造体330と第2構造体340は、装置発電機80を介して弾性的に連結されている。 In this embodiment, the first elastic body 350 connects the generator rotating shaft 82 and the second holder 348. As a result, the first structure 330 and the second structure 340 are elastically connected via the device generator 80.

このように本実施の形態によれば、装置発電機80は、第1発電機支持架台332上に支持されており、軸方向dに延びる発電機回転軸82を含んでいる。変換回転子71は、発電機回転軸82に設けられたスクリューベアリング78を含み、発電用浮体341に、スクリューベアリング78を保持する第2ホルダ348が設けられている。このことにより、変換回転子71のスクリューベアリング78が、第1構造体330と第2構造体340との間の相対変位による振動を低減する慣性質量要素として機能することができる。このため、第1構造体330と第2構造体340との間の相対変位による振動を低減することができる。また、発電用浮体341の軸方向dに沿う振動が、スクリューベアリング78によって、発電機回転軸82の回転変位に変換される。このため、第1構造体330と第2構造体340との間の軸方向dの相対変位を回転変位に変換することができ、装置発電機80で発電を行うことができる。この結果、第1構造体330の振動を抑制することができるとともに振動エネルギを電気エネルギに変換することができる。 As described above, according to the present embodiment, the device generator 80 is supported on the first generator support pedestal 332 and includes the generator rotating shaft 82 extending in the axial direction d. The conversion rotor 71 includes a screw bearing 78 provided on the generator rotating shaft 82, and the power generation floating body 341 is provided with a second holder 348 that holds the screw bearing 78. This allows the screw bearing 78 of the conversion rotor 71 to function as an inertial mass element that reduces vibrations due to relative displacement between the first structure 330 and the second structure 340. Therefore, vibrations caused by relative displacement between the first structure 330 and the second structure 340 can be reduced. Furthermore, vibrations of the power generation floating body 341 along the axial direction d are converted into rotational displacement of the generator rotating shaft 82 by the screw bearing 78 . Therefore, the relative displacement in the axial direction d between the first structure 330 and the second structure 340 can be converted into rotational displacement, and the device generator 80 can generate electricity. As a result, vibration of the first structure 330 can be suppressed and vibration energy can be converted into electrical energy.

また、本実施の形態によれば、スクリューベアリング78によって、第1構造体330と第2構造体340との間の軸方向dに沿う相対変位が、回転変位に変換される。このことにより、変換回転子71の機械的抵抗を低減することができ、軸方向dに沿う相対変位を、回転変位に効率良く変換することができる。このため、発電用浮体341が波から受ける力が小さい場合であっても、装置発電機80が発電を行うことができる。 Further, according to the present embodiment, the screw bearing 78 converts the relative displacement between the first structure 330 and the second structure 340 in the axial direction d into rotational displacement. Thereby, the mechanical resistance of the conversion rotor 71 can be reduced, and the relative displacement along the axial direction d can be efficiently converted into rotational displacement. Therefore, even if the force that the power generation floating body 341 receives from waves is small, the device generator 80 can generate power.

なお、上述した本実施の形態における制振発電装置320は、複数の変換機構70と、複数の装置発電機80と、を備えていてもよい。この場合、各装置発電機80の下方位置に、第2ホルダ348が設けられていてもよい。 Note that the vibration damping power generation device 320 in this embodiment described above may include a plurality of conversion mechanisms 70 and a plurality of device generators 80. In this case, a second holder 348 may be provided below each device generator 80.

(第15の実施の形態)
次に、図23を用いて、第15の実施の形態による制振発電装置について説明する。
(15th embodiment)
Next, a vibration damping power generation device according to a fifteenth embodiment will be described using FIG. 23.

図23に示す第15の実施の形態においては、変換機構が、発電機回転軸の回転を変速可能な変速部を含む点が主に異なり、他の構成は、図22に示す第14の実施の形態と略同一である。なお、図23において、図22に示す第14の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 The fifteenth embodiment shown in FIG. 23 differs mainly in that the conversion mechanism includes a transmission section that can change the speed of the rotation of the generator rotating shaft, and the other configuration is different from that of the fourteenth embodiment shown in FIG. 22. The form is almost the same as that of . In FIG. 23, the same parts as those in the fourteenth embodiment shown in FIG. 22 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図23に示すように、本実施の形態においては、変換機構70が、発電機回転軸82の回転を変速可能な変速部370を含んでいる。変速部370は、第1発電機支持架台332を越えるように軸方向dに延びる変速軸371と、発電機回転軸82に設けられた第1変速歯車372と、変速軸371の上端部に設けられた第2変速歯車373と、を含んでいる。変速軸371は、第2ホルダ348の中心軸線L4に沿って延びるように形成されていてもよい。変速軸371は、発電機回転軸82に平行であってもよい。第1変速歯車372と第2変速歯車373は、互いに噛み合っている。 As shown in FIG. 23, in this embodiment, the conversion mechanism 70 includes a transmission section 370 that can change the speed of the rotation of the generator rotating shaft 82. The transmission section 370 includes a transmission shaft 371 extending in the axial direction d so as to exceed the first generator support frame 332, a first transmission gear 372 provided on the generator rotating shaft 82, and a transmission shaft 371 provided at the upper end of the transmission shaft 371. and a second speed change gear 373. The speed change shaft 371 may be formed to extend along the central axis L4 of the second holder 348. The speed change shaft 371 may be parallel to the generator rotation axis 82. The first speed change gear 372 and the second speed change gear 373 mesh with each other.

第1発電機支持架台332の貫通孔332aには、変速軸371が貫通している。変速軸371は第1発電機支持架台332を越えて、第2構造体340の第2ホルダ348内に延びている。変速軸371は、貫通孔332aに設けられたボールベアリング338によって、第1発電機支持架台332に対して回転可能に支持されている。スクリューベアリング78は、変速部370の変速軸371の下端部に設けられている。変速軸371は、第1発電機支持架台332に設けられた軸受374に回転可能に支持されている。 A speed change shaft 371 passes through the through hole 332a of the first generator support frame 332. The speed change shaft 371 extends beyond the first generator support frame 332 and into the second holder 348 of the second structure 340 . The speed change shaft 371 is rotatably supported by the first generator support frame 332 by a ball bearing 338 provided in the through hole 332a. The screw bearing 78 is provided at the lower end of the speed change shaft 371 of the speed change section 370. The speed change shaft 371 is rotatably supported by a bearing 374 provided on the first generator support frame 332.

スクリューベアリング78の回転は、第2変速歯車373および第1変速歯車372により変速されて、発電機回転軸82に伝達される。このような変速軸371、第1変速歯車372および第2変速歯車373は、スクリューベアリング78とともに変換回転子71を構成している。このことにより、変換回転子71の慣性モーメントIは、スクリューベアリング78の慣性モーメントと、第1変速歯車372の慣性モーメントと、第2変速歯車373の慣性モーメントとの合計値となる。 The rotation of the screw bearing 78 is changed in speed by the second speed change gear 373 and the first speed change gear 372, and is transmitted to the generator rotating shaft 82. The transmission shaft 371, the first transmission gear 372, and the second transmission gear 373 constitute the conversion rotor 71 together with the screw bearing 78. As a result, the moment of inertia I1 of the conversion rotor 71 becomes the sum of the moment of inertia of the screw bearing 78, the moment of inertia of the first speed change gear 372, and the moment of inertia of the second speed change gear 373.

なお、第1変速歯車372と第2変速歯車373との間に、変速装置(図示せず)が介在されていてもよい。変速装置は、互いに歯数の異なる複数の歯車と、歯車を切り替える切替部と、を含み、第1変速歯車372と第2変速歯車373は、選択された一の歯車を介して噛み合うように構成されていてもよい。複数の歯車は、この切替部によって、第1変速歯車372および第2変速歯車373に噛み合う歯車が切り替わるように構成されていてもよい。この場合、発電機回転軸82の回転の変速率(増速率または減速率)を変更することができる。 Note that a transmission (not shown) may be interposed between the first transmission gear 372 and the second transmission gear 373. The transmission includes a plurality of gears each having a different number of teeth, and a switching unit that switches the gears, and the first transmission gear 372 and the second transmission gear 373 are configured to mesh with each other through a selected gear. may have been done. The plurality of gears may be configured such that the switching portion switches the gears meshing with the first speed change gear 372 and the second speed change gear 373. In this case, the speed change rate (speed increase rate or deceleration rate) of the rotation of the generator rotating shaft 82 can be changed.

本実施の形態においては、第1弾性体350は、変速軸371と第2ホルダ348とを連結している。このことにより、第1構造体330と第2構造体340は、装置発電機80を介して弾性的に連結されている。 In this embodiment, the first elastic body 350 connects the speed change shaft 371 and the second holder 348. As a result, the first structure 330 and the second structure 340 are elastically connected via the device generator 80.

このように本実施の形態によれば、変換機構70が、発電機回転軸82の回転を変速可能な変速部370を含んでいる。このことにより、発電機回転軸82の回転を変速することができる。この場合、遮断振動数比νを、波の振動数fに一致させるまたは近づけるように調整することができる。このため、波の振動数fに応じて、振動伝達率Tを効果的に低減させることができ、第1構造体330の振動を効果的に抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, the conversion mechanism 70 includes the transmission section 370 that can change the speed of the rotation of the generator rotating shaft 82. This allows the speed of rotation of the generator rotating shaft 82 to be changed. In this case, the cut-off frequency ratio ν S can be adjusted to match or approach the frequency f w of the wave. Therefore, the vibration transmissibility T can be effectively reduced according to the wave frequency fw , and the vibration of the first structure 330 can be effectively suppressed.

なお、上述した本実施の形態における制振発電装置320は、複数の変換機構70と、複数の装置発電機80と、を備えていてもよい。この場合、各装置発電機80の下方位置に、第2ホルダ348が設けられていてもよい。 Note that the vibration damping power generation device 320 in this embodiment described above may include a plurality of conversion mechanisms 70 and a plurality of device generators 80. In this case, a second holder 348 may be provided below each device generator 80.

(第16の実施の形態)
次に、図24を用いて、第16の実施の形態による制振発電装置について説明する。
(16th embodiment)
Next, a vibration damping power generation device according to a sixteenth embodiment will be described using FIG. 24.

図24に示す第16の実施の形態においては、装置発電機が、発電用浮体に支持され、第1発電機支持架台に、スクリューベアリングを保持する第1ホルダが設けられている点が主に異なり、他の構成は、図22に示す第14の実施の形態と略同一である。なお、図24において、図22に示す第14の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 In the 16th embodiment shown in FIG. 24, the main points are that the device generator is supported by a floating body for power generation, and the first generator support frame is provided with a first holder that holds a screw bearing. However, the other configurations are substantially the same as the fourteenth embodiment shown in FIG. 22. Note that in FIG. 24, the same parts as those in the fourteenth embodiment shown in FIG. 22 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図24に示すように、本実施の形態においては、装置発電機80は、発電用浮体341に支持されている。発電用浮体341は、主浮体331を囲むようにリング状に形成されている。本実施の形態による発電用浮体341は、凹状に形成された発電機収容部341aを含んでいる。発電機収容部341aの上端は開口していてもよい。装置発電機80は、発電機収容部341aに収容されている。発電機回転軸82は、回転子83から上方に軸方向dに延びている。発電機ケーシング85は、発電用浮体341に固定されている。 As shown in FIG. 24, in this embodiment, the device generator 80 is supported by a floating body 341 for power generation. The power generation floating body 341 is formed in a ring shape so as to surround the main floating body 331. The power generation floating body 341 according to this embodiment includes a generator accommodating portion 341a formed in a concave shape. The upper end of the generator housing portion 341a may be open. The device generator 80 is housed in the generator housing section 341a. The generator rotation shaft 82 extends upward from the rotor 83 in the axial direction d. The generator casing 85 is fixed to the power generation floating body 341.

発電用浮体341の内周面には、複数のローラ343が設けられていてもよい。ローラ343は、アダプタ349を介して発電用浮体341の内周面に取り付けられていてもよい。ローラ343は、後述する第1ホルダ339の外周面に対して転動可能になっている。このことにより、第1構造体330と第2構造体340の相対変位を円滑に行うことができる。発電用浮体341の内周面には、軸方向dに延びるガイドレール(図示せず)が設けられていてもよい。この場合、第1構造体330に対する第2構造体340の相対変位を軸方向dに案内することができる。 A plurality of rollers 343 may be provided on the inner peripheral surface of the power generation floating body 341. The roller 343 may be attached to the inner peripheral surface of the power generation floating body 341 via an adapter 349. The roller 343 can roll against the outer peripheral surface of a first holder 339, which will be described later. This allows the first structure 330 and the second structure 340 to be smoothly displaced relative to each other. A guide rail (not shown) extending in the axial direction d may be provided on the inner peripheral surface of the power generation floating body 341. In this case, the relative displacement of the second structure 340 with respect to the first structure 330 can be guided in the axial direction d.

スクリューベアリング78は、発電機回転軸82の上端部に設けられている。第1発電機支持架台332の下面に、第1ホルダ339が設けられている。第1ホルダ339の下側部分は、発電機収容部341aに入り込んでいる。スクリューベアリング78は、第1ホルダ339に保持されている。第1ホルダ339は、中心軸線L4に沿って円筒状に形成されていてもよい。 The screw bearing 78 is provided at the upper end of the generator rotating shaft 82. A first holder 339 is provided on the lower surface of the first generator support pedestal 332 . A lower portion of the first holder 339 enters into the generator accommodating portion 341a. The screw bearing 78 is held by the first holder 339. The first holder 339 may be formed in a cylindrical shape along the central axis L4.

本実施の形態においては、第1弾性体350は、発電機回転軸82と第1ホルダ339とを連結している。このことにより、第1構造体330と第2構造体340は、装置発電機80を介して弾性的に連結されている。 In this embodiment, the first elastic body 350 connects the generator rotating shaft 82 and the first holder 339. As a result, the first structure 330 and the second structure 340 are elastically connected via the device generator 80.

このように本実施の形態によれば、装置発電機80は、第1発電機支持架台332上に支持されており、軸方向dに延びる発電機回転軸82を含んでいる。変換回転子71は、発電機回転軸82に設けられたスクリューベアリング78を含み、第1発電機支持架台332に、スクリューベアリング78を保持する第1ホルダ339が設けられている。このことにより、変換回転子71のスクリューベアリング78が、第1構造体330と第2構造体340との間の相対変位による振動を低減する慣性質量要素として機能することができる。このため、第1構造体330と第2構造体340との間の相対変位による振動を低減することができる。また、発電用浮体341の軸方向dに沿う振動が、スクリューベアリング78によって、発電機回転軸82の回転変位に変換される。このため、第1構造体330と第2構造体340との間の軸方向dの相対変位を回転変位に変換することができ、装置発電機80で発電を行うことができる。この結果、第1構造体330の振動を抑制することができるとともに振動エネルギを電気エネルギに変換することができる。 As described above, according to the present embodiment, the device generator 80 is supported on the first generator support pedestal 332 and includes the generator rotating shaft 82 extending in the axial direction d. The conversion rotor 71 includes a screw bearing 78 provided on the generator rotating shaft 82 , and a first holder 339 that holds the screw bearing 78 is provided on the first generator support pedestal 332 . This allows the screw bearing 78 of the conversion rotor 71 to function as an inertial mass element that reduces vibrations due to relative displacement between the first structure 330 and the second structure 340. Therefore, vibrations caused by relative displacement between the first structure 330 and the second structure 340 can be reduced. Furthermore, vibrations of the power generation floating body 341 along the axial direction d are converted into rotational displacement of the generator rotating shaft 82 by the screw bearing 78 . Therefore, the relative displacement in the axial direction d between the first structure 330 and the second structure 340 can be converted into rotational displacement, and the device generator 80 can generate electricity. As a result, vibration of the first structure 330 can be suppressed and vibration energy can be converted into electrical energy.

また、本実施の形態によれば、スクリューベアリング78によって、第1構造体330と第2構造体340との間の軸方向dに沿う相対変位が、回転変位に変換される。このことにより、変換回転子71の機械的抵抗を低減することができ、軸方向dに沿う相対変位を、回転変位に効率良く変換することができる。このため、発電用浮体341が波から受ける力が小さい場合であっても、装置発電機80が発電を行うことができる。 Further, according to the present embodiment, the screw bearing 78 converts the relative displacement between the first structure 330 and the second structure 340 in the axial direction d into rotational displacement. Thereby, the mechanical resistance of the conversion rotor 71 can be reduced, and the relative displacement along the axial direction d can be efficiently converted into rotational displacement. Therefore, even if the force that the power generation floating body 341 receives from waves is small, the device generator 80 can generate power.

なお、上述した本実施の形態における制振発電装置320は、複数の変換機構70と、複数の装置発電機80と、を備えていてもよい。この場合、各装置発電機80の上方位置に、第1ホルダ339が設けられていてもよい。 Note that the vibration damping power generation device 320 in this embodiment described above may include a plurality of conversion mechanisms 70 and a plurality of device generators 80. In this case, a first holder 339 may be provided above each device generator 80.

また、上述した本実施の形態においては、変換機構70が、図23に示す変速部370を含んでいてもよい。 Further, in the present embodiment described above, the conversion mechanism 70 may include the transmission section 370 shown in FIG. 23.

(第17の実施の形態)
次に、図25を用いて、第17の実施の形態による制振発電システムについて説明する。
(Seventeenth embodiment)
Next, a vibration damping power generation system according to a seventeenth embodiment will be described using FIG. 25.

図25に示すように、本実施の形態における制振発電システム400は、上述した制振発電装置20、320と、直流変換装置401と、蓄電装置402と、を備えている。図25に示す制振発電装置20、320には、上述した第1の実施の形態~第16の実施の形態における制振発電装置20、320が適用されてもよい。 As shown in FIG. 25, a damped power generation system 400 in this embodiment includes the above-described damped power generation devices 20 and 320, a DC converter 401, and a power storage device 402. The damped power generation devices 20 and 320 in the first to sixteenth embodiments described above may be applied to the damped power generation devices 20 and 320 shown in FIG. 25.

直流変換装置401は、制振発電装置20、320の装置発電機80の発電電力を直流電力に変換して出力するように構成されている。制振発電装置20、320の発電電力は交流電力であり、直流変換装置401は、装置発電機80から供給される交流電力を直流電力に変換する。直流変換装置401の例としては、ダイオード整流装置等が挙げられる。 The DC converter 401 is configured to convert the power generated by the device generator 80 of the damped power generator 20, 320 into DC power and output the DC power. The power generated by the vibration damping power generation devices 20 and 320 is AC power, and the DC converter 401 converts the AC power supplied from the device generator 80 into DC power. An example of the DC converter 401 is a diode rectifier or the like.

蓄電装置402は、直流変換装置401から出力された直流電力を蓄電するように構成されている。蓄電装置402の例としては、蓄電池または大容量キャパシタ等が挙げられる。直流変換装置401および蓄電装置402は、発電機支持架台35、第1発電機支持架台332または第2発電機支持架台346に設置されていてもよい。しかしながら、直流変換装置401および蓄電装置402は、地上に設置されていてもよい。 Power storage device 402 is configured to store DC power output from DC converter 401. Examples of the power storage device 402 include a storage battery, a large capacity capacitor, and the like. The DC converter 401 and the power storage device 402 may be installed on the generator support pedestal 35, the first generator support pedestal 332, or the second generator support pedestal 346. However, DC converter 401 and power storage device 402 may be installed on the ground.

制振発電装置20、320の装置発電機80に、第1ライン403の一端が接続されている。この第1ライン403に直流変換装置401が設けられている。第1ライン403の他端は、交流変換装置404に接続されていてもよい。交流変換装置404の例としては、インバータが挙げられる。第1ライン403の他端には、交流変換装置の代わりに負荷が接続されていてもよい。第1ライン403から第2ライン405が分岐しており、第2ライン405に蓄電装置402が接続されている。 One end of the first line 403 is connected to the device generator 80 of the vibration damping power generation device 20, 320. A DC converter 401 is provided in this first line 403 . The other end of the first line 403 may be connected to an AC converter 404 . An example of the AC converter 404 is an inverter. A load may be connected to the other end of the first line 403 instead of the AC converter. A second line 405 branches off from the first line 403, and the power storage device 402 is connected to the second line 405.

このように本実施の形態によれば、制振発電装置20、320の装置発電機80の発電により得られた発電電力が、直流変換装置401によって整流されて直流電力に変換される。このことにより、不規則な交流波形を有する発電電力を、一般の電気製品に利用可能な直流電力に変換することができる。また、発電電力から変換された直流電力は、蓄電装置402に蓄電することができる。このことにより、発電電力を、一般の電気製品に利用可能な直流電力として蓄電することができる。また、直流電力は、交流変換装置404によって交流電力に変換することができる。このことにより、発電電力を、一般の電気製品に利用可能な交流電力に変換することができる。このため、発電電力の利用可能性を向上させることができる。 As described above, according to the present embodiment, the power generated by the device generator 80 of the vibration damping power generation device 20, 320 is rectified by the DC converter 401 and converted into DC power. As a result, generated power having an irregular AC waveform can be converted into DC power that can be used for general electrical products. Further, the DC power converted from the generated power can be stored in the power storage device 402. This allows the generated power to be stored as DC power that can be used for general electrical products. Further, the DC power can be converted to AC power by the AC converter 404. This allows the generated power to be converted into alternating current power that can be used for general electrical products. Therefore, the availability of generated power can be improved.

なお、上述した本実施の形態においては、制振発電装置20、320が、図2に示す洋上風力発電設備10に適用される装置である例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。制振発電装置20、320は、洋上風力発電設備10以外の設備に適用されていてもよい。例えば、第9の実施の形態~第16の実施の形態による制振発電装置20、320が、洋上ブイ(図示せず)に適用されてもよい。 In addition, in this embodiment mentioned above, the example where the damping power generation device 20, 320 is a device applied to the offshore wind power generation facility 10 shown in FIG. 2 was explained. However, it is not limited to this. The damped power generation devices 20 and 320 may be applied to equipment other than the offshore wind power generation equipment 10. For example, the vibration damping power generation devices 20 and 320 according to the ninth to sixteenth embodiments may be applied to an offshore buoy (not shown).

(第18の実施の形態)
次に、図26を用いて、第18の実施の形態による風力発電システムについて説明する。
(18th embodiment)
Next, a wind power generation system according to an eighteenth embodiment will be described using FIG. 26.

図26に示すように、本実施の形態における風力発電システム500は、上述した洋上風力発電設備10を制御する補機6に電力を供給するシステムである。風力発電システム500は、上述した制振発電装置20、320と、風力発電系統510と、補機電力系統520と、装置発電系統530と、を備えている。制振発電装置20、320は、風力発電機本体4に設置されている。図26に示す制振発電装置20、320には、上述した第1の実施の形態~第16の実施の形態における制振発電装置20、320が適用されてもよい。 As shown in FIG. 26, a wind power generation system 500 according to the present embodiment is a system that supplies power to the auxiliary equipment 6 that controls the offshore wind power generation facility 10 described above. The wind power generation system 500 includes the above-described vibration-damped power generation devices 20 and 320, a wind power generation system 510, an auxiliary power system 520, and a device power generation system 530. The vibration damping power generation devices 20 and 320 are installed in the wind power generator main body 4. The damped power generation devices 20 and 320 in the first to sixteenth embodiments described above may be applied to the damped power generation devices 20 and 320 shown in FIG.

風力発電系統510は、風力発電機本体4の風力発電機4cにより発電された風力発電電力を、外部電力系統540に供給する。風力発電系統510は、制御器511と、主変圧器512と、を含んでいる。制御器511は、風力発電機4cの風力発電電力を、直流電力に変換し、変換された直流電流を交流電力に変換して出力する。出力された交流電力が、主変圧器512を介して、外部電力系統540に供給される。風力発電機4cに、風力発電ライン513の一端が接続されている。風力発電ライン513の他端は、外部電力系統540に接続されている。風力発電ライン513に、制御器511および主変圧器512が設けられている。 The wind power generation system 510 supplies wind power generated by the wind power generator 4c of the wind power generator main body 4 to an external power system 540. Wind power generation system 510 includes a controller 511 and a main transformer 512. The controller 511 converts the wind power generated by the wind power generator 4c into DC power, converts the converted DC current into AC power, and outputs the AC power. The output AC power is supplied to external power system 540 via main transformer 512. One end of a wind power generation line 513 is connected to the wind power generator 4c. The other end of the wind power generation line 513 is connected to an external power system 540. The wind power generation line 513 is provided with a controller 511 and a main transformer 512.

補機電力系統520は、補機6に電力を供給する。補機電力系統520は、補助変圧器521を含んでいる。補機6には、補機ライン522の一端が接続されている。この補機ライン522に、補助変圧器521が設けられている。補機ライン522の他端は、風力発電系統510の風力発電ライン513に接続されている。補機ライン522は、風力発電ライン513のうち制御器511と主変圧器512との間の位置に接続されている。 Auxiliary power system 520 supplies power to auxiliary equipment 6. Auxiliary power system 520 includes an auxiliary transformer 521. One end of an auxiliary machine line 522 is connected to the auxiliary machine 6. This auxiliary equipment line 522 is provided with an auxiliary transformer 521 . The other end of the auxiliary equipment line 522 is connected to the wind power generation line 513 of the wind power generation system 510. The auxiliary equipment line 522 is connected to the wind power generation line 513 at a position between the controller 511 and the main transformer 512.

装置発電系統530は、制振発電装置20、320の装置発電機80の装置発電電力を補機電力系統520に供給する。装置発電系統530は、直流変換装置531と、交流変換装置532と、を含んでいる。 The device power generation system 530 supplies the device generated power of the device generator 80 of the damped power generation device 20, 320 to the auxiliary power system 520. The device power generation system 530 includes a DC converter 531 and an AC converter 532.

直流変換装置531は、装置発電電力を直流電力に変換して出力するように構成されている。直流変換装置531は、装置発電機80から供給される交流電力を直流電力に変換する。直流変換装置531の例としては、ダイオード整流装置等が挙げられる。 The DC converter 531 is configured to convert device-generated power into DC power and output it. The DC converter 531 converts AC power supplied from the device generator 80 into DC power. An example of the DC converter 531 is a diode rectifier or the like.

交流変換装置532は、直流変換装置531から出力された直流電力を交流電力に変換して出力するように構成されている。交流変換装置532の例としては、インバータが挙げられる。制振発電装置20、320の装置発電機80には、装置発電ライン533の一端が接続されている。この装置発電ライン533に、直流変換装置531および交流変換装置532が設けられている。装置発電ライン533の他端は、補機ライン522に接続されている。装置発電ライン533は、補機ライン522のうち補助変圧器521と補機6との間の位置に接続されている。 The AC converter 532 is configured to convert the DC power output from the DC converter 531 into AC power and output the AC power. An example of the AC converter 532 is an inverter. One end of a device power generation line 533 is connected to the device generator 80 of the vibration damping power generation device 20, 320. This device power generation line 533 is provided with a DC converter 531 and an AC converter 532. The other end of the device power generation line 533 is connected to the auxiliary equipment line 522. The device power generation line 533 is connected to the auxiliary machine line 522 at a position between the auxiliary transformer 521 and the auxiliary machine 6.

このように本実施の形態によれば、制振発電装置20、320の装置発電機80の発電により得られた発電電力が、直流変換装置531によって直流電力に変換され、直流電力が、交流変換装置532によって交流電力に変換される。このことにより、発電電力を、補機電力系統520を介して、補機6に供給することができる。このため、外部電力系統540から補機6への電力供給が遮断された場合であっても、振動エネルギから得られた発電電力を補機6に供給することができ、風力発電機本体4を制御して運転継続することができる。なお、外部電力系統540から補機6に交流電力を供給可能な場合には、主変圧器512および補助変圧器521を介して、補機6に交流電力が供給されるようにしてもよい。 As described above, according to the present embodiment, the power generated by the device generator 80 of the vibration damping power generation devices 20, 320 is converted into DC power by the DC converter 531, and the DC power is converted into AC converter. It is converted to AC power by device 532. Thereby, the generated power can be supplied to the auxiliary machine 6 via the auxiliary machine power system 520. Therefore, even if the power supply from the external power system 540 to the auxiliary machine 6 is cut off, the generated power obtained from the vibration energy can be supplied to the auxiliary machine 6, and the wind power generator main body 4 can be It is possible to control and continue operation. Note that if AC power can be supplied to the auxiliary machine 6 from the external power system 540, the AC power may be supplied to the auxiliary machine 6 via the main transformer 512 and the auxiliary transformer 521.

(第19の実施の形態)
次に、図27を用いて、第19の実施の形態による風力発電システムについて説明する。
(19th embodiment)
Next, a wind power generation system according to a nineteenth embodiment will be described using FIG. 27.

図27に示す第19の実施の形態においては、装置発電系統は、補機のうち直流電力で駆動される直流補機に、直流変換装置から出力された直流電力を供給するラインを含む点が主に異なり、他の構成は、図26に示す第18の実施の形態と略同一である。なお、図27において、図26に示す第18の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 In the nineteenth embodiment shown in FIG. 27, the device power generation system includes a line that supplies DC power output from the DC converter to a DC auxiliary machine driven by DC power among the auxiliary machines. The main difference is that the other configurations are substantially the same as the eighteenth embodiment shown in FIG. Note that in FIG. 27, the same parts as in the eighteenth embodiment shown in FIG. 26 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図27に示すように、本実施の形態においては、補機6は、交流電力で駆動される交流補機6aと、直流電力で駆動される直流補機6bと、を含んでいる。装置発電系統530は、直流変換装置531から出力された直流電力を、直流補機6bに供給する直流ライン534を含んでいる。直流ライン534の一端は、装置発電ライン533のうち直流変換装置531と交流変換装置532との間の位置に接続され、直流ライン534の他端は、直流補機6bに接続されている。 As shown in FIG. 27, in this embodiment, the auxiliary machine 6 includes an AC auxiliary machine 6a driven by AC power, and a DC auxiliary machine 6b driven by DC power. The device power generation system 530 includes a DC line 534 that supplies DC power output from the DC converter 531 to the DC auxiliary machine 6b. One end of the DC line 534 is connected to a position of the device power generation line 533 between the DC converter 531 and the AC converter 532, and the other end of the DC line 534 is connected to the DC auxiliary machine 6b.

このように本実施の形態によれば、直流変換装置531から出力された直流電力を、直流電力で駆動される直流補機6bに直接的に供給することができる。このことにより、装置発電機80の発電電力を有効利用することができる。 As described above, according to the present embodiment, the DC power output from the DC converter 531 can be directly supplied to the DC auxiliary machine 6b driven by DC power. This allows the power generated by the device generator 80 to be effectively used.

(第20の実施の形態)
次に、図28を用いて、第20の実施の形態による風力発電システムについて説明する。
(Twentieth embodiment)
Next, a wind power generation system according to a twentieth embodiment will be described using FIG. 28.

図28に示す第20の実施の形態においては、装置発電系統は、直流変換装置から出力された直流電力を蓄電する蓄電装置を含む点が主に異なり、他の構成は、図26に示す第18の実施の形態と略同一である。なお、図28において、図26に示す第18の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 The 20th embodiment shown in FIG. 28 differs mainly in that the device power generation system includes a power storage device that stores the DC power output from the DC converter, and the other configuration is the 20th embodiment shown in FIG. This is substantially the same as the 18th embodiment. Note that in FIG. 28, the same parts as in the eighteenth embodiment shown in FIG. 26 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図28に示すように、本実施の形態においては、装置発電系統530は、直流変換装置531から出力された直流電力を蓄電する蓄電装置535を含んでいる。蓄電装置535の例としては、蓄電池または大容量キャパシタ等が挙げられる。蓄電ライン536の一端は、装置発電ライン533のうち直流変換装置531と交流変換装置532との間の位置に接続され、蓄電ライン536の他端は、蓄電装置535に接続されている。 As shown in FIG. 28, in this embodiment, device power generation system 530 includes a power storage device 535 that stores DC power output from DC converter 531. Examples of the power storage device 535 include a storage battery, a large capacity capacitor, and the like. One end of the power storage line 536 is connected to a position of the device power generation line 533 between the DC converter 531 and the AC converter 532, and the other end of the power storage line 536 is connected to the power storage device 535.

このように本実施の形態によれば、装置発電系統530は、直流変換装置531から出力された直流電力を、蓄電装置535に供給することができる。このことにより、蓄電装置535は、装置発電機80の発電電力で蓄電することができる。例えば、装置発電機80の発電電力が、補機6で必要な交流電力に対して余剰である場合には、その余剰分は、蓄電装置535で蓄電されるようにしてもよい。一方、装置発電機80の発電電力が、補機6で必要な交流電力に対して不足している場合には、蓄電装置535で蓄電された電力が、交流変換装置532を介して補機6に供給されるようにしてもよい。 As described above, according to the present embodiment, device power generation system 530 can supply DC power output from DC converter 531 to power storage device 535. Thereby, the power storage device 535 can store power using the power generated by the device generator 80. For example, if the power generated by the device generator 80 is surplus to the AC power required by the auxiliary device 6, the surplus may be stored in the power storage device 535. On the other hand, if the power generated by the device generator 80 is insufficient for the AC power required by the auxiliary machine 6, the power stored in the power storage device 535 is transferred to the auxiliary machine 6 via the AC converter 532. may be supplied to

(第21の実施の形態)
次に、図29および図30を用いて、第21の実施の形態による風力発電システムについて説明する。
(21st embodiment)
Next, a wind power generation system according to a twenty-first embodiment will be described using FIGS. 29 and 30.

図29および図30に示す第21の実施の形態においては、装置発電系統は、交流変換装置から出力された交流電力を風力発電系統に供給するように接続されている点が主に異なり、他の構成は、図28に示す第20の実施の形態と略同一である。なお、図29および図30において、図28に示す第20の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 In the twenty-first embodiment shown in FIGS. 29 and 30, the main difference is that the device power generation system is connected to supply the AC power output from the AC converter to the wind power generation system; The configuration is substantially the same as that of the 20th embodiment shown in FIG. Note that in FIGS. 29 and 30, the same parts as those in the twentieth embodiment shown in FIG. 28 are given the same reference numerals, and detailed explanations will be omitted.

図29示すように、本実施の形態においては、装置発電系統530は、交流変換装置532から出力された交流電力を風力発電系統510に供給するように接続されている。図29においては、装置発電ライン533が、補機ライン522のうち風力発電ライン513と補助変圧器521との間の位置に接続されている。電気的には、風力発電ライン513と補機ライン522との接続点は、風力発電ライン513と装置発電ライン533との接続点と同一になっており、補機電力系統520の交流連系箇所と、装置発電系統530の交流連系箇所が同一になっている。 As shown in FIG. 29, in this embodiment, device power generation system 530 is connected to supply AC power output from AC converter 532 to wind power generation system 510. In FIG. 29 , the device power generation line 533 is connected to the auxiliary equipment line 522 at a position between the wind power generation line 513 and the auxiliary transformer 521 . Electrically, the connection point between the wind power generation line 513 and the auxiliary equipment line 522 is the same as the connection point between the wind power generation line 513 and the device power generation line 533, and is the same as the AC connection point of the auxiliary power system 520. The AC connection points of the device power generation system 530 are the same.

このように本実施の形態によれば、装置発電系統530は、交流変換装置532から出力された交流電力を風力発電系統510に供給することができる。このことにより、装置発電機80の発電電力を、外部電力系統540に供給することができる。また、交流変換装置532から出力された交流電力は、補機6に供給することもできる。 As described above, according to the present embodiment, the device power generation system 530 can supply the AC power output from the AC converter 532 to the wind power generation system 510. Thereby, the power generated by the device generator 80 can be supplied to the external power system 540. Further, the AC power output from the AC converter 532 can also be supplied to the auxiliary machine 6.

なお、上述した本実施の形態においては、装置発電系統530は、直流変換装置531と交流変換装置532とを含んでいる例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、図29に示すように、装置発電系統530は、電力変換制御装置537を含んでいてもよい。電力変換制御装置537は、図28に示す直流変換装置531と交流変換装置532を構成している。電力変換制御装置537は、スイッチング素子を含んでいてもよい。この場合、装置発電機80は、電動機としての機能を有していてもよい。スイッチング素子は、半導体素子で構成され、装置発電機80の発電電力を整流するだけでなく、外部電力系統540から供給される電力を装置発電機80に供給するように構成されていてもよい。外部電力系統540からスイッチング素子を介して供給される電力によって、装置発電機80が電動機として機能することができる。この場合、第1構造体330に対して第2構造体340を能動的に変位させることができ、第1構造体330と第2構造体340との間の相対変位を効果的に低減させることができる。なお、電力変換制御装置537には、蓄電ライン536が接続されており、直流電力が出力可能になっていてもよい。 In addition, in this embodiment mentioned above, the example in which the device power generation system 530 includes the DC converter 531 and the AC converter 532 was explained. However, it is not limited to this. For example, as shown in FIG. 29, device power generation system 530 may include power conversion control device 537. The power conversion control device 537 constitutes a DC converter 531 and an AC converter 532 shown in FIG. Power conversion control device 537 may include a switching element. In this case, the device generator 80 may have a function as an electric motor. The switching element is made of a semiconductor element, and may be configured not only to rectify the power generated by the device generator 80 but also to supply power supplied from the external power system 540 to the device generator 80. Power supplied via the switching elements from the external power system 540 allows the device generator 80 to function as an electric motor. In this case, the second structure 340 can be actively displaced with respect to the first structure 330, and the relative displacement between the first structure 330 and the second structure 340 can be effectively reduced. I can do it. Note that the power conversion control device 537 may be connected to a power storage line 536 and be capable of outputting DC power.

以上述べた実施の形態によれば、振動を抑制するとともに振動エネルギを電気エネルギに変換することができる。 According to the embodiments described above, vibration can be suppressed and vibration energy can be converted into electrical energy.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、適宜組み合わせることも可能である。 Although several embodiments of the invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents. Furthermore, it is of course possible to combine these embodiments as appropriate within the scope of the invention.

6:補機、6b:直流補機、10:洋上風力発電設備、20:制振発電装置、30:支持構造体、31a:上側部分、33:第1空洞部、40:塔構造体、40a:下側部分、70:変換機構、71:変換回転子、72:ラックレール、73:ピニオン歯車、78:スクリューベアリング、80:装置発電機、81:発電機回転子、82:発電機回転軸、100:連結構造体、101:第2空洞部、210:船体構造体、220:客室構造体、320:制振発電装置、330:第1構造体、331:主浮体、332:第1発電機支持架台、339:第1ホルダ、340:第2構造体、341:発電用浮体、342:第2ロッド、348:第2ホルダ、370:変速部、400:制振発電システム、401:直流変換装置、402:蓄電装置、500:風力発電システム、510:風力発電系統、520:補機電力系統、530:装置発電系統、531:直流変換装置、532:交流変換装置、535:蓄電装置、537:電力変換制御装置、d:軸方向、L1:中心軸線、L2:回動中心軸線、L4:中心軸線 6: Auxiliary equipment, 6b: DC auxiliary equipment, 10: Offshore wind power generation equipment, 20: Damping power generation device, 30: Support structure, 31a: Upper part, 33: First cavity, 40: Tower structure, 40a : Lower part, 70: Conversion mechanism, 71: Conversion rotor, 72: Rack rail, 73: Pinion gear, 78: Screw bearing, 80: Device generator, 81: Generator rotor, 82: Generator rotating shaft , 100: Connected structure, 101: Second cavity, 210: Hull structure, 220: Cabin structure, 320: Vibration damping power generation device, 330: First structure, 331: Main floating body, 332: First power generation Machine support frame, 339: first holder, 340: second structure, 341: floating body for power generation, 342: second rod, 348: second holder, 370: transmission section, 400: vibration suppression power generation system, 401: DC Conversion device, 402: Power storage device, 500: Wind power generation system, 510: Wind power generation system, 520: Auxiliary power system, 530: Device power generation system, 531: DC conversion device, 532: AC conversion device, 535: Power storage device, 537: Power conversion control device, d: Axial direction, L1: Center axis, L2: Rotation center axis, L4: Center axis

Claims (32)

支持構造体と、
前記支持構造体に弾性的に支持され、前記支持構造体に対して相対変位可能な変位構造体と、
変換回転子を含み、前記支持構造体と前記変位構造体との間の相対変位を前記変換回転子の回転変位に変換する変換機構と、
前記変換回転子の回転変位で発電を行う装置発電機と、を備え、
前記変換回転子は、前記支持構造体と前記変位構造体との間の相対変位による振動を低減する慣性質量要素として機能し、
前記支持構造体は、洋上に浮かぶ浮体を含む、
制振発電装置。
a support structure;
a displacement structure that is elastically supported by the support structure and is movable relative to the support structure;
a conversion mechanism that includes a conversion rotor and converts a relative displacement between the support structure and the displacement structure into a rotational displacement of the conversion rotor;
A device generator that generates power by the rotational displacement of the conversion rotor,
the conversion rotor functions as an inertial mass element that reduces vibrations due to relative displacement between the support structure and the displacement structure ;
The support structure includes a floating body floating on the ocean.
Vibration control power generation device.
前記装置発電機は、発電機回転子を含み、
前記発電機回転子は、前記慣性質量要素として機能する、請求項に記載の制振発電装置。
the device generator includes a generator rotor;
The damped power generation device according to claim 1 , wherein the generator rotor functions as the inertial mass element.
前記支持構造体は、前記変位構造体の一部分を収容する第1空洞部を含む、請求項またはに記載の制振発電装置。 The vibration damping power generation device according to claim 1 or 2 , wherein the support structure includes a first cavity portion that accommodates a portion of the displacement structure. 前記支持構造体は、中心軸線に沿って延びるように形成されており、
前記支持構造体と前記変位構造体は、前記中心軸線に沿う軸方向に相対変位可能であり、
前記変換機構は、前記変位構造体に設けられた、前記軸方向に延びるラックと、前記ラックに噛み合う、前記変換回転子を構成するピニオン歯車と、を含み、
前記ピニオン歯車および前記装置発電機は、前記支持構造体に支持されている、請求項のいずれか一項に記載の制振発電装置。
The support structure is formed to extend along a central axis,
The support structure and the displacement structure are capable of relative displacement in an axial direction along the central axis,
The conversion mechanism includes a rack provided on the displacement structure and extending in the axial direction, and a pinion gear that constitutes the conversion rotor and meshes with the rack,
The damped power generation device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the pinion gear and the device generator are supported by the support structure.
複数の前記変換機構と、
前記変換機構の各々に対応して設けられた複数の前記装置発電機と、を備え、
前記変位構造体に対して一方の側に、一の前記変換機構と当該変換機構に対応する一の前記装置発電機とが位置し、他方の側に、他の一の前記変換機構と当該変換機構に対応する他の一の前記装置発電機とが位置している、請求項に記載の制振発電装置。
a plurality of the conversion mechanisms;
a plurality of the device generators provided corresponding to each of the conversion mechanisms,
On one side with respect to the displacement structure, one of the conversion mechanisms and one of the device generators corresponding to the conversion mechanism are located, and on the other side, another of the conversion mechanisms and the conversion mechanism. 5. The damped power generation device according to claim 4 , wherein a corresponding one of the device generators is located.
前記変換機構は、前記ピニオン歯車の回転を変速可能な変速部を含む、請求項またはに記載の制振発電装置。 The vibration damping power generation device according to claim 4 or 5 , wherein the conversion mechanism includes a transmission section capable of changing the rotation speed of the pinion gear. 前記支持構造体は、第1支持構造体と、前記第1支持構造体に弾性的に支持されるとともに前記変位構造体を弾性的に支持する第2支持構造体と、を含み、
前記変換機構は、前記第2支持構造体と前記変位構造体との間の相対変位を前記変換回転子の回転変位に変換し、
前記変換回転子は、前記第2支持構造体と前記変位構造体との間の相対変位による振動を低減する慣性質量要素として機能する、請求項のいずれか一項に記載の制振発電装置。
The support structure includes a first support structure and a second support structure that is elastically supported by the first support structure and elastically supports the displacement structure,
The conversion mechanism converts a relative displacement between the second support structure and the displacement structure into a rotational displacement of the conversion rotor,
The vibration damper according to any one of claims 1 to 3 , wherein the conversion rotor functions as an inertial mass element that reduces vibrations due to relative displacement between the second support structure and the displacement structure. Power generator.
前記第2支持構造体は、前記第1支持構造体の一部分が通過可能な第2空洞部を含む、請求項に記載の制振発電装置。 The vibration damping power generation device according to claim 7 , wherein the second support structure includes a second cavity through which a portion of the first support structure can pass. 前記第2支持構造体は、前記変位構造体が通過可能な第2空洞部を含み、
前記第1支持構造体と前記第2支持構造体との間の相対変位の方向において、前記第2支持構造体は、前記第1支持構造体と異なる位置に位置している、請求項に記載の制振発電装置。
the second support structure includes a second cavity through which the displacement structure can pass;
8. The second support structure according to claim 7 , wherein the second support structure is located at a different position than the first support structure in the direction of relative displacement between the first support structure and the second support structure. The vibration damping power generation device described.
前記第1支持構造体は、中心軸線に沿って延びるように形成されており、
前記第2支持構造体と前記変位構造体は、前記中心軸線に沿う軸方向に相対変位可能であり、
前記変換機構は、前記変位構造体に設けられた、前記軸方向に延びるラックと、前記ラックに噛み合う、前記変換回転子を構成するピニオン歯車と、を含み、
前記ピニオン歯車および前記装置発電機は、前記第2支持構造体に支持されている、請求項のいずれか一項に記載の制振発電装置。
The first support structure is formed to extend along the central axis,
The second support structure and the displacement structure are capable of relative displacement in an axial direction along the central axis,
The conversion mechanism includes a rack provided on the displacement structure and extending in the axial direction, and a pinion gear that constitutes the conversion rotor and meshes with the rack,
The damped power generation device according to any one of claims 7 to 9 , wherein the pinion gear and the device generator are supported by the second support structure.
前記第1支持構造体は、中心軸線に沿って延びるように形成されており、
前記第2支持構造体と前記変位構造体は、前記中心軸線に沿う軸方向に相対変位可能であり、
前記変換機構は、前記第2支持構造体に設けられた、前記軸方向に延びるラックと、前記ラックに噛み合う、前記変換回転子を構成するピニオン歯車と、を含み、
前記ピニオン歯車および前記装置発電機は、前記変位構造体に支持されている、請求項のいずれか一項に記載の制振発電装置。
The first support structure is formed to extend along the central axis,
The second support structure and the displacement structure are capable of relative displacement in an axial direction along the central axis,
The conversion mechanism includes a rack provided on the second support structure and extending in the axial direction, and a pinion gear that constitutes the conversion rotor and meshes with the rack,
The damped power generation device according to any one of claims 7 to 9 , wherein the pinion gear and the device generator are supported by the displacement structure.
前記変換機構は、前記ピニオン歯車の回転を変速可能な変速部を含む、請求項10または11に記載の制振発電装置。 The vibration damping power generation device according to claim 10 or 11 , wherein the conversion mechanism includes a transmission section capable of changing the rotation speed of the pinion gear. 前記支持構造体と前記変位構造体は、回動中心軸線を中心にして相対回動変位可能であり、
前記変位構造体は、前記回動中心軸線を中心として円弧状に形成された円弧面を含み、 前記変換機構は、前記円弧面に設けられた、前記回動中心軸線を中心としたときの周方向に延びるラックと、前記ラックに噛み合う、前記変換回転子を構成するピニオン歯車と、を含み、
前記ピニオン歯車および前記装置発電機は、前記支持構造体に支持されている、請求項のいずれか一項に記載の制振発電装置。
The support structure and the displacement structure are capable of relative rotational displacement about a rotation center axis,
The displacement structure includes a circular arc surface formed in an arc shape with the rotation center axis as the center, and the conversion mechanism is provided on the circular arc surface and has a circumferential surface formed in an arc shape with the rotation center axis as the center. a rack extending in the direction; and a pinion gear constituting the conversion rotor that meshes with the rack,
The damped power generation device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the pinion gear and the device generator are supported by the support structure.
第1構造体と、
前記第1構造体に弾性的に接続され、前記第1構造体に対して相対変位可能な第2構造体と、
変換回転子を含み、前記第1構造体と前記第2構造体との間の相対変位を前記変換回転子の回転変位に変換する変換機構と、
前記変換回転子の回転変位で発電を行う装置発電機と、を備え、
前記変換回転子は、前記第1構造体と前記第2構造体との間の相対変位による振動を低減する慣性質量要素として機能し、
前記第1構造体は、洋上に浮かぶ第1浮体を含み、
前記第2構造体は、前記第1浮体とは異なる位置で洋上に浮かぶ第2浮体を含む、制振発電装置。
a first structure;
a second structure that is elastically connected to the first structure and is movable relative to the first structure;
a conversion mechanism that includes a conversion rotor and converts a relative displacement between the first structure and the second structure into a rotational displacement of the conversion rotor;
A device generator that generates power by the rotational displacement of the conversion rotor,
The conversion rotor functions as an inertial mass element that reduces vibrations due to relative displacement between the first structure and the second structure,
The first structure includes a first floating body floating on the ocean,
The second structure is a vibration damping power generation device including a second floating body floating on the ocean at a different position from the first floating body.
前記装置発電機は、発電機回転子を含み、
前記発電機回転子は、前記慣性質量要素として機能する、請求項14に記載の制振発電装置。
the device generator includes a generator rotor;
The damped power generation device according to claim 14 , wherein the generator rotor functions as the inertial mass element.
前記第1構造体は、中心軸線に沿って延びるように形成されており、
前記第1構造体と前記第2構造体は、前記中心軸線に沿う軸方向に相対変位可能であり、
前記変換機構は、前記第2構造体に設けられた、前記軸方向に延びるラックと、前記ラックに噛み合う、前記変換回転子を構成するピニオン歯車と、を含み、
前記ピニオン歯車および前記装置発電機は、前記第1構造体に支持されている、請求項14または15に記載の制振発電装置。
The first structure is formed to extend along the central axis,
The first structure and the second structure are capable of relative displacement in an axial direction along the central axis,
The conversion mechanism includes a rack provided in the second structure and extending in the axial direction, and a pinion gear that constitutes the conversion rotor and meshes with the rack,
The damped power generation device according to claim 14 or 15 , wherein the pinion gear and the device generator are supported by the first structure.
前記第1構造体は、前記第2浮体よりも上方に位置した架台を含み、
前記第2構造体は、前記第2浮体から前記架台を越えるように前記軸方向に延びるロッドを含み、
前記ラックは、前記ロッドに設けられている、請求項16に記載の制振発電装置。
The first structure includes a pedestal located above the second floating body,
The second structure includes a rod extending from the second floating body in the axial direction beyond the pedestal,
The vibration damping power generation device according to claim 16 , wherein the rack is provided on the rod.
複数の変換機構と、
前記変換機構の各々に対応して設けられた複数の前記装置発電機と、を備え、
前記第2構造体に対して一方の側に、一の前記変換機構と当該変換機構に対応する一の前記装置発電機とが位置し、他方の側に、他の一の前記変換機構と当該変換機構に対応する他の一の前記装置発電機とが位置している、請求項16または17に記載の制振発電装置。
multiple conversion mechanisms;
a plurality of the device generators provided corresponding to each of the conversion mechanisms,
One of the conversion mechanisms and one of the device generators corresponding to the conversion mechanism are located on one side with respect to the second structure, and one of the other conversion mechanisms and the device generator are located on the other side. The vibration damping power generation device according to claim 16 or 17 , wherein another one of the device generators corresponding to the conversion mechanism is located.
複数の前記第2構造体と、
前記第2構造体の各々に対応して設けられた複数の変換機構と、
前記変換機構の各々に対応して設けられた複数の前記装置発電機と、を備え、
前記第1構造体に対して一方の側に、一の前記第2構造体と当該第2構造体に対応する一の前記変換機構および一の前記装置発電機が位置し、他方の側に、他の一の前記第2構造体と当該第2構造体に対応する一の前記変換機構および一の前記装置発電機が位置している、請求項14または15に記載の制振発電装置。
a plurality of said second structures;
a plurality of conversion mechanisms provided corresponding to each of the second structures;
a plurality of the device generators provided corresponding to each of the conversion mechanisms,
One of the second structures, one of the conversion mechanisms and one of the device generators corresponding to the second structures are located on one side with respect to the first structure, and on the other side, The vibration damping power generation device according to claim 14 or 15 , wherein another one of the second structures, one of the conversion mechanisms, and one of the device generators corresponding to the second structures are located.
複数の前記第2構造体は、互いに連結されている、請求項19に記載の制振発電装置。 The damping power generation device according to claim 19 , wherein the plurality of second structures are connected to each other. 前記第1構造体は、中心軸線に沿って延びるように形成されており、
前記第1構造体と前記第2構造体は、前記中心軸線に沿う軸方向に相対変位可能であり、
前記変換機構は、前記第1構造体に設けられた、前記軸方向に延びるラックと、前記ラックに噛み合う、前記変換回転子を構成するピニオン歯車と、を含み、
前記ピニオン歯車および前記装置発電機は、前記第2構造体に支持されている、請求項14または15に記載の制振発電装置。
The first structure is formed to extend along the central axis,
The first structure and the second structure are capable of relative displacement in an axial direction along the central axis,
The conversion mechanism includes a rack provided in the first structure and extending in the axial direction, and a pinion gear that constitutes the conversion rotor and meshes with the rack,
The damped power generation device according to claim 14 or 15 , wherein the pinion gear and the device generator are supported by the second structure.
前記変換機構は、前記ピニオン歯車の回転を変速可能な変速部を含む、請求項1618および21のいずれか一項に記載の制振発電装置。 The vibration-damping power generation device according to any one of claims 16 to 18 and 21 , wherein the conversion mechanism includes a transmission section capable of changing the speed of rotation of the pinion gear. 前記第1浮体は、前記軸方向に延び、
前記第2浮体は、前記軸方向に前記第1浮体よりも上方に延び、
前記ピニオン歯車および前記装置発電機は、前記第1浮体に支持されている、
請求項16に記載の制振発電装置。
the first floating body extends in the axial direction;
The second floating body extends higher than the first floating body in the axial direction,
the pinion gear and the device generator are supported by the first floating body;
The vibration damping power generation device according to claim 16 .
前記第1構造体は、中心軸線に沿って延びるように形成されており、
前記第1構造体と前記第2構造体は、前記中心軸線に沿う軸方向に相対変位可能であり、
前記第1構造体は、前記第2浮体よりも上方に位置した架台を含み、
前記装置発電機は、前記架台上に支持され、
前記装置発電機は、前記架台を越えるように前記軸方向に延びる発電機回転軸を含み、 前記変換回転子は、前記発電機回転軸に設けられたスクリューベアリングを含み、
前記第2浮体に、前記スクリューベアリングを保持する第2ホルダが設けられている、請求項14または15に記載の制振発電装置。
The first structure is formed to extend along the central axis,
The first structure and the second structure are capable of relative displacement in an axial direction along the central axis,
The first structure includes a pedestal located above the second floating body,
the device generator is supported on the pedestal;
The device generator includes a generator rotation shaft extending in the axial direction beyond the mount, the conversion rotor includes a screw bearing provided on the generator rotation shaft,
The vibration damping power generation device according to claim 14 or 15 , wherein the second floating body is provided with a second holder that holds the screw bearing.
前記第1構造体は、中心軸線に沿って延びるように形成されており、
前記第1構造体と前記第2構造体は、前記中心軸線に沿う軸方向に相対変位可能であり、
前記第1構造体は、前記第2浮体よりも上方に位置した架台を含み、
前記装置発電機は、前記架台上に支持され、
前記装置発電機は、前記架台を越えるように前記軸方向に延びる発電機回転軸を含み、 前記変換機構は、前記発電機回転軸の回転を変速可能な変速部を含み、
前記変換回転子は、前記変速部に設けられたスクリューベアリングを含み、
前記第2浮体に、前記スクリューベアリングを保持する第2ホルダが設けられている、請求項14または15に記載の制振発電装置。
The first structure is formed to extend along the central axis,
The first structure and the second structure are capable of relative displacement in an axial direction along the central axis,
The first structure includes a pedestal located above the second floating body,
the device generator is supported on the pedestal;
The device generator includes a generator rotation shaft extending in the axial direction so as to exceed the mount, and the conversion mechanism includes a speed change unit capable of changing the rotation speed of the generator rotation shaft,
The conversion rotor includes a screw bearing provided in the transmission section,
The vibration damping power generation device according to claim 14 or 15 , wherein the second floating body is provided with a second holder that holds the screw bearing.
前記第1構造体は、中心軸線に沿って延びるように形成されており、
前記第1構造体と前記第2構造体は、前記中心軸線に沿う軸方向に相対変位可能であり、
前記第1構造体は、前記第2浮体よりも上方に位置した架台を含み、
前記装置発電機は、前記第2浮体に支持され、
前記装置発電機は、前記軸方向に延びる発電機回転軸を含み、
前記変換回転子は、前記発電機回転軸に設けられたスクリューベアリングを含み、
前記架台に、前記スクリューベアリングを保持する第1ホルダが設けられている、請求項14または15に記載の制振発電装置。
The first structure is formed to extend along the central axis,
The first structure and the second structure are capable of relative displacement in an axial direction along the central axis,
The first structure includes a pedestal located above the second floating body,
the device generator is supported by the second floating body;
The device generator includes a generator rotating shaft extending in the axial direction,
The conversion rotor includes a screw bearing provided on the generator rotation shaft,
The vibration damping power generation device according to claim 14 or 15 , wherein the pedestal is provided with a first holder that holds the screw bearing.
請求項1~26のいずれか一項に記載の制振発電装置と、
前記制振発電装置の前記装置発電機の発電電力を直流電力に変換して出力する直流変換装置と、
前記直流変換装置から出力された直流電力を蓄電する蓄電装置と、を備えた、制振発電システム。
The damping power generation device according to any one of claims 1 to 26 ,
a DC converter that converts the generated power of the device generator of the vibration suppressed power generation device into DC power and outputs the DC power;
A vibration-damping power generation system, comprising: a power storage device that stores DC power output from the DC converter.
風力発電設備を制御する補機に電力を供給する風力発電システムであって、
請求項1~26のいずれか一項に記載の制振発電装置と、
前記補機に電力を供給する補機電力系統と、
前記制振発電装置の前記装置発電機の装置発電電力を前記補機電力系統に供給する装置発電系統と、を備え、
前記装置発電系統は、前記装置発電電力を直流電力に変換して出力する直流変換装置と、
前記直流変換装置から出力された直流電力を交流電力に変換して出力する交流変換装置と、を含む、風力発電システム。
A wind power generation system that supplies power to auxiliary equipment that controls wind power generation equipment,
The damping power generation device according to any one of claims 1 to 26 ,
an auxiliary power system that supplies power to the auxiliary equipment;
a device power generation system that supplies the device generated power of the device generator of the vibration damping power generation device to the auxiliary power system;
The device power generation system includes a DC converter that converts the device generated power into DC power and outputs the DC power;
A wind power generation system comprising: an AC converter that converts DC power output from the DC converter into AC power and outputs the AC power.
前記装置発電系統は、前記補機のうち直流電力で駆動される直流補機に、前記直流変換装置から出力された直流電力を供給するラインを含む、請求項28に記載の風力発電システム。 The wind power generation system according to claim 28 , wherein the device power generation system includes a line that supplies DC power output from the DC converter to a DC auxiliary machine driven by DC power among the auxiliary machines. 前記装置発電系統は、前記直流変換装置から出力された直流電力を蓄電する蓄電装置を含む、請求項28または29に記載の風力発電システム。 The wind power generation system according to claim 28 or 29 , wherein the device power generation system includes a power storage device that stores DC power output from the DC converter. 前記風力発電設備により発電された風力発電電力を外部電力系統に供給する風力発電系統を更に備え、
前記装置発電系統は、前記交流変換装置から出力された交流電力を前記風力発電系統に供給するように接続されている、請求項2830のいずれか一項に記載の風力発電システム。
Further comprising a wind power generation system that supplies wind power generated by the wind power generation equipment to an external power system,
The wind power generation system according to any one of claims 28 to 30 , wherein the device power generation system is connected to supply the AC power output from the AC converter to the wind power generation system.
前記直流変換装置と前記交流変換装置とが、電力変換制御装置によって構成され、
前記制振発電装置の前記装置発電機は、前記電力変換制御装置から供給される電力によって駆動される電動機としての機能を有している、請求項31に記載の風力発電システム。
The DC converter and the AC converter are configured by a power conversion control device,
32. The wind power generation system according to claim 31 , wherein the device generator of the vibration suppressed power generation device has a function as an electric motor driven by electric power supplied from the power conversion control device.
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