JPH0343469B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、風車によつて風力から変換された機
械的回転エネルギーを、電気、熱等のエネルギー
に変換するエネルギー変換システム等において利
用するのに適した風車用動力伝達機構に関するも
のである。

［従来の技術］ 従来から知られている水平軸形風力発電システ
ムなどでは、一般に、タワーの上端に取付けたナ
セル内に、風車ブレードに連結された風車ロータ
ー、増速機、発電機等を水平に配置して、それら
を相互に連結している。しかしながら、このよう
な構成では、タワー上部の積載重量が大きいた
め、それだけタワー自体の剛性を高める必要があ
り、それに伴つてタワーを構成する材料の重量も
大きくなる。従つて、システムの製作費が比較的
高価なものになる。

このような問題を解決するため、第３図に示す
ように、タワー１上において回転軸３を水平方向
に向けて支持されている風車ブレード２の回転
を、一対の傘歯車４，５により鉛直の回転軸６に
伝達し、タワー１の基部に増速機や発電機等の重
量の大きい機器７を配置するようにした風車が、
既に知られている。

しかるに、このような風車においては、風車ブ
レード２の回転軸３に対して、一対の傘歯車の噛
合いに伴うヨーモーメントが作用し、そのため、
通常は風車の回転軸３をタワー中心からオフセツ
トすることにより、上記付加的ヨーモーメントを
避けているが、この場合、機械的に釣合つている
わけではないので、不安定になるという問題があ
る。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の技術的課題は、タワー上部におけるナ
セル等の積載重量を軽減することにより、タワー
の必要剛性及び重量を軽減して、システムの経済
性を向上させるようにした上述の風車において、
簡単な手段により、動力伝達に伴う付加的ヨーモ
ーメントを小さく抑えると同時に、出力軸に所要
の増速出力を伝達できるようにした機構を提供
し、それによつてシステムの安定な運転状態を保
持できるようにした風車用動力伝達機構を得るこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため、本発明の風車用動力
伝達機構は、タワーの上端において鉛直軸のまわ
りに回転可能なハウジングに、風車ブレードの回
転軸を水平に支持させ、上記回転軸に取付けた傘
歯車に、２個の傘歯車を対向位置において噛合さ
せ、これらの２個の傘歯車にそれぞれ取付けた差
動軸をタワーに沿つて垂下させ、それらの下端
に、各回転軸線を鉛直方向に向けて回転し、且つ
上記差動軸の差動回転力を一方向回転する一つの
出力軸に伝達する差動遊星増速機構を接続するこ
とによつて構成される。

［作 用］ 上記構成の風車用動力伝達機構においては、風
車ブレードの回転軸の傘歯車及びそれと噛合する
２個の傘歯車を介して、差動軸に方向の異なる回
転力が二分して伝えられ、それらの回転力が差動
遊星増速機構において１本の出力軸に集合し、発
電機、熱発生機器等の負荷が駆動される。

特に、上記差動軸の下端に連結した差動遊星増
速機構においては、差動軸の回転速度が適当な速
度まで増速されると同時に、その増速に伴つて出
力軸のトルクが小さくなるので、ハウジングとタ
ワーとの間に作用する偏向ヨーモーメントが十分
に小さく抑えられ、また、差動遊星増速機構の機
構上、それ以外にヨーモーメントに影響を与える
ことはなく、風向の変動に伴つてヨーの方向を任
意に追尾しながら、システムの安定な運転状態が
保持される。

［実施例］ 第１図は本発明に係る動力伝達機構を備えた風
車の第１実施例を示すものである。同図に示す風
車においては、タワー１１の上端に、ハウジング
１２をヨー軸受１３により鉛直軸のまわりに回転
可能に取付け、このハウジング１２に風車ブレー
ド１５の回転軸１６を水平に支持させている。ハ
ウジング１２内においては、上記回転軸１６の他
端に傘歯車１７を取付け、この傘歯車１７に対し
て上端位置と下端位置において同時に噛合う２個
の傘歯車１９，２０を、それぞれ鉛直で同心状に
配置した差動軸２１，２２の上端に取付けてい
る。上記両差動軸２１，２２は、一方の差動軸２
１が他方の中空の差動軸２２内を貫通するように
して、相互に同心状に配置すると共に、タワー１
１の上端においてヨー軸受１３により回転可能に
取付けられているハウジング１２の回転の軸線と
も、同心に配置したものである。

上記差動軸２１，２２は、タワー１１に沿つて
垂下させ、それらの下端には、タワー１１内にお
いて、各歯車の回転軸線を鉛直方向に向けて回転
する差動遊星増速機構２５を連結している。この
差動遊星増速機構２５は、回転方向を異にする上
記差動軸２１，２２の差動回転力を、一方向回転
する一つの出力軸２７に伝達するためのものであ
る。この出力軸２７の回転力は、発電機、熱発生
機器等の負荷２８を駆動するように接続され、ま
た負荷２８にはそれを制御するための制御盤２９
が接続されている。

上記差動遊星増速機構２５として第１図の実施
例に例示しているものは、差動軸２２の下端に内
歯歯車３１を固定し、また差動軸２１の下端に上
記内歯歯車３１と噛合する複数の遊星歯車３２，
……の回転軸３３を支持させ、中心において各遊
星歯車３２，……と噛合する太陽歯車３５を出力
軸２７に連結している。

第２図に示す第２実施例は、上記差動遊星増速
機構２５の異なる構成例を示すもので、差動軸２
２の下端に内歯歯車４１を固定し、また差動軸２
１の下端に上記内歯歯車４１と噛合する複数の遊
星歯車４２，……の回転軸４３を支持させ、それ
らの遊星歯車４２，……の各回転軸４３に固定し
た遊星小歯車４４と噛合する太陽歯車４５を出力
軸２７に連結している。このような構成は、出力
軸２７の増速割合を調整するのに有利なものであ
る。

このような構成を有する風車においては、風力
エネルギーによつて回転する風車ブレード１５の
回転軸１６から、傘歯車１７及び傘歯車１９，２
０を介して、差動軸２１，２２に方向の異なる回
転力が二分して伝えられ、それらの回転力が差動
遊星増速機構２５において１本の出力軸２７に集
合し、発電機、熱発生機器等の負荷２８が駆動さ
れる。

上記傘歯車列及び差動遊星増速機構２５におい
ては、回転速度の増速が可能であり、それによつ
てエネルギーの変換効率を高く維持することがで
きる。また、上記増速に伴い、出力軸２７のトル
クは、風車ブレード１５の回転軸１６に比べた増
速の割合に応じて小さくなる。そのトルクは、ハ
ウジング１２とタワー１１との間に偏向ヨーモー
メントとして作用するが、上述のようにして十分
に小さく抑えることができ、また、差動遊星増速
機構の機構上、それ以外にヨーモーメントに影響
を与えることはなく、風向の変動に伴つてヨーの
方向を任意に追尾し、それによつてヨーの駆動制
御の簡素化、システムの安定な運転状態が保持さ
れる。

［発明の効果］ 以上に詳述した本発明の風車用動力伝達機構に
よれば、タワー上部における積載重量を軽減する
ようにした前述の風車において、動力伝達に伴う
付加的ヨーモーメントを小さく抑え、システムの
安定な運転状態を保持することができる。

また、風車ブレードの回転をタワーの上部から
一対の差動軸を介して伝達するようにしているた
め、低速で大きなトルクの伝達を行うことが可能
であり、この場合には、剛性の高い長い軸により
容易に長距離間のトルク伝達を行うことができ、
しかも簡単な手段により上記付加的ヨーモーメン
トを小さく抑えると同時に、出力軸に所要の増速
出力を伝達できるようにした機構を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る風車用動力伝達機構の第
１実施例の断面図、第２図は同第２実施例の要部
断面図、第３図は従来例の構成図である。 １１……タワー、１２……ハウジング、１５…
…風車ブレード、１６……回転軸、１７，１９，
２０……傘歯車、２１，２２……差動軸、２５…
…差動遊星増速機構、２７……出力軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ タワーの上端において鉛直軸のまわりに回転
   可能なハウジングに、風車ブレードの回転軸を水
   平に支持させ、上記回転軸に取付けた傘歯車に、
   ２個の傘歯車を対向位置において噛合させ、これ
   らの２個の傘歯車にそれぞれ取付けた差動軸をタ
   ワーに沿つて垂下させ、それらの下端に、各回転
   軸線を鉛直方向に向けて回転し、且つ上記差動軸
   の差動回転力を一方向回転する一つの出力軸に伝
   達する差動遊星増速機構を接続したことを特徴と
   する風車用動力伝達機構。