專利名稱：風(fēng)力發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用將風(fēng)這種自然能源轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)力的風(fēng)車來(lái)進(jìn)行發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，現(xiàn)有利用作為自然能源的風(fēng)力進(jìn)行發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電裝置。這種風(fēng)力發(fā)電裝置在設(shè)于支柱上的機(jī)艙(ナセル)上設(shè)有安裝了風(fēng)車旋轉(zhuǎn)葉片的旋轉(zhuǎn)頭、與該旋轉(zhuǎn)頭一體旋轉(zhuǎn)而連結(jié)的主軸、將受風(fēng)力而旋轉(zhuǎn)的主軸與風(fēng)車旋轉(zhuǎn)葉片連結(jié)的增速機(jī)、通過(guò)增速機(jī)的軸輸出驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)。在這樣構(gòu)成的風(fēng)力發(fā)電裝置中，將風(fēng)力轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)力的風(fēng)車旋轉(zhuǎn)葉片的旋轉(zhuǎn)頭和主軸旋轉(zhuǎn)，由此產(chǎn)生軸輸出，通過(guò)與主軸連結(jié)的增速機(jī)將轉(zhuǎn)速增速后的軸輸出傳遞給發(fā)電機(jī)。由此，以將風(fēng)力轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)力而得到的軸輸出作為發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)源，可進(jìn)行利用風(fēng)力作為發(fā)電機(jī)的動(dòng)力的發(fā)電。
在以上的現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電裝置中，在機(jī)艙的前端部配置旋轉(zhuǎn)頭，在配置于機(jī)艙的旋轉(zhuǎn)頭后方的機(jī)艙底板以及形成其上部空間的外殼內(nèi)收納有增速機(jī)和發(fā)電機(jī)。(例如參照特開(kāi)2001-304094號(hào)公報(bào))如上所述，由于目前的風(fēng)力發(fā)電裝置采用有如下的結(jié)構(gòu)，即，從設(shè)于機(jī)艙前端部的旋轉(zhuǎn)頭向主軸傳遞旋轉(zhuǎn)扭矩，在由增速機(jī)將轉(zhuǎn)速增速后向發(fā)電機(jī)傳遞動(dòng)力，故動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)沿軸向伸長(zhǎng)。但是，在以往的結(jié)構(gòu)中，與主軸的后端部側(cè)連結(jié)的增速機(jī)和發(fā)電機(jī)被收納于旋轉(zhuǎn)頭后方的殼體內(nèi)，旋轉(zhuǎn)頭內(nèi)不能被利用作動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)置空間。因此，為了確保增速機(jī)和發(fā)電機(jī)的收納空間，特別是需要將機(jī)艙的機(jī)艙底板和外殼部分沿軸向伸長(zhǎng)而使機(jī)艙整體大型化。這樣的機(jī)艙大型化成為了機(jī)艙自身的重量由于機(jī)艙底板和外殼的重量增加而增加的主要原因。
另外，由于近年來(lái)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有大型化而增加輸出的傾向，故旋轉(zhuǎn)頭、主軸、增速機(jī)以及發(fā)電機(jī)等結(jié)構(gòu)零件也大型化而使得重量增加。由此，在與以往相同的結(jié)構(gòu)中，特別是由于含有機(jī)艙底板和外殼的機(jī)艙整體進(jìn)一步大型化，故機(jī)艙整體的重量不可避免地大幅增加。由于形成的是將機(jī)艙設(shè)置在支柱上部的結(jié)構(gòu)物，故這樣的機(jī)艙重量的增加例如對(duì)支柱的設(shè)計(jì)強(qiáng)度和制造成本造成很大影響等而不理想。基于這樣的背景，則希望將機(jī)艙的軸向長(zhǎng)度盡可能縮短，使整體小型、輕型化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而研發(fā)的，其目的在于提供一種能夠使機(jī)艙小型、輕量化的風(fēng)力發(fā)電裝置。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用了如下方式。
本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置在設(shè)置于支柱上的機(jī)艙上設(shè)有與安裝了風(fēng)車旋轉(zhuǎn)葉片的旋轉(zhuǎn)頭連結(jié)而一體旋轉(zhuǎn)的主軸、將該主軸的旋轉(zhuǎn)增速而輸出的增速機(jī)、通過(guò)該增速機(jī)的輸出驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，其特征在于，將從所述主軸經(jīng)由所述增速機(jī)到達(dá)所述發(fā)電機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)頭內(nèi)。
根據(jù)這樣的風(fēng)力發(fā)電裝置，由于將從所述主軸經(jīng)由所述增速機(jī)到達(dá)所述發(fā)電機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)置在以往未有效利用的旋轉(zhuǎn)頭內(nèi)，故能夠?qū)C(jī)艙的軸向長(zhǎng)度緊湊化而使整體小型、輕量化。這樣的結(jié)構(gòu)特別適合于由于風(fēng)車旋轉(zhuǎn)葉片的長(zhǎng)尺寸化而使得旋轉(zhuǎn)頭大型化，并且容易在旋轉(zhuǎn)頭內(nèi)確保大的設(shè)置空間的大輸出的風(fēng)力發(fā)電裝置。
在上述的風(fēng)力發(fā)電裝置中，理想的是，所述發(fā)電機(jī)為同步發(fā)電機(jī)，且所述增速機(jī)為具有多個(gè)行星齒輪而構(gòu)成的單級(jí)增速的齒輪式增速器。由此，由于使用能夠以低速旋轉(zhuǎn)發(fā)電的同步發(fā)電機(jī)，故能夠減小增速比設(shè)定，另外，能夠使用增速比小的單級(jí)增速的齒輪式增速器作為增速機(jī)，故使動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的軸向長(zhǎng)度縮短而容易向旋轉(zhuǎn)頭內(nèi)進(jìn)行設(shè)置。另外，由于齒輪式的增速機(jī)的可靠性高，故動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電裝置的可靠性也提高。
這種情況的行星齒輪最好采用使用大于或等于五個(gè)比較小型的齒輪的組合型，由此，可將增速機(jī)進(jìn)一步小型化。
在上述的風(fēng)力發(fā)電裝置中，理想的是，所述發(fā)電機(jī)為同步發(fā)電機(jī)，并且所述增速機(jī)為牽引傳動(dòng)式增速器。由此，由于使用能夠以低速旋轉(zhuǎn)發(fā)電的同步發(fā)電機(jī)，故能夠減小增速比設(shè)定，另外，若使用牽引傳動(dòng)式增速器作為增速機(jī)，則能夠低噪音化以及半徑方向的小型化，因此容易將動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)置在旋轉(zhuǎn)頭內(nèi)。
根據(jù)上述的本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置，由于有效地利用旋轉(zhuǎn)頭內(nèi)的空間來(lái)設(shè)置從主軸經(jīng)由增速機(jī)到發(fā)電機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，故能夠得到如下的顯著效果，特別是在由于風(fēng)車旋轉(zhuǎn)葉片的長(zhǎng)尺寸化而使得旋轉(zhuǎn)頭大型化并且可在旋轉(zhuǎn)頭內(nèi)確保大的設(shè)置空間的大輸出的風(fēng)力發(fā)電裝置中，容易將機(jī)艙的軸向長(zhǎng)度緊湊化，使得整體小型、輕量化。


圖1是表示本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置的一實(shí)施方式的圖，是將機(jī)艙的主要部分放大表示內(nèi)部結(jié)構(gòu)例的剖面圖；圖2是表示風(fēng)力發(fā)電裝置的整體結(jié)構(gòu)例的圖。
具體實(shí)施例方式
以下基于

本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置的一實(shí)施方式。
圖2所示的風(fēng)力發(fā)電裝置1具有豎立設(shè)置在基座6上的支柱2、設(shè)置在支柱2的上端的機(jī)艙3、設(shè)置在機(jī)艙3上可繞大致水平的軸線旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)頭4。
在旋轉(zhuǎn)頭4上設(shè)有多片風(fēng)車旋轉(zhuǎn)葉片5，其繞旋轉(zhuǎn)軸線呈放射狀。由此，從旋轉(zhuǎn)頭4的旋轉(zhuǎn)軸線方向吹到風(fēng)車旋轉(zhuǎn)葉片5上的風(fēng)力被轉(zhuǎn)換成使旋轉(zhuǎn)頭4繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力。
圖1是將機(jī)艙3的主要部分放大而表示內(nèi)部結(jié)構(gòu)例的剖面圖。
機(jī)艙3具有在支柱2的上端部在水平方向上轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)艙底板30和配置在其前端部側(cè)并與風(fēng)車旋轉(zhuǎn)葉片5一體旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)頭4。
旋轉(zhuǎn)頭4通過(guò)主軸承31相對(duì)機(jī)艙底板30旋轉(zhuǎn)自如地被支承。使旋轉(zhuǎn)頭4的內(nèi)部為中空，在該中空部中收納設(shè)置有以風(fēng)力發(fā)電的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)10。
動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)10形成將與安裝有風(fēng)車旋轉(zhuǎn)葉片5的旋轉(zhuǎn)頭4連結(jié)而一體旋轉(zhuǎn)的主軸11、將主軸11的旋轉(zhuǎn)增速并輸出的增速機(jī)20、通過(guò)增速機(jī)20的輸出驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)13串聯(lián)連結(jié)的結(jié)構(gòu)。即，將從主軸11經(jīng)由增速機(jī)20到發(fā)電機(jī)13的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)10設(shè)置在旋轉(zhuǎn)頭4的內(nèi)部。
主軸11的一端與旋轉(zhuǎn)頭4連結(jié)，另一端與增速機(jī)20連結(jié)。主軸11與旋轉(zhuǎn)頭4一體旋轉(zhuǎn)，其與增速機(jī)20連結(jié)的另一端成為增速機(jī)20的輸入軸。
增速機(jī)20是將安裝在作為輸入軸的主軸11外周部上的多個(gè)行星齒輪21嚙合配置在太陽(yáng)齒輪22的周圍，將主軸11的轉(zhuǎn)速增速并從與太陽(yáng)齒輪22一體旋轉(zhuǎn)的輸出軸23輸出而構(gòu)成的單級(jí)增速的齒輪式變速器。為了將增速機(jī)20小型化，此時(shí)的行星齒輪21最好使用多個(gè)小齒輪而構(gòu)成(組合型)，理想的是形成為使用5～9個(gè)左右的行星齒輪21的組合型。另外，行星齒輪21分別相對(duì)沿主軸11的圓周方向等間距配置的未圖示的軸轉(zhuǎn)動(dòng)自如地被支承。
在這樣構(gòu)成的增速機(jī)20中，通過(guò)作為輸入軸的主軸11的旋轉(zhuǎn)，行星齒輪21一邊自轉(zhuǎn)一邊繞太陽(yáng)齒輪22公轉(zhuǎn)。由此，由于輸出軸23也同與行星齒輪21嚙合的太陽(yáng)齒輪22一體旋轉(zhuǎn)，故將根據(jù)行星齒輪21和太陽(yáng)齒輪22的齒輪比使主軸11的轉(zhuǎn)速增速后的輸出軸23的轉(zhuǎn)速輸出到發(fā)電機(jī)13。
發(fā)電機(jī)13是能夠以低速轉(zhuǎn)速發(fā)電的永久磁鐵同步發(fā)電機(jī)(PMSG)。發(fā)電機(jī)13的驅(qū)動(dòng)軸13a與增速機(jī)20的輸出軸23直接相連。另外，發(fā)電機(jī)13的外殼13b經(jīng)由適當(dāng)?shù)闹С胁考?4而固定支承在機(jī)艙底板30的適當(dāng)位置上。
圖中符號(hào)15為可相對(duì)旋轉(zhuǎn)頭4調(diào)整風(fēng)車旋轉(zhuǎn)葉片5的俯仰角度(ピツチ角度)的可變俯仰機(jī)構(gòu)(可変ピツチ機(jī)耩)的軸承。
在上述結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電裝置1中，由于形成為將從主軸11經(jīng)由增速機(jī)20到達(dá)發(fā)電機(jī)13的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)10設(shè)置在旋轉(zhuǎn)頭4內(nèi)的空間的結(jié)構(gòu)，故不需要在機(jī)艙3的機(jī)艙底板30內(nèi)確保沿軸向伸長(zhǎng)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)10的設(shè)置空間。因此，能夠?qū)C(jī)艙底板30的機(jī)艙軸向長(zhǎng)度緊湊化，使機(jī)艙3整體小型、輕量化。這樣的結(jié)構(gòu)特別適用于由于風(fēng)車旋轉(zhuǎn)葉片5的長(zhǎng)尺寸化而使得旋轉(zhuǎn)頭4大型化并且容易在旋轉(zhuǎn)頭4內(nèi)確保大的設(shè)置空間的大輸出的風(fēng)力發(fā)電裝置1。
另外，在形成于機(jī)艙底板30內(nèi)部的空間部中設(shè)置有省略圖示的各種副機(jī)類。
另外，在上述實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電裝置1中，將增速機(jī)20設(shè)為單級(jí)增速的齒輪式變速器，也可以采用牽引傳動(dòng)式變速器而謀求低噪音化和半徑方向的小型化。在采用牽引傳動(dòng)式變速器的增速機(jī)的情況下，發(fā)電機(jī)13也最好使用能夠以低速旋轉(zhuǎn)發(fā)電的同步發(fā)電機(jī)。
作為在這樣的結(jié)構(gòu)，能夠減小增速比而設(shè)定，同時(shí)能夠?qū)霃椒较蛐⌒突?，因此，容易將牽引傳?dòng)式變速器10設(shè)置在旋轉(zhuǎn)頭4內(nèi)。
如上述說(shuō)明地，由于有效利用旋轉(zhuǎn)頭4內(nèi)的空間來(lái)設(shè)置從主軸11經(jīng)由增速機(jī)20到達(dá)發(fā)電機(jī)13的牽引傳動(dòng)式變速器10，故在旋轉(zhuǎn)頭4大型化而可確保大的設(shè)置空間的大輸出的風(fēng)力發(fā)電裝置1中，能夠?qū)C(jī)艙3的軸向長(zhǎng)度緊湊化并且使整體小型、輕量化。另外，上述結(jié)構(gòu)的牽引傳動(dòng)式變速器10由于其定位是在一體旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)頭4的內(nèi)部完成的，故也容易進(jìn)行定位調(diào)整等維修。
本發(fā)明不限于上述的實(shí)施方式，在不脫離其主旨的范圍內(nèi)可進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏?br> 本發(fā)明申請(qǐng)是基于日本專利申請(qǐng)No.2004-381564的申請(qǐng)，并且引用該申請(qǐng)的內(nèi)容作為參考。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力發(fā)電裝置，其在設(shè)置于支柱上的機(jī)艙上設(shè)有與安裝了風(fēng)車旋轉(zhuǎn)葉片的旋轉(zhuǎn)頭連結(jié)而一體旋轉(zhuǎn)的主軸、將該主軸的旋轉(zhuǎn)增速并輸出的增速機(jī)、通過(guò)該增速機(jī)的輸出驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，其特征在于，將從所述主軸經(jīng)由所述增速機(jī)到所述發(fā)電機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)頭內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)為同步發(fā)電機(jī)，所述增速機(jī)為具有多個(gè)行星齒輪而構(gòu)成的單級(jí)增速的齒輪式增速器。
3.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)為同步發(fā)電機(jī)，所述增速機(jī)為牽引傳動(dòng)式增速器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠?qū)C(jī)艙小型、輕量化的風(fēng)力發(fā)電裝置。該風(fēng)力發(fā)電裝置在設(shè)置于支柱上的機(jī)艙(3)上設(shè)有與安裝了風(fēng)車旋轉(zhuǎn)葉片(5)的旋轉(zhuǎn)頭(4)連結(jié)而一體旋轉(zhuǎn)的主軸(11)、將主軸(11)的旋轉(zhuǎn)增速并輸出的增速機(jī)(20)、通過(guò)增速機(jī)(20)的輸出驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)(13)，其中，將從主軸(11)經(jīng)由增速機(jī)(20)到發(fā)電機(jī)(13)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)(10)設(shè)置在旋轉(zhuǎn)頭(4)內(nèi)。
文檔編號(hào)H02K9/16GK1796771SQ200510136269
公開(kāi)日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2005年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月28日
發(fā)明者三宅壽生, 柴田昌明, 東崎康嘉, 正田功彥 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社