JP2009047030A - Wind power generator - Google Patents
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Abstract
【課題】サボニウスロータの一箇所に集中する金属疲労をなくし、取付け部分の耐久性の向上を図る。
【解決手段】発電部5及び風車部3を備え、前記風車部3を、本体ケース9によって回転自在に支持された垂直な回転シャフト11に設けられたサボニウスロータ13とダリウスロータ15とで構成する。前記風車部3のサボニウスロータ13を、前記回転シャフト11に固着された上下一対の水平な取付け板17によって上下両端が固定支持され180度向きが異なる風受け口19aを有する上段サボニウスブレード19と、前記上段サボニウスブレード19の下位に所定の隙間dをあけて配置されると共に前記回転シャフト11に固着された上下一対の水平な取付け板21によって上下両端が固定支持され180度向きが異なる風受け口23aを有する下段サボニウスブレード23とで構成し、隙間dによって集中荷重の起きない独立した取付け構造とする。
【選択図】図1An object of the present invention is to eliminate metal fatigue concentrated on one place of a Savonius rotor and to improve the durability of an attachment portion.
A wind turbine unit 3 includes a Savonius rotor 13 and a Darrieus rotor 15 provided on a vertical rotating shaft 11 rotatably supported by a main body case 9. . An upper stage Savonius blade 19 having a wind receiving port 19a whose upper and lower ends are fixedly supported by a pair of upper and lower horizontal mounting plates 17 fixed to the rotating shaft 11 and whose directions are different by 180 degrees, and the Savonius rotor 13 of the wind turbine unit 3; A wind receiving port 23a which is disposed below the upper Savonius blade 19 with a predetermined gap d and is fixedly supported at both upper and lower ends by a pair of upper and lower horizontal mounting plates 21 fixed to the rotary shaft 11 and has a 180 ° orientation difference. The lower stage Savonius blade 23 has an independent mounting structure in which concentrated load does not occur due to the gap d.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、ダリウスロータとサボニウスロータの組合せによって風車部を構成する風力発電装置に関する。 The present invention relates to a wind turbine generator that forms a wind turbine unit by a combination of a Darrieus rotor and a Savonius rotor.
一般に風力発電は、風を利用して風車を回転させ発電に必要な回転動力を確保している。 Generally, in wind power generation, wind power is used to rotate a windmill to ensure rotational power necessary for power generation.
風車はプロペラタイプの外に、垂直な回転シャフトに取付けられたサボニウスロータ及びダリウスロータの組合せからなるタイプが知られている。 In addition to the propeller type, a type of wind turbine is known which is a combination of a Savonius rotor and a Darrieus rotor attached to a vertical rotating shaft.
風車部を構成する一方のダリウスロータは、上下に長い断面が中空の翼状の形状で垂直な回転シャフトに対して外側へ張り出すように円弧状に屈曲され、上下両端は回転シャフトにそれぞれ取付けられた構造となっている。 One Darrieus rotor that constitutes the windmill part is bent in an arc shape so that the upper and lower sections have a hollow wing shape and project outward with respect to the vertical rotating shaft, and both upper and lower ends are respectively attached to the rotating shaft. It has a structure.
他方のサボニウスロータは、筒を半分に割った断面半円弧状の形状に作られた上下に長いサボニウスブレードの上下両端が前記回転シャフトに固着された水平な取付け板によって固定支持された構造となっている。 The other Savonius rotor has a structure in which the upper and lower ends of a vertically long Savonius blade formed in a semicircular arc shape with a cylinder divided in half are fixedly supported by horizontal mounting plates fixed to the rotating shaft. ing.
上下に長いサボニウスブレードは、上段サボニウスブレードと下段サボニウスブレードの組合せによって発電能力に見合うサイズの長さが確保されている。 The upper and lower Savonius blades have a length that matches the power generation capacity by a combination of upper and lower Savonius blades.
上段サボニウスブレードは、回転シャフトの上部、中間部、下部に配置固着された上部と中間部の水平な取付け板によって、下段サボニウスブレードは中間部と下部の水平な取付け板によってブレードの上下両端がそれぞれ固定支持されている。 The upper Savonius blade is attached to the upper, middle and lower parts of the rotating shaft, and the upper and middle horizontal mounting plates are fixed, and the lower Savonius blade is attached to the upper and lower ends of the middle and lower horizontal mounting plates. Fixedly supported.
風車部を構成するサボニウスロータの上段サボニウスブレードと下段サボニウスブレードは、上部、中間部、下部に配置された三点の水平な取付け板によって上下両端がそれぞれ固定支持される。 The upper and lower ends of the upper and lower Savonius blades of the Savonius rotor constituting the wind turbine unit are fixedly supported at upper and lower ends by three horizontal mounting plates arranged at the upper, middle, and lower portions.
サボニウスロータは、風を受けて回転するようになるが、ブレードを支持する上部、中間部、下部の三点の内、中間部の取付け板の金属疲労が一番早く起きる問題があった。 The Savonius rotor is rotated in response to wind, but there is a problem that metal fatigue of the mounting plate in the middle part occurs most quickly among the three points of the upper part, middle part, and lower part that support the blade.
特に、金属疲労は、取付け部分の寿命を短くする一方、取付け部の破損につながると共に振動騒音の要因ともなる。 In particular, metal fatigue shortens the life of the mounting portion, while causing damage to the mounting portion and causing vibration noise.
中間部の取付け板が一番早く金属疲労を起こす理由として、
例えば、中間部の取付け板には上段サボニウスブレードのブレード下端が、下段サボニウスブレードのブレード上端がそれぞれ一緒に取付けられる取付け手段を兼ねる構造になっている点、
また、風を受けて回転する時に上段及び下段サボニウスブレードの全長は大型のものになるとメートル単位の長さとなるため、捩れが発生し易く、繰り返し発生する捩れが上部、下部の取付け板より多く集中するためと考えられる。
The reason why the middle mounting plate causes metal fatigue the fastest
For example, the lower end of the upper Savonius blade is attached to the intermediate mounting plate, and the upper end of the lower Savonius blade is also used as an attachment means to be attached together.
Also, when rotating with wind, the upper and lower Savonius blades have a total length of metric units. It is thought to do.
この場合、金属疲労からくる劣化を阻止し耐久性の向上を図るには取付け部を含めて各ブレードを肉厚にする等の対応策が考えられるが、風車部の重量増につながる新たな問題をかかえると共にコストの面でも望ましくない。 In this case, in order to prevent deterioration caused by metal fatigue and improve durability, measures such as increasing the thickness of each blade including the mounting part can be considered, but a new problem that leads to an increase in the weight of the windmill part This is not desirable in terms of cost.
そこで、本発明にあってはサボニウスロータの一箇所に集中する金属疲労をなくし長期間にわたり安定した風車部が得られる風力発電装置を提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a wind turbine generator that can eliminate a metal fatigue concentrated on one part of the Savonius rotor and can provide a stable wind turbine part over a long period of time.
前記目的を達成するために、本発明にあっては、本体ケースによって回転自在に支持された垂直な回転シャフトと、その回転シャフトに設けられたサボニウスロータ及びダリウスロータの組合せからなる風車部と、前記本体ケース内に配置固定されたステータと前記回転シャフトと一緒に回転するロータとからなる発電部とを備え、前記風車部のサボニウスロータは、少なくとも前記回転シャフトに固着された上下一対の水平な取付け板と取付け板とによって上下両端が固定支持され180度向きが異なる風受け口を有する上段サボニウスブレードと、前記上段サボニウスブレードの下位に所定の隙間をあけて配置されると共に前記回転シャフトに固着された上下一対の水平な取付け板と取付け板とによって上下両端が固定支持され180度向きが異なる風受け口を有する下段サボニウスブレードとで構成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the present invention, a vertical rotating shaft that is rotatably supported by a main body case, and a windmill unit comprising a combination of a Savonius rotor and a Darrieus rotor provided on the rotating shaft, A power generator comprising a stator arranged and fixed in the main body case and a rotor that rotates together with the rotating shaft, and the Savonius rotor of the wind turbine unit includes at least a pair of upper and lower horizontal members fixed to the rotating shaft. An upper stage Savonius blade having a wind receiving opening that is fixedly supported at both upper and lower ends by a mounting plate and a mounting plate and having a 180 ° orientation difference, and a predetermined gap below the upper stage Savonius blade and is fixed to the rotating shaft. The upper and lower ends are fixedly supported by a pair of upper and lower horizontal mounting plates and mounting plates, 180 degrees It can be characterized in that is constituted by the lower Sabo Fresenius blades having different wind receptacle.
本発明によれば、上段サボニウスブレードを上下一対の水平な取付け板によって、下段サボニウスブレードを上下一対の水平な取付け板によってそれぞれ隙間を有して独立して取付けることができるため、風を受ける上下に長いサボニウスロータとしての機能を確保しながら捩れが一箇所に集中する部位をなくすことができる。この結果、各取付け板全体の耐久性が向上すると共に金属疲労からくる振動騒音の低減が図れる。 According to the present invention, the upper Savonius blade can be independently mounted with a pair of upper and lower horizontal mounting plates, and the lower Sabonius blade can be independently mounted with a pair of upper and lower horizontal mounting plates, so In addition, while ensuring the function as a long Savonius rotor, it is possible to eliminate the part where the twist is concentrated in one place. As a result, the durability of the entire mounting plate is improved, and vibration noise caused by metal fatigue can be reduced.
以下、図1乃至図6の図面を参照しながら本発明の実施形態について具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to FIGS. 1 to 6.
図1は本発明に係る風力発電装置の概要説明図を示している。風力発電装置1は、風を受けることで回転する風車部3と風車部3からの回転動力によって発電する発電部5とを有し、支持塔7(下半分は省略)によって地表面から所定の高さの位置に設置されるようになっている。
FIG. 1 shows a schematic explanatory diagram of a wind turbine generator according to the present invention. The wind turbine generator 1 includes a
風車部3は本体ケース9に回転自在に支持された垂直な回転シャフト11にサボニウスロータ13及びダリウスロータ15が設けられた組合せ構造となっている。
The
ダリウスロータ15は、図1、図3に示す如く前記回転シャフト11を弦と仮定した時に弧となるよう上下に長い断面中空の翼状の形状で円弧状に屈曲している。
As shown in FIGS. 1 and 3, the Darrieus
円弧状のダリウスロータ15は120度の間隔で3個所に配置されると共に、上下両端は取付け部材25を介して前記回転シャフト11に取付けられている。
Arc-shaped Darrieus
ダリウスロータ15を120度の間隔で3個所に配置するにあたって正確に120度の位置に取付けられることが望ましい。これは、配置角度にずれ、狂いが起きると回転時に振動騒音となって現れるため、本実施形態では取付け部材25を一対の位置決めピン26によって正確な120度の位置に位置決めできるようになっている。
In order to arrange the Darius
取付け部材25は、図3、図4に示す如く前記位置決めピン26によって120度の位置に正確に位置決めした状態で回転シャフト11のフランジ部27にボルト29、ナット31によって取付ける取付け部33と断面中空の翼状の形状に作られた保持筒部35とからなり、取付け部33と保持筒部35とは溶接により一体に固着された構造となっている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
保持筒部35には前記ダリウスロータ15の端末部が挿入され、その挿入代領域は多数のリベット37によりリベット止めされた固着手段となっている。
A terminal portion of the Darrieus
サボニウスロータ13は、円筒状の筒を軸方向に沿って半分に割った断面半円弧状の形状に形成された一対の上段サボニウスブレード19と一対の下段サボニウスブレード23とで構成されている。
The Savonius
上段サボニウスブレード19は、前記回転シャフト11に固定支持された上下一対の上位側水平板17と水平板17の間に配置されると共に上下両端がそれぞれ固定され、図2に示すように風受け口19aが180度向きが異なる方向に設けられた形状となっている。
The upper stage Savonius
下段サボニウスブレード23は、前記上段サボニウスブレード19に対して90度ずれた下位に所定の隙間d(図1参照)を有して配置され、前記回転シャフト11に固定支持された上下一対の下位側水平板21と水平板21の間に配置されると共に上下両端がそれぞれ固定され、図2の如く風受け口23aが180度向きが異なる方向に設けられた形状となっている。
The lower-stage Savonius
したがって、いずれの方向からの風に対して各風受け口19a,23aには風があたり回転動力が得られるようになっている。
Therefore, the wind hits each
上段サボニウスブレード19と下段サボニウスブレード23の隙間dは、上段サボニウスブレード19と下段サボニウスブレード23を切り離すことで一部分の取付け板に負荷が集中するのを阻止するためで、発電部5の定格出力によっても異なるが9mm〜12mmの範囲内であることが望ましい。
The gap d between the upper stage Savonius
一方、発電部5は本体ケース9内に固定支持されたステータ45と前記回転シャフト11と一緒に回転するロータ47とからなり、ステータ45及びロータ47は、径及びロータ45の回転数に比例して大きい発電能力が得られるようになっている。
On the other hand, the
なお、図6において51は制動装置を示している。
In FIG. 6,
このように構成された風力発電装置1によれば、風がサボニウスロータ13にあたると回転シャフト11が回転し始め、その回転でダリウスロータ15が働き、回転シャフト11は本格稼動の回転に入る。
According to the wind power generator 1 configured in this manner, when the wind hits the Savonius
回転シャフト11の回転動力は発電部5に伝達され回転数に対応した発電が確保される。
The rotational power of the
この発電時において、上段サボニウスブレード19は上下一対の水平な取付け板17によって、下段サボニウスブレード23は上下一対の水平な取付け板21によってそれぞれ独立して取付けられているため捩れが集中して作用する部分がなくなる結果、肉厚等にする強度アップを図るような事をしなくても取付け部全体の耐久性が向上する。また、金属疲労からくる騒音を低減できる。
At the time of power generation, the upper stage Savonius
1 風力発電装置
3 風車部
5 発電部
9 本体ケース
11 回転シャフト
13 サボニウスロータ
15 ダリウスロータ
17,21 取付け板
19 上段サボニウスブレード
19a,23a 風受け口
23 下段サボニウスブレード
d 隙間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
前記風車部のサボニウスロータは、少なくとも前記回転シャフトに固着された上下一対の水平な取付け板と取付け板とによって上下両端が固定支持され180度向きが異なる風受け口を有する上段サボニウスブレードと、前記上段サボニウスブレードの下位に所定の隙間をあけて配置されると共に前記回転シャフトに固着された上下一対の水平な取付け板と取付け板とによって上下両端が固定支持され180度向きが異なる風受け口を有する下段サボニウスブレードとで構成されていることを特徴とする風力発電装置。 A vertical rotating shaft rotatably supported by a main body case, a windmill portion comprising a combination of a Savonius rotor and a Darrieus rotor provided on the rotating shaft, a stator disposed and fixed in the main body case, and the rotating shaft A power generation unit comprising a rotor that rotates together,
The Savonius rotor of the windmill part includes an upper Savonius blade having a wind receiving port that is fixedly supported at both upper and lower ends by at least a pair of upper and lower horizontal mounting plates fixed to the rotating shaft and different in orientation by 180 degrees, and the upper stage A lower stage having a wind receiving port disposed at a lower position of the Savonius blade with a predetermined gap and fixedly supported at both upper and lower ends by a pair of upper and lower horizontal mounting plates fixed to the rotating shaft and different in orientation by 180 degrees. A wind turbine generator comprising a Savonius blade.
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2007
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