Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP4865862B2 - 風力発電装置のピッチ駆動装置および風力発電装置 - Google Patents

風力発電装置のピッチ駆動装置および風力発電装置 Download PDF

Info

Publication number
JP4865862B2
JP4865862B2 JP2009525818A JP2009525818A JP4865862B2 JP 4865862 B2 JP4865862 B2 JP 4865862B2 JP 2009525818 A JP2009525818 A JP 2009525818A JP 2009525818 A JP2009525818 A JP 2009525818A JP 4865862 B2 JP4865862 B2 JP 4865862B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
trunnion
wind turbine
cylinder
axis
rotor blade
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009525818A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2010070768A1 (ja
Inventor
智裕 沼尻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Application granted granted Critical
Publication of JP4865862B2 publication Critical patent/JP4865862B2/ja
Publication of JPWO2010070768A1 publication Critical patent/JPWO2010070768A1/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/0224Adjusting blade pitch
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/70Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05B2260/74Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades by turning around an axis perpendicular the rotor centre line
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/70Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05B2260/76Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades the adjusting mechanism using auxiliary power sources
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/70Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05B2260/79Bearing, support or actuation arrangements therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/96Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Description

本発明は、風力発電装置のピッチ駆動装置および風力発電装置に関する。
風力発電装置に用いられる風車には、風車回転翼のピッチ角が固定された風車と、ピッチ角が可変の風車とが知られている。
上述の風車回転翼のピッチ角を変更させる機構としては、たとえば、油圧シリンダにおけるロッドの直線移動を、風車回転翼の軸線回りの回転に変換する機構が知られている(たとえば、特許文献1参照。)。
上述の特許文献1に記載された機構の他にも、油圧シリンダをロータヘッドにトラニオン構造により1軸回りに回転可能に支持するとともに、ロッドの端部を風車回転翼に1軸回りに回転可能に支持するピッチ可変構成が知られている。
このピッチ可変構成によれば、油圧シリンダおよびロッドが、風車回転翼の軸線に対して垂直な面内で、トラニオン構造を中心に回動可能に保持される、すなわち、1軸の揺動運動を可能とされる。ロッドの端部が風車回転翼の軸線から離れた位置で支持されているため、ロッドの直線移動が、風車回転翼の軸線回りの回転に変換されていた。
特開平5−149237号公報
しかしながら、このような1軸の揺動運動を可能としたピッチ駆動機構においては、風力発電設備が大型化する等の理由により、油圧シリンダおよびロッドのストロークが長くなった場合、トラニオン構造と油圧シリンダとの間の取り付け部の構造が変形しやすくなり、トラニオン構造の回転軸線と直交する軸線回りに働く負荷が大きくなる恐れがあった。
さらに、大型化した風車回転翼に働く力により、風車回転翼の付け根やロータヘッド自体が変形を起こす可能性があり、トラニオン構造の回転軸線と直交する軸線回りに働く負荷が大きくなる恐れがあった。
このような負荷が大きくなると、油圧シリンダのシールが磨耗したり、トラニオン構造にかかる構造負担が大きくなったりして、ピッチ駆動機構の長期にわたる信頼性が損なわれる可能性があった。
上述の点以外にもピッチ駆動機構においては、油圧シリンダのシールの磨耗等を防止するため、風車回転翼の回転面に対する平行度の要求が厳しく、ピッチ駆動機構の組み立て作業には注意を払う必要があった。
これを抑制するものとして、風車回転翼の軸線に対して垂直な面内にトラニオン構造を中心に回動可能に保持されるとともに風車回転翼の軸線に平行な面内でも、追加のトラニオン構造を中心に回動可能に保持される、すなわち、2軸の揺動運動を可能とすることが考えられる。
このようにすると、油圧シリンダを支持する構造が複雑となるので、ロータヘッドが大型化するし、コストが増加する恐れがあった。
本発明は、上記の課題に鑑み、簡単で安価な構造で、ピッチ駆動装置の信頼性が損なわれることを防止することができる風力発電装置のピッチ駆動装置および風力発電装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の第1態様は、ロータヘッドに対して軸線回りに風車回転翼を回動駆動してピッチ角を変更するシリンダと、前記シリンダから前記風車回転翼の軸線と略平行に延びるトラニオンを回動可能に支持するシリンダ軸受と、が備えられ、前記シリンダ軸受の前記トラニオンを支持する支持部には、前記トラニオンを弾性的に支持する弾性支持部材が備えられている風力発電装置のピッチ駆動装置である。
本態様によれば、シリンダはシリンダ軸受によって風車回転翼の軸線と略平行に延びるトラニオンが回動可能に支持されている。言い換えると、シリンダは風車回転翼の軸線と略平行な回動軸線回りに回動可能に支持されている。これにより、シリンダから伸縮するロッドの端部が風車回転翼の軸線から離れた位置で支持されているため、ロッドの直線移動(ロッドの伸縮)が、風車回転翼の軸線回りの回転に変換され、風車回転翼のピッチ角を変更、すなわち調整することができる。
このとき、シリンダ軸受のトラニオンを支持する支持部には、トラニオンを弾性的に支持する弾性支持部材が備えられているので、たとえば、風車回転翼が風力を受け、ロータヘッドと風車回転翼との取り付け部に発生する歪みによりシリンダ、すなわち、トラニオンに働く、トラニオンの軸線に交差する方向の力は、弾性部材が変形することにより吸収される。
このように、シリンダに対して曲げ方向に働く力は弾性部材によって吸収できるので、シリンダのシール部等の磨耗促進を防止でき、ピッチ駆動装置の信頼性が損なわれることを防止することができる。
しかも、シリンダ軸受のトラニオンを支持する支持部に、トラニオンを弾性的に支持する弾性支持部材を備えるだけであるので、2組のトラニオンを用いるものに比べて構造を簡素化および小型化でき、製造コストを安価とすることができる。
上記態様においては前記弾性支持部材として、防振ゴムが用いられている構成としてもよい。
このようにすると、ロータヘッドと風車回転翼との取り付け部に発生する歪みによりシリンダ、すなわち、トラニオンに働く、トラニオンの軸線に交差する方向の力は、防振ゴムが変形することにより吸収される。したがって、シリンダのシール部等の磨耗促進を防止でき、ピッチ駆動装置の信頼性が損なわれることを防止することができる。
上記構成においては、前記防振ゴムのゴム面は、外側に向かい拡径するように傾斜されていてもよい。
ロータヘッドと風車回転翼との取り付け部に発生する歪みによりトラニオンは、トラニオンの軸線中心が傾斜するように移動するので、トラニオンの外側端が最も大きく移動することになる。言い換えると、トラニオンの動きは、内側から外側に向かい順次大きくなる。このため、トラニオンから防振ゴムのゴム面に作用する力は、トラニオンの軸線に直交する方向よりも内側に向かい傾斜している。
防振ゴムのゴム面は、外側に向かい拡径するように傾斜されているので、トラニオンから防振ゴムのゴム面に作用する内側に向かい傾斜している力を効率的に支持することができる。また、防振ゴムのゴム面に沿った方向への分力が小さくなるので、防振ゴムに作用するせん断力を小さくでき、防振ゴムの耐久力を向上させることができる。
なお、防振ゴムのゴム面の傾斜角は、シリンダに作用する各種荷重によるトラニオンにおける合力の作用方向に対して略直交する大きさとすることが望ましい。この合力の作用方向は、荷重状態が変化すると変化するので、想定される合力の作用方向の中間値を用いるようにしてもよいし、最も頻度が高いと想定される作用方向を用いるようにしてもよい。
上記態様においては、前記トラニオンの外側端部は、スラスト受部材によって外側への移動を抑制されていることが望ましい。
シリンダは、ロータヘッドの回転に伴いロータヘッドの軸線中心周りに公転するので、その一周の間にシリンダは自身の軸線周りに一回転することになる。このため、トラニオンとシリンダ軸受との間に隙間があると、シリンダ(トラニオン)は隙間を周期的に移動することになるので、トラニオンとシリンダ軸受とが周期的に衝突することになる。
このトラニオンとシリンダ軸受との周期的な衝突によって騒音が発生し、弾性部材へ衝突力が作用する。
これは、支持部によって比較的密に支持されている軸線方向に交差する方向に比べて隙間が大きなトラニオンの軸線方向において顕著である。
本態様では、トラニオンの外側端部は、スラスト受部材によって外側への移動を抑制されているので、トラニオン(シリンダ)とシリンダ軸受との間に隙間があったとしてもトラニオン(シリンダ)がシリンダ軸受に対してその軸線方向へ移動することを抑制できる。したがって、ロータヘッドの回転に伴うトラニオンとシリンダ軸受との周期的な衝突を抑制できるので、騒音の発生を抑制でき、弾性部材の耐久性を向上させることができる。
本発明の第2態様は、風力を受ける複数の風車回転翼と、該風車回転翼を前記風車回転翼の軸線回りに回動可能に支持するとともに、前記風車回転翼により回転駆動されるロータヘッドと、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載されたピッチ駆動装置と、前記ロータヘッドの回転により発電を行う発電設備と、が設けられている風力発電装置である。
本態様によれば、上記第1態様のピッチ駆動装置を用いることにより、ピッチ駆動装置の信頼性が損なわれることが防止されるので、風力発電装置としての信頼性が損なわれることを防止することができる。
本発明によれば、シリンダ軸受のトラニオンを支持する支持部には、トラニオンを弾性的に支持する弾性支持部材が備えられているので、シリンダに対して曲げ方向に働く力は弾性部材によって吸収できる。これにより、ピッチ駆動装置の信頼性が損なわれることを防止することができる。
また、シリンダ軸受のトラニオンを支持する支持部に、トラニオンを弾性的に支持する弾性支持部材を備えるだけであるので、2組のトラニオンを用いるものに比べて構造を簡素化および小型化でき、製造コストを安価とすることができる。
本発明の第1実施形態に係る風力発電装置の全体概略構成を示す側面図である。 図1の1個のピッチ駆動装置および風車回転翼の位置関係を説明する模式図である。 図2の一部を破断して示すV視図である。 図3のW部を拡大して示す拡大側面図である。 図4のブッシュの構成を示す斜視図である。 本発明の第2実施形態に係る風力発電装置の図4と同じ部分を一部を破断して示す拡大側面図である。 図6のシリンダ軸受における風車回転翼等の変形による力の関係を説明する模式図である。
符号の説明
1 風力発電装置
4 ロータヘッド
6 風車回転翼
7 発電設備
11 ピッチ駆動装置
12 シリンダ
13 ロッド
14 シリンダ軸受
15 ロッド軸受
16 トラニオン
この発明の実施形態について、図を参照して説明する。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態に係る風力発電装置について図1から図5に基づいて説明する。
図1は、本実施形態に係る風力発電装置1の全体概略構成を示す側面図である。
風力発電装置1は、図1に示すように、風力発電を行うものである。風力発電装置1には、基礎B上に立設された支柱2と、支柱2の上端に設置されたナセル3と、略水平な軸線周りに回転可能にしてナセル3に設けられたロータヘッド4と、ロータヘッド4を覆う頭部カプセル5と、ロータヘッド4の回転軸線周りに放射状に取り付けられる複数枚の風車回転翼6と、ロータヘッド4の回転により発電を行う発電設備7と、が設けられている。
支柱2は、図1に示すように、基礎Bから上方(図1の上方)に延びる柱状の構成とされ、たとえば、複数のユニットを上下方向に連結した構成とされている。
支柱2の最上部には、ナセル3が設けられている。支柱2が複数のユニットから構成されている場合には、最上部に設けられたユニットの上にナセル3が設置されている。
ナセル3は、図1に示すように、ロータヘッド4を回転可能に支持するとともに、内部にロータヘッド4の回転により発電を行う発電設備7が収納されている。
ロータヘッド4には、その回転軸線周りに放射状にして複数枚の風車回転翼6が取り付けられ、その周囲は頭部カプセル5により覆われている。
これにより、風車回転翼6にロータヘッド4の回転軸線方向から風が当たると、風車回転翼6にロータヘッド4を回転軸線周りに回転させる力が発生し、ロータヘッド4が回転駆動される。
なお、本実施形態では、3枚の風車回転翼6が設けられた例に適用して説明するが、風車回転翼6の数は3枚に限られることなく、2枚の場合や、3枚より多い場合に適用してもよく、特に限定するものではない。
図2は、1個のピッチ駆動装置11および風車回転翼6の位置関係を説明する模式図である。図3は、図2の一部を破断して示すV視図である。図4は、図3のW部を拡大して示す拡大側面図である。
ロータヘッド4には、風車回転翼6の軸線中心C1回りに風車回転翼6を回転させて、風車回転翼6のピッチ角を変更するピッチ駆動装置11が各風車回転翼6に対応して1対1に設けられている。
ピッチ駆動装置11には、シリンダ12と、シリンダ12から伸縮するロッド13と、ロータヘッド4とシリンダ12との間に配置されたシリンダ軸受14と、風車回転翼6とロッド13との間に配置されたロッド軸受15と、が設けられている。
シリンダ12は、内部にロッド13が配置された円筒状の部材であって、内部に油などの加圧された流体が供給されることにより、ロッド13をシリンダ12の軸線に沿って押し出したり、引き入れたりするものである。
シリンダ12には、その円筒面から、風車回転翼6の軸線方向、つまりZ軸線方向沿って延びる円筒状の部材である一対のトラニオン16が設けられている。
シリンダ12はロッド13とともに、風車回転翼6の端面17と略平行な面、つまり、X−Y平面と略平行に延びるように配置されている。
ロッド13は、円柱状に形成された部材であって、シリンダ12の軸線と略同軸に配置され、当該軸線に沿って直線移動可能に配置されたものである。
ロッド13の先端にはロッド軸受15が配置されている。端面17には、その軸線中心C1から間隔を空けて支柱18が立設されている。ロッド軸受15は支柱18に回動可能に取り付けられ、Z軸線回りの回動を吸収する。
なお、ロッド軸受15は、球面軸受として構成し、さらに、図中のX軸線、および、Y軸線回りの回動を吸収できるようにしてもよい。
シリンダ軸受14は、シリンダ12の一対のトラニオン16を風車回転翼6の軸線、つまりZ軸線に沿って延びるインナー軸線L1回りに回動可能に支持する軸受である。
シリンダ軸受14には、図4に示すように、ロータヘッド4に固定されたブラケット19と、トラニオン16の外周面を包囲するように配置され、それを回動可能に支持するブッシュ20と、ブッシュ20の外周面を包囲するように配置された防振ゴム(弾性支持部材)21と、トラニオン16の外側端部に配置されたスラスト受ブッシュ(スラスト受部材)23と、スラスト受ブッシュ23の外側にその移動を制限する蓋部材24が備えられている。
ブッシュ20およびブッシュ支持部材21は、本発明のトラニオンを支持する支持部を構成する。
ブラケット19には、トラニオン16を受け入れる貫通孔25が設けられている。貫通孔25の内周部には、中空円筒形状の防振ゴム21が固定して取り付けられている。防振ゴム21の内側には、鍔付の中空円筒形状をしたブッシュ20が固定して取り付けられている。
ブッシュ20は、銅合金製で、その周面には図5に示されるように厚さ方向に貫通するように多数の黒鉛26が略均等な間隔を空けて埋め込まれている。
ブッシュ20は、トラニオン16を受け入れて回動可能に支持するものである。その際、黒鉛26はトラニオン16との間で潤滑剤の作用を行うので、トラニオン16を滑らかに遥動させる。
防振ゴム21は、厚さ方向の中間位置にゴム層27が設けられており、ブッシュ20を介してトラニオン16を弾性的に支持している。
蓋部材24は、貫通孔25の外側端を覆うようにブラケット19に固定して取り付けられている。
スラスト受ブッシュ23は、トラニオン16の外側端と蓋部材24との間に配置されている。
スラスト受ブッシュ23は、蓋部材24によってトラニオン16側に押し付けられており、トラニオン16のインナー軸線L1方向の移動を抑制する機能を奏する。
発電設備7としては、たとえば、図1に示すように、ロータヘッド4の回転駆動力が伝達され発電を行う発電機と、発電機により発電された電力を所定の電圧に変換するトランスと、が設けられているものを挙げることができる。
次に、上記の構成からなる風力発電装置1における発電方法についてその概略を説明する。
風力発電装置1においては、ロータヘッド4の回転軸線方向から風車回転翼6に当たった風の力が、ロータヘッド4を回転軸線周りに回転させる動力に変換される。
このロータヘッド4の回転は発電設備7に伝達され、発電設備7において、電力の供給対象に合わせた電力、たとえば、周波数が50Hzまたは60Hzの交流電力が発電される。
ここで、少なくとも発電を行っている間は、風の力を風車回転翼6に効果的に作用させるため、適宜ナセル3を水平面上で回転させることにより、ロータヘッド4は風上に向けられている。
次に、ピッチ駆動装置11による風車回転翼6のピッチ角の制御について説明する。
ピッチ駆動装置11は、図2に示すように、ロッド13をシリンダ12から伸ばしたり、引き込んだりすることにより、風車回転翼6を軸線中心C1回りに回動させ、そのピッチ角を変更させている。
たとえば、ロッド13がシリンダ12から伸ばされた場合には、ロッド13の端部は風車回転翼6の軸線中心C1から離れた位置に固定されているため、風車回転翼6に軸線回りに回転する力が働く。
風車回転翼6が軸線中心C1回りに回転すると、図2に二点鎖線で示すようにロッド13の先端位置が端面17内で移動するので、シリンダ12およびロッド13はシリンダ軸受14によりインナー軸線L1回りに回動する。すなわち、トラニオン16がブッシュ20に対して回動する。
同時に、ロッド軸受15においても、ロッド13と風車回転翼6とが、Z軸と略平行な軸線回りに相対的に回動する。
一方、ロッド13がシリンダ12に引き込まれた場合にも、上述の場合と同様にして、風車回転翼6が軸線回りに回動し、シリンダ12およびロッド13がシリンダ軸受14によりインナー軸線L1回りに回動する。
次に、本実施形態の特徴であるピッチ駆動装置11における風車回転翼6の付け根とロータヘッド4の間の相対的な変形の吸収について説明する。
たとえば、風力が強い場合など、風車回転翼6にかかる負荷が高くなると、図3の二点鎖線で示すように、風車回転翼6の付け根やロータヘッド4などに変形が発生する。この場合、風車回転翼6の端面17がY軸回りに回転する変形が発生する。
すると、シリンダ12およびロッド13、すなわち、トラニオン16は、その軸線とインナー軸線L1との交点である仮想の中心点C2を中心としてY軸回りに、すなわち、インナー軸線L1に交差する方向に揺動する。
この揺動は、ロッド13の軸線と支柱18との軸線が交差する点C3が中心点C2回りに移動する範囲が±0.1度以内と微小である。
このトラニオン16の移動は、防振ゴム21のゴム層27が圧縮することによって吸収される。すなわち、トラニオン16が移動しようとする力は、ゴム層27の弾性変形によって吸収される。
このように、風車回転翼6が風力を受け、ロータヘッド4と風車回転翼6との取り付け部に発生する歪みによりシリンダ12およびロッド13に働く力は、防振ゴム21のゴム層27によって吸収できるので、シリンダ12のシール部等の磨耗促進を防止でき、ピッチ駆動装置11の信頼性が損なわれることを防止することができる。
しかも、シリンダ軸受14に、トラニオン16を弾性的に支持する防振ゴム21を備えるだけであるので、2組のトラニオンを用いるものに比べて構造を簡素化および小型化でき、製造コストを安価とすることができる。
また、ロータヘッド4が回転すると、シリンダ12はロータヘッド4の軸線中心回りに公転する。その一周の間にシリンダ12は自身の軸線中心回りに一回転することになる。
このため、トラニオン16あるいはシリンダ12とブッシュ20との間に隙間があると、トラニオン16あるいはシリンダ12は、この隙間を周期的に移動することになるので、トラニオン16あるいはシリンダ12はブッシュ20と周期的に衝突することになる。
この周期的な衝突によって騒音が発生するし、トラニオン16あるいはシリンダ12とブッシュ20との間に衝突力が作用することになる。
これは、ブッシュ20によって比較的密に支持されているインナー軸線L1に交差する方向に比べて隙間が大きなインナー軸線L1に沿う方向において顕著である。
本実施形態では、トラニオン16の外側端部は、スラスト受ブッシュ23によって外側への移動を抑制されているので、トラニオン16(シリンダ12)とシリンダ軸受14との間に隙間があったとしてもトラニオン16(シリンダ12)がシリンダ軸受14に対してインナー軸線L1方向へ移動することを抑制できる。
したがって、ロータヘッド4の回転に伴うトラニオン16(シリンダ12)とシリンダ軸受14との周期的な衝突を抑制できるので、騒音の発生を抑制できるし、防振ゴム21の耐久性を向上させることができる。
これにより、本実施形態のピッチ駆動装置11の組み立ての際に要求される組み立て公差の緩和を一層図ることができる。
なお、たとえば、トラニオン16(シリンダ12)とシリンダ軸受14との間の隙間が小さく、騒音等の影響が小さいような場合には、スラスト受ブッシュ23を省略するようにしてもよい。
〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態に係る風力発電装置1について、図6および図7を用いて説明する。
本実施形態は、防振ゴム21の構成が第一実施形態のものと異なるので、ここではこの異なる部分について主として説明し、前述した第一実施形態のものと同じ部分については重複した説明を省略する。
なお、第一実施形態と同じ部材には同じ符号を付している。
本実施形態では、防振ゴム21のゴム層27は、外側に向かって拡径される円錐台形状とされている。したがって、ゴム層27の内周面(ゴム面)30は、外側に向かい拡径するように傾斜されている。
ブラケット19には、トラニオン16を受け入れる凹部28が設けられている。スラスト受ブッシュ23は、凹部28の外側内周面に取り付けられている。
トラニオン16の外側端は、球面の一部を構成するような凸湾曲形状とされている。スラスト受ブッシュ23の内面は、トラニオン16の外側端と略全面で接触するように凹湾曲形状とされている。これにより、トラニオン16が中心点C2を中心に揺動してもスラスト受ブッシュ23はトラニオン16の外側端を片当りすることなく略全面で支持することができるので、トラニオン16の移動を安定して抑制することができる。
なお、スラスト受ブッシュ23はトラニオン16の外側端部の少なくとも一部と接触すればよいので、その内面形状は適宜形状とされてよい。
このように構成された風力発電装置1における発電方法、風車回転翼6のピッチ角の制御およびピッチ駆動装置11における風車回転翼6の付け根とロータヘッド4の間の相対的な変形の吸収については第1実施形態と同様であるので、ここでは重複した説明を省略する。
ピッチ駆動装置11における風車回転翼6の付け根とロータヘッド4の間の相対的な変形により、トラニオン16は、シリンダ12の軸線とインナー軸線L1とが交差する中心点C2を中心として傾斜するように移動する。
このため、トラニオン16の外側端が最も大きく移動することになる。言い換えると、トラニオン16の動きは、内側から外側に向かい順次大きくなる。
したがって、トラニオン16から防振ゴム21のゴム面30に作用する力は、インナー軸線L1に直交する方向よりも内側(シリンダ12側)に向かい傾斜している。
ゴム層27の内周面30は、外側に向かい拡径するように傾斜されているので、トラニオン16からゴム層27の内周面30に作用する内側に向かい傾斜している力を効率的に支持することができる。
また、ゴム層27の内周面30に沿った方向への分力が小さくなるので、防振ゴム21に作用するせん断力を小さくでき、防振ゴムの耐久力を向上させることができる。
なお、ゴム層27の内周面30の傾斜角は、シリンダに作用する各種荷重によるトラニオン16における合力の作用方向に対して略直交する大きさとすることが望ましい。
この角度の考え方の一例を図7によって説明する。
中心点Pは、トラニオン16の荷重(力)がブッシュ20(防振ゴム21)へ作用する場合の仮想的な中心点である。トラニオン16は、ロータヘッド4と風車回転翼6との取り付け部に発生する歪みにより、Y軸回りに、すなわち、中心点C2を中心としてY軸回り軌跡Rに沿って回転する。
風車回転翼6のピッチ角の調整時に、ロータヘッド4と風車回転翼6との取り付け部に歪みが発生したとする。この場合、ロッド軸受15の中心点Sに、シリンダ12の押し引きによる力Fcyと、歪みに伴うシリンダ12およびロッド13を曲げようとする力Fmと、が作用する。
このとき、トラニオン16が防振ゴム21に作用させる力Fgは、力Fcyによるトラニオン16が防振ゴム21に作用させる力F1と、力Fmによるトラニオン16が防振ゴム21に作用させる力F2と、の合力となる。
力Fcyは、2箇所のトラニオン16で受けることになるので、1つのトラニオン16が防振ゴム21に作用させる力F1は、Fcy/2となる。一方、中心点C2と中心点Pとの距離をhとし、中心点C2と中心点Sとの距離をlとすると、力Fmによるトラニオン16が防振ゴムに作用させる力F2は、Fm(l/2h)となる。力F2の作用方向はトラニオン16の傾斜により内側に向けられている。
したがって、力Fgは、Fcy/2+Fm(l/2h)となる。
力Fgの作用方向は図7に示されるようにインナー軸線L1に直交する方向よりも内側に向かい傾斜している。
ゴム層27の内周面30は、この力Fgの作用方向に略直交する方向に延在するように傾斜させるのが望ましい。
なお、この力Fgの作用方向は、荷重状態が変化すると変化するので、想定される力Fgの作用方向の中間値を用いるようにしてもよいし、最も頻度が高いと想定される作用方向を用いるようにしてもよい。
また、内周面30は、軌跡Rと内周面30との交点において軌跡Rに直交する方向に延在するように傾斜させてもよい。
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

Claims (5)

  1. ロータヘッドに対して軸線回りに風車回転翼を回動駆動してピッチ角を変更するシリンダと、
    前記シリンダから前記風車回転翼の軸線と略平行に延びるトラニオンを回動可能に支持するシリンダ軸受と、
    が備えられ、
    前記シリンダ軸受の前記トラニオンを支持する支持部には、前記トラニオンを弾性的に支持する弾性支持部材が備えられている風力発電装置のピッチ駆動装置。
  2. 前記弾性支持部材として、防振ゴムが用いられている請求項1に記載された風力発電装置のピッチ駆動装置。
  3. 前記防振ゴムのゴム面は、外側に向かい拡径するように傾斜されている請求項2に記載された風力発電装置のピッチ駆動装置。
  4. 前記トラニオンの外側端部は、スラスト受部材によって外側への移動を抑制されている請求項1から請求項3のいずれか1項に記載された風力発電装置のピッチ駆動装置。
  5. 風力を受ける複数の風車回転翼と、
    該風車回転翼を前記風車回転翼の軸線回りに回動可能に支持するとともに、前記風車回転翼により回転駆動されるロータヘッドと、
    請求項1から請求項4のいずれか1項に記載されたピッチ駆動装置と、
    前記ロータヘッドの回転により発電を行う発電設備と、
    が設けられていることを特徴とする風力発電装置。
JP2009525818A 2008-12-19 2008-12-19 風力発電装置のピッチ駆動装置および風力発電装置 Expired - Fee Related JP4865862B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2008/073234 WO2010070768A1 (ja) 2008-12-19 2008-12-19 風力発電装置のピッチ駆動装置および風力発電装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP4865862B2 true JP4865862B2 (ja) 2012-02-01
JPWO2010070768A1 JPWO2010070768A1 (ja) 2012-05-24

Family

ID=42263364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009525818A Expired - Fee Related JP4865862B2 (ja) 2008-12-19 2008-12-19 風力発電装置のピッチ駆動装置および風力発電装置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8491256B2 (ja)
EP (1) EP2386756A4 (ja)
JP (1) JP4865862B2 (ja)
KR (1) KR101025098B1 (ja)
CN (1) CN101861461B (ja)
AU (1) AU2008331351B2 (ja)
CA (1) CA2669956C (ja)
WO (1) WO2010070768A1 (ja)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101277971B1 (ko) 2011-02-15 2013-06-27 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 풍차 날개의 피치 구동 장치, 이것을 구비한 풍차 회전 날개, 및 풍력 발전 장치
AU2011331934A1 (en) * 2011-04-22 2012-11-08 Mitsubishi Heavy Industries Bridge & Steel Structures Engineering Co., Ltd. Vibration control apparatus, wind turbine generator and vibration control method
EP2554837B1 (en) 2011-08-05 2018-10-17 Rotak Eolica, S.L. Picth regulation device of a wind turbine blade
EP2966296A1 (en) * 2014-07-10 2016-01-13 ALSTOM Renewable Technologies Blade pitching
US11701096B2 (en) 2015-05-28 2023-07-18 National University Of Ireland, Galway Fistula treatment device
US10028733B2 (en) 2015-05-28 2018-07-24 National University Of Ireland, Galway Fistula treatment device
ES2613851B1 (es) * 2015-11-26 2018-03-15 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Dispositivo de absorción de par para cajas multiplicadoras de aerogeneradores
WO2017133740A1 (en) * 2016-02-04 2017-08-10 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine pitch actuator mounting structure
US10753229B2 (en) * 2016-02-17 2020-08-25 Pratt & Whitney Canada Corp Mounting arrangement for mounting a fluid cooler to a gas turbine engine case
CN110192027B (zh) * 2017-01-05 2020-08-21 维斯塔斯风力系统有限公司 用于调节风力涡轮机的叶片的桨距角的桨距调节缸
CN106915437A (zh) * 2017-04-14 2017-07-04 西安天问智能科技有限公司 旋翼飞行器内变桨距机构及旋翼飞行器
EP3541298B1 (en) 2017-06-09 2021-08-18 Signum Surgical Limited An implant for closing an opening in tissue
CN110131098A (zh) * 2019-02-26 2019-08-16 泗阳高传电机制造有限公司 一种可变螺距风力发电叶片
CN114060226B (zh) * 2021-11-30 2023-06-16 安徽方永新能源科技有限公司 一种应用于沙漠地区风力发电的防风沙设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05149237A (ja) * 1991-11-26 1993-06-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 風車のピツチ可変装置
WO2008068373A1 (es) * 2006-12-05 2008-06-12 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Sistema de cambio de paso variable accionado eléctricamente
WO2008146557A1 (ja) * 2007-05-25 2008-12-04 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. 風力発電装置のピッチ駆動装置および風力発電装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2070051A (en) * 1935-11-09 1937-02-09 Thompson Prod Inc Cushioned trunnion joint
DE2655026C2 (de) * 1976-12-04 1979-01-18 Ulrich Prof. Dr.-Ing. 7312 Kirchheim Huetter Windenergiekonverter
US5118256A (en) * 1991-04-29 1992-06-02 United Technologies Corporation Blade retention apparatus with elastomeric preload
DE19543239A1 (de) * 1995-11-20 1997-05-22 Wolf Woco & Co Franz J Lager
US5678930A (en) * 1996-02-12 1997-10-21 Case Corporation Improved bearing assembly permitting tri-axial movement
DE20015921U1 (de) * 2000-09-14 2001-03-08 Trelleborg GmbH, 24539 Neumünster Gelenkbuchse
DE10141667A1 (de) * 2001-08-25 2003-03-13 Aloys Wobben Vorrichtung zum Verdrehen von zwei Bauteilen gegeneinander
DK1995454T3 (en) * 2007-05-25 2016-06-13 Siemens Ag Device for regulating the inclination angle of a rotor blade of a wind turbine
US7976279B2 (en) * 2007-06-11 2011-07-12 Hamilton Sundstrand Corporation Blade pitch actuation mechanism

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05149237A (ja) * 1991-11-26 1993-06-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 風車のピツチ可変装置
WO2008068373A1 (es) * 2006-12-05 2008-06-12 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Sistema de cambio de paso variable accionado eléctricamente
WO2008146557A1 (ja) * 2007-05-25 2008-12-04 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. 風力発電装置のピッチ駆動装置および風力発電装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20100276932A1 (en) 2010-11-04
US8491256B2 (en) 2013-07-23
AU2008331351A1 (en) 2010-07-15
AU2008331351B2 (en) 2011-04-21
WO2010070768A1 (ja) 2010-06-24
JPWO2010070768A1 (ja) 2012-05-24
CN101861461A (zh) 2010-10-13
EP2386756A4 (en) 2013-06-26
CA2669956A1 (en) 2010-06-19
KR101025098B1 (ko) 2011-03-25
CA2669956C (en) 2012-06-12
KR20100080494A (ko) 2010-07-08
EP2386756A1 (en) 2011-11-16
CN101861461B (zh) 2012-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4865862B2 (ja) 風力発電装置のピッチ駆動装置および風力発電装置
JP5199607B2 (ja) 風力発電装置のピッチ駆動装置および風力発電装置
JP5107353B2 (ja) ブレードピッチ角制御装置及び風力発電装置
JP4031747B2 (ja) 風力発電用風車
JP5211241B2 (ja) 風車翼のピッチ駆動装置、これを備えた風車回転翼、および風力発電装置
JP5079001B2 (ja) 風力発電装置
WO2010116520A1 (ja) 風力発電装置のピッチ駆動装置および風力発電装置
JPWO2011064886A1 (ja) 風車用タワー及び風力発電装置
JPWO2012029102A1 (ja) 風力発電装置
KR102143165B1 (ko) 풍력 발전 설비-로터 블레이드 및 이를 포함하는 풍력 발전 설비
KR101314996B1 (ko) 풍력 발전기의 블레이드 각도 조절장치 및 이를 가지는 풍력발전기
RU2652262C2 (ru) Ветроустановка с вертикальной осью
JP4867228B2 (ja) 風力発電装置
WO2010119565A1 (ja) 風力発電装置のピッチ駆動装置および風力発電装置
KR101345714B1 (ko) 풍력 발전기
TWI352777B (ja)
JP2010203260A (ja) 風力発電装置のピッチ駆動装置および風力発電装置
JP2012137093A (ja) 風力発電装置のピッチ駆動装置および風力発電装置
KR101345711B1 (ko) 풍력 발전기
KR101665401B1 (ko) 풍력 발전장치
JP2016089736A (ja) 支持機構

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111025

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111110

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141118

Year of fee payment: 3

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4865862

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141118

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees