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公開番号2025097467
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-01
出願番号2023213679
出願日2023-12-19
発明の名称風力発電装置用低風速起動装置を備えた風力発電装置
出願人ユニプレス株式会社
代理人個人,個人
主分類F03D 7/06 20060101AFI20250624BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約【課題】低風速でも風力発電装置の作動を可能とする。
【解決手段】
風車100から発電機600までの動力伝達系に、風力発電装置用低風速起動装置300を設け、前記動力伝達系は、前記風車100と、増速機500と、発電機600と、それぞれを接続する動力伝達軸PS1、PS2、PS3とで構成され、前記風力発電装置用低風速起動装置300は、トルクコンバータ300であって、前記トルクコンバータ300は直結機構を備えており、前記トルクコンバータ300の入力軸は前記風車100からの動力伝達軸である主軸PS1に接続され、前記トルクコンバータ300の出力軸は前記増速機500の入力軸PS2に接続される、ことにより、前記風車100からの回転出力のトルクを増幅して、前記動力伝達系に伝達する。
【選択図】図4

特許請求の範囲【請求項１】
風力発電装置用低風速起動装置を備えた風力発電装置であって、
風車から発電機までの動力伝達系に、風力発電装置用低風速起動装置を設け、
前記動力伝達系は、前記風車と、増速機と、発電機と、それぞれを接続する動力伝達軸とで構成され、
前記風力発電装置用低風速起動装置は、トルクコンバータであって、前記トルクコンバータは直結機構を備えており、
前記トルクコンバータの入力軸は前記風車からの動力伝達軸である主軸に接続され、前記トルクコンバータの出力軸は前記増速機の入力軸に接続される、ことにより、
前記風車からの回転出力のトルクを増幅して、前記動力伝達系に伝達することを特徴とする、風力発電用低風速起動装置を備えた風力発電装置。
続きを表示（約 770 文字）【請求項２】
前記直結機構は、前記トルクコンバータの外殻内に設けられた遠心ロックアップクラッチである、請求項１に記載の風力発電用低風速起動装置を備えた風力発電装置。
【請求項３】
前記トルクコンバータは、外周に遠心ブレーキ機構を備えており、
前記遠心ブレーキ機構は、前記トルクコンバータを収納するケースと、前記トルクコンバータの外殻に一端が接続された弾性体と、前記弾性体の他の一端に接続されたブレーキシュー及びブレーキライナとからなり、
前記ケースは、風力発電装置の筐体内部に固定され、
前記トルクコンバータの外殻の内周面を前記遠心ロックアップクラッチの摩擦面とし、前記トルクコンバータの外殻の外周面を前記遠心ブレーキ機構の弾性体の支持面とすることにより、構成部品の統合によるコンパクト化を図り、
前記弾性体が前記トルクコンバータの回転により伸長する事で、前記ブレーキライナが前記ケースの内面に接触し、前記トルクコンバータの回転を抑制乃至停止する、
請求項２に記載の風力発電用低風速起動装置を備えた風力発電装置。
【請求項４】
前記トルクコンバータは、３要素１段型、４要素１段型、４要素２段型、又は、６要素３段型のいずれか１のトルクコンバータである、請求項１に記載の風力発電用低風速起動装置を備えた風力発電装置。
【請求項５】
前記直結機構に代えて、前記トルクコンバータのステータの翼開度を可動にするか、又は、ワンウェイクラッチを備える、請求項１に記載の風力発電用低風速起動装置を備えた風力発電装置。
【請求項６】
前記風車は垂直軸型風車である、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の風力発電用低風速起動装置を備えた風力発電装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置を低風速でも起動させるための起動装置を備えた風力発電装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
風力発電装置は、風を受けて風車を回転させ、その回転軸に発電機を接続して、発電を行う装置である。そのため、安定した発電を行い、発電機の稼働率を向上させるためには、風車が設置された場所の風の状況（風況）を最大限に活用して風車が継続的に回転を続けることが望ましい。
【０００３】
一方、風力発電装置は、運用上、どんな風況の下でも稼働できるものでは無く、カットイン風速とカットアウト風速とが定義されており、風車を稼働させる際には、少なくともカットイン風速以上の風の有る事が必要とされ、風が強い場合には、風車の強度などを考慮して、カットアウト風速以上の風速では、風車の回転を停止乃至低減する仕様になっている。
【０００４】
ここで、図１は、ある地点に於ける風況を示した例である。図１に示すように、一般的に、ある地点に於ける平均風速の最頻値は、その地点の最大風速よりも大分低い位置にある。
【０００５】
そのため、このような風況の場所に設置される風車のカットイン風速も、低い風速に設定される事が通例であるが、風車に接続された発電機を起動させるためには、一定程度の風車の回転が必要であり、風速が低い場合には、風車により発電機を回転させるための十分なトルクが得られない事から、カットイン風速を低くする事には限界があり、例えば、図１に示したように、垂直軸型風車の場合には、カットイン風速は、４．５（ｍ／ｓｅｃ）程度になっている。
【０００６】
そこで、このように風速が低い場合であっても発電を可能とする為に、例えば、特開２００８－４５５２８号公報（特許文献１）に記載の「風力発電装置」や、特表２０１５－５０５５９４号公報（特許文献２）に記載の「低風速風力発電装置」のような技術が開示されている。
【０００７】
特許文献１に開示された技術は、「風が弱いときの風力発電装置の補助駆動源として、永久磁石同士の磁力を利用」したものであり、具体的には、特許文献１の図２に記載されたように、「発電機用の主軸３０を中心とする円状部分に、永久磁石１２ｂを等間隔でその接線方向に対して傾斜配置した中央回転部１２と、当該円状部分の外側で固定軸１３ｃを中心とする別の円状部分に、永久磁石１３ｂを等間隔でその接線方向に対して傾斜配置した一対の外側小回転部１３と、を設け」、「永久磁石１２ｂと永久磁石１３ｂは、互いに近づいたときに同極面同士が対向する形で傾斜配置されているので、互いに反発して離れようとする。この離間しようとうする力が、中央回転部１２と外側小回転部１３とを、ワンウェイクラッチ１３ｄで特定される方向に継続回転させる」旨が記載されている。
【０００８】
また、特許文献２に開示された技術は、「２～６（ｍ／ｓｅｃ）の低風速特性に合う風力発電技術を開発し、風力資源をより有効に利用できるようにする」ことを目的としており、解決手段として、特許文献２の図１に記載されたように、「ブレードを直立乃至ブロック多段に構成しながら、内側にオーバーラップ領域を形成した、抗力型ブレードを採択し、停止状態から風力発電機のブレードを回転させる始動トルクが大きく、回転モーメントが大きくなる空力特性を構成し、外側にエアホイル型ブレードを採択し、周速比１．０以上の早い回転加速」を起こす旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２００８－４５５２８号公報
特表２０１５－５０５５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
（１）しかし、特許文献１に記載された技術では、風車に永久磁石を用いた補助回転機構を追加していることから、高価かつ追加スペースが必要となる欠点があり、中高風速域において、永久磁石による起電力により発電効率が低下する、といった欠点もある。
（【００１１】以降は省略されています）

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