[发明专利]风力发电设备的转动摇摆抑制装置和浮体式海上风力发电设备

说明书

技术领域

本发明涉及能够有效抑制用于收纳风轮的转轴的机舱（nacelle）的转动摇摆（艏摇旋转、偏摇旋转）和浮体的转动摇摆的风力发电设备的转动摇摆抑制装置和浮体式海上风力发电设备。

背景技术

一直以来，在风力发电设备中，为了对应于风向的变化而使风车的朝向改变，使用与风向传感器组合的能动式控制装置。例如采用有如下的结构，根据风向传感器的测定结果通过动力装置使风车转动，将风车保持在与风向一致的位置。另外，作为用于使风力发电设备整体的系统的简化的对策，可以省略能动式的控制装置。在省略能动式的控制装置的情况下，将风车的风轮的旋转轴支承为在水平面上能够自由转动的状态，通过风向标效应使风车的朝向发生变化，由此能够应对风向的变化。

风力发电设备通过风轮接受到风而旋转来发电。并且，对风轮的旋转着的自转轴施加垂直方向的力矩时，由于所谓的陀螺效应（gyroscopic effect），在与该力矩的方向和风轮的自转轴的双方正交的方向产生陀螺力矩。例如，在浮于水上的浮体上设置的浮体式海上风力发电设备中，因波浪的影响而产生铅直方向的力矩。因此，由于陀螺效应，在与风轮的旋转的自转轴正交的水平方向产生陀螺力矩。

在具备能动式控制装置的浮体式海上风力发电设备中，在与风向一致的位置，机舱被保持于浮体。因此，由于在收纳风车的风轮的旋转轴的机舱所产生的陀螺效应引起的陀螺力矩，使得以铅直轴为旋转轴的浮体发生旋转运动。在此，波浪的运动为反复运动，因此浮体与机舱一起进行反复运动（转动摇摆）。

另外，在省略了能动式控制装置的浮体式海上风力发电设备中，风车的风轮的旋转轴被支承为相对于浮体能够自由转动的状态。因此，由于在机舱所发生的陀螺效应引起的陀螺力矩，产生机舱的转动摇摆。

发明人发现，因该陀螺效应引起的力矩，成为对浮体式海上风力发电设备的发电效率和设备耐久性产生不良影响的原因。

以防止在风力发电装置中产生的振动为目的，提出了采用各种结构的方案（专利文献1～3）。

在专利文献1中记载有如下的风力发电装置：作为机舱的能动式控制装置，在塔架的上端部具备使被支承为在水平方向能够转动的平台旋转的旋转驱动源和旋转方向的固定单元。而且记载有如下结构：在该风力发电装置中，以抑制因叶片的共振和共振风速而在塔架等产生的振动为目的，设置有控振装置。

在专利文献2中记载有如下结构：在风力机中，以使风轮的叶片边缘部方向的摇摆作用衰减为目的，在机舱配置有摇摆作用衰减单元。

在专利文献3中记载有如下结构：在风力发电机中，以防止经由增速齿轮箱向机舱框架传递的振动和防止从机舱框架向增速齿轮箱传递的振动为目的，在增速齿轮箱与机舱框架之间设置有防振阻尼器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-176774号公报

专利文献2：日本特表2002-517660号公报

专利文献3：日本特表2008-546948号公报

发明内容

发明要解决的课题

这样，在风力发电设备中，一直以来，因风轮等的旋转自身产生的振动成为问题，但是不存在着眼于由于陀螺效应引起导致的陀螺力矩产生的机舱的摇摆的装置。因此，在这些专利文献记载的风力发电装置中使用的振动抑制单元，无法防止在浮体式海上风力发电设备受到波浪的影响时，由于陀螺效应引起的陀螺力矩而产生的机舱和浮体的转动摇摆。

因此，本发明的目的在于，提供一种风力发电设备的转动摇摆抑制装置和浮体式海上风力发电设备，能够防止由于陀螺效应引起的陀螺力矩而产生的机舱和浮体的转动摇摆，从而抑制对于风力发电设备的发电效率和设备的耐久性的不良影响。

用于解决课题的方法

第一方面记载的风力发电设备的转动摇摆抑制装置的特征在于，所述浮体式海上风力发电设备具备：借助风进行旋转的风轮；至少收纳上述风轮的旋转轴的机舱；具有转动单元的结构体，上述转动单元将上述机舱支承为能够相对于水面或地面转动自如；和抑制上述机舱的相对于水面或地面的转动摇摆的摇摆抑制单元。

根据该结构，能够通过摇摆抑制单元抑制因陀螺效应引起的机舱的转动摇摆。

本发明的第二方面的特征在于，在第一方面记载的风力发电设备的转动摇摆抑制装置中，上述机舱相对于上述风轮设置于上风侧。

根据该结构，能够通过所谓的风向标效应使机舱相对于水面或地面转动，使旋转轴的朝向与风向一致。