[发明专利]小型发电机用螺旋桨式风车

说明书

技术领域

本发明涉及一种小型发电机用螺旋桨式风车，具体涉及一种小规模发电小型螺旋桨式风车。

背景技术

（1）通常，用于风力发电的风车可以利用强大的自然能量获得电力，不过对此种风车，需要附加用于在自然环境中承受强风、对抗风力的结构或装置。因此，对于现有已知的螺旋桨式风车，实施有以下各种抗强风措施。

例如，在专利文献1中公开了利用设置于螺旋桨式风车的轮轴（hub）内的机械结构，分别独立地对该风车上的多个叶片的桨距角进行变更控制的发明（参照专利文献1）。

另一方面，对于小型螺旋桨式风车，由于其设置于地表附近，因此不能内藏上述复杂的桨距角改变控制机构。因此，通过增加风车的叶片和叶片安装部的强度，作为抗强风措施和抗风切变措施。

然而，在上述抗强风措施中，存在低风速时风车的启动性和发电效率受损的缺陷。

因此，开发出从低风速到强风都能高效发电，且在强风时风车也不会发生损坏的小型螺旋桨式风车，即PROVEN风车。（参照专利文献2、专利文献3、专利文献4、专利文献5、专利文献6。）

（2）在下风型小型风车，即将发电机和风车叶片配置在作为摇摆轴的纵向支柱的下风侧的风车中，采用产生摇摆旋转力矩一类的风向标稳定措施，令叶片总是移位到下风位置。

但是，在下风型小型风车的情形下，已知上述结构中风向标稳定性不足。

一般地，对于下风型风车而言，认为若使风车叶片旋转面置于作为摇摆方向的旋转轴的纵向支柱的下风侧，则风车叶片的旋转正面会因大致位于叶片旋转面中心的风压中心和摇摆旋转轴的位置关系，而总是被吹到下风侧，但是实际上通过实验得知，对于旋转直径大约为50cm的小型风车，即使风速在5m以下时，风车叶片的旋转正面也未必总是移位到下风侧，而可能回到正对风的初始上风位置。

根据图12从理论上说明上述现象。附图标记100表示风车叶片。即，图12说明下风型风车稳定于上风位置的现象，当叶片旋转面120未正对风向，绕摇摆轴Z1保持一定的摇摆角度时，推测如下，叶片旋转面120起到像圆板翼一样的作用，在叶片旋转面120上风侧的叶片翼端区域110的内侧产生涡流V而使负压增加，而施加使叶片旋转面120返回正对风向的方向的力矩M1。图中F1表示空气气流。

（3）现有的微型风力发电机具有如下结构，即，强风时对风车叶片的负荷大，叶片本身必须具有坚固的结构，另外，与发电机的输入轴的连接也需要加固，风车叶片的形态结构和发电机的发电容量的组合固定而受限制，不能根据输出负荷而改变风车叶片的形态结构。

一般在风车的设计中，因为是以最大程度吸收风能为目的来进行设计，因此对风车叶片设计为，在不同的转速下，在输出合理的扭矩时效率最大。因此，为了得到最大效率，对于普通的微型风力发电机，使发电机侧的发电性能匹配调整，以使在每个转速下都能对风车输入规定的抵抗扭矩。

另一方面，在发电机侧，若流过负载的电流值变化，则即使转速相同产生的扭矩也不同，因此存在不能利用输出负载自由确定阻力扭矩的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本发明专利公开第2003-56448号公报

专利文献2：日本发明专利公布第昭25-3964号公报

专利文献3：日本发明专利公布第昭29-8608号公报

专利文献4：日本发明专利公开第平4-103883号公报

专利文献5：日本发明专利公开第平9-79127号公报

专利文献6：日本发明专利第3435540号公报

发明内容

发明要解决的问题

（1）但是，在上述现有技术中已知的PROVEN风车中，通过在风车的叶片安装部设置铰链，允许风车叶片存在襟翼角（flap angle），而使风车的叶片能随风摆动，但是在风低速时，无法获得发电效率高的转速和扭矩。

（2）另外，作为下风型小型风车的风向标稳定度的增强措施，有如图13所示的、在风车叶片100的旋转轴160上安装风向标稳定板210的方法，但是，为了使该风向标稳定板210不与风车叶片100同轴旋转，而使结构复杂化，作为小型风车成本却大幅上涨。

另外，虽然也设计有使风向标稳定板210与风车叶片100同轴旋转的结构，但在空气动力学上不优选在风车叶片100的下风侧旋转的风向标稳定板210。