專利名稱：懸臂式垂直軸風(fēng)車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及垂直軸風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)支撐構(gòu)造以及旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的傳遞構(gòu)造。
背景技術(shù)：
在通過升力型葉片受風(fēng)的垂直軸風(fēng)車中，有具有曲線翼的達利歐(Darrieus)型風(fēng)車和直線翼達利歐型風(fēng)車即直線翼型垂直軸風(fēng)車，這些垂直軸風(fēng)車與水平軸螺旋槳型風(fēng)車同樣，是在原理上通過輸出性能的優(yōu)良的升力型原理動作的風(fēng)車，具有不選擇風(fēng)向、小型化、或者適于城市用途的優(yōu)點。作為垂直軸風(fēng)車的轉(zhuǎn)子的支撐構(gòu)造，特別是在直線翼風(fēng)車中存在設(shè)置方便的懸臂構(gòu)造、即支撐風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的固定支柱的一端是自由端而另一端是固定端的懸臂式垂直軸風(fēng)車。在大型的曲線翼達利歐風(fēng)車中，在風(fēng)車最上部的旋轉(zhuǎn)軸的內(nèi)側(cè)中心部具有靜止軸，通過將另一端栓留在地上的線纜從四方系在該靜止軸上并拉伸，來垂直地支撐風(fēng)車。即，風(fēng)車的上下被分別固定支撐的形式(中心葉輪式)較多，此外還有在小型的曲線翼達利歐風(fēng)車中與直線翼風(fēng)車同樣通過懸臂構(gòu)造的固定支柱來支撐旋轉(zhuǎn)體的形式。本發(fā)明關(guān)于這種懸臂式垂直軸風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)體的具體的支撐構(gòu)造和與其相伴的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩傳遞機構(gòu)，提供比以往的技術(shù)更好的解決方案。
以往，在垂直軸旋轉(zhuǎn)型薩伏紐斯(Savonius)型風(fēng)車中，已知有如下特征的風(fēng)車(例如參照專利文獻1)由在其上端及下端的旋轉(zhuǎn)面上并且沿著該風(fēng)車的受風(fēng)面通過旋轉(zhuǎn)軸的支撐框架、和在與薩伏紐斯翼充分離開的位置上通過該支撐框架支撐上下的升力利用的翼構(gòu)成，在旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有發(fā)電機。
此外，以往已知有如下特征的小型風(fēng)力發(fā)電裝置(例如參照專利文獻2)，構(gòu)成為，具備安裝在與發(fā)電機連接聯(lián)動的旋轉(zhuǎn)軸上的直線翼型風(fēng)車、旋轉(zhuǎn)自如地安裝在該旋轉(zhuǎn)軸上并通過較小的風(fēng)力產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的啟動用風(fēng)車、和夾裝在啟動用風(fēng)車和直線翼型風(fēng)車之間并將啟動用風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)僅向一方向傳遞給直線翼型風(fēng)車的連接機構(gòu)；通過該連接機構(gòu)，在低速旋轉(zhuǎn)時將啟動風(fēng)車的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩傳遞給直線翼型風(fēng)車，在直線翼型風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)速度超過啟動用風(fēng)車時將直線翼型風(fēng)車從啟動用風(fēng)車斷開。
此外，在大型的達利歐型風(fēng)車中，將風(fēng)車頭頭部從四方用線纜牽引，將線纜端固定在距離風(fēng)車較遠的位置上，垂直地支撐風(fēng)車以使其不會倒下(例如參照非專利文獻1)專利文獻1特開平11-294313號公報(第1-2頁，圖1)專利文獻2特開平11-201020號公報(第1-3頁，圖2)非專利文獻1David A.Spera，Wind turbine technology，F(xiàn)igure2-7，ASME Press 1994發(fā)明內(nèi)容在專利文獻1中記載的混合風(fēng)車發(fā)電方式中，配置為，以比較低的高度的薩伏紐斯型風(fēng)車為中心，在其上端及下端的旋轉(zhuǎn)面上設(shè)置有通過旋轉(zhuǎn)軸沿著受風(fēng)面左右對稱地延伸的兩根支撐框架，在2根支撐框架的兩端上與旋轉(zhuǎn)軸并行地垂直設(shè)置有螺旋槳型升力利用的翼，翼配置為，使曲面朝向旋轉(zhuǎn)圓的外側(cè)，使平面朝向內(nèi)側(cè)。
如專利文獻1的圖2所示，支撐框架2安裝在旋轉(zhuǎn)軸4上。在支撐架臺6的上部，設(shè)有用來可轉(zhuǎn)動地軸支撐旋轉(zhuǎn)軸4的發(fā)電機及軸承裝置5。由于風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)軸在軸承的內(nèi)輪側(cè)，所以風(fēng)車受風(fēng)的力點的位置和軸承存在的支點的位置離開，所以會產(chǎn)生因風(fēng)車受到的風(fēng)力翼的升力差而使風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)軸較大地彎曲、使風(fēng)車振擺的不良狀況。
該旋轉(zhuǎn)軸彎曲的方向由于隨著風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)而變化，所以在1次模式中至少旋轉(zhuǎn)1周重復(fù)1次的振動。升力型的風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)體以風(fēng)速的2倍到10倍左右的前端速度旋轉(zhuǎn)。其頻率因風(fēng)車的大小及振動模式而不同，但即使僅著眼于1次模式，也為0～20Hz的范圍，所以與構(gòu)造物的固有頻率共振的可能性較高。在風(fēng)車共振的情況下，不僅成為異常振動及噪音的原因，而且風(fēng)車的構(gòu)造物本身及旋轉(zhuǎn)軸、或軸承等有可能受重復(fù)負荷的作用而破損等，會給耐久性帶來不良影響。
此外，在旋轉(zhuǎn)體以較高速旋轉(zhuǎn)時，如果因風(fēng)力及旋轉(zhuǎn)體的不平衡而在旋轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生彎曲，則對旋轉(zhuǎn)體施加該彎曲半徑(偏心量)和角速度的平方成比例的離心力，所以旋轉(zhuǎn)體的彎曲會進一步增大，產(chǎn)生將不平衡放大的不良狀況。
專利文獻2中記載的小型風(fēng)力發(fā)電裝置例如是能夠設(shè)置在民宅的屋頂或公寓的屋頂?shù)鹊暮喴仔偷陌l(fā)電裝置。如專利文獻2的圖1所示，在小型風(fēng)力發(fā)電裝置中，在固定于屋頂上的屋頂架臺10通過軸承10a旋轉(zhuǎn)自如地立設(shè)有同軸狀的2級旋轉(zhuǎn)軸3A、3B，通過撐條軸承支撐在撐條4上。
在專利文獻2中記載的風(fēng)車中，旋轉(zhuǎn)軸是軸承的內(nèi)輪，并且風(fēng)車受風(fēng)的力點的位置與軸承存在的支點的位置離開，所以也會發(fā)生在風(fēng)車受到的風(fēng)及翼的升力差、離心力的作用下使風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)軸較大地彎曲的不良狀況。
在專利文獻2中記載的小型風(fēng)力發(fā)電裝置中，如果想要減小旋轉(zhuǎn)軸的振擺，則需要將旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置的很粗，還需要使處于下部的2個軸承的距離離開較遠，所以因軸的重量增大和軸長方向的空間的增大，在設(shè)置上不利。
此外，在專利文獻2中記載的小型風(fēng)力發(fā)電裝置中，必須將發(fā)電機和專用設(shè)計的動力傳遞機構(gòu)裝載在旋轉(zhuǎn)軸的下部的屋頂架臺的部分上，在動力傳遞機構(gòu)的維護及可靠性、齒輪的噪音及設(shè)置空間的方面產(chǎn)生了不良狀況。
這樣，從以往的垂直軸風(fēng)車中可看到的內(nèi)輪側(cè)的軸旋轉(zhuǎn)方式中，需要加長支撐臂下側(cè)的軸承部分的軸長，還需要發(fā)電機的設(shè)置空間。因此，垂直軸風(fēng)車的高度變高，風(fēng)車整體的彎曲力矩增大也成為較大的障礙。因此，在已經(jīng)設(shè)置的柱上追加設(shè)置的情況下整體高度也大幅變高，所以難以將風(fēng)車追加設(shè)置在柱的頭頂部上，而以將裝置整體環(huán)抱在柱的周圍的形式設(shè)置。該設(shè)置方法在環(huán)境美觀上會變差。
如上所述，如果包括經(jīng)年變化的問題而考慮小型風(fēng)力發(fā)電裝置的壽命，則在以往的構(gòu)造中產(chǎn)生了難以做根本的改善的不良狀況。
此外，在非專利文獻1中記載的達利歐風(fēng)車中，由于必須將頭頂部從周圍用線纜牽引、將線纜的端部固定在遠方，所以需要為此的較大的空間，并且有給當(dāng)?shù)氐木坝^帶來不良影響的問題。
所以，本發(fā)明鑒于上述以往的狀況，目的是提供一種能夠減輕在旋轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生的重復(fù)負荷的懸臂式垂直軸風(fēng)車。此外，本發(fā)明的目的是提供一種具有能夠穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)的高振動穩(wěn)定性、并且發(fā)生較大的噪音等附帶問題較少的小型懸臂式垂直軸風(fēng)車。
為了解決上述問題，有關(guān)本發(fā)明的懸臂式垂直軸風(fēng)車的特征在于，具備外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體，具有多個葉片，通過風(fēng)力而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩；1根內(nèi)輪側(cè)固定柱，一端是不受外部約束的自由端，另一端是固定端；多個軸承，安裝在外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體和內(nèi)輪側(cè)固定柱之間，在內(nèi)輪側(cè)固定柱上支撐外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體。
此外，有關(guān)本發(fā)明的懸臂式垂直軸風(fēng)車的特征在于，具備外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體，具有多個葉片，通過風(fēng)力而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩；1根內(nèi)輪側(cè)固定柱，一端是不受外部約束的自由端，另一端是固定端；多個軸承，安裝在外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體和內(nèi)輪側(cè)固定柱之間，在內(nèi)輪側(cè)固定柱上支撐外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體；在水平方向的風(fēng)力作用于外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體上的風(fēng)壓中心位置的上側(cè)至少設(shè)置1個上述軸承，在該風(fēng)壓中心位置的下側(cè)至少設(shè)置1個上述軸承。
在本發(fā)明中，具備通過風(fēng)力而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體，一端是不受外部約束的自由端而另一端是固定端的1根內(nèi)輪側(cè)固定柱，的安裝在外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體和內(nèi)輪側(cè)固定柱之間，在內(nèi)輪側(cè)固定柱上支撐外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體的多個軸承，通過例如將軸承在水平方向的風(fēng)力作用在外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體上的風(fēng)壓中心位置的上側(cè)至少設(shè)置1個，在該風(fēng)壓中心位置的下側(cè)至少設(shè)置1個，能夠提供全高較低的懸臂式垂直軸風(fēng)車，還能夠通過大幅地減少旋轉(zhuǎn)機構(gòu)整體的振動問題的產(chǎn)生而將振動穩(wěn)定性及耐久性較好的風(fēng)力發(fā)電機設(shè)置在接近于人們的生活圈的場所。
此外，通過使固定軸(固定柱)為軸承的內(nèi)輪側(cè)，作用在固定軸上的負荷成為大致一個方向的負荷，所以能夠提供振動較少且穩(wěn)定的風(fēng)力發(fā)電機。
此外，由于能夠在懸臂式的內(nèi)輪側(cè)固定柱的開放端側(cè)設(shè)置發(fā)電機，所以不僅不需要在風(fēng)車下部的旋轉(zhuǎn)軸側(cè)面設(shè)置容易產(chǎn)生機械問題的小齒輪、增速齒輪，而且不需要將旋轉(zhuǎn)軸向下方延長過長，能夠選擇自由的創(chuàng)意設(shè)計。
此外，通過在將外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩傳遞給發(fā)電機的聯(lián)軸器中設(shè)置磁式聯(lián)軸器，能夠較大地容許外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸與內(nèi)輪側(cè)固定柱位置的偏心，能夠大幅減輕伴隨著旋轉(zhuǎn)運動的對軸承等的沖擊力和振動。
此外，為了解決上述問題，有關(guān)本發(fā)明的懸臂式垂直軸風(fēng)車的特征在于，具備外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體，具有多個葉片，通過風(fēng)力而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩；1根內(nèi)輪側(cè)固定柱，一端是不受外部約束的自由端，另一端是固定端；多個軸承，安裝在外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體和內(nèi)輪側(cè)固定柱之間，在內(nèi)輪側(cè)固定柱上支撐外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體；圓柱或中空圓筒狀的轉(zhuǎn)矩傳遞軸，與外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體連接，從自由端向固定端方向貫通內(nèi)輪側(cè)固定柱的內(nèi)部，從而軸端部分擔(dān)負風(fēng)車的輸出軸端功能。
此外，有關(guān)本發(fā)明的懸臂式垂直軸風(fēng)車的特征在于，具備外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體，具有多個葉片，通過風(fēng)力而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩；1根內(nèi)輪側(cè)固定柱，一端是不受外部約束的自由端，另一端是固定端；多個軸承，安裝在外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體和內(nèi)輪側(cè)固定柱之間，在內(nèi)輪側(cè)固定柱上支撐外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體；圓柱或中空圓筒狀的轉(zhuǎn)矩傳遞軸，與外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體連接，從自由端向固定端方向貫通內(nèi)輪側(cè)固定柱的內(nèi)部，軸端部分擔(dān)負風(fēng)車的輸出軸端功能；將軸承在水平方向的風(fēng)力作用在外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體上的風(fēng)壓中心位置的上側(cè)至少設(shè)置1個，在風(fēng)壓中心位置的下側(cè)至少設(shè)置1個。
在本發(fā)明中，具備通過風(fēng)力而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體，一端是不受外部約束的自由端而另一端是固定端的1根內(nèi)輪側(cè)固定柱，安裝在外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體和內(nèi)輪側(cè)固定柱之間，在內(nèi)輪側(cè)固定柱上支撐外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體的多個軸承，與外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體連接，從自由端向固定端方向貫通內(nèi)輪側(cè)固定柱的內(nèi)部，軸端部分擔(dān)負風(fēng)車的輸出軸端功能的圓柱或中空圓筒狀的轉(zhuǎn)矩傳遞軸，例如將軸承在水平方向的風(fēng)力作用在外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體上的風(fēng)壓中心位置的上側(cè)至少設(shè)置1個，在該風(fēng)壓中心位置的下側(cè)至少設(shè)置1個。此外，內(nèi)輪側(cè)固定柱裝載在具有內(nèi)部空間的架臺之上，發(fā)電機在架臺下的內(nèi)部空間中安置在地基上，發(fā)電機輸入軸與從內(nèi)輪側(cè)固定柱的內(nèi)部延伸到架臺內(nèi)部空間中的轉(zhuǎn)矩傳遞軸直接或間接地連接；此外，轉(zhuǎn)矩傳遞軸的上端通過柔性接頭與風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體連接；此外，將用來抑制轉(zhuǎn)矩傳遞軸的振動并導(dǎo)引旋轉(zhuǎn)位置的轉(zhuǎn)矩傳遞用軸承設(shè)置在轉(zhuǎn)矩傳遞軸外周上。
由此，能夠在將發(fā)電機維持為與外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸同心圓的同時直接設(shè)置在外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體的正下方或地基之上，因此，能夠在旋轉(zhuǎn)體正下方的自由的空間中設(shè)置發(fā)電機以及增速機，能夠自由地設(shè)計大小和布置，并且能夠容易地抑制振動，發(fā)電機的大型化變得容易并且擴大了實現(xiàn)高自由度的創(chuàng)意設(shè)計的可能性。此外，由于在跨越風(fēng)壓中心位置的位置，例如外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體的上下2個部位上配設(shè)軸承，所以不需要將風(fēng)車的軸向下方伸長，并且能夠容易地維持使軸振動的負荷和彎曲力矩較小的穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)。
此外，由于發(fā)電機配置在設(shè)置于地面上的架臺之中，所以能夠?qū)L(fēng)車旋轉(zhuǎn)中心、增速機和發(fā)電機不與內(nèi)輪側(cè)固定柱干涉地布置在一個軸上，內(nèi)輪側(cè)固定柱的地基不會與增速機及發(fā)電機干涉而能夠自由地擴大，能夠容易地實現(xiàn)高強度的內(nèi)輪側(cè)固定柱及其地基的設(shè)計，并且能夠?qū)⒄w設(shè)計為勻稱且簡單的外觀。
此外，轉(zhuǎn)矩傳遞軸在將一端與外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體在相互共用旋轉(zhuǎn)中心軸的位置(上端)上通過柔性接頭連接后在內(nèi)輪側(cè)固定柱的內(nèi)部中沿軸向貫通，另一端形成輸出軸端，所以能夠顯著地增加對于外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體與轉(zhuǎn)矩傳遞軸之間的偏心的吸收能力。
此外，通過將轉(zhuǎn)矩傳遞軸做成圓筒狀，能夠減輕轉(zhuǎn)矩傳遞軸的重量，并且增加對偏心的吸收能力。
此外，由于抑制轉(zhuǎn)矩傳遞軸的振動而將用來導(dǎo)引旋轉(zhuǎn)位置的轉(zhuǎn)矩傳遞軸用軸承設(shè)置在轉(zhuǎn)矩傳遞軸的外周上，所以轉(zhuǎn)矩傳遞軸不會較大地振擺而能夠在軸承的余隙范圍內(nèi)穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，懸臂式垂直軸風(fēng)車具備外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體、內(nèi)輪側(cè)固定柱、支撐外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體的多個軸承，通過例如將軸承在水平方向的風(fēng)力作用在外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體上的風(fēng)壓中心位置的上側(cè)至少設(shè)置1個，在該風(fēng)壓中心位置的下側(cè)至少設(shè)置1個，能夠?qū)⒋怪陛S風(fēng)車的全高保持為較低，并且在旋轉(zhuǎn)軸中產(chǎn)生的重復(fù)負荷減少，振動穩(wěn)定性變好。此外，由于作用在作為承受風(fēng)和不平衡負荷的重要部件的固定軸上的負荷是與風(fēng)向大致相反側(cè)的一個方向的負荷，所以能夠大幅地減少振動的產(chǎn)生。
此外，由于能夠?qū)?nèi)輪側(cè)的軸做成固定軸、能夠容易地將該內(nèi)輪側(cè)固定柱設(shè)定為彎曲較少的截面系數(shù)較大的粗尺寸，所以在強度及振動的穩(wěn)定性方面也成為更好的構(gòu)造。此外，由此能夠?qū)?nèi)輪側(cè)固定柱做成中空構(gòu)造，所以能夠?qū)⑴c發(fā)電機連接的電力線及各種控制線配線到內(nèi)輪側(cè)固定柱的內(nèi)部中。
此外，外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體的套筒由于在跨越風(fēng)壓中心位置的位置、例如外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體的上下2個部位上至少受2個軸承支撐，所以軸的應(yīng)變變得很小，固有頻率也變高，能夠交出振擺等引起大振動的可能性。
此外，由于在懸臂式的內(nèi)輪側(cè)固定柱的開放端側(cè)設(shè)置發(fā)電機，所以不需要在風(fēng)車旋轉(zhuǎn)軸下方使用傳遞效率較低及容易成為噪音的發(fā)生源的由齒輪和小齒輪構(gòu)成的齒輪傳遞機構(gòu)。此外，由于沒有必要向下方延伸而能夠?qū)⒋怪陛S風(fēng)車的整體高度降低。
此外，由于將外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩傳遞給發(fā)電機的連軸器設(shè)置成磁式聯(lián)軸器，所以與其他形式相比，能夠?qū)⒙?lián)軸器的輸入輸出端的偏差的容許度設(shè)置的較大，且由偏心帶來的反作用力產(chǎn)生的負荷不會過大地作用在傳遞帽及增速機或發(fā)電機軸承上，能夠幾乎完全地僅傳遞旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩。
此外，根據(jù)本發(fā)明，懸臂式垂直軸風(fēng)車具備外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體、內(nèi)輪側(cè)固定柱、支撐外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體的多個軸承、和圓柱或中空圓筒狀的轉(zhuǎn)矩傳遞軸，通過例如將軸承在水平方向的風(fēng)力作用在外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體上的風(fēng)壓中心位置的上側(cè)至少設(shè)置1個、在該風(fēng)壓中心位置的下側(cè)至少設(shè)置1個，能夠在旋轉(zhuǎn)體正下方的自由的空間中設(shè)置發(fā)電機以及增速機，能夠自由地設(shè)計大小和布置，并且能夠容易地抑制振動，發(fā)電機的大型化變得容易并且擴大了實現(xiàn)高自由度的創(chuàng)意設(shè)計的可能性。此外，由于在跨越風(fēng)壓中心位置的位置、例如外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體的上下2個部位上配設(shè)軸承，所以不需要將風(fēng)車的軸向下方伸長，并且能夠容易地維持使軸振動的負荷和彎曲力矩較小的穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)。
此外，由于發(fā)電機配置在設(shè)置于地面上的架臺之中，所以能夠?qū)L(fēng)車旋轉(zhuǎn)中心、增速機和發(fā)電機不與內(nèi)輪側(cè)固定柱干涉地布置在一個軸上，內(nèi)輪側(cè)固定柱的地基不會與增速機及發(fā)電機干涉而能夠自由地擴大，能夠容易地實現(xiàn)高強度的內(nèi)輪側(cè)固定柱及其地基的設(shè)計，并且能夠?qū)⒄w設(shè)計為勻稱且簡單的外觀。
此外，轉(zhuǎn)矩傳遞軸在將一端與外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體在相互共用旋轉(zhuǎn)中心軸的位置(上端)上通過柔性接頭連接后在內(nèi)輪側(cè)固定柱的內(nèi)部中沿軸向貫通，另一端形成輸出軸端，所以能夠顯著地增加對于外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體與轉(zhuǎn)矩傳遞軸之間的偏心的吸收能力。
此外，通過將轉(zhuǎn)矩傳遞軸做成圓筒狀，能夠減輕轉(zhuǎn)矩傳遞軸的重量，并且增加對偏心的吸收能力。
此外，由于抑制轉(zhuǎn)矩傳遞軸的振動而將用來導(dǎo)引旋轉(zhuǎn)位置的轉(zhuǎn)矩傳遞軸用軸承設(shè)置在轉(zhuǎn)矩傳遞軸的外周上，所以轉(zhuǎn)矩傳遞軸不會較大地振擺而能夠在軸承的余隙范圍內(nèi)穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)。


圖1是表示第1實施方式的懸臂式垂直軸風(fēng)車的結(jié)構(gòu)的部分剖開立體圖。
圖2是表示第1實施方式的懸臂式垂直軸風(fēng)車10的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖3是記載了有關(guān)作用在旋轉(zhuǎn)軸上的風(fēng)力的試算結(jié)果的圖。
圖4是表示第2實施方式的懸臂式垂直軸風(fēng)車10A的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖5是表示使用柔性接頭的其他連接例的圖。
標號說明8柱12安裝部14、32內(nèi)輪側(cè)固定柱16發(fā)電機17外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體
18葉片20支撐臂22、31外輪套筒24轉(zhuǎn)矩傳遞帽26增速機28聯(lián)軸器30a、30b、30c軸承33柔性接頭34轉(zhuǎn)矩傳遞軸35架臺36防塵密封37轉(zhuǎn)矩傳遞軸用軸承70旋轉(zhuǎn)軸具體實施方式
下面，對本發(fā)明的第1實施方式的懸臂式垂直軸風(fēng)車進行說明。圖1是表示懸臂式垂直軸風(fēng)車10的結(jié)構(gòu)的部分剖開立體圖。圖2是表示懸臂式垂直軸風(fēng)車10的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
如圖1及圖2所示，在垂直軸風(fēng)車10中，設(shè)有安裝在電線桿或其他柱8上的安裝部12、下端固定在安裝部12上并通過軸承30a、30b、30c支撐垂直軸風(fēng)車10的外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17的懸臂式的內(nèi)輪側(cè)固定柱14、設(shè)置在該內(nèi)輪側(cè)固定柱14的開放端側(cè)的發(fā)電機16、和通過風(fēng)力而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17。
在外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17中，設(shè)有將風(fēng)速變換為升力而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的葉片18、上下支撐葉片18的流線形截面的支撐臂20、安裝支撐臂20的外輪套筒22、和將外輪套筒22的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩傳遞給發(fā)電機16的轉(zhuǎn)矩傳遞帽24。
該圖所示的“G”表示外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17受風(fēng)時施加的力的平均位置(稱作風(fēng)壓中心)。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于內(nèi)輪側(cè)固定柱14不旋轉(zhuǎn)，所以能夠不考慮慣性力矩等而容易地將內(nèi)輪側(cè)固定柱14設(shè)置為彎曲較少的截面系數(shù)較大的粗的齒輪。由此，能夠?qū)?nèi)輪側(cè)固定柱14做成中空構(gòu)造(參照圖2)，所以能夠?qū)⑦B接在發(fā)電機16上的電力線及各種控制線配線到內(nèi)輪側(cè)固定柱14的內(nèi)部中。
此外，外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17的外輪套筒22由于以跨越風(fēng)壓位置的2個部位的軸承(例如軸承30a、30b、30c)支撐徑向的力，所以外輪套筒22的應(yīng)變變得很小，固有頻率也較高，能夠減小因振擺等引起較大振動的可能性。
在圖1及圖2所示的例子中，在發(fā)電機16的輸入軸上安裝有增速機26，將外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17的旋轉(zhuǎn)的發(fā)電電壓調(diào)節(jié)為較高。在傳遞帽24與增速機26之間設(shè)有柔軟型的聯(lián)軸器28，該聯(lián)軸器28具有將外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩通過增速機26傳遞給發(fā)電機16的功能，并且可將兩軸間的偏差及傾斜、距離的變動吸收。聯(lián)軸器28既可以采用使用橡膠、彈簧等彈性體及歐式、夾頭式的接觸式的聯(lián)軸器，也可以采用利用磁力的磁式聯(lián)軸器等非接觸式的聯(lián)軸器。
在以往的垂直軸風(fēng)車中，將發(fā)電機設(shè)置在風(fēng)車轉(zhuǎn)子的下方、通過齒輪傳遞機構(gòu)傳遞風(fēng)車轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的例子較多。如本發(fā)明那樣，在使旋轉(zhuǎn)體為外輪側(cè)的構(gòu)造中，由于能夠使懸臂構(gòu)造的內(nèi)輪側(cè)固定柱14貫通到外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17的上部，所以能夠進行將發(fā)電機16和組合式的增速機26容易地配置在內(nèi)輪側(cè)固定柱14的前端(上端)上的設(shè)計。此外，傳遞旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的傳遞帽24能夠兼具作為遮蔽發(fā)電機16及增速機26、聯(lián)軸器28的蓋的功能。
另外，在要將發(fā)電機設(shè)置在軸承的下方的情況下，需要在外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體上安裝齒輪，并在發(fā)電機側(cè)安裝小齒輪、并且需要設(shè)置罩住這些傳遞機構(gòu)的蓋類或防水構(gòu)造。由上述齒輪和小齒輪構(gòu)成的齒輪傳遞機構(gòu)是傳遞效率較低或成為噪音的發(fā)生源的可能性較高的構(gòu)造。
此外，特別是通過使用磁式聯(lián)軸器，聯(lián)軸器用盤不與聯(lián)軸器機構(gòu)主體直接接觸，而是一邊保持著空隙一邊通過磁力將旋轉(zhuǎn)運動向增速機26側(cè)傳遞，所以聯(lián)軸器的輸入輸出兩軸間的偏心的容許度變大，由偏心帶來的反作用力所產(chǎn)生的負荷不會過大地施加給傳遞帽24或增速機以及發(fā)電機軸承，能夠幾乎完全地只傳遞旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩。在外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩以外的力和力矩都由軸承30a、30b、30c支撐。
在內(nèi)輪側(cè)固定柱14與外輪套筒22之間設(shè)有軸承30a、30b、30c，內(nèi)輪側(cè)固定柱14可轉(zhuǎn)動地支撐著外輪套筒22。外輪套筒22一邊承受外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17整體的重量和所有動態(tài)的力及力矩，一邊繞內(nèi)輪側(cè)固定柱14的外周旋轉(zhuǎn)。
在圖1及圖2所示的例子中，軸承30a、30b使用背面配合在一起的能夠支撐徑向負荷和軸向負荷兩者的負荷的角接觸軸承，但本發(fā)明并不限于該組合，也可以使用圓錐滾珠軸承，也可以獨力地設(shè)置徑向軸承及推力軸承。此外，在圖2所示的例子中，在軸承30c中使用可支撐徑向負荷的球軸承，但本發(fā)明并不限于球軸承。此外，在圖1所示的例子中，在軸承30a的上方設(shè)有防塵密封36，對于軸承30a防止塵?；烊爰八只烊?。
如圖1及圖2所示，在本發(fā)明中，在跨越風(fēng)力作用在垂直軸風(fēng)車10的外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17(旋轉(zhuǎn)體)上的風(fēng)壓中心位置G的位置上，設(shè)有具有徑向軸承功能的外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17的軸承30a、30b、30c。通過采用該構(gòu)造，能夠大幅地減小風(fēng)力作用帶來的外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17的彎曲、和該彎曲帶來的振擺，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17的支撐系統(tǒng)。所以，能夠大幅地減小外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17的振動、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)整體的共振以及噪音的產(chǎn)生。
上述軸承30a、30b及30c的間隔優(yōu)選為至少充分地離開軸承內(nèi)徑的5倍以上距離而配置。此外，通過在風(fēng)力作用在垂直軸風(fēng)車10的外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17(旋轉(zhuǎn)體)上的風(fēng)壓中心位置G上設(shè)置徑向軸承，也能夠取得同樣的作用、效果。
圖3中記載著關(guān)于作用在旋轉(zhuǎn)軸上的風(fēng)力的試算結(jié)果。例如，在2片翼風(fēng)車的葉片的翼弦長為0.2m、葉片的翼展為1.8m的情況下，在從旋轉(zhuǎn)的葉片的一個方向受到風(fēng)速(V＝12m/s)的情況下(使葉片的翼面方向的阻力系數(shù)CD≈2的情況下)，1片葉片在旋轉(zhuǎn)1周的期間受到1次大約65N的阻力，再旋轉(zhuǎn)180度時，受到反方向的力-65N的阻力。第2片葉片簡單化來說也受到同樣的阻力，所以在2片葉片中，在單側(cè)方向上受到合計約130N的負荷。如果風(fēng)車旋轉(zhuǎn)一周，則+130N和-130N的較大的重復(fù)變動負荷作用在軸旋轉(zhuǎn)型的風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)軸上，該負荷的變動成為旋轉(zhuǎn)軸70的振擺的原因。
這樣，在本實施方式中，具備具有多個葉片18并通過風(fēng)力而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17、上端為自由端而下端為固定端的內(nèi)輪側(cè)固定柱14、和設(shè)在外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17與內(nèi)輪側(cè)固定柱14之間的軸承30a、30b、30c，軸承30a、30b、30c設(shè)在外輪套筒22的上下端的2個部位上。此外，在內(nèi)輪側(cè)固定柱的上端上設(shè)有發(fā)電機，在外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17與發(fā)電機之間設(shè)有將外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩傳遞給發(fā)電機16的磁式聯(lián)軸器28。
由此，能夠?qū)⒋怪陛S風(fēng)車自身的整體高度壓低，并且在旋轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生的重復(fù)負荷減少，振動穩(wěn)定性變好。此外，作用在作為承受風(fēng)和轉(zhuǎn)子不平衡負荷的重要部件的固定軸上的負荷由于是與風(fēng)向大致相反側(cè)的一方向的負荷，所以能夠大幅地減少振動的產(chǎn)生。
此外，由于能夠?qū)?nèi)輪側(cè)固定柱14容易地設(shè)定為彎曲較少的截面系數(shù)較大的粗的尺寸，所以在強度及振動的穩(wěn)定性方面形成很好的構(gòu)造。此外，由此能夠?qū)?nèi)輪側(cè)固定柱14做成中空構(gòu)造，所以能夠?qū)⑦B接在發(fā)電機16上的電力線及各種控制線配線在內(nèi)輪側(cè)固定柱14的內(nèi)部。
此外，外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17的套筒22由于在跨越風(fēng)壓中心位置的2個位置上受軸承30a、30b、30c的支撐，所以軸的應(yīng)變很小，固有頻率也變高，因振擺等引起大振動的可能性減小。
此外，由于使用磁式聯(lián)軸器28，所以與其他形式相比較，能夠特別地增大聯(lián)軸器的輸入輸出兩軸間的偏心的容許度，由偏心帶來的反作用力產(chǎn)生的負荷不會過大地施加在傳遞帽或增速機26以及發(fā)電機16的軸承上，能夠幾乎完全地僅傳遞旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩。
下面對本發(fā)明的第2實施方式的懸臂式垂直軸風(fēng)車進行說明。圖4是表示懸臂式垂直軸風(fēng)車10A的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
如圖4所示，懸臂式垂直軸風(fēng)車10A具備由葉片18、支撐臂20及外輪套筒31構(gòu)成的外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17；支撐外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17的懸臂式的內(nèi)輪側(cè)固定柱32；設(shè)在外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17與內(nèi)輪側(cè)固定柱32之間的軸承30a、30b、30c；轉(zhuǎn)矩傳遞軸34；架臺35；發(fā)電機16；增速機26；聯(lián)軸器28；轉(zhuǎn)矩傳遞軸用軸承36。
葉片18通過支撐臂20被安裝在外輪套筒31上。在該例中，支撐臂20被設(shè)在上、中、下的3個位置上。外輪套筒31通過軸承30a、30b、30c支撐在內(nèi)輪側(cè)固定柱32上。軸承30a、30b、30c設(shè)置在跨越風(fēng)力對外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17作用的風(fēng)壓中心位置G上，即軸承30a、30b設(shè)置在外輪套筒31的上部，軸承30c設(shè)在外輪套筒31的下部。
內(nèi)輪側(cè)固定柱32是中空圓筒狀，上端是自由端，下端是固定端。該內(nèi)輪側(cè)固定柱32的下端固定在架臺35上。
此外，轉(zhuǎn)矩傳遞軸34形成為中空圓筒狀，在上端通過柔性接頭33連接在外輪套筒31上。該轉(zhuǎn)矩傳遞軸34在內(nèi)輪側(cè)固定柱的內(nèi)部中從自由端向固定端方向貫通而插入到架臺35中，其下端的軸端部分負擔(dān)風(fēng)車的輸出軸端功能。此外，轉(zhuǎn)矩傳遞軸34的下端受轉(zhuǎn)矩傳遞軸用軸承36導(dǎo)引。
增速機26和發(fā)電機16配置在架臺35的內(nèi)部的地基上，并且通過聯(lián)軸器28與轉(zhuǎn)矩傳遞軸34的下端連接。外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩通過轉(zhuǎn)矩傳遞軸34向發(fā)電機16傳送。
圖5是表示使用柔性接頭33的其他連接例的圖。如圖5所示，在將轉(zhuǎn)矩傳遞軸34與外輪套筒31連接時，轉(zhuǎn)矩傳遞軸34的上端通過螺釘固定在柔性接頭33的中央部。此外，外輪套筒31的上端形成有凸緣部，該凸緣部被固定在柔性接頭33的外周部上。
這樣，在本實施方式中，具備通過風(fēng)力而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17；上端為自由端而下端為固定端的圓筒狀的內(nèi)輪側(cè)固定柱32；設(shè)在外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17與內(nèi)輪側(cè)固定柱32之間的軸承30a、30b、30c；上端連接在外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17上、以使其具有與風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體相同的旋轉(zhuǎn)中心軸、并且沿軸向貫通內(nèi)輪側(cè)固定柱32的內(nèi)部、下端形成輸出軸端的中空圓筒狀的轉(zhuǎn)矩傳遞軸34，轉(zhuǎn)矩傳遞軸34的上端通過柔性接頭33連接在外輪套筒31上，下端受轉(zhuǎn)矩傳遞軸用軸承36導(dǎo)引。
由此，能夠在將發(fā)電機16維持與風(fēng)車的外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17的旋轉(zhuǎn)軸同心圓的同時，能夠直接設(shè)置在外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17的正下方并且地基的上方，因此，由于將發(fā)電機16及增速機26設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體正下方的自由的空間中，所以能夠自由地設(shè)計大小和配置，并且能夠容易地抑制振動，發(fā)電機16的大型化變得容易，并且增大了實現(xiàn)自由度較高的創(chuàng)意設(shè)計的可能性。此外，由于在跨越風(fēng)壓中心的位置、例如上下地配設(shè)軸承，所以不需要將風(fēng)車的軸向下方伸長，并且能夠容易地維持使軸振動的負荷以及彎曲力矩較小的穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)。
此外，由于發(fā)電機16配置在設(shè)于地面上的架臺35之中，所以能夠?qū)L(fēng)車旋轉(zhuǎn)中心、增速機26以及發(fā)電機16不與內(nèi)輪側(cè)固定柱32干涉地布置在一個軸上，內(nèi)輪側(cè)固定柱32的地基不與增速機26及發(fā)電機16干涉而自由地擴大，能夠容易地實現(xiàn)高強度的內(nèi)輪側(cè)固定柱32及其地基的設(shè)計，并且能夠?qū)⒄w設(shè)計成勻稱且簡單的外觀。
此外，轉(zhuǎn)矩傳遞軸34在將一端與外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17在相互共用旋轉(zhuǎn)中心軸的位置上，通過柔性接頭33連接后，沿軸向貫通內(nèi)輪側(cè)固定柱32的內(nèi)部，另一端形成輸出軸端，所以能夠顯著地增加對于外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體17與轉(zhuǎn)矩傳遞軸34之間的偏心的吸收能力。
此外，通過將轉(zhuǎn)矩傳遞軸34做成了中空圓筒狀，能夠減輕轉(zhuǎn)矩傳遞軸34的重量，并且增加對偏心的吸收能力。
此外，由于抑制轉(zhuǎn)矩傳遞軸34的振動而將用來導(dǎo)引旋轉(zhuǎn)位置的轉(zhuǎn)矩傳遞軸用軸承36設(shè)置在轉(zhuǎn)矩傳遞軸34的外周上，所以轉(zhuǎn)矩傳遞軸34不會較大地振擺，而能夠在軸承30a、30b、30c的余隙范圍內(nèi)穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)。
另外，在上述實施方式中，在內(nèi)輪側(cè)固定柱14與外輪套筒22之間(或在內(nèi)輪側(cè)固定柱32與外輪套筒31之間)，做成了將2個軸承30a、30b設(shè)置在上部的結(jié)構(gòu)，但并不限于此。例如也可以在上部只設(shè)置1個軸承30a。
此外，在上述實施方式中，對于將軸承30a、30b、30c設(shè)置在外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體的上下2個部位上的情況進行了說明，但并不限于此。也可以設(shè)置在跨越風(fēng)壓中心位置的其他位置上。
此外，在上述實施方式中，對于在上下2個部位使用具有作為徑向軸承的功能的軸承30a、30b、30c的情況進行了說明，但并不限于此。例如，也可以在第1實施方式的懸臂式垂直軸風(fēng)車10中，在上部設(shè)置徑向軸承、而在下部設(shè)置推力軸承。此外，也可以在第2實施方式的懸臂式垂直軸風(fēng)車10A中，在上部設(shè)置推力軸承、而在下部設(shè)置徑向軸承。
此外，在上述實施方式中，對轉(zhuǎn)矩傳遞軸34為中空圓筒狀的情況進行了說明，但并不限于此。也可以將轉(zhuǎn)矩傳遞軸34做成圓柱狀。
此外，在上述第1實施方式的懸臂式垂直軸風(fēng)車10中，以下端為固定端的例子進行了說明，但并不限于此。
此外，圖1、圖2、圖4中翼的形狀是直線翼型，但只要是在風(fēng)車上部沒有支撐線纜的懸臂構(gòu)造就可以，翼的形狀也可以是曲線狀。
工業(yè)實用性有關(guān)本發(fā)明的懸臂式垂直軸風(fēng)車，能夠在具有升力型的較高的輸出性能的同時，預(yù)防旋轉(zhuǎn)機構(gòu)整體的振動問題而實現(xiàn)高運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和可靠性以及耐久性、并且還能夠帶來對城市型特別重要的創(chuàng)意設(shè)計方面的自由度而能夠進行優(yōu)秀的創(chuàng)意設(shè)計，可以說是非常適合設(shè)置在人們的生活圈中的城市型風(fēng)力發(fā)電機的技術(shù)。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1、(修正后)一種懸臂式垂直軸風(fēng)車，其特征在于，具備外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體，具有多個葉片，通過風(fēng)力而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩；1根具有中空構(gòu)造的內(nèi)輪側(cè)固定柱，一端是不受外部約束的自由端，另一端是固定端；多個軸承，安裝在上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體和上述內(nèi)輪側(cè)固定柱之間，在內(nèi)輪側(cè)固定柱上支撐上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體；將與上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體的上述固定柱自由端相對或相鄰的位置作為上述旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的輸出端。
2、(修正后)一種懸臂式垂直軸風(fēng)車，其特征在于，具備外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體，具有多個葉片，通過風(fēng)力而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩；1根具有中空構(gòu)造的內(nèi)輪側(cè)固定柱，一端是不受外部約束的自由端，另一端是固定端；多個軸承，安裝在上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體和上述內(nèi)輪側(cè)固定柱之間，在內(nèi)輪側(cè)固定柱上支撐上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體；將與上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體的上述固定柱自由端相對或相鄰的位置作為上述旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的輸出端；在水平方向的風(fēng)力作用于上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體上的風(fēng)壓中心位置的上側(cè)至少設(shè)置1個上述軸承，在上述風(fēng)壓中心位置的下側(cè)至少設(shè)置1個上述軸承。
3、(修正后)如權(quán)利要求1或2所述的懸臂式垂直軸風(fēng)車，其特征在于，具備發(fā)電機，裝載在上述內(nèi)輪側(cè)固定柱的自由端，旋轉(zhuǎn)主軸直接或通過增速機等與上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體的輸出端連接。
4、如權(quán)利要求3所述的懸臂式垂直軸風(fēng)車，其特征在于，在上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體與上述發(fā)電機之間，設(shè)有將上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩傳遞給上述發(fā)電機的磁式聯(lián)軸器。
5、(修正后)一種懸臂式垂直軸風(fēng)車，其特征在于，具備
外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體，具有多個葉片，通過風(fēng)力而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩；1根內(nèi)輪側(cè)固定柱，一端是不受外部約束的自由端，另一端是固定端；多個軸承，安裝在上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體和上述內(nèi)輪側(cè)固定柱之間，在內(nèi)輪側(cè)固定柱上支撐上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體；圓柱或中空圓筒狀的轉(zhuǎn)矩傳遞軸，將與上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體的上述固定柱自由端相對或相鄰的位置作為上述旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的輸出端，連接在該輸出端上，從自由端向固定端方向貫通上述內(nèi)輪側(cè)固定柱的內(nèi)部，從而軸的下端部分擔(dān)負風(fēng)車的輸出軸端的功能。
6、如權(quán)利要求5所述的懸臂式垂直軸風(fēng)車，其特征在于，上述內(nèi)輪側(cè)固定柱裝載在具有內(nèi)部空間的架臺之上，發(fā)電機被安裝在上述架臺下的內(nèi)部空間的地基上，發(fā)電機輸入軸與從上述內(nèi)輪側(cè)固定柱的內(nèi)部延伸到架臺內(nèi)部空間的上述轉(zhuǎn)矩傳遞軸直接或間接地連接。
7、(修正后)如權(quán)利要求6所述的懸臂式垂直軸風(fēng)車，其特征在于，上述轉(zhuǎn)矩傳遞軸的上端通過柔性接頭與上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體的上述輸出端連接。
8、如權(quán)利要求5至7中任一項所述的懸臂式垂直軸風(fēng)車，其特征在于，將用來抑制上述轉(zhuǎn)矩傳遞軸的振動并導(dǎo)引旋轉(zhuǎn)位置的轉(zhuǎn)矩傳遞軸用軸承設(shè)置在上述轉(zhuǎn)矩傳遞軸外周上。
9、(修正后)一種懸臂式垂直軸風(fēng)車，其特征在于，具備外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體，具有多個葉片，通過風(fēng)力而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩；1根內(nèi)輪側(cè)固定柱，一端是不受外部約束的自由端，另一端是固定端；多個軸承，安裝在上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體和上述內(nèi)輪側(cè)固定柱之間，在內(nèi)輪側(cè)固定柱上支撐上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體；圓柱或中空圓筒狀的轉(zhuǎn)矩傳遞軸，將與上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體的上述固定柱自由端相對或相鄰的位置作為上述旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的輸出端，連接在該輸出端上，從自由端向固定端方向貫通上述內(nèi)輪側(cè)固定柱的內(nèi)部，從而軸的下端部分擔(dān)負風(fēng)車的輸出軸端功能；上述軸承在水平方向的風(fēng)力作用于上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體上的風(fēng)壓中心位置的上側(cè)至少設(shè)置1個上述軸承，在上述風(fēng)壓中心位置的下側(cè)至少設(shè)置1個上述軸承。
10、如權(quán)利要求9所述的懸臂式垂直軸風(fēng)車，其特征在于，上述內(nèi)輪側(cè)固定柱裝載在具有內(nèi)部空間的架臺之上，發(fā)電機安裝在上述架臺下的內(nèi)部空間的地基上，發(fā)電機輸入軸與從上述內(nèi)輪側(cè)固定柱的內(nèi)部延伸到架臺內(nèi)部空間中的上述轉(zhuǎn)矩傳遞軸直接或間接地連接。
權(quán)利要求
1.一種懸臂式垂直軸風(fēng)車，其特征在于，具備外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體，具有多個葉片，通過風(fēng)力而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩；1根具有中空構(gòu)造的內(nèi)輪側(cè)固定柱，一端是不受外部約束的自由端，另一端是固定端；多個軸承，安裝在上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體和上述內(nèi)輪側(cè)固定柱之間，在內(nèi)輪側(cè)固定柱上支撐上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體。
2.一種懸臂式垂直軸風(fēng)車，其特征在于，具備外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體，具有多個葉片，通過風(fēng)力而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩；1根具有中空構(gòu)造的內(nèi)輪側(cè)固定柱，一端是不受外部約束的自由端，另一端是固定端；多個軸承，安裝在上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體和上述內(nèi)輪側(cè)固定柱之間，在內(nèi)輪側(cè)固定柱上支撐上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體；在水平方向的風(fēng)力作用于上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體上的風(fēng)壓中心位置的上側(cè)至少設(shè)置1個上述軸承、在上述風(fēng)壓中心位置的下側(cè)至少設(shè)置1個上述軸承。
3.如權(quán)利要求1或2所述的懸臂式垂直軸風(fēng)車，其特征在于，在上述內(nèi)輪側(cè)固定柱的自由端側(cè)設(shè)有發(fā)電機。
4.如權(quán)利要求3所述的懸臂式垂直軸風(fēng)車，其特征在于，在上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體與上述發(fā)電機之間，設(shè)有將上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩傳遞給上述發(fā)電機的磁式聯(lián)軸器。
5.一種懸臂式垂直軸風(fēng)車，其特征在于，具備外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體，具有多個葉片，通過風(fēng)力而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩；1根內(nèi)輪側(cè)固定柱，一端是不受外部約束的自由端，另一端是固定端；多個軸承，安裝在上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體和上述內(nèi)輪側(cè)固定柱之間，在內(nèi)輪側(cè)固定柱上支撐上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體；圓柱或中空圓筒狀的轉(zhuǎn)矩傳遞軸，與上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體連接，從自由端向固定端方向貫通上述內(nèi)輪側(cè)固定柱的內(nèi)部，從而軸的下端部分擔(dān)負風(fēng)車的輸出軸端的功能。
6.如權(quán)利要求5所述的懸臂式垂直軸風(fēng)車，其特征在于，上述內(nèi)輪側(cè)固定柱裝載在具有內(nèi)部空間的架臺之上，發(fā)電機被安裝在上述架臺下的內(nèi)部空間的地基上，發(fā)電機輸入軸與從上述內(nèi)輪側(cè)固定柱的內(nèi)部延伸到架臺內(nèi)部空間的上述轉(zhuǎn)矩傳遞軸直接或間接地連接。
7.如權(quán)利要求6所述的懸臂式垂直軸風(fēng)車，其特征在于，上述轉(zhuǎn)矩傳遞軸的上端通過柔性接頭與上述風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體連接。
8.如權(quán)利要求5至7中任一項所述的懸臂式垂直軸風(fēng)車，其特征在于，將用來抑制上述轉(zhuǎn)矩傳遞軸的振動并導(dǎo)引旋轉(zhuǎn)位置的轉(zhuǎn)矩傳遞軸用軸承設(shè)置在上述轉(zhuǎn)矩傳遞軸外周上。
9.一種懸臂式垂直軸風(fēng)車，其特征在于，具備外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體，具有多個葉片，通過風(fēng)力而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩；1根內(nèi)輪側(cè)固定柱，一端是不受外部約束的自由端，另一端是固定端；多個軸承，安裝在上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體和上述內(nèi)輪側(cè)固定柱之間，在內(nèi)輪側(cè)固定柱上支撐上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體；圓柱或中空圓筒狀的轉(zhuǎn)矩傳遞軸，與上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體連接，從自由端向固定端方向貫通上述內(nèi)輪側(cè)固定柱的內(nèi)部，從而軸端部分擔(dān)負風(fēng)車的輸出軸端的功能；在水平方向的風(fēng)力作用于上述外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體上的風(fēng)壓中心位置的上側(cè)至少設(shè)置1個上述軸承，在上述風(fēng)壓中心位置的下側(cè)至少設(shè)置1個上述軸承。
10.如權(quán)利要求9所述的懸臂式垂直軸風(fēng)車，其特征在于，上述內(nèi)輪側(cè)固定柱裝載在具有內(nèi)部空間的架臺之上，發(fā)電機安裝在上述架臺下的內(nèi)部空間的地基上，發(fā)電機輸入軸與從上述內(nèi)輪側(cè)固定柱的內(nèi)部延伸到架臺內(nèi)部空間中的上述轉(zhuǎn)矩傳遞軸直接或間接地連接。
全文摘要
本發(fā)明目的是提供一種在旋轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生的重復(fù)負荷較少、具有高度的振動穩(wěn)定性和低噪音性的懸臂式垂直軸風(fēng)車。具備通過風(fēng)力而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的垂直軸風(fēng)車(10)的外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體(17)、通過軸支撐徑向的力的軸承(30a、30b、30c)支撐垂直軸風(fēng)車(10)的外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體(17)的懸臂式的內(nèi)輪側(cè)固定柱(14)、以及存在于跨越風(fēng)力作用在垂直軸風(fēng)車(10)的外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體(17)上的風(fēng)壓中心位置的位置上、軸支撐外輪側(cè)旋轉(zhuǎn)體(17)和內(nèi)輪側(cè)固定柱(14)的軸承(30a、30b、30c)。
文檔編號F03D11/02GK1938517SQ20058001040
公開日2007年3月28日 申請日期2005年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者橫井正 申請人:株式會社Ipb