[發明專利]垂直軸型風車用軸承及垂直軸型風力發電裝置

有效

• 申請號: 201280058026.0
• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN103958910A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 淺生利之;飯田勝也;會田智幸;林勇樹;咲山隆
• 申請（專利權）人: THK株式會社
• 主分類號: F16C19/14
• 分類號: F16C19/14;F03D3/06;F03D11/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 劉文海

技術領域

本發明涉及垂直軸型風車用軸承及垂直軸型風力發電裝置。

本申請基于2011年11月29日在日本提出申請的特愿2011-260317號而主張優先權，并將其內容援引于此。

背景技術

作為利用流體的流動來進行發電的垂直軸型流體發電裝置，開發出例如利用風(工作流體)的流動的風力發電裝置。這樣的垂直軸型風力發電裝置具備軸體、多個葉片(風車)、支承體及發電機。

多個葉片繞著軸體的中心軸隔開間隔地排列，且與該軸體連接。支承體經由軸承將軸體支承為能夠繞中心軸旋轉。發電機將軸體沿周向旋轉所得的機械能轉換成電能而發電。

例如，在專利文獻1記載的風力發電裝置中，連結有垂直翼(葉片)的旋轉機構(軸體)相對于地面沿著鉛垂方向(與水平面垂直的方向)延伸設置。該旋轉機構經由一對軸承(球軸承)能夠旋轉地支承于中間固定軸(支承體)。

【在先技術文獻】

【專利文獻】

【專利文獻1】日本特開2006-207374號公報

發明內容

【發明要解決的課題】

然而，在現有的垂直風力發電裝置中存在以下課題。軸體設定為確保強度所必需的直徑。并且，與該軸體的直徑對應而選定例如70XX系等(JISB1512)市場上流通的球軸承。然而，在這樣選定的球軸承中，額定載荷過大(超規格)。另外，球軸承的負載容量(額定動載荷或額定靜載荷)也大，因此轉矩抗力也會增大。因此，軸體的旋轉(尤其是低風速域中的旋轉)受到阻礙而使發電效率降低，成為效率差的風車。

本發明的目的在于提供一種轉矩抗力小，能夠使軸體順暢地旋轉來提高發電效率的垂直軸型風車用軸承及垂直軸型風力發電裝置。

【用于解決課題的方案】

本發明的垂直軸型風車用軸承的第一實施方式為，垂直軸型風車用軸承是將垂直軸型風車的垂直軸支承為能夠旋轉的軸承，其中，以滿足所需的起動轉矩和額定載荷的方式來選定滾珠的直徑和滾道槽的曲率。

本發明的垂直軸型風車用軸承的第二實施方式以第一實施方式為基礎，所述滾道槽的曲率為54％以上且100％以下。

本發明的垂直軸型風車用軸承的第三實施方式以第一或第二實施方式為基礎，所述滾珠的直徑相對于所述垂直軸的直徑的比率為20％以下。

本發明的垂直軸型風車用軸承的第四實施方式以第一至第三實施方式中的任一方式為基礎，在所述垂直軸的外周面形成有所述滾珠的滾道槽。

本發明的垂直軸型風力發電裝置的實施方式為，具備：繞著沿垂直方向延伸的中心軸旋轉的風車；沿著所述中心軸配置且與所述風車連結的軸體；經由軸承將所述軸體支承為能夠繞所述中心軸旋轉的支承體；通過所述軸體的旋轉而發電的發電機，其中，所述軸承為本發明的第一～第四實施方式中的任一實施方式的垂直軸型風車用軸承。

【發明效果】

根據本發明，能夠實現轉矩抗力小，可使軸體順暢地旋轉且提高發電效率的垂直軸型風車用軸承及垂直軸型風力發電裝置。

附圖說明

圖1是表示本發明的第一實施方式的垂直軸型風力發電裝置的外觀圖。

圖2是表示本發明的第一實施方式的垂直軸型風力發電裝置的側剖視圖。

圖3是表示本發明的第一實施方式的軸承的圖。

圖4是將用于滿足軸承的要求性能的滾道槽曲率與滾珠比的關系曲線圖表化而成的圖表。

圖5是表示本發明的第二實施方式的垂直軸型風力發電裝置及軸承的側剖視圖。

具體實施方式

(第一實施方式)

圖1是表示第一實施方式的垂直軸型風力發電裝置10的外觀圖。圖2是表示垂直軸型風力發電裝置10的側剖視圖。

如圖1、圖2所示，垂直軸型風力發電裝置(垂直軸型流體發電裝置)10具有承受風(工作流體)W而進行旋轉的旋轉機構10A、將由旋轉機構10A得到的機械能轉換成電能的發電機構10B。

旋轉機構10A具備承受風W的風車1、與風車1連結的旋轉軸(軸體)2、及經由軸承3將旋轉軸2支承為能夠繞中心軸C旋轉的殼體(支承體)4。

發電機構10B具備將旋轉軸2沿周向(繞中心軸C)旋轉所得的機械能轉換成電能而發電的發電機5。

上述的旋轉機構10A及發電機構10B配設于在地面F上豎立設置且沿鉛垂方向延伸的塔架(支柱)6的上部。