本申請是申請日為2006年5月22日的國家申請?zhí)枮?00680019351.0的名稱為“水平軸風車”的母案申請的分案申請，其中，母案申請的國際申請?zhí)枮镻CT/JP2006/310138。

技術領域

本發(fā)明涉及一種逆風型水平軸風車在暴風時的待機。

背景技術

眾所周知，所謂水平軸風車廣泛地應用于商用。通常的水平軸風車的結(jié)構為，具有：轉(zhuǎn)子，其是從輪轂呈放射狀地安裝至少2片或2片以上的葉片而成；機艙(nacelle)，其與輪轂連接，同時經(jīng)由沿大致水平方向延伸的主軸而軸支撐該轉(zhuǎn)子；以及塔架(tower)，其沿大致鉛垂方向設置，同時可自由偏航旋轉(zhuǎn)地支撐機艙。

并且，當前在水平軸風車中還設有以下控制單元：偏航驅(qū)動單元，其可自由地驅(qū)動控制機艙的偏航(yaw)旋轉(zhuǎn)；偏航制動器，其對偏航旋轉(zhuǎn)進行制動；以及主軸制動器等，其對轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)進行制動。另外，當前的商業(yè)風車的大多采取逆風型的水平軸風車的結(jié)構。逆風型的水平軸風車，是配置在塔架的上風側(cè)的轉(zhuǎn)子進行旋轉(zhuǎn)而發(fā)電的結(jié)構。

通常，風車的設計強度受到在暴風中處于待機狀態(tài)時所承受的負載較大影響。必須假定同時產(chǎn)生停電的情況而設定暴風時的風車負載。下面，說明與水平軸風車的待機方法相關的具有代表性的現(xiàn)有技術1～5。

(現(xiàn)有技術1)

現(xiàn)有技術1是通常的逆風·失速控制風車，在暴風時由制動器固定主軸而進行待機。基本上在待機時將偏航固定。通過進行偏航控制而使轉(zhuǎn)子與風向平行，實現(xiàn)負載的降低。即使能夠控制偏航，在進行偏航控制所需的電源被切斷的情況下、或與偏航控制相關的某個設備發(fā)生故障的情況下，也有可能承受來自全方位的暴風。由此，必須假定來自全方位的暴風而進行設計。通常，在失速控制器的情況下，在產(chǎn)生來自正面及背面的暴風時產(chǎn)生很大的負載。

(現(xiàn)有技術2)

現(xiàn)有技術2是通常的逆風·槳距控制器，在暴風時，使轉(zhuǎn)子空轉(zhuǎn)、將偏航固定而進行待機。在槳距控制器中，控制偏航而使轉(zhuǎn)子朝向上風側(cè)，實現(xiàn)負載降低，但這是以具有偏航控制所必需的電源、同時各設備無故障地進行工作為前提的。通常在槳距控制器的情況下，在橫向風及來自斜前方/后方的暴風時，產(chǎn)生很大的負載。圖3所示的模型A是現(xiàn)有技術2的待機狀態(tài)。

(現(xiàn)有技術3)

現(xiàn)有技術3是逆風·槳距控制器，在暴風時，在確保所有葉片成為順槳后，通過偏航控制使機艙方位角反轉(zhuǎn)大約180(deg)，由扭矩較小的偏航制動器進行保持而待機(例如，參照非專利文獻1、專利文獻2)。由此，在暴風時，轉(zhuǎn)子被吹向下風側(cè)，能夠減少作用在塔架上的負載?，F(xiàn)有技術3的待機狀態(tài)，在外觀上與現(xiàn)有技術5相同。圖3所示的模型B，是現(xiàn)有技術3及5的待機狀態(tài)。

(現(xiàn)有技術4)

現(xiàn)有技術4是順風風車·槳距控制器，在暴風時，確保所有葉片成為順槳，使轉(zhuǎn)子空轉(zhuǎn)，以自由偏航的方式進行待機。由此，在暴風時，轉(zhuǎn)子被吹向下風側(cè)，能夠減少作用在塔架上的負載。圖3所示的模型C是現(xiàn)有技術4的待機狀態(tài)。

(現(xiàn)有技術5)

現(xiàn)有技術5是專利文獻1所述的順風風車·槳距控制器，在確保所有葉片順槳后，一片一片地使葉片的槳距角改變大約180(deg)，以自由偏航的方式在暴風時待機。與從葉片前緣受風的情況相比，在從后緣受風的情況下，由于最大升力系數(shù)大幅減少，另外偏航保持扭矩也較小，所以在其他部位產(chǎn)生的負載變小。現(xiàn)有技術5的待機狀態(tài)，在外觀上與現(xiàn)有技術3相同。圖3所示的模型B，是現(xiàn)有技術3及5的待機狀態(tài)。

專利文獻1：特開2006-16984號公報

專利文獻2：WO2003/58062

非專利文獻1：柴田昌明、林義之，《用于降低設計負載的新觀念》，第25次紀念風能利用研討會，平成15年11月20日，p.225-227

發(fā)明內(nèi)容

在2MW級的風車中，根據(jù)上述的現(xiàn)有技術，只要配合風車的規(guī)模而良好地進行設計，就能夠避免強度問題。但是，由于今后如果進一步大型化，則葉片的剛性會逐漸降低，固有振動頻率降低，所以特別在葉片后緣附近承受暴風的情況下，可以預想會發(fā)生顫動而容易出現(xiàn)在葉片上產(chǎn)生很大負載的問題。

在具有上述的低剛性葉片的情況下，在現(xiàn)有技術1～3的逆風型水平軸風車中，不管是否在暴風時為待機狀態(tài)，都無法避免來自葉片后緣附近的暴風，會產(chǎn)生顫動。預想發(fā)生的顫動的模式為下述兩個種類。

失速顫動：在葉片的失速區(qū)域中，相對于迎角的升力傾斜為負，在該區(qū)域中的空氣動力項產(chǎn)生負衰減效果，提高不穩(wěn)定傾向。即使是扭曲剛性高的葉片也會產(chǎn)生這種模式。