专利名称：风力发电装置及风力发电装置等的建设方法
技术领域：
本发明涉及风力发电装置及其建设方法。详细地说，涉及将发电机的输入轴连接到靠风力旋转的叶轮的支承轴上，通过叶轮的旋转从发电机中获取电力的风力发电机装置以及能够用于这类装置的建设的、有效的结构物的建设方法。
背景技术：
日本专利特公平3-10037号公报中公开了一种风力发电装置，其中，将叶轮的轴连接到环形齿轮上，通过与该环形齿轮内接的多个行星齿轮使与叶轮的轴心同心配置的中心齿轮旋转，将该中心齿轮的轴与发电机连接。这些环形齿轮、行星齿轮和中心齿轮构成行星齿轮减速机构，与环形齿轮连接的叶轮的旋转通过该减速机构增速后传递给发电机。由此，即使在风力弱、叶轮的转速小的情况下也能使发电机有效地工作。
风力发电装置所利用的风为自然现象，从弱风状态到强风状态变动很大。因此，要求风力发电装置对于这一变动能够灵敏地对应。以往的风力发电机为了能够与这样的大范围的风力变动相对应，采用了具有能够与大范围的转速相对应的性能的发电机，但能够与从弱风到强风的大范围相对应的发电机还没有实用化。上述日本专利特公平3-10037号公报所公开的风力发电装置从行星减速机构的输出侧的环形齿轮输入，从中心齿轮侧输出，通过这样获得有效的增速作用，但在强风时有可能使减速机的转速过高。
发明内容
本发明的一个目的就是要提供一种能够适当地与从弱风到强风的大范围风速变动相对应的风力发电装置。而且，本发明的另一个目的是提供一种这类风力发电装置等的建筑物的有效的建设方法。
本发明的风力发电装置的特征在于包括以下部件框体、用该框体旋转自由地支承的叶轮、被该叶轮旋转驱动的多台发电机、用来有选择地连接/断开从各发电机中引出的输电线中的某几根的控制装置。
上述发电机既可以设置在框体侧，也可以反过来设置在叶轮一侧。前者的状态通过具备随叶轮的旋转而旋转的圆板状或环状的主齿轮以及与该主齿轮啮合的多个副齿轮，该副齿轮的轴连接到安装在框体上的发电机上的风力发电装置来实现。在这种情况下，优选叶轮旋转自由地设置在沿垂直方向延伸的轴心的周围，该叶轮上安装有上述主齿轮。
将发电机设置在风车侧的形态通过将上述叶轮旋转自由地设置在沿垂直方向延伸的轴心的周围，上述框体上设置与叶轮相邻的环状行走路径或主齿轮，叶轮上设置沿环状行走路径转动的多个分别自由地旋转的滚轮或副齿轮，并且，这些滚轮或副齿轮的轴上连接着发电机的风力发电装置来实现。
或者，作为将发电机设置在框体上的形态，可以采用在上述叶轮上设置环状导轨，在上述框体上旋转自由地设置与该导轨相抵接的滚轮，并且这些滚轮上连接着发电机的轴的风力发电装置。在这些情况下，滚轮也可以是支承叶轮的重量的部件。并且，无论是上述哪种情况，都可以用用链条构成主齿轮的齿，同时用与该链条啮合的链轮构成上述副齿轮。
而且，上述控制装置优选具备检测风速或叶轮的转速的部件以及当转速减小时断开输电线以减少发电机的数量的部件。
并且，也可以是上述叶轮旋转自由地设置在沿垂直方向延伸的轴心的周围，并且具备以预定的间隔沿圆周方向配置的纵叶片，在这些纵叶片的后部设置有受风的凹处的风力发电装置。
本发明的风力发电装置的第2形态的特征在于具备框体、用该框体旋转自由地支承的叶轮、被该叶轮的旋转而旋转驱动的发电机；上述叶轮旋转自由地设置在沿垂直方向延伸的轴心的周围，并且具备以预定的间隔沿圆周方向配置的纵叶片，在这些纵叶片的后部设置有受风的凹处。
本发明的风力发电装置等的建设方法为由多层构成的建筑物的建设方法，其特征在于将第1层的构件固定在基础上，在该第1层的构件上安装依靠自力升降、并且具备围绕脚的建设脚手架的起重机，以第1层的构件作为支撑使起重机上升，然后用该起重机将第2层构件连接到第1层构件上，接着以第2层构件为支撑使起重机上升。
在这样的建设方法中，上述靠自力升降的起重机优选具备能够与各层的构件固定/松开的第1固定具、连接在该第1固定具上的伸缩自如的升降机构、以及连接在该升降机构上能够与上述各脚固定/松开的第2固定具；在上述第1固定具固定、第2固定具松开的状态下，伸展升降机构，然后固定第2固定具、松开第1固定具，使升降机构收缩，通过这样使起重机上升。
本发明的风力发电装置采用用1个叶轮驱动多台发电机的结构。于是，当风吹使叶轮旋转时，驱动所有的发电机。当风力强时，由于叶轮的旋转速度快，产生的扭矩大，因此连接所有的发电机的输电线。由此发电量大。当风力弱时，断开某几台发电机的输电线。由于断开了输电线的发电机的旋转阻力极小，因此风车的旋转速度不会太低。因此，剩余的发电机的发电效率高。这样的连接/断开发电机的输电线的操作与例如接通断开离合器控制传递给发电机的扭矩时相比，构成元件少就可以，具有机械效率高的优点。特别是当发电机的台数多达4～12台时，能够极精确地与风量的变化相对应。而且在这种情况下输电线的连接/断开操作也能够容易地进行，隔断机构等的结构和控制简单。
在具备随上述叶轮的旋转而旋转的圆板状或环状的主齿轮以及与该主齿轮啮合的多个副齿轮，该副齿轮的轴连接到发电机上的风力发电装置中，如果叶轮旋转则主齿轮旋转，该旋转传递给多个副齿轮。并且通过副齿轮旋转驱动各发电机旋转。该装置特别是在大的主齿轮与小的副齿轮组合时具有配置简单，发电机的配置平衡好的优点。
在上述叶轮旋转自由地设置在沿垂直方向延伸的轴心的周围，该叶轮上安装有上述主齿轮的风力发电装置中，可以适当使用具备纵型叶片，绕垂直方向的轴旋转的风车。并且，由于主齿轮在水平面内旋转，因此即使在使用大的主齿轮的情况下也能够稳定地旋转，由于轴的弯曲小因此容易支承。
在将上述叶轮旋转自由地设置在沿垂直方向延伸的轴心的周围，在上述框体上设置与叶轮相邻的环状行走路径或主齿轮，在叶轮上设置沿环状行走路径或主齿轮转动的多个分别自由地旋转的滚轮或副齿轮，并且，这些滚轮或副齿轮的轴上连接着发电机的风力发电装置中，当叶轮旋转时，滚轮或副齿轮沿行走路径或主齿轮转动。由此，各滚轮或副齿轮的轴旋转，旋转驱动发电机。该装置可以沿大的圆周配置发电机。因此，可以以适当的间隔排列多台发电机。
在上述叶轮上设置环状导轨，上述框体上旋转自由地设置与该导轨相抵接的滚轮，并且这些滚轮上连接着发电机的轴的情况下，滚轮起与副齿轮相同的作用。在上述滚轮支承叶轮的重量，传递到行走路径上时，由于滚轮被行走路径支承着，因此叶轮的重量与滚轮数相对应地分散后传递给行走路径。因此，即使是大的叶轮也能够稳定地支承。
在用链条构成主齿轮的齿，同时用与该链条啮合的链轮构成上述副齿轮的情况下，即使是大直径的主齿轮也能够容易地构成，与滚轮等情况相比具有不会打滑的优点。
当上述控制装置具备检测风速或叶轮的转速的部件以及当转速减小时断开输电线以减少发电机的数量的部件时，由于能够根据风力的变动自动地调节运转的发电机的数量，因此运行作业容易。即，即使在具备多台发电机的情况下，操作者测定风力然后逐一地接通或断开发电机的工作可以由控制装置自动地进行，进而可以在远距离上等无人运转。
并且，上述叶轮旋转自由地设置在沿垂直方向延伸的轴心的周围，同时具备以预定的间隔沿圆周方向配置的纵叶片，在这些纵叶片的后部设置有受风的凹处，这样的风力发电装置由于纵叶片的凹处受风，因此即使是微风也能够充分地受风。
本发明的风力发电装置的第2实施形态由于用纵叶片的凹处受风，因此即使是微风也能够充分地受风。
本发明的建设方法将第1层的构件固定在基础上，在该第1层的构件上安装依靠自力升降、并且具备围绕脚的建设脚手架的起重机，以第1层的构件作为支撑使起重机上升。因此省略了用另外的起重机等将起重机起吊到第1层构件的上端或者在第1层的上端组装起重机的工作。并且由于起重机设置了围绕目的层的构件的建设脚手架，因此起重机稳定。并且，利用该建设脚手架，第2层构件的组装作业或框体的连接构件的组装作业等也容易。
并且，由于以第2层构件为支撑使起重机靠自力上升，因此可以不使用一对交互地起吊的起重机。即，即使只用1台起重机，也能够高效地依次往高处组装。
靠自力升降的起重机具备能够与上述脚固定/松开的第1固定具、连接在该第1固定具上的伸缩自如的升降机构、以及连接在该升降机构上能够与上述脚固定/松开的第2固定具；在上述第1固定具固定、第2固定具松开的状态下，伸展升降机构，然后固定第2固定具、松开第1固定具，使升降机构收缩，通过这样使起重机上升。此时可以像尺蠖一样随着升降机构的伸缩依次使起重机持续上升。并且，同样可以像尺蠖一样持续下降。而且，在组装完外壁等外侧后再组装内侧的结构的情况下，可以采取边下降边依次组装内部结构，或者在外侧组装后回到下部先组装下面的内部结构，然后依次组装上部的内部结构等方法。
图1表示本发明的风力发电装置的一个实施形态的概略俯视剖视图，图2表示该风力发电装置的整体的透视图，图3图1的III-III线的剖视图，图4a及图4b分别为表示本发明所涉及的控制装置的动作状态的曲线图，图5及图6分别为表示本发明的风力发电装置的其他实施形态的侧剖视图，图7a表示本发明的风力发电装置的再其他的实施形态的主要部分的透视图，图7b图7a的VII-VII线的剖视图，图8具备图7a的纵叶片的叶轮的俯视剖视图，图9表示本发明的风力发电装置的再其他的实施形态的主要部分的透视图，图10表示本发明的风力发电装置的再其他的实施形态的主要部分的俯视图，图11表示本发明涉及的叶轮的其他实施形态的主要部分的俯视图，图12表示本发明的建设方法的实施形态的工艺图，图13图12的XIII-XIII线的剖视图，图14表示其他的建设方法的主要部分的局部工艺图。
具体实施例方式
首先参照图2说明风力发电装置的整体。图2所示的风力发电装置10由框体11和分上下2段设置在该框体内的叶轮12构成。各叶轮12绕垂直方向的轴心相对于框体11旋转自由地设置。
上述框体11包括3根沿上下方向延伸的腿15和沿圆周方向等间隔地连接这些腿的连接构件16。连接构件16分腿15的上端、位于从下端往上一定程度的上侧的部分和它们中间的部分这3段设置。各连接构件16之间的空间收容上述叶轮12。连接构件16包括3根延伸成放射状的辐条17和将这些辐条17的外侧的端部附近互相连接起来的环形构件18。而且，在各连接构件16的辐条17的中心部上下成对地设置有用来旋转自由地支承叶轮12的轴承19、20。在靠近下段轴承20的地方设置有发电室21。
如图2及图3所示，上述叶轮12由沿上下方向延伸的轴22、固定在该轴上的上下一对轮毂23、24、3根从各轮毂延伸成放射状的横叶片25以及固定在上下横叶片25的顶端上的纵叶片26构成。即，在本实施形态中，具有3片纵叶片26及其2倍的6片横叶片25。在本实施形态中，横叶片25呈断面形状为当轴22沿从上往下看的逆时针方向旋转时产生向上的浮力的叶片状。另外，也可以使顶端相对于旋转方向向上倾斜，还可以是特定的叶片形状与特定的倾角相组合。而且还可以是能够调节倾角的结构。
上述纵叶片26呈当受横向风力作用时在3枚纵叶片26产生的合力生成从上往下看为逆时针方向的力矩的叶片状。纵叶片26也可以绕垂直方向的轴心倾斜，也可以采用叶片形状与倾斜的组合。而且也可以采用能调节倾角的结构。
如图3所示，各叶轮12的轴22的上端和下端分别用上侧轴承19及下侧轴承20旋转自由地支承着。另外，上下的轮毂23、24之间可以省略轴22，这样在减轻重量方面比较理想。在图2所示的安装状态下，叶轮12的重量由下侧的轴承20支承。另外，在图3的实施形态下，各纵叶片26的下端旋转自由地安装有滚轮27。于是框体11的环形构件18成为环形行走路径。因此，纵叶片26或横叶片25的重量通过滚轮27支承在框体11上。因此轴承19、20的负担少。并且，横叶片25的挠曲也小。
而且，在本实施形态中，上述发电室21设置在叶轮12下侧的轮毂24与支承轴22的下侧的轴承20之间。在这一部分，主齿轮31固定在轴22的周围。并且在发电室21内，旋转自由地设置有多个分别与该主齿轮31啮合旋转的副齿轮32。各副齿轮32固定在旋转自由地支承在发电室21内的轴33上，该轴33与发电机34的输入轴相连接。另外，也可以将发电机34的输入轴作为副齿轮32的轴33使用。
如图1所示，副齿轮32以大致相等的间隔配置在主齿轮31的周围。副齿轮32的齿数比主齿轮31的齿数少。因此，主齿轮31的旋转增速后传递给发电机34。虽然在本实施形态中主齿轮31为6个，但也可以是2～5个，或者7个及其以上。从各发电机34延伸的用来取出发电电力的输电线36、37中的1根中插入设置有断开机构38的触点39。各断开机构38由控制装置40控制接通/断开。并且，轴22上设置有检测其转速的转速传感器41，转速传感器41的检测信号由信号线42传递给控制装置40。另外，也可以在2根输电线36、37中插入设置断开机构的触点。
如图4a所示，当轴22的转速达到预定的转速P5以上时，控制装置40使所有的发电机34用的断开机构38接通。而当转速比上述预定的转速P5小时，根据该转速使相应的某几台发电机34用的断开机构38断开。例如，在图4中，当转速为P4～P5时，使一台发电机的断开机构38断开，使其他的5台发电机34接通。当转速为P3～P4时，断开2台断开机构，使其他4台发电机34接通。这样地，控制装置40根据转速传感器41检测到的轴22的转速分6级一台一台地增加运转的发电机的台数。
如果这样断开1台发电机34的输电线35，则该发电机34不发电，发电所需的旋转阻力减小，可以说几乎是空转的状态。因此，即使风力小使轴22的转速减小，也可以通过降低发电的阻力使轴22的转速再次增加。通过这样，发电机的转速变动少，能够获得有效的发电作用。当停止2～5台发电机的运转时，只剩下1台发电。此时，旋转阻力更小， 微风状态也能获得一定的高转速，能够有效地发电。并且，在交流发电时，通过减少转速的变动，还具有频率变动小的优点。
另外，运转的发电机34的增减除一台一台地进行以外，还可以2台2台地或3台3台地进行等。图4b表示同时增减位于轴22的对称位置的2台发电机34时的情况。此时能够获得叶轮12的旋转阻力的平衡。
虽然在上述实施形态中将发电机34固定在框体11一侧，但也可以像图5及图6所示那样设置在叶轮12一侧。图5所示的发电装置50将主齿轮31固定在下侧的轴承20周围，将发电机34固定在叶轮12的横叶片25上，将与主齿轮31啮合的副齿轮32固定在该发电机34的输入轴51上。当叶轮12旋转时，该风力发电装置50的副齿轮32一边绕主齿轮31的外周公转一边自转。因此叶轮12的旋转增速后传递给输入轴51，发电机34发电。并且，由于发电机34离开轴22的轴心，因此叶轮的惯性矩大。因此，虽然刚开始旋转时难以转动，但一旦旋转起来，具有使该旋转持续的倾向。因此，具有稳定的发电作用的效果。
并且，图5的风力发电装置50省略了上下轮毂23、24之间的轴22，能够减轻重量。并且，还在纵叶片26的上端旋转自由地设置有滚轮27，该滚轮27的结构使其沿上侧的环形构件18的下面转动。因此，能够抑制叶轮12的上下震动，使旋转稳定。并且，用断开机构使各发电机34的输电线开闭自如的结构等其他的结构以及基于这些结构的作用效果与图1～图4的实施形态相同。
图6所示的风力发电装置54将发电机34连接到滚轮27的轴55上。发电机34安装在纵叶片26或横叶片25上。该装置当叶轮12旋转，滚轮27在环形构件18上转动时，轴55转动，发电机34发电。该装置的作为行走路径的环形构件18起所谓主齿轮的作用。另外，也可以将滚轮27作为副齿轮，在环形构件18上设置与该副齿轮相啮合的环状主齿轮。此时，副齿轮和主齿轮可以用伞齿齿轮等。
而且，该风力发电装置54也可以在框体11的环形构件18或辐条17上设置液压机构56作为用来限制叶轮12的旋转的闭锁机构。液压机构56由例如液压油缸、设置在该液压油缸的活塞杆上的凸缘或头部，以及引导头部的导向器构成。并且，优选设置一对上下相对的液压机构56，在上侧的辐条17或环形构件18上设置活塞杆向下延伸的液压机构56，在下侧的辐条17或环形构件18上设置具有向上延伸的活塞杆的液压机构56。并且，液压机构56优选设置与纵叶片26的枚数相等的个数，以便约束3枚纵叶片26的上端和下端。有关其他的结构及基于此的作用效果与图1～图4的实施形态相同。
这样的装置在例如台风这样的极其大的风力的情况下，通过使纵叶片26停止在与液压机构56相对应的位置，用液压机构56夹着纵叶片26的上端和下端将其约束住，能够稳定地闭锁叶轮12。因此，由于约束了纵叶片26本身，因此不会给横叶片25带来大的弯曲力。但是，在小型风车的情况下，可以设置约束轮毂23、24与轴承19、20之间的旋转的闭锁机构。另外，也可以采用气动或电机驱动的闭锁机构代替液压机构。
图7a所示的风力发电装置58在横叶片25的下部具有下面有齿59的环状主齿轮31。并且，发电机34安装在框体11的环形构件18或辐条17上，与上述主齿轮31啮合的副齿轮32固定在该发电机34的输入轴51上。当将发电机34安装到环形构件18上时，发电机34的数量能够比较任意地设定。例如图8点划线D1～12所示那样设置12台或以上都容易。并且结合设计条件或地形条件追加或减少发电机34也容易。另外，也可以像想像线所示那样在环形构件18的内侧设置小直径的第2环形构件18a，在该第2环形构件18a上安装第2发电机34a，并且将与安装在这些发电机34a的输入轴上的副齿轮32a相啮合的第2主齿轮31a安装到叶轮12的横叶片25等上。第2主齿轮31a、第2副齿轮32a和第2发电机34a也可以与原来的主齿轮31、副齿轮32和发电机34一起采用。
并且，也可以将主齿轮31作为内齿齿轮，使发电机34的输入轴51向上下方向。无论是哪种情况，优选在主齿轮31和副齿轮32上设置盖，以尽量减小风的阻力。在设置盖的情况下，还有齿轮的啮合音等噪音难以泄露到外部的优点。另外，在图5的固定主齿轮31的风力发电装置50的情况下，也可以使主齿轮31为环状或为内齿齿轮。无论在哪种实施形态，当主齿轮31大时，如果将主齿轮31分割成圆弧状，则制造容易，安装到叶轮12或框体11上的作业也容易。
而且，在图7及图8的风力发电装置58中，也可以设置环状导轨取代主齿轮31，设置滚轮取代副齿轮32。导轨和滚轮可以是与铁路车辆相同的导轨和滚轮，也可以是平坦的导轨与橡胶滚轮的组合。而且，在沿半径方向配置副齿轮的轴的情况下，可以用副齿轮负担叶轮的重量，能够减轻轴承的负担。并且，在同时采用主齿轮与副齿轮的组合和滚轮与导轨或滚轮与平坦的行走路径的组合的情况下，由于减轻了副齿轮所负担的叶轮的重量，因此具有噪音低的优点。
图7a及图8的风力发电装置58如图7b所示在纵叶片26的内面的后端一侧设置了用来受风的凹处61。凹处61优选设置在纵叶片26中的上下横叶片25之间的部分。由于设置了凹处61的部分纵叶片26的壁厚变薄，因此优选设置用来加强的加强筋62。加强筋62可以倾斜使其随着旋转受升力作用。当设置了这样的凹处61时，从后方吹来的风能够被凹处61捕捉，从前方吹来的风从带圆弧的头部吹走。因此叶轮12受的扭矩变大，能够有效地发电。
另外，由该叶轮12驱动1台发电机的风力发电装置也可以采用具备图7a、图7b及图8的纵叶片26以及支承这些纵叶片26的横叶片25的叶轮12。此时，可以将发电机的输入轴直接或间接地连接到例如叶轮12的中心轴上。
图9所示的风力发电装置64为具备图7a的环状主齿轮31的风力发电装置58的变形例，采用链条65作为主齿轮，采用与该链条65相啮合的链轮66作为副齿轮。在本实施形态中，链条65安装在横叶片25的下部设置的环状支承构件67的外周，沿上下方向的链轮66的轴68与安装在框体的环形构件18上的发电机34相连。上述链条65可以使用所谓带安装用的叶片的滚子链等，呈环状地将该叶片等安装在环状支承构件67的外周，支承整个链条65。
在这样的风力发电装置64中，链条65起与主齿轮的齿相同的作用，与链条65啮合的链轮66随叶轮12的旋转而旋转，发电机34发电。另外，链条65也可以安装在环状支承构件67的内面一侧。此时，链条65起内齿齿轮的作用。而且也可以与图7a时一样弯曲地安装在支承构件65的下面。当然，也可以安装到上表面一侧。在这些情况下，链轮66的旋转中心与图7a时一样配置在水平方向(叶轮的半径方向)。
并且，对于将主齿轮固定在框体等上，叶轮上具备副齿轮和发电机的风力发电装置也可以采用上述结构。此时，如图10所示那样将链条65安装到框体的环形构件18的内周作为主齿轮，将旋转自由地安装在叶轮12的横叶片25上的链轮66作为副齿轮。并且，将横叶片25上安装的发电机34的输入轴连接到该链轮66的轴68上。另外，链条65除可以安装到环形构件18上以外，还可以安装到例如固定在框体上的环状支承构件上，而且也可以将链条环状地固定到环形构件或环状支承构件的外周、上面或下面。
像上述那样用链条65取代主齿轮的齿、将链轮作为副齿轮使用的风力发电装置与制造大直径的齿轮相比在制造上简单。并且，对加工精度或刚性也可以有一些降低，因此能够减轻重量。
上述结构的风力发电装置10、50、54、58与以往的风力发电用的风车一样例如沿海岸线设置，或者设置在能够利用山丘、高原等高度小的地形受较多风的位置。并且，当风吹时，纵叶片26受风的作用，叶轮12沿图8的逆时针方向旋转。此时，由于横叶片25产生向上的浮力，因此支承叶轮12的重量的下侧轴承20的负担小。因此旋转阻力小，即使是很小的风，叶轮12也能够有效地旋转。当叶轮12旋转时，运转的某几台发电机21发电，其电力通过图1的输电线36、37输送到消费地点，或者保存到蓄电池中。当电力送达地域远时，用交流发电机，用变压器变压后输送。但也可以使用直流发电机，用变换器等暂时变换成交流，然后变压再输送。
虽然在上述实施形态中用轴承19、20旋转自由地支承轴22的上端和下端，但也可以反过来在轴承19、20一侧设置轴，用这些轴旋转自由地支承上下轮毂23、24。并且，虽然在上述实施形态中用横叶片25连接叶轮12的纵叶片26和轮毂23、24，但也可以只采用棒材等支承构件。此时，没有横叶片所产生的浮力。
并且，虽然在上述实施形态中纵叶片26安装在横叶片或呈放射状设置的支承构件上，但也可以像图11所示那样安装在横叶片或呈放射状的支承构件68上设置的上下环状支承构件69上。此时，可以设置比横叶片或呈放射状的支承构件的根数多的纵叶片26，能够自由地选择纵叶片26的间距。因此，在设置多枚横叶片的情况下有利。
而且，虽然在上述实施形态中用转速传感器41检测轴22的旋转并将其反馈给控制装置40，但也可以单独地设置风力检测用的风车或螺旋桨，采用检测其转速的传感器或直接检测风压的传感器。
并且，虽然在图3或图5的风力发电装置中在框体11上设置环形构件18，在叶轮12上设置滚轮27，但也可以在框体11上设置多个滚轮，在叶轮12上设置与这些滚轮相抵接的环形构件。该装置相当于将图7a的副齿轮变换成滚轮，将主齿轮变换成环形构件的装置。该装置的滚轮能够支承叶轮的一部分或全部的重量，当叶轮旋转时，滚轮旋转。而且这样的装置也可以与图7a时一样分别将发电机连接在各滚轮的轴上，能够使多台发电机同时工作。
并且，虽然在上述风力发电装置中，受叶轮的作用而旋转的发电机在轴或者壳体的某一个上设置线圈，在另一个上设置磁场磁铁，但也可以将其中的一个安装在叶轮上设置的环状部件上，将另一个安装在设置在框体一侧并与该部件相对的环状部件上。例如可以将线圈或磁场磁铁设置在与图7a的主齿轮31相同的部件上，而将另一个设置在与该部件相对地设置在框体11上的环形构件18上。该装置可以说与线性电动机一样作为线性发电机工作。
另外，在上述情况下也可以与图1的情况一样设置多个副线圈，使这些线圈中的某几个工作，而使剩余的线圈停止工作。通过这样能够顺利地根据风力增减发电量。并且，也可以上下地设置多组设置了上述线圈的环状部件与设置了磁场磁铁的环状部件的组合，将每组作为1台发电机与图1同样地进行布线。
下面参照图12～图14说明本发明的建设方法的一个实施形态。虽然本实施形态举图2的风力发电装置10为例进行说明，但本发明的建设方法并不局限于风力发电装置，也可以用于铁塔、了望台、大楼及其他建筑物，特别适用于高层建筑物的建设，具有同样的作用效果。
首先在地面或基础70上竖起3根脚(图2的附图标记15)的最下段脚构件71并固定。接着将支承在这些构件上的依靠自力升降的起重机72安装到这些脚构件71上(第1工序S1)。由于此时位置还比较低，因此可以利用吊车等地面设备。另外，本实施形态具备围绕脚构件71的环状脚手架73(参照图11)、设置在该脚手架73上的门型框体74、在框体的横梁74a上行走的行走台车75。横梁74a优选与脚手架73相同的环状。但是，也可以是其他形式的起重机(参照图12)。
接着，使起重机72沿脚构件71上升，将脚手架73配置到脚构件71的上端附近。另外，由于脚手架73像图11那样靠近3根脚构件71围绕在其周围，因此当起重机72上升时稳定，脱落的危险性小。接着利用脚手架73和起重机72从地面上吊起下一层脚构件71或环形构件(图2的附图标记18)的材料76进行组装(第2工序S2)。
第2层脚构件71组装完成后，再使起重机72上升(第3工序S3)。以后依次反复进行上述第1工序S1～第3工序S3。当脚构件71的高度达到预定的高度时，安装环形构件18。此时，环状的脚手架73起用来组装环形构件18的临时作业台的作用。在组装完环形构件18后，设置叶轮(图2的附图标记12)或发电室(图3的附图标记21)。接着进行使脚构件71再向上延伸的建设。然后设置第2层环形构件18，再设置上层的叶轮或发电室，安装上端的环形构件18，完成建设。在建设工作完成后，利用起重机72的升降功能将起重机72降落到地上。此时，如果是图10那样的门型起重机72，则拆下横梁74a并降下来。如果是图12那样的悬臂起重机，可以直接降落。但无论是哪种情况，都可以进行分解用小型起重机降落。
另外，在先组建脚构件71、环形构件18或外壁等外侧的结构，然后再组建叶轮或发电室等内侧结构构件的情况下，可以先使起重机72上升组建外侧的结构构件，然后让起重机72下降依次组建内部的结构。或者，也可以先下降到下端然后逐层上升组建内部的结构。另外，由于叶轮或发电室等为比较大的结构构件，因此一般是将部件吊到预定的高度，再用起重机72进行组装。但也可以预先在地面组装，然后用起重机将组装件吊到预定的高度进行装配。此时，优选用多台起重机72协调动作起吊。
图12表示上述起重机的升降作用。另外，虽然图12表示悬臂起重机，但无论哪种形式的起重机都可以采用。该起重机72的立柱77的下部除设置上述环状脚手架73外，还设置有能够与脚构件71固定/解除(松开)的第1固定具78及第2固定具79。这些固定具78、79安装在立柱77的内侧。并且在第1固定具78与第2固定具79相对应的部位之间设有伸缩自如的升降机构(行程大的起重器)80。虽然升降机构80优选使用了液压缸等的液压式机构，但也可以是螺纹等其他形式的机构。并且，固定具78、79的固定/解除操作可以通过例如对脚构件71进行螺栓固定或销钉固定进行。而且也可以使用利用液压的闭锁机构。
首先，解除或松开上述结构的起重机72的上侧的第1固定具78的固定(第4工序S4)。此时，由于有环状的脚手架73，因此升降机构80以上的部分被脚构件71稳定地支承着。但是，也可以是使第1固定具78不脱离脚构件71并且允许上下滑动的滑动零件等。
然后使升降机构80伸长，使起重机72上升(第5工序S5)。在此状态下将第1固定具78固定在脚构件71上，解除第2固定具79的固定。然后，如果收缩升降机构80，则第2固定具79上升(第6工序S6)。由此，整个起重机72上升升降机构80的行程。然后依次反复进行上述第4～6工序S4～S6，由此可以使起重机72沿脚构件71上升。当降下起重机72时，只要采取与上述相反的操作过程就可以。
另外，无论是图12的悬臂起重机还是图10的门型起重机，如果立柱77离脚构件71太近，则下一步的脚构件71的设置就困难。因此如图11所示优选将立柱77设置在横方向离开脚构件71一些的部位。
上述建设方法由于起重机72能够靠自身的力量升降，因此能够临时将组装好的部位作为脚手架依次组装其上层的结构。因此能够高效地构筑高的建筑物。
上述建设方法不仅适用于建设风力发电装置，而且可以用于建设具有能够支承起重机的、能够引导起重机升降的多根立柱或者筒状外壁的建筑物，例如大楼等的建设。当外壁的强度比较弱时，最后安装该部分的外壁以便利用该外壁内侧的骨架升降。另外，上述建设方法虽然更适用于建筑物的上部尺寸与下部尺寸相同、脚等垂直竖立的情况，但除此以外也可以用于越往上越细的建筑物。此时，优选使安装在建筑物的周围的脚手架的尺寸能够伸缩的结构。
权利要求
1.一种风力发电装置，其特征在于，包括框体、由该框体旋转自由地支承的叶轮、被该叶轮旋转驱动的多台发电机、用来有选择地连接/断开从各发电机中引出的输电线中的某几根的控制装置。
2.如权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，具备随上述叶轮的旋转而旋转的圆板状或环状的主齿轮以及与该主齿轮啮合的多个副齿轮，该副齿轮的轴连接到安装在框体上的发电机上。
3.如权利要求2所述的风力发电装置，其特征在于，上述叶轮旋转自由地设置在沿垂直方向延伸的轴心的周围，该叶轮上安装有上述主齿轮。
4.如权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，上述叶轮旋转自由地设置在沿垂直方向延伸的轴心的周围，上述框体上设置与叶轮相邻的环状行走路径或主齿轮，叶轮上设置沿环状行走路径或主齿轮转动的多个分别自由地旋转的滚轮或副齿轮，并且，这些滚轮或副齿轮的轴上连接着发电机。
5.如权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，上述叶轮上设置环状导轨，上述框体上旋转自由地设置与该导轨相抵接的滚轮，并且这些滚轮上连接着发电机的轴。
6.如权利要求4或5所述的风力发电装置，其特征在于，上述滚轮或副齿轮支承叶轮的重量。
7.如权利要求2、3或4所述的风力发电装置，其特征在于，上述环状主齿轮由安装在环状部件上的链条构成，并且，上述副齿轮由与该链条啮合的链轮构成。
8.如权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，上述控制装置具备检测风速或叶轮的转速的机构以及当转速减小时断开输电线以减少发电机的数量的机构。
9.如权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，上述叶轮旋转自由地设置在沿垂直方向延伸的轴心的周围，并且具备以预定的间隔沿圆周方向配置的纵叶片，在这些纵叶片的后部设置有受风的凹处。
10.一种风力发电装置，其特征在于，具备框体、由该框体旋转自由地支承的叶轮、被该叶轮的旋转而旋转驱动的发电机；上述叶轮旋转自由地设置在沿垂直方向延伸的轴心的周围，并且具备以预定的间隔沿圆周方向配置的纵叶片，在这些纵叶片的后部设置有受风的凹处。
11.一种由多层构成的结构物的建设方法，其特征在于，将第1层的构件固定在基础上，在该第1层的构件上安装依靠自力升降、并且具备围绕脚的建设脚手架的起重机，以第1层的构件作为支撑使起重机上升，然后用该起重机将第2层构件连接到第1层构件上，接着以第2层构件为支撑使起重机上升。
12.如权利要求11所述的建设方法，其特征在于，上述靠自力升降的起重机具备能够与各层的构件固定/松开的第1固定具，连接在该第1固定具上的、伸缩自如的升降机构以及连接在该升降机构上、能够与上述各层的构件固定/松开的第2固定具；在上述第1固定具固定、第2固定具松开的状态下，伸展升降机构，然后固定第2固定具、松开第1固定具，使升降机构收缩，通过这样使起重机上升。
全文摘要
风力发电装置(10)包括框体(11)、用该框体旋转自由地支承的叶轮(12)、被该叶轮旋转驱动的多台发电机(34)、用来有选择地连接/断开从各发电机(34)中引出的输电线(36、37)中的某几根的控制装置(40)。叶轮(12)用沿垂直方向延伸的轴(22)支承，该轴(22)上连接主齿轮(31)，框体(11)上旋转自由地设置与主齿轮(31)啮合的多个副齿轮(32)，该副齿轮(32)的轴(33)连接在发电机(34)上。控制装置(40)具有检测风速或叶轮的转速的转速传感器(41)，当转速减小时断开输电线(36、37)减少运转的发电机(34)的数量。
文档编号F03D3/00GK1668845SQ0282956
公开日2005年9月14日 申请日期2002年7月24日 优先权日2002年7月24日
发明者金原士朗, 内山久和 申请人:太阳力株式会社