气流发生装置以及风力发电系统的制作方法
气流发生装置以及风力发电系统的制作方法
【专利摘要】提供一种气流发生装置以及风力发电系统，能够稳定地维持发电输出，能够容易地实现效率的提高。实施方式的气流发生装置具有：主体部，设置有第1电极和第2电极，所述第1电极在与用绝缘材料形成的基体的表面相同的面露出电极的一部分表面，所述第2电极的电极埋设在所述基体中；以及电压施加部，通过对所述第1电极与所述第2电极之间施加电压来使气流产生，所述主体部形成为包括厚度随着从中央部朝向两端部而变薄的部分。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明的实施方式涉及一种气流发生装置、以及风力发电系统（system)。 气流发生装置以及风力发电系统
【背景技术】
[0002] 风力发电系统利用作为可再生能源（energy)的风能来进行发电。
[0003] 在风力发电系统中,有时在风车翼片的表面产生分离流从而发电量发生变动。例 如当风速、风向急剧变动时，风车翼片周边的速度三角形从额定点大幅偏离，因此在大范围 内产生分离流。对于风速、风向的急剧变动，通过偏航角（yew angle)、俯仰（pitch)角的调 整不能充分应对。因此，在风力发电系统中，有时难以稳定地维持发电输出，不易提高效率。
[0004] 作为其对策，提出了如下技术：将气流发生装置设置在风车翼片的表面来产生等 离子体（plasma)气流，由此抑制分离流的产生。另外，提出了如下技术(例如参照专利文献 1):将多个气流发生装置在翼展(翼宽）方向上并排设置，根据在转子（rotor)的径向的位置 中不同的分离流来控制多个气流发生装置。
[0005] 专利文献1 :日本特开2012-225296号公报
【发明内容】
[0006] 当将气流发生装置设置在风车翼片的表面时，有时由于气流发生装置而在风车翼 片的表面形成台阶。因此，有时风流在风车翼片的周围混乱，从而不易稳定地维持发电输 出。
[0007] 在翼展长度长的风车翼片的翼展方向并排设置多个气流发生装置的情况下，需 要将连接导线连接到多个气流发生装置的各个气流发生装置。连接导线是粗的高压电缆 (cable)，因此有时由于该连接导线产生的台阶而风流在风车翼片的周围混乱，从而不能稳 定地维持发电输出。
[0008] 特别是，在已经设置的风力发电系统中，在对风车翼片后安装气流发生装置的情 况下，为了确保强度等特性，有时不能允许加工风车翼片。例如，有时不能如下：切削风车翼 片的表面的一部分并将气流发生装置收容到该切削的部分中，在风车翼片开孔并使连接导 线贯通该孔等。因此，如上述那样在风车翼片的表面形成台阶，因此稳定地维持发电输出变 得更为困难，有时不易提1?效率。
[0009] 因而，本发明所要解决的课题在于，提供一种能够稳定地维持发电输出、能够容易 地实现效率的提高的、气流发生装置以及风力发电系统。
[0010] 实施方式的气流发生装置，其特征在于，具有：主体部，设置有第1电极和第2电 极，所述第1电极在与用绝缘材料形成的基体的表面相同的面露出电极的一部分表面，所 述第2电极的电极埋设在所述基体中；以及电压施加部，通过对所述第1电极与所述第2电 极之间施加电压来使气流产生，所述主体部形成为包括厚度随着从中央部朝向两端部而变 薄的部分。
[0011] 根据实施方式的气流发生装置以及风力发电系统，能够稳定地维持发电输出，能 够容易地实现效率的提1?。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是表示第1实施方式的风力发电系统的整体的图。
[0013] 图2是在第1实施方式的风力发电系统中表不一个风车翼片的图。
[0014] 图3是在第1实施方式的风力发电系统中示意性地表示气流发生装置的图。
[0015] 图4是在第1实施方式的风力发电系统中表示气流发生装置的主体部的图。
[0016] 图5是在第2实施方式的风力发电系统中示意性地表示气流发生装置的图。
[0017] 图6是在第3实施方式的风力发电系统中表示气流发生装置的图。
[0018] 图7是在第3实施方式的风力发电系统中表示气流发生装置的图。
[0019] 图8是在第3实施方式的风力发电系统中表示将气流发生装置的主体部设置在风 车翼片时的情形的图。
[0020] 图9是在第4实施方式的风力发电系统中表示气流发生装置的图。
[0021] 图10是在第4实施方式的风力发电系统中表示气流发生装置的图。
[0022] 图11是在第4实施方式的风力发电系统中表示将气流发生装置的主体部设置在 风车翼片时的情形的图。
[0023] 附图标记说明
[0024] 1 :风力发电系统；2 :塔架；3 :吊舱；4 :转子；5 :风向风速测量部；6 :气流发生装 置；41 :轮毂；42 :风车翼片；61 :主体部；62 :电压施加部；63 :连接部；71 :连接导线；611 : 基体；621 :第1电极；621A、621B :延伸部(第1延伸部);621C :连接部(第1连接部);622 :第 2电极；622A、622B :延伸部(第2延伸部）；622C :连接部(第2连接部）；631、632、711、712、 713、714、721A、722A、721B、722B、723A、724A、723B、724B :连接布线。
【具体实施方式】
[0025] 参照【专利附图】
【附图说明】实施方式。
[0026] 〈第1实施方式〉
[0027] [A]风力发电系统1的整体结构
[0028] 图1是表示第1实施方式的风力发电系统的整体的图。
[0029] 如图1所示，风力发电系统1是迎风（upwind)型螺旋桨（propeller)风车，具备塔 架（tower) 2、吊舱（nacelle) 3、转子（rotor) 4、以及风向风速测量部5。
[0030] 依次说明构成风力发电系统1的部分。
[0031] [A-1]塔架 2
[0032] 塔架2沿着垂直方向延伸，下端部被固定到嵌入地中的基台（省略图示)。
[0033] [A-2]吊舱 3
[0034] 吊舱3设置在塔架2的上端部。
[0035] 吊舱3为了调整偏航角而在塔架2的上端部能够以垂直方向为轴进行旋转地被支 撑。
[0036] [A-3]转子 4
[0037] 转子4能够旋转地支撑在吊舱3的一方侧端部，通过在多个风车翼片42受到风来 以水平方向为旋转轴在旋转方向R上进行旋转。
[0038] 转子4具备轮毂41 (hub)和多个风车翼片42 (叶片）。
[0039] 转子4的轮毂41包括外形为半椭圆体状的前端盖，形成为外周面的外径随着从上 风朝向下风而变大。
[0040] 转子4的多个风车翼片42是以轮毂41为中心在旋转方向R上隔着1/3等分的间 隔而设置。例如设置有3片风车翼片42,各个风车翼片42为了调整俯仰角而一端能够旋转 地被轮毂41支撑。
[0041] 图2是在第1实施方式的风力发电系统中示出一个风车翼片42的图。在图2中， 示出一个风车翼片42沿着翼厚方向的剖面。
[0042] 如图2所示，风车翼片42设置有气流发生装置6的主体部61。
[0043] 另外，如图1所示，多个风车翼片42的各个风车翼片被设置成气流发生装置6的 主体部61在翼展方向上排列多个。
[0044] 气流发生装置6的详细内容将后述。
[0045] [A-4]风向风速测量部5
[0046] 如图1所示，风向风速测量部5安装在风车翼片42的下风侧的吊舱3的上面。
[0047] 风向风速测量部5测量出的风速以及风向的数据（data)输出到控制部(省略图 示)。于是，控制部根据该测量数据进行偏航角、俯仰角的调整。另外，控制部根据该测量数 据控制气流发生装置6的动作。
[0048] [B]气流发生装置6的详细结构
[0049] 图3是在第1实施方式的风力发电系统中示意性地表示气流发生装置6的图。在 图3中，表示气流发生装置6的主体部61设置在风车翼片42 (参照图2)之前的状态，关于 主体部61，用立体图来表示。
[0050] 如图3所示，气流发生装置6具备主体部61、电压施加部62、以及连接部63。依次 说明构成气流发生装置6的各部分。
[0051] [B-1]主体部 61
[0052] 如图3所示，气流发生装置6的主体部61包括基体611、第1电极621 (表面电极） 以及第2电极622 (内插电极)。主体部61在基体611中设置有第1电极621和第2电极 622。基体611形成为包含厚度随着从中央部朝向两端部而变薄的部分。
[0053] 主体部61的基体611由绝缘材料（电介质)形成。例如基体611使用硅酮树脂(硅 橡胶，silicone rubber)、环氧（epoxy)树脂、氟树脂（fluororesin film)等树脂来形成， 是挠性的（flexible)。除此之外，基体611也可以是例如在云母（mica)纸上层叠多个含浸 了环氧树脂的预浸片（prepreg sheet)而构成的基体。
[0054] 主体部61的第1电极621和第2电极622例如由金属材料等导电材料形成。
[0055] 主体部61通过例如冲压（press)加工、挤压成形加工等各种加工而形成。
[0056] 图4是在第1实施方式的风力发电系统中表示气流发生装置6的主体部61的图。 这里，图4 (a)是主体部61的剖面图，图4 (b)是主体部61的俯视图。图4 (a)相当于图 4 (b)中X - X部分的剖面。
[0057] 如图4 (a)、图4 (b)所示，主体部61的第1电极621是板状体。如图4 (a)所 不，第1电极621的一部分表面露出到基体611的表面(上表面)而设置。S卩，第1电极621 配置成上表面露出在与基体611的表面相同的面、上表面以外的面(下表面、侧面)埋设在基 体611内。由此，露出的第1电极621的上表面与基体611的表面不会形成台阶。另外，如 图4 (b)所示，第1电极621在基体611的长边方向（图4的垂直方向）以直线状延伸而连 接到连接布线631。此外，在下面的说明中，将基体611的长边方向（图4的垂直方向)称为 第1方向。
[0058] 如图4 (a)、图4 (b)所示，主体部61的第2电极622与第1电极621同样地是 板状体。第2电极622的横宽(第2方向的宽度）比第1电极621宽，如图4 (a)所示，设 置在基体611的内部。即，第2电极622的上表面、下表面、侧面埋设在基体611内，配置在 比第1电极621更深的位置。另外，如图4 (b)所示，第2电极622在与基体611的第1电 极621延伸的第1方向相同的方向上，以直线状延伸而连接到连接布线632。这里，第2电 极622配置成在与第1电极621的第1方向正交的基体611的短边方向（在图4 (b)中为 水平方向)上与第1电极621并排。此外，在下面的说明中，将基体611的短边方向（图4的 水平方向）称为第2方向。
[0059] 如图4 (a)所示，主体部61在基体611的第2方向的中央部设置有第1电极621 和第2电极622。
[0060] 在本实施方式中，主体部61的基体611形成为中央部的厚度为一定、且厚度随着 从该中央部朝向两端部而变薄。即，主体部61的基体611的沿着第1电极621和第2电极 622排列的第2方向的剖面是梯形形状。因而，在基体611的中央部中，上表面与下表面平 行且具有相同的宽度，并且在两端部中，上表面向下表面方向倾斜。
[0061] 如图2所示，主体部61设置在风车翼片42的面。主体部61以在第1电极621露 出的状态下基体611的下表面(参照图4 (a))紧贴在风车翼片42的翼背侧的面的方式粘 接到风车翼片42。具体地说，主体部61在沿着风车翼片42的翼厚方向的剖面中，基体611 的梯形的底面的宽度粘接在风车翼片42的上表面而固定。
[0062] 另外，如图2所示，主体部61设置成：在风车翼片42的翼背侧的面(上表面）中的 前缘LE侧的部分中，第1电极621和第2电极622从前缘LE向后缘TE依次排列。具体地 说，以从前缘LE起在相对翼弦长C成为10%以内的范围Η内配置第1电极621和第2电极 622的方式，安装主体部61。通过这样安装主体部61，能够有效地抑制分离流的产生，因此 是优选的。
[0063] 除此之外，如图1所示，主体部61设置成在多个风车翼片42的各个风车翼片42 中在翼展(翼宽）方向排列多个。这里，多个主体部61的各个主体部61相互隔着间隙而设 置，第1电极621以及第2电极622的第1方向沿着翼展(翼宽）方向。
[0064] [Β-2]电压施加部62
[0065] 在气流发生装置6中，电压施加部62如图3所示经由连接部63向主体部61的第 1电极621与第2电极622之间施加电压。
[0066] 电压施加部62包括例如设置在风车翼片42的翼根部的电源(省略图示)，通过控 制从该电源提供的电压来向主体部61的第1电极621与第2电极622之间施加电压。
[0067] 电压施加部62按照从控制部(省略图示）输出的控制信号控制电压，向第1电极 621与第2电极622之间施加电压。由此，在主体部61的基体611的表面(上表面)产生由 介质阻挡（barrier)放电引起的等离子体（plasma)气流，抑制分离流的产生。
[0068] 这里，电压施加部62构成为对多个主体部61的各个主体部61 (参照图1)独立地 施加电压。
[0069] [B-3]连接部 63
[0070] 气流发生装置6的连接部63包括一对连接布线631、632。
[0071] 连接部63中的一个连接布线631的一端电连接于第1电极621，另一端电连接于 电压施加部62。
[0072] 连接部63中的另一个连接布线632的一端电连接于第2电极622,另一端电连接 于电压施加部62。
[0073] 虽然省略了图示，但是一对连接布线631、632与构成气流发生装置6的多个主体 部61 (参照图1)的各个主体部61相对应地设置有多组，配置成从转子4的轮毂41这一侧 向风车翼片42的前端侧延伸。
[0074] [C]总结
[0075] 如以上那样，在本实施方式的风力发电系统1 (参照图1)中，在风车翼片42的上 表面紧贴地设置了气流发生装置6的主体部61的下表面(参照图2)。气流发生装置6的主 体部61在由树脂等绝缘材料形成的基体611中设置有第1电极621和第2电极622。而 且，通过向第1电极621与第2电极622之间施加电压，使得在表面产生气流(参照图3)。
[0076] 这里，主体部61形成为（参照图2、图3、图4):当设置于风车翼片42的外面时，在 沿着风车翼片42的翼厚方向的剖面中，厚度随着从中央部朝向如缘LE侧的端部以及后缘 TE侧的端部而变薄。
[0077] 因此，在本实施方式中，当在风车翼片42的外面设置了气流发生装置6的主体部 61时，不会由于主体部61的基体611的形状而形成大的台阶。其结果，能够抑制由于台阶 而在风车翼片42的周围流动混乱的现象，因此能够使发电输出稳定。而且，在保持了风车 翼片42的性能的情况下能够进行基于气流发生装置6的动态控制，因此能够实现高效率的 风力发电系统1。
[0078] 因而，在本实施方式中，能够稳定地维持发电输出，容易地实现发电效率的提高。
[0079] [D]变形例
[0080] 在上述实施方式的气流发生装置6中，主体部61的沿着风车翼片42的翼厚方向 的剖面是位于下底的两端的两个内角（底角）的大小相互相等的梯形形状(等腰梯形形状)。 艮P，主体部61的基体611的剖面的形状形成为：在从中央部朝向前缘LE侧的端部的方向、 和从中央部朝向后缘TE侧的端部的方向的两者中，厚度以相互相同的比例变薄(参照图2、 图3、图4)。但是，不限于此。主体部61的剖面也可以是位于下底的两端的两个内角的大 小互不相等。
[0081] 另外，也可以如下地形成主体部61 :主体部61的剖面在从中央部朝向前缘LE侧 的端部的方向、和从中央部朝向后缘TE侧的端部的方向中的任一个方向上厚度变薄。艮P， 主体部61的剖面如下地形成即可：在从中央部朝向前缘LE侧的端部的方向、和从中央部朝 向后缘TE侧的端部的方向中的任一个方向上厚度变薄。特别是，在将主体部61设置在风 车翼片42的前缘LE的附近的情况下，也可以构成为：在主体部61的后缘TE侧中，随着从 中央部朝向后缘TE侧而变薄。此外，当在风车翼片42的上表面中在中央部分设置主体部 61时，优选是与上述的实施方式同样地使厚度从中央部朝向前缘LE侧和后缘TE侧的两端 部而变薄。
[0082] 除此之外，主体部61的基体611的剖面的形状也可以是在梯形形状的上底中位于 两端的两个角的部分形成为曲线状。另外，考虑施工，也可以通过将主体部61的基体611 的中央部设为例如几 mm程度的厚度、将其端部相对于中央部的厚度例如设为1/4程度的厚 度，由此将主体部61的基体611的剖面设为大致梯形形状。
[0083] 〈第2实施方式〉
[0084] [A]结构等
[0085] 图5是在第2实施方式的风力发电系统中示意性地表示气流发生装置6的图。在 图5中，与图3同样地表示气流发生装置6的主体部61设置在风车翼片42 (参照图2)之 前的状态，关于主体部61，用立体图表示。
[0086] 在第2实施方式中，如图5所示，气流发生装置6的主体部61与第1实施方式的 情况不同。在第2实施方式中，除了上述的不同点以及相关联的点之外，适当省略说明与第 1实施方式相同的结构等重复的事项。
[0087] 如图5所示，气流发生装置6与第1实施方式的情况(参照图3)同样地具备主体 部61、电压施加部62、以及连接部63。
[0088] 在该第2实施方式中，第1电极621 (表面电极)和第2电极622 (内插电极）的形 状与第1实施方式不同。
[0089] 具体地说，主体部61的第1电极621由多个延伸部621A、621B (第1延伸部）和 连接部621C (第1连接部）形成。即，第1电极621成为延伸部621A、621B长的U字形状。 另外，第1电极621的延伸部621A、621B的上表面露出到基体611的表面。
[0090] 第1电极621的多个延伸部621A、621B配置成：各自以直线状向第1方向延伸，在 与该第1方向正交的第2方向上隔着间隙而排列。连接部621C向多个延伸部621A、621B 之间的第2方向延伸。连接部621C连结在多个延伸部621A和621B各自的一端，将多个延 伸部621A与621B之间进行电连接。
[0091] 在主体部61中，第2电极622与第1电极621同样地由多个延伸部622A、622B(第 2延伸部）和连接部622C (第2连接部）形成。即，第2电极622也成为延伸部622A、622B 长的U字形状。另外，第2电极622的延伸部622A、622B不露出而埋设在基体611中。
[0092] 第2电极622的多个延伸部622A、622B各自以直线状向第1方向延伸，在与该第1 方向正交的第2方向上隔着间隙而排列。这里，第2电极622的延伸部622A与622B的间 距宽度以与第1电极621的延伸部621A和621B的间距宽度相同的间距宽度排列配置。连 接部622C向多个延伸部622A、622B之间的第2方向延伸。连接部622C连结在多个延伸部 622A和622B各自的一端，将多个延伸部622A与622B之间进行电连接。
[0093] 在第2实施方式中，主体部61的基体611与第1实施方式的情况同样地形成为： 中央部的厚度为一定，厚度随着从该中央部朝向两端部而变薄。
[0094] 另外，主体部61与第1实施方式的情况同样地设置在风车翼片42的面(参照图 2)。即，构成第1电极621的多个延伸部621A、621B和构成第2电极622的多个延伸部 622A、622B的各个延伸部设置成在风车翼片42中从前缘LE向后缘TE交替地排列。
[0095] [B]总结
[0096] 如以上那样，在第2实施方式中，气流发生装置6的主体部61与第1实施方式的 情况同样地形成为厚度随着从中央部朝向端部而变薄（图5参照)。因此，在第2实施方式 中，当在风车翼片42的面设置了气流发生装置6的主体部61时(参照图1、图2)，不会由于 主体部61的基体611的形状而形成大的台阶。其结果，能够抑制由于台阶而在风车翼片42 的周围流动混乱的现象，因此能够使发电输出稳定。
[0097] 另外，在第2实施方式中，第1电极621是多个延伸部621A、621B隔着间隔排列的。 同样地，第2电极622是多个延伸部622A、622B以与构成第1电极621的多个延伸部621A、 621B相同的间距隔着间隙排列的。这样，构成第1电极621的延伸部621A、621B与构成第 2电极622的延伸部622A、622B的组设置在各风车翼片42。因此，通过对该各风车翼片42 的各自的主体部61施加电压，从而在主体部61的表面分别产生由介质阻挡放电引起的等 离子体气流。其结果，能够产生更有效的等离子体气流，因此能够更有效地抑制分离流的产 生。
[0098] 因而，在第2实施方式中，能够稳定地维持发电输出，容易地实现发电效率的提 商。
[0099] 特别是，当像转子直径超过80m那样的大型风车时，有时风车翼片42的翼弦长成 为大于等于2?4m，有时在广的区域内流动较大地混乱。但是，通过如第2实施方式那样构 成，能够更强力地产生等离子体气流，因此能够有效地抑制分离流的产生。
[0100] 〈第3实施方式〉
[0101] [A]结构等
[0102] 图6、图7是在第3实施方式的风力发电系统中表示气流发生装置6的图。
[0103] 图6与图3同样地表示气流发生装置6的主体部61设置在风车翼片42 (参照图 2)之前的状态，关于主体部61，用立体图表示。
[0104] 图7与图4同样地是表示气流发生装置6的主体部61的图。这里，图7 (a)是剖 面图，图7 (b)是俯视图。图7 (a)相当于图7 (b)中X - X部分的剖面。
[0105] 在第3实施方式中，如图6、图7所示，主体部61的基体611的形状与第1实施方 式的情况不同。另外，在第3实施方式中，在基体611内还设置了连接导线71。在第3实施 方式中，除了上述的不同点以及相关联的点之外，适当省略说明与第1以及第2实施方式相 同的结构等重复的事项。
[0106] 如图6、图7所示，主体部61与第1实施方式的情况不同，形成为厚度从中央部到 端部是一定的。S卩，主体部61的基体611的从第1电极621和第2电极622排列的第2方 向观察的剖面为矩形形状。
[0107] 另外，如图6、图7所示，主体部61除了包括基体611、第1电极621 (表面电极)以 及第2电极622 (内插电极）之外，与第1实施方式不同地还设置有连接导线71。
[0108] 如图6、图7所示，连接导线71设置在主体部61的基体611的内部。
[0109] 这里，作为连接导线71，设置了第1连接导线711和第2连接导线712。第1连接 导线711和第2连接导线712在主体部61的内部沿着与第1电极621以及第2电极622 相同的第1方向延伸。第1连接导线711和第2连接导线712在第2方向中设置在与第1 电极621以及第2电极622不同的位置。
[0110] 第1连接导线711和第2连接导线712各自的一端(下端)电连接于连接布线721A、 722A。另外，连接布线721A、722A各自的另一端(下端）电连接于电压施加部62。而且，从 电压施加部62经由连接布线721A、722A向第1连接导线711和第2连接导线712流过电 流。
[0111] 另外，第1连接导线711和第2连接导线712各自的另一端(上端）电连接于连接 布线721B、722B。另外，连接布线721B、722B各自的另一端(上端）分别与构成相邻地设置 的其它主体部61 (省略图示）的第1连接导线711和第2连接导线712电连接。
[0112] 图8是在第3实施方式的风力发电系统中表示将气流发生装置6的主体部61设 置在风车翼片42 (参照图2)时的情形的图。
[0113] 如图8所示，多个主体部61中的第1主体部61A在基体611的内部设置了第1连 接导线711和第2连接导线712作为连接导线71。而且，设置在第1主体部61A的第1连 接导线711和第2连接导线712经由第1连接导线721B和第2连接导线722B电连接到设 置于与第1主体部61A相邻的其它第2主体部61B中的第1电极621和第2电极622。
[0114] 这样，设置于第1主体部61A的内部的第1连接导线711和第2连接导线712用 于将相邻的第2主体部61B并联连接到电压施加部62。
[0115] [B]总结
[0116] 如以上那样，在第3实施方式中，气流发生装置6的主体部61在基体611的内部 设置有连接导线71 (参照图6、图7)。这里，在多个主体部61中的第1主体部61A的基体 611的内部设置有连接导线71 (多个连接导线711、712)。该连接导线71与设置于第2主 体部61B中的第1电极621和第2电极622电连接(参照图8)。
[0117] 因此，在第3实施方式中，当将多个主体部61排列设置在风车翼片42时，连接导 线71引起的台阶变少，因此能够防止在风车翼片42的周围流动混乱的现象，能够使发电输 出稳定。
[0118] 〈第4实施方式〉
[0119] [A]结构等
[0120] 图9、图10是在第4实施方式的风力发电系统中表示气流发生装置6的图。
[0121] 图9与图3同样地表示气流发生装置6的主体部61设置在风车翼片42 (参照图 2)之前的状态，关于主体部61，用立体图表示。
[0122] 图10与图4同样地是表示气流发生装置6的主体部61的图。这里，图10 (a)是 剖面图，图10 (b)是俯视图。图10 (a)相当于图10 (b)中X - X部分的剖面。
[0123] 在第4实施方式中，如图9、图10所示，在主体部61设置了多个连接导线71。在 第4实施方式中，除了上述的不同点以及相关联的点之外，适当省略说明与第1实施方式至 第3实施方式相同的结构等的重复的事项。
[0124] 在第4实施方式中，如图9、图10所示，气流发生装置6的主体部61的基体611与 第1实施方式的情况同样地形成为：中央部的厚度为一定，厚度随着从该中央部朝向两端 部而变薄。即，主体部61的基体611的剖面为梯形形状。
[0125] 另外，如图9、图10所示，主体部61除了包括基体611、第1电极621 (表面电极） 以及第2电极622 (内插电极）之外，还设置了多个连接导线71。
[0126] 如图9、图10所示，连接导线71埋设在主体部61的基体611的内部。在第4实 施方式中，作为连接导线71而设置了第1连接导线711与第2连接导线712的组、以及第 3连接导线713与第4连接导线714的组。
[0127] 第1?第4连接导线711?714各自在主体部61的基体611的内部中沿着与第1 电极621以及第2电极622延伸的第1方向相同的方向延伸。这里，被埋设成在第1连接 导线711与第2连接导线712的组和第3连接导线713与第4连接导线714的组之间夹着 第1电极621和第2电极622这两者。
[0128] 第1?第4连接导线711?714各自的一端（下端）电连接于连接布线721A? 724A。连接布线721A?724A各自的另一端(下端）电连接于电压施加部62。
[0129] 另外，第1?第4连接导线711?714各自的另一端(上端）电连接于连接布线 721B?724B。连接布线721B、722B的另一端(上端）与构成相邻的其它主体部61B的第1 电极621和第2电极622电连接。另一方面，连接布线723B、724B的另一端(上端）与相邻 的其它主体部61B的连接布线711、712电连接。
[0130] 图11是表示在第4实施方式的风力发电系统中将气流发生装置6的主体部61设 置在风车翼片42 (参照图2)时的情形的图。
[0131] 如图11所示，多个主体部61中的第1主体部61A在基体611的内部埋设了第1? 第4连接导线711?714作为连接导线71。第2主体部61B在基体611的内部埋设了第1 以及第2连接导线711、712作为连接导线71。
[0132] 设置于第1主体部61A的第1连接导线711和第2连接导线712与设置于第2主 体部61B的第1电极621和第2电极622电连接。另外，设置于第1主体部61A的第3连 接导线713和第4连接导线714与设置于第2主体部61B的第1连接导线711和第2连接 导线712电连接。
[0133] 进而，设置于第2主体部61B的第1连接导线711和第2连接导线712与设置于 第3主体部61C的第1电极621和第2电极622电连接。
[0134] 这样，为了将第1主体部61A和第2主体部61B并联连接到电压施加部62,使用 了第1主体部61A内的第1连接导线711和第2连接导线712。另外，为了将第1主体部 61A、第2主体部61B、以及第3主体部61C并联连接到电压施加部62,使用了第2主体部 61B内的第1连接导线711和第2连接导线712。而且，第1主体部61A内的第1连接导线 711和第2连接导线712的另一端(上端）与构成相邻的主体部61B的第1电极621和第2 电极622电连接。进而，第2主体部61B内的第1连接导线711和第2连接导线712的另 一端(上端）与构成相邻的主体部61C的第1电极621和第2电极622电连接。
[0135] [B]总结
[0136] 如以上那样，在第4实施方式中，气流发生装置6的主体部61与第1实施方式的 情况同样地形成为厚度随着从中央部朝向端部而变薄。因此，在第4实施方式中，当在风车 翼片42的面设置了气流发生装置6的主体部61时，不会由于主体部61的基体611的形状 而形成大的台阶。其结果，能够抑制由于台阶而在风车翼片42的周围流动混乱的现象，因 此能够使发电输出稳定。
[0137] 另外，在第4实施方式中，气流发生装置6的主体部61在基体611的内部设置有连 接导线71。这里，例如第1主体部61A在基体611的内部埋设有多个连接导线71 (711? 714)。而且，埋设在第1主体部61A中的连接导线71 (711、712)与设置于相邻的其它主体 部61B的第1电极621和第2电极622电连接(参照图10)。
[0138] 因此，在第4实施方式中，当将多个主体部61排列设置在风车翼片42时，连接导 线71的台阶变少，因此能够防止在风车翼片42的周围流动混乱的现象，能够使发电输出稳 定。
[0139] [C]变形例
[0140] 在气流发生装置6的主体部61中，优选如下地形成连接导线71 :将没有包覆且导 体裸露的裸线准备为连接导线71，并将该裸线内置于基体611中。在这种情况下，与将包覆 线准备为连接导线71来形成主体部61的情况相比，能够使主体部61的厚度变薄。
[0141] 〈其它〉
[0142] 说明了本发明的几个实施方式，但是这些实施方式是作为例子提示的，并非意图 限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其它的各种方式来实施，能够在不超出发明的 要旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式和其变形包含在发明的范围、要旨 中，并且包含在与权利要求书中记载的发明和与其均等的范围内。
【权利要求】
1. 一种气流发生装置，其特征在于，具有： 主体部，设置有第1电极和第2电极，所述第1电极在与用绝缘材料形成的基体的表面 相同的面露出电极的一部分表面，所述第2电极的电极埋设在所述基体中；以及 电压施加部，通过对所述第1电极与所述第2电极之间施加电压来使气流产生， 所述主体部形成为包括厚度随着从中央部朝向两端部而变薄的部分。
2. 根据权利要求1所述的气流发生装置，其特征在于， 所述第1电极具有向所述基体的表面的第1方向延伸的第1延伸部， 所述第2电极具有埋设在所述基体的内部、且向所述第1方向延伸的第2延伸部， 所述第2延伸部配置成在与所述第1方向正交的第2方向上与所述第1延伸部并排， 所述主体部形成为从所述第2方向观察时厚度随着从中央部朝向两端部而变薄。
3. 根据权利要求1所述的气流发生装置，其特征在于， 所述基体是使用树脂形成的。
4. 根据权利要求1或者2所述的气流发生装置，其特征在于， 所述主体部安装在风车翼片的端部，剖面为梯形形状。
5. 根据权利要求1或者2所述的气流发生装置，其特征在于， 所述第1电极的所述第1延伸部具有U字形状， 所述第2电极的所述第2延伸部具有U字形状，配置成相隔与所述第1延伸部相同的 间距而排列。
6. 根据权利要求1或者2所述的气流发生装置，其特征在于， 所述第1电极包括与所述电压施加部电连接的第1连接部， 所述第2电极包括与所述电压施加部电连接的第2连接部， 所述第1电极在所述第2方向上的宽度小于所述第2电极在所述第2方向上的宽度。
7. 根据权利要求1?3中的任一项所述的气流发生装置，其特征在于， 所述主体部在所述基体的内部设置有连接导线。
8. -种气流发生装置，其特征在于，具有： 至少第1主体部以及第2主体部，设置有第1电极和第2电极，所述第1电极在与用绝 缘材料形成的基体的表面相同的面露出电极的一部分表面，所述第2电极的电极埋设在所 述基体中；以及 电压施加部，通过对所述第1主体部以及所述第2主体部的所述第1电极与所述第2 电极之间施加电压，使得在所述主体部的表面产生气流， 在所述第1主体部的所述基体的内部设置有向所述第2主体部的连接导线。
9. 根据权利要求8所述的气流发生装置，其特征在于， 在所述第1主体部中，内置地形成裸线作为所述连接导线。
10. -种风力发电系统，其特征在于，具有： 权利要求1或者2所述的气流发生装置；以及 风车翼片，在其端部安装所述气流发生装置的主体部。
11. 根据权利要求10所述的风力发电系统，其特征在于， 包括多个所述气流发生装置的主体部， 多个所述主体部设置成在所述风车翼片的翼展方向上排列。
12. -种风力发电系统，其特征在于，具有： 权利要求8所述的气流发生装置；以及 风车翼片，在其端部安装所述气流发生装置的所述第1主体部以及第2主体部， 所述气流发生装置的所述第1主体部以及第2主体部设置成在所述风车翼片的翼展方 向上排列， 设置有第1连接导线和第2连接导线，所述第1连接导线将所述电压施加部与所述第 1主体部的所述第1电极以及第2电极进行连接，所述第2连接导线经由所述第1主体部的 所述基体的内部的连接布线将所述电压施加部和所述第2主体部的所述第1电极以及第2 电极进行连接。
13. 根据权利要求12所述的风力发电系统，其特征在于， 所述气流发生装置的第1主体部以及第2主体部设置在所述风车翼片的翼背侧的面中 前缘侧的部分。
14. 根据权利要求12所述的风力发电系统，其特征在于，具备： 塔架； 吊舱，设置在所述塔架的上端部；以及 转子，能够旋转地被所述吊舱的侧端部支撑，在该转子的轮毂安装有所述风车翼片。
【文档编号】F03D11/00GK104061133SQ201410084169
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年3月10日 优先权日:2013年3月21日
【发明者】松田寿, 山崎顕一, 田中元史, 志村尚彦, 浅山雅弘, 大迫俊樹 申请人:株式会社东芝
【专利摘要】提供一种气流发生装置以及风力发电系统，能够稳定地维持发电输出，能够容易地实现效率的提高。实施方式的气流发生装置具有：主体部，设置有第1电极和第2电极，所述第1电极在与用绝缘材料形成的基体的表面相同的面露出电极的一部分表面，所述第2电极的电极埋设在所述基体中；以及电压施加部，通过对所述第1电极与所述第2电极之间施加电压来使气流产生，所述主体部形成为包括厚度随着从中央部朝向两端部而变薄的部分。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明的实施方式涉及一种气流发生装置、以及风力发电系统（system)。 气流发生装置以及风力发电系统
【背景技术】
[0002] 风力发电系统利用作为可再生能源（energy)的风能来进行发电。
[0003] 在风力发电系统中,有时在风车翼片的表面产生分离流从而发电量发生变动。例 如当风速、风向急剧变动时，风车翼片周边的速度三角形从额定点大幅偏离，因此在大范围 内产生分离流。对于风速、风向的急剧变动，通过偏航角（yew angle)、俯仰（pitch)角的调 整不能充分应对。因此，在风力发电系统中，有时难以稳定地维持发电输出，不易提高效率。
[0004] 作为其对策，提出了如下技术：将气流发生装置设置在风车翼片的表面来产生等 离子体（plasma)气流，由此抑制分离流的产生。另外，提出了如下技术(例如参照专利文献 1):将多个气流发生装置在翼展(翼宽）方向上并排设置，根据在转子（rotor)的径向的位置 中不同的分离流来控制多个气流发生装置。
[0005] 专利文献1 :日本特开2012-225296号公报
【发明内容】
[0006] 当将气流发生装置设置在风车翼片的表面时，有时由于气流发生装置而在风车翼 片的表面形成台阶。因此，有时风流在风车翼片的周围混乱，从而不易稳定地维持发电输 出。
[0007] 在翼展长度长的风车翼片的翼展方向并排设置多个气流发生装置的情况下，需 要将连接导线连接到多个气流发生装置的各个气流发生装置。连接导线是粗的高压电缆 (cable)，因此有时由于该连接导线产生的台阶而风流在风车翼片的周围混乱，从而不能稳 定地维持发电输出。
[0008] 特别是，在已经设置的风力发电系统中，在对风车翼片后安装气流发生装置的情 况下，为了确保强度等特性，有时不能允许加工风车翼片。例如，有时不能如下：切削风车翼 片的表面的一部分并将气流发生装置收容到该切削的部分中，在风车翼片开孔并使连接导 线贯通该孔等。因此，如上述那样在风车翼片的表面形成台阶，因此稳定地维持发电输出变 得更为困难，有时不易提1?效率。
[0009] 因而，本发明所要解决的课题在于，提供一种能够稳定地维持发电输出、能够容易 地实现效率的提高的、气流发生装置以及风力发电系统。
[0010] 实施方式的气流发生装置，其特征在于，具有：主体部，设置有第1电极和第2电 极，所述第1电极在与用绝缘材料形成的基体的表面相同的面露出电极的一部分表面，所 述第2电极的电极埋设在所述基体中；以及电压施加部，通过对所述第1电极与所述第2电 极之间施加电压来使气流产生，所述主体部形成为包括厚度随着从中央部朝向两端部而变 薄的部分。
[0011] 根据实施方式的气流发生装置以及风力发电系统，能够稳定地维持发电输出，能 够容易地实现效率的提1?。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是表示第1实施方式的风力发电系统的整体的图。
[0013] 图2是在第1实施方式的风力发电系统中表不一个风车翼片的图。
[0014] 图3是在第1实施方式的风力发电系统中示意性地表示气流发生装置的图。
[0015] 图4是在第1实施方式的风力发电系统中表示气流发生装置的主体部的图。
[0016] 图5是在第2实施方式的风力发电系统中示意性地表示气流发生装置的图。
[0017] 图6是在第3实施方式的风力发电系统中表示气流发生装置的图。
[0018] 图7是在第3实施方式的风力发电系统中表示气流发生装置的图。
[0019] 图8是在第3实施方式的风力发电系统中表示将气流发生装置的主体部设置在风 车翼片时的情形的图。
[0020] 图9是在第4实施方式的风力发电系统中表示气流发生装置的图。
[0021] 图10是在第4实施方式的风力发电系统中表示气流发生装置的图。
[0022] 图11是在第4实施方式的风力发电系统中表示将气流发生装置的主体部设置在 风车翼片时的情形的图。
[0023] 附图标记说明
[0024] 1 :风力发电系统；2 :塔架；3 :吊舱；4 :转子；5 :风向风速测量部；6 :气流发生装 置；41 :轮毂；42 :风车翼片；61 :主体部；62 :电压施加部；63 :连接部；71 :连接导线；611 : 基体；621 :第1电极；621A、621B :延伸部(第1延伸部);621C :连接部(第1连接部);622 :第 2电极；622A、622B :延伸部(第2延伸部）；622C :连接部(第2连接部）；631、632、711、712、 713、714、721A、722A、721B、722B、723A、724A、723B、724B :连接布线。
【具体实施方式】
[0025] 参照【专利附图】
【附图说明】实施方式。
[0026] 〈第1实施方式〉
[0027] [A]风力发电系统1的整体结构
[0028] 图1是表示第1实施方式的风力发电系统的整体的图。
[0029] 如图1所示，风力发电系统1是迎风（upwind)型螺旋桨（propeller)风车，具备塔 架（tower) 2、吊舱（nacelle) 3、转子（rotor) 4、以及风向风速测量部5。
[0030] 依次说明构成风力发电系统1的部分。
[0031] [A-1]塔架 2
[0032] 塔架2沿着垂直方向延伸，下端部被固定到嵌入地中的基台（省略图示)。
[0033] [A-2]吊舱 3
[0034] 吊舱3设置在塔架2的上端部。
[0035] 吊舱3为了调整偏航角而在塔架2的上端部能够以垂直方向为轴进行旋转地被支 撑。
[0036] [A-3]转子 4
[0037] 转子4能够旋转地支撑在吊舱3的一方侧端部，通过在多个风车翼片42受到风来 以水平方向为旋转轴在旋转方向R上进行旋转。
[0038] 转子4具备轮毂41 (hub)和多个风车翼片42 (叶片）。
[0039] 转子4的轮毂41包括外形为半椭圆体状的前端盖，形成为外周面的外径随着从上 风朝向下风而变大。
[0040] 转子4的多个风车翼片42是以轮毂41为中心在旋转方向R上隔着1/3等分的间 隔而设置。例如设置有3片风车翼片42,各个风车翼片42为了调整俯仰角而一端能够旋转 地被轮毂41支撑。
[0041] 图2是在第1实施方式的风力发电系统中示出一个风车翼片42的图。在图2中， 示出一个风车翼片42沿着翼厚方向的剖面。
[0042] 如图2所示，风车翼片42设置有气流发生装置6的主体部61。
[0043] 另外，如图1所示，多个风车翼片42的各个风车翼片被设置成气流发生装置6的 主体部61在翼展方向上排列多个。
[0044] 气流发生装置6的详细内容将后述。
[0045] [A-4]风向风速测量部5
[0046] 如图1所示，风向风速测量部5安装在风车翼片42的下风侧的吊舱3的上面。
[0047] 风向风速测量部5测量出的风速以及风向的数据（data)输出到控制部(省略图 示)。于是，控制部根据该测量数据进行偏航角、俯仰角的调整。另外，控制部根据该测量数 据控制气流发生装置6的动作。
[0048] [B]气流发生装置6的详细结构
[0049] 图3是在第1实施方式的风力发电系统中示意性地表示气流发生装置6的图。在 图3中，表示气流发生装置6的主体部61设置在风车翼片42 (参照图2)之前的状态，关于 主体部61，用立体图来表示。
[0050] 如图3所示，气流发生装置6具备主体部61、电压施加部62、以及连接部63。依次 说明构成气流发生装置6的各部分。
[0051] [B-1]主体部 61
[0052] 如图3所示，气流发生装置6的主体部61包括基体611、第1电极621 (表面电极） 以及第2电极622 (内插电极)。主体部61在基体611中设置有第1电极621和第2电极 622。基体611形成为包含厚度随着从中央部朝向两端部而变薄的部分。
[0053] 主体部61的基体611由绝缘材料（电介质)形成。例如基体611使用硅酮树脂(硅 橡胶，silicone rubber)、环氧（epoxy)树脂、氟树脂（fluororesin film)等树脂来形成， 是挠性的（flexible)。除此之外，基体611也可以是例如在云母（mica)纸上层叠多个含浸 了环氧树脂的预浸片（prepreg sheet)而构成的基体。
[0054] 主体部61的第1电极621和第2电极622例如由金属材料等导电材料形成。
[0055] 主体部61通过例如冲压（press)加工、挤压成形加工等各种加工而形成。
[0056] 图4是在第1实施方式的风力发电系统中表示气流发生装置6的主体部61的图。 这里，图4 (a)是主体部61的剖面图，图4 (b)是主体部61的俯视图。图4 (a)相当于图 4 (b)中X - X部分的剖面。
[0057] 如图4 (a)、图4 (b)所示，主体部61的第1电极621是板状体。如图4 (a)所 不，第1电极621的一部分表面露出到基体611的表面(上表面)而设置。S卩，第1电极621 配置成上表面露出在与基体611的表面相同的面、上表面以外的面(下表面、侧面)埋设在基 体611内。由此，露出的第1电极621的上表面与基体611的表面不会形成台阶。另外，如 图4 (b)所示，第1电极621在基体611的长边方向（图4的垂直方向）以直线状延伸而连 接到连接布线631。此外，在下面的说明中，将基体611的长边方向（图4的垂直方向)称为 第1方向。
[0058] 如图4 (a)、图4 (b)所示，主体部61的第2电极622与第1电极621同样地是 板状体。第2电极622的横宽(第2方向的宽度）比第1电极621宽，如图4 (a)所示，设 置在基体611的内部。即，第2电极622的上表面、下表面、侧面埋设在基体611内，配置在 比第1电极621更深的位置。另外，如图4 (b)所示，第2电极622在与基体611的第1电 极621延伸的第1方向相同的方向上，以直线状延伸而连接到连接布线632。这里，第2电 极622配置成在与第1电极621的第1方向正交的基体611的短边方向（在图4 (b)中为 水平方向)上与第1电极621并排。此外，在下面的说明中，将基体611的短边方向（图4的 水平方向）称为第2方向。
[0059] 如图4 (a)所示，主体部61在基体611的第2方向的中央部设置有第1电极621 和第2电极622。
[0060] 在本实施方式中，主体部61的基体611形成为中央部的厚度为一定、且厚度随着 从该中央部朝向两端部而变薄。即，主体部61的基体611的沿着第1电极621和第2电极 622排列的第2方向的剖面是梯形形状。因而，在基体611的中央部中，上表面与下表面平 行且具有相同的宽度，并且在两端部中，上表面向下表面方向倾斜。
[0061] 如图2所示，主体部61设置在风车翼片42的面。主体部61以在第1电极621露 出的状态下基体611的下表面(参照图4 (a))紧贴在风车翼片42的翼背侧的面的方式粘 接到风车翼片42。具体地说，主体部61在沿着风车翼片42的翼厚方向的剖面中，基体611 的梯形的底面的宽度粘接在风车翼片42的上表面而固定。
[0062] 另外，如图2所示，主体部61设置成：在风车翼片42的翼背侧的面(上表面）中的 前缘LE侧的部分中，第1电极621和第2电极622从前缘LE向后缘TE依次排列。具体地 说，以从前缘LE起在相对翼弦长C成为10%以内的范围Η内配置第1电极621和第2电极 622的方式，安装主体部61。通过这样安装主体部61，能够有效地抑制分离流的产生，因此 是优选的。
[0063] 除此之外，如图1所示，主体部61设置成在多个风车翼片42的各个风车翼片42 中在翼展(翼宽）方向排列多个。这里，多个主体部61的各个主体部61相互隔着间隙而设 置，第1电极621以及第2电极622的第1方向沿着翼展(翼宽）方向。
[0064] [Β-2]电压施加部62
[0065] 在气流发生装置6中，电压施加部62如图3所示经由连接部63向主体部61的第 1电极621与第2电极622之间施加电压。
[0066] 电压施加部62包括例如设置在风车翼片42的翼根部的电源(省略图示)，通过控 制从该电源提供的电压来向主体部61的第1电极621与第2电极622之间施加电压。
[0067] 电压施加部62按照从控制部(省略图示）输出的控制信号控制电压，向第1电极 621与第2电极622之间施加电压。由此，在主体部61的基体611的表面(上表面)产生由 介质阻挡（barrier)放电引起的等离子体（plasma)气流，抑制分离流的产生。
[0068] 这里，电压施加部62构成为对多个主体部61的各个主体部61 (参照图1)独立地 施加电压。
[0069] [B-3]连接部 63
[0070] 气流发生装置6的连接部63包括一对连接布线631、632。
[0071] 连接部63中的一个连接布线631的一端电连接于第1电极621，另一端电连接于 电压施加部62。
[0072] 连接部63中的另一个连接布线632的一端电连接于第2电极622,另一端电连接 于电压施加部62。
[0073] 虽然省略了图示，但是一对连接布线631、632与构成气流发生装置6的多个主体 部61 (参照图1)的各个主体部61相对应地设置有多组，配置成从转子4的轮毂41这一侧 向风车翼片42的前端侧延伸。
[0074] [C]总结
[0075] 如以上那样，在本实施方式的风力发电系统1 (参照图1)中，在风车翼片42的上 表面紧贴地设置了气流发生装置6的主体部61的下表面(参照图2)。气流发生装置6的主 体部61在由树脂等绝缘材料形成的基体611中设置有第1电极621和第2电极622。而 且，通过向第1电极621与第2电极622之间施加电压，使得在表面产生气流(参照图3)。
[0076] 这里，主体部61形成为（参照图2、图3、图4):当设置于风车翼片42的外面时，在 沿着风车翼片42的翼厚方向的剖面中，厚度随着从中央部朝向如缘LE侧的端部以及后缘 TE侧的端部而变薄。
[0077] 因此，在本实施方式中，当在风车翼片42的外面设置了气流发生装置6的主体部 61时，不会由于主体部61的基体611的形状而形成大的台阶。其结果，能够抑制由于台阶 而在风车翼片42的周围流动混乱的现象，因此能够使发电输出稳定。而且，在保持了风车 翼片42的性能的情况下能够进行基于气流发生装置6的动态控制，因此能够实现高效率的 风力发电系统1。
[0078] 因而，在本实施方式中，能够稳定地维持发电输出，容易地实现发电效率的提高。
[0079] [D]变形例
[0080] 在上述实施方式的气流发生装置6中，主体部61的沿着风车翼片42的翼厚方向 的剖面是位于下底的两端的两个内角（底角）的大小相互相等的梯形形状(等腰梯形形状)。 艮P，主体部61的基体611的剖面的形状形成为：在从中央部朝向前缘LE侧的端部的方向、 和从中央部朝向后缘TE侧的端部的方向的两者中，厚度以相互相同的比例变薄(参照图2、 图3、图4)。但是，不限于此。主体部61的剖面也可以是位于下底的两端的两个内角的大 小互不相等。
[0081] 另外，也可以如下地形成主体部61 :主体部61的剖面在从中央部朝向前缘LE侧 的端部的方向、和从中央部朝向后缘TE侧的端部的方向中的任一个方向上厚度变薄。艮P， 主体部61的剖面如下地形成即可：在从中央部朝向前缘LE侧的端部的方向、和从中央部朝 向后缘TE侧的端部的方向中的任一个方向上厚度变薄。特别是，在将主体部61设置在风 车翼片42的前缘LE的附近的情况下，也可以构成为：在主体部61的后缘TE侧中，随着从 中央部朝向后缘TE侧而变薄。此外，当在风车翼片42的上表面中在中央部分设置主体部 61时，优选是与上述的实施方式同样地使厚度从中央部朝向前缘LE侧和后缘TE侧的两端 部而变薄。
[0082] 除此之外，主体部61的基体611的剖面的形状也可以是在梯形形状的上底中位于 两端的两个角的部分形成为曲线状。另外，考虑施工，也可以通过将主体部61的基体611 的中央部设为例如几 mm程度的厚度、将其端部相对于中央部的厚度例如设为1/4程度的厚 度，由此将主体部61的基体611的剖面设为大致梯形形状。
[0083] 〈第2实施方式〉
[0084] [A]结构等
[0085] 图5是在第2实施方式的风力发电系统中示意性地表示气流发生装置6的图。在 图5中，与图3同样地表示气流发生装置6的主体部61设置在风车翼片42 (参照图2)之 前的状态，关于主体部61，用立体图表示。
[0086] 在第2实施方式中，如图5所示，气流发生装置6的主体部61与第1实施方式的 情况不同。在第2实施方式中，除了上述的不同点以及相关联的点之外，适当省略说明与第 1实施方式相同的结构等重复的事项。
[0087] 如图5所示，气流发生装置6与第1实施方式的情况(参照图3)同样地具备主体 部61、电压施加部62、以及连接部63。
[0088] 在该第2实施方式中，第1电极621 (表面电极)和第2电极622 (内插电极）的形 状与第1实施方式不同。
[0089] 具体地说，主体部61的第1电极621由多个延伸部621A、621B (第1延伸部）和 连接部621C (第1连接部）形成。即，第1电极621成为延伸部621A、621B长的U字形状。 另外，第1电极621的延伸部621A、621B的上表面露出到基体611的表面。
[0090] 第1电极621的多个延伸部621A、621B配置成：各自以直线状向第1方向延伸，在 与该第1方向正交的第2方向上隔着间隙而排列。连接部621C向多个延伸部621A、621B 之间的第2方向延伸。连接部621C连结在多个延伸部621A和621B各自的一端，将多个延 伸部621A与621B之间进行电连接。
[0091] 在主体部61中，第2电极622与第1电极621同样地由多个延伸部622A、622B(第 2延伸部）和连接部622C (第2连接部）形成。即，第2电极622也成为延伸部622A、622B 长的U字形状。另外，第2电极622的延伸部622A、622B不露出而埋设在基体611中。
[0092] 第2电极622的多个延伸部622A、622B各自以直线状向第1方向延伸，在与该第1 方向正交的第2方向上隔着间隙而排列。这里，第2电极622的延伸部622A与622B的间 距宽度以与第1电极621的延伸部621A和621B的间距宽度相同的间距宽度排列配置。连 接部622C向多个延伸部622A、622B之间的第2方向延伸。连接部622C连结在多个延伸部 622A和622B各自的一端，将多个延伸部622A与622B之间进行电连接。
[0093] 在第2实施方式中，主体部61的基体611与第1实施方式的情况同样地形成为： 中央部的厚度为一定，厚度随着从该中央部朝向两端部而变薄。
[0094] 另外，主体部61与第1实施方式的情况同样地设置在风车翼片42的面(参照图 2)。即，构成第1电极621的多个延伸部621A、621B和构成第2电极622的多个延伸部 622A、622B的各个延伸部设置成在风车翼片42中从前缘LE向后缘TE交替地排列。
[0095] [B]总结
[0096] 如以上那样，在第2实施方式中，气流发生装置6的主体部61与第1实施方式的 情况同样地形成为厚度随着从中央部朝向端部而变薄（图5参照)。因此，在第2实施方式 中，当在风车翼片42的面设置了气流发生装置6的主体部61时(参照图1、图2)，不会由于 主体部61的基体611的形状而形成大的台阶。其结果，能够抑制由于台阶而在风车翼片42 的周围流动混乱的现象，因此能够使发电输出稳定。
[0097] 另外，在第2实施方式中，第1电极621是多个延伸部621A、621B隔着间隔排列的。 同样地，第2电极622是多个延伸部622A、622B以与构成第1电极621的多个延伸部621A、 621B相同的间距隔着间隙排列的。这样，构成第1电极621的延伸部621A、621B与构成第 2电极622的延伸部622A、622B的组设置在各风车翼片42。因此，通过对该各风车翼片42 的各自的主体部61施加电压，从而在主体部61的表面分别产生由介质阻挡放电引起的等 离子体气流。其结果，能够产生更有效的等离子体气流，因此能够更有效地抑制分离流的产 生。
[0098] 因而，在第2实施方式中，能够稳定地维持发电输出，容易地实现发电效率的提 商。
[0099] 特别是，当像转子直径超过80m那样的大型风车时，有时风车翼片42的翼弦长成 为大于等于2?4m，有时在广的区域内流动较大地混乱。但是，通过如第2实施方式那样构 成，能够更强力地产生等离子体气流，因此能够有效地抑制分离流的产生。
[0100] 〈第3实施方式〉
[0101] [A]结构等
[0102] 图6、图7是在第3实施方式的风力发电系统中表示气流发生装置6的图。
[0103] 图6与图3同样地表示气流发生装置6的主体部61设置在风车翼片42 (参照图 2)之前的状态，关于主体部61，用立体图表示。
[0104] 图7与图4同样地是表示气流发生装置6的主体部61的图。这里，图7 (a)是剖 面图，图7 (b)是俯视图。图7 (a)相当于图7 (b)中X - X部分的剖面。
[0105] 在第3实施方式中，如图6、图7所示，主体部61的基体611的形状与第1实施方 式的情况不同。另外，在第3实施方式中，在基体611内还设置了连接导线71。在第3实施 方式中，除了上述的不同点以及相关联的点之外，适当省略说明与第1以及第2实施方式相 同的结构等重复的事项。
[0106] 如图6、图7所示，主体部61与第1实施方式的情况不同，形成为厚度从中央部到 端部是一定的。S卩，主体部61的基体611的从第1电极621和第2电极622排列的第2方 向观察的剖面为矩形形状。
[0107] 另外，如图6、图7所示，主体部61除了包括基体611、第1电极621 (表面电极)以 及第2电极622 (内插电极）之外，与第1实施方式不同地还设置有连接导线71。
[0108] 如图6、图7所示，连接导线71设置在主体部61的基体611的内部。
[0109] 这里，作为连接导线71，设置了第1连接导线711和第2连接导线712。第1连接 导线711和第2连接导线712在主体部61的内部沿着与第1电极621以及第2电极622 相同的第1方向延伸。第1连接导线711和第2连接导线712在第2方向中设置在与第1 电极621以及第2电极622不同的位置。
[0110] 第1连接导线711和第2连接导线712各自的一端(下端)电连接于连接布线721A、 722A。另外，连接布线721A、722A各自的另一端(下端）电连接于电压施加部62。而且，从 电压施加部62经由连接布线721A、722A向第1连接导线711和第2连接导线712流过电 流。
[0111] 另外，第1连接导线711和第2连接导线712各自的另一端(上端）电连接于连接 布线721B、722B。另外，连接布线721B、722B各自的另一端(上端）分别与构成相邻地设置 的其它主体部61 (省略图示）的第1连接导线711和第2连接导线712电连接。
[0112] 图8是在第3实施方式的风力发电系统中表示将气流发生装置6的主体部61设 置在风车翼片42 (参照图2)时的情形的图。
[0113] 如图8所示，多个主体部61中的第1主体部61A在基体611的内部设置了第1连 接导线711和第2连接导线712作为连接导线71。而且，设置在第1主体部61A的第1连 接导线711和第2连接导线712经由第1连接导线721B和第2连接导线722B电连接到设 置于与第1主体部61A相邻的其它第2主体部61B中的第1电极621和第2电极622。
[0114] 这样，设置于第1主体部61A的内部的第1连接导线711和第2连接导线712用 于将相邻的第2主体部61B并联连接到电压施加部62。
[0115] [B]总结
[0116] 如以上那样，在第3实施方式中，气流发生装置6的主体部61在基体611的内部 设置有连接导线71 (参照图6、图7)。这里，在多个主体部61中的第1主体部61A的基体 611的内部设置有连接导线71 (多个连接导线711、712)。该连接导线71与设置于第2主 体部61B中的第1电极621和第2电极622电连接(参照图8)。
[0117] 因此，在第3实施方式中，当将多个主体部61排列设置在风车翼片42时，连接导 线71引起的台阶变少，因此能够防止在风车翼片42的周围流动混乱的现象，能够使发电输 出稳定。
[0118] 〈第4实施方式〉
[0119] [A]结构等
[0120] 图9、图10是在第4实施方式的风力发电系统中表示气流发生装置6的图。
[0121] 图9与图3同样地表示气流发生装置6的主体部61设置在风车翼片42 (参照图 2)之前的状态，关于主体部61，用立体图表示。
[0122] 图10与图4同样地是表示气流发生装置6的主体部61的图。这里，图10 (a)是 剖面图，图10 (b)是俯视图。图10 (a)相当于图10 (b)中X - X部分的剖面。
[0123] 在第4实施方式中，如图9、图10所示，在主体部61设置了多个连接导线71。在 第4实施方式中，除了上述的不同点以及相关联的点之外，适当省略说明与第1实施方式至 第3实施方式相同的结构等的重复的事项。
[0124] 在第4实施方式中，如图9、图10所示，气流发生装置6的主体部61的基体611与 第1实施方式的情况同样地形成为：中央部的厚度为一定，厚度随着从该中央部朝向两端 部而变薄。即，主体部61的基体611的剖面为梯形形状。
[0125] 另外，如图9、图10所示，主体部61除了包括基体611、第1电极621 (表面电极） 以及第2电极622 (内插电极）之外，还设置了多个连接导线71。
[0126] 如图9、图10所示，连接导线71埋设在主体部61的基体611的内部。在第4实 施方式中，作为连接导线71而设置了第1连接导线711与第2连接导线712的组、以及第 3连接导线713与第4连接导线714的组。
[0127] 第1?第4连接导线711?714各自在主体部61的基体611的内部中沿着与第1 电极621以及第2电极622延伸的第1方向相同的方向延伸。这里，被埋设成在第1连接 导线711与第2连接导线712的组和第3连接导线713与第4连接导线714的组之间夹着 第1电极621和第2电极622这两者。
[0128] 第1?第4连接导线711?714各自的一端（下端）电连接于连接布线721A? 724A。连接布线721A?724A各自的另一端(下端）电连接于电压施加部62。
[0129] 另外，第1?第4连接导线711?714各自的另一端(上端）电连接于连接布线 721B?724B。连接布线721B、722B的另一端(上端）与构成相邻的其它主体部61B的第1 电极621和第2电极622电连接。另一方面，连接布线723B、724B的另一端(上端）与相邻 的其它主体部61B的连接布线711、712电连接。
[0130] 图11是表示在第4实施方式的风力发电系统中将气流发生装置6的主体部61设 置在风车翼片42 (参照图2)时的情形的图。
[0131] 如图11所示，多个主体部61中的第1主体部61A在基体611的内部埋设了第1? 第4连接导线711?714作为连接导线71。第2主体部61B在基体611的内部埋设了第1 以及第2连接导线711、712作为连接导线71。
[0132] 设置于第1主体部61A的第1连接导线711和第2连接导线712与设置于第2主 体部61B的第1电极621和第2电极622电连接。另外，设置于第1主体部61A的第3连 接导线713和第4连接导线714与设置于第2主体部61B的第1连接导线711和第2连接 导线712电连接。
[0133] 进而，设置于第2主体部61B的第1连接导线711和第2连接导线712与设置于 第3主体部61C的第1电极621和第2电极622电连接。
[0134] 这样，为了将第1主体部61A和第2主体部61B并联连接到电压施加部62,使用 了第1主体部61A内的第1连接导线711和第2连接导线712。另外，为了将第1主体部 61A、第2主体部61B、以及第3主体部61C并联连接到电压施加部62,使用了第2主体部 61B内的第1连接导线711和第2连接导线712。而且，第1主体部61A内的第1连接导线 711和第2连接导线712的另一端(上端）与构成相邻的主体部61B的第1电极621和第2 电极622电连接。进而，第2主体部61B内的第1连接导线711和第2连接导线712的另 一端(上端）与构成相邻的主体部61C的第1电极621和第2电极622电连接。
[0135] [B]总结
[0136] 如以上那样，在第4实施方式中，气流发生装置6的主体部61与第1实施方式的 情况同样地形成为厚度随着从中央部朝向端部而变薄。因此，在第4实施方式中，当在风车 翼片42的面设置了气流发生装置6的主体部61时，不会由于主体部61的基体611的形状 而形成大的台阶。其结果，能够抑制由于台阶而在风车翼片42的周围流动混乱的现象，因 此能够使发电输出稳定。
[0137] 另外，在第4实施方式中，气流发生装置6的主体部61在基体611的内部设置有连 接导线71。这里，例如第1主体部61A在基体611的内部埋设有多个连接导线71 (711? 714)。而且，埋设在第1主体部61A中的连接导线71 (711、712)与设置于相邻的其它主体 部61B的第1电极621和第2电极622电连接(参照图10)。
[0138] 因此，在第4实施方式中，当将多个主体部61排列设置在风车翼片42时，连接导 线71的台阶变少，因此能够防止在风车翼片42的周围流动混乱的现象，能够使发电输出稳 定。
[0139] [C]变形例
[0140] 在气流发生装置6的主体部61中，优选如下地形成连接导线71 :将没有包覆且导 体裸露的裸线准备为连接导线71，并将该裸线内置于基体611中。在这种情况下，与将包覆 线准备为连接导线71来形成主体部61的情况相比，能够使主体部61的厚度变薄。
[0141] 〈其它〉
[0142] 说明了本发明的几个实施方式，但是这些实施方式是作为例子提示的，并非意图 限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其它的各种方式来实施，能够在不超出发明的 要旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式和其变形包含在发明的范围、要旨 中，并且包含在与权利要求书中记载的发明和与其均等的范围内。
【权利要求】
1. 一种气流发生装置，其特征在于，具有： 主体部，设置有第1电极和第2电极，所述第1电极在与用绝缘材料形成的基体的表面 相同的面露出电极的一部分表面，所述第2电极的电极埋设在所述基体中；以及 电压施加部，通过对所述第1电极与所述第2电极之间施加电压来使气流产生， 所述主体部形成为包括厚度随着从中央部朝向两端部而变薄的部分。
2. 根据权利要求1所述的气流发生装置，其特征在于， 所述第1电极具有向所述基体的表面的第1方向延伸的第1延伸部， 所述第2电极具有埋设在所述基体的内部、且向所述第1方向延伸的第2延伸部， 所述第2延伸部配置成在与所述第1方向正交的第2方向上与所述第1延伸部并排， 所述主体部形成为从所述第2方向观察时厚度随着从中央部朝向两端部而变薄。
3. 根据权利要求1所述的气流发生装置，其特征在于， 所述基体是使用树脂形成的。
4. 根据权利要求1或者2所述的气流发生装置，其特征在于， 所述主体部安装在风车翼片的端部，剖面为梯形形状。
5. 根据权利要求1或者2所述的气流发生装置，其特征在于， 所述第1电极的所述第1延伸部具有U字形状， 所述第2电极的所述第2延伸部具有U字形状，配置成相隔与所述第1延伸部相同的 间距而排列。
6. 根据权利要求1或者2所述的气流发生装置，其特征在于， 所述第1电极包括与所述电压施加部电连接的第1连接部， 所述第2电极包括与所述电压施加部电连接的第2连接部， 所述第1电极在所述第2方向上的宽度小于所述第2电极在所述第2方向上的宽度。
7. 根据权利要求1?3中的任一项所述的气流发生装置，其特征在于， 所述主体部在所述基体的内部设置有连接导线。
8. -种气流发生装置，其特征在于，具有： 至少第1主体部以及第2主体部，设置有第1电极和第2电极，所述第1电极在与用绝 缘材料形成的基体的表面相同的面露出电极的一部分表面，所述第2电极的电极埋设在所 述基体中；以及 电压施加部，通过对所述第1主体部以及所述第2主体部的所述第1电极与所述第2 电极之间施加电压，使得在所述主体部的表面产生气流， 在所述第1主体部的所述基体的内部设置有向所述第2主体部的连接导线。
9. 根据权利要求8所述的气流发生装置，其特征在于， 在所述第1主体部中，内置地形成裸线作为所述连接导线。
10. -种风力发电系统，其特征在于，具有： 权利要求1或者2所述的气流发生装置；以及 风车翼片，在其端部安装所述气流发生装置的主体部。
11. 根据权利要求10所述的风力发电系统，其特征在于， 包括多个所述气流发生装置的主体部， 多个所述主体部设置成在所述风车翼片的翼展方向上排列。
12. -种风力发电系统，其特征在于，具有： 权利要求8所述的气流发生装置；以及 风车翼片，在其端部安装所述气流发生装置的所述第1主体部以及第2主体部， 所述气流发生装置的所述第1主体部以及第2主体部设置成在所述风车翼片的翼展方 向上排列， 设置有第1连接导线和第2连接导线，所述第1连接导线将所述电压施加部与所述第 1主体部的所述第1电极以及第2电极进行连接，所述第2连接导线经由所述第1主体部的 所述基体的内部的连接布线将所述电压施加部和所述第2主体部的所述第1电极以及第2 电极进行连接。
13. 根据权利要求12所述的风力发电系统，其特征在于， 所述气流发生装置的第1主体部以及第2主体部设置在所述风车翼片的翼背侧的面中 前缘侧的部分。
14. 根据权利要求12所述的风力发电系统，其特征在于，具备： 塔架； 吊舱，设置在所述塔架的上端部；以及 转子，能够旋转地被所述吊舱的侧端部支撑，在该转子的轮毂安装有所述风车翼片。
【文档编号】F03D11/00GK104061133SQ201410084169
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年3月10日 优先权日:2013年3月21日
【发明者】松田寿, 山崎顕一, 田中元史, 志村尚彦, 浅山雅弘, 大迫俊樹 申请人:株式会社东芝
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