上风式风车的制作方法

本发明涉及上风式风车，尤其涉及转子中的轮毂的周边结构。

背景技术：

以往开发出了使用上风式的风车的风力发电设备。上风式风车是水平轴型风车的一种，通常情况下，安装有多个翼（叶片）的转子面向上风进行配向，并且使该转子旋转，基于该旋转力进行发电。一般的上风式风车中，将各翼以锥角达到约0゜的竖立状态进行固定（以下将该状态称为“竖立状态”），并且使各翼在转子绕旋转轴的大致铅垂面（旋转平面）内旋转。

各翼面向上风进行配向，因此在强风时各翼承受的来自风的荷载（称为“风荷载”）增大。因此，例如专利文献1公开了如下技术：在风速超过阈值时，停止转子的旋转，并且从各翼位于工作面内的竖立状态的姿势转变成各翼的梢端向下风侧倾动的姿势，从而在保持上风姿势的同时缩小从上风侧观察的翼的受风面积（投影面积），谋求强风时作用于各翼的风荷载的减少。

又，例如专利文献1以及专利文献2中提出了具备用于实现上述各翼的倾动动作的倾动机构和用于驱动倾动机构的驱动装置的上风式风车。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特许第4100520号公报；

专利文献2：wo2010/109529a1公报。

技术实现要素：

发明要解决的问题：

在具有上述倾动机构的上风式风车中，在通常情况下以竖立状态可靠地支持各翼以此执行稳定的发电，而在强风时等紧急情况下，需要通过顺利的倾动动作迅速使各翼倾斜。因此，要求同时实现通常时各翼的固定以及支持和紧急时的顺利的倾动动作。关于这一点，专利文献1以及专利文献2并未详细公开。

本发明鉴于上述问题，其目的在于提供在通常时等情况下能够以竖立的状态可靠地支持并固定各翼，而在紧急时等情况下能够使各翼顺利地倾斜的上风式风车。

解决问题的手段：

为了解决上述问题，本发明的一种形态是上风式风车，具备：以能够绕旋转轴线旋转的形式配设的轮毂；与所述轮毂一起旋转的多个翼；以使所述各翼能够相对于绕所述旋转轴线的旋转平面倾动的形式连接所述轮毂和所述各翼的倾动机构；以在使所述各翼竖立的竖立状态和使所述各翼倾动的倾动状态之间切换的形式驱动所述倾动机构的驱动装置；和与所述倾动机构以及所述驱动装置相互独立地配设，并且在阻止所述各翼从所述竖立状态倾动的锁定状态和能够使所述各翼向所述倾动状态倾动的解锁状态之间切换的固定支持机构。

根据该结构，固定支持机构以阻止竖立状态下的各翼发生倾动的形式支持各翼的倾动方向上的各荷载。固定支持机构与各翼的倾动机构和使其工作的驱动装置相互独立地配设。

因此，即便在倾动方向上风荷载作用于竖立状态的各翼，也能够在各翼由固定支持机构支持并姿势被锁定时防止来自于各翼的风荷载作用于倾动机构和驱动装置。因此，能够减轻来自各翼的风荷载对倾动机构以及驱动装置施加的负担，能够良好地保持倾动机构以及驱动装置。因此，在将固定支持机构切换至解锁状态并使各翼变成倾动状态时，通过使用良好地保持的倾动机构以及驱动装置，以此能够使各翼顺利地倾动。

在这里，也可以是所述倾动机构具有与所述轮毂可摇动地连接且与多个所述翼连接的多个翼连接部；所述固定支持机构形成为在所述竖立状态下与各个所述翼连接部抵接，以此固定所述各翼的锥角的结构。

像这样，通过使翼连接部与固定支持机构抵接，以此无需使各翼直接接触固定支持机构便能够固定竖立状态的各翼的各锥角。

又，也可以是形成为如下结构：所述轮毂上的与所述翼或与所述翼连接部的各连接部分配置于所述旋转轴线的周围；所述各翼连接部具有从所述连接部分向所述旋转轴线延伸的三角形状的杠杆结构；所述固定支持机构配置为与所述各连接部分和所述旋转轴线之间的距离相比靠近所述旋转轴线。

如上所述构成各翼连接部，并且将固定支持机构配置为与所述各连接部分和旋转轴线之间的距离相比靠近旋转轴线，从而能够减少在作用着来自各翼的最大荷载时固定支持机构所需的耐荷载。

又，也可以是形成为如下结构：所述固定支持机构具有从所述轮毂向前侧延伸地设置的框架部、和以能够与所述竖立状态的所述翼连接部抵接的形式配设于所述框架部的抵接部；通过使所述翼连接部与所述抵接部抵接，从而固定所述竖立状态的所述各翼的锥角。

像这样，固定支持机构形成为具有从轮毂向前侧延伸地设置的框架部的结构，从而容易使固定支持机构和驱动装置相隔开进行配置，能够防止施加于固定支持机构的来自各翼的荷载影响至驱动装置。

又，也可以是所述各翼形成为如下结构：通过使所述翼连接部与所述抵接部抵接以此变成所述竖立状态，并且通过解除所述翼连接部与所述抵接部的抵接以此变成所述倾动状态。

像这样，将固定支持机构与所述翼及所述翼连接部的各连接部分隔开，并且配置于靠近旋转轴线的位置，从而能够减少作用着来自各翼的最大荷载时固定支持机构所需的耐荷载。

又，也可以是所述固定支持机构具有锁定用缸，所述抵接部是所述锁定用缸的活塞杆。

借助于此，能够使用较容易得到的动力缸构成固定支持机构。

又，也可以是所述驱动装置形成为如下结构：具有倾动用缸，所述倾动用缸横跨所述轮毂和所述翼连接部并与它们连接。

借助于此，能够使用较容易得到的动力缸构成驱动装置。

又，为了解决上述问题，本发明的一种形态是上风式风车，具备：以能够绕旋转轴线旋转的形式配设的轮毂；与所述轮毂一起旋转的多个翼；以使所述各翼能够相对于绕所述旋转轴线的旋转平面倾动的形式连接所述轮毂和所述各翼的倾动机构；和以在使所述各翼竖立的竖立状态和使所述各翼倾动的倾动状态之间切换的形式驱动所述倾动机构的驱动装置；所述倾动机构具有：与所述轮毂可摇动地连接、且与所述各翼连接的多个翼连接部；在所述旋转轴线上配设有螺纹轴的螺杆机构；和连接所述螺杆机构的螺母部与所述各翼连接部，并且随着所述螺母部的移动摇动所述各翼连接部的连杆机构。

根据这样的结构，在螺杆机构中的螺纹轴与螺母部之间的螺纹结合部分上以阻止竖立状态的各翼发生倾动的形式支持各翼的倾动方向上的各荷载，与此同时能够固定各翼的姿势。

因此，即便风荷载朝向各翼的倾动方向作用于竖立状态的各翼，也能够使各翼由螺杆机构支承并保持该姿势。在这里，施加于各翼的风荷载由螺纹轴与螺母部之间的螺纹结合部分支承，所述风荷载难以施加于驱动倾动机构的驱动装置。如此一来，能够减少为了保持各翼的姿势而施加于驱动装置的荷载。因此，能够使驱动装置简单化。

在这里，作为本发明的另一种形态，也可以形成为如下结构：所述连杆机构通过可旋转地保持所述螺杆机构的所述螺母部的套筒连接所述螺母部与所述翼连接部。

根据这样的结构，通过使螺母部旋转并沿着螺纹轴的轴方向移动，以此能够摇动所述各翼连接部。

又，作为本发明的又一种形态，也可以形成为如下结构：所述轮毂上的与所述翼或与所述翼连接部的各连接部分配置于所述旋转轴线的周围。

像这样配置所述轮毂上的与所述翼或与所述翼连接部的各连接部分，并且使所述各连接部分和配设于旋转轴线上的螺纹轴相互隔开，以此能够减少作用着来自于各翼的最大荷载时螺杆机构所需的耐荷载。

发明效果：

根据上述各形态的本发明，可以提供在通常时等情况下能够以竖立状态可靠地支持并固定各翼，并且在紧急时等情况下能够使各翼顺利地倾动的上风式车辆。

附图说明

图1是根据本发明实施形态1的上风式风车的主视图；

图2是图1所示的风车的侧视图；

图3是从斜前方观察图1所示的风车的连接单元的外观图；

图4是从斜后方观察图1所示的风车的连接单元的外观图；

图5是示出连接单元的翼连接部的结构的侧视图；

图6是示出竖立状态下的连接单元的结构的局部剖视图；

图7是示出倾动状态下的连接单元的结构的局部剖视图；

图8是示出固定支持机构的局部结构的动力缸周围的展开图；

图9是示出驱动单元的局部结构的油压回路图；

图10是示出图1所示的风车的控制系统的结构的框图；

图11是从斜前方观察根据本发明实施形态2的上风式风车的连接单元的外观图；

图12是从斜后方观察根据本发明实施形态2的上风式风车的连接单元的外观图；

图13是示出螺纹机构的移动单元周围的局部结构的放大剖视图；

图14是示出图11所示的风车的控制系统的结构的框图；

图15是示出竖立状态下的连接单元的结构的局部剖视图；

图16是示出倾动状态下的连接单元的结构的局部剖视图。

具体实施方式

根据风力发电设备的应用方面的观点，关于具有倾动机构的风车承受的来自各翼的风荷载考虑如下问题。

在紧急时等情况下执行风车的倾动动作时，通过偏航控制，机箱处于上风状态，且通过节距控制使各翼的节距角达到大概90゜（各翼的前缘朝向上风侧的方向）。在该状态下，转子停止旋转，因此各翼通过转子的旋转所产生的旋转方向上的相对风速较小。因此，向倾动方向的力矩较小（例如600knm左右）。又，倾动动作是仅在台风等到来时等限定的情况下执行，因此实际上执行倾动动作的机会稀少。

另一方面，在通常时旋转转子并进行发电的情况下，转子的旋转方向上的风荷载和所承受的来自前侧的风荷载作用于各翼。因此，作用于各翼的向倾动方向的力矩较大（例如5000knm左右）。于是，在具有倾动机构的风车中，需要在通常时较长时间地将各翼以竖立状态的姿势固定的同时以承受风荷载的形式可靠地支持各翼。

在倾动机构中试图以竖立状态的姿势支持各翼时，需要使倾动机构具有能够承受规定的荷载负荷的强度以及结构。因此，不得不使倾动机构大型化，并且可能在设备构成方面产生问题。

像这样在具有倾动机构的风车中，关于如何负担来自各翼的荷载方面存在改善的余地。以下示出的根据本发明的各实施形态能够解决这样的问题。

以下参照各图说明根据本发明的各实施形态。

〈实施形态1〉

[风车1的整体结构]

在图1和图2以及图10中示出根据实施形态1的风车1的整体结构。

风车1具备设置于地面g上的支柱（塔架）2、可水平旋转（偏航旋转）地支持于支柱2的上端部的机箱3；和转子5。此外，风车1具备用于综合控制机箱3的动作的控制装置60。风车1是在利用风力的发电状态下，通过机箱3的偏航旋转使转子5朝向上风的所谓上风式水平轴风车。

转子5能够基于风力旋转，并且具有：在外壳5a内部与主轴30连接的连接单元4；和与连接单元4的轮毂40一起旋转的三个翼6（6a、6b、6c）（参照图3以及图4）。风车1形成为基于转子5的旋转进行发电的结构。

另外，以下存在如下情况：相对于支柱2，转子5所在的上风侧为“前侧”，其相反侧为“后侧”。

风车1中，连接单元4配设为绕大致水平配置的旋转轴线r可旋转。各翼6以绕该旋转轴线r相互隔开120゜的形式配置，并且与连接单元4一体地旋转。各翼6的节距角以及锥角是可变的。另外，在本申请中，“节距角”是指翼6的绕翼弦线c的旋转角度。“锥角”是指与旋转轴线r正交的线和翼的翼弦线c之间的角度，是从90゜减去旋转轴线r与翼弦线c形成的角度所得到的值。

在发电时，控制风车1以变成其锥角调节至大致0゜的竖立状态的姿势，并且各翼6以面向上风侧的形式配设在旋转轴线r的大致正交平面上（参照图2的实线）。又，以使各翼6的迎角达到规定角度的形式调节各翼6的节距角度。借助于此，对于各翼6，在如图2箭头所示的风吹向转子5时，通过根据迎角而产生的升力，转子5在绕旋转轴线r的旋转平面内旋转，在机箱3的发电机33中发电。

另一方面，在强风时等情况下，为了减轻作用于风车1的风荷载，而停止转子5的旋转，并且通过后述的倾动机构增大各翼6的锥角。借助于此，将风车1控制为各翼6相对于绕旋转轴线r的旋转平面向下风侧倾斜的倾动状态的姿势（收缩姿势）。

如图2所示，风车1的旋转轴线r调节为朝向前侧且相对于水平线h以倾斜角α向上扬起。因此，与使旋转轴线r与水平线h对齐的情况相比，增大从方位角为180゜的翼6至支柱2的距离。因此，即便各翼6因风压力的作用而向下风侧弯曲，也能够防止各翼6与支柱2的相互干扰。

另外，在本申请中，“方位角”是指在旋转轴线r的正交平面内的各翼6的角度。在风车1中，将图1所示的翼6a的方位角设定为0゜（360゜），将翼6b的方位角设定为120゜，将翼6c的方位角设定为240゜。

以下，说明与风车1动作相关的各装置的结构。

［机箱］

机箱3在大致水平方向上延伸的箱体3a的内部具备：与转子5的旋转一起绕转子5的旋转轴线r旋转的主轴（转子轴）30；以能够传递主轴30的动力的形式配设的动力传递机构31；和与动力传递机构31连接的发电机33。动力传递机构31具备改变转子5以及主轴30的旋转速度的变速器32。另外，如图10所示，在发电机33的输出轴（未图示）上设置有具备用于制动该输出轴的旋转的执行器a2的转子制动装置53。控制装置60使转子制动装置53工作，从而能够停止转子5的旋转。

在箱体3a的内部设置有用于检测转子5的旋转相位（即方位角）的电磁拾波器36（参照图10）。此外，如图1所示，在箱体3a的后侧设置有用于检测风速的风速计34、和用于检测风向的风向计35。

在箱体3a的内部还设置有：具有马达m2，且用于使机箱3相对于支柱2偏航旋转的偏航旋转装置51；和具有执行器a1，且用于制动机箱3的偏航旋转的偏航制动装置52（参照图10）。

[连接单元]

连接单元4如图3～图5所示具有：安装于主轴30的轮毂40；与轮毂40连接的翼连接部41a～41c；配设于轮毂40的各框架部401的动力缸s1、s2；和横跨轮毂40以及翼连接部41a～41c并与它们连接的多个动力缸s3。

轮毂40大致形成为圆筒状，并且具有：在其外周以辐射状突出地设置的三组支架400；和向前侧突出地设置的三个框架部401。

各组支架400形成为相同的结构，并且用于可摇动地连接翼连接部41a～41c。

各框架部401形成为相同的结构，并且设置为从轮毂40向前侧延伸。各框架部401由一对板状构件401a、401b以各板面与旋转轴线r平行的形式配设而构成，并且具有向内部分别容纳翼连接部41a～41c的各杠杆梢端部414的空间401c。在各框架部401的前侧梢端配设有横跨一对板状构件401a、401b的固定构件405。固定构件405用作在各翼6的倾动状态下，与翼连接部41a～41c的杠杆梢端部414抵接的部位。在一对板状构件401a、401b上形成有多个插通孔402、403，所述多个插通孔402、403由以横穿空间401c的形式伸长的动力缸s1、s2的各活塞杆10a、10b插通。各框架部401从外观上形成为越朝向转子5的前侧越离开旋转轴线r的形式弯曲的手臂形状。

各个翼连接部41a～41c形成为相同的结构，并且如图3～图5所示具有：由多个角材组合而成的杠杆部411；设置于杠杆部411的梢端的杠杆梢端部414；和支架410、412。翼连接部41a～41c与各翼6的基端部连接（图3以及图4仅示出各翼6的基端部，并且是将从各基端部延伸的梢端侧截断后示出的图）。各支架410由枢轴p1轴支持于轮毂40的各组支架400。借助于此，各翼6与翼连接部41a～41c一起以枢轴p1为摇动中心可摇动地连接于连接单元4。像这样，翼连接部41a～41c整体具有从与轮毂40的连接部分（枢轴p1）向旋转轴线r延伸的三角形状的杠杆结构。

另外，翼连接部41a～41c上配设有用于调节翼6的节距角度的节距角变更装置42。节距角变更装置42如图5所示具有节距角调节机构43，所述节距角调节机构43以使各翼6在未图示的轴承部上绕节距角可旋转的形式轴支持各翼6，并且通过马达m1的驱动力使翼6旋转，从而调节各翼6的节距角。

杠杆梢端部414由具有沿着旋转轴线r的板面的板状构件构成，并且在翼连接部41a～41c以枢轴p1为摇动中心摇动时容纳于框架部401中的空间401c。在杠杆梢端部414的前侧和后侧的各侧面部分配设有垫片415、416。

动力缸s1、s2其一示例是油压缸，具有大致相同的结构。动力缸s1、s2分别具有可自由往复地伸缩的活塞杆10a、10b。图8示出动力缸s1的结构、和动力缸s1固定于框架部401的固定方式。动力缸s1、s2在框架部401上配设于能够使活塞杆10a、10b插通插通孔402、403的位置。动力缸s1、s2的驱动由控制装置60控制。

动力缸s3其一示例是由两轴型往复油压缸构成，并且具有：可从缸筒的两端自由往复地伸缩的一对活塞杆10c、10d；和缸主体10e。如图6以及图7所示，活塞杆10c的一端通过枢轴p2轴支持于配设在轮毂40内部的支持部404，缸主体10e的一端通过枢轴p3轴支持于翼连接部41a～41c的支架412。动力缸s3作为各翼6的倾动用缸来使用。动力缸s3的驱动通过后述的驱动单元20由控制装置60控制。如图6所示，在活塞杆10c收缩且活塞杆10d伸长时，各翼6处于竖立状态。又，如图7所示，在活塞杆10c伸长且活塞杆10d收缩时，各翼6处于倾动状态。另外，在图6以及图7中，为了容易图示，在连接单元4中仅图示翼连接部41a和其周边的结构。

在这里，在连接单元4中，在各翼6的竖立状态下与翼连接部41a～41c抵接从而固定各翼6的锥角的固定支持机构4b配设于轮毂40。固定支持机构4b具体地具有框架部401、和可与竖立状态下的翼连接部41a～41c抵接地配设于框架部401的抵接部45而构成。抵接部45具体地具有动力缸s1的活塞杆10a、和动力缸s2的活塞杆10b。动力缸s2作为固定支持机构4b中的锁定用缸来使用。

如图6所示，在使各翼6变成竖立状态时，使动力缸s2的活塞杆10b伸长并插通插通孔403。借助于此，杠杆梢端部414的前端部通过薄垫片416与抵接部45的活塞杆10b抵接。此时，各翼6的倾动方向上的荷载由活塞杆10b支持，且各翼6的锥角被固定而各翼6的竖立状态的姿势被固定。固定支持机构4b处于阻止各翼6从竖立状态倾动的锁定状态。

另一方面，如图7所示，在使各翼6变成倾动状态时，使动力缸s2的活塞杆10b收缩，从而解除翼连接部41a～41c与抵接部45的抵接。借助于此，各翼6可以倾动。即，固定支持机构4b处于可以使各翼6从竖立状态倾动的解锁状态。另一方面，使动力缸s1的活塞杆10a伸长而变成插通插通孔402的状态，并且使杠杆梢端部414的后端部通过垫片415与活塞杆10a的侧表面抵接。又，使杠杆梢端部414的前端部通过垫片416与固定构件405抵接。借助于此，完成各翼6的倾动动作，各翼6的荷载由固定构件405支持。各翼6的姿势以倾动状态被固定。

像这样在风车1中，以使各翼6相对于绕旋转轴线r的旋转平面可倾动的形式连接轮毂40和各翼6的倾动机构4a具有轮毂40和翼连接部41a～41c而构成。又，以切换各翼6的竖立状态和倾动状态的形式驱动倾动机构4a的驱动装置4c具有包括动力缸s3的后述的驱动单元20而构成。固定支持机构4b与倾动机构4a以及驱动装置4c相互独立地配设。在风车1工作时，固定支持机构4b在锁定状态和解锁状态之间切换。这样的切换由控制装置60执行。

另外，优选的是连接单元4形成为如下结构：如图3～图7所示，轮毂40上的与各翼6或与翼连接部41a～41c的各连接部分（枢轴p1）配置于旋转轴线r的周围，固定支持机构4b配置为与所述各连接部分（枢轴p1）和旋转轴线r之间的距离相比靠近旋转轴线r。换而言之，优选的是固定支持机构4b设置于转子5的旋转轴线r的附近，该位置离作为倾动动作时的旋转中心的枢轴p1较远。将固定支持机构4b设置于这样的位置，从而能够减少在作用着来自于各翼6的最大荷载时固定支持机构4b所需的耐荷载，并且除了容易制造连接单元4以外，还可以使连接单元4的结构小型化以及简单化。

[驱动单元]

图9示出驱动单元20的局部结构。配设于连接单元4的各动力缸s3，如上所述对各翼6a、6b、6c分别进行设置。如图9所示，在各动力缸s3的内部，活塞杆10c和活塞杆10d以夹着活塞11的形式配设。各动力缸s3具有由活塞11隔开的第一油室12和第二油室13。各动力缸s3中，各自的第二油室13通过油路21a～21c中的任意一个与相邻的动力缸s3的第一油室12连接。

在油路21a～21c中，作为一个示例配设有常开型的开闭阀22和可变节流阀23。配设有方向切换阀24的油路25与油路21c中开闭阀22的上游侧和下游侧的油路部分并列连接。方向切换阀24的t端口以及p端口与由马达26驱动的泵27连接。方向切换阀24其一示例是中位关闭（closecenter）型，并且在使全端口连通的切断位置、使p端口以及a端口连通且使t端口以及b端口连通的第一偏移位置、和使p端口以及b端口连通且使t端口以及a端口连通的第二偏移位置的各位置之间切换。通过切换第一偏移位置和第二偏移位置，以此将工作油的流通方向切换至反方向。方向切换阀24形成为在不通电时其位置处于切断位置的结构。

在各开闭阀22处于打开状态时，通过马达26驱动泵27而导致一个动力缸s3中的第一油室12的工作油压超过第二油室13的工作油压时，活塞11以使第二油室13缩小的形式执行动作。与此联动地，剩余的两个动力缸s3中也进行相同的动作，从而在所有动力缸s3中，活塞杆10c收缩的同时活塞杆10d伸长。通过该驱动单元20的动作，各动力缸s3能够在相同的正时执行相同的伸长或收缩的各动作。借助于此，在转子5中，能够在相同的正时使各翼6转移至倾动状态的姿势或竖立状态的姿势。

[控制装置]

如图10所示，控制装置60具有cpu61、存储器62、和输入输出接口63，并且接受来自于从风车1的外部供给的电力系统（未图示）、发电机33和电池64中任意一个的电力供给并进行工作。控制装置60通过输入输出接口63与偏航旋转装置51的马达m2、偏航制动装置52的执行器a1、节距角变更装置42的各马达m1及转子制动装置53的执行器a2分别连接。此外，控制装置60与驱动单元20中的马达26、方向切换阀24、开闭阀22、发电机33、三个执行器s1及三个执行器s2分别连接。

cpu61基于容纳于存储器62中的规定的控制程序，根据风速控制风车1的动作。

[风车的动作]

具有上述结构的风车1驱动时，控制装置60基于控制程序判定由风速计34检测的风速是否为预先容纳于存储器62中的阈值以上。该阈值例如可以设定为截止风速、或比截止风速稍微高的风速。

控制装置60判断为风速未达到阈值以上时，控制装置60将风车控制为通常姿势。在该情况下，控制装置60基于由风向计35检测的风向，驱动偏航旋转装置51的马达m2，并且停止偏航制动装置52的执行器a1，以使转子5面向上风侧的形式使机箱3偏航旋转。然后，控制装置60使方向切换阀24的位置处于第一偏移位置，使与方向切换阀24并列连接的一个开闭阀22处于关闭的状态，使剩余的两个开闭阀22处于打开状态（参照图9）。借助于此，如图6所示，使各动力缸s3的活塞杆10c收缩，使活塞杆10d伸长。之后，以保持该状态的形式使方向切换阀24的位置从第一偏移位置切换至切断位置并使全部开闭阀22处于关闭的状态。此时，在连接单元4中，各翼连接部41a～41c配合动力缸s3的动作执行动作，各翼6的锥角调节为大致0゜，各翼6变成竖立状态。又，控制装置60使动力缸s2的活塞杆10b伸长。借助于此，基于吹向风车的风使转子5旋转，发电机基于转子5的旋转驱动力进行发电。

在该通常时的动作中，转子5的旋转方向上的风荷载和朝向规定的倾动方向的风荷载作用于各翼6。在这里，风车1中，如图6所示，各翼6，由作为翼连接部41a～41c与连接单元4的连接部分的枢轴p1支持，与此同时翼连接部41a～41c的杠杆梢端部414的前端部通过垫片416与配设于连接单元4框架部401上的动力缸s2的活塞杆10b抵接以此被支持。像这样，朝向各翼6的倾动方向的风荷载由固定支持机构4b良好地支持，难以影响至倾动机构4a以及驱动装置4c。

又，此时朝向倾动方向的风荷载施加于各翼6，但是杠杆梢端部414与动力缸s2的活塞杆10b抵接，从而各翼6的竖立状态的姿势被固定。因此，即便不通过倾动机构4a或驱动装置4c固定各翼6的姿势，也能够由固定支持机构4b良好地固定各翼的竖立状态的姿势。

另一方面，控制装置60在判断为风速达到阈值以上时，控制装置60停止风车1，并且将风车1调节为保持上风的倾动状态的姿势。在该情况下，控制装置60首先驱动节距角变更装置42的各马达m1，并且以增大作用于翼6的转子5的旋转方向的空气阻力的形式调节各翼6的节距角。借助于此，降低转子5的旋转速度。在经过规定时间后，在转子5的旋转速度降低至规定速度以下时，控制装置60参照来自于电磁拾波器36的输入信号启动转子制动装置53，使各翼6在规定的旋转角度的位置（即，方位角）上停止。此时的旋转角度的位置是各翼6可不与支柱2相互干扰地向下风侧倾动的位置、即沿着转子5的旋转轴线r观察时各翼6不与支柱2重叠的位置。另外，在规定的旋转角度位置上停止旋转时，也可以向发电机33供给电力并使该发电机33暂时作为驱动用马达执行动作，从而控制转子5的旋转并调节转子5的停止旋转角度的位置。

控制装置60基于控制程序使动力缸s2的活塞杆10b收缩。又，控制装置60基于控制程序，使方向切换阀24在切断位置上保持的同时使全部开闭阀22处于打开状态。借助于此，油路25与泵27之间被切断。此时，由于作用于各翼6的风荷载以及各翼6的自重，在全部动力缸s3中工作油从第一油室12流入第二油室13，并且如图7所示活塞杆10c伸长而活塞杆10d收缩。

随着该动作，在风车1中，如图7所示，各翼6以作为翼连接部41a～41c与连接单元4的连接部分的枢轴p1为摇动中心倾动。其结果是，如图2所示，各翼6向后侧倾动直至锥角达到规定角度β为止。此时，控制装置60在使翼连接部41a～41c倾动后使动力缸s1的活塞杆10a伸长。借助于此，杠杆梢端部414的前端部通过垫片416与固定构件405抵接，且通过垫片415与动力缸s1的活塞杆10a抵接，从而各翼6以倾动方向的姿势被支持。在该倾动动作中，尽管各翼6的风荷载以及自重影响至驱动装置4c，但是该力与风车1通常时作用于各翼6的风荷载相比非常小。此外，倾动动作所花费的时间与通常时相比时间非常短，因此在倾动动作中来自各翼6的较大的荷载作用于驱动装置4c的可能性较低。

另外，在倾动动作中在各油路21a～21c中流通的油量，通过控制装置60对可变节流阀23的调节以此进行控制。通过增加可变节流阀23的节流量，以此能够将各翼6的倾动动作时的速度控制为低速。又，控制装置60在倾动动作中使转子制动装置53继续工作，从而调节转子5的旋转位置以防止各翼6与支柱2相互干扰。

像这样，根据实施形态1，提供有望在通常时以竖立状态可靠地支持各翼6的同时在紧急时等情况下通过倾动机构实施各翼6的顺利的倾动动作的上风式风车。

另外，在各翼6变成倾动状态的姿势时，如图2所示作用于各翼6的荷载的合力中心q位于比支柱2的轴线j靠近下风侧的位置。因此，即使风车1处于停电状态，机箱3也能够基于作用于各翼6的荷载使转子5以面向上风侧的形式自动地旋转。因此，即便是偏航旋转装置51的执行器a1处于非电力供给的状态，也能够通过预先将偏航制动装置52的执行器a1调节至非工作或解除制动的状态，使机箱3自动旋转并良好地保持转子5的上风状态。

又，在风车1中，将方向切换阀24设定于切断位置，且使各开闭阀22处于打开状态，以此使驱动装置4c和倾动机构4a工作，并且通过外力使各翼6处于倾动状态的姿势。因此，风车1中，使开闭阀22形成为常开型且使方向切换阀24形成为不通电时位于切断位置的结构，以此即使在停电状态下也不消耗电池64的电力，能够使各翼6通过风力以及自重自动地倾动。

又，如图2所示风车1带有倾斜角α，因此在各翼6处于倾动状态的姿势时，使锥角β增大的方向上的力矩作用于翼6a，而使锥角β减小的方向上的力矩作用于翼6b、6c。借助于此，处于收缩姿势的各翼6能够自己保持该姿势。

以下，以与实施形态1的区别为中心说明本发明的另一种实施形态。

<实施形态2>

图11～图14示出根据实施形态2的风车中的转子的连接单元7的结构。连接单元7相当于实施形态1的连接单元4，并且具有：安装于绕旋转轴线r旋转的主轴30（参照图2）的轮毂70；在轮毂70的外周部分以围绕旋转轴线r的形式可摇动地连接的翼连接部71a～71c；配设于轮毂70的中央部的螺杆机构8；和横跨螺杆机构8的移动单元83以及翼连接部71a～71c并与它们连接的多个连接臂72。

轮毂70具有三组支架700、和位于中央且向前侧突出设置的圆柱形的轴状基部73。

各组支架710是可摇动地连接翼连接部71a～71c的部位。在轴状基部73上，螺杆机构8的螺纹轴80配设于旋转轴线r上。

翼连接部71a～71c形成为相同的结构，并且各具有两个支架710、711。翼连接部71a～71c与各翼6的基端部连接。另外，图11以及图12仅图示各翼6的基端部，是断开从各基端部延伸的梢端侧的图；

根据该结构，各翼6以枢轴p4为中心可摇动地连接于连接单元7。连接单元7中，翼连接部71a～71c的各支架710由枢轴p4轴支持于轮毂70的各组支架700。在连接单元7中，轮毂70上的与各翼6或与各翼连接部71a～71c的各连接部分（枢轴p4）配置于旋转轴线r的周围。另一方面，支架711由枢轴p5轴支持于连接臂72的一端。在翼连接部71a～71c上，与实施形态1相同地配设有用于调节翼6的节距角度的节距角变更装置42a。

螺杆机构8具有：相对于轴状基部73朝向前侧配设于转子的旋转轴线r上的螺纹轴80；配设于螺纹轴80的移动单元83；和马达m3。

在螺纹轴80的周面上形成有第一螺纹部81、和位于夹着螺纹轴80的轴心相对称的位置，并且在螺纹轴80的轴方向延伸的一对槽部82。

移动单元83具有：以覆盖螺纹轴80的周面的形式配设的螺母部84；配设于螺母部84，使用滑动或滚动的轴瓦或轴承，在两个滑动方向以及径方向上保持螺母部84的套筒85；和配设于螺纹轴80轴方向上的螺母部84的一端的正齿轮833。在套筒85的外周面上，在套筒85的周方向上以等间隔配设有三个支架831。另外，在图13所示的移动单元83中，仅图示一个支架831。在各支架831上，由枢轴p6轴支持有各连接臂72的另一端。

马达m3配设于移动单元83的套筒85。在马达m3的转子轴上，以与正齿轮833啮合的形式安装有小齿轮834。在这里，如图14所示，马达m3的驱动由控制装置60a控制。另外，如图14所示，实施形态2的控制装置60a具有与实施形态1的控制装置60大致相同的结构，驱动单元20a包括马达m3而构成，马达m3与控制装置60a连接。

螺母部84形成为筒状体，在内周面上形成有能够与螺纹轴80的第一螺纹部81螺纹结合的第二螺纹部841。套筒85以使螺母部84绕螺纹轴80的轴线可旋转地保持，且覆盖螺母部84的外周的形式配设。套筒85上配设有一对旋转限制部832，所述一对旋转限制部832其梢端沿着螺纹轴80的角槽部82的内部滑动自如地配设，且由l字形的框架形成。正齿轮833固定于螺母部84的一端。在这里，在连接单元7中，翼连接部71a～71c、套筒85、和连接臂72构成连杆机构74。

另外，第一螺纹部81和第二螺纹部841的各螺纹齿的棱线达到相对螺纹轴80的轴方向大致正交的程度，即分别以非常小的间距形成。作为一个示例，第一螺纹部81形成为外螺纹，第二螺纹部841形成为内螺纹。

在移动单元83中，在驱动马达m3的情况下，其驱动力通过小齿轮834以及正齿轮833传递至螺母部84。借助于此，螺母部84在套筒85的内部绕螺纹轴80的轴线旋转，并且移动单元83沿着螺纹轴80的轴方向前侧或后侧的任意一个方向移动。通过切换马达m3的旋转方向，以此能够切换移动单元83的移动方向。

在实施形态2中，各翼6的倾动机构7a具有翼连接部71a～71c、配设于轮毂70的螺杆机构8、和连杆机构74而构成。又，用于使倾动机构7a工作的驱动装置7c具有马达m3而构成。在使各翼6竖立的竖立状态和使各翼6倾动的倾动状态之间的切换是通过控制马达m3的驱动的控制装置60a实现。

在控制装置60a驱动马达m3而使移动单元83移动时，各翼连接部71a～71c以枢轴p4为摇动中心摇动。此时，如图15所示，在使螺母部84向螺纹轴80的梢端（前侧）移动时，伴随于此，翼连接部71a～71c通过连接臂72以枢轴p4为摇动中心摇动，各翼6被竖起变成竖立状态。另一方面，如图16所示，在使螺母部84向螺纹轴80的基部（后侧）移动时，伴随于此，翼连接部71a～71c通过连接臂72以枢轴p4为摇动中心摇动，各翼6变成倾动状态。借助于此，倾动机构7a使各翼6相对于绕旋转轴线r的旋转平面倾动，改变各翼6的锥角。又，控制装置60a切换马达m3的旋转方向，以此切换各翼6的竖立状态和倾动状态。此外，通过调节马达m3的速度，以此能够调节倾动动作时的速度和竖立动作时的速度。另外，在图15以及图16中，为了便于说明，而在三个翼连接部71a～71c和三个支架831中仅示出翼连接部71a和与其通过连接臂72连接的一个支架831。

在实施形态2中，与实施形态1相同地，在通常发电时，各翼6在转子的旋转方向和各翼6的倾动方向上承受规定的风荷载。其中，朝着各翼6的倾动方向施加的风荷载从翼连接部71a～71c通过连接臂72朝着螺纹轴80的基端部方向施加于移动单元83。然而，在连接单元7中，第一螺纹部81和第二螺纹部841如上所述形成为彼此的螺纹齿的棱线与螺纹轴80的轴方向大致正交的结构。借助于此，虽然位于第一螺纹部81上的第二螺纹部841的螺纹结合部分将通过来自于各翼6的风荷载移动，但是被第一螺纹部81与第二螺纹部841的静止摩擦限制，因此能够相对于倾动方向上施加的风荷载支持各翼6。又，通过限制该螺纹结合部分的移动，以此能够固定各翼6的姿势。像这样，在实施形态2的连接单元7中，通过使用第一螺纹部81和第二螺纹部841，以此构成具有自锁定机构的固定支持机构7b。

又，如上所述在连接单元7中，倾动方向上施加的风荷载由第一螺纹部81与第二螺纹部841的螺纹结合部分支持，该风荷载难以施加于马达m3。因此，在使各翼6变成倾动状态时，能够使用马达m3使各翼6顺利地倾动。借助于此，可望实现风车1长期的稳定的动作。又，马达m3不容易受到来自于各翼6的过大的荷载，因此还能够实现马达m3结构的小型化或简单化。

另外，为了使各翼6的固定支持变得更可靠，还可以形成为马达m3带有制动器的结构。在该情况下，能够降低所述制动器所需的保持扭矩，因此能够以简单化的结构构成所述制动器。

又，连接单元7中，螺纹轴80配置于由翼连接部71a～71c包围的区域，并且受到来自于各翼6的风荷载的移动单元83配置于离作为倾动动作时旋转中心的枢轴p4、p5较远的位置。借助于此，能够减少移动单元83所需的耐荷载，容易制造连接单元7。此外，能够实现连接单元7结构的小型化以及简单化。

另外，连接单元7形成为将螺纹轴80固定于轮毂70，通过马达m3的驱动力使螺母部84绕螺纹轴80的轴线旋转，以此使螺纹轴80和移动单元83进行相对移动的结构，但是也可以与之相反地形成为将螺纹轴80绕轴线可旋转地轴支持于轮毂70，通过马达m3的驱动力使螺纹轴80相对螺母部84旋转，以此使螺纹轴80和移动单元83进行相对移动的结构。在该情况下，形成为省略槽部82和旋转限制部832的结构，但是移动单元83与多个连接臂72连接，因此不存在移动单元83与螺纹轴80一起旋转的担忧。

〈其他事项〉

本发明不限于上述各实施形态，在不脱离本发明的主旨的范围内可以变更、增加或删除其结构。

在上述实施形态中，有三个翼6，但是本发明不限于该数量，也可以具有两个或四个以上的翼。

动力缸s1～s3都不限于油压缸结构，其中的任意一个可以是其他种类的动力缸。作为动力缸的种类，例如可以举出空压缸、水压缸、电动缸中的任意一种。又，作为动力缸s1～s3，可以使用单轴型以及两轴型中的任意一种动力缸。

关于实施形态1中的动力缸s1、s2，通过调节框架部401中的动力缸的配置位置，以此可以省略其中的任意一个动力缸。例如仅使用动力缸s2的情况下，在从竖立状态向倾动状态转移时，使活塞杆10b暂时收缩，使翼连接部41a～41c移动至规定位置后，再次使活塞杆10b伸长。在从竖立状态向倾动状态转移时也同上述那样控制活塞杆10b。借助于此，无论是竖立状态还是倾动状态，都能够使翼连接部41a～41c与活塞杆10b抵接，从而能够支持各翼6的姿势。

工业应用性：

像这样，根据本发明的一种形态，具有可以提供在通常时等情况下能够以竖立状态可靠地支持并固定各翼、且在紧急时等情况下能够使各翼顺利地倾动的上风式风车的优异效果。因此，在广泛应用于能够发挥该效果的意义的上风式风车中时有用。

符号说明：

p1～p6枢轴；

r旋转轴线；

s1～s3动力缸；

m1～m3马达；

1风车；

2支柱；

3机箱；

4、7连接单元；

4a、7a倾动机构；

4b、7b固定支持机构；

4c、7c驱动装置；

5转子；

6（6a、6b、6c）翼；

8螺纹机构；

10a～10d活塞杆；

20、20a驱动单元；

40、70轮毂；

41a～41c、71a～71c翼连接部；

45抵接部；

60、60a控制装置；

72连接臂；

74连杆机构；

80螺纹轴；

81第一螺纹部；

83移动单元；

84螺母部；

85套筒；

401框架部；

402、403插通孔；

405固定构件；

414杠杆梢端部；

841第二螺纹部。