[发明专利]垂直轴型风车用轴承及垂直轴型风力发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及垂直轴型风车用轴承及垂直轴型风力发电装置。

本申请基于2011年11月29日在日本提出申请的特愿2011-260317号而主张优先权，并将其内容援引于此。

背景技术

作为利用流体的流动来进行发电的垂直轴型流体发电装置，开发出例如利用风(工作流体)的流动的风力发电装置。这样的垂直轴型风力发电装置具备轴体、多个叶片(风车)、支承体及发电机。

多个叶片绕着轴体的中心轴隔开间隔地排列，且与该轴体连接。支承体经由轴承将轴体支承为能够绕中心轴旋转。发电机将轴体沿周向旋转所得的机械能转换成电能而发电。

例如，在专利文献1记载的风力发电装置中，连结有垂直翼(叶片)的旋转机构(轴体)相对于地面沿着铅垂方向(与水平面垂直的方向)延伸设置。该旋转机构经由一对轴承(球轴承)能够旋转地支承于中间固定轴(支承体)。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2006-207374号公报

发明内容

【发明要解决的课题】

然而，在现有的垂直风力发电装置中存在以下课题。轴体设定为确保强度所必需的直径。并且，与该轴体的直径对应而选定例如70XX系等(JISB1512)市场上流通的球轴承。然而，在这样选定的球轴承中，额定载荷过大(超规格)。另外，球轴承的负载容量(额定动载荷或额定静载荷)也大，因此转矩抗力也会增大。因此，轴体的旋转(尤其是低风速域中的旋转)受到阻碍而使发电效率降低，成为效率差的风车。

本发明的目的在于提供一种转矩抗力小，能够使轴体顺畅地旋转来提高发电效率的垂直轴型风车用轴承及垂直轴型风力发电装置。

【用于解决课题的方案】

本发明的垂直轴型风车用轴承的第一实施方式为，垂直轴型风车用轴承是将垂直轴型风车的垂直轴支承为能够旋转的轴承，其中，以满足所需的起动转矩和额定载荷的方式来选定滚珠的直径和滚道槽的曲率。

本发明的垂直轴型风车用轴承的第二实施方式以第一实施方式为基础，所述滚道槽的曲率为54％以上且100％以下。

本发明的垂直轴型风车用轴承的第三实施方式以第一或第二实施方式为基础，所述滚珠的直径相对于所述垂直轴的直径的比率为20％以下。

本发明的垂直轴型风车用轴承的第四实施方式以第一至第三实施方式中的任一方式为基础，在所述垂直轴的外周面形成有所述滚珠的滚道槽。

本发明的垂直轴型风力发电装置的实施方式为，具备：绕着沿垂直方向延伸的中心轴旋转的风车；沿着所述中心轴配置且与所述风车连结的轴体；经由轴承将所述轴体支承为能够绕所述中心轴旋转的支承体；通过所述轴体的旋转而发电的发电机，其中，所述轴承为本发明的第一～第四实施方式中的任一实施方式的垂直轴型风车用轴承。

【发明效果】

根据本发明，能够实现转矩抗力小，可使轴体顺畅地旋转且提高发电效率的垂直轴型风车用轴承及垂直轴型风力发电装置。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的垂直轴型风力发电装置的外观图。

图2是表示本发明的第一实施方式的垂直轴型风力发电装置的侧剖视图。

图3是表示本发明的第一实施方式的轴承的图。

图4是将用于满足轴承的要求性能的滚道槽曲率与滚珠比的关系曲线图表化而成的图表。

图5是表示本发明的第二实施方式的垂直轴型风力发电装置及轴承的侧剖视图。

具体实施方式

(第一实施方式)

图1是表示第一实施方式的垂直轴型风力发电装置10的外观图。图2是表示垂直轴型风力发电装置10的侧剖视图。

如图1、图2所示，垂直轴型风力发电装置(垂直轴型流体发电装置)10具有承受风(工作流体)W而进行旋转的旋转机构10A、将由旋转机构10A得到的机械能转换成电能的发电机构10B。

旋转机构10A具备承受风W的风车1、与风车1连结的旋转轴(轴体)2、及经由轴承3将旋转轴2支承为能够绕中心轴C旋转的壳体(支承体)4。

发电机构10B具备将旋转轴2沿周向(绕中心轴C)旋转所得的机械能转换成电能而发电的发电机5。

上述的旋转机构10A及发电机构10B配设于在地面F上竖立设置且沿铅垂方向延伸的塔架(支柱)6的上部。