在將垂直軸型風車的垂直軸支承為能夠旋轉的軸承中，以滿足所需的起動轉矩和額定載荷的方式，選定滾珠(7)的直徑和滾道槽的曲率。例如，滾道槽曲率為54％以上且100％以下，滾珠直徑相對于垂直軸(2)的比率為20％以下。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】垂直軸型風車用軸承及垂直軸型風力發電裝置
本專利技術涉及垂直軸型風車用軸承及垂直軸型風力發電裝置。本申請基于2011年11月29日在日本提出申請的特愿2011-260317號而主張優先權，并將其內容援引于此。
技術介紹
作為利用流體的流動來進行發電的垂直軸型流體發電裝置，開發出例如利用風(工作流體)的流動的風力發電裝置。這樣的垂直軸型風力發電裝置具備軸體、多個葉片(風車)、支承體及發電機。多個葉片繞著軸體的中心軸隔開間隔地排列，且與該軸體連接。支承體經由軸承將軸體支承為能夠繞中心軸旋轉。發電機將軸體沿周向旋轉所得的機械能轉換成電能而發電。例如，在專利文獻1記載的風力發電裝置中，連結有垂直翼(葉片)的旋轉機構(軸體)相對于地面沿著鉛垂方向(與水平面垂直的方向)延伸設置。該旋轉機構經由一對軸承(球軸承)能夠旋轉地支承于中間固定軸(支承體)。【在先技術文獻】【專利文獻】【專利文獻1】日本特開2006-207374號公報
技術實現思路
【專利技術要解決的課題】然而，在現有的垂直風力發電裝置中存在以下課題。軸體設定為確保強度所必需的直徑。并且，與該軸體的直徑對應而選定例如70XX系等(JISB1512)市場上流通的球軸承。然而，在這樣選定的球軸承中，額定載荷過大(超規格)。另外，球軸承的負載容量(額定動載荷或額定靜載荷)也大，因此轉矩抗力也會增大。因此，軸體的旋轉(尤其是低風速域中的旋轉)受到阻礙而使發電效率降低，成為效率差的風車。本專利技術的目的在于提供一種轉矩抗力小，能夠使軸體順暢地旋轉來提高發電效率的垂直軸型風車用軸承及垂直軸型風力發電裝置。【用于解決課題的方案】本專利技術的垂直軸型風車用軸承的第一實施方式為，垂直軸型風車用軸承是將垂直軸型風車的垂直軸支承為能夠旋轉的軸承，其中，以滿足所需的起動轉矩和額定載荷的方式來選定滾珠的直徑和滾道槽的曲率。本專利技術的垂直軸型風車用軸承的第二實施方式以第一實施方式為基礎，所述滾道槽的曲率為54％以上且100％以下。本專利技術的垂直軸型風車用軸承的第三實施方式以第一或第二實施方式為基礎，所述滾珠的直徑相對于所述垂直軸的直徑的比率為20％以下。本專利技術的垂直軸型風車用軸承的第四實施方式以第一至第三實施方式中的任一方式為基礎，在所述垂直軸的外周面形成有所述滾珠的滾道槽。本專利技術的垂直軸型風力發電裝置的實施方式為，具備：繞著沿垂直方向延伸的中心軸旋轉的風車；沿著所述中心軸配置且與所述風車連結的軸體；經由軸承將所述軸體支承為能夠繞所述中心軸旋轉的支承體；通過所述軸體的旋轉而發電的發電機，其中，所述軸承為本專利技術的第一～第四實施方式中的任一實施方式的垂直軸型風車用軸承。【專利技術效果】根據本專利技術，能夠實現轉矩抗力小，可使軸體順暢地旋轉且提高發電效率的垂直軸型風車用軸承及垂直軸型風力發電裝置。附圖說明圖1是表示本專利技術的第一實施方式的垂直軸型風力發電裝置的外觀圖。圖2是表示本專利技術的第一實施方式的垂直軸型風力發電裝置的側剖視圖。圖3是表示本專利技術的第一實施方式的軸承的圖。圖4是將用于滿足軸承的要求性能的滾道槽曲率與滾珠比的關系曲線圖表化而成的圖表。圖5是表示本專利技術的第二實施方式的垂直軸型風力發電裝置及軸承的側剖視圖。具體實施方式(第一實施方式)圖1是表示第一實施方式的垂直軸型風力發電裝置10的外觀圖。圖2是表示垂直軸型風力發電裝置10的側剖視圖。如圖1、圖2所示，垂直軸型風力發電裝置(垂直軸型流體發電裝置)10具有承受風(工作流體)W而進行旋轉的旋轉機構10A、將由旋轉機構10A得到的機械能轉換成電能的發電機構10B。旋轉機構10A具備承受風W的風車1、與風車1連結的旋轉軸(軸體)2、及經由軸承3將旋轉軸2支承為能夠繞中心軸C旋轉的殼體(支承體)4。發電機構10B具備將旋轉軸2沿周向(繞中心軸C)旋轉所得的機械能轉換成電能而發電的發電機5。上述的旋轉機構10A及發電機構10B配設于在地面F上豎立設置且沿鉛垂方向延伸的塔架(支柱)6的上部。風車1是所謂的gyro-mill型風車。風車1具有多個形成為矩形板狀或帶板狀且沿鉛垂方向延伸的葉片1A。多個葉片1A繞旋轉軸2的中心軸C在周向上均等地隔開間隔而配設。多個葉片1A經由對它們進行支承的多個臂1B而與旋轉軸2連結。葉片1A形成為承受風W時產生升力的形狀。通過該升力，使風車1繞旋轉軸2的中心軸C旋轉。風車1對風向沒有依賴性。風車1設定成相對于來自任意方向的風W都能繞旋轉軸2的中心軸C旋轉。如圖2所示，與風車1(葉片1A)連結的旋轉軸2以中心軸C垂直于地面F的方式沿著鉛垂方向延伸配設。旋轉軸2經由軸承3能夠旋轉地軸支承于殼體4。在旋轉軸2的外周面上連接呈矩形板狀或帶板狀的臂1B的第一端。臂1B朝向徑向外方突出設置有多個。這些臂1B在旋轉軸2的周向上均等地隔開間隔而配設。并且，在臂1B的第二端連結有葉片1A。相對于一個葉片1A而言，一對臂1B在中心軸C方向上分離而平行地設置。旋轉軸2通過在其中央部附近和下端部附近設置軸承3，由此能夠旋轉地支承于殼體4。軸承3具備在旋轉軸2的中心軸C方向上彼此分離的徑向軸承13及多列角接觸軸承14A、14B。徑向軸承13配設在旋轉軸2上的中心軸C方向的發電機5側的端部。徑向軸承13的內圈15固定設置在旋轉軸2的下端側。多列角接觸軸承14A、14B配設在旋轉軸2上的中心軸C方向的風車1側。多列角接觸軸承14A、14B的內圈17、17固定設置在旋轉軸2的中央部。殼體4通過風車1側(第一端側)的上側部分4A比與風車1側相反的塔架6側(第二端側)的下側部分4B縮徑而形成為多級筒形。殼體4的下側部分4B的下端部連結于塔架6的上端部。在殼體4的上側部分4A的內周面的上端側固定設置有角接觸軸承14A、14B的外圈18、18。在殼體4的上側部分4A的內周面的下端側固定設置有徑向軸承13的外圈16。軸承3的徑向軸承13和角接觸軸承14A、14B具有同一直徑的多個滾珠7。徑向軸承13和角接觸軸承14A、14B的上下位置可以設定成與上述相反。可以是，徑向軸承13配設在旋轉軸2的風車1側，角接觸軸承14A、14B配設在旋轉軸2的發電機5側。角接觸軸承14A、14B彼此可以是背面對合以外的正面對合或并列對合。在殼體4的下側部分4B的內部收容有發電機5或控制部(未圖示)等。發電機5將通過旋轉軸2的旋轉所得的旋轉力(機械能)轉換成電能而發電。發電機5具備：連結于旋轉軸2的下端且與旋轉軸2一起旋轉的磁鐵轉子8；以包圍磁鐵轉子8的外周側的方式配設的線圈定子9。當風車1承受風W而使旋轉軸2繞中心軸C旋轉時，與旋轉軸2連結的磁鐵轉子8也繞中心軸C旋轉。磁鐵轉子8在與風車1及旋轉軸2相同的軸(中心軸C)上旋轉。通過磁鐵轉子8相對于線圈定子9繞中心軸C旋轉，由此在磁鐵轉子8與線圈定子9之間產生電磁感應，從而發電。對軸支承旋轉軸2的軸承3的要求性能詳細地進行說明。圖3是表示第一實施方式的軸承3的圖。要求垂直軸型風力發電裝置10的旋轉軸2高效且輕快地旋轉。要求旋轉軸2所使用的軸承3以即使在風車1承受微弱風速的風W的情況下，也使旋轉軸2旋轉的方式對旋轉軸2進行軸支承。因此，就軸承3(徑向軸承13、角接觸軸承14A、14B)而言，起動轉矩及旋轉轉矩需要極小。另一方面，對旋轉軸2進行軸支承本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種垂直軸型風車用軸承，其是將垂直軸型風車的垂直軸支承為能夠旋轉的軸承，其中，以滿足所需的起動轉矩和額定載荷的方式來選定滾珠的直徑和滾道槽的曲率。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.11.29 JP 2011-2603171.一種垂直軸型風車用軸承，其是將垂直軸型風車的垂直軸支承為能夠旋轉的軸承，其中，對滾珠的直徑相對于所述垂直軸的直徑的比率與滾道槽的半徑除以所述滾珠的直徑而得到的數值進行如下設定，在以所述比率為縱軸、所述數值為橫軸的圖表中，所述比率與所述數值屬于第一曲線、第二曲線以及第三曲線所圍成的區域內，所述第一曲線表示根據所述垂直軸型風車的使用條件而求出的起動轉矩下的所述比率與所述數值的關系，所述第二曲線表示根據所述垂直軸型風車的使用條件而求出的額定動載荷下的所述比率與所述數值的關系...
【專利技術屬性】
技術研發人員：淺生利之，飯田勝也，會田智幸，林勇樹，咲山隆，
申請(專利權)人：THK株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP
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