CN101529090A

CN101529090A - 风车用的叶片、风车及风力发电机

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Publication number: CN101529090A
Application number: CN200680054832A
Authority: CN
Inventors: 加藤政春
Original assignee: ECO-TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ECO-TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2006-06-02
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2026-06-02
Also published as: US8198747B2; WO2007141834A1; JP3905121B1; US20090167027A1; JPWO2007141834A1; CN101529090B; EP2034179A4; EP2034179B1; EP2034179A1

Abstract

本发明的风车用的叶片接受设置在垂直方向的旋转中心(M)周围的风力，从垂直方向看，设置在旋转方向的行进方向前侧的前侧面(26)包括如下结构，配置在行进方向前方，同时平均曲率最大的前缘面(26F)；配置在距旋转中心近的一侧，并且从前缘面向行进方向的后方连续形成的气流低速通过面(26L)；配置在距旋转中心远的一侧，而且从前缘面向行进方向的后方、在比气流低速通过面突起得更大的曲面上连续形成，且从垂直方向看的长度比气流低速通过面更长的气流高速通过面(26H)。

Description

风车用的叶片、风车及风力发电机

技术领域

本发明涉及风车用的叶片、风车及风力发电机，特别涉及垂直型风车、在此风车上使用的风车用的叶片、及利用了垂直型风车的风力发电机。

背景技术

风车有垂直旋转轴型和水平旋转轴型，现在风力发电上主要采用水平旋转轴型。水平旋转轴型的风车，具有风的能量回收率比垂直旋转轴型的风车高的优点，但如果旋转轴及叶片不面向风的方向，旋转效率会下降，特别是还会有，因为叶片上下间的高度差而导致的风向差异引起的失速或急剧的风向变化(例如旋风)引起的失速等难点。

另一方面，垂直旋转轴型的风车(例如参照专利文献1)可以不受风向的左右而进行旋转，但是垂直旋转轴的单侧的叶片接受充分的旋转力，而其他侧的叶片接受逆风引起的阻力。

专利文献1：特开2001-132617号

发明内容

发明所解决的课题

本发明正是鉴于上述的问题点而进行的，其目地在于，提供一种由风向引起的影响较少的垂直旋转轴型、且更高效旋转的风车，在此风车中使用的风车用的叶片及利用了此垂直旋转型风车的风力发电机。

解决课题的方法

为了解决上述问题，权利要求1记载的风车用的叶片，其特征在于，是配置在垂直方向的旋转中心周围，并且接受风力的风车用的叶片，该叶片具有前侧面及后侧面，该前侧面从上述垂直方向看，朝着旋转方向的行进方向前侧弯曲成凸状；该后侧面，其配置在上述前侧面的背面侧上，朝着上述行进方向的后侧弯曲成凹状。上述前侧面，其构成包含前缘面，前缘面配置在上述行进方向的前方，同时平均曲率最大；气流低速通过面，其配置在上述旋转中心的近侧，从上述前缘面向上述行进方向的后方连续形成；气流高速通过面，其配置在上述旋转中心的远侧，从上述前缘面向上述行进方向的后方，用比上述气流低速通过面突起得更大的曲面连续形成，从上述垂直方向看的长度比上述气流低速通过面长。

本发明的风车用的叶片，是在所谓的垂直轴型风车中使用的叶片，配置在垂直方向的旋转中心的周围。而且，具有前侧面和后侧面。

前侧面，从垂直方向上看，朝着旋转方向的行进方向前侧弯曲成凸状。此前侧面，其构成包含前缘面、气流低速通过面及气流高速通过面。前缘面，是在前侧面中、配置在行进方向的前方，是平均曲率最大的部分。气流低速通过面，配置于距旋转中心较近的一侧，从前缘面向行进方向的后方连续形成。气流高速通过面，配置于距旋转中心较远的一侧，从前缘面朝行进方向的后方连续形成。另外，气流高速通过面的曲面比气流低速通过面突起得更大，气流高速通过面从垂直方向看的长度比气流低速通过面更长。还有，所谓比气流低速通过面突起得更大是指，从前缘面的前方侧吹来的逆风，被分成气流低速通过面侧和气流高速通过面侧而向后方侧流动时，通过气流高速通过面侧的气流的速度，比通过气流低侧面侧的气流的速度快的方式突起。

这样，通过具有气流低速通过面和气流高速通过面，当接受从前方来的逆风时，对叶片作用升力。此升力的方向包含向行进方向前侧的成分，所以能够使叶片向前方旋转。

另一方面，后侧面配置在前侧面的背面侧上。所谓背面侧是指，弯曲成凸状的前侧面的凹形状侧。后侧面，向行进方向的后侧弯曲成凹状。通过这样的形状，能够在后侧面高效地接受风力。

通过本发明的风车用的叶片，逆风时，在前侧面受风而产生升力；从后方来顺风时，在后侧面上接受风而产生阻力，通过上述力量可以使叶片在向行进方向的前侧强力旋转。

权利要求2所述的风车用的叶片，其特征在于，在权利要求1的风车用的叶片中，上述后侧面是比上述前侧面的平均曲率小的曲率的圆弧状。

这样，通过使后侧面用平均曲率小的圆弧状构成，能够使后侧面附近的气流稳定。另外，能够在凹面型的大面积上，高效地获得从后方来的风。

权利要求3所述的风车用的叶片，其特征在于，从垂直方向上看，上述旋转中心被配置在由上述后侧面构成的圆弧的延长上。

通过使后侧面形成上述形状，能够使吹向后侧面的气流向旋转中心平滑地流动。

权利要求4所述的风车，垂直方向上具有旋转中心，在上述旋转中心的周围具备多个权利要求1～3所述的风车用的叶片。

如上所述，本发明的风车，对由前面侧来的逆风产生升力的同时，能够在后侧面高效地受风，所以能够高效地旋转。作为叶片的个数，可以构成2个以上、3个、4个、5个、6个等。

权利要求5所述的风车，其特征在于，在上述风车用的叶片和上述旋转中心之间，构成可通过风的风洞。

这样，通过构成风洞，风能够通过风洞，向位于风下侧的叶片施加旋转力。

权利要求6所述的风车，其特征在于，风车用的叶片，在旋转中心的周围以等间隔的中心角度，配置了3个。

这样，通过以等间隔配置3个风车用的叶片，在对于旋转中心而点对称的位置上不配置其他的叶片，当任一个叶片配置在向最强的行进方向而受风的位置上时，点对称的位置的叶片能够回避朝着逆方向而接受的最强的风，所以能够高效地旋转。

权利要求7所述的风车，其特征在于，从垂直方向看，上述气流高速通过面的上述行进方向最后端部，配置在离上述旋转中心最远的位置上，上述气流低速通过面的上述行进方向最后端部，配置在距上述旋转中心最近的位置上。

这样，通过配置3个风车用的叶片，能够高效地产生升力及阻力，使风车高效地旋转。

权利要求8所述的风车，从垂直方向看，在连接上述气流高速通过面的上述进行方向最后端和上述旋转中心的直线的延长上附近，配置上述前缘面。

这样，通过配置3个风车用的叶片，通过风洞，能够使气流吹向风下侧的风车用的叶片的后侧面。

权利要求9所述的风力发电机，具备权利要求4～8任一项所述的风车。

通过此风力发电机，如上所述，具备了高效旋转的风车，所以能够高效地进行发电。

权利要求10所述的风力发电机，具备第1风车，其由权利要求4～8任一项所述的风车构成；第2风车，其由权利要求4～8任一项所述的风车构成，使上述第1风车和旋转中心共通，与上述第1风车配置成逆方向旋转；发电装置，其配置在上述第1风车和上述第2风车之间，发电装置具有与上述第1风车的旋转连动，并与上述第1风车同方向旋转的磁场用磁铁及与上述第2风车的旋转连动，并与上述第2风车同方向旋转的电枢线圈。

通过上述构成，由于磁场用磁铁和电枢线圈相互反方向旋转，因此使电枢线圈横穿磁场用磁铁组成的磁界，从而比起只让其中的一个旋转的情况相比，更能高效地发电。

发明效果

通过本发明的风车用的叶片及风车，能够使风向引起的影响少的垂直旋转轴型的风车，更高效地进行旋转。

另外，本发明的风力发电机，因为利用了风向引起的影响少、高效旋转的风车，所以能够更高效地发电。

附图说明

附图1是作为本发明的实施方式的风力发电机的立体附图。

附图2是作为本发明的实施方式的风力发电机的侧面附图。

附图3是作为本发明的实施方式的第1风车、第2风车及发电机的立体附图。

附图4是从垂直方向看本发明的实施方式的叶片的外形状和旋转中心的概略附图。

附图5是表示作为本发明的实施方式的叶片的安装角度的俯视附图。

附图6是表示作为本发明的实施方式的第1风车的叶片板的俯视附图。

附图7A是表示作为本发明的实施方式的风力发电机的发电装置的俯视附图。

附图7B是表示作为本发明的实施方式的风力发电机的发电装置的侧截面附图。

附图8A是表示作为本发明的实施方式的第1风车的叶片的旋转和气流关系的俯视附图。

附图8B是表示作为本发明的实施方式的第1风车的叶片的旋转和气流关系的俯视附图。

附图8C是表示作为本发明的实施方式的第1风车的叶片的旋转和气流关系的俯视附图。

附图8D是表示作为本发明的实施方式的第1风车的叶片的旋转和气流关系的俯视附图。

附图8E是表示作为本发明的实施方式的第1风车的叶片的旋转和气流关系的俯视附图。

附图8F是表示作为本发明的实施方式的第1风车的叶片的旋转和气流关系的俯视附图。

附图9A是表示作为本发明的实施方式的第1风车的旋转中心和叶片的重心位置关系的俯视附图。

附图9B是表示作为本发明的实施方式的第1风车的旋转中心和叶片的重心位置关系的俯视附图。

附图10是表示作为本发明的实施方式的第2风车的叶片的旋转和气流关系的俯视附图。

附图标记说明

10：风力发电机 20：风车

20F：风洞 22：叶片

26H：气流高速通过面 26L：气流低速通过面

26F：前缘面 26：前侧板

28：后侧板 30：风车

30F：风洞 32：叶片

36：前侧板 38：后侧板

40：发电装置 42：磁铁

44：电枢线圈 45：外侧旋转体

47：内侧旋转体

具体实施方式

以下，将参照附附图，对本发明的风车用的叶片、风车及风力发电机的实施方式进行说明。

如附图1～3所示，风力发电机10具备框架12、第1风车20、第2风车30及发电装置40。

框架12上具备在台14上垂直设立的3根柱12A、及连接各个柱12A之间的多个梁12B。3根柱12A，从垂直方向看，配置在实质正三角形的顶点位置上，梁12B在包含柱12A的上端部的3处高位置，连接了各个柱12A。由各高位置的3个梁12B，构成了正三角形状。

第1风车20及第2风车30是所谓的垂直侧的风车，如附图3所示，具有配置在垂直方向上的共通的旋转中心M。还有，旋转中心M是假想的旋转轴，在本实施方式中，旋转轴如后所述，不贯通第1风车20及第2风车30，分别在上下配置。

第1风车20，具备3个叶片22A、22B、22C及2个叶片板24A、24B。叶片22A、22B、22C及叶片板24A、24B，分别为同一形状，只是安装位置不同，因此汇集这些，形成叶片22、叶片板24。

还有，作为叶片22的材质，可使用铝、硬铝、钛等的轻合金、强化塑料等。

叶片22从垂直方向看，如附图4所示，设想翼形形状WI时，是利用其前方部分的形状。翼形形状WI，对于从前方来的风(箭头方向AIR)，与可产生升力的、一般飞机的机翼的截面是相同的形状，对于翼弦WG、设置为一侧比其他侧突起得更大的形状。如果伴随旋转的相对风的方向为AK、自然风为AS时，叶片22上起作用的是升力F，使旋转中心M的周围朝着X方向旋转。

将叶片22，从垂直方向看截面的话，无论哪个水平截面位置都为相同的形状。从垂直方向看的话，行进方向的前侧由前侧板26构成，行进方向的后侧由后侧板28构成，并呈中空形状。

前侧板26，向行进方向的前侧弯曲成凸状，其构成包含前缘面26F、气流低速通过面26L、及气流高速通过面26H。前侧板26，受到前方来的风时，升力起作用，从而成为可以向行进方向前侧旋转的形状。

前缘面26F，由弯曲的前侧板26中、平均曲率最大(曲率半径小)的部分构成，配置在行进方向的前侧。

气流低速通过面26L，配置在距旋转中心M较近的一侧，从前缘面26F向行进方向的后侧连续形成。气流低速通过面26L的行进方向的后端部EL，配置在叶片22中距旋转中心M最近的位置上。

气流高速通过面26H，配置在距旋转中心M较远的一侧，从前缘面26F向行进方向的后侧连续形成。气流高速通过面26H，从垂直方向看，如附图4所示，考虑了翼型WI的翼弦WG时，在离开翼弦WG的方向上，形成比气流低速通过面26L突起得更大的曲面形状。另外，气流高速通过面26H的长度，比起气流低速通过面26L，更加伸展到行进方向的后侧。气流高速通过面26H的行进方向后端部EH，配置在叶片22中距旋转中心M的最远侧，比起气流低速通过面26L的后端部EL，配置在更加靠近行进方向的后侧上。

后侧板28，配置在前侧板26的背面侧(凹形状侧)，连接气流低速通过面26L的后端部EL和气流高速通过面26H的后端部EH，朝着行进方向的后侧弯曲成凹状。此弯曲形状从垂直方向看，形成了圆弧的一部分的弧状。此圆弧的曲率，比前侧板26全体的平均曲率小，在前侧板26和后侧板28之间构成了中空的空间R。另外，在将此圆弧向旋转中心M侧延长的位置上，配置了旋转中心M。

如附图5所示，当通过旋转中心M和气流低速通过面26L的后端部EL的直线为C1，通过叶片22的最前部F和旋转中心M的直线为C2，通过叶片22的最后部EH(与气流高速通过面26H的后端部一致)和旋转中心M的直线为C3时，C1和C3所成的角度θ2，比C 1和C2所成的角度θ1更大。通过形成这样的安装角度，能够使进入后述的第1风洞20F的气流，高效地吹向配置在风下侧的叶片22的后侧板28上，使叶片22高效地旋转。

如附图3所示，叶片22的上端面及下端面，由盖板27构成，使空间R封闭。

叶片板24呈板状，如附图6所示，由位于中心部的圆形状的圆板部24M和从圆板部24M向外侧方向伸展的3个叶片连接部24H构成。叶片连接部，以等间隔、成放射状配置在圆板部24M的周围。叶片连接部24H的行进方向前侧(箭头X方向)，与叶片22的后侧板28形成相同曲率的圆弧状，叶片连接部24H的行进方向后侧，形成比叶片22的后侧板28曲率小的圆弧状。3个叶片连接部24H的最外部，以中心O为中心，配置在同心圆上。

在叶片连接部24H的前缘端部上，沿着弧状形成了多个安装孔24P(本实施方式中为4个)。此前端缘部和叶片22的盖板27后端缘重叠，通过从安装孔24P插入螺丝(不附图示)而固定在盖板27上，叶片22被安装在叶片连接部24H上。3个叶片22A、22B、22C，同样安装在其他的叶片连接部24H上，在叶片22的上面及下面分别配置叶片板24A、24B。

如附图3所示，在叶片板24A、24B之间的、被叶片22围绕的中间部分，不配置旋转轴，构成了作为空洞部的第1风洞20F。在叶片板24A的中央部上侧，如附图2所示，沿着旋转中心M配置的第1上轴51被固定，在叶片板24B的中央部下侧，沿着旋转中心M配置的第1下轴50被固定。

第2风车30，如附图3所示，具备了3个叶片32A、32B、32C及2个叶片板34A、34B。叶片板34A、34B，与第1风车20的叶片板24A、24B成同一形状。叶片32A、32B、32C，与第1风车20的叶片22A、22B、22C，形成几乎相同的形状，具备前侧板36、后侧板38及盖板37。叶片32仅垂直方向的长度，与叶片22不同，叶片32的垂直方向的长度，比叶片22的同方向的长度构成得长。对叶片32的叶片板34的安装，与第1风车20相同，在叶片板34A、34B之间的、被叶片32围绕的部分，不配置旋转轴，构成第2风洞30F。

如附图2所示，在叶片板34A的中央部上侧，沿着旋转中心M配置的第2上轴52被固定，在叶片板34B的中央部下侧，沿着旋转中心M配置的第2下轴53被固定。

第2风车30，与第1风车20成逆方向旋转那样，叶片32及叶片板34与第1风车20呈相反方向而在上下安装。

发电装置40，如附图1所示，具备了沿着旋转中心M的圆筒状的圆筒框体40A及配置在圆筒框体40A的下侧的法兰部40B。法兰部40B，与配置在中央部的梁12B呈相同的高度，并且固定在从各柱12A向内侧伸展成水平方向的梁15上。

发电装置40，构成为多极的交流发电装置，如附图7A及附图7B所示，在圆筒框体40A内具备了磁场用的磁铁42和横穿磁铁42组成的磁束的电枢线圈44。磁铁42由永久磁铁构成，在圆筒状安装部件43的内侧被安装了多个，由安装部件43和磁铁42构成外侧旋转体45。电枢线圈44，配置在圆盘状线圈保持部件41的外周部分，比起磁铁42，在内侧配置成与磁铁42相向。通过线圈保持部件41及电枢线圈44，构成内侧旋转体47。

还有，与上述构成相反，也可以电枢线圈44作为配置在外侧的外侧旋转体，以磁铁42作为配置在内侧的内侧旋转体。

如附图7B所示，外侧旋转体45，固定在圆盘状接续部件49的外周下侧，通过接续部件49，固定在第1下轴50上，与第1风车20呈一体旋转。第1下轴50，下端部具有法兰状的接续板50P，在接续板的中央部下侧，设置了后述的第2上轴52用的轴承52A。接续板50P，固定在接续部件49的中央部上。

在内侧旋转体47的旋转中央部上，固定第2上轴52，与第2风车30进行一体的旋转。第2上轴52的上端部，被轴承52A轴支持，同时能够与轴承52A相对旋转。

在圆筒框体40A的上面中央部上，设置了支持第1下轴50的轴承50A。第1下轴50，被轴承50A轴支持，可旋转。另外，在法兰部40B的中央部上，设置了支持第2上轴52的轴承52B。第2上轴52被轴承52B轴支持，可旋转。第1下轴50及第2上轴52，沿着旋转中心M配置，外侧旋转体45及内侧旋转体47，以与第1风车20及第2风车30共通的旋转中心M为中心旋转。

发电装置40上，设置了多组未图示的滑环和与此滑环滑动的法兰。其中的半数组，接续成从电枢线圈44取出交流发电电力的方式，其他的半数组，接续成向磁铁42供给磁场用电力的方式。磁场用电力，通过未图示的整流电路，将上述交流发电电力的一部分变换成直流。

如附图3所示，第1风车20、发电装置40及第2风车30，从上侧按此顺序配置在框架12内。

如附图1所示，在配置在框架12的上端部的梁12B的中心部上，设置轴支持部16。轴支持部16，与从各柱12A的上端部向水平方向内侧伸展的3根梁13连接，从而进行支持。轴支持部16的下侧，设置了轴承51A(参照附图2)。轴承51A，对第1上轴51的上端部进行轴支持。

在与配置在最下部的梁12B成相同高度配置，并且从各柱12A向内侧伸展成水平方向的梁17的上面，固定了台18。台18上设置了轴承53A。轴承53A，对第2下轴53的下端部进行轴支持。

下面，对本实施方式的风力发电机10的作用进行说明。

附图8A～(F)是表示对于箭头WIND方向的风，第1风车20的各叶片22旋转而配置到不同位置时的气流。箭头A表示气流。

首先，在附图8A的叶片22A中，气流吹向后侧板28A侧，作用的力是与行进方向几乎一致的箭头AA方向的力。吹向后侧板28A的气流A，通过第1风洞20F，吹向叶片22B的后侧板28B。

在叶片22B上接受，在碰到叶片22A后流动过来的气流A和，从叶片22A和叶片22C间流入，并通过第1风洞20F而吹来的气流A。前者的气流A，吹向后侧板28B，后者的气流A，吹向后侧板28B和前侧板26B的气流低速通过面26L。此时，后侧板28B成弧状，后侧端部EH配置在距旋转中心M最远的位置上的同时，比起气流低速通过面26L的后端部更靠近行进方向后侧，因此，后侧板28B从箭头WIN方向接受气流A时，叶片22B上作用着包含了向行进方向前侧的成分的箭头AB的力。

在叶片22C上，气流A吹向前侧板26C侧，对行进方向变成逆风。此逆风，被分成叶片22C的气流低速通过面26L侧和气流高速通过面26H侧，并流向后方。在叶片22C上，通过流到气流低速通过面26L侧的气流A和流到气流高速通过面26H侧的气流A的速度差，产生升力，作用着包含行进方向成分的箭头AC方向的力。

通过上述箭头AA、AB、AC方向的力，叶片22向箭头X方向旋转。在附图8A的叶片22的位置上，因为箭头AA、AB、AC方向的力(特别箭头AC方向)不具有与行进方向逆向的成分，所以能够使叶片22高效地旋转。

在附图8B中，在叶片22A、22C上作用着，与附图8A的箭头AA、AC方向几乎相同的箭头BA、BC方向的力。对叶片22B，通过第1风洞20F而来的气流A，不直接吹向前侧板26A(由于叶片22C配置在风上)，所以作用比箭头AB方向更倾斜到行进方向侧的箭头BB方向的力。在附图8B的叶片22的位置上，箭头BA、BB、BC方向的力(特别是箭头BC方向)，不具有与行进方向逆向的成分，所以能够使叶片22高效地旋转。

在附图8C中，在叶片22A上，气流A吹向后侧板28A侧，作用与风向几乎一致的箭头CA方向的力。吹向后侧板28A的气流A，向第1风洞20F的内侧附近改变方向

在叶片22B上，气流A从叶片22A和叶片22C之间流入，并通过第1风洞20F时，通过从叶片22A侧来的气流A，方向被改变，吹向后侧板28B。由此，在叶片22B上作用着，包含了朝向行进方向前侧的成分的箭头CB方向的力。

在叶片22C上，前侧板26C的前端部分配置在，比起从旋转中心M描绘到箭头WIND方向的直线更靠近行进方向的前侧的位置，气流A吹向前侧板26C，朝着前侧板26C的两侧分开流向。在叶片22C上作用箭头CC方向的力。

在附图8C的叶片22的位置上，箭头CA、CB、CC方向的力，也不具有与行进方向逆向的成分，所以能够使叶片22高效地旋转。

在附图8D中，在叶片22A上，气流A吹向后侧板28A侧，作用与风向几乎一致的箭头DA方向的力。

在叶片22B上，气流A从前侧板26B的前缘面26F侧吹入，此气流A流动到气流高速通过面26H侧，所以在叶片22B上作用着，包含了向行进方向前侧成分的箭头DB方向的力。

在叶片22C上，与附图8C相同，气流A吹向前侧板26C，分开流向前侧板26C的两侧。在叶片22C上作用着箭头DC方向的力。

即使在附图8D的叶片22的位置上，箭头DA、DB、DC方向的力，也不具有与行进方向逆向的成分，所以能够使叶片22高效地旋转。

在附图8E中，在叶片22A上气流A吹向后侧板28A，作用的力是与风向几乎一致的箭头EA方向的力。

在叶片22B上，气流A吹向前侧板26B侧，对于行进方向变为逆风。通过此逆风，在叶片22C上产生升力，作用的力是包含行进方向成分的箭头EB方向的力。

在叶片22C上，气流A吹向前侧板26C，向着行进方向前侧流动。由此，在叶片22C上作用着箭头EC方向的力。

即使在附图8E的叶片22的位置上，箭头EA、EB、EC方向的力，也不具有与行进方向逆向的成分，所以能够使叶片22高效地旋转。

在附图8F中，在叶片22A上，气流A吹向距后侧板28A的旋转中心M远的位置。由此，在叶片22上作用着包含了朝着行进方向前侧成分的箭头FB方向的力。

在叶片22B上，气流A吹向前侧板26B侧，在叶片22C上产生升力，作用着包含行进方向成分的箭头FB方向的力。

在叶片22C上，气流A吹向前侧板26C，向行进方向前侧流动。由此，在叶片22C上，作用箭头FC方向的力。即使在此叶片22的位置上，箭头FA、FB、FC方向的力，也不具有与行进方向逆向的成分，所以能够使叶片22高效地旋转。

在附图9A及附图9B中表示了，如果叶片22对于箭头WIND方向的风，配置在当接受与旋转方向最靠近逆方向的力的位置时，叶片22的重心G和旋转中心M的关系。

如附图9A所示，从气流高速通过面20H的后端部到最远离气流低速通过面26L位置设定直线L时，在此设定直线L配置到与箭头WIND方向直交的位置时的叶片22的位置(考虑了气流A的最直接吹的面积较大的位置)上，从箭头WIND方向看，重心G配置到靠近旋转中心M的位置上。因此，与重心G配置到距旋转中心M远的位置的情况相比较，即使箭头WIND方向的相同力的风吹向叶片22时，也能够减小对行进方向逆方向的力的成分。

另外，如附图9B所示，在对气流高速通过面26H吹动与其几乎直交方向的气流的叶片22的位置(认为气流A引起的阻抗大的位置)上，从箭头WIN方向看，重心G配置到与旋转中心M几乎重叠的位置上。因此，即使在叶片22上作用箭头WIND方向的力(用箭头D表示)时，也能够减小对行进方向逆方向的力的成分。

还有，对第2风车30，如附图10所示，只有第1风车20与旋转方向变为逆方向(箭头Y方向)，对于箭头WIND方向的风，与第1风车20进行相同旋转。

如上所述，第1风车20的叶片22A、22B、22C及第2风车30的叶片32A、32B、32C，不论从哪个方向接受气流，都不具有对行进方向逆向的成分。因此，不论是从哪个方向吹来的风，都能使第1风车20向箭头X方向、第2风车30向箭头Y方向高效地旋转。

这样，当第1风车20及第2风车30旋转时，伴随第1风车20的旋转，第1下轴50旋转，固定在第1下轴50上的外侧旋转体45，向箭头X方向旋转。另外，伴随第2风车30的旋转，第2上轴52旋转，固定在第2上轴52上的内侧旋转体47，向箭头Y方向旋转。通过此旋转，电枢线圈44横穿由磁铁42组成的磁束，进行发电。

这样，第1风车20和第2风车30，相互逆向、以几乎相同的速度旋转。由此，设置在外侧旋转体45上的磁铁42和设置在内侧旋转体47上的电枢线圈44的相对旋转速度，变为磁铁42及电枢线圈44中一方停止时的2倍的旋转速度。由此，电枢线圈44的交流发电电压，能够达到磁铁42及电枢线圈44中一方停止时的2倍的电压。

另外，通过加大内侧旋转体47、外侧旋转体45的半径，能够很容易加大磁铁42及电枢线圈44。

另外，第1风车20和第2风车30，相互逆方向以几乎相同的速度旋转，所以能够使作用在框架(柱12A等)上的转矩消除，稳定地旋转。

还有，在上述实施方式中，第2风车30的叶片32的垂直方向的长度，比第1风车20的叶片22同方向的长度更长，也可使叶片22和叶片32的长度相同。一般的，由于在高度高的位置上，风力比低位置强，所以如本实施方式那样，通过加长配置在下侧的第2风车30的叶片32，能够使第1风车20和第2风车30平衡地旋转。

有关本发明的风力发电机，也可在发电领域内利用。另外，有关本发明的风力发电机，不仅适合大规模，也适合家庭用及中小型产业中。

Claims

1、一种风车用的叶片的特征在于，其配置在垂直方向的旋转中心周围而接受风力，其具有如下构造，

前侧面，其从上述垂直方向看，朝着旋转方向的行进方向前侧弯曲成凸状；

及后侧面，其配置在上述前侧面的背面侧上，朝着上述行进方向的后侧弯曲成凹状；

上述前侧面包含，前缘面，其配置在上述行进方向的前方，同时平均曲率最大；气流低速通过面，其配置在上述旋转中心的近侧，并且从上述前缘面向上述行进方向的后方连续形成；气流高速通过面，其配置在上述旋转中心的远侧，从上述前缘面向上述行进方向的后方，用比上述气流低速通过面突起得更大的曲面连续形成，并且从上述垂直方向看的长度比上述气流低速通过面更长。

2、根据权利要求1所述的风车用的叶片，其特征在于，

上述后侧面呈圆弧状，该圆弧状的曲率比上述前侧面的平均曲率小。

3、根据权利要求2所述的风车用的叶片，其特征在于，

从垂直方向看，上述旋转中心被配置在由上述后侧面所构成的圆弧的延长上。

4、一种风车，其特征在于，

在垂直方向上具有旋转中心，在上述旋转中心的周围具备多个权利要求1～2任一项所述的风车用的叶片。

5、根据权利要求4所述的风车，其特征在于，

在上述风车用的叶片和上述旋转中心之间，形成了可通过风的风洞。

6、根据权利要求4或权利要求5所述的风车，其特征在于，

上述风车用的叶片，在旋转中心的周围以等间隔的中心角度，配置了3个。

7、根据权利要求6所述的风车，其特征在于，

从垂直方向看，上述气流高速通过面的上述行进方向最后端部，配置在距上述旋转中心离的最远的位置上，上述气流低速通过面的上述行进方向最后端部，配置在距上述旋转中心离的最近的位置上。

8、根据权利要求5～7任一项所述的风车，其特征在于，

从垂直方向看，当认为通过上述气流低速通过面的上述行进方向最后端和上述旋转中心的直线为第1直线，通过上述风车用的叶片的上述行进方向的最前部和上述旋转中心的直线为第2直线，及通过上述气流高速通过面的上述行进方向最后端和上述旋转中心的直线为第3直线时，上述第1直线和上述第3直线所成的角度θ2，要比上述第1直线和上述第2直线所成的角度θ1大。

9、一种风力发电机，其特征在于，

具备权利要求4～8任一项所述的风车。

10、根据权利要求9所述的风力发电机，其特征在于，具备：

第1风车，其由权利要求4～8任一项所述的风车构成；

第2风车，其由权利要求4～8任一项所述的风车构成，使上述第1风车和旋转中心共通，并且与上述第1风车呈逆方向旋转；

发电装置，其配置在上述第1风车和上述第2风车之间，发电装置具有与上述第1风车的旋转连动并且与上述第1风车同方向旋转的磁场用磁铁，及与上述第2风车的旋转连动并且与上述第2风车同方向旋转的电枢线圈。