JP2002221263A

JP2002221263A - 風力発電装置

Info

Publication number: JP2002221263A
Application number: JP2001327424A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Otaki; 大滝　　亮一; Hiroyuki Ito; 裕之伊藤; Atsushi Oshima; 淳大島; Hideo Okano; 秀雄岡野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2001-10-25
Publication date: 2002-08-09

Abstract

(57)【要約】【課題】一般家庭等にも設置可能で、運転音が低く、
優れた発電効率を有する構造を実現する。【解決手段】風を受けて回転するプロペラ１と発電機
５との間に、変速機３を設ける。この変速機３は、くさ
びローラ式の摩擦ローラ式変速機であり、増速機として
機能する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、風の力を利用し
て発電を行なう風力発電装置の改良に関し、風速が低い
場合でも効率の良い発電を行なえ、しかも一般家庭や小
規模事業所等にも容易に設置できる構造を実現するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、二酸化炭素の削減等により地球環
境を改善する事を目的として、自然エネルギを利用する
発電方法である風力発電が注目される様になっている。
風力発電装置は、風の運動エネルギを利用してプロペラ
を回転させ、このプロペラの中心を結合した回転軸によ
り、発電機を回転駆動するものである。従来から一般的
に使用されている風力発電装置は、上記プロペラと発電
機とを、変速機等を介する事なく直接結合するか、歯車
式の変速機（増速機）を介して結合していた。これに対
して、特開平２−１５７４８３号公報には、プロペラと
発電機との間に、摩擦変速機であるトロイダル型無段変
速機を組み込み、プロペラの回転速度変動に拘らず、上
記発電機を定速で回転駆動する風力発電機が記載されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記プロペラと一般的
な発電機とを直接結合する構造の場合には、発電機のロ
ータの回転速度が遅く、十分な発電効率を得られない場
合が多い。又、歯車式の変速機（増速機）を介して結合
する構造の場合には、この変速機部分で大きな運転音が
発生する為、民家の近く等、人が住む場所の近くに設置
すると、騒音問題が発生する可能性がある。更に、トロ
イダル型無段変速機を組み込む構造の場合には、コスト
が嵩むだけでなく、増速比を大きくする事が難しく、小
型でしかも発電効率の良い装置を実現する事は難しい。
この為、従来構造の場合には、一般家庭や小規模事業所
等にも容易に設置でき、しかも発電効率の良好な風力発
電装置を実現する事は難しかった。本発明の風力発電装
置は、この様な事情に鑑みて発明したものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の風力発電装置の
うち、請求項１に記載した風力発電装置は、従来から知
られている風力発電装置と同様に、風を受けて回転する
プロペラと、このプロペラを入力軸の端部に結合した変
速機と、この変速機の出力軸により回転駆動される発電
機とを備える。特に、請求項１に記載した風力発電装置
に於いては、上記変速機は、くさびローラ式の摩擦ロー
ラ式変速機である。そして、このくさびローラ式の摩擦
ローラ式変速機は、外輪と、中心ローラと、複数本の支
持軸と、複数個の中間ローラとを備える。このうちの外
輪は、上記入力軸の回転に伴って回転するもので、その
内周面を駆動側円筒面としている。又、上記中心ローラ
は、上記出力軸と共に回転するもので、その外周面を被
駆動側円筒面としている。又、上記各支持軸は、上記被
駆動側円筒面と上記駆動側円筒面との間の環状空間内
に、上記中心ローラと平行に配置されている。又、上記
各中間ローラは、上記各支持軸により回転自在に支持さ
れ、それぞれの外周面を駆動力伝達用円筒面としてい
る。更に、上記中心ローラの中心と上記入力軸及び外輪
の中心とを偏心させる事により、上記環状空間の径方向
に関する幅寸法を円周方向に関して不同にすると共に、
上記複数個の中間ローラのうちの何れかの中間ローラ
を、少なくとも上記環状空間の円周方向に変位自在に支
持して可動ローラとし、残りの中間ローラをガイドロー
ラとしている。そして、上記中心ローラ及び外輪が所定
方向に上記出力軸と入力軸との間の変速比に見合う速度
比で回転する場合に、上記可動ローラとなる中間ローラ
を、上記環状空間の幅の狭い部分に向け移動自在として
いる。

【０００５】又、請求項４に記載した風力発電装置は、
風を受けて回転するプロペラと、このプロペラにより回
転駆動される発電機とを備える。特に、請求項４に記載
した風力発電装置に於いては、この発電機が、発電機ケ
ースと、この発電機ケース内に回転自在に支持されて変
速機の出力軸と共に回転する回転軸と、この回転軸の外
周面に軸方向に間隔をあけて固定された、それぞれが磁
性材製である複数のヨークと、このヨークの軸方向側面
に支持された、Ｓ極とＮ極とを円周方向に交互に配置し
た永久磁石と、上記発電機ケースの内周面で軸方向に関
する位相が上記各ヨークから外れた部分に固定された複
数のコイルホルダと、これら各コイルホルダの軸方向側
面にそれぞれ複数ずつ支持されて、それぞれ上記永久磁
石に対向するコイルとを備えたアキシアル型スロットレ
ス発電機である。

【０００６】

【作用】上述の様に構成する本発明によれば、一般家庭
や小規模事業所等にも容易に設置でき、しかも発電効率
の良好な風力発電装置を実現できる。即ち、請求項１に
記載した風力発電装置の場合には、風を受けて回転する
プロペラの回転を変速機により増速して発電機に伝達す
るので、風速が低い場合でも効率の良い発電を行なえ
る。特に、くさびローラ式の摩擦ローラ式変速機は、停
止状態では各中間ローラの外周面である駆動力伝達用円
筒面と、中心ローラの外周面である被駆動側円筒面及び
外輪の内周面である駆動側円筒面との当接部の面圧が低
く、入力軸の回転を開始させる為に要するトルク（起動
トルク）が小さい。この為、微風時にも上記プロペラの
回転を開始させる事ができて、その分、発電効率の向上
を図れる。又、上記変速機は摩擦ローラ式変速機である
為、歯車式の変速機を使用する場合に比べて、運転時に
生じる音が小さく、民家の近く等、人が住む場所近くに
設置しても、騒音問題が発生しにくい。更に、上記摩擦
ローラ式の変速機はくさびローラ式のものであり、上記
各駆動力伝達用円筒面と上記被駆動側円筒面及び駆動側
円筒面との当接部の面圧は、入力軸から出力軸に伝達す
る回転力（トルク）の大きさに応じて適正に変化する。
この為、風速に応じて変化する上記プロペラの回転力の
変動に拘らず、このプロペラの回転力を発電機まで、効
率良く伝達できる。尚、上記当接部の面圧が上昇するの
は、上記プロペラが回転し始めた後である為、この面圧
上昇がこのプロペラの回転開始の妨げとはならない。

【０００７】又、請求項４に記載した風力発電装置の場
合には、発電機として、駆動トルクが小さくて済む等、
効率の良いアキシアル型スロットレス発電機を使用して
いる事により、効率的な発電を行なえる。この為、プロ
ペラと発電機との間にくさびローラ式の摩擦ローラ式変
速機を組み込んだ場合は勿論、変速機を組み込まずにプ
ロペラと発電機とを直結した場合でも、必要な発電量を
得る事が可能になる。更に、発電機の駆動速度を低く抑
えられる為、歯車式の変速機を使用した場合でも、この
変速機部分で発生する騒音を低く抑える事ができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１〜４は、請求項１にのみ対応
する、本発明の実施の形態の第１例を示している。本発
明の風力発電装置は、従来から知られている風力発電装
置と同様に、風を受けて回転するプロペラ１と、このプ
ロペラ１を入力軸２の端部に結合した変速機３と、この
変速機３の出力軸４により回転駆動される発電機５とを
備える。即ち、上記プロペラ１の回転を、上記変速機３
を介してこの発電機５のロータ６に伝達し、このロータ
６を発電機ケース７の内周面に設置したステータ８の内
側で回転させ、このステータ８に起電力を惹起させる様
にしている。

【０００９】この様なプロペラ１と変速機３と発電機５
とを含む、発電装置の本体部分９は、固定の支柱１０の
上端部に、鉛直軸を中心とする回転自在に支持してい
る。即ち、地面或は屋上等に鉛直方向に固定された中空
円管状の支柱１０の上端部に、上記本体部分９の下面に
突設した、やはり中空円管状の回転軸１１を、深溝型の
玉軸受の如き、ラジアル荷重及びアキシアル荷重を支承
自在な転がり軸受１２により、回転自在に支持してい
る。上記本体部分９の重心は、上記回転軸１１の中心軸
の延長線上に位置する為、この回転軸１１に加わる傾斜
モーメントは、風による力のみとなる。従って、上記本
体部分９は、この回転軸１１を中心として軽い力で回転
自在である。尚、上記プロペラ１が受ける平均的な風速
を考慮して、上記回転軸１１の中心軸の延長線を、上記
本体部分９の重心よりも少し上記プロペラ１寄りに位置
させる事もできる。

【００１０】何れにしても、上記発電機５が発電した電
力を取り出す為のケーブル１３は、上記回転軸１１及び
支柱１０の内部空間内に配設している。このケーブル１
３の途中には、図示しないスリップリングを設けて、上
記本体部分９の回転に拘らず、このケーブル１３が捩れ
ない様にしている。又、風力発電の場合、発電量は風速
の変化に伴って頻繁に変化するので、上記ケーブル１３
の端部を例えばバッテリーに接続し、このバッテリーに
貯めた電力を、随時取り出して使用する様に構成しても
良い。

【００１１】一方、上記変速機３は、構成各部材をハウ
ジング１４内に収納する事により、ユニット化してい
る。このハウジング１４は、鋼或はアルミニウム合金製
で有底円筒状のハウジング本体１５と、このハウジング
本体１５の基端開口部を塞ぐ、鋼或はアルミニウム合金
製の蓋体１６とから成る。そして、上記ハウジング１４
内に中心ローラ１７の内半部（図１〜２の左半部）を、
上記蓋体１６の略中央部に形成した通孔１８を通じて挿
入している。尚、この通孔１８は、上記蓋体１６の中心
から、少しだけ外れた位置に設けている。又、上記中心
ローラ１７の外端部（図１〜２の右端部）には、前記出
力軸４でもある、上記発電機５の回転軸１９の端部を結
合している。図示の例では、この回転軸１９の端部に、
この回転軸１９よりも小径の上記中心ローラ１７を一体
に設けている。そして、この回転軸１９の両端部を、前
記発電機ケース７の底部と上記蓋体１６とに、それぞれ
が深溝型或はアンギュラ型の玉軸受等の、ラジアル荷重
及びアキシアル荷重を支承自在な１対の転がり軸受２
０、２０により、回転自在に支持している。又、上記通
孔１８の内周面と上記回転軸１９の端部外周面との間に
はシールリング２１を設けて、上記ハウジング１４内に
存在するトラクショングリース等の油脂が、上記発電機
ケース７側に入り込まない様にしている。

【００１２】又、上記ハウジング１４の内側で上記中心
ローラ１７の周囲部分には、３本の支持軸２２、２２ａ
を、それぞれこの中心ローラ１７と平行に配置してい
る。即ち、これら各支持軸２２、２２ａの一端部（図１
〜２の右端部）を上記蓋体１６に支持すると共に、他端
部（図１〜２の左端部）を、鋼等の金属材により円輪状
に造られた連結板２３に支持している。

【００１３】上記３本の支持軸２２、２２ａのうち、図
３の上部中央並びに下部左側に位置する２本の支持軸２
２、２２は、その両端部を上記蓋体１６及び連結板２３
に形成した嵌合孔２４、２４に圧入固定している。従っ
て、これら両支持軸２２、２２が、上記ハウジング１４
内で円周方向或は直径方向に変位する事はない。これに
対して、図３の下部右側に位置する残り１本の支持軸２
２ａは、両端部を上記蓋体１６及び連結板２３に対し、
上記ハウジング１４の円周方向及び直径方向に関して若
干の変位自在に支持している。この為に、上記蓋体１６
及び連結板２３の一部で上記支持軸２２ａの両端部に整
合する部分には、この支持軸２２ａの外径よりも大きな
幅及び長さを有する支持孔２５、２５を形成し、これら
各支持孔２５、２５に、上記支持軸２２ａの両端部を緩
く係合させている。

【００１４】そして、これら各支持軸２２、２２ａの中
間部周囲に、それぞれが中間ローラであるガイドローラ
２６ａ、２６ｂ及び可動ローラ２７を、それぞれラジア
ルニードル軸受等の軸受２８により、回転自在に支持し
ている。尚、上記連結板２３は、上記蓋体１６の内面
（上記ガイドローラ２６ａ、２６ｂ及び可動ローラ２７
を設置した空間側の面で、図１〜２の左面）の一部で、
上記ガイドローラ２６ａ、２６ｂ及び可動ローラ２７か
ら外れた位置に突設した突部２９、２９に突き当て、連
結ボルト３０、３０により、上記蓋体１６に連結固定し
ている。又、上記ガイドローラ２６ａ、２６ｂ及び可動
ローラ２７の軸方向両端面と上記連結板２３及び蓋体１
６との間には、それぞれスラストワッシャ３１ａ、３１
ｂを回転自在に設けて、上記各ローラ２６ａ、２６ｂ、
２７の回転が円滑に行なわれる様にしている。尚、上記
各スラストワッシャ３１ａ、３１ｂは、滑り軸受として
の機能を発揮させるべく、ポリアミド樹脂、ポリアセタ
ール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等の、摩擦
係数が低い材料により造る事が好ましい。

【００１５】又、上記ハウジング１４の内側で上記ガイ
ドローラ２６ａ、２６ｂ及び可動ローラ２７を囲む部分
には、円筒状の外輪３２を設け、この外輪３２の内周面
を、駆動側円筒面３３としている。そして、この駆動側
円筒面３３と、上記ガイドローラ２６ａ、２６ｂ及び可
動ローラ２７の外周面である駆動力伝達用円筒面３４、
３４とを当接自在としている。又、上記外輪３２には、
連結板３５を介して、前記入力軸２の基端部（図１〜２
の右端部）を結合している。そして、上記外輪３２の中
心部でこの入力軸２の基端部を結合した部分に設けたボ
ス部３７を前記ハウジング本体１５の中央部に形成した
支持筒部３８に、上記入力軸２の中間部先端寄り部分を
装置ハウジング３９に、それぞれが深溝型或はアンギュ
ラ型の玉軸受等の、ラジアル荷重及びアキシアル荷重を
支承自在な１対の転がり軸受４０、４０により、回転自
在に支持している。そして、上記入力軸２の先端部（図
１〜２の左端部）で上記装置ハウジング３９外に突出し
た部分に、前記プロペラ１の中心部を結合固定してい
る。尚、上記ボス部３７の外周面と上記支持筒部３８の
内周面との間にはシールリング４１を設けて、雨水等の
異物が前記ハウジング１４内に入り込まない様にしてい
る。

【００１６】又、本例の場合には、上記外輪３２を上記
ハウジング１４の内側に、回転並びにラジアル方向に関
する若干の変位自在に設けている。即ち、本例の場合に
は、上記連結板３５の外周縁に形成した複数の突片４
２、４２と、上記外輪３２の軸方向一端縁部（図１〜２
の左端縁部）に形成した切り欠き４３、４３とを、ラジ
アル方向に関する若干の変位自在に係合させている。
又、上記各突片４２、４２を上記各切り欠き４３、４３
の奥部（図１〜２の右部）に進入させた状態で、上記外
輪３２の端部内周面に形成した係止溝４４に止め輪４５
を係止して、上記各突片４２、４２が上記各切り欠き４
３、４３から抜け出ない様にしている。従って、上記外
輪３２と上記連結板３５とは、回転力の伝達を自在に、
且つ、ラジアル方向に関する若干の相対変位自在に結合
されている。

【００１７】又、前記各ガイドローラ２６ａ、２６ｂ及
び可動ローラ２７の外周面である、前記各駆動力伝達用
円筒面３４、３４は、それぞれ前記中心ローラ１７の外
周面に設けた被駆動側円筒面４６と、上記外輪３２の内
周面に設けた前記駆動側円筒面３３とに当接させてい
る。上記中心ローラ１７の中心と上記入力軸２及び外輪
３２の中心とは互いに偏心している。即ち、前述の様
に、上記中心ローラ１７を挿通する通孔１８は、前記ハ
ウジング１４の中心から少しだけ外れた位置に設けてい
るのに対して、上記入力軸２を挿通する支持筒部３８
は、上記ハウジング１４の中心に設けている。又、この
支持筒部３８の内側に回転自在に支持した入力軸２と外
輪３２とは、実質的には互いに同心である。従って、上
記中心ローラ１７と上記外輪３２及び入力軸２とは、上
記通孔１８のハウジング１４の中心からのずれ量δ分だ
け、互いに偏心している。そして、上記中心ローラ１７
の外周面に設けた上記被駆動側円筒面４６と上記外輪３
２の内周面に設けた上記駆動側円筒面３３との間に存在
して上記ガイドローラ２６ａ、２６ｂ及び可動ローラ２
７が設けられた環状空間４７の径方向に関する幅寸法
が、上記δ分の偏心量に見合う分だけ、円周方向に関し
て不同になっている。

【００１８】この様に、上記環状空間４７の径方向に関
する幅寸法を円周方向に関して不同にした分、上記ガイ
ドローラ２６ａ、２６ｂ及び可動ローラ２７の外径を異
ならせている。即ち、上記外輪３２に対し中心ローラ１
７が偏心している側（図３の下側）に位置するガイドロ
ーラ２６ｂ及び可動ローラ２７の径を、互いに同じとす
ると共に比較的小径にしている。これに対し、上記外輪
３２に対し中心ローラ１７が偏心しているのと反対側
（図３の上側）に位置するガイドローラ２６ａの径を、
上記ガイドローラ２６ｂ及び可動ローラ２７よりも大き
くしている。そして、これら３個の、それぞれが中間ロ
ーラであるガイドローラ２６ａ、２６ｂ及び可動ローラ
２７の外周面である駆動力伝達用円筒面３４、３４を、
上記駆動側、被駆動側各円筒面３３、４６に当接させて
いる。尚、これら各面３４、３３、４６同士の当接部に
エッジロードに基づく過大面圧が加わる事を防止する為
に、上記ガイドローラ２６ａ、２６ｂ及び可動ローラ２
７の外周面である駆動力伝達用円筒面３４、３４に、適
正なクラウニングを施す事が好ましい。この場合に、上
記駆動側、被駆動側各円筒面３３、４６の母線形状は、
直線のままで良い。

【００１９】尚、それぞれが中間ローラである、上記２
個のガイドローラ２６ａ、２６ｂ及び１個の可動ローラ
２７のうち、両ガイドローラ２６ａ、２６ｂを支持した
支持軸２２、２２は、前述の様に、上記ハウジング１４
内に固定している。これに対して、可動ローラ２７を支
持した支持軸２２ａは、やはり前述した様に上記ハウジ
ング１４内に、円周方向及び直径方向に関する若干の変
位を自在に支持している。従って、上記可動ローラ２７
も、上記ハウジング１４内で円周方向及び直径方向に関
して若干の変位自在である。そして、前記蓋体１６及び
連結板２３のシリンダ孔４８、４８内に装着した圧縮コ
イルばね４９、４９等の弾性材により、上記可動ローラ
２７を支持した支持軸２２ａを、この支持軸２２ａに回
転自在に支持した可動ローラ２７を前記環状空間４７の
幅の狭い部分に向け移動させるべく、弾性的に押圧して
いる。図示の例では、上記圧縮コイルばね４９、４９に
より、それぞれの先端部（図３の左下端部、図４の下端
部）に外向フランジ状の鍔部５０を形成した１対の押圧
ピン５１、５１を押圧し、これら両押圧ピン５１、５１
により、上記支持軸２２ａの両端部を同方向に押圧して
いる。

【００２０】以上に述べた様に構成する変速機３を組み
込んだ本発明の風力発電装置の作用は、次の通りであ
る。風が吹いた場合には前記プロペラ１が回転する。前
記本体部分９を設置した前記装置ハウジング３９は、鉛
直方向に配置された前記回転軸１１を中心とする回転自
在に支持されており、上記装置ハウジング３９のうちで
上記プロペラ１と反対側端部には導風板部５２が設けら
れている為、このプロペラ１は風の吹いてくる方向に向
いて効果的に風を受け、回転する。

【００２１】上記プロペラ１の回転は、前記入力軸２及
び連結板３５を介して前記外輪３２に伝わり、この外輪
３２が図３の時計方向に回転する。そして、この外輪３
２の回転が、この外輪３２の内周面である駆動側円筒面
３３と、ガイドローラ２６ａ、２６ｂ及び可動ローラ２
７の外周面である駆動力伝達用円筒面３４、３４との当
接部である、各外径側当接部５３ａ、５３ｂを介して、
上記各ガイドローラ２６ａ、２６ｂ及び可動ローラ２７
に伝わる。更に、これらガイドローラ２６ａ、２６ｂ及
び可動ローラ２７の回転は、上記各駆動力伝達用円筒面
３４、３４と前記中心ローラ１７の外周面である被駆動
側円筒面４６との当接部である、各内径側当接部５４
ａ、５４ｂを介して、上記中心ローラ１７に伝わる。そ
して、この中心ローラ１７と一体に設けられた前記出力
軸４を兼ねた、前記発電機５の回転軸１９、並びにこの
回転軸１９の周囲に設けたロータ６を回転駆動する。こ
の結果、このロータ６の周囲に配置した前記ステータ８
に起電力が惹起される為、この電力を前記ケーブル１３
により取り出す。

【００２２】上記外輪３２が図３の時計方向に回転する
と、前記可動ローラ２７が、この外輪３２から加わる力
と前記各圧縮コイルばね４９、４９の弾力とにより、上
記駆動側、被駆動側各円筒面３３、４６同士の間に存在
する環状空間４７内で、この環状空間４７の幅の狭い部
分（図３の下側中央部分）に向け移動する。この結果、
上記可動ローラ２７の外周面である駆動力伝達用円筒面
３４が、上記被駆動側円筒面４６と駆動側円筒面３３と
を強く押圧する。そして、この可動ローラ２７に関する
駆動力伝達用円筒面３４と上記被駆動側円筒面４６との
当接部である内径側当接部５４ｂ、及び、上記可動ロー
ラ２７に関する駆動力伝達用円筒面３４と上記駆動側円
筒面３３との当接部である外径側当接部５３ｂの当接圧
が高くなる。

【００２３】上記可動ローラ２７に関する内径側、外径
側両当接部５４ｂ、５３ｂの当接圧が高くなると、上記
中心ローラ１７と外輪３２とのうちの少なくとも一方の
部材が、組み付け隙間、或は弾性変形等に基づき、それ
ぞれの直径方向に関して僅かに変位する。この結果、残
り２個の中間ローラであるガイドローラ２６ａ、２６ｂ
の外周面である駆動力伝達用円筒面３４、３４と上記中
心ローラ１７の外周面である被駆動側円筒面４６との当
接部である２個所の内径側当接部５４ａ、５４ａ、及び
上記各ガイドローラ２６ａ、２６ｂの外周面である駆動
力伝達用円筒面３４、３４と上記外輪３２の内周面であ
る駆動側円筒面３３との当接部である２個所の外径側当
接部５３ａ、５３ａの当接圧が高くなる。そして、上記
中心ローラ１７が、図３の反時計方向に回転する。

【００２４】上記可動ローラ２７を、上記環状空間４７
内でこの環状空間４７の幅の狭い部分に向け移動させよ
うとする力は、上記外輪３２から上記中心ローラ１７に
伝達するトルクの大きさに応じて変化する。即ち、前記
プロペラ１から上記外輪３２に、前記入力軸２を通じて
伝達されるトルクが大きくなる程、上記可動ローラ２７
を上記環状空間４７の幅の狭い部分に向け移動させよう
とする力が大きくなる。そして、この力が大きくなる
程、上記各内径側、外径側両当接部５４ａ、５４ｂ、５
３ａ、５３ｂの当接圧が大きくなる。逆に言えば、上記
駆動トルクが小さい場合には、これら各内径側、外径側
両当接部５４ａ、５４ｂ、５３ａ、５３ｂの当接圧が小
さい。この為、上記各内径側、外径側両当接部５４ａ、
５４ｂ、５３ａ、５３ｂの当接圧を、前記入力軸２と前
記出力軸４との間で伝達すべきトルクの大きさに応じた
適正値にできて、摩擦ローラ式変速機の伝達効率を高く
できる。

【００２５】一方、例えば風向きが急変し、前記本体部
分９の向きが変わる前に上記プロペラ１が風を受けてこ
のプロペラが逆回転した場合の如く、前記中心ローラ１
７が停止した状態のまま上記外輪３２が図３の反時計方
向に回転する（外輪３２の速度が負になる）場合も含め
て、上記中心ローラ１７の回転速度が上記入力軸２の回
転速度に見合う速度よりも速くなる様な場合には、上記
可動ローラ２７が、上記中心ローラ１７或は上記外輪３
２から加わる力により、前記各圧縮コイルばね４９、４
９の弾力に抗し、上記環状空間４７内で、この環状空間
４７の幅の広い部分（図３の右側中央部分）に向け移動
する。この結果、上記可動ローラ２７の外周面である駆
動力伝達用円筒面３４が、上記被駆動側円筒面４６と駆
動側円筒面３３とを押圧しなくなる。そして、この可動
ローラ２７並びに前記各ガイドローラ２６ａ、２６ｂに
関する駆動力伝達用円筒面３４、３４と上記被駆動側円
筒面４６との当接部である外径側当接部５３ａ、５３
ｂ、及び、上記可動ローラ２７並びに前記各ガイドロー
ラ２６ａ、２６ｂに関する駆動力伝達用円筒面３４、３
４と上記駆動側円筒面３３との当接部である内径側当接
部５４ａ、５４ｂの当接圧が、低下若しくは喪失する。
この結果、上記外輪３２の回転が上記回転軸１９にまで
伝達されなくなる。この為、前記発電機５が直流式の場
合でも、この発電機５に逆方向の起電力が惹起される事
はない。

【００２６】更に、図示の摩擦ローラ式の変速機３の場
合には、上記各ガイドローラ２６ａ、２６ｂの外径や取
付位置が多少ずれたり、構成各部材が弾性変形したり、
更には上記外輪３２が熱膨張した場合でも、これら各ガ
イドローラ２６ａ、２６ｂの外周面である駆動力伝達用
円筒面３４、３４と、上記中心ローラ１７の外周面であ
る被駆動側円筒面４６及び上記外輪３２の内周面である
駆動側円筒面３３との接触部の接触面圧を、設計値通り
に規制できる。即ち、上記各ガイドローラ２６ａ、２６
ｂの外径や取付位置がずれた場合には、上記可動ローラ
２７が上記環状空間４７の幅寸法が狭い部分に変位する
のに伴って、上記外輪３２がラジアル方向に変位する。
そして、上記ガイドローラ２６ａ、２６ｂ及び上記可動
ローラ２７の外周面である、上記各駆動力伝達用円筒面
３４、３４と、上記中心ローラ１７の外周面である被駆
動側円筒面４６及び上記外輪３２の内周面である駆動側
円筒面３３との接触部の接触面圧を設計値通りにする。
従って、上記外径や取付位置が多少ずれたり、或は構成
部材が弾性変形した場合でも、高い伝達効率を得られ
る。又、組み付け誤差や強風による外力等により、前記
入力軸２の中心軸と上記外輪３２の中心軸とが多少ずれ
た場合でも、前記各突片４２、４２と前記各切り欠き４
３、４３との係合部がこのずれを吸収して、上記変速機
３の構成各部に過大な応力が加わる事を防止する。

【００２７】変速機３として、上述の様なくさびローラ
式の摩擦ローラ式変速機を組み込んだ、本発明の風力発
電装置は、一般家庭や小規模事業所等にも容易に設置で
き、しかも発電効率を良好にできる。即ち、風を受けて
回転するプロペラ１の回転を上記変速機３により増速し
て発電機５に伝達するので、風速が低い場合でもこの発
電機５のロータ６を高速で回転させて、効率の良い発電
を行なえる。特に、くさびローラ式の摩擦ローラ式変速
機は、停止状態では、上記可動ローラ２７及びガイドロ
ーラ２６ａ、２６ｂの外周面である駆動力伝達用円筒面
３４、３４と、上記中心ローラ１７の外周面である上記
被駆動側円筒面４６及び上記外輪３２の内周面である上
記駆動側円筒面３３との当接部の面圧が低い。従って、
この外輪３２に結合した前記入力軸２の回転を開始させ
る為に要するトルク（起動トルク）が小さい。この為、
微風時にも上記プロペラ１の回転を開始させる事ができ
て、その分、発電効率の向上を図れる。

【００２８】又、上記変速機３は摩擦ローラ式変速機で
ある為、遊星歯車式等の歯車式の変速機を使用する場合
に比べて、運転時に生じる音が小さく、民家の近く等、
人が住む場所近くに設置する場合でも、騒音問題が発生
しにくい。特に、上記プロペラ１から上記発電機５に至
る動力伝達系中に、騒音を発生し易い歯車やベルトを一
切使用しない為、優れた騒音防止効果を得られる。又、
上記摩擦ローラ式の変速機３はくさびローラ式のもので
あり、上記各駆動力伝達用円筒面３４、３４と上記被駆
動側円筒面４６及び駆動側円筒面３３との当接部の面圧
は、前記入力軸２から出力軸４に伝達する回転力（トル
ク）の大きさに応じて適正に変化する。この為、風速に
応じて変化する上記プロペラ１の回転力の変動に拘ら
ず、このプロペラ１の回転力を上記発電機３のロータ６
まで、効率良く伝達できる。尚、上記可動ローラ２７の
働きにより前記各外径側当接部５３ａ、５３ｂ及び前記
各内径側当接部５４ａ、５４ｂの当接圧が上昇するの
は、上記プロペラ１が回転し始めた後である。この為、
この面圧上昇に伴う、上記変速機３の入力軸２の回転抵
抗の上昇が、上記プロペラ１の回転開始の妨げとはなら
ない。更に、上記変速機３は大きな増速比を得られるの
で、上記プロペラ１の回転速度を低く設定して、このプ
ロペラ１が発生する風切り音を低く抑える事ができる。

【００２９】次に、図５は、請求項１にのみ対応する、
本発明の実施の形態の第２例を示している。上述の第１
例の場合、変速機３を収納する為のハウジング１４を構
成する蓋体１６に、発電機ケース７の開口部を塞ぐ役目
も持たせていた。言い換えれば、上記第１例の場合に
は、変速機３と発電機５とを一体的に構成していた。こ
れに対して本例の場合には、変速機３ａと発電機５ａと
に、それぞれ独立したハウジング１４ａ或は発電機ケー
ス７ａを持たせて、互いに独立して構成している。但
し、上記変速機３ａの中心ローラは、発電機５ａの回転
軸１９ａの先端部に、この回転軸１９ａと一体に設けて
いる。

【００３０】図１〜２から明らかな通り、くさびローラ
式の摩擦ローラ式変速機の中心ローラ１７は、ガイドロ
ーラ２６ａ、２６ｂ及び可動ローラ２７の内側に、容易
に抜き差しできる。従って、互いに独立して構成した上
記変速機３ａと上記発電機５ａとを、図５に示す様に組
み立てる作業は容易に行なえる。この為、一般家庭用の
風力発電機をキットとして販売し、これを購入したもの
が組み立てる作業を容易にできる。その他の部分の構成
及び作用は、上述した第１例の場合と同様であるから、
重複する図示並びに説明は省略する。

【００３１】次に、図６〜９は、請求項１〜４に対応す
る、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の
場合には、次の〜の作用・効果を得るべく、前述の
図１〜４に示した第１例の構造に対し改良を加えてい
る。強風時にプロペラ１が受ける風を少なくして、支柱
１０ａを含む各構造部分に加わる力を低減し、これら各
構造部分の破損を防止する。回転抵抗の上昇を抑えて発電効率を確保しつつ、空
気中に浮遊する塵芥等の異物が変速機３ｂ内に進入する
事を効果的に防止する。大型化を防止しつつ、発電機５ｂ自体の発電効率を
向上させる。尚、本発明の基本構造である、プロペラ１と発電機５ｂ
との間に、摩擦ローラ式の変速機３ｂを組み込む点に関
しては、前述の図１〜４に記載した第１例の場合と同様
であるから、同等部分に関する説明は省略若しくは簡略
にし、以下、本例の特徴である、上記〜の点に就い
て説明する。

【００３２】先ず、上記の作用・効果を得る為の部分
に就いて、図６により説明する。屋根面等に固定する基
板５５の上面に植設した支柱１０ａの上端部に回転ブラ
ケット５６を、それぞれが深溝型の玉軸受等、ラジアル
荷重及びアキシアル荷重を支承自在な、上下１対の転が
り軸受５７、５７により、回転自在に支持している。そ
して、上記回転ブラケット５６の上部外周面に固設した
支持腕５８に設けた横軸５９により、発電装置の本体部
分９ａを、揺動自在に支持している。この為に、発電機
ケース７ｂを囲む状態で設けられて上記本体部分９ａを
構成する、ケーシング６０の底面の軸方向中間部に突設
した揺動腕６１の下端部を、上記横軸５９に枢支してい
る。又、上記ケーシング６０の底面の軸方向前端部（プ
ロペラ１側の端部で、図６の左端部）には、着座ブラケ
ット６３を固設している。この着座ブラケット６３は、
上記プロペラ１により最も効率良く風を捉えるべく、上
記本体部分９ａが図６で最も反時計方向に回転した場合
に、同図に示す様に、上記回転ブラケット５６の上面に
広い面積で当接し、上記本体部分９ａ及び上記プロペラ
１の重量を支える。

【００３３】これに対して上記本体部分９ａは、このプ
ロペラ１が受ける風が強くなった場合（強風時）には、
上記横軸５９を中心として図６で時計方向に揺動し、上
記プロペラ１の回転中心軸と水平方向とのなす角度を次
第に大きくする。この結果、このプロペラ１が風を受け
る有効面積が減少し、このプロペラ１の回転速度が過度
に高くなる事が防止されると共に、前記支柱１０ａを含
む、このプロペラ１の支持構造部分に過大な力が加わる
事を防止して、この支持構造部分の破損を防止する。
尚、風速が低下した場合に、上記本体部分９ａが図６に
示した位置に自動的に復帰する様に、この本体部分に対
し、水平方向に対する上記プロペラ１の回転中心軸の傾
斜角度を小さくする方向の復元力を付与している。この
為に、上記本体部分９ａ及び上記プロペラ１を含む、上
記横軸５９を中心として揺動する部分の重心が、この横
軸５９を通過する鉛直線を越えて後方（図６の右方）に
移動しない様にしたり、或は、上記本体部分９ａと前記
回転ブラケット５６との間にリターンスプリングを設け
る。このリターンスプリングとしては、上記本体部分９
ａの前端部（図６の左端部）と上記回転ブラケット５６
との間に設けた引っ張りばね、或は前記支持腕５８と揺
動腕６１との間に掛け渡した捻りコイルばね等が採用可
能である。

【００３４】次に、前記の作用・効果を得る為の部分
に就いて、図７により説明する。前述の図１〜４に示し
た第１例の場合と同様の構造を有する、摩擦ローラ式の
変速機３ｂを構成する外輪３２の中心部で入力軸２の基
端部を結合した部分に設けたボス部３７ａ及びこの入力
軸２の中間部基端寄り部分を、上記変速機３ｂを収納す
るハウジング１４ｂのハウジング本体１５ａの中央部に
形成した支持筒部３８ａに、それぞれが深溝型或はアン
ギュラ型の玉軸受である、１対の転がり軸受４０ａ、４
０ｂにより、回転自在に支持している。尚、これら両転
がり軸受４０ａ、４０ｂのうち、上記プロペラ１の重量
を多く支承する為に大きな負荷が加わる、このプロペラ
１寄りの転がり軸受４０ａの負荷容量を、比較的小さな
負荷しか加わらない、変速機３ｂ側の転がり軸受４０ｂ
の負荷容量よりも大きくしている。更に、上記支持筒部
３８ａの先端部（図７の左端部）内周面と上記入力軸２
の中間部外周面との間に、シールリング４１を設けてい
る。この為に本例の場合には、上記支持筒部３８ａの軸
方向寸法を、前述の第１例の支持筒部３８（図２参照）
の軸方向寸法よりも大きくしている。

【００３５】又、上記支持筒部３８ａの先端部外周面に
土手状の突出部６４を形成して、この先端部の外径を中
間部の外径よりも大きくしている。一方、上記入力軸２
の先端部で上記支持筒部３８ａから突出した部分に、こ
の入力軸２に上記プロペラ１の基端部を結合固定する為
の結合ブラケット６５を設けている。この結合ブラケッ
ト６５と入力軸２とはキー係合させて、上記プロペラ１
の回転がこの入力軸２に、上記結合ブラケット６５を介
して確実に伝達される様にしている。この様な結合ブラ
ケット６５の後背面（図７の右側面）で上記支持筒部３
８ａを囲む部分にカバーブラケット６６を、ねじ止め固
定している。このカバーブラケット６６は、断面クラン
ク型で全体を円環状としており、その基端部を上記結合
ブラケット６５に結合固定した状態でその先端縁を、上
記支持筒部３８ａの外周面中間部に近接対向させてい
る。そして、この先端縁と上記突出部６４とにより、上
記支持筒部３８ａと上記カバーブラケット６６との間
に、屈曲したラビリンス隙間６７を形成している。本例
の場合、この様なラビリンス隙間６７を形成する事によ
り、上記シールリング４１の内周縁と上記入力軸２の外
周面との摺接部に達する、塵芥等の異物を減少させて、
この摺接部のシール性を、長期間に亙って良好に保つ様
にしている。

【００３６】次に、前記の作用・効果を得る為の部分
に就いて、図７に図８〜９を加えて説明する。本例に使
用する発電機５ｂは、アキシアル型スロットレス発電機
としている。この発電機５ｂを構成する為、前記ケーシ
ング６０内に発電機ケース７ｂを、前記変速機３ｂとの
間を仕切る蓋体１６ａを介して支持固定している。そし
て、この変速機３ｂの出力軸４を兼ねた回転軸１９の基
端部を上記発電機ケース７ｂの底部に、中間部先端寄り
部分を上記蓋体１６ａの略中央部に設けた通孔１８の内
側に、それぞれ転がり軸受２０、２０を介して回転自在
に支持している。

【００３７】この様にして上記発電機ケース７ｂの中心
部に回転自在に支持した回転軸１９の中間部で上記１対
の転がり軸受２０、２０の間部分に、それぞれが積層鋼
板等の磁性材により円輪状に形成された複数枚のヨーク
６８、６８を、軸方向に間隔をあけて固定している。こ
の為に本例の場合には、上記回転軸１９の中間部基端寄
り部分に係止した止め輪６９とこの回転軸１９の中間部
先端寄り部分に螺合したナット７０との間で、上記各ヨ
ーク６８、６８と、軸方向に隣り合うヨーク６８、６８
同士の間に介在させた円筒状のスペーサ７１、７１とを
挟持している。尚、図示の例では、上記回転軸１９の中
間部に欠円筒状のスリーブ７２を外嵌し、上記各ヨーク
６８、６８及び上記各スペーサ７１、７１を、このスリ
ーブ７２に外嵌している。又、これら各ヨーク６８、６
８と上記回転軸１９との間にキー７３を掛け渡す事によ
り、これら各ヨーク６８、６８がこの回転軸１９と共に
回転する様にしている。

【００３８】そして、これら各ヨーク６８、６８のう
ち、最も先端寄りのヨークを除く他のヨーク６８、６８
の軸方向片側面（図７の左側面）に、永久磁石７４、７
４を添設している。これら各永久磁石７４、７４は、図
８に示す様に、それぞれが略四分の一円弧状（扇形）に
形成された素子７５ａ、７５ｂを４枚、円環状に配列し
て成る。これら各素子７５ａ、７５ｂは、それぞれ軸方
向（図７の左右方向、図８の表裏方向）に着磁されてお
り、円周方向に隣り合う素子７５ａ、７５ｂ同士の間
で、着磁方向を逆にしている。従って、上記各永久磁石
７４、７４の先端側側面には、Ｓ極とＮ極とが、円周方
向に交互に配置されている。

【００３９】一方、前記発電機ケース７ｂの内周面で、
軸方向に関する位相が上記各ヨーク６８、６８から外れ
た部分に、複数のコイルホルダ７６、７６を固定してい
る。これら各コイルホルダ７６、７６は、アルミニウム
合金、合成樹脂等の非磁性材により全体を円輪状に形成
したもので、軸方向に隣り合うコイルホルダ７６、７６
同士の間に円筒状のスペーサ７７、７７を挟持した状態
で、上記発電機ケース７ｂの内周面軸方向中間部に内嵌
固定している。この状態で、上記各コイルホルダ７６、
７６は、軸方向に隣り合う、上記ヨーク６８と永久磁石
７４との間に、これら両部材６８、７４と近接対向した
状態（非接触状態）で位置する。

【００４０】この様にして上記発電機ケース７ｂの内周
面に固定された、上記各コイルホルダ７６、７６の軸方
向片側面（図７の左側面）にコイル７８、７８を、図９
に示す様に、これら各コイルホルダ７６、７６毎に複数
個ずつ（図示の例では６個ずつ）、上記回転軸１９を中
心とする円弧上に、円周方向に関して互いに等間隔に配
置している。上記各コイル７８、７８は、上記各コイル
ホルダ７６、７６の軸方向片側面に凹設した、それぞれ
が円輪状の凹部であるボビン７９、７９内に導線を巻回
したもので、上記各ヨーク６８、６８の軸方向他側面
（図７の右側面）に近接対向している。

【００４１】前記プロペラ１が風を受けて、前記変速機
３ｂを介して前記回転軸１９が回転すると、上記各ヨー
ク６８、６８及びこれら各ヨーク６８、６８に支持され
た前記各永久磁石７４、７４が回転する。この結果、上
記各コイル７８、７８が、これら各永久磁石７４、７４
から出る磁束を横切る状態となり、これら各コイル７
８、７８に電力が惹起される。そこで、この電力を、図
示しないフレキシブルコードを通じて前記回転ブラケッ
ト５６内の配線に送り、更に図示しないスリップリング
を介して、前記基盤５５の上面等の固定の部分に設けた
配電設備に送れば、前記発電機５ｂで発電した電力を取
り出せる。

【００４２】この様な本例の場合には、上記発電機５ｂ
としてアキシアル型スロットレス発電機を使用している
為、ラジアル型スロットレス発電機を使用する場合に比
べて、小型の構造で、大きな発電量を得る事ができる。
この点に就いて、図１０〜１３を参照しつつ説明する。
図１０は、永久磁石とコイルとをラジアル方向に対向さ
せた、一般的なスロットレス発電機を示している。この
発電機８０は、回転軸１９の周囲に固定した永久磁石８
１の外周面と、発電機ケース８２の内周面にステータ８
３を介して支持したコイル８４の内周面とを対向させて
いる。スロットレス発電機の場合には、一般的なブラシ
レス発電機の場合に比べて、ヨークの不連続部分である
スロットの存在に基づくコギングの発生を防止して、安
定した運転状態を実現できる。

【００４３】この様なラジアル型スロットレス発電機の
発電量を多くする為には、図１１に示す様に、永久磁石
８１ａと、発電機ケース８２ａと、ステータ８３ａと、
コイル８４ａとを大径化したり、図１２に示す様に、永
久磁石８１ｂと、発電機ケース８２ｂと、ステータ８３
ｂと、コイル８４ｂとの軸方向寸法を長くする事等が考
えられる。但し、図１１に示す様に大径化する構造の場
合には、発電機８０ａの外径寸法が大きくなるだけでな
く、運転時に発生する大きな遠心力に基づき、永久磁石
８１ａが破損し易くなる。又、図１２に示す様に軸方向
寸法を長くする場合には、発電機８０ｂの長さ寸法が大
きくなるだけでなく、永久磁石８１ｂの外周面とコイル
８４ｂの内周面との間の隙間を僅少にする事が難しくな
り、効率が低下し易い。この様な長尺化に伴う効率低下
を防止する為には、図１３に示す様に、３組の発電機８
０、８０を軸方向に直列に配置する事が考えられる。但
し、この図１３に示す様な構造によれば、隣り合う発電
機８０、８０同士の間に無駄な空間が生じ、全体として
の軸方向寸法がより嵩んでしまう。これに対して、図６
〜９に示した第３例に使用するアキシアル型スロットレ
ス発電機は、特に大型化する事なく、十分な発電量を確
保できる。

【００４４】尚、上述の様なアキシアル型スロットレス
発電機は、駆動トルクが小さくて済む等、発電効率が良
い為、プロペラと発電機との間にくさびローラ式の摩擦
ローラ式変速機を組み込んで回転軸１９を高速回転させ
る場合は勿論、変速機を組み込まずにプロペラと発電機
とを直結した場合でも、必要な発電量を得る事が可能に
なる。更に、発電機の駆動速度を低く抑えても或る程度
の発電量を確保できる為、歯車式の変速機を使用した場
合でも、この変速機部分で発生する騒音を低く抑える事
ができる。従って、上記アキシアル型スロットレス発電
機を使用する場合には、（使用する事が好ましいが）必
ずしも上記くさびローラ式の摩擦ローラ式変速機を使用
しなくても、前述した課題を解決できる。

【００４５】

【発明の効果】本発明は、以上に述べた通り構成され作
用するので、一般家庭や小規模事業所等にも容易に設置
でき、しかも運転音が静かで、且つ、発電効率の良好な
風力発電装置を実現できる。尚、本発明の風力発電装置
と同様の機構を、小川や農水路の水流を利用した、小型
の水力発電機の駆動機構にも利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。

【図２】図１の中央上部拡大図。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図。

【図４】図３の拡大Ｂ−Ｂ断面図。

【図５】本発明の実施の形態の第２例を示す断面図。

【図６】同第３例を示す断面図。

【図７】一部を省略して示す、図６のＣ部拡大図。

【図８】発電機のヨーク及び永久磁石を取り出して図７
の左方から見た図。

【図９】発電機のコイルホルダ及びコイルを取り出して
図７の左方から見た図。

【図１０】一般的なスロットレス発電機の基本的構造を
示しており、（Ａ）は中心軸を含む仮想平面に関する断
面図、（Ｂ）は中心軸に直交する仮想平面に関する断面
図。

【図１１】スロットレス発電機の発電容量を増大させる
為に径を大きくした状態を示す、図１０（Ａ）と同様の
図。

【図１２】同じく軸方向長さを大きくした状態を示す、
図１０（Ａ）と同様の図。

【図１３】同じく複数の発電機を軸方向に配列した状態
を示す、図１０（Ａ）と同様の図。

【符号の説明】

１プロペラ２入力軸３、３ａ、３ｂ変速機４出力軸５、５ａ、５ｂ発電機６ロータ７、７ａ、７ｂ発電機ケース８ステータ９、９ａ本体部分１０、１０ａ支柱１１回転軸１２転がり軸受１３ケーブル１４、１４ａ、１４ｂハウジング１５、１５ａハウジング本体１６、１６ａ蓋体１７中心ローラ１８通孔１９、１９ａ回転軸２０転がり軸受２１シールリング２２、２２ａ支持軸２３連結板２４嵌合孔２５支持孔２６ａ、２６ｂガイドローラ２７可動ローラ２８軸受２９突部３０連結ボルト３１ａ、３１ｂスラストワッシャ３２外輪３３駆動側円筒面３４駆動力伝達用円筒面３５連結板３７、３７ａボス部３８、３８ａ支持筒部３９装置ハウジング４０、４０ａ、４０ｂ転がり軸受４１シールリング４２突片４３切り欠き４４係止溝４５止め輪４６被駆動側円筒面４７環状空間４８シリンダ孔４９圧縮コイルばね５０鍔部５１押圧ピン５２導風板部５３ａ、５３ｂ外径側当接部５４ａ、５４ｂ内径側当接部５５基板５６回転ブラケット５７転がり軸受５８支持腕５９横軸６０ケーシング６１揺動腕６３着座ブラケット６４突出部６５結合ブラケット６６カバーブラケット６７ラビリンス隙間６８ヨーク６９止め輪７０ナット７１スペーサ７２スリーブ７３キー７４永久磁石７５ａ、７５ｂ素子７６コイルホルダ７７スペーサ７８コイル７９ボビン８０、８０ａ、８０ｂ発電機８１、８１ａ、８１ｂ永久磁石８２、８２ａ、８２ｂ発電機ケース８３、８３ａ、８３ｂステータ８４、８４ａ、８４ｂコイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０３Ｄ 11/02 Ｆ０３Ｄ 11/02 Ｆ１６Ｈ 13/08 Ｆ１６Ｈ 13/08 ＦＨ０２Ｋ 7/18 Ｈ０２Ｋ 7/18 Ａ 21/24 21/24 Ｇ (72)発明者大島淳神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内 (72)発明者岡野秀雄神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内Ｆターム(参考） 3H078 AA02 AA26 BB11 BB15 BB20 CC01 CC12 CC22 CC47 CC53 CC68 CC75 3J051 AA01 BA03 BB08 BC03 BD01 BE03 BE04 EA02 EA06 EB03 EC03 FA10 5H607 AA04 AA12 BB02 BB07 BB13 BB14 BB26 CC01 CC03 DD01 DD02 DD19 EE29 FF26 5H621 AA03 BB01 BB02 HH01 JK07 JK15 JK17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】風を受けて回転するプロペラと、このプ
ロペラを入力軸の端部に結合した変速機と、この変速機
の出力軸により回転駆動される発電機とを備えた風力発
電装置に於いて、この変速機は、上記入力軸の回転に伴
って回転する、内周面を駆動側円筒面とした外輪と、上
記出力軸と共に回転する、外周面を被駆動側円筒面とし
た中心ローラと、この被駆動側円筒面と上記駆動側円筒
面との間の環状空間内に、上記中心ローラと平行に配置
された複数本の支持軸と、これら各支持軸により回転自
在に支持され、それぞれの外周面を駆動力伝達用円筒面
とした複数個の中間ローラとを備え、上記中心ローラの
中心と上記入力軸及び外輪の中心とを偏心させる事によ
り、上記環状空間の径方向に関する幅寸法を円周方向に
関して不同にすると共に、上記複数個の中間ローラのう
ちの何れかの中間ローラを、少なくとも上記環状空間の
円周方向に変位自在に支持して可動ローラとし、残りの
中間ローラをガイドローラとして、上記中心ローラ及び
外輪が所定方向に上記出力軸と入力軸との間の変速比に
見合う速度比で回転する場合に、上記可動ローラとなる
中間ローラを上記環状空間の幅の狭い部分に向け移動自
在とした、くさびローラ式の摩擦ローラ式変速機である
事を特徴とする風力発電装置。
【請求項２】変速機と発電機とを収納した発電装置の
本体部分が、鉛直軸を中心とする回転自在に支持された
回転ブラケットの一部に、横軸を中心とする揺動変位を
可能に枢支されており、上記本体部分に対し、水平方向
に対するプロペラの回転中心軸の傾斜角度を小さくする
方向の復元力を付与している、請求項１に記載した風力
発電装置。
【請求項３】発電機が、発電機ケースと、この発電機
ケース内に回転自在に支持されて変速機の出力軸と共に
回転する回転軸と、この回転軸の外周面に軸方向に間隔
をあけて固定された、それぞれが磁性材製である複数の
ヨークと、このヨークの軸方向側面に支持された、Ｓ極
とＮ極とを円周方向に交互に配置した永久磁石と、上記
発電機ケースの内周面で軸方向に関する位相が上記各ヨ
ークから外れた部分に固定された複数のコイルホルダ
と、これら各コイルホルダの軸方向側面にそれぞれ複数
ずつ支持されて、それぞれ上記永久磁石に対向するコイ
ルとを備えたアキシアル型スロットレス発電機である、
請求項１〜２の何れかに記載した風力発電装置。
【請求項４】風を受けて回転するプロペラと、このプ
ロペラにより回転駆動される発電機とを備えた風力発電
装置に於いて、この発電機が、発電機ケースと、この発
電機ケース内に回転自在に支持されて変速機の出力軸と
共に回転する回転軸と、この回転軸の外周面に軸方向に
間隔をあけて固定された、それぞれが磁性材製である複
数のヨークと、このヨークの軸方向側面に支持された、
Ｓ極とＮ極とを円周方向に交互に配置した永久磁石と、
上記発電機ケースの内周面で軸方向に関する位相が上記
各ヨークから外れた部分に固定された複数のコイルホル
ダと、これら各コイルホルダの軸方向側面にそれぞれ複
数ずつ支持されて、それぞれ上記永久磁石に対向するコ
イルとを備えたアキシアル型スロットレス発電機である
事を特徴とする風力発電装置。