JP2003083232A - 摩擦損失のない風力発電装置 - Google Patents
摩擦損失のない風力発電装置Info
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- JP2003083232A JP2003083232A JP2001270309A JP2001270309A JP2003083232A JP 2003083232 A JP2003083232 A JP 2003083232A JP 2001270309 A JP2001270309 A JP 2001270309A JP 2001270309 A JP2001270309 A JP 2001270309A JP 2003083232 A JP2003083232 A JP 2003083232A
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- 238000005096 rolling process Methods 0.000 abstract description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 101100121112 Oryza sativa subsp. indica 20ox2 gene Proteins 0.000 description 1
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C39/00—Relieving load on bearings
- F16C39/06—Relieving load on bearings using magnetic means
- F16C39/063—Permanent magnets
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】風力発電において風車および回転軸を支える軸
受けの摩擦損失、転がり損失を低減し、風力発電のカッ
トイン風速を引き下げることにより、風力エネルギーを
高効率活用する風力発電装置を提供する。 【解決手段】軸受けの改善を図り、半径方向荷重は気体
軸受けにより支承し、軸方向荷重は同極の永久磁石の反
発力により支える構造の風力発電装置を構成する。ここ
で風をより多く呼び込むためシュラウドなどの設置が望
ましい。さらに、気体軸受けに雨水などが入らないよう
シール構造が必要である。
受けの摩擦損失、転がり損失を低減し、風力発電のカッ
トイン風速を引き下げることにより、風力エネルギーを
高効率活用する風力発電装置を提供する。 【解決手段】軸受けの改善を図り、半径方向荷重は気体
軸受けにより支承し、軸方向荷重は同極の永久磁石の反
発力により支える構造の風力発電装置を構成する。ここ
で風をより多く呼び込むためシュラウドなどの設置が望
ましい。さらに、気体軸受けに雨水などが入らないよう
シール構造が必要である。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】気体軸受け及び磁石反発力の
応用により軸受けの回転による摩擦損失および転がり損
失を低減した高効率風力発電に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】本件は出願人百瀬豊によって既出願済の
特許（出願整理番号Ｐ０００００１−２）で記述されて
いる発明の改良および応用に関する発明である。風力発
電用の軸受けは従来、コスト、耐久性、組付けの容易性
などの要求から機械式の転がり軸受けが用いられてい
る。軸受けは半径方向、軸方向の別々に設ける場合、あ
るいは双方に有効なタイプを用いる場合がある。 【０００３】しかし、機械式転がり軸受けは一定の摩擦
損失および転がり損失は避けられず、その損失分だけ発
電機に伝える動力の低減があり、発電システム全体の効
率が低下する欠点があった。 【０００４】風力発電において風車のカットイン風速を
引き下げることは発電の効率向上のために重要な事項で
あるが、上記の軸受け摩擦損失、転がり損失などのため
カットイン風速３．５〜５m／secが通常の風車の限界で
あり風力発電の効率向上を妨げている。また、定常運転
時においても上記の各損失のため風力エネルギーが有効
に電力変換されていない。この問題はとりわけ小型風力
発電において顕著に表れている。 【０００５】この改善策として風車並びに発電機に摩擦
の少ない軸受けを組み込み、摩擦損失、転がり損失を低
減することにより風力発電のカットイン風速を引き下げ
て可動領域を増し、風力発電の有効性を向上させようと
いうアイデアがある。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】風力発電において風車
および回転軸を支える軸受けの摩擦損失、転がり損失を
低減し、風力発電のカットイン風速を引き下げることに
より、風力エネルギーを高効率活用する風力発電装置を
提供する。 【０００７】 【課題を解決するための手段】軸受けの改善を図り、半
径方向荷重は気体軸受けにより支承し、軸方向荷重は同
極の永久磁石の反発力により支える構造の風力発電装置
を構成する。ここで風をより多く呼び込むためシュラウ
ドなどの設置が望ましい。 【０００８】 【発明の実施の形態】気体軸受けの懸架力はそれほど大
きくないので風車・軸が小さく重量が軽い出力２〜３Ｋ
Ｗ程度までの小型風力発電機において実施するのに適し
ている。風量増加目的のシュラウドについてはかならず
しも漏斗型である必要はない。 【０００９】 【実施例】図１はこの方法による風力発電装置の基本的
構造を示す説明図であり、１は発電機部、２は風車部を
示す。風車４は軸５に固定されて一体で回るが、軸５の
外周には永久磁石６ならびにのヨーク８（軸７と一体）
にはコイル９が取付けられている。永久磁石６による磁
力線がコイル９をよぎることで発電されるが、この時回
転軸５は固定軸７と微小クリアランスを保持して回転し
ており、摩擦のない気体軸受けを構成している。 【００１０】気体軸受けは微小クリアランスによる気体
のくさび効果を用いた軸受けであり、摩擦抵抗は極めて
少ない。懸架力は図２に示す如く、円周の角度により異
なる気圧の垂直方向成分の総和として発生する。気体軸
受けの安定的作動を確保するため、回転速度があるレベ
ル以上必要であるがそのため風を集めるシュラウド３な
どがあれば一層効果的である。 【００１１】次に軸方向荷重について、風車が風圧によ
り軸方向に押されたとき可動軸５上の磁石１０と固定軸
７上の磁石１１とが反発しあうよう同極に着磁しておく
ことにより、物理的な接触をせずに懸架せしめる。数式
１は同極の磁石が相互の距離ｒに対して受ける反発力を
示す。同式が示す通り二つの磁石に働く力Ｆａは夫々の
磁石の強さｍ１、ｍ２に比例し、磁石間の距離ｒの２乗
に反比例する。 【００１２】 【数１】 【００１３】さらに、気体軸受けのクリアランス部に雨
水等が浸入すると、気体のくさび効果が得られなくなる
ので、これを避けるためシール装置を設置する必要があ
る。図３はシール構造の例であり、摩擦を伴う接触を避
け遠心力と狭い間隔での気体排出作用により水の浸入を
防ぐものである。 【００１４】 【発明の効果】以上説明したように本発明の「摩擦損失
のない風力発電装置」は気体軸受け・磁気軸受けを使用
することにより、損失が極めて少なく高い効率の風力発
電を提供するものであり、比較的風速の低い地域におい
ても風力発電が可能になる。
応用により軸受けの回転による摩擦損失および転がり損
失を低減した高効率風力発電に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】本件は出願人百瀬豊によって既出願済の
特許（出願整理番号Ｐ０００００１−２）で記述されて
いる発明の改良および応用に関する発明である。風力発
電用の軸受けは従来、コスト、耐久性、組付けの容易性
などの要求から機械式の転がり軸受けが用いられてい
る。軸受けは半径方向、軸方向の別々に設ける場合、あ
るいは双方に有効なタイプを用いる場合がある。 【０００３】しかし、機械式転がり軸受けは一定の摩擦
損失および転がり損失は避けられず、その損失分だけ発
電機に伝える動力の低減があり、発電システム全体の効
率が低下する欠点があった。 【０００４】風力発電において風車のカットイン風速を
引き下げることは発電の効率向上のために重要な事項で
あるが、上記の軸受け摩擦損失、転がり損失などのため
カットイン風速３．５〜５m／secが通常の風車の限界で
あり風力発電の効率向上を妨げている。また、定常運転
時においても上記の各損失のため風力エネルギーが有効
に電力変換されていない。この問題はとりわけ小型風力
発電において顕著に表れている。 【０００５】この改善策として風車並びに発電機に摩擦
の少ない軸受けを組み込み、摩擦損失、転がり損失を低
減することにより風力発電のカットイン風速を引き下げ
て可動領域を増し、風力発電の有効性を向上させようと
いうアイデアがある。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】風力発電において風車
および回転軸を支える軸受けの摩擦損失、転がり損失を
低減し、風力発電のカットイン風速を引き下げることに
より、風力エネルギーを高効率活用する風力発電装置を
提供する。 【０００７】 【課題を解決するための手段】軸受けの改善を図り、半
径方向荷重は気体軸受けにより支承し、軸方向荷重は同
極の永久磁石の反発力により支える構造の風力発電装置
を構成する。ここで風をより多く呼び込むためシュラウ
ドなどの設置が望ましい。 【０００８】 【発明の実施の形態】気体軸受けの懸架力はそれほど大
きくないので風車・軸が小さく重量が軽い出力２〜３Ｋ
Ｗ程度までの小型風力発電機において実施するのに適し
ている。風量増加目的のシュラウドについてはかならず
しも漏斗型である必要はない。 【０００９】 【実施例】図１はこの方法による風力発電装置の基本的
構造を示す説明図であり、１は発電機部、２は風車部を
示す。風車４は軸５に固定されて一体で回るが、軸５の
外周には永久磁石６ならびにのヨーク８（軸７と一体）
にはコイル９が取付けられている。永久磁石６による磁
力線がコイル９をよぎることで発電されるが、この時回
転軸５は固定軸７と微小クリアランスを保持して回転し
ており、摩擦のない気体軸受けを構成している。 【００１０】気体軸受けは微小クリアランスによる気体
のくさび効果を用いた軸受けであり、摩擦抵抗は極めて
少ない。懸架力は図２に示す如く、円周の角度により異
なる気圧の垂直方向成分の総和として発生する。気体軸
受けの安定的作動を確保するため、回転速度があるレベ
ル以上必要であるがそのため風を集めるシュラウド３な
どがあれば一層効果的である。 【００１１】次に軸方向荷重について、風車が風圧によ
り軸方向に押されたとき可動軸５上の磁石１０と固定軸
７上の磁石１１とが反発しあうよう同極に着磁しておく
ことにより、物理的な接触をせずに懸架せしめる。数式
１は同極の磁石が相互の距離ｒに対して受ける反発力を
示す。同式が示す通り二つの磁石に働く力Ｆａは夫々の
磁石の強さｍ１、ｍ２に比例し、磁石間の距離ｒの２乗
に反比例する。 【００１２】 【数１】 【００１３】さらに、気体軸受けのクリアランス部に雨
水等が浸入すると、気体のくさび効果が得られなくなる
ので、これを避けるためシール装置を設置する必要があ
る。図３はシール構造の例であり、摩擦を伴う接触を避
け遠心力と狭い間隔での気体排出作用により水の浸入を
防ぐものである。 【００１４】 【発明の効果】以上説明したように本発明の「摩擦損失
のない風力発電装置」は気体軸受け・磁気軸受けを使用
することにより、損失が極めて少なく高い効率の風力発
電を提供するものであり、比較的風速の低い地域におい
ても風力発電が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 摩擦損失のない風力発電の実施方法を示した
説明図である。 【符号の説明】 １ 発電機部 ２ 風車部 ３ シュラウド ４ 風車 ５ 可動軸 ６ 発電用永久磁石 ７ 固定軸 ８ 発電機ヨーク ９ コイル １０ 回転側軸力受け用磁石 １１ 固定側軸力受け用磁石 【図２】 気体軸受けにおいて軸が受ける力を示した説
明図である。 【図３】 シール構造の一例を示した図である。
説明図である。 【符号の説明】 １ 発電機部 ２ 風車部 ３ シュラウド ４ 風車 ５ 可動軸 ６ 発電用永久磁石 ７ 固定軸 ８ 発電機ヨーク ９ コイル １０ 回転側軸力受け用磁石 １１ 固定側軸力受け用磁石 【図２】 気体軸受けにおいて軸が受ける力を示した説
明図である。 【図３】 シール構造の一例を示した図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 3H078 AA02 AA26 BB11 CC01 CC11
CC22
3J102 AA01 BA04 DA02 DA03 DA07
DA09 GA20
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 軸受けの可動軸に風車並びに発電機のロ
ーターを取付けて一体化し、固定軸には発電機のハウジ
ング並びに磁界が一体に固定され、可動軸と固定軸のク
リアランスで気体軸受けを構成して半径方向荷重を支持
し、可動軸と固定軸の端部に磁気の同極による反発を用
いて軸方向荷重を受ける構造を持つ風力発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001270309A JP2003083232A (ja) | 2001-09-06 | 2001-09-06 | 摩擦損失のない風力発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001270309A JP2003083232A (ja) | 2001-09-06 | 2001-09-06 | 摩擦損失のない風力発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003083232A true JP2003083232A (ja) | 2003-03-19 |
Family
ID=19095976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001270309A Pending JP2003083232A (ja) | 2001-09-06 | 2001-09-06 | 摩擦損失のない風力発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003083232A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005315266A (ja) * | 2003-12-03 | 2005-11-10 | Shiro Kanehara | 自然力を利用した発電システム |
| KR100677779B1 (ko) | 2006-06-14 | 2007-02-02 | 김상영 | 자력을 이용한 풍력 발전기 |
| WO2007101402A1 (en) | 2006-03-06 | 2007-09-13 | Guangzhou Zhongke Hengyuan Energy Technology Co., Ltd | A wind driven generator using magnetic suspension |
| WO2007145398A1 (en) * | 2006-06-14 | 2007-12-21 | Sang Young Kim | A wind power generating apparatus using magnetic force |
| CN103453016A (zh) * | 2012-06-05 | 2013-12-18 | 深圳市顺禧机电技术开发有限公司 | 一种风电机组的磁悬浮主轴结构 |
| KR20160129078A (ko) | 2014-04-18 | 2016-11-08 | 유타카 네모토 | 재생가능 자연에너지에 의한 발전 장치 |
| CN111786504A (zh) * | 2020-07-10 | 2020-10-16 | 珠海格力电器股份有限公司 | 电机结构及具有其的水泵 |
-
2001
- 2001-09-06 JP JP2001270309A patent/JP2003083232A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005315266A (ja) * | 2003-12-03 | 2005-11-10 | Shiro Kanehara | 自然力を利用した発電システム |
| WO2007101402A1 (en) | 2006-03-06 | 2007-09-13 | Guangzhou Zhongke Hengyuan Energy Technology Co., Ltd | A wind driven generator using magnetic suspension |
| EP2037121A1 (en) * | 2006-03-06 | 2009-03-18 | Guangzhou Zhongke Hengyuan Energy Technology co., Ltd. | A wind driven generator using magnetic suspension |
| EP2037121A4 (en) * | 2006-03-06 | 2012-01-04 | Hunan Zkenergy Science & Technology Co Ltd | MAGNETIC SUSPENSION WIND GENERATOR |
| KR100677779B1 (ko) | 2006-06-14 | 2007-02-02 | 김상영 | 자력을 이용한 풍력 발전기 |
| WO2007145398A1 (en) * | 2006-06-14 | 2007-12-21 | Sang Young Kim | A wind power generating apparatus using magnetic force |
| WO2007145391A1 (en) * | 2006-06-14 | 2007-12-21 | Sang Young Kim | A wind power generating apparatus using magnetic force |
| CN103453016A (zh) * | 2012-06-05 | 2013-12-18 | 深圳市顺禧机电技术开发有限公司 | 一种风电机组的磁悬浮主轴结构 |
| KR20160129078A (ko) | 2014-04-18 | 2016-11-08 | 유타카 네모토 | 재생가능 자연에너지에 의한 발전 장치 |
| CN111786504A (zh) * | 2020-07-10 | 2020-10-16 | 珠海格力电器股份有限公司 | 电机结构及具有其的水泵 |
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