JP2013194724A - Rotary blade of magnus type wind power generator - Google Patents

Rotary blade of magnus type wind power generator Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary blade for reducing weight and the size in a rotary part of a generator, by dispensing with a cover of a rotary mechanism for driving the rotary blade of a Magnus type wind power generator.SOLUTION: A rotary blade of a Magnus type wind power generator includes a first support shaft 11 fixed to a rotary support member 61 for taking out electric power by rotating, a plurality of coils 91 fixed to the first support shaft 11, a substantially cylindrical-shaped barrel 21 for opening both ends, a rotor 51 fixed to one opening part of the barrel 21, an end cap 31 for blocking up the other one opening part of the barrel, and a plurality of permanent magnets 81 fixed to the rotor 51. The rotor 51 is rotatably supported by the first support shaft 11 via a plurality of first bearings 71a, 71b and 71c, the plurality of coils 91 and the plurality of permanent magnets 81 are arranged to operate as a brushless DC motor, and the barrel 21 integrally rotates with the rotor 51.

Description

本発明は、マグナス式風力発電機の回転翼に関する。   The present invention relates to a rotor blade of a Magnus type wind power generator.

近年、特許文献1、特許文献2および特許文献3に示されているようなマグナス式風力発電機が提案されている。   In recent years, Magnus type wind power generators as shown in Patent Document 1, Patent Document 2 and Patent Document 3 have been proposed.

これらの風力発電機は、揚力を発生するブレードがプロペラ式のような翼形状ではなく、円柱形状の回転翼であり、気流中で回転翼を自転させたときに、回転翼に発生するマグナス力によって、発電機を回転させる方式である。   In these wind power generators, the blade that generates lift is not a blade shape like a propeller type, but a cylindrical rotor blade, and when rotating the rotor blade in an air current, the Magnus force generated on the rotor blade By this, the generator is rotated.

マグナス式風力発電機の利点として、風速に応じて回転翼の自転回転数を制御し、回転翼に発生するマグナス力の大きさを変化させることで、風力発電機の回転数を制御できる。   As an advantage of the Magnus type wind power generator, it is possible to control the rotational speed of the wind power generator by controlling the rotational speed of the rotating blade according to the wind speed and changing the magnitude of the Magnus force generated in the rotating blade.

具体的には、低風速の場合には回転翼の自転回転数を上げることにより、風力発電機の回転数を上げ、発電量を大きくできる。高風速の場合には、回転翼の自転回転数を下げることにより、風力発電機の回転数を下げ、過回転による破壊を防止できる。   Specifically, when the wind speed is low, by increasing the rotation speed of the rotor blades, the rotation speed of the wind power generator can be increased and the power generation amount can be increased. In the case of a high wind speed, by reducing the rotation speed of the rotor blade, the rotation speed of the wind power generator can be reduced and destruction due to over-rotation can be prevented.

また、円柱形状の回転翼は翼形状のブレードに比べ高剛性のため壊れにくい。   In addition, the cylindrical rotor blades are more difficult to break because they are more rigid than the blade blades.

さらに、複雑な曲面をもたないため、低コストで製造可能である。   Furthermore, since it does not have a complicated curved surface, it can be manufactured at low cost.

特開2007−085327号公報JP 2007-085327 A 特開2008−175070号公報JP 2008-175070 A 特開2010−121518号公報JP 2010-121518 A

しかしながら、従来のマグナス式風力発電機では、回転翼を駆動する駆動機構を保護するカバーが必要であり、風力発電機の回転部が重くなっていた。   However, in the conventional Magnus type wind power generator, a cover for protecting the drive mechanism that drives the rotor blades is necessary, and the rotating portion of the wind power generator is heavy.

マグナス式風力発電機は、駆動モータなどの駆動機構によって回転翼を自転させるが、その駆動機構は、回転翼とは別に設けられており、風雨による影響を受けないようにカバーで保護していた。そのカバーは、水滴が入らないように強力な防水効果が要求されるため重くなり、駆動機構が搭載される風力発電機の回転部の軽量化を阻害していた。   The Magnus wind power generator rotates the rotor blades by a drive mechanism such as a drive motor, but the drive mechanism is provided separately from the rotor blades and protected by a cover so that it is not affected by wind and rain. . The cover is heavy because a strong waterproof effect is required so that water droplets do not enter, and the weight of the rotating part of the wind power generator on which the drive mechanism is mounted is obstructed.

また、マグナス式風力発電機における別の課題として、回転翼の駆動モータの冷却が挙げられる。   Another problem in the Magnus type wind power generator is cooling the drive motor of the rotor blade.

回転翼の駆動モータの冷却が不十分な場合、モータ内部のコイルが発生する熱によって、コイルの巻き線抵抗の増加や磁石の減磁が引き起こされ、駆動モータの効率が低下することで、発電効率が低下してしまう。   If the drive motor of the rotor blade is not sufficiently cooled, the heat generated by the coil inside the motor will cause an increase in coil winding resistance and magnet demagnetization, reducing the efficiency of the drive motor. Efficiency will decrease.

さらに、熱による軸受けのグリス劣化などにより、駆動モータの寿命が短くなり、メンテナンスコストが高くなってしまう。   Furthermore, the life of the drive motor is shortened due to grease deterioration of the bearing due to heat and the maintenance cost is increased.

従って、回転翼の駆動モータは十分に冷却する必要がある。   Therefore, it is necessary to sufficiently cool the drive motor of the rotor blade.

また、寒冷地における回転翼への着氷も課題として挙げられる。   Another problem is the icing on the rotor blades in cold regions.

寒冷地において、降雪時や降氷雨時に回転翼に着氷すると、回転翼の回転慣性が大きくなったり、バランスが崩れたりするため、駆動モータの負荷が大きくなることが懸念される。   In cold regions, when the rotor blades are icing during snowfall or icy rain, the rotary inertia of the rotor blades is increased or the balance is lost, which may increase the load on the drive motor.

また、着氷により回転翼表面の状態が変化するため、回転翼に発生するマグナス力が減少し、発電効率が低下することも懸念される。   Further, since the surface state of the rotor blades changes due to icing, there is a concern that the Magnus force generated on the rotor blades is reduced and the power generation efficiency is lowered.

本発明は、風力発電機の回転部が重くなるという課題を考慮して、発電機の回転部の軽量化および小型化を図れるマグナス式風力発電機の回転翼を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a rotor blade of a Magnus type wind power generator that can reduce the weight and size of the rotating portion of the generator in consideration of the problem that the rotating portion of the wind power generator becomes heavy.

上記目的を達成するために、第1の本発明は、
回転することによって電力を取り出す回転支持部材に固定された第1の支持軸と、
前記第1の支持軸に固定された複数のコイルと、
両端が開口した略円筒形状のバレルと、
前記バレルの一方の開口部に固定された回転子と、
前記バレルのもう一方の開口部を塞ぐエンドキャップと、
前記回転子に固定された複数の永久磁石とを備え、
前記回転子は、複数の第1の軸受けを介して前記第1の支持軸によって回転可能に支持され、
前記複数のコイルおよび前記複数の永久磁石は、ブラシレスDCモータとして動作するように配置され、前記バレルが前記回転子と一体となって回転する、マグナス式風力発電機の回転翼である。
In order to achieve the above object, the first present invention provides:
A first support shaft fixed to a rotation support member that extracts electric power by rotating;
A plurality of coils fixed to the first support shaft;
A substantially cylindrical barrel open at both ends;
A rotor fixed to one opening of the barrel;
An end cap closing the other opening of the barrel;
A plurality of permanent magnets fixed to the rotor,
The rotor is rotatably supported by the first support shaft via a plurality of first bearings,
The plurality of coils and the plurality of permanent magnets are rotor blades of a Magnus type wind power generator that are arranged to operate as a brushless DC motor and in which the barrel rotates integrally with the rotor.

また、第2の本発明は、
前記回転子の、内側または前記回転支持部材側にラビリンス構造を設けた、第1の本発明のマグナス式風力発電機の回転翼である。
The second aspect of the present invention
The rotor blade of the Magnus type wind power generator according to the first aspect of the present invention, wherein a labyrinth structure is provided on the inner side or the rotation support member side of the rotor.

また、第3の本発明は、
前記第1の支持軸に連なる、前記複数のコイルが発生する熱を放熱する放熱部材を備え、
前記放熱部材は、前記回転支持部材を貫通して、前記バレルとは反対側に突出している、第1または第2の本発明のマグナス式風力発電機の回転翼である。
The third aspect of the present invention
A heat dissipating member that dissipates heat generated by the plurality of coils, connected to the first support shaft;
The heat radiating member is a rotor blade of the Magnus type wind power generator according to the first or second aspect of the present invention, which penetrates the rotation support member and protrudes on the opposite side to the barrel.

また、第4の本発明は、
前記エンドキャップは、前記第1の支持軸と中心軸が一致した第2の支持軸を有している、第1の本発明のマグナス式風力発電機の回転翼である。
The fourth aspect of the present invention is
The end cap is a rotor blade of a Magnus type wind power generator according to the first aspect of the present invention having a second support shaft whose center axis coincides with the first support shaft.

また、第5の本発明は、
前記エンドキャップは、中心に第1の貫通孔および第2の軸受けを有し、前記第2の軸受けを介して前記第1の支持軸によって回転可能に支持され、
前記第1の支持軸は、前記第1の貫通孔を貫通して前記エンドキャップから突出している、第1の本発明のマグナス式風力発電機の回転翼である。
The fifth aspect of the present invention provides
The end cap has a first through hole and a second bearing in the center, and is rotatably supported by the first support shaft through the second bearing,
The first support shaft is a rotor blade of the Magnus type wind power generator according to the first aspect of the present invention, which protrudes from the end cap through the first through hole.

また、第6の本発明は、
前記エンドキャップには、少なくとも一つの第2の貫通孔が形成されている、第1の本発明のマグナス式風力発電機の回転翼である。
The sixth aspect of the present invention provides
The end cap is a rotor blade of a Magnus type wind power generator according to the first aspect of the present invention, in which at least one second through hole is formed.

また、第7の本発明は、
前記回転子および前記エンドキャップによって囲まれる空間内に気流を発生させる気流発生手段を、前記空間内に備えた、第6の本発明のマグナス式風力発電機の回転翼である。
The seventh aspect of the present invention
The rotor blade of the Magnus type wind power generator according to the sixth aspect of the present invention, wherein the space is provided with airflow generating means for generating an airflow in a space surrounded by the rotor and the end cap.

また、第8の本発明は、
前記第1の支持軸に取り付けられた、前記バレルを加熱する加熱手段を備えた、第1の本発明のマグナス式風力発電機の回転翼である。
In addition, the eighth aspect of the present invention
It is a rotary blade of the Magnus type wind power generator of the 1st present invention provided with the heating means which heats the barrel attached to the 1st support axis.

また、第9の本発明は、
前記バレルの内面に、前記バレルの中心軸に対して平行なリブが形成されている、第1の本発明のマグナス式風力発電機の回転翼である。
The ninth aspect of the present invention provides
It is a rotary blade of the Magnus type wind power generator of the 1st present invention in which a rib parallel to the central axis of the barrel is formed in the inner surface of the barrel.

また、第10の本発明は、
前記バレルは、中心軸方向または円周方向に分割可能な複数個のバレル部分と、隣接する前記バレル部分を連結する連結部とで構成されている、第1の本発明のマグナス式風力発電機の回転翼である。
The tenth aspect of the present invention is
The barrel is composed of a plurality of barrel portions that can be divided in a central axis direction or a circumferential direction, and a connecting portion that connects the adjacent barrel portions. Magnus wind power generator according to the first aspect of the present invention. The rotor blades.

また、第11の本発明は、
前記バレルの外面に、ディンプル状の凹みまたは突起が形成されている、第1の本発明のマグナス式風力発電機の回転翼である。
The eleventh aspect of the present invention is
It is a rotary blade of the Magnus type wind power generator of the 1st present invention in which a dimple-like dent or projection is formed in the outer surface of the barrel.

また、第12の本発明は、
前記バレルの外面に、前記バレルの中心軸に対して平行、垂直または螺旋状のリブが形成されている、第1の本発明のマグナス式風力発電機の回転翼である。
The twelfth aspect of the present invention is
The rotor blade of the Magnus type wind power generator according to the first aspect of the present invention, wherein a rib that is parallel, perpendicular or spiral to the central axis of the barrel is formed on the outer surface of the barrel.

また、第13の本発明は、
前記複数のコイルは、前記第1の支持軸方向に分割されており、
分割された前記コイル同士は、前記回転子の回転方向を基準として、ずれて配置されている、第1の本発明のマグナス式風力発電機の回転翼である。
The thirteenth aspect of the present invention is
The plurality of coils are divided in the first support axis direction;
The divided coils are the rotor blades of the Magnus type wind power generator according to the first aspect of the present invention, which are displaced with respect to the rotation direction of the rotor.

本発明によれば、発電機の回転部の軽量化および小型化を図れるマグナス式風力発電機の回転翼を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the rotary blade of a Magnus type wind power generator which can attain weight reduction and size reduction of the rotation part of a generator can be provided.

本発明にかかる実施の形態1における回転翼を備えた垂直軸型マグナス式風力発電機の斜視構成図1 is a perspective configuration diagram of a vertical axis Magnus type wind power generator provided with a rotor blade according to a first embodiment of the present invention. 本発明にかかる実施の形態1における回転翼の正面から視た断面構成図Cross-sectional block diagram seen from the front of the rotary blade in Embodiment 1 concerning this invention 本発明にかかる実施の形態2における回転翼の正面から視た断面構成図Cross-sectional block diagram seen from the front of the rotary blade in Embodiment 2 concerning this invention 本発明にかかる実施の形態3における回転翼を備えた垂直軸型マグナス式風力発電機の斜視構成図The perspective view block diagram of the vertical axis | shaft type Magnus type wind power generator provided with the rotary blade in Embodiment 3 concerning this invention. 本発明にかかる実施の形態3における回転翼の正面から視た断面構成図Sectional block diagram seen from the front of the rotary blade in Embodiment 3 concerning this invention 本発明にかかる実施の形態3における回転翼の、コイルを千鳥配置とした構成の支持軸の斜視図The perspective view of the support shaft of the structure which made the coil the staggered arrangement of the rotary blade in Embodiment 3 concerning this invention 本発明にかかる実施の形態4における回転翼の正面から視た断面構成図Cross-sectional block diagram seen from the front of the rotary blade in Embodiment 4 concerning this invention (a)〜(c)本発明にかかる実施の形態1および実施の形態2におけるエンドキャップの変形例を示す斜視構成図、(d)本発明にかかる実施の形態1〜4におけるエンドキャップの貫通孔の配置例を示す断面図(A)-(c) The perspective block diagram which shows the modification of the end cap in Embodiment 1 and Embodiment 2 concerning this invention, (d) The penetration of the end cap in Embodiment 1-4 concerning this invention Sectional view showing examples of hole arrangement (a)〜(e)本発明にかかる実施の形態1〜4における回転翼のバレルの変形例を示す斜視構成図、(f)本発明にかかる実施の形態1〜4における回転翼の断面構成図(A)-(e) Perspective structure figure which shows the modification of the barrel of the rotary blade in Embodiment 1-4 concerning this invention, (f) Sectional structure of the rotary blade in Embodiment 1-4 concerning this invention Figure

以下に、本発明にかかる実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

(実施の形態1)
まず、本発明にかかる実施の形態1におけるマグナス式風力発電機の回転翼について説明する。
(Embodiment 1)
First, the rotor blade of the Magnus type wind power generator in Embodiment 1 concerning this invention is demonstrated.

図1は、本実施の形態1の回転翼10を備えた垂直軸型マグナス式風力発電機の斜視構成図である。   FIG. 1 is a perspective configuration diagram of a vertical axis Magnus type wind power generator provided with a rotor blade 10 according to the first embodiment.

本実施の形態1の垂直軸型マグナス式風力発電機は、台座15と、台座15の上側に4つの回転翼10が立設された支持部材61とを備えている。台座15内には発電機が配置されており、鉛直上方に伸びる発電機回転軸が支持部材61に連結している。なお、発電機および発電機回転軸は、図1では図示していない。支持部材61が回転することにより、発電機回転軸が回転し、発電機が発電を行う。   The vertical axis type Magnus type wind power generator according to the first embodiment includes a pedestal 15 and a support member 61 in which four rotary blades 10 are erected on the upper side of the pedestal 15. A generator is disposed in the pedestal 15, and a generator rotating shaft extending vertically upward is connected to the support member 61. The generator and the generator rotating shaft are not shown in FIG. As the support member 61 rotates, the generator rotating shaft rotates and the generator generates power.

図2は、本実施の形態1の回転翼10の正面から視た断面構成図である。   FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram viewed from the front of the rotary blade 10 of the first embodiment.

図2に示すように、本実施の形態1の回転翼10は、支持軸11と、バレル21と、エンドキャップ31と、カバー部材41と、回転子51と、複数の永久磁石81と、複数のコイル91を備えている。   As shown in FIG. 2, the rotor blade 10 of the first embodiment includes a support shaft 11, a barrel 21, an end cap 31, a cover member 41, a rotor 51, a plurality of permanent magnets 81, and a plurality of Coil 91 is provided.

支持軸11は、略円筒形状で、一方の開口部が支持部材61にボルトナットもしくは溶接により固定されており、下部には半径方向に伸びる突出部11aが設けられている。支持軸11を形成する材料として、炭素鋼などの金属が用いられている。   The support shaft 11 has a substantially cylindrical shape, and one opening is fixed to the support member 61 by bolts or nuts or welding, and a projecting portion 11a extending in the radial direction is provided at the lower portion. A metal such as carbon steel is used as a material for forming the support shaft 11.

なお、支持軸11が、本発明の第1の支持軸の一例にあたり、支持部材61が、本発明の回転支持部材の一例にあたる。   The support shaft 11 corresponds to an example of the first support shaft of the present invention, and the support member 61 corresponds to an example of the rotation support member of the present invention.

支持軸11の外面には、複数のコイル91が取り付けられており、コイル91のそれぞれの両端は、支持軸11に沿って回転翼10の外部に引き出され、図示しない発電機制御部に接続されている。   A plurality of coils 91 are attached to the outer surface of the support shaft 11, and both ends of the coils 91 are drawn out of the rotor blade 10 along the support shaft 11 and connected to a generator control unit (not shown). ing.

回転子51は、中心に回転軸51a、上面には複数の貫通孔51bが形成されており、軸受け71a、71bおよび71cを介して支持軸11によって回転可能に支持されている。回転子51を形成する材料として、鉄やアルミニウム合金などの金属が用いられている。   The rotor 51 has a rotation shaft 51a at the center and a plurality of through holes 51b on the upper surface, and is rotatably supported by the support shaft 11 via bearings 71a, 71b and 71c. As a material for forming the rotor 51, a metal such as iron or an aluminum alloy is used.

回転子51の内面には、磁性材料からなるバックヨーク51cが取り付けられ、バックヨーク51cの内面には複数の永久磁石81が、前記複数のコイル91と向かい合うよう取り付けられている。したがって、バックヨーク51cおよび複数の永久磁石81は、回転軸51aと一体となって回転する。   A back yoke 51c made of a magnetic material is attached to the inner surface of the rotor 51, and a plurality of permanent magnets 81 are attached to the inner surface of the back yoke 51c so as to face the plurality of coils 91. Therefore, the back yoke 51c and the plurality of permanent magnets 81 rotate integrally with the rotation shaft 51a.

即ち、複数の永久磁石81とコイル91は、ブラシレスDCモータ(または永久磁石同期モータ)として動作するよう配置されている。   That is, the plurality of permanent magnets 81 and the coil 91 are arranged to operate as a brushless DC motor (or a permanent magnet synchronous motor).

軸受け71aおよび71bはラジアル玉軸受けであり、主に軸方向と直角な荷重を受ける。軸受け71cはスラスト玉軸受けであり、軸方向の荷重を受ける。   The bearings 71a and 71b are radial ball bearings and mainly receive a load perpendicular to the axial direction. The bearing 71c is a thrust ball bearing and receives an axial load.

なお、軸受け71a、71bおよび71cが、本発明の第1の軸受けの一例にあたる。   The bearings 71a, 71b, and 71c are examples of the first bearing of the present invention.

また、支持軸11と、回転子51、バレル21の中心軸は一致している。   Further, the support shaft 11 and the central axes of the rotor 51 and the barrel 21 coincide.

バレル21は、円筒形状であり、支持部材61側の基端部が回転子51に嵌め合わされ、螺子もしくは接着等で固定されている。バレル21を形成する材料として、例えば、アルミニウム合金、炭素繊維強化プラスチック、ガラス繊維強化プラスチックなどの、軽量で強度の高いものが用いられている。   The barrel 21 has a cylindrical shape, and a base end portion on the support member 61 side is fitted to the rotor 51 and is fixed by a screw or an adhesive. As a material for forming the barrel 21, for example, a lightweight and high-strength material such as an aluminum alloy, carbon fiber reinforced plastic, or glass fiber reinforced plastic is used.

エンドキャップ31は、バレル21と同じ直径の略円板形状で、側面に複数の貫通孔31aが形成されており、バレル21の開口した上端部に嵌め合わされ、螺子もしくは接着等で固定されている。エンドキャップ31を形成する材料として、アルミニウム合金やプラスチックなどの軽量なものが用いられている。   The end cap 31 has a substantially disk shape with the same diameter as the barrel 21, and a plurality of through holes 31 a are formed on the side surface. The end cap 31 is fitted into the open upper end of the barrel 21 and is fixed by screws or bonding. . As a material for forming the end cap 31, a lightweight material such as an aluminum alloy or plastic is used.

カバー部材41はバレル21と同じ直径の略円板形状で、中央に貫通孔41aが形成されており、回転子51に嵌め合わされ、螺子もしくは接着等で固定されている。カバー部材41を形成する材料として、アルミニウム合金やプラスチックなどの軽量なものが用いられている。   The cover member 41 has a substantially disk shape having the same diameter as that of the barrel 21, and a through hole 41 a is formed at the center. The cover member 41 is fitted into the rotor 51 and fixed by screws or bonding. As a material for forming the cover member 41, a lightweight material such as an aluminum alloy or plastic is used.

貫通孔41aの直径は支持軸11の直径より大きく、突出部11aの直径より小さくなっており、突出部11aとカバー部材41によりラビリンス構造が形成され、回転翼10の内部への雨水の侵入が防止される。   The diameter of the through hole 41 a is larger than the diameter of the support shaft 11 and smaller than the diameter of the protruding portion 11 a, and a labyrinth structure is formed by the protruding portion 11 a and the cover member 41. Is prevented.

なお、図2に示す回転子51、回転軸51a、バックヨーク51cおよびカバー部材41を合わせた構成が、本発明の回転子の一例にあたり、図2に示すように、本発明の回転子の内側にラビリンス構造が形成されている。   The configuration including the rotor 51, the rotating shaft 51a, the back yoke 51c, and the cover member 41 shown in FIG. 2 is an example of the rotor of the present invention. As shown in FIG. The labyrinth structure is formed.

このように、本実施の形態1の回転翼10は、バレル21を自転駆動するための複数の永久磁石81およびコイル91を防水保護された回転翼10内部に配置する構成としたので、従来必要であった駆動機構のカバー部材が不要となり、風力発電機の回転部の軽量化および小型化を実現できる。   As described above, the rotary blade 10 according to the first embodiment has a configuration in which a plurality of permanent magnets 81 and the coils 91 for driving the barrel 21 to rotate are disposed inside the rotary blade 10 that is waterproof protected. This eliminates the need for the cover member of the drive mechanism, and allows the rotating portion of the wind power generator to be reduced in weight and size.

次に、上記構成の本実施の形態1の回転翼10の動作について説明する。   Next, the operation of the rotary blade 10 of the first embodiment having the above configuration will be described.

発電機制御部の制御により複数のコイル91に電流が流れると、複数の永久磁石81に力が発生し、回転子51を介してバレル21が支持軸11を中心として回転し、マグナス力を発生する。   When current flows through the plurality of coils 91 under the control of the generator control unit, a force is generated in the plurality of permanent magnets 81, and the barrel 21 rotates about the support shaft 11 via the rotor 51 to generate a Magnus force. To do.

このマグナス力により、支持部材61を介して台座15内に配置されている風力発電機の発電機回転軸を回転させ、発電が行われる。   By this Magnus force, the generator rotating shaft of the wind power generator disposed in the pedestal 15 is rotated via the support member 61 to generate power.

このとき、永久磁石81とコイル91が発生する熱により暖められた空気が貫通孔51bを通じてバレル21の内部を上昇し、エンドキャップ31に形成された複数の貫通孔31aから排出される。これにより煙突効果が生じ、支持軸11とカバー部材41のすきまから外部の空気が流入し、永久磁石81とコイル91が冷却される。   At this time, the air heated by the heat generated by the permanent magnet 81 and the coil 91 rises in the barrel 21 through the through hole 51 b and is discharged from the plurality of through holes 31 a formed in the end cap 31. As a result, a chimney effect is generated, and external air flows from the gap between the support shaft 11 and the cover member 41, and the permanent magnet 81 and the coil 91 are cooled.

また、永久磁石81とコイル91が発生する熱は、回転子51及びバレル21内部の空気を介した熱伝導により、バレル21の表面からも放熱されるため、冷却効率が高くなる上、バレル21の表面温度が上がることで、回転翼10に着氷しにくくなる。   Further, the heat generated by the permanent magnet 81 and the coil 91 is also dissipated from the surface of the barrel 21 by heat conduction through the air inside the rotor 51 and the barrel 21, so that the cooling efficiency is increased and the barrel 21. As the surface temperature of the rotor increases, it becomes difficult for the rotor blade 10 to be iced.

なお、本実施の形態1では、4つの回転翼10を備える垂直軸型マグナス式風力発電機を例に説明したが、3つ以下または5つ以上の回転翼を備える構成の垂直軸型マグナス式風力発電機にも適用できる。   In the first embodiment, a vertical axis type Magnus type wind power generator including four rotary blades 10 has been described as an example, but a vertical axis type Magnus type having a configuration including three or less or five or more rotary blades. It can also be applied to wind power generators.

(実施の形態2)
次に、本発明にかかる実施の形態2におけるマグナス式風力発電機の回転翼について説明する。
(Embodiment 2)
Next, the rotor blade of the Magnus type wind power generator in Embodiment 2 concerning this invention is demonstrated.

図3は、本実施の形態2の回転翼20の正面から視た断面構成図である。   FIG. 3 is a cross-sectional configuration diagram viewed from the front of the rotary blade 20 of the second embodiment.

本実施の形態2の回転翼20は、例えば、図1に示すような実施の形態1と同様の構成の垂直軸型マグナス式風力発電機の回転翼として用いることができる。   The rotor blade 20 of the second embodiment can be used, for example, as a rotor blade of a vertical axis Magnus wind power generator having the same configuration as that of the first embodiment as shown in FIG.

図3に示すように、本実施の形態2の回転翼20は、支持軸12と、バレル22と、エンドキャップ32と、カバー部材42と、回転子52と、複数の永久磁石82と、複数のコイル92を備えている。   As shown in FIG. 3, the rotor blade 20 of the second embodiment includes a support shaft 12, a barrel 22, an end cap 32, a cover member 42, a rotor 52, a plurality of permanent magnets 82, and a plurality of permanent magnets 82. The coil 92 is provided.

支持軸12は、円筒形状で、一方の開口部が支持部材62にボルトナットや溶接により固定されている。支持軸12を形成する材料として、炭素鋼などの金属が用いられている。   The support shaft 12 has a cylindrical shape, and one opening is fixed to the support member 62 by bolts and nuts or welding. As a material for forming the support shaft 12, a metal such as carbon steel is used.

支持軸12の外面には、複数のコイル92が取り付けられており、コイル92のそれぞれの両端は、支持軸12に沿って回転翼20の外部に引き出され、図示しない発電機制御部に接続されている。   A plurality of coils 92 are attached to the outer surface of the support shaft 12, and both ends of each of the coils 92 are drawn out of the rotor blade 20 along the support shaft 12 and connected to a generator control unit (not shown). ing.

また、支持軸12には、放熱部材12aが連結されており、放熱部材12aは支持部材62を貫通して、バレル22とは反対側に突出している。   Further, a heat radiating member 12 a is connected to the support shaft 12, and the heat radiating member 12 a penetrates the support member 62 and protrudes on the opposite side to the barrel 22.

放熱部材12aの表面には、放熱フィン12bが設けられている。放熱部材12aを形成する材料として、熱伝導率の高いアルミニウム合金などが用いられている。   On the surface of the heat radiating member 12a, heat radiating fins 12b are provided. As a material for forming the heat dissipating member 12a, an aluminum alloy having a high thermal conductivity is used.

支持部材62は、例えば、図1に示すような風力発電機の台座15内に配置された発電機の発電機回転軸に連結されている。   The support member 62 is connected to a generator rotating shaft of a generator disposed in a pedestal 15 of a wind power generator as shown in FIG. 1, for example.

なお、支持軸12が、本発明の第1の支持軸の一例にあたり、支持部材62が、本発明の回転支持部材の一例にあたる。   The support shaft 12 corresponds to an example of the first support shaft of the present invention, and the support member 62 corresponds to an example of the rotation support member of the present invention.

回転子52は、円筒形状であり、中心に回転軸52a、上面に複数の貫通孔52b、側面に放熱フィン52cが形成されており、回転子軸受け72a、72b、72cを介して支持軸12によって回転可能に支持されている。回転子52を形成する材料として、鉄やアルミニウム合金などの金属が用いられている。   The rotor 52 has a cylindrical shape, and includes a rotation shaft 52a at the center, a plurality of through holes 52b on the upper surface, and heat radiation fins 52c on the side surfaces. The rotor 52 is supported by the support shaft 12 via the rotor bearings 72a, 72b, 72c. It is rotatably supported. As a material for forming the rotor 52, a metal such as iron or an aluminum alloy is used.

回転子52の内面には、磁性材料からなるバックヨーク52dが取り付けられ、バックヨーク52dの内面には複数の永久磁石82が、前記複数のコイル92と向かい合うよう取り付けられ、ブラシレスDCモータ(または永久磁石同期モータ)として動作するよう配置されているのは実施の形態1と同様である。   A back yoke 52d made of a magnetic material is attached to the inner surface of the rotor 52, and a plurality of permanent magnets 82 are attached to the inner surface of the back yoke 52d so as to face the plurality of coils 92. It is the same as in the first embodiment that it is arranged to operate as a magnet synchronous motor.

また、回転子52の下端に設けられた溝52eと、支持部材62に設けられたカバー部材42によりラビリンス構造が形成され、回転翼20の内部への雨水の侵入が防止される。   Further, a labyrinth structure is formed by the groove 52e provided at the lower end of the rotor 52 and the cover member 42 provided at the support member 62, and rain water intrusion into the rotor blade 20 is prevented.

なお、図3に示す回転子52、回転軸52aおよびバックヨーク52dを合わせた構成が、本発明の回転子の一例にあたり、図3に示すように、本発明の回転子の回転指示部材側にラビリンス構造が形成されている。   3 is an example of the rotor of the present invention, and as shown in FIG. 3, the rotor 52, the rotating shaft 52a and the back yoke 52d are combined on the rotation instruction member side. A labyrinth structure is formed.

軸受け72aおよび72bはラジアル玉軸受けであり、軸受け72cはスラスト玉軸受けである。   The bearings 72a and 72b are radial ball bearings, and the bearing 72c is a thrust ball bearing.

なお、軸受け72a、72bおよび72cが、本発明の第1の軸受けの一例にあたる。   The bearings 72a, 72b, and 72c are examples of the first bearing of the present invention.

本実施の形態2のバレル22は、円筒形状の2つのバレル部分22a、22bが連結部材22cによって連結されて構成されている。   The barrel 22 of the second embodiment is configured by connecting two cylindrical barrel portions 22a and 22b by a connecting member 22c.

バレル22aの下端と22bの上端がそれぞれ連結部材22cに嵌め合わされ、螺子もしくは接着剤等で固定されている。   The lower end of the barrel 22a and the upper end of 22b are fitted into the connecting member 22c, respectively, and fixed with screws or an adhesive.

また、バレル22bの下端部が回転子52に嵌め合わされ、螺子もしくは接着等で固定されている。バレル22a、22bと連結部材22cを形成する材料として、例えば、アルミニウム合金、炭素繊維強化プラスチック、ガラス繊維強化プラスチックなどの、軽量で強度の高いものが用いられている。   Further, the lower end portion of the barrel 22b is fitted into the rotor 52 and fixed by a screw or an adhesive. As a material for forming the barrels 22a and 22b and the connecting member 22c, for example, a lightweight and high-strength material such as an aluminum alloy, a carbon fiber reinforced plastic, or a glass fiber reinforced plastic is used.

支持軸12と、回転子52、バレル22の中心軸が一致しているのは、実施の形態1と同様である。   The support shaft 12 and the central axes of the rotor 52 and the barrel 22 are the same as in the first embodiment.

なお、2つのバレル部分22a、22bを、さらに円周方向に分割してもよい。   The two barrel portions 22a and 22b may be further divided in the circumferential direction.

例えば、アルミニウム合金の圧延材を曲げ加工して作った円弧形状の部材を、連結部材を介してリベットや溶接等により接合することで、円筒形状のバレル部分を形成すればよい。   For example, a cylindrical barrel portion may be formed by joining arc-shaped members made by bending an aluminum alloy rolled material through a connecting member by rivets, welding, or the like.

また、圧延材の製造行程において、バレル表面にディンプル状の凹みまたは突起を形成することもできる。   Further, in the manufacturing process of the rolled material, dimple-like depressions or protrusions can be formed on the barrel surface.

このように、バレルを複数のバレル部分に分割可能に構成することで、バレルを大型化した場合の製造コスト、及び輸送コストを低減できる。   In this way, by configuring the barrel so that it can be divided into a plurality of barrel portions, the manufacturing cost and the transportation cost when the barrel is enlarged can be reduced.

エンドキャップ32は、バレル22と同じ直径の略円板形状で、側面に複数の貫通孔32aが形成されており、バレル22aの上端部に嵌め合わされ、螺子もしくは接着等で固定されている。エンドキャップ32を形成する材料として、アルミニウム合金やプラスチックなどの軽量な材質のものが用いられている。   The end cap 32 has a substantially disk shape with the same diameter as the barrel 22, and a plurality of through holes 32 a are formed on the side surface. The end cap 32 is fitted into the upper end of the barrel 22 a and is fixed by screws or bonding. As a material for forming the end cap 32, a lightweight material such as an aluminum alloy or plastic is used.

なお、貫通孔32aが、本発明の第2の貫通孔の一例にあたる。   The through hole 32a corresponds to an example of the second through hole of the present invention.

このように、本実施の形態2の回転翼20は、バレル22を自転駆動するための複数のコイル92および永久磁石82を防水保護された回転翼20内部に配置する構成としたので、従来必要であった駆動機構のカバー部材が不要となり、風力発電機の回転部の軽量化および小型化を実現できる。   As described above, the rotary blade 20 according to the second embodiment has a configuration in which the plurality of coils 92 and the permanent magnet 82 for rotating the barrel 22 are disposed inside the rotary blade 20 that is waterproof protected. This eliminates the need for the cover member of the drive mechanism, and allows the rotating portion of the wind power generator to be reduced in weight and size.

次に、上記構成の本実施の形態2の回転翼20の動作について説明する。   Next, the operation of the rotor blade 20 of the second embodiment having the above configuration will be described.

発電機制御部の制御により複数のコイル92に電流が流れると、回転子52を介してバレル22が支持軸12を中心として回転し、マグナス力を発生する。   When a current flows through the plurality of coils 92 under the control of the generator control unit, the barrel 22 rotates about the support shaft 12 via the rotor 52 and generates a Magnus force.

このマグナス力により、支持部材62を介して台座15内に配置されている風力発電機の発電機回転軸を回転させ、発電が行われる。   By this Magnus force, the generator rotating shaft of the wind power generator disposed in the pedestal 15 is rotated via the support member 62 to generate power.

このとき、永久磁石82とコイル92が発生する熱により暖められた空気が貫通孔52bを通じてバレル22の内部を上昇し、エンドキャップ32に形成された複数の貫通孔32aから排出される。これにより煙突効果が生じ、回転子52とカバー部材42のすきまから外部の空気が流入し、永久磁石82とコイル92が冷却される。   At this time, the air heated by the heat generated by the permanent magnet 82 and the coil 92 rises in the barrel 22 through the through hole 52 b and is discharged from the plurality of through holes 32 a formed in the end cap 32. As a result, a chimney effect is generated, and external air flows from the gap between the rotor 52 and the cover member 42, and the permanent magnet 82 and the coil 92 are cooled.

また、永久磁石82とコイル92が発生する熱は、回転子52及びバレル22内部の空気を介した熱伝導により、バレル22の表面からも放熱されるため、冷却効率が高くなる上、バレル22の表面温度が上がることで、回転翼20に着氷しにくくなる。   The heat generated by the permanent magnet 82 and the coil 92 is also dissipated from the surface of the barrel 22 due to heat conduction through the air inside the rotor 52 and the barrel 22, so that the cooling efficiency is increased and the barrel 22 is also improved. As the surface temperature of the rotor increases, it becomes difficult for the rotor blade 20 to be iced.

さらに、本実施の形態2においては、回転子52の側面に放熱フィン52cを設けるとともに、支持軸12に連結された放熱部材12aを設けたことにより、永久磁石82とコイル92が発生する熱を、より効率的に放熱することができる。   Further, in the second embodiment, the heat generated by the permanent magnet 82 and the coil 92 is generated by providing the heat dissipating fins 52c on the side surface of the rotor 52 and the heat dissipating member 12a connected to the support shaft 12. , Can dissipate heat more efficiently.

なお、放熱部材12aはコイル92の図示しないステータコアに接していることが好ましい。   The heat dissipating member 12a is preferably in contact with a stator core (not shown) of the coil 92.

例えば、ステータコアに複数の貫通孔を設け、放熱部材12aに前記複数の貫通孔に対応する複数の突起部を設けておき、これらを嵌合することで放熱部材12aをステータコアに接触させることができる。   For example, a plurality of through holes are provided in the stator core, a plurality of protrusions corresponding to the plurality of through holes are provided in the heat radiating member 12a, and the heat radiating member 12a can be brought into contact with the stator core by fitting them. .

また、放熱部材12aは、支持部材62を貫通し、バレル22とは反対側に突出した支持軸12の一部であってもよい。   Further, the heat dissipation member 12 a may be a part of the support shaft 12 that penetrates the support member 62 and protrudes to the opposite side of the barrel 22.

なお、実施の形態1および2では、回転翼10および20を垂直軸型マグナス式風力発電機に適用した例について説明したが、実施の形態1および2の回転翼10および20は、水平軸型マグナス式風力発電機の回転翼としても適用できる。   In the first and second embodiments, an example in which the rotary blades 10 and 20 are applied to a vertical axis type Magnus wind power generator has been described. However, the rotary blades 10 and 20 of the first and second embodiments are horizontal axis types. It can also be applied as a rotor blade of a Magnus type wind power generator.

(実施の形態3)
次に、本発明にかかる実施の形態3におけるマグナス式風力発電機の回転翼について説明する。
(Embodiment 3)
Next, the rotor blade of the Magnus type wind power generator in Embodiment 3 concerning this invention is demonstrated.

図4は、本実施の形態3の回転翼30を備えた垂直軸型マグナス式風力発電機の斜視構成図である。   FIG. 4 is a perspective configuration diagram of a vertical axis Magnus type wind power generator provided with the rotor blade 30 of the third embodiment.

本実施の形態3の垂直軸型マグナス式風力発電機は、台座16と、台座16の上側に4つの回転翼30が立設された支持部材63に加えて、回転翼30の上側を支持するための円板状の支持部材64を備えている。台座16内には発電機が配置されており、鉛直上方に伸びる発電機回転軸17が支持部材63および64に連結している。支持部材63および64が回転することにより、発電機回転軸17が回転し、発電機が発電を行う。   The vertical axis type Magnus wind power generator according to the third embodiment supports the upper side of the rotary blade 30 in addition to the base 16 and the support member 63 in which the four rotary blades 30 are erected on the upper side of the base 16. A disk-shaped support member 64 is provided. A generator is disposed in the pedestal 16, and a generator rotating shaft 17 extending vertically upward is connected to support members 63 and 64. As the support members 63 and 64 rotate, the generator rotating shaft 17 rotates, and the generator generates power.

図5は、本実施の形態3の回転翼30の正面から視た断面構成図である。   FIG. 5 is a cross-sectional configuration diagram viewed from the front of the rotary blade 30 of the third embodiment.

図5に示すように、本実施の形態3の回転翼30は、支持軸13と、バレル23と、エンドキャップ33と、カバー部材43と、回転子53と、複数の永久磁石83と、複数のコイル93を備えている。   As shown in FIG. 5, the rotor blade 30 of the third embodiment includes a support shaft 13, a barrel 23, an end cap 33, a cover member 43, a rotor 53, a plurality of permanent magnets 83, and a plurality of The coil 93 is provided.

支持軸13は、円筒形状で、一方の開口部が支持部材63にボルトナットや溶接により固定されている。支持軸13を形成する材料として、炭素鋼などの金属が用いられている。   The support shaft 13 has a cylindrical shape, and one opening is fixed to the support member 63 by bolts and nuts or welding. As a material for forming the support shaft 13, a metal such as carbon steel is used.

支持軸13の外面には、複数のコイル93a、93bが取り付けられており、コイル93a、93bのそれぞれの両端は、支持軸13に沿って回転翼30の外部に引き出され、図示しない発電機制御部に接続されている。   A plurality of coils 93a, 93b are attached to the outer surface of the support shaft 13, and both ends of the coils 93a, 93b are drawn out of the rotor blade 30 along the support shaft 13, and are not shown in the generator control. Connected to the department.

支持部材63、64は、例えば、図4に示すような風力発電機の台座16内に配置された発電機の発電機回転軸17に連結されている。   The support members 63 and 64 are connected to the generator rotating shaft 17 of the generator disposed in the base 16 of the wind power generator as shown in FIG. 4, for example.

なお、支持軸13が、本発明の第1の支持軸の一例にあたり、支持部材63、64が、本発明の回転支持部材の一例にあたる。   The support shaft 13 corresponds to an example of the first support shaft of the present invention, and the support members 63 and 64 correspond to an example of the rotation support member of the present invention.

回転子53は、円筒形状であり、中心に回転軸53a、上面に複数の貫通孔53b、側面に放熱フィン53cが形成されており、回転子軸受け73a、73b、73cを介して支持軸13によって回転可能に支持されている。回転子53を形成する材料として、鉄やアルミニウム合金などの金属が用いられている。   The rotor 53 has a cylindrical shape, and has a rotation shaft 53a at the center, a plurality of through holes 53b on the upper surface, and heat radiation fins 53c on the side surfaces. The rotor 53 is supported by the support shaft 13 via the rotor bearings 73a, 73b, 73c. It is rotatably supported. As a material for forming the rotor 53, a metal such as iron or an aluminum alloy is used.

回転子53の内面には、磁性材料からなるバックヨーク53dが取り付けられ、バックヨーク53dの内面には複数の永久磁石83a、83bが、それぞれ前記複数のコイル93a、93bと向かい合うよう取り付けられ、ブラシレスDCモータ(または永久磁石同期モータ)として動作するよう配置されている。   A back yoke 53d made of a magnetic material is attached to the inner surface of the rotor 53, and a plurality of permanent magnets 83a and 83b are attached to the inner surface of the back yoke 53d so as to face the plurality of coils 93a and 93b, respectively. It is arranged to operate as a DC motor (or permanent magnet synchronous motor).

このように、永久磁石83aとコイル93a、永久磁石83bとコイル93bを回転翼30の軸方向に並べて配置することで、回転子53を回転翼30の直径方向に大型化することなく、回転翼30の回転トルクを大きくすることができる。   Thus, by arranging the permanent magnet 83a and the coil 93a and the permanent magnet 83b and the coil 93b side by side in the axial direction of the rotor blade 30, the rotor 53 is not enlarged in the diameter direction of the rotor blade 30. The rotational torque of 30 can be increased.

また、永久磁石83aとコイル93a、永久磁石83bとコイル93bの位相をずらすことで、コギングトルクを低減することができる。   Further, the cogging torque can be reduced by shifting the phases of the permanent magnet 83a and the coil 93a, and the permanent magnet 83b and the coil 93b.

さらに、支持軸13の軸方向に分割して配置するコイル93aとコイル93bを、支持軸13の軸方向に重ならないように配置してもよい。   Furthermore, the coil 93 a and the coil 93 b arranged separately in the axial direction of the support shaft 13 may be disposed so as not to overlap in the axial direction of the support shaft 13.

図6に、コイル93aとコイル93bを、支持軸13の軸方向に重ならないように配置した本実施の形態3における回転翼の支持軸の斜視図を示す。図6では、図5と対応する構成部分に同じ符号を用いている。   FIG. 6 shows a perspective view of the support shaft of the rotor blade in the third embodiment in which the coil 93a and the coil 93b are arranged so as not to overlap with the support shaft 13 in the axial direction. In FIG. 6, the same reference numerals are used for components corresponding to those in FIG.

図6に示す構成の支持軸13は、軸方向に分割され、回転方向のずれた位置に設けられたティース96にコイルを巻きつけて、コイル93aとコイル93bを千鳥配置としている。図6に二点差線で示す矢印は、支持軸13の周囲の気流97の向きを示している。   The support shaft 13 having the configuration shown in FIG. 6 is divided in the axial direction, and a coil is wound around a tooth 96 provided at a position shifted in the rotational direction, so that the coils 93a and 93b are arranged in a staggered manner. An arrow indicated by a two-dot chain line in FIG. 6 indicates the direction of the airflow 97 around the support shaft 13.

図6に示すような構成とすることで、支持軸13の円周方向において、コイル間の距離を大きくできるので、通風面積が増大し、コイル93aとコイル93bを効率的に冷却することができる。   With the configuration as shown in FIG. 6, the distance between the coils can be increased in the circumferential direction of the support shaft 13, so that the ventilation area is increased and the coils 93 a and 93 b can be efficiently cooled. .

なお、軸方向から視て千鳥配置とした図6に示すコイル93aとコイル93bが、本発明の、回転子の回転方向を基準としてずらして配置されているコイル同士の一例にあたる。   Note that the coils 93a and 93b shown in FIG. 6 that are arranged in a staggered manner when viewed from the axial direction correspond to an example of coils that are arranged to be shifted with respect to the rotation direction of the rotor of the present invention.

また、図5に示すように、回転子53の下端に設けられた溝53eと、支持部材63に設けられたカバー部材43によりラビリンス構造が形成され、回転翼30の内部への雨水の侵入が防止される。   Further, as shown in FIG. 5, a labyrinth structure is formed by the groove 53 e provided at the lower end of the rotor 53 and the cover member 43 provided at the support member 63, and rainwater enters the inside of the rotor blade 30. Is prevented.

また、本実施の形態3においては、回転子53の下部に軸流ファン53fが設けられている。   In the third embodiment, an axial fan 53f is provided below the rotor 53.

軸流ファン53fは、回転子53と一体となって回転し、回転翼30の内部にエンドキャップ33に向かう気流を発生させるとともに、外部の空気を回転翼30の内部に流入させる。   The axial fan 53 f rotates integrally with the rotor 53, generates an air flow toward the end cap 33 inside the rotary blade 30, and allows external air to flow into the rotary blade 30.

なお、軸流ファン53fが本発明の気流発生手段の一例にあたる。   The axial fan 53f is an example of the airflow generating means of the present invention.

軸受け73aおよび73bはラジアル玉軸受けであり、軸受け73cはスラスト玉軸受けである。   The bearings 73a and 73b are radial ball bearings, and the bearing 73c is a thrust ball bearing.

なお、軸受け73a、73bおよび73cが、本発明の第1の軸受けの一例にあたる。   The bearings 73a, 73b, and 73c are examples of the first bearing of the present invention.

バレル23は、円筒形状であり、支持部材63側の基端部が回転子53に嵌め合わされ、螺子もしくは接着等で固定されている。バレル23を形成する材料として、例えば、アルミニウム合金、炭素繊維強化プラスチック、ガラス繊維強化プラスチックなどの、軽量で強度の高いものが用いられている。   The barrel 23 has a cylindrical shape, and a base end portion on the support member 63 side is fitted to the rotor 53 and is fixed by a screw or an adhesive. As a material for forming the barrel 23, for example, a lightweight and high-strength material such as an aluminum alloy, carbon fiber reinforced plastic, or glass fiber reinforced plastic is used.

エンドキャップ33は、バレル23と同じ直径の略円板形状で、側面に複数の貫通孔33a、中心には支持軸33bが上面に突出して形成され、バレル23の開口した上端部に嵌め合わされ、螺子または接着等で固定されている。エンドキャップ33を形成する材料として、炭素鋼やアルミニウム合金などの金属が用いられている。   The end cap 33 has a substantially disk shape with the same diameter as the barrel 23, and a plurality of through holes 33 a are formed on the side surface, a support shaft 33 b is formed on the upper surface so as to protrude from the upper surface, and is fitted to the open upper end of the barrel 23. It is fixed with screws or adhesives. As a material for forming the end cap 33, a metal such as carbon steel or an aluminum alloy is used.

なお、支持軸33bは、エンドキャップ33と一体に形成されていてもよく、エンドキャップ33とは別に形成され、エンドキャップ33に組み付けられていてもよい。   The support shaft 33b may be formed integrally with the end cap 33, may be formed separately from the end cap 33, and may be assembled to the end cap 33.

また、貫通孔33aが、本発明の第2の貫通孔の一例にあたり、支持軸33bが、本発明の第2の支持軸の一例にあたる。   The through hole 33a corresponds to an example of the second through hole of the present invention, and the support shaft 33b corresponds to an example of the second support shaft of the present invention.

また、支持軸13と、回転子53、バレル23、支持軸33bの中心軸は一致している。   Further, the support shaft 13 and the central axes of the rotor 53, the barrel 23, and the support shaft 33b coincide with each other.

回転翼30の上方に配置される支持部材64には、ラジアル玉軸受け73dが固定されており、第2の支持軸33bを回転可能に支持している。   A radial ball bearing 73d is fixed to the support member 64 disposed above the rotary blade 30 and rotatably supports the second support shaft 33b.

このように構成することで、回転翼30を両端で支持することができるので、回転翼30の強風に対する強度が向上する。   By comprising in this way, since the rotary blade 30 can be supported by both ends, the intensity | strength with respect to the strong wind of the rotary blade 30 improves.

このように、本実施の形態3の回転翼30は、バレル23を自転駆動するための複数のコイル93および永久磁石83を防水保護された回転翼30内部に配置する構成としたので、従来必要であった駆動機構のカバー部材が不要となり、風力発電機の回転部の軽量化および小型化を実現できる。   As described above, the rotary blade 30 according to the third embodiment has a configuration in which a plurality of coils 93 and the permanent magnet 83 for driving the barrel 23 to rotate are disposed inside the rotary vane 30 that is waterproof protected. This eliminates the need for the cover member of the drive mechanism, and allows the rotating portion of the wind power generator to be reduced in weight and size.

次に、上記構成の本実施の形態3の回転翼30の動作について説明する。   Next, the operation of the rotary blade 30 of the third embodiment configured as described above will be described.

発電機制御部の制御により複数のコイル93に電流が流れると、回転子53を介してバレル23が支持軸13を中心として回転し、マグナス力を発生する。   When a current flows through the plurality of coils 93 under the control of the generator control unit, the barrel 23 rotates about the support shaft 13 via the rotor 53 to generate a Magnus force.

このマグナス力により、支持部材63、64を介して台座16内に配置されている風力発電機の発電機回転軸を回転させ、発電が行われる。   By this Magnus force, the generator rotating shaft of the wind power generator disposed in the pedestal 16 is rotated via the support members 63 and 64 to generate power.

このとき、永久磁石83とコイル93が発生する熱により暖められた空気が、回転子53の回転に伴う軸流ファン53fの働きにより貫通孔53bを通じてバレル23の内部を上昇し、エンドキャップ33に形成された複数の貫通孔33aから強制的に排出されると同時に、支持部材63に設けられた複数の貫通孔63aから外部の空気が流入し、永久磁石83とコイル93が冷却される。   At this time, the air heated by the heat generated by the permanent magnet 83 and the coil 93 rises in the barrel 23 through the through hole 53 b by the action of the axial fan 53 f accompanying the rotation of the rotor 53, and reaches the end cap 33. At the same time as being forcibly discharged from the plurality of through holes 33 a formed, external air flows from the plurality of through holes 63 a provided in the support member 63, and the permanent magnet 83 and the coil 93 are cooled.

また、永久磁石83とコイル93が発生する熱は、回転子53及びバレル23内部の空気を介した熱伝導により、バレル23の表面からも放熱されるため、冷却効率が高くなる上、バレル23の表面温度が上がることで、回転翼30に着氷しにくくなる。   The heat generated by the permanent magnet 83 and the coil 93 is also dissipated from the surface of the barrel 23 due to heat conduction through the air inside the rotor 53 and the barrel 23, so that the cooling efficiency is increased and the barrel 23 is increased. As the surface temperature rises, it becomes difficult for the rotor blade 30 to be iced.

さらに、回転子53の側面に放熱フィン53cを設けたことにより、永久磁石83とコイル93が発生する熱を、より効率的に放熱することができる。   Furthermore, by providing the radiation fins 53c on the side surface of the rotor 53, the heat generated by the permanent magnet 83 and the coil 93 can be radiated more efficiently.

(実施の形態4)
次に、本発明にかかる実施の形態4におけるマグナス式風力発電機の回転翼について説明する。
(Embodiment 4)
Next, the rotor blade of the Magnus type wind power generator in Embodiment 4 concerning this invention is demonstrated.

図7は、本実施の形態4の回転翼40の正面から視た断面構成図である。   FIG. 7 is a cross-sectional configuration diagram viewed from the front of the rotor blade 40 of the fourth embodiment.

本実施の形態4の回転翼40は、例えば、図4に示すような実施の形態3と同様の構成の垂直軸型マグナス式風力発電機の回転翼として用いることができる。   The rotor blade 40 of the fourth embodiment can be used, for example, as a rotor blade of a vertical axis Magnus wind power generator having the same configuration as that of the third embodiment as shown in FIG.

図7に示すように、本実施の形態4の回転翼40は、支持軸14と、バレル24と、エンドキャップ34と、回転子54と、複数の永久磁石84と、複数のコイル94と、ヒータ95を備えている。   As shown in FIG. 7, the rotor blade 40 of the fourth embodiment includes a support shaft 14, a barrel 24, an end cap 34, a rotor 54, a plurality of permanent magnets 84, a plurality of coils 94, A heater 95 is provided.

支持軸14は、円筒形状で、一端部が下側の支持部材65に、他端部が上側の支持部材66に、それぞれボルトナットや溶接により固定されている。支持軸14を形成する材料として、炭素鋼などの金属が用いられている。   The support shaft 14 has a cylindrical shape, and one end is fixed to the lower support member 65 and the other end is fixed to the upper support member 66 by bolts and nuts, respectively. As a material for forming the support shaft 14, a metal such as carbon steel is used.

支持軸14の外面には、複数のコイル94が取り付けられており、コイル94のそれぞれの両端は、支持軸14の内部を通じて回転翼40の外部に引き出され、図示しない発電機制御部に接続されている。   A plurality of coils 94 are attached to the outer surface of the support shaft 14, and both ends of each of the coils 94 are drawn out of the rotor blades 40 through the support shaft 14 and connected to a generator control unit (not shown). ing.

支持部材65、66は、例えば、図4に示すような風力発電機の台座16内に配置された発電機の発電機回転軸17に連結されている。   The support members 65 and 66 are connected to the generator rotating shaft 17 of the generator disposed in the base 16 of the wind power generator as shown in FIG. 4, for example.

なお、支持軸14が、本発明の第1の支持軸の一例にあたり、支持部材65、66が、本発明の回転支持部材の一例にあたる。   The support shaft 14 corresponds to an example of the first support shaft of the present invention, and the support members 65 and 66 correspond to an example of the rotation support member of the present invention.

回転子54は、略円筒形状であり、下面に軸流ファン54c、側面に放熱フィン54bが形成されており、軸受け74a、74bを介して支持軸14によって回転可能に支持されている。回転子54を形成する材料として、鉄やアルミニウム合金などの金属が用いられている。   The rotor 54 has a substantially cylindrical shape. An axial fan 54c is formed on the lower surface and a heat radiation fin 54b is formed on the side surface. The rotor 54 is rotatably supported by the support shaft 14 via bearings 74a and 74b. As a material for forming the rotor 54, a metal such as iron or an aluminum alloy is used.

回転子54の内面には、磁性材料からなるバックヨーク54aが取り付けられ、バックヨーク54aの内面には複数の永久磁石84が、それぞれ前記複数のコイル94と向かい合うよう取り付けられ、ブラシレスDCモータ(または永久磁石同期モータ)として動作するよう配置されている。   A back yoke 54a made of a magnetic material is attached to the inner surface of the rotor 54, and a plurality of permanent magnets 84 are attached to the inner surface of the back yoke 54a so as to face the plurality of coils 94, respectively. It is arranged to operate as a permanent magnet synchronous motor).

軸流ファン54cは、回転子54と一体となって回転し、回転翼40の内部にエンドキャップ34に向かう気流を発生させるとともに、外部の空気を回転翼40の内部に流入させる。   The axial fan 54 c rotates integrally with the rotor 54, generates an air flow toward the end cap 34 inside the rotor blade 40, and allows external air to flow into the rotor blade 40.

なお、軸流ファン54cが本発明の気流発生手段の一例にあたる。   The axial fan 54c is an example of the airflow generating means of the present invention.

軸受け74aはラジアル玉軸受けであり、軸受け74bはスラスト玉軸受けである。   The bearing 74a is a radial ball bearing, and the bearing 74b is a thrust ball bearing.

なお、軸受け74aおよび74bが、本発明の第1の軸受けの一例にあたる。   The bearings 74a and 74b are an example of the first bearing of the present invention.

バレル24は、円筒形状であり、支持部材65側の基端部が回転子54に嵌め合わされ、螺子もしくは接着等で固定されている。バレル24を形成する材料として、例えば、アルミニウム合金、炭素繊維強化プラスチック、ガラス繊維強化プラスチックなどの、軽量で強度の高いものが用いられている。   The barrel 24 has a cylindrical shape, and a base end portion on the support member 65 side is fitted to the rotor 54 and is fixed by a screw or an adhesive. As a material for forming the barrel 24, for example, a lightweight and high-strength material such as an aluminum alloy, carbon fiber reinforced plastic, glass fiber reinforced plastic, or the like is used.

エンドキャップ34は、側面に複数の貫通孔34a、中心に貫通孔34bが形成され、内部にはラジアル玉軸受け74cが固定されており、バレル24の開口した上端部に嵌め合わされ、螺子または接着等で固定されている。エンドキャップ34を形成する材料として、炭素鋼やアルミニウム合金などの金属が用いられている。   The end cap 34 has a plurality of through holes 34a on the side surface and a through hole 34b in the center. A radial ball bearing 74c is fixed inside the end cap 34. The end cap 34 is fitted into the open upper end of the barrel 24 and is screwed or bonded. It is fixed with. As a material for forming the end cap 34, a metal such as carbon steel or aluminum alloy is used.

なお、貫通孔34bが、本発明の第1の貫通孔の一例にあたり、貫通孔34aが、本発明の第2の貫通孔の一例にあたり、ラジアル玉軸受け74cが、本発明の第2の軸受けの一例にあたる。   The through hole 34b is an example of the first through hole of the present invention, the through hole 34a is an example of the second through hole of the present invention, and the radial ball bearing 74c is the second bearing of the present invention. An example.

なお、支持軸14と回転子54、バレル24、貫通孔34bの中心軸は一致している。   The support shaft 14, the rotor 54, the barrel 24, and the central axes of the through holes 34b are coincident with each other.

また、本実施の形態4における支持軸14には、ヒータ95が固定されている。ヒータ95は、支持軸14の内部を通じて回転翼40の外部に引き出され、図示しない発電機制御部に接続されている。   In addition, a heater 95 is fixed to the support shaft 14 in the fourth embodiment. The heater 95 is drawn out of the rotor blade 40 through the support shaft 14 and connected to a generator control unit (not shown).

なお、ヒータ95が、本発明の加熱手段の一例にあたる。   The heater 95 is an example of the heating means of the present invention.

このように構成することで、実施の形態3同様、回転翼40を両端で支持することができるので、回転翼40の強風に対する強度が向上する。   With this configuration, the rotor blade 40 can be supported at both ends as in the third embodiment, so that the strength of the rotor blade 40 against strong winds is improved.

次に、上記構成の本実施の形態4の回転翼40の動作について説明する。   Next, the operation of the rotor blade 40 of the fourth embodiment having the above configuration will be described.

発電機制御部の制御により複数のコイル94に電流が流れると、回転子54を介してバレル24が支持軸14を中心として回転し、マグナス力を発生する。   When current flows through the plurality of coils 94 under the control of the generator control unit, the barrel 24 rotates about the support shaft 14 via the rotor 54 to generate a Magnus force.

このマグナス力により、支持部材65、66を介して台座16内に配置されている風力発電機の発電機回転軸を回転させ、発電が行われる。   By this Magnus force, the generator rotating shaft of the wind power generator disposed in the pedestal 16 is rotated via the support members 65 and 66 to generate power.

このとき、永久磁石84とコイル94が発生する熱により暖められた空気が、回転子54の回転に伴う軸流ファン54cの働きによりバレル24の内部を上昇し、エンドキャップ34に形成された複数の貫通孔34aから強制的に排出されると同時に、支持部材65に設けられた複数の貫通孔65aから外部の空気が流入し、永久磁石84とコイル94が冷却される。   At this time, the air heated by the heat generated by the permanent magnets 84 and the coils 94 rises in the barrel 24 by the action of the axial fan 54 c accompanying the rotation of the rotor 54, and a plurality of air formed on the end cap 34. At the same time, the air is forcibly discharged from the through holes 34a, and external air flows from the plurality of through holes 65a provided in the support member 65, whereby the permanent magnet 84 and the coil 94 are cooled.

また、永久磁石84とコイル94が発生する熱は、回転子54及びバレル24内部の空気を介した熱伝導により、バレル24の表面からも放熱されるため、冷却効率が高くなる上、バレル24の表面温度が上がることで、回転翼40に着氷しにくくなる。   Further, the heat generated by the permanent magnet 84 and the coil 94 is also dissipated from the surface of the barrel 24 by heat conduction through the air inside the rotor 54 and the barrel 24, so that the cooling efficiency is increased and the barrel 24 is increased. As the surface temperature of the rotor increases, it becomes difficult for the rotor blade 40 to be iced.

さらに、回転子54の側面に放熱フィン54bを設けたことにより、永久磁石84とコイル94が発生する熱を、より効率的に放熱することができる。   Furthermore, by providing the radiation fins 54b on the side surfaces of the rotor 54, the heat generated by the permanent magnet 84 and the coil 94 can be radiated more efficiently.

さらにまた、本実施の形態4の回転翼40では、例えば寒冷地において長時間の停止状態から再起動する場合などに、発電機制御部の制御によりヒータ95を作動させ、着氷したバレル24を内部から暖めて表面に付着した氷雪を除去することで、回転翼40の負荷を低減するとともに、発電効率の低下を防止することができる。   Furthermore, in the rotor blade 40 of the fourth embodiment, for example, when restarting from a stopped state for a long time in a cold region, the heater 95 is operated by the control of the generator control unit, and the barrel 24 that has been icing is removed. By removing the ice and snow adhering to the surface by heating from the inside, it is possible to reduce the load on the rotor blade 40 and to prevent the power generation efficiency from decreasing.

なお、実施の形態3および4では、気流発生手段として軸流ファン53f、54cを適用した例について説明したが、軸流ファン53f、54cのかわりに、エンドキャップ33、34の内部に、バレル内部の空気を排出する遠心ファンが形成されていてもよい。   In the third and fourth embodiments, the example in which the axial fans 53f and 54c are applied as the airflow generating means has been described. However, instead of the axial fans 53f and 54c, the end caps 33 and 34 are provided inside the barrel. A centrifugal fan that discharges the air may be formed.

また、上記実施の形態1〜4の軸受け71a、71b、72a、72b、73a、73b、73d、74a、74cは、ラジアル玉軸受の代わりに、ラジアルころ軸受などを用いることができる。   Further, for the bearings 71a, 71b, 72a, 72b, 73a, 73b, 73d, 74a, 74c of the first to fourth embodiments, radial roller bearings or the like can be used instead of radial ball bearings.

さらにまた、軸受け71c、72c、73c、74bは、スラスト玉軸受の代わりに、スラストころ軸受やスラスト磁気軸受などを用いることができる。   Furthermore, as the bearings 71c, 72c, 73c, and 74b, thrust roller bearings, thrust magnetic bearings, or the like can be used instead of thrust ball bearings.

さらにまた、ラジアル軸受け71a、71b、72a、72b、73a、73b、73d、74a、74cのみで回転翼の軸方向荷重を支えられる場合は、スラスト軸受け71c、72c、73c、74bは省略してもよい。   Furthermore, when the radial bearings 71a, 71b, 72a, 72b, 73a, 73b, 73d, 74a, and 74c can support the axial load of the rotor blades, the thrust bearings 71c, 72c, 73c, and 74b may be omitted. Good.

図8(a)〜(c)は、実施の形態1および2におけるエンドキャップ31および32の変形例を示す斜視構成図である。   FIGS. 8A to 8C are perspective configuration diagrams showing modifications of the end caps 31 and 32 in the first and second embodiments.

上記実施の形態1および2のエンドキャップ31および32の上面は、図8(a)に示すように上方向に凸の曲面形状に形成してもよい。また、図8(b)に示すように略円錐形状に形成してもよい。   The upper surfaces of the end caps 31 and 32 of the first and second embodiments may be formed in a curved shape that is convex upward as shown in FIG. Moreover, as shown in FIG.8 (b), you may form in a substantially cone shape.

これらのようにエンドキャップ31および32の上面を形成することによって、エンドキャップ31および32の上面に着氷しにくくできる。   By forming the upper surfaces of the end caps 31 and 32 as described above, it is difficult to cause icing on the upper surfaces of the end caps 31 and 32.

また、エンドキャップ31および32の側面は、図8(c)に示すように上側の直径がバレルの直径よりも大きくなるように傾斜させてもよい。   Further, the side surfaces of the end caps 31 and 32 may be inclined so that the upper diameter is larger than the diameter of the barrel as shown in FIG.

このようにエンドキャップ31および32の側面を形成することによって、水滴や雨滴がバレル21および22内部へ侵入しにくくできる。   By forming the side surfaces of the end caps 31 and 32 in this manner, it is possible to make it difficult for water droplets and raindrops to enter the barrels 21 and 22.

図8(d)は、実施の形態1〜4におけるエンドキャップ31、32、33、34の貫通孔31a、32a、33a、34aの配置例を示す水平断面図である。   FIG. 8D is a horizontal sectional view showing an arrangement example of the through holes 31a, 32a, 33a, 34a of the end caps 31, 32, 33, 34 in the first to fourth embodiments.

各実施の形態1〜4において、エンドキャップ31、32、33、34の貫通孔31a、32a、33a、34aは、図8(d)に示すようにエンドキャップ31、32、33、34の中心からの放射方向に対して角度をつけて形成されていることが好ましい。なお、図8(d)中のRは、バレル21、22、23、24の回転方向を示している。   In each of the first to fourth embodiments, the through holes 31a, 32a, 33a, 34a of the end caps 31, 32, 33, 34 are arranged at the center of the end caps 31, 32, 33, 34 as shown in FIG. It is preferable that it is formed at an angle with respect to the radiation direction from. In addition, R in FIG.8 (d) has shown the rotation direction of the barrel 21,22,23,24.

このように形成することで、バレルの回転によりエンドキャップの貫通孔から外部の空気が逆流することを防止できる。   By forming in this way, it is possible to prevent external air from flowing backward from the through hole of the end cap due to the rotation of the barrel.

図9(a)〜(e)は、実施の形態1〜4における回転翼10、20、30、40のバレル21、22、23、24の変形例を示す斜視構成図である。また、図9(f)は、実施の形態1〜4における回転翼10、20、30、40の一例の断面構成図である。   FIGS. 9A to 9E are perspective configuration diagrams illustrating modifications of the barrels 21, 22, 23, and 24 of the rotor blades 10, 20, 30, and 40 according to the first to fourth embodiments. FIG. 9F is a cross-sectional configuration diagram of an example of the rotor blades 10, 20, 30, and 40 in the first to fourth embodiments.

上記実施の形態1〜4のバレル21、22、23、24の表面に、図9(a)に示すようにディンプル状の凹み200を形成してもよい。また、図9(b)に示すように突起物201を形成してもよい。また、図9(c)に示すように、中心軸に対して平行なリブ202が形成されていてもよい。また、図9(d)に示すように、中心軸に対して垂直なリブ203が形成されていてもよい。また、図9(e)に示すように、螺旋状のリブ204が形成されていてもよい。   A dimple-like recess 200 may be formed on the surface of the barrels 21, 22, 23, and 24 of the first to fourth embodiments as shown in FIG. Moreover, you may form the protrusion 201 as shown in FIG.9 (b). Moreover, as shown in FIG.9 (c), the rib 202 parallel to a central axis may be formed. Further, as shown in FIG. 9D, a rib 203 perpendicular to the central axis may be formed. Moreover, as shown in FIG.9 (e), the helical rib 204 may be formed.

図9(c)〜図9(e)で形成する各リブは、どのような方法で形成してもよい。例えば、円筒形状に加工したバレルの表面にリブに相当する部材を追加してもよいし、円筒形状に加工したバレルの表面を切削してリブを形成させるようにしてもよい。   Each rib formed in FIG. 9C to FIG. 9E may be formed by any method. For example, a member corresponding to a rib may be added to the surface of the barrel processed into a cylindrical shape, or a rib may be formed by cutting the surface of the barrel processed into a cylindrical shape.

また、バレルの表面にリブを形成する代わりに、バレルの表面に溝を形成するようにしてもよい。   Further, instead of forming ribs on the surface of the barrel, grooves may be formed on the surface of the barrel.

これらのようにバレル21、22、23、24の表面を形成することによって、気流の流れが良くなり、少しの自転によって大きいマグナス力の効果を得ることができ、バレル21、22、23、24の回転騒音を小さくする効果も得られる。   By forming the surfaces of the barrels 21, 22, 23, and 24 as described above, the flow of the airflow is improved, and a large Magnus force effect can be obtained by a little rotation, and the barrels 21, 22, 23, and 24 are obtained. The effect of reducing the rotational noise is also obtained.

さらに、上記実施の形態1〜4のバレル21、22、23、24の内面に、図9(f)に示すように、中心軸に対して平行なリブ205が形成されていてもよい。   Furthermore, as shown in FIG. 9F, ribs 205 parallel to the central axis may be formed on the inner surfaces of the barrels 21, 22, 23, and 24 of the first to fourth embodiments.

バレルの内面に形成するリブ205は、どのような方法で形成してもよい。例えば、押し出し加工により形成してもよいし、引き抜き加工により形成してもよい。   The rib 205 formed on the inner surface of the barrel may be formed by any method. For example, it may be formed by extrusion or may be formed by drawing.

このようにバレル21、22、23、24の内面を形成することによって、バレルの内面の表面積を大きくし、バレル内部の熱をより効果的にバレルに伝えることができる。   By forming the inner surfaces of the barrels 21, 22, 23, and 24 in this way, the surface area of the inner surface of the barrel can be increased, and heat inside the barrel can be more effectively transmitted to the barrel.

以上のように、本発明によれば、コイルおよび永久磁石などの回転翼の駆動機構を、回転翼のバレル内部に配置する構成としたことにより、回転翼の駆動機構のカバー部材が不要となり、発電機の回転部の軽量化および小型化を図ることができる。   As described above, according to the present invention, since the drive mechanism of the rotor blades such as the coil and the permanent magnet is arranged inside the barrel of the rotor blade, the cover member of the rotor blade drive mechanism becomes unnecessary, The rotating part of the generator can be reduced in weight and size.

また、本発明によれば、コイルおよび永久磁石などが発生する熱を回転翼の表面から放熱することで、コイルおよび永久磁石などを効率的に冷却し、長寿命化できるので、マグナス式風力発電機のメンテナンスコストを低減できる。   Further, according to the present invention, the heat generated by the coil and the permanent magnet is radiated from the surface of the rotor blade, so that the coil and the permanent magnet can be efficiently cooled and the life can be extended. Machine maintenance costs can be reduced.

また、コイルおよび永久磁石、あるいはヒータが発生する熱を回転翼の表面に伝導させることにより、回転翼の表面温度を高くし、着氷や凍結を防止することができる。   Further, the heat generated by the coil and the permanent magnet or the heater is conducted to the surface of the rotor blade, thereby increasing the surface temperature of the rotor blade and preventing icing and freezing.

本発明の回転翼は、発電機の回転部を軽量化および小型化できる効果と、駆動機構の発熱による発電効率の低下を防止する効果と、駆動機構の長寿命化によりメンテナンスコストを低減する効果と、着氷防止により寒冷地における発電効率の低下を防止する効果を発揮し、マグナス式風力発電機の回転翼として有用である。   The rotor blade according to the present invention has the effect of reducing the weight and size of the rotating part of the generator, the effect of preventing the decrease in power generation efficiency due to the heat generated by the drive mechanism, and the effect of reducing the maintenance cost by extending the life of the drive mechanism. It is effective as a rotor blade of a Magnus type wind power generator because it exhibits the effect of preventing a decrease in power generation efficiency in cold regions by preventing icing.

10、20、30、40 回転翼
11、12、13、14 支持軸
11a 突出部
12a 放熱部材
12b 放熱フィン
15、16 台座
17 発電機回転軸
21、22、23、24 バレル
22a、22b バレル部分
22c 連結部材
31、32、33、34 エンドキャップ
31a、32a、33a、34a 第2の貫通孔
33b 第2の支持軸
34b 第1の貫通孔
41、42、43 カバー部材
41a 貫通孔
51、52、53、54 回転子
51a、52a、53a 回転子回転軸
51b、52b、53b 貫通孔
52c、53c、54b 放熱フィン
51c、52d、53d、54a バックヨーク
52e、53e 溝
53f、54c 軸流ファン
61、62、63、64、65、66 支持部材
63a、65a 貫通孔
71a、71b、72a、72b、73a、73b、73d、74a、74c ラジアル玉軸受け
71c、72c、73c、74b スラスト玉軸受け
81、82、83、84 永久磁石
91、92、93、94 コイル
95 ヒータ
96 ティース
97 気流
200 凹み
201 突起物
202、203、204、205 リブ
10, 20, 30, 40 Rotor blades 11, 12, 13, 14 Support shaft 11a Protruding portion 12a Heat radiating member 12b Heat radiating fins 15, 16 Base 17 Generator rotating shaft 21, 22, 23, 24 Barrel 22a, 22b Barrel portion 22c Connecting member 31, 32, 33, 34 End cap 31a, 32a, 33a, 34a Second through hole 33b Second support shaft 34b First through hole 41, 42, 43 Cover member 41a Through hole 51, 52, 53 , 54 Rotor 51a, 52a, 53a Rotor rotating shaft 51b, 52b, 53b Through hole 52c, 53c, 54b Radiation fin 51c, 52d, 53d, 54a Back yoke 52e, 53e Groove 53f, 54c Axial fan 61, 62, 63, 64, 65, 66 Support member 63a, 65a Through hole 71a, 71b, 72 , 72b, 73a, 73b, 73d, 74a, 74c Radial ball bearings 71c, 72c, 73c, 74b Thrust ball bearings 81, 82, 83, 84 Permanent magnets 91, 92, 93, 94 Coil 95 Heater 96 Teeth 97 Airflow 200 Recess 201 Projection 202, 203, 204, 205 Rib

Claims (13)

回転することによって電力を取り出す回転支持部材に固定された第1の支持軸と、
前記第1の支持軸に固定された複数のコイルと、
両端が開口した略円筒形状のバレルと、
前記バレルの一方の開口部に固定された回転子と、
前記バレルのもう一方の開口部を塞ぐエンドキャップと、
前記回転子に固定された複数の永久磁石とを備え、
前記回転子は、複数の第1の軸受けを介して前記第1の支持軸によって回転可能に支持され、
前記複数のコイルおよび前記複数の永久磁石は、ブラシレスDCモータとして動作するように配置され、前記バレルが前記回転子と一体となって回転する、マグナス式風力発電機の回転翼。
A first support shaft fixed to a rotation support member that extracts electric power by rotating;
A plurality of coils fixed to the first support shaft;
A substantially cylindrical barrel open at both ends;
A rotor fixed to one opening of the barrel;
An end cap closing the other opening of the barrel;
A plurality of permanent magnets fixed to the rotor,
The rotor is rotatably supported by the first support shaft via a plurality of first bearings,
The plurality of coils and the plurality of permanent magnets are arranged so as to operate as a brushless DC motor, and the rotating blades of the Magnus wind power generator are configured such that the barrel rotates integrally with the rotor.
前記回転子の、内側または前記回転支持部材側にラビリンス構造を設けた、請求項1に記載のマグナス式風力発電機の回転翼。   The rotor blade of the Magnus type wind power generator according to claim 1, wherein a labyrinth structure is provided on the inner side or the rotation support member side of the rotor. 前記第1の支持軸に連なる、前記複数のコイルが発生する熱を放熱する放熱部材を備え、
前記放熱部材は、前記回転支持部材を貫通して、前記バレルとは反対側に突出している、請求項1または2に記載のマグナス式風力発電機の回転翼。
A heat dissipating member that dissipates heat generated by the plurality of coils, connected to the first support shaft;
The rotor blade of a Magnus type wind power generator according to claim 1 or 2, wherein the heat radiating member penetrates the rotation support member and protrudes to the opposite side of the barrel.
前記エンドキャップは、前記第1の支持軸と中心軸が一致した第2の支持軸を有している、請求項1に記載のマグナス式風力発電機の回転翼。   The rotor blade of the Magnus type wind power generator according to claim 1, wherein the end cap has a second support shaft whose center axis coincides with the first support shaft. 前記エンドキャップは、中心に第1の貫通孔および第2の軸受けを有し、前記第2の軸受けを介して前記第1の支持軸によって回転可能に支持され、
前記第1の支持軸は、前記第1の貫通孔を貫通して前記エンドキャップから突出している、請求項1に記載のマグナス式風力発電機の回転翼。
The end cap has a first through hole and a second bearing in the center, and is rotatably supported by the first support shaft through the second bearing,
The rotor blade of the Magnus type wind power generator according to claim 1, wherein the first support shaft protrudes from the end cap through the first through hole.
前記エンドキャップには、少なくとも一つの第2の貫通孔が形成されている、請求項1に記載のマグナス式風力発電機の回転翼。   The rotor blade of the Magnus type wind power generator according to claim 1, wherein at least one second through hole is formed in the end cap. 前記回転子および前記エンドキャップによって囲まれる空間内に気流を発生させる気流発生手段を、前記空間内に備えた、請求項6に記載のマグナス式風力発電機の回転翼。   The rotor blade of the Magnus type wind power generator according to claim 6, further comprising an airflow generating means for generating an airflow in a space surrounded by the rotor and the end cap. 前記第1の支持軸に取り付けられた、前記バレルを加熱する加熱手段を備えた、請求項1に記載のマグナス式風力発電機の回転翼。   The rotor blade of the Magnus type wind power generator according to claim 1, further comprising heating means attached to the first support shaft for heating the barrel. 前記バレルの内面に、前記バレルの中心軸に対して平行なリブが形成されている、請求項1に記載のマグナス式風力発電機の回転翼。   The rotor blade of the Magnus type wind power generator according to claim 1, wherein a rib parallel to a central axis of the barrel is formed on an inner surface of the barrel. 前記バレルは、中心軸方向または円周方向に分割可能な複数個のバレル部分と、隣接する前記バレル部分を連結する連結部とで構成されている、請求項1に記載のマグナス式風力発電機の回転翼。   2. The Magnus wind power generator according to claim 1, wherein the barrel includes a plurality of barrel portions that can be divided in a central axis direction or a circumferential direction, and a connecting portion that connects the adjacent barrel portions. Rotor blades. 前記バレルの外面に、ディンプル状の凹みまたは突起が形成されている、請求項1に記載のマグナス式風力発電機の回転翼。   The rotor blade of the Magnus type wind power generator according to claim 1, wherein a dimple-like recess or protrusion is formed on an outer surface of the barrel. 前記バレルの外面に、前記バレルの中心軸に対して平行、垂直または螺旋状のリブが形成されている、請求項1に記載のマグナス式風力発電機の回転翼。   The rotor blade of a Magnus type wind power generator according to claim 1, wherein a rib that is parallel, perpendicular or spiral to the central axis of the barrel is formed on an outer surface of the barrel. 前記複数のコイルは、前記第1の支持軸方向に分割されており、
分割された前記コイル同士は、前記回転子の回転方向を基準として、ずらして配置されている、請求項1に記載のマグナス式風力発電機の回転翼。
The plurality of coils are divided in the first support axis direction;
The rotor blades of a Magnus type wind power generator according to claim 1, wherein the divided coils are arranged to be shifted with respect to the rotation direction of the rotor.
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