JP2016136833A - 発電機 - Google Patents
発電機 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016136833A JP2016136833A JP2016004212A JP2016004212A JP2016136833A JP 2016136833 A JP2016136833 A JP 2016136833A JP 2016004212 A JP2016004212 A JP 2016004212A JP 2016004212 A JP2016004212 A JP 2016004212A JP 2016136833 A JP2016136833 A JP 2016136833A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaft
- armature
- rotor
- generator according
- power generation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 40
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 8
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 claims description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)-N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C(=O)NCCC(N1CC2=C(CC1)NN=N2)=O VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 241001391944 Commicarpus scandens Species 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000011226 reinforced ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
- H02K7/1807—Rotary generators
- H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
- F03B13/26—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy
- F03B13/264—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy using the horizontal flow of water resulting from tide movement
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B1/00—Engines of impulse type, i.e. turbines with jets of high-velocity liquid impinging on blades or like rotors, e.g. Pelton wheels; Parts or details peculiar thereto
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B17/00—Other machines or engines
- F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
- F03B17/062—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially at right angle to flow direction
- F03B17/065—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially at right angle to flow direction the flow engaging parts having a cyclic movement relative to the rotor during its rotation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
- F03D3/005—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor the axis being vertical
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
- F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2786—Outer rotors
- H02K1/2787—Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/2789—Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
- H02K1/2791—Surface mounted magnets; Inset magnets
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
- H02K7/1807—Rotary generators
- H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
- H02K7/183—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines wherein the turbine is a wind turbine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2210/00—Working fluid
- F05B2210/16—Air or water being indistinctly used as working fluid, i.e. the machine can work equally with air or water without any modification
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2220/00—Application
- F05B2220/70—Application in combination with
- F05B2220/706—Application in combination with an electrical generator
- F05B2220/7064—Application in combination with an electrical generator of the alternating current (A.C.) type
-
- 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
- Y02E10/20—Hydro energy
-
- 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
- Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
-
- 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
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Abstract
【課題】良好に発電することができ、ブレードと回転軸との連結強度が高い発電機を提供する。【解決手段】ベース１は、長手状に延伸されたシャフト１１を有する。駆動ユニット２は、シャフト１１との間が発電空間として画成され、シャフト１１に対して回転自在に支持されるように、シャフト１１の外周に軸線Ｌ方向と直角の所定の間隔をおいて設けられた外側回転軸２１と、外力による駆動による動きにより外側回転軸２１が連動してシャフト１１に対して回転可能に、外側回転軸２１に径方向に突き出るように連結されて設けられたブレードモジュール２３と、を有する。複数の発電ユニット３は、ローターとステーターとにより誘導電流を生成するように軸線方向の間隔をおいて並ぶように発電空間に設けられている。【選択図】図１
Description
本発明は、発電機に関し、特には、風力や潮力、洋流等の力によってブレードを回転させることによって電力を得る発電機に関する。
近年、エネルギー利用の多様化および発電技術の向上により、環境に配慮したグリーン発電システムとして、風力や潮力、海洋等の自然エネルギーを利用してブレードを回転させる発電機が注目されている。その中で、建設基礎に対して水平に寝かせた回転軸に複数のブレードが垂直に立つように、互いに所定の間隔をおいて放射状に設けられた水平軸型や、基礎に対して垂直に立てた回転軸に複数のブレードが水平に置かれるように所定の間隔をおいて放射状に設けられた垂直軸型のものが実用化されている。
図７、図８は、従来から用いられている水平軸型発電機の一例を概略的に示している。図示の如く、例えば建設基礎に対して垂直方向に長手状に立設された支柱９と、この支柱９の上部設けられ、所定の空間８１が画成されたベース８と、ベース８に回転可能に取り付けられた駆動ユニット７と、ベース８の空間８１に取り付けられた発電ユニット６と、を備えている。駆動ユニット７は、ベース８内に設けられ、支柱９の長手方向と直角にベース８の空間８１から外部に突き出るように延伸されている回転軸７１と、回転軸７１の自身の軸心に垂直に立つように互いに所定の角度間隔をおいて放射状に設けられた複数、例えば３本のブレード７２と、を有する。発電ユニット６は、図８に示されたようにベース８内に取り付けられたステーター６１と、回転軸７１に回転軸７１及びステーター６１の間に取り付けられたローター６２と、を有する。このように構成された発電機は、ブレード７２が例えば風力で押されて動かされると、回転軸７１が自身の軸心を中心として回転し、ローター６２が連動してステーター６１に対して相対的に回転駆動され、誘導電流が発生して出力される。
発電ユニット６は、一般的に銅等を用いたコイルを含むが、製造コストの抑制のために、銅より電気伝導率が低いが安いアルミニウムや鉄等を含む合金材料を用いたコイルが使われることが多い。そのため、所定の電気伝導性を具えるために、アルミや鉄含有コイルの径を大きくしなければならないが、ベース８内の空間８１は限られており、コイル径を増大させると、コイルの巻き数が減るので、発電量が低下する問題点がある。
また、複数のブレード７２は、通常長尺のものであるので、回転軸７１の外部に突き出された部分を増大するに従ってブレード７２と回転軸７１の突出部分との連結面を増大しても限度があるため、強風等を受けて折れ易い問題点もある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、良好に発電することができ、且つ、ブレードと回転軸との連結強度が高い発電機を提供することを目的とする。
上記目的を達成するように、本発明に係る発電機は、自身内部の中央軸沿いの軸線に沿って延伸されたシャフトを有するベースと、前記シャフトとの間が発電空間として画成され、前記シャフトに対して回転自在に支持されるように、前記シャフトの外周に前記軸線沿いの方向である軸線方向と直角の所定の間隔をおいて設けられた外側回転軸と、外力による駆動による動きにより前記外側回転軸が連動して前記シャフトに対して回転可能に、前記外側回転軸に前記軸線方向と直角の方向である径方向に突き出るように連結されて設けられたブレードモジュールとを有する駆動ユニットと、前記発電空間に設けられており、前記外側回転軸と前記シャフトの間に前記外側回転軸に設けられたローターと、前記ローターと前記シャフトとの間に前記シャフトに取り付けられたステーターと、を有する複数の発電ユニットと、を備え、前記ローターが前記外側回転軸の回転に連動して前記ステーターに対して回転された時、前記発電ユニットが誘導電流を生成して出力することを特徴とする。
本発明に係る発電機によれば、外側回転軸が軸線方向に沿って長く延伸されるように形成されているので、外周の面積を拡大することができ、外側回転軸とブレードモジュールとの連結面を増加することができる。このため、ブレードモジュールが良好に支持されるように取り付けられることができるので、強風等により折れ易い問題点を解消し、長く使用することができる。また、外回転式なので、シャフトとの間に発電ユニットを配置する空間を多く留保することができ、発電ユニットをより多く配置することができるので、発電機を大型化する必要なく発電量が多く得られる。
以下、本発明に係る発電機におけるいくつかの実施例について図面を参照して説明する。なお、同一構成及び機能を有する構成要素については、同一番号を付してその説明を省略する。
（実施例１）
図１は、本発明に係る実施例１の水平軸型の発電機を概略的に示す斜視図、図２は、図１の一部を概略的に示す分解斜視図、図３は、図２の組合縦断面図である。図示の如く、実施例１に係る発電機は、ベース１と、駆動ユニット２と、複数の発電ユニット３と、を備えている。
図１は、本発明に係る実施例１の水平軸型の発電機を概略的に示す斜視図、図２は、図１の一部を概略的に示す分解斜視図、図３は、図２の組合縦断面図である。図示の如く、実施例１に係る発電機は、ベース１と、駆動ユニット２と、複数の発電ユニット３と、を備えている。
ベース１は、自身の中央軸沿いの軸線Ｌに沿って長手状に延伸されたシャフト１１と、シャフト１１が軸線Ｌ沿いに貫通するようにシャフト１１の外側に互いに軸線Ｌ沿いの軸線方向の所定間隔をおいて周設された複数のベアリング１２と、を有する。シャフト１１は、金属や、ガラスファイバー、鉄筋コンクリート、セラミック、木材等の材料によってつくられ、中実状又は中空状のものであるが、金属製のものであれば、シャフト１１の外周に絶縁材が環設される。なお、絶縁材は、電気的に絶縁する性質を有するならば、その材質に制限されない。
シャフト１１はまた、例えば、図１等に示されているように、ウェブ部と該ウェブ部の左右方向の両端から直角に下向きに突き出て形成された２つのフランジ部とによりＵの字形状に構成された支持フレーム１３のウェブ部がシャフト１１に貫通されて、フランジ部が建設基礎に立てられるように支持される。このように、支持フレーム１３はフランジ部を建設基礎に固定し又は、２つのフランジ部のそれぞれを所定の間隔をおいて設けられた建物のそれぞれに固定して高く上げられるように設けられもよい。また、シャフト１１は回転体に連動可能に取り付けられてもよい。なお、図示しないが、気流の向きをガイドするように導流板を付設してもよい。本例に係る発電機は、所定の軸線Ｌに沿う方向である軸線方向沿いに延伸されたシャフト１１が建設基礎（図示せず）に対して水平に設けられた水平軸型のものである。なお、軸線方向は、シャフト１１の自身の軸線Ｌに沿う方向であり、この例では、図１の正面視で左右方向である。
駆動ユニット２は、シャフト１１の外周に例えばシャフト１１と軸線方向と直角の所定の間隔をおいて、例えばベアリング１２を介してシャフト１１に対して回転自在に設けられた外側回転軸２１と、外側回転軸２１と一体連結されるように互いに所定の角度間隔をおいて外側回転軸２１の外周面に設けられた複数の取付座２２と、互いに所定の角度間隔をおいてそれぞれ対応する取付座２２に取り付けられた複数のブレードモジュール２３と、を有する。
外側回転軸２１は、シャフト１１が貫通して設けられるように軸線Ｌ沿いに長手状に延伸された中空状の管体を有する。
外側回転軸２１は、例えばアルミニウムや鉄等の金属や、ガラスファイバー、カーボンファイバー、他の高分子材料等によってつくられたものであるが、金属製のものであれば、外側回転軸２１の内周に絶縁材が環設される。なお、絶縁材は、電気的に絶縁する性質を有するならば、その材質に制限されない。
この例では、外側回転軸２１は、ベアリング１２を介してシャフト１１に対して相対的に回転可能にシャフト１１の外側に設けられ、外側回転軸２１とシャフト１１との間は発電空間２４として画成される。
取付座２２は、軸線Ｌ沿いに延伸されると共に外側回転軸２１の外周面に軸線Ｌと直角の径方向に突き出るようにリブ状に形成され、互いに所定の角度間隔をおいて外側回転軸２１に設けられている。
ブレードモジュール２３は、取付座２２の全長に亘って外側回転軸２１の外側から一面状に張り出るように径方向に突き出て設けられ、例えば数本のボルトで対応する取付座２２に固定される。この例では、各ブレードモジュール２３は、例えば図１、図２に示されているように、対応する取付座２２に覆うように設けられた枠体２３１と、枠体２３１に設けられた格子状ブレード２３２と、格子状ブレード２３２に設けられた可動ブレード２３３と、を有する。
格子状ブレード２３２は、可動ブレード２３３を収容して配置するスペース２３４を並列して画成するように例えば細い棒状体によって格子状に構成されている。
複数の可動ブレード２３３はそれぞれ、対応するスペース２３４に設けられ、スペース２３４を閉塞せずに開けるオープン状態と、スペース２３４を閉塞するように閉じるクローズ状態とにするように移動可能に設けられている。例えば風力等の力が例えば図４の左側から見た向きＦに沿って掛けられた場合、図１に示されたように、可動ブレード２３３は対応する格子状ブレード２３２に当接し、対応するスペース２３４を閉塞するクローズ状態になる。スペース２３４がすべて閉塞されて一面状になったブレードモジュール２３が例えば風力を受けると、図４におけるようにシャフト１１が時計回りの回転方向Ｔに回転される。その一方、他のブレードモジュール２３はシャフト１１の時計回りの回転で可動ブレード２３３が連動してその径方向の外側部分が反時計回りに動かされ、スペース２３４が閉塞されずに通風状態に開けられるオープン状態になる。このように、ブレードモジュール２３がスムーズに時計回りに回転駆動され、外側回転軸２１が連動して回転される。
複数の発電ユニット３は、軸線Ｌ沿いの軸線方向に一直線に並ぶように発電空間２４に設けられている。この例では、各発電ユニット３は、例えば図２等に示されているように、外側回転軸２１とシャフト１１との間に外側回転軸２１の内周面２１に設けられているローター３１と、ローター３１とシャフト１１との間にシャフト１１の外周面に取り付けられたステーター３２と、を有し、ローター３１がステーター３２に対して回転可能に設けられている。
ローター３１は、外側回転軸２１の内周面に周設された断面環状の外筒３１１と、外筒３１１にそれぞれ軸線Ｌの回りに所定の角度間隔をおいて互いに対向するように１８０°離れた両対極位置に相対的にシャフト１１の内向きに突き出て設けられた複数対、例えば３対の磁極３３と、を有する。
各対の磁極３３は、その一方の磁極３３と他方の磁極３３とが対向するように外筒３１１の内周面に内向きに設けられたコア部３３１と、磁界を発生させるようにコア部３３１に巻き回されたローターコイル３３３と、を有する。
コア部３３１は、外筒３１１と一体状に設けられ、例えば断面視Ｔの形状の複数枚の第１の磁気伝導シート３３２を軸線Ｌ方向沿いに並列するように重ねてなったものである。第１の磁気伝導シート３３２は、磁界強度を高めるように磁気伝導性材料によって作られる。なお、コア部３３１と外筒３１１とは、この例に制限されず、一つのブロック状の磁気伝導部材によって作られてもよい。
なお、この例では、手軽に組み立てるために、外筒３１１を設け、コア部３３１が外筒３１１と一体状に設けられているが、外筒３１１を省略してコア部３３１を外側回転軸２１の内周面に取り付けるようにしてもよい。
なお、ローターコイル３３３は、励起磁界を発生するように他励式、直巻式、分巻式又は複巻式に構成されてよい。又、磁極３３は、フェライト等の永久磁石を用いて磁界を励起してもよい。つまり、磁界の励起はこの例に制限されない。
ステーター３２は、外筒３１１よりもシャフト１１に近いシャフト１１の外周に周設された中空状の内筒３２１と、内筒３２１の外周面に互いに対向するように１８０°離れた両対極位置に相対的にシャフト１１の外向きに突き出て設けられた複数対、例えば３対のアーマチュア部材３４と、を有する。
アーマチュア部材３４は、その一方と他方とが対向するように内筒３２１の外周面に外向きに設けられたアーマチュア本体部３４１と、磁界を発生させるようにアーマチュア本体部３４１に巻き回されたアーマチュアコイル３４３と、を有する。
アーマチュア本体部３４１は、内筒３２１と一体状に設けられ、例えば断面視Ｔの形状の複数枚の第２の磁気伝導シート３４２によって軸線Ｌ方向沿いに並列して重ねてなったものである。第２の磁気伝導シート３４２は、磁界強度を高めるように磁気伝導性材料によって作られる。なお、アーマチュア本体部３４１と内筒３２１とは、この例に制限されず、一つのブロック状の磁気伝導部材によって作られてもよい。
なお、この例では、手軽に組み立てるために、内筒３２１を設け、アーマチュア本体部３４１が内筒３２１と一体状に設けられているが、内筒３２１を省略してアーマチュア本体部３４１をシャフト１１の外周面に取り付けるようにしてもよい。
なお、アーマチュアコイル３４３は、Ｙ形或いは△形に結線してもよく、対応する磁極３３が回転して通過した時に対応して誘導電流を生成して出力する。生成された誘導電流を出力する際、整流器（図示せず）によって生成された誘導電流を交流から直流に変換するようにしてもよい。
本実施例に係る発電機は、３対の磁極３３と３対のアーマチュア部材３４とから三相六極式に構成された発電機であるが、場合によって磁極３３とアーマチュア部材３４との使用数を多く或いは少なく調節することが可能である。例えば、ローター３１が１対の磁極３３を有し、ステーター３２が３対のアーマチュア部材３４を有する、三相二極式の発電機に構成されてもよく、又は、ローター３１が３対の磁極３３を有し、ステーター３２が１対のアーマチュア部材３４を有する、単相六極式の発電機に構成されてもよく、又は、ローター３１が６対の磁極３３を有し、ステーター３２が３対のアーマチュア部材３４を有する、三相十二極式の発電機に構成されてもよい。
次に、以上のように構成された実施例１に係る発電機の動作及び作用について説明する。例えば風力、潮力、洋流等によって、ブレードモジュール２３が押されて動かされる時、駆動ユニット２が連動してシャフト１１に対して動かされる。駆動ユニット２が回転されると、ローター３１が連動してステーター３２に対して回転されて誘導電流が生成される。このように、内側に設けられたシャフト１１が回転せず、シャフト１１の外側に設けられた駆動ユニット２が回転される構成を有する発電機が実現される。この発電機によれば、外側回転軸２１が左右方向沿いの軸線Ｌに沿って長く延伸されるように形成され、外周の面積を拡大することができ、取付座２２も左右方向沿いに延伸されるように形成され、外側回転軸２１との連結面を増加することができる。このため、ブレードモジュール２３が良好に支持されるように取り付けられることができるので、強風等により折れ易い問題点を解消し、長く使用することができる。
また、ブレードモジュール２３、シャフト１１及び外側回転軸２１は、軸線Ｌ沿いに延伸されてなったものであるため、発電空間２４の増大を図ることができ、また、増大した発電空間２４により多くの発電ユニット３が設けられることが可能となり、アーマチュアコイル３４３とローターコイル３３３の線径を大きくすることができる。また、アーマチュアコイル３４３とローターコイル３３３とは、導電性が良い例えば銅、銀、金等の金属を用いると、電力も多く生成されるのは言うまでもないが、導電性がやや良くないが安価なアルミ、アルミ合金、鉄、鉄合金等金属製のコイルを使う場合でも、増大した発電空間２４に発電ユニット３を多く取り付けることができるので、コイルの線径が大きい場合にコイルの巻き数が減って発電ユニット３による電力が低下してしまうといった問題が回避され、所要の発電量が得られ、且つ製造コストを低く抑制することができ、経済的である。
実施例１では、ローター３１は、所定の磁界及び誘導電流の発生のために、適当の対数の磁極３３を有し、ステーター３２は適当の対数のアーマチュア部材３４を有するように構成されたが、場合によってステーター３２に適当数の磁極３３を設け、ローター３１に適当数のアーマチュア部材３４を設け、スリップリング（図示せず）によって誘導電流を導出するように構成されてもよい。
なお、風力発電機を用いる際、自然の風は一定には発生しないので、電力を安定して出力するために、周波数を一定に保つ或いは周波数を変化させる装置を設けてもよい。
以上のように、本実施例１に係る発電機は、外部回転式の構成を有するので、発電ユニット３を配置する発電空間２４を多く留保することができ、発電ユニット３をより多く配置することができる。従って、発電機を大型化する必要なく発電量が多く得られる。また、導電性がやや良くないが安価な金属によって製造されたコイルを使う場合、コイルの線径が大きいとコイルの巻き数が減るため、発電ユニット３による電力が低下してしまうが、増大した発電空間２４に発電ユニット３を多く取り付けることができるので、所要の発電量が得られ、且つ製造コストを低く抑制することができ、経済的である。
（実施例２）
図５は、本発明に係る実施例２の発電機を概略的に示す斜視図である。この実施例２の発電機は、実施例１の構成とほぼ同じであるが、所定の軸線Ｌに沿う方向である軸線方向沿いに長く延伸されたシャフト１１が建設基礎（図示せず）に垂直に設けられた垂直型のものである。なお、軸線方向は、シャフト１１の自身の軸線Ｌに沿う方向であり、この例では、図５の正面視で上下方向である。シャフト１１は、例えば電信柱や、街路灯、鉄柱、建物の立柱等の長手状の柱体（図示せず）を用い、柱体の上端に例えば同軸又は柱体の柱軸と平行に高く取り付けられるものである。
図５は、本発明に係る実施例２の発電機を概略的に示す斜視図である。この実施例２の発電機は、実施例１の構成とほぼ同じであるが、所定の軸線Ｌに沿う方向である軸線方向沿いに長く延伸されたシャフト１１が建設基礎（図示せず）に垂直に設けられた垂直型のものである。なお、軸線方向は、シャフト１１の自身の軸線Ｌに沿う方向であり、この例では、図５の正面視で上下方向である。シャフト１１は、例えば電信柱や、街路灯、鉄柱、建物の立柱等の長手状の柱体（図示せず）を用い、柱体の上端に例えば同軸又は柱体の柱軸と平行に高く取り付けられるものである。
このように、本例に係る発電機は、ブレードモジュール２３を設けた取付座２２と外側回転軸２１との連結面を拡大することができるので、高く取付られた場合、強風に遭っても簡単に折れることはなくなる。また、シャフト１１に対してその回り（３６０°）のどの向きからの風でも利用することができるので、風の向きが一定でない所にも適用でき、また、グリーン電力手段として経済発展に寄与すると共にエネルギー創出と環境保護の両立が可能となる。
（実施例３）
図６は本発明に係る実施例３の発電機を概略的に示す斜視図である。この実施例３の発電機は、実施例１の構成とほぼ同じく水平型の発電機であるが、ブレードモジュール２３の格子状ブレード２３２はより長く延伸されている。格子状ブレード２３２の延伸部に、例えば風等が当てられるとお碗みたいな半球形に膨らむように布等の軽量・柔軟材質で作られた複数のカップ部２３５が設けられている。
図６は本発明に係る実施例３の発電機を概略的に示す斜視図である。この実施例３の発電機は、実施例１の構成とほぼ同じく水平型の発電機であるが、ブレードモジュール２３の格子状ブレード２３２はより長く延伸されている。格子状ブレード２３２の延伸部に、例えば風等が当てられるとお碗みたいな半球形に膨らむように布等の軽量・柔軟材質で作られた複数のカップ部２３５が設けられている。
以上のように構成された実施例３に係る発電機は、カップ部２３５によって例えば風にさらされる面積が増大するので、発電するための回転駆動力を高めることができ、短時間での発電量の増加を図ることができる。
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
本発明に係る発電機は、風力や潮力、洋流等の力によってブレードを回転させることによって電力を得る水平型又は垂直型発電機として有用である。
１ ベース
１１ シャフト
１２ ベアリング
１３ 支持フレーム
２ 駆動ユニット
２１ 外側回転軸
２２ 取付座
２３ ブレードモジュール
２３１ 枠体
２３２ 格子状ブレード
２３３ 可動ブレード
２３４ スペース
２３５ カップ部
２４ 発電空間
３ 発電ユニット
３１ ローター
３１１ 外筒
３２ ステーター
３２１ 内筒
３３ 磁極
３３１ コア部
３３２ 第１の磁気伝導シート
３３３ ローターコイル
３４ アーマチュア部材
３４１ アーマチュア本体部
３４２ 第２の磁気伝導シート
３４３ アーマチュアコイル
１１ シャフト
１２ ベアリング
１３ 支持フレーム
２ 駆動ユニット
２１ 外側回転軸
２２ 取付座
２３ ブレードモジュール
２３１ 枠体
２３２ 格子状ブレード
２３３ 可動ブレード
２３４ スペース
２３５ カップ部
２４ 発電空間
３ 発電ユニット
３１ ローター
３１１ 外筒
３２ ステーター
３２１ 内筒
３３ 磁極
３３１ コア部
３３２ 第１の磁気伝導シート
３３３ ローターコイル
３４ アーマチュア部材
３４１ アーマチュア本体部
３４２ 第２の磁気伝導シート
３４３ アーマチュアコイル
Claims (9)
- 自身内部の中央軸沿いの軸線に沿って延伸されたシャフトを有する、ベースと、
前記シャフトとの間が発電空間として画成され、前記シャフトに対して回転自在に支持されるように、前記シャフトの外周に前記軸線沿いの方向である軸線方向と直角の所定の間隔をおいて設けられた外側回転軸と、外力による駆動による動きにより前記外側回転軸が連動して前記シャフトに対して回転可能に、前記外側回転軸に前記軸線方向と直角の方向である径方向に突き出るように連結されて設けられたブレードモジュールと、を有する、駆動ユニットと、
前記発電空間に設けられており、前記外側回転軸と前記シャフトの間に前記外側回転軸に設けられたローターと、前記ローターと前記シャフトとの間に前記シャフトに取り付けられたステーターと、を有する、複数の発電ユニットと、を備え、
前記ローターが前記外側回転軸の回転に連動して前記ステーターに対して回転された時、前記発電ユニットが誘導電流を生成して出力することを特徴とする、発電機。 - 前記ステーターは、前記シャフトの外側に設けられた少なくとも１対のアーマチュア部材を有し、
前記ローターは、前記外側回転軸の内側に設けられた少なくとも１対の磁極を有し、
前記ローターが前記ステーターに対して回転された時に前記磁極が前記アーマチュア部材を通過して回されると誘導電流を生成して出力する、ことを特徴とする請求項１に記載の発電機。 - 前記ステーターは、前記シャフトの外側に設けられた少なくとも１対の磁極を有し、
前記ローターは、前記外側回転軸の内側に設けられた少なくとも１対のアーマチュア部材を有し、
前記ローターが前記ステーターに対して回転された時に前記磁極が前記アーマチュア部材を通過して回されると誘導電流を生成して出力する、ことを特徴とする請求項１に記載の発電機。 - 前記アーマチュア部材は、互いに対向する一対のアーマチュア本体部と、前記アーマチュア本体部のそれぞれに巻き回されたアーマチュアコイルと、を有し、
前記磁極は１対設けられ、それぞれは互いに対向するコア部と、前記コア部に巻き回されたローターコイルを有する、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の発電機。 - 前記コア部は、複数枚の第１の磁気伝導シートによって前記軸線方向に並列して重ねてなったものであり、
前記アーマチュア本体部は、複数枚の第２の磁気伝導シートによって前記軸線方向に並列して重ねてなったものである、ことを特徴とする請求項４に記載の発電機。 - 前記アーマチュア部材は、所定の角度間隔をおいて互いに対向するように、両対極位置に互いに対向する３対のアーマチュア本体部と、前記アーマチュア本体部のそれぞれに巻き回されたアーマチュアコイルと、を有し、
前記磁極は３対が所定の角度間隔をおいて設けられ、それぞれは、互いに対向する両対極位置に互いに対向するコア部と、前記コア部に巻き回されたローターコイルを有する、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の発電機。 - 前記発電機は、前記シャフトが建設基礎に対して水平に設けられた水平軸型のものである、ことを特徴とする請求項１に記載の発電機。
- 前記発電機は、前記シャフトが建設基礎に対して垂直に設けられた垂直軸型のものである、ことを特徴とする請求項１に記載の発電機。
- 前記駆動ユニットは更に、前記ブレードモジュールが取り付けられるように、それぞれが前記軸線方向に沿って延伸され、互いに所定の角度間隔をおいて前記外側回転軸の外周面に前記軸線方向と直角に突き出て設けられた複数の取付座を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の発電機。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW104102349A TW201628317A (zh) | 2015-01-23 | 2015-01-23 | 發電機 |
| TW104102349 | 2015-01-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016136833A true JP2016136833A (ja) | 2016-07-28 |
Family
ID=56433889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016004212A Pending JP2016136833A (ja) | 2015-01-23 | 2016-01-13 | 発電機 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20160218592A1 (ja) |
| JP (1) | JP2016136833A (ja) |
| CN (1) | CN105827063A (ja) |
| DE (1) | DE102016200450A1 (ja) |
| TW (1) | TW201628317A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201715150A (zh) * | 2015-10-27 | 2017-05-01 | guo-zhang Huang | 流力發電裝置 |
| CN109067086B (zh) * | 2018-09-10 | 2023-08-22 | 罗中岭 | 一种微动力发电装置 |
| CN109441551B (zh) * | 2018-12-29 | 2021-04-06 | 中国科学院理化技术研究所 | 双向透平及双向透平发电设备 |
| CN113839519B (zh) * | 2021-09-16 | 2023-01-03 | 赵唯咏 | 一种管道型中水发电机 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3740565A (en) * | 1971-04-26 | 1973-06-19 | Adams B | Air driven modular tandem electrical generator |
| US3876925A (en) * | 1974-01-02 | 1975-04-08 | Christian Stoeckert | Wind turbine driven generator to recharge batteries in electric vehicles |
| US4291235A (en) * | 1979-02-26 | 1981-09-22 | Bergey Jr Karl H | Windmill |
| US6975045B2 (en) * | 2004-03-02 | 2005-12-13 | Mag Power Japan Kabushiki Kaisha | Wind power generating system |
| US7077628B1 (en) * | 2004-04-12 | 2006-07-18 | Acord Robert J | Wind machine with independent fabric |
| US7109599B2 (en) * | 2004-05-05 | 2006-09-19 | Watkins Philip G | Omni-directional wind turbine electric generation system |
| US7279803B1 (en) * | 2005-04-17 | 2007-10-09 | Kenneth Randall Bosley | Ocean current power generator |
| US7918648B1 (en) * | 2006-12-28 | 2011-04-05 | Simnacher Larry W | Windpower generator apparatus |
| US8177481B2 (en) * | 2007-09-10 | 2012-05-15 | Ray-Hung Liang | Vertical axis wind turbine |
| US8888438B2 (en) * | 2008-10-08 | 2014-11-18 | Glenn L. Beane | Moment of inertia system for producing energy through the action of wind |
| US20100233919A1 (en) * | 2009-03-12 | 2010-09-16 | Ersoy Seyhan | Check valve turbine |
| US8536725B2 (en) * | 2010-02-27 | 2013-09-17 | Mehboob Lakhani | Compact wind and water turbine systems |
| US9297361B2 (en) * | 2010-02-27 | 2016-03-29 | Mehboob Lakhani | Compact wind and water turbine |
| US9011096B2 (en) * | 2012-06-01 | 2015-04-21 | Max Su | Vertical axis wind turbine blade |
-
2015
- 2015-01-23 TW TW104102349A patent/TW201628317A/zh unknown
- 2015-09-18 CN CN201510597896.0A patent/CN105827063A/zh active Pending
-
2016
- 2016-01-13 JP JP2016004212A patent/JP2016136833A/ja active Pending
- 2016-01-15 DE DE102016200450.6A patent/DE102016200450A1/de not_active Withdrawn
- 2016-01-15 US US14/996,272 patent/US20160218592A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105827063A (zh) | 2016-08-03 |
| US20160218592A1 (en) | 2016-07-28 |
| DE102016200450A1 (de) | 2016-08-11 |
| TW201628317A (zh) | 2016-08-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101816042B1 (ko) | 디스크 발전기 | |
| KR101239077B1 (ko) | 발전기모듈 및 이를 구비한 풍력발전장치 | |
| KR101205674B1 (ko) | 개량된 형태의 저속발전기 | |
| KR101454805B1 (ko) | 발전기 | |
| JP2016136833A (ja) | 発電機 | |
| KR20200065468A (ko) | 마그넷 발전기 | |
| TW201715150A (zh) | 流力發電裝置 | |
| JP2006094645A (ja) | 永久磁石を用いた回転界磁型の同期発電機および風力発電装置 | |
| KR101324546B1 (ko) | 양극 평형을 이용한 시간차 발전기 | |
| KR101230054B1 (ko) | 슬롯이 있는 소형 풍력발전기용 종축자속형 영구자석 동기발전기 | |
| EP3512082A1 (en) | Magnetic device suitable for use as a power generator or drive motor | |
| KR101872262B1 (ko) | 마그넷 발전기 | |
| KR101276000B1 (ko) | 비자성 회전자 이너 아우터 고정자 발전기의 구조 | |
| KR100970435B1 (ko) | 하이브리드 풍력 발전기 | |
| US20100038987A1 (en) | Motors Having a Hyperbolic Cosine Curve Shape | |
| CN106921227A (zh) | 一种无换向器永磁直流电机 | |
| KR101683779B1 (ko) | 스위치드 릴럭턴스 모터 | |
| JP2014204644A (ja) | モノポール構成の発電機 | |
| CN103259366A (zh) | 一种风力发电装置 | |
| TWM502286U (zh) | 發電機 | |
| KR20140008496A (ko) | 전기자유닛 및 이를 구비한 회전기 | |
| CN203368277U (zh) | 一种磁通路式新型发电机 | |
| KR100986654B1 (ko) | 발전기 및 이를 포함하는 풍력발전시스템 | |
| KR20130102315A (ko) | 대용량 발전기 | |
| JP2010239807A (ja) | 電磁気力発生素子構造 |