JP3238343U - 風力発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】風力により回転駆動ロスが極めて極小で効率が良く、しかもコンパクトな機構にした簡単構造な風力発電装置を提供する。【解決手段】入口をラッパ状にし、出口に向かって狭く絞って形成した風洞内に風力発電装置を配置し、前記風力発電装置は、回転羽根の周囲をドーナツリングで支持し、その両側面の周方向に同一磁極を揃えて第１永久磁石を配列し、前記ドーナツリングの外周に第２永久磁石を磁極を交互にして配列し、前記風洞は前記第１永久磁石の両側磁極面に沿って所定の間隔で第３永久磁石を反発関係で配列し、前記第２永久磁石の回転方向に沿って電磁コイルを配列する。【選択図】図１

Description

本考案は、風力発電装置に関する。

風力発電機或いは水力発電機は、回転軸に風又は水流を受けて回転する羽根を備え、該回転軸に発電モーターを連結しているのがスタンダードなタイプである。
これ等の発電機はいずれも回転軸の一端に羽根を他端に発電モーターを連結した長大なものである。したがって回転駆動ロスも大きい。

最近特許文献１で紹介の風洞発電の方法がある。
この技術の目的は、小規模構造の一般家庭用から中規模以上の業務施設用まで幅広い対応能力、安全性を有する風力発電装置の提供である。
そして特徴とする内容は「内部に発電機能部を収めた支柱Ｂに、口径の異なる内外二重の円筒からなり水平回転自在の風向性を有した風胴体Ａを回転動力部として載せ、円筒ドラム内壁に螺旋回転翼を固定して備え、風洞体Ａ内部を貫通する風力によって円筒ドラム自体が回転する。その回転を円筒ドラム外壁部に固定された円盤状ギヤーにより、発電機能部へギヤー伝達する。その回転伝達時の抵抗による反作用を制御する機能として風洞体Ａ風下に備えた方向舵の一部を任意可動の風向調整翼Ｃとする。内外二重構造の円筒風下側末端をそれぞれ外側へ拡大してそのディフューザ効果で風洞中央部の気流速度が増速される。加えて風胴体中心部に過剰風圧時の放圧調整バイパス機能を設ける。」である。

特開２０１３－８３２３７号公報「風洞発電の方法」

この従来の風洞発電装置は、特徴にあるように大変複雑な円筒ドラムを形成するが、螺旋回転翼の回転軸にギヤ－機構を介して発電機に連結する手段は従前と変わらず、回転駆動ロスも大きい。

本考案は風力により回転駆動ロスが極めて極小でしかもコンパクトな機構にした簡単構造な風力発電装置を提供する。

本考案は前記課題を満足するものであり、その技術的特徴は次の（イ）～（ロ）の通りである。
（イ）、入口をラッパ状にし、出口に向かって狭く絞って形成した風洞に風力発電装置を配置し、前記風力発電装置は、次の（１）又は（２）にしたことを特徴とする風力発電装置。
（１）前記風力発電装置は回転羽根を有し、前記回転羽根の周囲をドーナツリングで支持し、前記ドーナツリングの両側面の周方向に沿って同一磁極を揃えて第１永久磁石を配列し、前記ドーナツリングの外周に沿って第２永久磁石を磁極を交互にして配列した回転体を備え、前記風洞は内壁部に前記第１永久磁石の両側磁極面に沿って所定の間隔で第３永久磁石を反発関係で配列し、前記第２永久磁石の回転方向に沿って電磁コイルを配列してなる。
（２）前記風力発電装置は、回転羽根を有し、その先端部をドーナツリングで支持し、前記ドーナツリングに両磁極をドーナツリングの厚み方向に配し且つドーナツリングの周方向に沿って同一磁極を揃えた第４永久磁石を配列し、前記ドーナツリングの前後面各々に径方向に両磁極を配し且つドーナツリングの周方向に沿って同一磁極を揃えた第５永久磁石を配列し、前記ドーナツリングの外周に沿って第６永久磁石を磁極を交互にして配列してなり、前記風洞は、内壁部に前記ドーナツリングの厚み方向の前後面の各々に所定間隔で対面して支持リングを設け、前記両支持リングの対面側に、前記第４永久磁石の両磁極の各々に沿って反発関係で所定の間隔で第７永久磁石及び第８永久磁石を配列し、前記支持リングの径方向に両磁極を配して前記第５永久磁石の両磁極に反発関係で対面して各一対の第９永久磁石及び第１０永久磁石を各々配列し、前記両支持リング間の内壁に前記第６永久磁石の回転方向に沿って電磁コイルを固定配列してなる。
（ロ）、前記風洞の内壁を螺旋状に形成したことを特徴とする前記（イ）に記載の風力発電装置。

本考案の風力発電装置は、風洞をラッパ状に形成して風洞内の流速が漸増させて前記風力発電装置を設置するので、複数台設ければ風力発電装置を順次小型化して発電効率をすべて同等にすることができる。また風洞の内壁を螺旋状に形成することで風洞内の流速をさらに高めることが可能であり、したがって発電効率もすべて同等にアップすることが可能になる。
一方、前記風力発電装置は、前記回転羽根を第１永久磁石と風洞の両方の第３永久磁石により他の構造物とは無接触で回転するので回転駆動ロスが極めて極小である。また前記回転羽根と前記風洞とのコンパクト構造にしたものであり、製作的にも有利である。

また本考案の風力発電装置は、前記回転羽根の前記第４永久磁石が前記両支持リングに固定した前記第７永久磁石及び第８永久磁石に対して無接触で浮遊回転して回転風車の回転軸方向の振動を防止する。しかも前記回転羽根の第５永久磁石が前記第９永久磁石及び第１０永久磁石に対しても無接触で浮遊回転して回転羽根の径方向の振動を防止する。
この無接触浮遊回転機能により、回転羽根は回転駆動ロスが前記第６永久磁石と電磁コイル間の磁力吸引のみとなり極めて極小に軽減されると共に安定した回転作動をするので回転軸受けを原則不要となるが。回転軸受を設けることは一向に差し支えない。
また前記回転羽根と前記風洞とのコンパクト構造にしたものであり、製作的にも有利である。
本考案の風力発電装置は、一般の風力発電装置として、或いは図８の（１）（２）に示すように自家用車のボンネット下部の両側部から後部にかけて設けたラッパ状風洞内に、あるいは図９に示すようにトラックのルーフの前端から後部にかけて設けたラッパ状風洞内に設け、あるいは列車やドローンなどに併設して補助発電装置とする等々が揚げられ社会的利用価値が極めて高い。

本考案の実施例１を示す説明図であり図３の矢視Ａ－Ａから見た横断面説明図である。 図３の矢視Ｂ－Ｂから見た横断面説明図である。 図１矢視Ｃ－Ｃから見た縦断面説明図である。 本考案の実施例２を示す説明図であり風洞に風力発電装置を設けた一部縦断面説明図である。 図１に示すに風力発電装置の要部を拡大して示す説明図である。 図１の矢視Ａ－Ａから見た横断面説明図の上部半分を示す概略図。 図１の矢視Ｂ－Ｂから見た横断面説明図の上部半分を示す概略図。 乗用車などの走行用車両Ｃａのボンネット下部の両側部から後部にかけて設けた螺旋フインＦ付きのラッパ状の風洞ＦＤ内に本考案の風力発電装置Ｘ１又はＸ２を複数設置した例の側面概略図（１）と平面概略図（２）を示す。 トラックＴＲ等のルーフの前端から後部にかけて設けた螺旋フインＦ付きのラッパ状の風洞１０、２００内に本考案の風力発電装置Ｘ１又はＸ２を複数設置した例の側面概略図。

本考案の風力発電装置の実施例１を図１～図３と共に具体的に説明する。
本例の風力発電装置Ｘ１は、入口をラッパ状にし、出口に向かって狭く絞って形成した風洞本体１１と交換可能にした主風洞１０と回転体２０とからなる。
回転体２００は主風洞１０の中央部に回転羽根２１を位置させ、前記回転羽根２１の周囲を円形リング２２で支持し、前記円形リング２２の両側面の周方向に沿ってＳ同士、Ｎ同士と同一磁極を揃えて第１永久磁石２３を配列し、前記円形リング２２の外周に沿って発電用の第２永久磁石２４、２５を磁極ＮＳを交互に配列してある。

前記主風洞１０は、２分割型で開閉可能交換に形成され、前記第１永久磁石２３の両側磁極面ＳとＮに沿って所定の間隔で第３永久磁石１１、１２を第１永久磁石２３のＳ同士対面とＮ同士対面に反発関係で配列し、叉前記第２永久磁石２４，２５の回転方向に沿った内壁天面に電磁コイル２６を配列してなる。
主風洞１０の着脱機構は上記に限らず公知の機構を任意に採用することが可能であるが、必須条件ではない。

本実施例の風力発電装置Ｘ１は第１永久磁石２３と第３永久磁石１１、１２が反発関係配置のため回転体２０の回転は非接触で行われるので回転抵抗は極めて極小である。発電の他に電動モーター機能も備えているので、回転体２０の初動回転は、前記電磁コイル２６に数秒通電するのみでモーター機能を実施できる利便性を兼ね備えている優れものである。
また利用分野としてはドローンの中央部に水平に前記主風洞１００を位置させて設ければ上昇の際の発電が可能であり、また垂直に位置を変えれば水平飛行の際の発電が可能である。

次に、本考案の風力発電装置の実施例２を図４～図７と共に具体的に説明する。
本例の風力発電装置Ｘ２は、風力回転体１００と、入口をラッパ状にし、出口に向かって狭く絞って形成した風洞２００とその内壁部に設置の両支持リング２０１，２０２と電磁コイル３００とからなる。
風力回転体１００は、風洞２００の中央部において、回転風車１０１を有し、前記回転風車１０１の先端部をドーナツリング１０２で支持する。
前記ドーナツリング１０２には両磁極Ｎ，Ｓをリングの厚み方向に配し、且つドーナツリング１０２の周方向に沿って同一磁極（Ｎ同士、Ｓ同士）を揃えた第１永久磁石１０３を配列する。
前記ドーナツリング１０２の前後面各々において、径方向に両磁極Ｎ，Ｓを配し且つドーナツリング１０２の周方向に沿って同一磁極（Ｎ同士またはＳ同士）を揃えた一対の第２永久磁石１０４，１０５を配列する。
また前記ドーナツリング１０２の径方向に磁極を配し、且つ外周に沿って磁極を交互にして第３永久磁石１０６を配列する。

前記風洞２００は、前記ドーナツリング１０２の厚み方向の前後面の各々に所定間隔で支持リング２０１，２０３垂下設置する。
前記両支持リング２０１，２０３の対面側には、前記第１永久磁石１０３の両磁極の各々に沿って反発関係で所定の間隔で第４永久磁石２０３、２０４を配列する。
更に、前記支持リング２０１，２０３の対面側には、両磁極をリングの径方向に配して前記第２永久磁石１０４，１０５のそれぞれの対面磁極に対して反発関係で各一対の第５永久磁石２０５及び第６永久磁石２０６を前記支持リング２０１，２０３の週方向に沿って各々配列する。
叉、前記両支持リング２０１，２０３間の内壁には前記第３永久磁石１０６の回転方向に沿って電磁コイル３００を固定配列する。

而して、前記風力回転体１００の前記第１永久磁石１０３は、前記両支持リング２０１，２０２の前記第４永久磁石２０３及び第５永久磁石２０４に対して無接触で浮遊回転して回転風車１０１の回転軸方向の振動を防止する。
しかも前記風力回転体１００の第２永久磁石１０４は、第６永久磁石２０５及び第７永久磁石２０６に対しても無接触で浮遊回転して回転風車１０１の径方向の振動を防止する。
これらの無接触回転により、風力回転体１００は回転駆動ロスが極めて極小であると共に安定した浮遊回転作動をするので回転軸受けを原則不要となる。しかし回転軸受を設けることは一向に差し支えない。

前記各風力発電装置Ｘ１，又はＸ２は、一般の風力発電装置として、或いは図８の（１）（２）に示すように走行用乗用車Ｃａボンネット下部の両側部から後部にかけて設けた螺旋フィンＦ付きの二股のラッパ状風洞ＦＤ内に、あるいは図９に示すように貨物輸送トラックＴＲのルーフＲＦの前端から後部にかけて設けた螺旋フィンＲ付きのラッパ状風洞ＦＤ内に設け、あるいは列車やドローンなどに併設して補助発電装置とする等々が揚げられ社会的利用価値が極めて高い。

本考案は前述の優れた作用効果を呈するため、一般家庭は勿論、発電産業界に貢献する事、多大なものが有り産業上の利用可能性は充分である。

Ｘ１，Ｘ２：風力発電装置
１０：主風洞
１１：風洞本体
１２．１３：第３永久磁石
２０：回転体
２１：回転羽根
２２：円形リング
２３：第１永久磁石
２４、２５：第２永久磁石
２６：電磁コイル
１００：風力回転体
１０１：回転風車
１０２：ドーナツリング
１０３：第４永久磁石
１０４、１０５：第５永久磁石
１０６：第６永久磁石
２００：風洞
２０１，２０２：支持リング
２０３：第７永久磁石
２０４：第８永久磁石
２０５：第９永久磁石
２０６：第１０永久磁石
３００：電磁コイル

Claims (2)

1. 入口をラッパ状にし、出口に向かって狭く絞って形成した風洞に風力発電装置を配配置し、前記風力発電装置、次の（１）又は（２）にしたことを特徴とする風力発電装置。
   （１）前記風力発電装置は回転羽根を有し、前記回転羽根の周囲をドーナツリングで支持し、前記ドーナツリングの両側面の周方向に沿って同一磁極を揃えて第１永久磁石を配列し、前記ドーナツリングの外周に沿って第２永久磁石を磁極を交互にして配列した回転体を備え、前記風洞は内壁部に前記第１永久磁石の両側磁極面に沿って所定の間隔で第３永久磁石を反発関係で配列し、前記第２永久磁石の回転方向に沿って電磁コイルを配列してなる。
   （２）前記風力発電装置は、回転羽根を有し、その先端部をドーナツリングで支持し、前記ドーナツリングに両磁極をドーナツリングの厚み方向に配し且つドーナツリングの周方向に沿って同一磁極を揃えた第４永久磁石を配列し、前記ドーナツリングの前後面各々に径方向に両磁極を配し且つドーナツリングの周方向に沿って同一磁極を揃えた第５永久磁石を配列し、前記ドーナツリングの外周に沿って第６永久磁石を磁極を交互にして配列してなり、前記風洞は、内壁部に前記ドーナツリングの厚み方向の前後面の各々に所定間隔で対面して支持リングを設け、前記両支持リングの対面側に、前記第４永久磁石の両磁極の各々に沿って反発関係で所定の間隔で第７永久磁石及び第８永久磁石を配列し、前記支持リングの径方向に両磁極を配して前記第５永久磁石の両磁極に反発関係で対面して各一対の第９永久磁石及び第１０永久磁石を各々配列し、前記両支持リング間の内壁に前記第６永久磁石の回転方向に沿って電磁コイルを固定配列してなる。
2. 前記風洞の内壁を螺旋状に形成したことを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。

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