JP7100190B2 - 風力及び自給動力発電装置 - Google Patents

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Description

本発明は、風力発電装置に関し、特に風力及び自給動力発電装置に関する。
環境問題への意識が高くなり、再生エネルギーが重視され、風力発電が、再生エネルギーにおいて多くの割合を占める。小型の風力発電装置が、乗り物に設置され、或は、住宅の用電に用いられ、補助電力を提供する。大型の風力発電装置が、各国の再生エネルギーの発電について重要な部分とされている。これらの風力発電装置が、空気の流れによる風力で羽根を回転させて発電機を発電させる。
本発明は、従来の風力発電装置の構造と異なり、十分な電力を発生できる風力及び自給動力発電装置を提供する。
本発明は、課題を解決するための手段として、風力及び自給動力発電装置であって、風力を受けて回転する羽根と、前記羽根に伝動するように前記羽根と接続することで前記羽根の回転運動を伝動する伝動軸と、を有する羽根アセンブリと、前記伝動軸に伝動されるように接続されることで前記伝動軸に連動されて発電する第一発電機と、前記第一発電機に電気的に接続され、前記伝動軸に伝動するように接続され、前記第一発電機の電力によって前記伝動軸を回転させるモーターと、第二発電機、最大電力点追従制御器、及び蓄電部品を有する装置であって、前記第二発電機が前記伝動軸に伝動するように接続されることで前記伝動軸に連動されて発電し、前記最大電力点追従制御器が、前記第二発電機と前記蓄電部品の間に電気的に接続され、前記最大電力点追従制御器の制御において前記第二発電機が発電する電力を前記蓄電部品に貯蔵する発電装置と、を含むことを特徴とする風力及び自給動力発電装置を提供する。
本発明に係る１つの実施形態は、前記第一発電機が直流発電機であることを特徴とする上記の風力及び自給動力発電装置を提供する。
本発明に係る１つの実施形態は、前記モーターが直流モーターあることを特徴とする上記の風力及び自給動力発電装置を提供する。
本発明に係る１つの実施形態は、前記羽根が、渦巻き式羽根、螺旋式羽根、球形羽根あるいはルーバー式羽根であることを特徴とする上記の風力及び自給動力発電装置を提供する。
本発明に係る１つの実施形態は、前記蓄電部品が満タンになる際に、前記最大電力点追従制御器が前記第二発電機による発電量を降下させることを特徴とする上記の風力及び自給動力発電装置を提供する。
本発明に係る風力及び自給動力発電装置は従来の風力発電装置と異なり、本発明の風力及び自給動力発電装置の羽根が、第一発電機とモーターで形成する動力フィードバック構造によって、第二発電機に接続する。その中、伝動軸の回転が第一発電機を発電させ、モーターが第一発電機からの電力で回転して伝動軸を回転させることで、動力フィードバックを形成する。また、最大電力点追従制御器の設置により、第二発電機が最大パワー出力で電力を蓄電部品に貯蔵し、他の電気設備へ電力を提供する。
本発明に係る一つの実施例の風力及び自給動力発電装置を示す斜視図である。 本発明に係る一つの実施例の風力及び自給動力発電装置が走れる状態の乗り物に用いられることを示す斜視図である。 本発明に係るもう１つの実施例の風力及び自給動力発電装置を示す斜視図である。 本発明に係るもう一つの実施例の風力及び自給動力発電装置が走れる状態の乗り物に用いられることを示す側面図である。
以下、図１～図４に基づいて、本発明の実施形態について説明する。該当説明は本発明の実施形態の一つの例示にすぎず、本発明の実施形態を限定するものではない。
図１、２に示すように、本発明に係る一つの実施例の風力及び自給動力発電装置１００は、風力を受けて回転する羽根１１と、前記羽根１１に伝動するように前記羽根１１と接続することで前記羽根１１の回転運動を伝動する伝動軸１２と、を有する羽根アセンブリ１と、前記伝動軸１２に伝動されるように接続されることで前記伝動軸１２に連動されて発電する第一発電機２と、前記第一発電機２に電気的に接続され、前記伝動軸１２に伝動するように接続され、前記第一発電機２の電力によって前記伝動軸１２を回転させるモーターと、第二発電機４１、最大電力点追従制御器（Ｍａｘ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ、ＭＰＰＴ）４２、及び蓄電部品４３を有する装置であって、前記第二発電機４１が前記伝動軸１２に伝動するように接続されることで前記伝動軸１２に連動されて発電し、前記最大電力点追従制御器４２が、前記第二発電機４１と前記蓄電部品４３の間に電気的に接続され、前記最大電力点追従制御器４２の制御において前記第二発電機４１が発電する電力を前記蓄電部品４３に貯蔵する発電装置と、を含む。
本発明の風力及び自給動力発電装置１００は、固定の位置に設置することができ、或は、例えば、乗り物などの移動中の物体に設置することもできる。図２に示すように、羽根１１が乗り物の前方に向けられて、乗り物の走る速度が速いほど、羽根１１で受ける風力が大きくなり、回転数を上げる。
本実施例において、羽根アセンブリ１の羽根１１は渦巻き式羽根である。他の実施例において、羽根１１が、螺旋式羽根、球形羽根あるいはルーバー式羽根であることもできる。羽根１１の回転運動が、伝動軸１２を回転軸とする。伝動軸１２が一つの回転軸であり、羽根１１、第一発電機２、モーター３及び第二発電機４１を伝動するように接続し、羽根１１の動力を第一発電機２へ伝送する。他の実施例において、伝動軸１２が、ギア、ベルトプーリ、変速機などで伝動するように接続される複数の回転軸であることもできるので、羽根１１の動力を第一発電機２へ伝送することもできる。
詳細には、羽根１１が、風力を受けて回転する。羽根１１の回転数が一定値を超えたとき、伝動軸１２で第一発電機２を連動させて第一発電機２を発電させる。第一発電機２の電力送出端がモーター３の電力送入端に電気的に接続し、モーター３が第一発電機２の発電からの電力を受けて伝動軸１２を順行に回転させ、動力フィードバックを形成する。第一発電機２の発電量が大きいほど、モーター３が伝動軸１２を回転させる力が大きい。第二発電機４１が、伝動軸１２の回転によって発電する。また、最大電力点追従制御器４２の設置により、第二発電機４１が最大パワー出力で蓄電部品４３をチャージさせ、他の電気設備へ電力を提供する。
本実施例において、第一発電機２が直流発電機である。モーター３が対応する直流モーターである。他の実施例において、第一発電機２が交流発電機であり、モーター３が交流モーターであることもできる。
第一発電機２が直流発電機であると、出力電圧が１２Ｖ、２４Ｖ、３６Ｖ、４８Ｖ、６０Ｖ、７２Ｖ、８４Ｖや９６Ｖなどであることができる。最大電力点追従制御器４２が制御装置であり、第二発電機４１と蓄電部品４３の間に電気的に接続される。本実施例において、蓄電部品４３がバッテリーである。一般の運転状態で、最大電力点追従制御器４２が異なる風力の条件で最大電力点で作動することで、第二発電機４１が最大パワー出力で蓄電部品４３をチャージさせ、最適な電力使用効率がある。蓄電部品４３が満タンになったとき、最大電力点追従制御器４２が最大電力点で作動しないので、需要に応じて、第二発電機４１のパワー出力を下げることもできる。
図３、４に示すように、本発明に係るもう一つの実施例の風力及び自給動力発電装置１００ａは、図１に示す風力及び自給動力発電装置１００と概に同様であるが、主な区別としては、第一発電機２、モーター３及び第二発電機４１の回転軸上の排列の順序が異なることである。第一発電機２、モーター３及び第二発電機４１が同軸上になるように設置され、排列の順序が異なっても各部品の機能を影響しない。
当該分野の技術を熟知するものが分かるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の調節や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。
１００ 風力及び自給動力発電装置
１００ａ 風力及び自給動力発電装置
１ 羽根アセンブリ
１１ 羽根
１２ 伝動軸
２ 第一発電機
３ モーター
４ 発電装置
４１ 第二発電機
４２ 最大電力点追従制御器
４３ 蓄電部品

Claims (5)

  1. 風力及び自給動力発電装置であって、
    風力を受けて回転する羽根と、前記羽根に伝動するように前記羽根に接続することで前記羽根の回転運動を伝動する伝動軸と、を有する羽根アセンブリと、
    前記伝動軸に伝動されるように接続されることで前記伝動軸に連動されて発電する第一発電機と、
    前記第一発電機に電気的に接続され、前記伝動軸に伝動するように接続され、前記第一発電機の電力を直接に受けて前記第一発電機の電力によって前記伝動軸を回転させるモーターと、
    第二発電機、最大電力点追従制御器、及び蓄電部品を有する装置であって、前記第二発電機が前記伝動軸に伝動するように接続されることで前記伝動軸に連動されて発電し、前記最大電力点追従制御器が、前記第二発電機と前記蓄電部品の間に電気的に接続され、前記最大電力点追従制御器の制御において前記第二発電機が発電する電力を前記蓄電部品に貯蔵する発電装置と、
    を含み、
    前記第一発電機、前記モーター及び前記第二発電機が同軸上になるように前記伝動軸に設置されることを特徴とする風力及び自給動力発電装置。
  2. 前記第一発電機が直流発電機であることを特徴とする請求項１に記載する風力及び自給動力発電装置。
  3. 前記モーターが直流モーターあることを特徴とする請求項１に記載する風力及び自給動力発電装置。
  4. 前記羽根が、渦巻き式羽根、螺旋式羽根、球形羽根あるいはルーバー式羽根であることを特徴とする請求項１に記載する風力及び自給動力発電装置。
  5. 前記蓄電部品が満タンになる際に、前記最大電力点追従制御器が前記第二発電機による発電量を降下させることを特徴とする請求項１に記載する風力及び自給動力発電装置。
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