JPWO2012023203A1 - Wind power generator - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、異物の衝突に対する安全性に優れ、風エネルギーの大小に応じた発電出力の調整範囲が広く、実際の電力需要の大小に柔軟に対応でき、設置や組み立て等の施工の容易化、低価格化を図ることができる風力発電装置を提供する。【解決手段】本発明は、複数の垂直支柱部122と、その下端側、上端側を各々連結する下部枠部131、上部枠部132とを用いて、内部に自然風が流通する収容空間130を形成した枠体121と、収容空間130に、軸心上下固定支持構造で垂直配置した垂直軸型の風車部112及びこの風車部112の上側、下側両方に配置した2個構成の発電部1を有する風力発電手段111と、枠体121を構成する複数の垂直支柱部122の下端部、上端部に各々設けた他部材との固定連結用の連結機構部141と、風車部112の回転状態に応じて前記2個構成の発電部1の発電出力制御、制動制御を行う制御手段180と、を有し、枠体121を、設置面200上に単段で、又は、2段以上N(Nは正の正数)段にわたるタワー状の積み上げ状態で配置可能としたものである。【選択図】図1The present invention is excellent in safety against collision of foreign matter, has a wide adjustment range of power generation output according to the magnitude of wind energy, can flexibly respond to actual power demand, and can be used for installation and assembly work. Provided is a wind turbine generator that can be easily and inexpensively provided. The present invention uses a plurality of vertical struts 122, a lower frame part 131 and an upper frame part 132 that respectively connect the lower end side and the upper end side thereof, and an accommodation space 130 in which natural wind circulates. A vertical shaft type windmill portion 112 vertically arranged with a shaft center vertical fixed support structure in the housing space 130, and a two-generation power generation portion arranged on both the upper side and the lower side of the windmill portion 112. The wind power generation means 111 having 1, the lower end portions of the plurality of vertical strut portions 122 constituting the frame body 121, the connection mechanism portion 141 for fixed connection with other members respectively provided at the upper end portions, and the rotation of the windmill portion 112 Control means 180 that performs power generation output control and braking control of the two-part power generation unit 1 according to the state, and the frame body 121 is provided on the installation surface 200 in a single stage or two or more stages N (N is a positive positive number) Tower-like stacking over steps In which the can be arranged in a state. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、風力発電装置に関し、詳しくは、異物の衝突に対する安全性に優れ、また、風エネルギーの大小に応じた発電出力の調整範囲が広く、電力需要場所での実際の電力需要の大小に柔軟に対応できるとともに、設置や組み立て等の施工の容易化、低価格化を図ることができる風力発電装置に関するものである。   The present invention relates to a wind power generator, and more particularly, is excellent in safety against collision of foreign matter, and has a wide adjustment range of power generation output according to the magnitude of wind energy, so that the actual power demand at a power demand place is large or small. The present invention relates to a wind turbine generator that can be flexibly adapted and can be easily installed and assembled and can be reduced in price.

近年、有害排出ガス削減による自然環境保護、自然エネルギー活用の観点から、世界各国で自然風のエネルギーを利用した風力発電システムの開発が進められ、実際に設置、運転されている。   In recent years, wind power generation systems using natural wind energy have been developed and installed and operated in various countries around the world from the viewpoints of protecting the natural environment by reducing harmful emissions and utilizing natural energy.

しかし、従来の風力発電システムの場合、風通しのよい市街地の高台や丘陵地域、さらには海岸近く等に設置される単体での発電出力が大きいものが殆どであり、このような風力発電システムは施工が難しく、また、施工コストもかなりの高額になることが知られている。   However, in the case of conventional wind power generation systems, most of the wind power generation systems installed on the hills and hills of a well-ventilated urban area and near the coast have large power output. It is known that the construction cost is also very high.

また、従来から、ビルデイングの屋上や家屋の屋根上、さらには市街地近傍の丘陵地域等に設置される比較的発電出力が小さい風力発電装置も知られている。   Conventionally, a wind power generator with a relatively small power generation output installed on the roof of a building, on the roof of a house, or in a hilly area near an urban area is also known.

これらの風力発電装置の場合、一旦設置された後においては、発電出力の変更は困難で実際の電力需要に必ずしも対応していないものも多い。   In the case of these wind power generators, once installed, it is difficult to change the power generation output, and there are many that do not always correspond to the actual power demand.

特許文献1には、鋼製パイプを使用した平面視三角形状を呈する枠を用い、組み立て積み上げ式のコンポーネント式小型風力発電装置が提案されている。   Patent Document 1 proposes a component-type small wind power generator that is assembled and stacked using a frame having a triangular shape in plan view using a steel pipe.

しかし、この小型風力発電装置の場合には、強風に対する風力発電手段自体の揺れ対策や、例えば板片、木の枝等のような異物の飛来に対する風力発電手段の防護が必ずしも十分ではないもの推定される。   However, in the case of this small wind power generation device, it is estimated that the countermeasures against the shaking of the wind power generation means itself against strong winds and the protection of the wind power generation means against the invasion of foreign matters such as board pieces, tree branches, etc. are not necessarily sufficient. Is done.

特開2005−233015号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-233015

本発明が解決しようとする問題点は、異物の衝突に対する安全性に優れ、また、風エネルギーの大小に応じた発電出力の調整範囲が広く、電力需要場所での実際の電力需要の大小に柔軟に対応できるとともに、設置や組み立て等の施工の容易化、低価格化を図ることができるような風力発電装置が存在しない点である。   The problems to be solved by the present invention are excellent in safety against foreign object collisions, and have a wide adjustment range of power generation output according to the magnitude of wind energy, so that it can be flexibly adjusted to the actual power demand at the power demand location. In addition, there is no wind power generation apparatus that can be easily installed and assembled and can be reduced in price.

本発明に係る風力発電装置は、異物衝突防護用の複数の垂直支柱部と、複数の垂直支柱部の下端側、上端側を各々連結する下部枠部、上部枠部とを用いて、内部に自然風が流通する収容空間を形成した立体形状の枠体と、前記枠体の収容空間に、軸心上下固定支持構造で垂直配置した垂直軸型の風車部及びこの風車部の上側、下側両方に配置した前記風車部の回転力により発電する2個構成の発電部とを有する風力発電手段と、前記枠体を構成する複数の垂直支柱部の下端部、上端部に各々設けた他部材との固定連結用の連結機構部と、前記風車部の回転状態に応じて前記2個構成の発電部の発電出力制御、制動制御を行う制御手段と、を有し、前記風力発電手段を収容した枠体を、設置面上に単段で、又は、2段以上N(Nは正の正数)段にわたるタワー状の積み上げ状態で配置可能としたことをことを最も主要な特徴とする。   A wind turbine generator according to the present invention uses a plurality of vertical support portions for foreign object collision protection, a lower frame portion and an upper frame portion respectively connecting lower end sides and upper end sides of the plurality of vertical support posts, A three-dimensional frame that forms a housing space through which natural wind circulates, a vertical shaft type windmill portion that is vertically arranged in the housing space of the frame with an axially fixed support structure, and upper and lower sides of the windmill portion Wind power generation means having two power generation units that generate power by the rotational force of the wind turbine unit disposed on both sides, and other members provided on the lower end and upper end of the plurality of vertical struts constituting the frame And a control means for performing power generation output control and braking control of the two power generation sections according to the rotation state of the windmill section, and accommodates the wind power generation means Single frame on the installation surface, or two or more stages (N is a positive positive number) The most important feature that in that the positionable tower-like stacked state Wataru.

請求項1、2記載の発明によれば、異物の衝突に対する安全性に優れ、また、2個構成の発電部の採用により風エネルギーの大小に応じた発電出力の調整範囲が広く、電力需要場所での実際の電力需要の大小に柔軟に対応できるとともに、軸心上下固定支持構造の採用により、強風に対しても風力発電手段の揺れ等を防止でき安定した運転を長期にわたって維持できる、さらに設置や組み立て等の施工の容易化、低価格化を図ることができる風力発電装置を提供できる。   According to the first and second aspects of the present invention, it is excellent in safety against collision of foreign matter, and the adjustment range of the power generation output according to the magnitude of wind energy is wide by adopting the two power generation units, and the place where power is demanded In addition to being able to flexibly respond to the actual power demand at the plant, the use of a fixed shaft support structure prevents the wind power generation means from shaking even in strong winds, allowing stable operation to be maintained over a long period of time. And a wind power generator capable of facilitating construction and assembling and reducing costs.

請求項3、4記載の発明によれば、請求項1又は2記載の発明と同様な効果を奏するとともに、フロート構造による、又は、磁石による浮上軸受部を採用したことにより、大型、大重量の風車部の場合においても横揺れを伴うことなく高精度に、かつ、低騒音の安定した状態で回転可能に軸支し、かつ、そのスラスト荷重を相殺し又は大幅に低減した状態で軸支することができ、安定して風力による発電出力を得ることができる風力発電装置を提供できる。   According to the third and fourth aspects of the invention, the same effect as that of the first or second aspect of the invention can be achieved, and a floating bearing portion using a float structure or a magnet can be used to achieve a large and heavy weight. Even in the case of a wind turbine part, it is pivotally supported with high accuracy without rolling and in a stable state with low noise, and with a thrust load canceled or greatly reduced. Therefore, it is possible to provide a wind turbine generator that can stably obtain a power generation output by wind power.

請求項5記載の発明よれば、枠体を三本の垂直支柱部と下部枠部、上部枠部を組み合わせた三角塔状の構成の基に、請求項1又は2記載の発明と同様な効果を奏する風力発電装置を提供できる。   According to the invention described in claim 5, the same effect as that of the invention described in claim 1 or 2 is obtained based on a triangular tower-like configuration in which the frame body is a combination of three vertical support portions, a lower frame portion, and an upper frame portion. Can be provided.

請求項6記載の発明よれば、枠体を四本の垂直支柱部と下部枠部、上部枠部を組み合わせた四角塔状の構成の基に、請求項1又は2記載の発明と同様な効果を奏する風力発電装置を提供できる。   According to the invention described in claim 6, the same effect as that of the invention described in claim 1 or 2 is obtained on the basis of a quadrangular tower-like structure in which the frame body is a combination of four vertical support portions, a lower frame portion, and an upper frame portion. Can be provided.

請求項7乃至9記載の発明によれば、請求項5又は6記載の発明に係る風力発電装置において、フロート構造による、又は、磁石による浮上軸受部を採用したことにより、大型、大重量の風車部の場合にも対応し、安定して風力による発電出力を得ることができる風力発電装置を提供できる。   According to the seventh to ninth aspects of the invention, in the wind turbine generator according to the fifth or sixth aspect of the invention, a large-sized and heavy-weight windmill is realized by adopting a floating bearing portion with a float structure or a magnet. It is possible to provide a wind turbine generator that can stably generate power output by wind power.

請求項10記載の発明よれば、請求項2、5又は6のいずれかに記載の発明において、発電部にアウターロータ・コアレス同軸反転式の発電機を採用しているので、請求項2、5又は6の各発明の各風力発電装置の発電効率をも高めることができる。   According to the invention of claim 10, in the invention of claim 2, 5 or 6, an outer rotor / coreless coaxial inversion generator is adopted for the power generation section. Or the power generation efficiency of each wind power generator of each invention of 6 can also be improved.

請求項11、12記載の発明よれば、請求項2、5又は6のいずれかに記載の発明において、太陽光発電パネルを付加した構成とすることにより、上記各効果を各々奏し、かつ、風力、太陽光双方の自然エネルギーを利用したハイブリッド型の風力発電装置を提供することができる。   According to the invention of Claims 11 and 12, in the invention of any one of Claims 2, 5 or 6, the solar power generation panel is added to each of the above effects and wind power. In addition, a hybrid wind power generator using natural energy of both sunlight can be provided.

図1は本発明の実施例1に係る風力発電装置単体の概略斜視図である。である。FIG. 1 is a schematic perspective view of a single wind power generator according to Embodiment 1 of the present invention. It is. 図2は本発明の実施例1に係る風力発電装置の風車部、発電部、枠体の連結状態を示す部分拡大概略図である。FIG. 2 is a partially enlarged schematic view showing a connected state of the wind turbine unit, the power generation unit, and the frame body of the wind turbine generator according to Embodiment 1 of the present invention. 図3は本発明の実施例1に係る垂直支持体、発電機、風車軸の連結状態を示す部分拡大図である。FIG. 3 is a partially enlarged view showing a connected state of the vertical support body, the generator, and the wind turbine shaft according to the first embodiment of the present invention. 図4は本発明の実施例1に係る発電機の部分拡大概略断面図である。FIG. 4 is a partially enlarged schematic cross-sectional view of the generator according to Embodiment 1 of the present invention. 図5は本発明の実施例1に係る風力発電装置の浮上軸受部の一例を示す概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of a floating bearing portion of the wind turbine generator according to Embodiment 1 of the present invention. 図6は本発明の実施例1に係る風力発電装置の浮上軸受部の他例を示す概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing another example of the levitation bearing portion of the wind turbine generator according to Embodiment 1 of the present invention. 図7は本発明の実施例1に係る風力発電装置の制御系を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a control system of the wind turbine generator according to Embodiment 1 of the present invention. 図8は本発明の実施例1に係る風力発電装置を多段に積み上げた状態を示す概略斜視図である。FIG. 8 is a schematic perspective view showing a state in which the wind turbine generators according to Embodiment 1 of the present invention are stacked in multiple stages. 図9は本発明の実施例1に係る風力発電装置における枠体の上面に太陽光パネルを付加した構成を示す概略斜視図である。FIG. 9 is a schematic perspective view showing a configuration in which a solar panel is added to the upper surface of the frame in the wind turbine generator according to Embodiment 1 of the present invention. 図10は本発明の実施例1に係る風力発電装置における枠体の側面に太陽光パネルを付加した構成を示す概略斜視図である。FIG. 10 is a schematic perspective view showing a configuration in which a solar panel is added to the side surface of the frame body in the wind turbine generator according to Embodiment 1 of the present invention. 図11は本発明の実施例2に係る風力発電装置単体の概略斜視図である。である。FIG. 11 is a schematic perspective view of a single wind turbine generator according to Embodiment 2 of the present invention. It is. 図12は本発明の実施例1に係る風力発電装置を多段に積み上げた状態を示す概略斜視図である。FIG. 12 is a schematic perspective view showing a state in which the wind turbine generators according to Embodiment 1 of the present invention are stacked in multiple stages. 図13は本発明の実施例1に係る風力発電装置単体の他例を示す概略斜視図である。FIG. 13: is a schematic perspective view which shows the other example of the wind power generator single-piece | unit based on Example 1 of this invention. 図14は本発明の実施例2に係る風力発電装置単体の他例を示す概略斜視図である。FIG. 14 is a schematic perspective view showing another example of a single wind turbine generator according to Embodiment 2 of the present invention.

本発明は、異物の衝突に対する安全性に優れ、また、風エネルギーの大小に応じた発電出力の調整範囲が広く、電力需要場所での実際の電力需要の大小に柔軟に対応できるとともに、設置や組み立て等の施工の容易化、低価格化を図ることができる風力発電装置を提供するという目的を、異物衝突防護用の複数の垂直支柱部と、複数の垂直支柱部の下端側、上端側を各々連結する下部枠部、上部枠部とを用いて、内部に自然風が流通する収容空間を形成した平面視多角形状を呈する立体形状の枠体と、前記枠体の収容空間に、軸心上下固定支持構造で垂直配置した垂直軸型の風車部及びこの風車部の上側、下側両方に配置した前記風車部の回転力により発電するアウターロータ・コアレス同軸反転式の2個構成の発電部とを有する風力発電手段と、前記風力発電手段に組み込んだ前記垂直軸型の風車部を浮上状態で回転可能に軸支し、そのスラスト荷重を分担する浮上軸受部と、前記枠体を構成する複数の垂直支柱部の下端部、上端部に各々設けた他部材との固定連結用の連結機構部と、前記風車部の回転状態に応じて前記2個構成の発電部の発電出力制御、制動制御を行う制御手段と、を有し、前記風力発電手段を収容した枠体を、設置面上に単段で、又は、2段以上N(Nは正の正数)段にわたるタワー状の積み上げ状態で配置可能とした構成により実現した。   The present invention is excellent in safety against collision of foreign matter, has a wide adjustment range of power generation output according to the magnitude of wind energy, can flexibly respond to the magnitude of actual power demand at the power demand place, For the purpose of providing a wind turbine generator that can facilitate construction and reduce the cost of assembly, etc., a plurality of vertical struts for foreign object collision protection, and a lower end side and an upper end side of a plurality of vertical struts are provided. A three-dimensional frame having a polygonal shape in plan view in which an accommodation space in which natural wind flows is formed using a lower frame portion and an upper frame portion that are connected to each other, and an axial center in the accommodation space of the frame body A vertical shaft type windmill unit vertically arranged with a vertically fixed support structure, and an outer rotor / coreless coaxial inversion type two-part power generation unit that generates electric power by the rotational force of the windmill unit arranged on both the upper side and the lower side of the windmill unit Wind power hand with The vertical shaft type wind turbine unit incorporated in the wind power generation means is rotatably supported in a floating state, and a floating bearing portion for sharing the thrust load thereof, and a plurality of vertical strut portions constituting the frame body A connection mechanism portion for fixed connection with other members provided at the lower end portion and the upper end portion, and a control means for performing power generation output control and braking control of the two power generation portions according to the rotation state of the windmill portion, The frame body containing the wind power generation means can be arranged in a single stage on the installation surface or in a tower-like stacked state extending over two or more stages (N is a positive positive number). Realized by configuration.

以下に本発明の実施例1に係る風力発電装置について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, a wind turbine generator according to Embodiment 1 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本実施例1に係る風力発電装置120は、図1、図2、図3に示すように、異物衝突防護用の三本の中空の垂直支柱部122と、前記三本の垂直支柱部122の下端側、上端側を各々連結する下部枠部131、上部枠部132とを用いて、内部に自然風が流通する収容空間130を形成した直方体形状(又は立方体形状)の枠体121と、前記枠体121の収容空間130内に、前記枠体121の上部枠部132、下部枠部131による軸心上下固定支持構造で垂直配置した垂直軸・垂直翼型の風車部112及びこの風車部112の回転力により発電するアウターロータ・コアレス同軸反転式の2個の発電機(例えば三相交流発電機)G1、G2からなる発電部1とを有する風車部112、発電部1直結構造の風力発電手段111と、前記枠体121を構成する三本の垂直支柱部122の下端部、上端部に各々設けた他部材との固定連結用の連結機構部141と、を有している。   As shown in FIGS. 1, 2, and 3, the wind turbine generator 120 according to the first embodiment includes three hollow vertical struts 122 for foreign object collision protection, and the three vertical struts 122. Using the lower frame 131 and the upper frame 132 that connect the lower end side and the upper end side, respectively, a rectangular parallelepiped (or cubic shape) frame body 121 in which an accommodation space 130 in which natural wind flows is formed, In the housing space 130 of the frame body 121, a vertical axis / vertical airfoil type windmill part 112 vertically arranged with an axial center fixed support structure by the upper frame part 132 and the lower frame part 131 of the frame body 121 and the windmill part 112. Wind turbine unit 112 having two generators (for example, three-phase alternating current generators) G1 and G2 of an outer rotor and coreless coaxial inversion type that generates electric power by the rotational force of the generator, and wind power generation of the generator unit 1 directly connected structure Means 111 and said frame The lower end of the three vertical struts 122 which constitutes a 121, and a coupling mechanism 141 for fixing the connection between each provided with another member on the upper end portion.

前記2個の発電機G1、G2は、風車部112における中心部の下端の上側に下側の発電機G1を、風車部112における中心部の上端の上側に上側の発電機G2を配置した構成としている。
また、上側の発電機G2は、下側の発電機G1に対して上下反転構造としている。
The two generators G1 and G2 have a configuration in which a lower generator G1 is disposed above the lower end of the center portion of the windmill portion 112, and an upper generator G2 is disposed above the upper end of the center portion of the windmill portion 112. It is said.
The upper generator G2 has a vertically inverted structure with respect to the lower generator G1.

前記下部枠部131は、図1、図2に示すように、前記各垂直支柱部122の下端近くの側壁から枠体121の中心に向けて突設した3本の中空の支持アーム133と、この支持アーム133が交差する枠体121の中心の位置に垂直に立設した円筒状の垂直支持体134とを一体的に構成し、垂直支持体134により下側の発電機G1の固定部分を一体的に支持している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the lower frame 131 includes three hollow support arms 133 projecting from the side wall near the lower end of each vertical column 122 toward the center of the frame 121, and A cylindrical vertical support 134 that is erected vertically at the center position of the frame body 121 where the support arm 133 intersects is integrally formed, and the vertical support body 134 fixes a fixed portion of the lower generator G1. Supports integrally.

前記上部枠部132は、図1、図2に示すように、前記下部枠部131の場合と同様、前記各垂直支柱部122の上端近くの側壁から枠体121の中心に向けて突設した3本の中空の支持アーム133と、この支持アーム133が交差する枠体121の中心の位置に垂直に垂設した円筒状の垂直支持体134とを一体的に構成し、垂直支持体134により上側の発電機G2の固定部分を一体的に支持している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the upper frame 132 protrudes from the side wall near the upper end of each vertical column 122 toward the center of the frame 121, as in the case of the lower frame 131. Three hollow support arms 133 and a cylindrical vertical support 134 vertically extending at the center position of the frame body 121 where the support arms 133 intersect are integrally formed. The fixed portion of the upper generator G2 is integrally supported.

前記連結機構部141は、例えば、垂直支柱部122の上端、下端に、各々ネジ穴付きのフランジ部を設け、積み重ねる垂直支柱部122の端部同士をボルト、ナットによる締結により連結する構成としている。   For example, the connecting mechanism portion 141 is provided with flange portions with screw holes at the upper end and the lower end of the vertical column portion 122, respectively, and the ends of the stacked vertical column portions 122 are connected by fastening with bolts and nuts. .

そして、前記風力発電手段111を収容した直方体形状の枠体121を設置面200上に図1に示すように単段で、又は詳細は後述するように前記連結機構部141を用いて2段以上N(Nは正の正数:2、3、4、・・・、10、・・・30、・・・50等)段にわたるタワー(塔)状の積み上げ状態で配置可能に構成している。   A rectangular parallelepiped frame 121 containing the wind power generation means 111 is provided on the installation surface 200 in a single stage as shown in FIG. 1, or two or more stages using the coupling mechanism 141 as will be described in detail later. N (N is a positive positive number: 2, 3, 4,..., 10,..., 30,..., 50, etc.) and can be arranged in a tower-like stacked state. .

次に、前記発電部1、風車部112について、図2をも参照して説明する。   Next, the power generation unit 1 and the wind turbine unit 112 will be described with reference to FIG.

前記風車部112は、例えばジャイロミル形(垂直軸垂直翼タイプ)で、長さ方向と直交する方向の断面(又は端面)が流線形のアルミニウム合金材を用いた例えば3枚のブレード113と、前記各ブレード113に各々突出端側を連結した上下3個ずつ、合計6個のアーム116とを有している。
前記各ブレード113の裏面には風力エネルギーを裏面側から捉える開口部114を設けている。
The windmill portion 112 is, for example, a gyromill type (vertical axis vertical blade type), for example, three blades 113 using a streamlined aluminum alloy material in a direction (or end face) perpendicular to the length direction, and Each of the blades 113 has a total of six arms 116, each having three upper and lower ends, each having a protruding end connected thereto.
On the back surface of each blade 113, an opening 114 for capturing wind energy from the back surface side is provided.

また、前記風車部112は、前記上側の発電機G2の下側に配置したこの風車部112を浮上状態で回転可能に軸支し、そのスラスト荷重を分担する浮上軸受部151と、前記下側の発電機G1の上側に配置したラジアル軸受部152とを有している。   In addition, the windmill portion 112 is supported by the floating bearing portion 151 that pivotally supports the windmill portion 112 disposed below the upper generator G2 in a floating state and shares the thrust load thereof, and the lower side And a radial bearing portion 152 disposed on the upper side of the generator G1.

すなわち、前記風車部112は、前記発電機G1、G2の中心部を垂直配置で連結する風車軸115を内蔵する垂直配置の円筒状の固定筒体153と、この固定筒体153の上端に臨ませた円板状の中央回転体154と、有し、前記上側の3個のアーム116の基端側を前記中央回転体154の外周に所定の間隔で連結している。   In other words, the windmill portion 112 has a vertically-arranged cylindrical fixed cylinder 153 containing a windmill shaft 115 that connects the central portions of the generators G1 and G2 in a vertical arrangement, and an upper end of the fixed cylinder 153. And a base end side of the upper three arms 116 is connected to the outer periphery of the central rotary body 154 at a predetermined interval.

また、前記下側の3個のアーム116の基端側を、固定筒体153の下端側の外周に設けたラジアル軸受部152の外周に所定の間隔で連結している。   Further, the base end sides of the three lower arms 116 are connected to the outer periphery of a radial bearing portion 152 provided on the outer periphery on the lower end side of the fixed cylinder 153 at a predetermined interval.

すなわち、上側の3個のアーム116は中央回転体154とともに回転可能であり、下側の3個のアーム116はラジアル軸受部152により支持され、これらは各々前記固定筒体143の回りを水平方向に回転可能に構成している。これにより、3枚のブレード113も前記固定筒体153の回りに回転可能となっている。   That is, the upper three arms 116 can rotate together with the central rotating body 154, and the lower three arms 116 are supported by the radial bearing portions 152, each of which horizontally moves around the fixed cylinder 143. It is configured to be rotatable. Thereby, the three blades 113 can also rotate around the fixed cylinder 153.

前記中央回転体154の中心部には、垂直上方に向けて上部風車軸115aが突設され、この上部風車軸115aを上側の発電機G2に連結している。   An upper windmill shaft 115a projects from the center of the central rotor 154 vertically upward, and connects the upper windmill shaft 115a to the upper generator G2.

前記固定筒体153の下端部は、前記下側の発電機G1の回りを覆うようにして配置した中空の固定箱体155の上面に連結し、また、固定箱体155の下面側は、前記下部枠部131側の垂直支持体134の上端部に連結している。   The lower end of the fixed cylinder 153 is connected to the upper surface of a hollow fixed box 155 disposed so as to cover the lower generator G1, and the lower surface of the fixed cylinder 155 is It is connected to the upper end portion of the vertical support 134 on the lower frame portion 131 side.

これにより、前記固定筒体153を、垂直支持体134、固定箱体155を介して風車軸115を内蔵しつつ垂直固定配置に立設している。   Thus, the fixed cylinder 153 is erected in a vertically fixed arrangement with the wind turbine shaft 115 built in via the vertical support 134 and the fixed box 155.

前記連結機構部141は、例えば、垂直支柱部122の上端、下端に、各々ネジ穴付きのフランジ部を設け、積み重ねる垂直支柱部122の端部同士をボルト、ナットによる締結により連結する構成としている。   For example, the connecting mechanism portion 141 is provided with flange portions with screw holes at the upper end and the lower end of the vertical column portion 122, respectively, and the ends of the stacked vertical column portions 122 are connected by fastening with bolts and nuts. .

次に、図3、図4を参照して前記発電部1を構成する発電機G1について説明する。尚、図4においては、固定箱体155を省略して示している。   Next, the generator G1 which comprises the said electric power generation part 1 is demonstrated with reference to FIG. 3, FIG. In FIG. 4, the fixed box 155 is omitted.

前記発電機G1は、発電機本体10と、この発電機本体10を回転可能に支持する軸支体11とを有し、この軸支体11を前記下部枠部131側の垂直支持体134に嵌装するとともに、ボルト65を用いて一体的に固定するようになっている。   The generator G1 includes a generator main body 10 and a shaft support 11 that rotatably supports the generator main body 10. The shaft support 11 is attached to a vertical support 134 on the lower frame portion 131 side. In addition to being fitted, the bolt 65 is used to integrally fix it.

前記発電機本体10は、図4に示すように、前記風車部112の回転力を受けて回転するアウターロータ12と、このアウターロータ12の中央部を軸支し、該アウターロータ12を回転可能とする発電機軸13と、前記発電機軸13により中央部が支持される状態でアウターロータ12内に内蔵した円盤状のコアレス型コイル体(円盤状に圧縮されたコイルの束)14と、を有している。   As shown in FIG. 4, the generator main body 10 pivotally supports an outer rotor 12 that rotates by receiving the rotational force of the windmill portion 112 and a central portion of the outer rotor 12, and can rotate the outer rotor 12. And a disk-like coreless coil body (a bundle of coils compressed into a disk shape) 14 built in the outer rotor 12 in a state where the central portion is supported by the generator shaft 13. doing.

前記発電機軸13は、下端外周にネジ13aを有し、このネジ13aの上方に大径部13bを、この大径部13bの下側に突出円板部13cを設けている。   The generator shaft 13 has a screw 13a on the outer periphery of the lower end, a large-diameter portion 13b is provided above the screw 13a, and a protruding disc portion 13c is provided below the large-diameter portion 13b.

前記アウターロータ12は、下側が開口した皿円盤状の上部ロータ21と、上側が開口した皿円盤状の下部ロータ31とを上下配置に突き合わせて接合し、両者の外周近傍位置において、円形に配列する多数の固定ボルト22を用いて一体的に固定されるようになっている。   The outer rotor 12 has a dish-disk-shaped upper rotor 21 having an opening on the lower side and a dish-disk-shaped lower rotor 31 having an opening on the upper side but joined to each other in a vertical arrangement, and is arranged in a circle at a position near the outer periphery of both. Are fixed together using a number of fixing bolts 22.

前記アウターロータ12のうちの上部ロータ21は、その中央部に上側に突出する取り付け部21aを設け、この取り付け部21aに風車部112を構成する円筒状の風車軸115の下端115aを取り付けている。   The upper rotor 21 of the outer rotor 12 is provided with a mounting portion 21a protruding upward at the center thereof, and a lower end 115a of a cylindrical windmill shaft 115 constituting the windmill portion 112 is attached to the mounting portion 21a. .

前記風車取り付け部21aには、円形配置に多数のネジ孔21bが設けられ、前記風車軸115の下端115aに接合して取り付けボルト80により上部ロータ21と前記風車軸115とを一体的に結合し、風車部112の回転力を風車軸115を介して前記発電機G1に伝達するように構成している。   The windmill mounting portion 21a is provided with a number of screw holes 21b in a circular arrangement, joined to the lower end 115a of the windmill shaft 115, and the upper rotor 21 and the windmill shaft 115 are integrally coupled by a mounting bolt 80. The rotational force of the windmill unit 112 is transmitted to the generator G1 through the windmill shaft 115.

また、前記発電機軸13における大径部13bの上面側と、その近傍の上部ロータ21の内底部との間に主軸受23を配置し、上部ロータ21、したがってアウターロータ12を回転可能に軸支している。   Further, a main bearing 23 is disposed between the upper surface side of the large-diameter portion 13b of the generator shaft 13 and the inner bottom portion of the upper rotor 21 in the vicinity thereof, so that the upper rotor 21, and thus the outer rotor 12 can be rotatably supported. doing.

前記上部ロータ21の内底部における前記主軸受23の外側位置には、大径部13bよりも若干大きい内径を有する円形突部25が設けられ、この円形突部25の下端面に全周にわたって円形ギア26を設けている。   A circular protrusion 25 having an inner diameter slightly larger than that of the large-diameter portion 13b is provided at an outer position of the main bearing 23 in the inner bottom portion of the upper rotor 21, and the lower end surface of the circular protrusion 25 is circular over the entire circumference. A gear 26 is provided.

前記上部ロータ21の内底部における外周近傍位置には、端面を内底面に臨ませる状態で所要数のマグネット24を円形配置に埋設している。   At a position near the outer periphery of the inner bottom portion of the upper rotor 21, a required number of magnets 24 are embedded in a circular arrangement with the end face facing the inner bottom surface.

前記下部ロータ31は、前記上部ロータ21と上下略対称形状に形成されている。すなわち、その中央部上面には前記突出円板部13cが入り込む円形凹段部32が設けられるとともに、この円形凹段部32の中心位置を前記発電機軸13が貫通するように構成している。   The lower rotor 31 is formed in a substantially symmetrical shape with respect to the upper rotor 21. That is, a circular concave step portion 32 into which the protruding disc portion 13c enters is provided on the upper surface of the central portion, and the generator shaft 13 is configured to penetrate the central position of the circular concave step portion 32.

また、下部ロータ31の内底部における外周近傍位置には、端面を内底面に臨ませる状態で、かつ、前記上部ロータ21側のマグネット24と対向する配置で所要数のマグネット24を円形配置に埋設している。   Further, in the vicinity of the outer periphery of the inner bottom portion of the lower rotor 31, a required number of magnets 24 are embedded in a circular arrangement in such a manner that the end surface faces the inner bottom surface and is opposed to the magnets 24 on the upper rotor 21 side. doing.

このような上部ロータ21、下部ロータ31の構成により、両者の内部にコアレス型コイル体14を収容する収容室33を形成している。   With such a configuration of the upper rotor 21 and the lower rotor 31, an accommodation chamber 33 for accommodating the coreless type coil body 14 is formed inside both of them.

前記下部ロータ31の下面側には、その中央部に下側に突出する円柱状の取り付け部34を設け、この取り付け部34に円形配置にネジ孔35を設けている。   On the lower surface side of the lower rotor 31, a cylindrical mounting portion 34 that protrudes downward is provided at the center thereof, and a screw hole 35 is provided in a circular arrangement in the mounting portion 34.

前記コアレス型コイル体14は、前記収容室33内において前記アウターロータ12と同軸配置されるとともに、その中央部には、前記上部ロータ21の円形突部25が入り込む内径を有する上孔と、前記発電機軸13の大径部13bより若干大径の下孔とが設けられ、大径部13bが貫通するように構成している。   The coreless coil body 14 is coaxially arranged with the outer rotor 12 in the accommodating chamber 33, and an upper hole having an inner diameter into which the circular protrusion 25 of the upper rotor 21 enters, A slightly larger diameter hole than the large-diameter portion 13b of the generator shaft 13 is provided so that the large-diameter portion 13b passes therethrough.

そして、大径部13bの下端外周と、前記コアレス型コイル体14の下孔との間に配置した軸受46を介してコアレス型コイル体14を前記発電機軸13により回転可能に支持している。   The coreless coil body 14 is rotatably supported by the generator shaft 13 via a bearing 46 disposed between the outer periphery of the lower end of the large diameter portion 13b and the prepared hole of the coreless coil body 14.

また、前記コアレス型コイル体14の上面には、前記上部ロータ21側のマグネット24と対応配置で、かつ、近接する状態にコイル部41を配置し、同様にその下面には、前記下部ロータ31側のマグネット24と対応配置で、かつ、近接する状態にコイル部41を配置している。   A coil portion 41 is disposed on the upper surface of the coreless coil body 14 so as to correspond to and close to the magnet 24 on the upper rotor 21 side. Similarly, the lower rotor 31 is disposed on the lower surface thereof. The coil part 41 is arranged in a state of being in a corresponding arrangement with the magnet 24 on the side and in the proximity thereof.

さらに、前記コアレス型コイル体14における上下の各コイル部41における各コイル部出力端42は、このコアレス型コイル体14の下面に臨む位置に配置され、前記円形凹段部32内に位置する発電機軸13における突出円板部13cに対向させるように構成している。   Furthermore, each coil part output end 42 in each of the upper and lower coil parts 41 in the coreless type coil body 14 is disposed at a position facing the lower surface of the coreless type coil body 14, and the power generation located in the circular concave step part 32. It is comprised so that the protrusion disc part 13c in the axis 13 may be made to oppose.

そして、前記突出円板部13cの上面に設けた前記各コイル部出力端42に対応する配置の各ブラシ(集電子)43、この各ブラシ43に接続した出力ケーブル44を介して発電機本体10による発電出力を取り出すように構成している。   Then, the generator main body 10 is connected to each brush (collector) 43 disposed on the upper surface of the projecting disk portion 13 c corresponding to each coil portion output end 42 via an output cable 44 connected to each brush 43. It is configured to take out the power generation output by.

前記各コイル部出力端42、ブラシ43の構成に替えて、例えば一次トランス、二次トランスの電磁誘導結合を利用する構成や、コアレス型コイル体14に磁石を、突出円板部13c側にコイル及び転流用の電子回路を設けた構成等からなるブラシレス型の集電子とすることもできる。   Instead of the configuration of each coil portion output end 42 and brush 43, for example, a configuration using electromagnetic inductive coupling of a primary transformer and a secondary transformer, a magnet for the coreless coil body 14, and a coil on the protruding disk portion 13c side. In addition, a brushless type current collector having a configuration in which an electronic circuit for commutation is provided may be used.

前記前記コアレス型コイル体14における下孔を形成する円形突出部14aの上面側(上孔側)には、前記円形突部25の円形ギア26と同様な円形ギア45を全周にわたって設けている。   A circular gear 45 similar to the circular gear 26 of the circular protrusion 25 is provided over the entire circumference on the upper surface side (upper hole side) of the circular protrusion 14 a that forms the lower hole in the coreless coil body 14. .

また、前記発電機軸13の大径部13b外周には、前記上孔内に位置して回転軸を水平方向とした複数の逆転用ギア51が取り付けられ、この逆転用ギア51を前記円形ギア26、円形ギア45に各々ギア結合している。   A plurality of reverse gears 51 are mounted on the outer periphery of the large-diameter portion 13b of the generator shaft 13 so as to be positioned in the upper hole and have a rotational axis in the horizontal direction. The reverse gears 51 are connected to the circular gear 26. The gears are respectively coupled to the circular gears 45.

このような構成により、前記アウターロータ12が図4に示す矢印a方向(反時計方向)に回転するとき、コアレス型コイル体14は逆転用ギア51により図4に示す矢印b方向(時計方向)に逆回転(同軸反転)するように構成している。   With such a configuration, when the outer rotor 12 rotates in the direction of arrow a (counterclockwise) shown in FIG. 4, the coreless coil body 14 is rotated by the reverse gear 51 in the direction of arrow b (clockwise) shown in FIG. 4. Are reversely rotated (coaxial reversal).

すなわち、前記アウターロータ12と、コアレス型コイル体14とを逆転用ギア51を用いて同軸反転するように構成している。   That is, the outer rotor 12 and the coreless coil body 14 are configured to be coaxially reversed using the reverse gear 51.

前記軸支体11は、前記発電機軸13を中央孔61a内に嵌装して下方に突出させ、発電機軸13のネジ13aに下側からナット62をねじ込んで固定支持する固定支持体61と、この固定支持体61上に密接状態で配置され中央部に設けた前記中央孔61aと同径の貫通孔71aを前記発電機軸13が貫通する回転支持体71との重合構造としている。   The shaft support 11 has a fixed support 61 for fixing and supporting the generator shaft 13 by fitting the generator shaft 13 into a central hole 61a and projecting it downward, and screwing a nut 62 into the screw 13a of the generator shaft 13 from below. A superposed structure is formed with the rotating support 71 through which the generator shaft 13 passes through a through-hole 71a having the same diameter as the central hole 61a provided in the central portion in close contact with the fixed support 61.

すなわち、前記回転支持体71は固定支持体61に対してこれら両者間に設けた軸受63を介して回転可能に支持されるとともに、固定支持体61の上面外周部に設けた円形溝61bに回転支持体71の下面外周部に設けた円形突条71bを嵌め込み、これにより、回転支持体71は固定支持体61上で密接しつつ円滑に回転し得るように構成している。   That is, the rotary support 71 is rotatably supported with respect to the fixed support 61 via a bearing 63 provided therebetween, and is rotated in a circular groove 61b provided on the outer periphery of the upper surface of the fixed support 61. A circular ridge 71 b provided on the outer peripheral portion of the lower surface of the support 71 is fitted, whereby the rotation support 71 is configured to be able to rotate smoothly while closely contacting on the fixed support 61.

前記固定支持体61の側面には、中央孔61aの軸線方向と直交する配置にネジ孔64が設けられ、固定支持体61の下側を前記垂直支持体134の上端から内方に向けて嵌装するとともに、ボルト106をネジ孔64にねじ込み締め付けることで前記発電機G1を前記垂直支持体134上において水平配置に取り付けるようになっている。   A screw hole 64 is provided on a side surface of the fixed support 61 so as to be orthogonal to the axial direction of the central hole 61a, and the lower side of the fixed support 61 is fitted inward from the upper end of the vertical support 134. At the same time, the generator G1 is mounted in a horizontal arrangement on the vertical support 134 by screwing the bolt 106 into the screw hole 64 and tightening it.

前記回転支持体71には、前記下部ロータ31における取り付け部34のネジ孔35に対応する配置に取り付けボルト72が配置され、回転支持体71と固定支持体61とを組み付ける前段階において、この回転支持体71を前記下部ロータ31に取り付け、その後固定支持体61を回転支持体71に組み付けるように構成している。   A mounting bolt 72 is disposed on the rotary support 71 in a position corresponding to the screw hole 35 of the mounting portion 34 in the lower rotor 31, and this rotation is performed before the rotary support 71 and the fixed support 61 are assembled. The support 71 is attached to the lower rotor 31, and then the fixed support 61 is assembled to the rotation support 71.

前記回転支持体71における貫通孔71aの上端部には、発電機軸13用の支持軸受73を配置している。   A support bearing 73 for the generator shaft 13 is disposed at the upper end portion of the through hole 71 a in the rotary support 71.

尚、図4において、52は上部ロータ21とコアレス型コイル体14間、及び、下部ロータ31とコアレス型コイル体14間に各々配置したコロ軸受である。   In FIG. 4, reference numerals 52 denote roller bearings disposed between the upper rotor 21 and the coreless coil body 14 and between the lower rotor 31 and the coreless coil body 14.

前記発電機G1(発電機G2も同様)によれば、前記風車部112が風エネルギーにより例えば図4に示す矢印a方向に回転するとき、前記アウターロータ12も矢印a方向に回転し、このアウターロータ12の回転力は、逆転用ギア51に伝達され、この結果逆転用ギア51を介してコアレス型コイル体14は図6に示す矢印b方向に回転する(同軸反転)。   According to the generator G1 (the same applies to the generator G2), when the windmill portion 112 is rotated in the direction of arrow a shown in FIG. 4 by wind energy, for example, the outer rotor 12 is also rotated in the direction of arrow a. The rotational force of the rotor 12 is transmitted to the reverse gear 51. As a result, the coreless coil body 14 rotates in the direction of the arrow b shown in FIG.

この結果、前記各マグネット24とコイル部41との相対速度の上昇に応じた大きい発電出力を、前記コアレス型コイル体14のコイル部出力端42から前記ブラシ43、出力ケーブル44を介して外部に導出することができる。   As a result, a large power generation output corresponding to an increase in the relative speed between the magnets 24 and the coil part 41 is transmitted from the coil part output end 42 of the coreless type coil body 14 to the outside via the brush 43 and the output cable 44. Can be derived.

すなわち、本実施例1の風力発電装置120においては、前記出力ケーブル44を前記下部枠部131の垂直支持体134、垂直支柱部122に内装し、外部に導出するように構成している。   That is, in the wind power generator 120 according to the first embodiment, the output cable 44 is configured to be embedded in the vertical support 134 and the vertical support 122 of the lower frame portion 131 and led out to the outside.

さらに詳述すると、前記発電機G1によれば、前記アウターロータ12とコアレス型コイル体14とを前記風車部112の回転に応じて逆転用ギア51という簡略な要素のみで同軸反転させるように構成しているので、通常のロータ、ステータを使用する発電機に比べてアウターロータ12、コアレス型コイル体14間に例えば2倍の相対速度を得ることができ、同一の風エネルギーという条件下において通常の風力発電用の発電機よりも大きい発電出力を得ることが可能となる。   More specifically, according to the generator G1, the outer rotor 12 and the coreless coil body 14 are configured to be coaxially reversed only by a simple element called the reverse gear 51 in accordance with the rotation of the wind turbine section 112. Therefore, it is possible to obtain, for example, twice the relative speed between the outer rotor 12 and the coreless coil body 14 as compared with a generator using a normal rotor and stator, and under normal conditions of the same wind energy. It is possible to obtain a power generation output larger than that of a wind power generator.

具体的には、通常の発電機において100の回転速度で発電出力が100であると仮定した場合、本実施例1に係る発電部1によれば、50の回転速度で100の発電出力を得ることができる。又は、100の回転速度であれば200の発電出力を得ることができる。   Specifically, assuming that the power generation output is 100 at a rotation speed of 100 in a normal generator, the power generation unit 1 according to the first embodiment obtains a power generation output of 100 at a rotation speed of 50. be able to. Or, if the rotational speed is 100, 200 power generation outputs can be obtained.

上側の発電機G2は、上述した発電機G1と上下反転構造で上側の垂直支持体134に連結され、上述した発電機G1の場合と同様の作用、効果を発揮するように構成している。   The upper generator G2 is connected to the upper vertical support 134 in the upside down structure with the generator G1 described above, and is configured to exhibit the same operations and effects as those of the generator G1 described above.

次に、図5、図6を参照して、前記浮上軸受部151について説明する。   Next, the floating bearing portion 151 will be described with reference to FIGS.

図5は前記浮上軸受部151の一例を示すものであり、この浮上軸受部151は、前記固定筒体153の開口端側から内方下方に所定寸法分下がった位置である下部において、例えば半球状の閉塞部材162の開口端を固定筒体153の内周部に溶接等で固着し閉塞することにより形成した浮力室161を有している。   FIG. 5 shows an example of the levitation bearing portion 151. The levitation bearing portion 151 is, for example, a hemisphere at a lower position that is a position that is inwardly lowered from the opening end side of the fixed cylindrical body 153. The buoyancy chamber 161 is formed by fixing and closing the opening end of the cylindrical closing member 162 to the inner peripheral portion of the fixed cylinder 153 by welding or the like.

そして、浮力室161内に浮力発生用の不凍液163及びこの不凍液163の液面を被うオイル164からなる液体を収納している。前記オイル164は、不凍液163の液面を被うことで、この不凍液163の蒸発を防止するものである。   In the buoyancy chamber 161, a liquid composed of an antifreeze liquid 163 for generating buoyancy and an oil 164 covering the liquid surface of the antifreeze liquid 163 is stored. The oil 164 covers the surface of the antifreeze liquid 163 to prevent the antifreeze liquid 163 from evaporating.

また、前記浮上軸受部151は、前記中央回転体154の下面中央から垂下した連結風車軸115bに上端部が連結された状態で支持され、略全体を前記浮力室161の不凍液163内に臨ませた外形が略長楕円体形状のフロート165と、このフロート165の下端から前記閉塞部材162を例えば図示しないがシール部材を介在させつつ液密状態で貫いて前記下側の発電機G1に連結した風車軸115とを含んで構成している。   The levitation bearing portion 151 is supported in a state in which the upper end portion is connected to a connecting wind turbine shaft 115 b that hangs down from the center of the lower surface of the central rotating body 154, and substantially entirely faces the antifreeze liquid 163 in the buoyancy chamber 161. The outer shape of the float 165 is substantially elliptical, and the closing member 162 is penetrated from the lower end of the float 165 in a liquid-tight state with a sealing member (not shown), for example, and connected to the lower generator G1. The wind turbine shaft 115 is included.

前記固定筒体153の頂部の外周部と、前記中央回転体154に設けた前記外周部より大径の円形内周部154aとの間には、軸受用の鋼球156を多数介在させ、これにより、前記固定筒体153の頂部に対し前記中央回転体154をラジアル軸受構造で支持し、前記中央回転体154を水平方向に回転可能としている。   A large number of bearing steel balls 156 are interposed between the outer peripheral portion of the top of the fixed cylindrical body 153 and the circular inner peripheral portion 154a having a larger diameter than the outer peripheral portion provided in the central rotating body 154. Thus, the central rotating body 154 is supported by a radial bearing structure on the top of the fixed cylindrical body 153 so that the central rotating body 154 can be rotated in the horizontal direction.

前記中央回転体154と、上側の発電機G2とは、既述したように、上部風車軸115aにより連結し、前記中央回転体154の回転力、すなわち、風車部112の回転力を上側の発電機G2に伝達するように構成している。   As described above, the central rotating body 154 and the upper generator G2 are connected by the upper windmill shaft 115a, and the rotational force of the central rotating body 154, that is, the rotational force of the windmill unit 112 is used as the upper power generation. It is configured to transmit to the machine G2.

上述した浮上軸受部151を採用した場合、前記浮力室161内において、不凍液163内に臨ませたフロート165に対して不凍液163による浮力Fが作用する。   When the above-described levitation bearing portion 151 is employed, the buoyancy F caused by the antifreeze liquid 163 acts on the float 165 facing the antifreeze liquid 163 in the buoyancy chamber 161.

このとき、フロート165を垂直下方に押し下げる方向に作用する前記風車部112の荷重Mとすると、浮力F>荷重(スラスト荷重)Mとなるように予め設定しておくことにより、前記風車部112は前記浮上軸受部151により不凍液163を介して浮上した状態で支持されることになる。   At this time, assuming that the load M of the windmill portion 112 acting in the direction of pushing the float 165 vertically downward is set in advance such that buoyancy F> load (thrust load) M, the windmill portion 112 is The floating bearing portion 151 is supported in a state where it floats through the antifreeze liquid 163.

また、前記鋼球156を用いたラジアル軸受構造により前記中央回転体154を含む前記風車部112のラジアル荷重を分担し、前記ラジアル軸受部152は、前記固定筒体153の頂部から所定間隔下方に隔てた位置において前記風車部112のラジアル荷重を分担する。   The radial bearing structure using the steel balls 156 shares the radial load of the wind turbine part 112 including the central rotating body 154, and the radial bearing part 152 is located below the top of the fixed cylinder 153 by a predetermined distance. The radial load of the wind turbine unit 112 is shared at a separated position.

この結果、上述した浮力室161、不凍液163、フロート165を用いた簡略構造からなる浮上軸受部151を含む軸支構造によって、大型、大重量の風車部112の場合においても風車軸115の回りに横揺れを伴うことなく高精度に、かつ、低騒音の安定した状態で回転可能に軸支し、かつ、そのスラスト荷重を相殺し又は大幅に低減した状態で軸支することができ、大型大出力の風力発電装置120にも対応することが可能となる。   As a result, the shaft support structure including the levitation bearing portion 151 having a simple structure using the buoyancy chamber 161, the antifreeze liquid 163, and the float 165 described above allows the wind turbine shaft 115 around the wind turbine shaft 115 even in the case of the large and heavy weight wind turbine portion 112. It can be pivoted with high accuracy without rolling and in a stable state with low noise, and can be pivotally supported with its thrust load offset or greatly reduced. The output wind power generator 120 can also be supported.

図6は、前記浮上軸受部151の他例である浮上軸受部151Aを示すものであり、この浮上軸受部151Aにおいて、前記浮上軸受部151場合と同一の要素には同一の符号を付し、その詳細説明は省略する。   FIG. 6 shows a levitation bearing portion 151A which is another example of the levitation bearing portion 151. In this levitation bearing portion 151A, the same elements as those in the case of the levitation bearing portion 151 are denoted by the same reference numerals, Detailed description thereof is omitted.

図6に示す浮上軸受部151Aは、前記固定筒体153内において、その中心線方向に間隔を隔て水平配置、かつ、風車軸115の回りに同心配置に固定した例えば永久磁石からなる円環状の第1磁石171及び第2磁石172と、前記第1磁石171、第2磁石172間で、かつ、各々第1磁石171、第2磁石172と間隙をもって、かつ、同心配置で風車軸115に水平状態で固定連結した例えば永久磁石からなる円板状の浮上磁石173とを有している。   The floating bearing portion 151A shown in FIG. 6 has an annular shape made of, for example, a permanent magnet arranged horizontally in the fixed cylindrical body 153 at intervals in the center line direction and concentrically arranged around the windmill shaft 115. Horizontally arranged between the first magnet 171 and the second magnet 172, the first magnet 171 and the second magnet 172, with a gap from the first magnet 171 and the second magnet 172, respectively, and concentrically with the wind turbine shaft 115. And a disk-like levitating magnet 173 made of, for example, a permanent magnet fixedly connected in a state.

前記第1磁石171、浮上磁石173、第2磁石172は、上から下に順番に概略円筒状のハウジング174内に収納している。
このハウジング174により、前記第1磁石171及び第2磁石172を固定支持するとともに、これらの間に前記浮上磁石173を非接触で上下から挟む態様に構成している。前記ハウジング174の外周部は、連結片175を介して前記前記固定筒体153の内周部に固定連結している。
The first magnet 171, the levitating magnet 173, and the second magnet 172 are housed in a substantially cylindrical housing 174 in order from the top to the bottom.
The housing 174 is configured to fix and support the first magnet 171 and the second magnet 172 and to sandwich the levitation magnet 173 between them in a non-contact manner. The outer peripheral portion of the housing 174 is fixedly connected to the inner peripheral portion of the fixed cylindrical body 153 via a connecting piece 175.

前記固定筒体153の頂部の外周部と、前記中央回転体154に設けた前記外周部より大径の円形内周部154aとの間の鋼球156を用いたラジアル軸受構造、及び、前記発電機G1、G2に対する連結構造は上述した場合と同一である。   A radial bearing structure using a steel ball 156 between the outer peripheral portion of the top of the fixed cylindrical body 153 and a circular inner peripheral portion 154a having a larger diameter than the outer peripheral portion provided in the central rotating body 154, and the power generation The connection structure for the machines G1 and G2 is the same as that described above.

図6に示す浮上軸受部151Aを採用した場合、同図に原理的に示すように、前記第1磁石171と浮上磁石173を例えばS極同士の同磁極で対向させ、前記第2磁石172と浮上磁石173を例えばS極同士の同磁極で対向させて、これら第1磁石171と浮上磁石173間及び第2磁石172と浮上磁石173間に作用する各反発力により浮上磁石173を介して前記風車部112の荷重(スラスト荷重)Mを相殺し、これにより、浮上磁石173を介して前記風車部112を風車軸115とともに浮上状態で回転可能に軸支することができる。   When the levitation bearing portion 151A shown in FIG. 6 is employed, as shown in principle in the drawing, the first magnet 171 and the levitation magnet 173 are opposed to each other with, for example, the same magnetic poles of S poles, and the second magnet 172 For example, the levitating magnet 173 is made to face each other with the same magnetic poles of the S poles, and the repulsive force acting between the first magnet 171 and the levitating magnet 173 and between the second magnet 172 and the levitating magnet 173 via the levitating magnet 173. The load (thrust load) M of the windmill part 112 is canceled, and thus the windmill part 112 can be pivotally supported together with the windmill shaft 115 via the levitating magnet 173 so as to be rotatable.

前記風車部112のラジアル荷重の分担に関しては、上述した場合と同様である。   The sharing of the radial load of the wind turbine unit 112 is the same as that described above.

この結果、上述した磁力利用の風車部112の軸支構造によって、大型、大重量の風車部112の場合においても風車軸115の回りに横揺れを伴うことなく高精度に、かつ、低騒音の安定した状態で回転可能に軸支し、かつ、そのスラスト荷重を相殺し又は大幅に低減した状態で軸支することができ、大型大出力の風力発電装置120にも対応することが可能となる。   As a result, the above-described shaft support structure of the wind turbine portion 112 using magnetic force allows high accuracy and low noise without rolling around the wind turbine shaft 115 even in the case of a large and heavy wind turbine portion 112. The shaft can be rotatably supported in a stable state, and the thrust load can be offset or can be supported in a state where the thrust load is greatly reduced, so that it is possible to cope with a large-scale and large-output wind power generator 120. .

次に、図7を参照して本実施例1に係る風力発電装置120の制御系について説明する。   Next, a control system of the wind turbine generator 120 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.

本実施例1に係る風力発電装置120は、前記風車部112の回転状態に応じて前記2個の発電機G1、G2の発電出力制御、制動制御を行う制御手段180を具備している。   The wind turbine generator 120 according to the first embodiment includes a control unit 180 that performs power generation output control and braking control of the two generators G1 and G2 in accordance with the rotation state of the windmill unit 112.

前記制御手段180は、下側の発電機G1の発電出力制御を行う第1発電出力制御系181Aと、上側の発電機G2の発電出力制御を行う第2発電出力制御系181Bと、風力発電装置120全体の制御を行う動作制御系190と、により構成し、さらに、蓄電又は放電を行うバッテリーBを付加した構成としている。   The control means 180 includes a first power generation output control system 181A that controls power generation output of the lower power generator G1, a second power generation output control system 181B that controls power generation output of the upper power generator G2, and a wind power generator. The operation control system 190 that controls the entire unit 120 is configured, and a battery B that performs power storage or discharge is further added.

前記第1発電出力制御系181Aは、下側の発電機G1からの交流の発電出力を遮断又は導通させる例えば電磁開閉器を用いたスイッチ部182と、下側の発電機G1からの交流の発電出力を直流出力に変換(AC/DC変換)する電力変換部183と、この電力変換部183からの直流出力を取り込み、バッテリーBへの蓄電又は外部負荷側への給電を行う出力コントロール部184と、この出力コントロール部184から給電される直流出力を所定の電圧(例えばDC12V、DC24V等)に変換して外部負荷に向けて出力するDC/DC変換部185と、前記出力コントロール部184から給電される直流出力を所定の交流電圧(例えばAC100V、AC200V等)に変換して外部負荷に向けて出力するDC/AC変換部186と、を具備している。   The first power generation output control system 181A includes a switch unit 182 that uses, for example, an electromagnetic switch to cut off or conduct AC power generation output from the lower power generator G1, and AC power generation from the lower power generator G1. A power conversion unit 183 that converts the output into a DC output (AC / DC conversion); and an output control unit 184 that takes in the DC output from the power conversion unit 183 and stores the battery B or supplies power to the external load side; A DC / DC conversion unit 185 that converts a direct current output fed from the output control unit 184 into a predetermined voltage (for example, DC12V, DC24V, etc.) and outputs it to an external load, and a power supply from the output control unit 184 DC / AC conversion unit 186 that converts a direct current output to a predetermined alternating voltage (for example, AC 100 V, AC 200 V, etc.) and outputs it to an external load. , Which comprises a.

前記第2発電出力制御系181Bは、前記第1発電出力制御系181Aの場合と同様、上側の発電機G2からの交流の発電出力を遮断又は導通させる例えば電磁開閉器を用いたスイッチ部182と、上側の発電機G2からの交流の発電出力を直流出力に変換(AC/DC変換)する電力変換部183と、この電力変換部183からの直流出力を取り込み、バッテリーBへの蓄電又は外部負荷側への給電を行う出力コントロール部184と、この出力コントロール部184から給電される直流出力を所定の電圧(例えばDC12V、DC24V等)に変換して外部負荷に向けて出力するDC/DC変換部185と、前記出力コントロール部184から給電される直流出力を所定の交流電圧(例えばAC100V、AC200V等)に変換して外部負荷に向けて出力するDC/AC変換部186と、を具備している。   As in the case of the first power generation output control system 181A, the second power generation output control system 181B includes a switch unit 182 that uses, for example, an electromagnetic switch to cut off or conduct the AC power generation output from the upper power generator G2. A power conversion unit 183 that converts the AC power generation output from the upper generator G2 into a DC output (AC / DC conversion), and takes in the DC output from the power conversion unit 183 to store the battery B or an external load Output control unit 184 that feeds power to the side, and a DC / DC conversion unit that converts a DC output fed from the output control unit 184 into a predetermined voltage (for example, DC12V, DC24V, etc.) and outputs it to an external load 185 and the DC output fed from the output control unit 184 are converted into a predetermined AC voltage (for example, AC100V, AC200V, etc.) Are provided with DC / AC conversion unit 186 to output toward the load, the.

前記動作制御系190は、この動作制御系190全体の動作に必要な主プログラム、前記発電機G1、G2の発電出力切り換えプログラム、前記発電機G1、G2に対する制動プログラム等からなる動作制御プログラムを格納したプログラムメモリ191と、前記動作制御プログラムに基づいて全体の動作制御を行う動作制御部192と、前記電力変換部183の直流出力を監視し発電機G1、G2の各発電出力(電圧又は電流)を監視する2個の発電出力監視部193と、前記発電出力切り換えプログラムに基づく動作制御部192の制御の基に、前記2個のスイッチ部182に動作信号を送り、発電機G1、G2からの交流の各発電出力を各々遮断又は導通させる発電出力オン、オフ切り換え部194と、前記発電機G1、G2の電機子(前記コアレス型コイル体14)側に接続した例えば電磁リレー、三相短絡回路を用いて構成され、三相短絡回路接続時前記各発電機G1、G2に対する回生制動を各々実行する2個の制動部195と、前記制動プログラムに基づく動作制御部192の制御の基に2個の制動部に各々駆動信号を送り、2個の制動部195における三相短絡回路の前記発電機G1、G2の電機子側への接続又は離脱を行う2個の制動駆動部196と、文字情報、画像情報等を表示する表示部197と、前記発電機G1、G2の運転条件(発電機G1、G2の発電出力オン、オフ切り換えのための例えば電圧又は電流閾値、前記発電機G1、G2の個別又は双方同時制動のような制動条件(発電出力における電圧又は電流閾値)を設定するキーボード、タッチパネル等を用いた運転条件設定部198と、を有している。   The operation control system 190 stores an operation control program including a main program necessary for the operation of the entire operation control system 190, a power generation output switching program for the generators G1 and G2, a braking program for the generators G1 and G2, and the like. The program memory 191, the operation control unit 192 that controls the entire operation based on the operation control program, and the DC output of the power conversion unit 183, and the power generation outputs (voltage or current) of the generators G 1 and G 2 Based on the control of the two power generation output monitoring units 193 and the operation control unit 192 based on the power generation output switching program, an operation signal is sent to the two switch units 182 and the generators G1 and G2 A power generation output on / off switching unit 194 that cuts off or conducts each AC power generation output, and an armature of the generators G1 and G2 Two braking parts configured by using, for example, an electromagnetic relay and a three-phase short circuit connected to the coreless coil body 14) side, and executing regenerative braking for each of the generators G1 and G2 when the three-phase short circuit is connected 195 and the armatures of the generators G1 and G2 of the three-phase short circuit in the two braking units 195 by sending drive signals to the two braking units based on the control of the operation control unit 192 based on the braking program Two brake drive units 196 that connect or disconnect to the side, a display unit 197 that displays character information, image information, and the like, and operating conditions of the generators G1 and G2 (the power generation output of the generators G1 and G2 is on) For example, a voltage or current threshold for switching off, a keyboard for setting braking conditions (voltage or current threshold in power generation output) such as individual or simultaneous braking of the generators G1 and G2, and a touch panel It has a driving condition setting unit 198 with Le like, the.

前記運転条件設定部198の設定による前記発電出力切り換えプログラムに基づく各発電機G1、G2の発電出力オン、オフ切り換えは、例えば前記発電出力監視部193の出力信号に対応した発電出力切り換えプログラムに基づく前記発電機G1側のスイッチ部182のみをオンにした発電機G1の発電出力のみ(例えば風力エネルギーが比較的大の時)、前記発電機G1の発電出力の基づいた発電機G2側のスイッチ部182のオンによる2台同時発電出力(例えば風力エネルギーが比較的小の時)、前記発電機G2側のスイッチ部182のみをオンにした発電機G2の発電出力のみ(例えば風力エネルギーが比較的大の時)等の態様を挙げることができるが、ここでは詳細説明は省略する。   The on / off switching of the generator outputs G1, G2 based on the power generation output switching program set by the operating condition setting unit 198 is based on, for example, the power generation output switching program corresponding to the output signal of the power generation output monitoring unit 193. Only the power generation output of the generator G1 with only the switch unit 182 on the side of the generator G1 turned on (for example, when wind energy is relatively large), the switch unit on the side of the generator G2 based on the power generation output of the generator G1 Simultaneous power generation output of two units when 182 is turned on (for example, when wind energy is relatively small), only power generation output of the generator G2 with only the switch unit 182 on the generator G2 side turned on (for example, wind energy is relatively large) ) And the like, but detailed description thereof is omitted here.

前記運転条件設定部198の設定による前記制動プログラムに基づく各発電機G1、G2に対する回生制動は、例えば前記発電出力監視部193の出力信号に対応した制動プログラムに基づいた前記制動駆動部196、前記発電機G1側の制動部195の動作又は前記制動駆動部196、前記発電機G2側の制動部195の動作による発電機G1のみの又は発電機G2のみの制動による前記風車部112の減速(例えば強風時のような風力エネルギー大の時)、並びに、前記制動駆動部196、前記発電機G1、G2双方の制動部195の動作による発電機G1、G2双方の制動による前記風車部112の停止(例えば台風時のような風力エネルギーが極めて大の時)等の態様を挙げることができるが、ここでは詳細説明は省略する。   The regenerative braking for each of the generators G1, G2 based on the braking program set by the operating condition setting unit 198 is, for example, the braking driving unit 196 based on the braking program corresponding to the output signal of the power generation output monitoring unit 193, Deceleration of the wind turbine unit 112 by the braking of the generator G1 alone or the generator G2 only by the operation of the braking unit 195 on the generator G1 side or the braking drive unit 196, the braking unit 195 on the generator G2 side (for example, And when the wind turbine unit 112 is stopped by the braking of both the generators G1 and G2 by the operation of the braking unit 195 of both the braking drive unit 196 and the generators G1 and G2 (when the wind energy is large, such as during a strong wind) For example, when the wind energy is extremely large, such as during a typhoon), a detailed description is omitted here.

前記発電出力監視部193に替えて、発電機G1、G2に図示しないロータリーエンコーダー等を用いた回転数検出部を取り付け、この回転数検出部の検出信号を基に上述した制御を実行するように構成することももちろん可能である。   In place of the power generation output monitoring unit 193, a rotation speed detection unit using a rotary encoder (not shown) is attached to the generators G1 and G2, and the above-described control is executed based on the detection signal of the rotation speed detection unit. It is of course possible to configure.

次に、本実施例1の風力発電装置120をN段用いタワー状の積み上げ状態とした風力発電装置120Aについて図8を参照して説明する。   Next, a wind power generator 120A in which the wind power generator 120 according to the first embodiment is stacked in a tower shape using N stages will be described with reference to FIG.

この風力発電装置120Aは、前記風力発電装置120をN(Nは正の正数:2、3、4、・・・、10、・・・30、・・・50等)個用意し、これらを前記連結機構部141による連結によって、N段にわたって垂直のタワー(塔)状に積み上げて構成するものである。   This wind power generator 120A prepares N (N is a positive positive number: 2, 3, 4,..., 10,..., 50, etc.), and these wind power generators 120A are prepared. Are stacked in a vertical tower shape over N stages by the connection by the connection mechanism portion 141.

具体的には、設置箇所の需要電力の大小に応じて、風力発電装置120を2段、3段、10段、50段等のように垂直のタワー(塔)状に積み上げるものである。
前記風力発電装置120Aによれば、この風力発電装置120Aを設置する電力需要場所での実際の電力需要の大小の規模に応じ風力発電装置120の積み上げ個数を設定することにより、当該電力需要場所の電力需要に柔軟に対応することが可能となる。
Specifically, the wind power generators 120 are stacked in a vertical tower shape such as two, three, ten, fifty, etc., depending on the amount of power demand at the installation location.
According to the wind power generator 120A, by setting the number of stacked wind power generators 120 according to the magnitude of the actual power demand at the power demand place where the wind power generator 120A is installed, It becomes possible to respond flexibly to power demand.

上述した風力発電装置120を単段で設置する場合には、前記枠体121の上面に、図9に示すように、太陽光により発電する太陽光パネル201を付加し、風力、太陽光双方の自然エネルギーを利用したハイブリッド型の風力発電装置120又は120Aとすることも可能である。   When the wind power generator 120 described above is installed in a single stage, as shown in FIG. 9, a solar panel 201 that generates power using sunlight is added to the upper surface of the frame body 121. It is also possible to use a hybrid wind power generator 120 or 120A using natural energy.

また、上述した風力発電装置120をN段積み重ねた風力発電装置120Aの場合も、任意の枠体121の側面に、図10に示すように、太陽光により発電する太陽光パネル201を配置したものを含め、風力、太陽光双方の自然エネルギーを利用したハイブリッド型の風力発電装置120Aとすることも可能である。   Further, in the case of the wind power generator 120A in which the above-described wind power generator 120 is stacked in N stages, as shown in FIG. 10, a solar panel 201 that generates power using sunlight is arranged on the side surface of an arbitrary frame 121. It is also possible to use a hybrid type wind power generator 120A that uses natural energy of both wind power and sunlight.

さらには、図示していないが、枠体121の垂直支柱部122の垂直方向中間位置等に、異物防護用の防護バーや、防護鎖を張り渡した構成を採用することも可能である。   Furthermore, although not shown, it is also possible to adopt a configuration in which a protection bar for protecting foreign matter or a protection chain is stretched at a vertical intermediate position of the vertical column 122 of the frame 121 or the like.

本実施例1の風力発電装置120によれば、電力需要場所での実際の設置や組み立てが容易で施工の容易化、低価格化を図ることができる。   According to the wind power generator 120 of the first embodiment, actual installation and assembly at a place where power is demanded are easy, and the construction can be facilitated and the cost can be reduced.

また、本実施例1の風力発電装置120によれば、2個の発電機G1、G2を搭載し、これら2個の発電機G1、G2の風力エネルギーの大小に応じた発電出力オン、オフ切り換え制御や、減速、停止制御を行うようにしているので、発電出力の調整範囲が広く、電力需要場所での実際の電力需要の大小に柔軟に対応できるとともに、台風等のような異常な事態においても風力発電装置120の故障防止、安全確保を図ることができる。   Moreover, according to the wind power generator 120 of the first embodiment, the two generators G1 and G2 are mounted, and the power generation output is switched on and off according to the magnitude of the wind energy of the two generators G1 and G2. Control, deceleration, and stop control are performed, so the adjustment range of the power generation output is wide, it can flexibly respond to the actual power demand at the power demand place, and in abnormal situations such as typhoons In addition, it is possible to prevent failure of the wind power generator 120 and ensure safety.

さらに、前記三本の垂直支柱部122は、例えば木の枝等が飛来した場合の異物衝突防護作用を発揮するので、異物の衝突に対しても風力発電装置120の故障防止、安全確保を図ることができる。   Further, since the three vertical struts 122 exert a foreign object collision protection function when, for example, a tree branch or the like has come, the wind power generator 120 can be prevented from malfunctioning and ensure safety even when a foreign object collides. be able to.

さらにまた、本実施例1の風力発電装置120によれば、前記前記浮上軸受部151又は151Aを採用した構成を採用することにより、大型、大重量の風車部112の場合においても横揺れを伴うことなく高精度に、かつ、低騒音の安定した状態で回転可能に軸支し、かつ、そのスラスト荷重を相殺し又は大幅に低減した状態で軸支することができる効果も奏する。   Furthermore, according to the wind power generator 120 of the first embodiment, by adopting the configuration employing the floating bearing portion 151 or 151A, even in the case of a large and heavy wind turbine portion 112, rolling occurs. Therefore, there is also an effect that the shaft can be supported with high accuracy and in a stable state with low noise, and the shaft can be supported with the thrust load canceled or greatly reduced.

加えて、前記出力ケーブル44を前記下部枠部131の垂直支持体134、垂直支柱部122に内装し、外部に導出するように構成しているので、前記出力ケーブル44が枠体121の外部に露出せず、外観体裁の良好な風力発電装置120とすることができる。   In addition, since the output cable 44 is built in the vertical support 134 and the vertical support 122 of the lower frame 131 and led out to the outside, the output cable 44 is connected to the outside of the frame 121. It is possible to obtain a wind power generator 120 that is not exposed and has a good appearance.

また、本実施例1の風力発電装置120Aによれば、個々の風力発電装置120が上述した作用、効果を発揮するとともに、既述した如く、前記風力発電装置120の積み上げ個数を電力需要場所の電力需要に応じた最適個数に設定することにより、当該電力需要場所の電力需要に柔軟、かつ、広範囲に対応することが可能となる。   In addition, according to the wind power generator 120A of the first embodiment, each wind power generator 120 exhibits the above-described functions and effects, and, as described above, the number of the wind power generators 120 stacked is determined as the power demand place. By setting the optimum number according to the power demand, the power demand at the power demand place can be flexibly dealt with in a wide range.

さらに、本実施例1の風力発電装置120、120Aによれば、前記枠体121の上部枠部132、下部枠部131による軸心上下固定支持構造を採用しているので、風力発電手段111が枠体121により強固に支持されることになり、強風に対しても風力発電手段111の揺れ等を防止でき、また、垂直支柱部122により異物の飛来による風力発電手段111、特に風車部112の損傷を防止でき、安定した運転を長期にわたって維持できる。   Furthermore, according to the wind power generators 120 and 120A of the first embodiment, since the vertical center fixed support structure by the upper frame portion 132 and the lower frame portion 131 of the frame body 121 is adopted, the wind power generation means 111 is The frame body 121 is firmly supported, so that the wind power generation means 111 can be prevented from swaying even against strong winds. Damage can be prevented and stable operation can be maintained for a long time.

次に、本実施例2に係る風力発電装置120Bについて、図11を参照して説明する。尚、本実施例2に係る風力発電装置120Bにおいて、上述した本実施例1に係る風力発電装置120の場合と同一の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。 Next, the wind power generator 120B according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In the wind power generator 120B according to the second embodiment, the same elements as those in the wind power generator 120 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施例2に係る風力発電装置120Bは、図11に示すように、異物衝突防護用の四本の中空の垂直支柱部122と、四本の垂直支柱部122の下端側、上端側を各々連結する下部枠部131、上部枠部132とを用いて、内部に自然風が流通する収容空間130を形成した直方体形状(又は立方体形状)の枠体121と、前記枠体121の収容空間130内に、前記枠体121の上部枠部132、下部枠部131による軸心上下固定支持構造で垂直配置した実施例1の場合と同一構造の垂直軸・垂直翼型の風車部112及びこの風車部112の回転力により発電する実施例1の場合と同一構造のアウターロータ・コアレス同軸反転式の2個の発電機G1、G2からなる発電部1とを有する風車部112、発電部1直結構造の風力発電手段111と、前記枠体121を構成する四本の垂直支柱部122の下端部、上端部に各々設けた他部材との固定連結用の連結機構部141と、を有している。   As shown in FIG. 11, the wind power generator 120 </ b> B according to the second embodiment includes four hollow vertical support columns 122 for foreign object collision protection, and a lower end side and an upper end side of the four vertical support columns 122. A rectangular parallelepiped (or cubic) frame 121 having a housing space 130 in which natural wind circulates is formed using the lower frame 131 and the upper frame 132 connected to each other, and the housing space 130 of the frame 121. Inside, a vertical axis / vertical wing type windmill 112 having the same structure as that of the first embodiment in which the frame 121 is vertically arranged with an axial center fixed support structure by the upper frame 132 and the lower frame 131 and the windmill. Wind turbine unit 112 having a power generation unit 1 composed of two generators G1 and G2 of the outer rotor and coreless coaxial inversion type having the same structure as in the case of Example 1 that generates power by the rotational force of the unit 112, and a power generation unit 1 direct connection structure Wind power generation means 11, has a lower end portion of the four vertical struts 122 which constitute the frame body 121, a connecting mechanism 141 for fixing the connection between each provided with another member on the upper end portion.

前記2個の発電機G1、G2は、風車部112における中心部の下端の上側に下側の発電機G1を、風車部112における中心部の上端の上側に上側の発電機G2を配置した構成としている。上側の発電機G2は、下側の発電機G1に対して上下反転構造としている。   The two generators G1 and G2 have a configuration in which a lower generator G1 is disposed above the lower end of the center portion of the windmill portion 112, and an upper generator G2 is disposed above the upper end of the center portion of the windmill portion 112. It is said. The upper generator G2 has a vertically inverted structure with respect to the lower generator G1.

前記下部枠部131は、図11に示すように、前記各垂直支柱部122の下端近くの側壁から枠体121の中心に向けて突設した四本の中空の支持アーム133と、この支持アーム133が交差する枠体121の中心の位置に垂直に立設した円筒状の垂直支持体134とを一体的に構成し、垂直支持体134により下側の発電機G1の固定部分を一体的に支持している。   As shown in FIG. 11, the lower frame 131 includes four hollow support arms 133 projecting from the side walls near the lower ends of the vertical support columns 122 toward the center of the frame 121, and the support arms. A cylindrical vertical support 134 that is erected vertically at the center position of the frame body 121 intersecting with 133 is integrally formed, and the fixed portion of the lower generator G1 is integrally formed by the vertical support 134. I support it.

前記上部枠部132は、図11に示すように、前記下部枠部131の場合と同様、前記各垂直支柱部122の上端近くの側壁から枠体121の中心に向けて突設した四本の中空の支持アーム133と、この支持アーム133が交差する枠体121の中心の位置に垂直に垂設した円筒状の垂直支持体134とを一体的に構成し、垂直支持体134により上側の発電機G2の固定部分を一体的に支持している。   As shown in FIG. 11, the upper frame portion 132 has four protruding from the side wall near the upper end of each vertical column portion 122 toward the center of the frame body 121 as in the case of the lower frame portion 131. A hollow support arm 133 and a cylindrical vertical support 134 vertically suspended from the center position of the frame body 121 where the support arm 133 intersects are integrally configured. The fixed part of the machine G2 is integrally supported.

前記連結機構部141は、例えば、垂直支柱部122の上端、下端に、各々ネジ穴付きのフランジ部を設け、積み重ねる垂直支柱部122の端部同士をボルト、ナットによる締結により連結する構成としている。   For example, the connecting mechanism portion 141 is provided with flange portions with screw holes at the upper end and the lower end of the vertical column portion 122, respectively, and the ends of the stacked vertical column portions 122 are connected by fastening with bolts and nuts. .

そして、前記風力発電手段111を収容した直方体形状の枠体121を設置面200上に図11に示すように単段で、又は図12に示すように前記連結機構部141を用いて2段以上N(Nは正の正数:2、3、4、・・・、10、・・・30、・・・50等)段にわたるタワー(塔)状の積み上げ状態で配置可能に構成している。   Then, a rectangular parallelepiped frame 121 containing the wind power generation means 111 is provided on the installation surface 200 in a single stage as shown in FIG. 11 or two or more stages using the connecting mechanism portion 141 as shown in FIG. N (N is a positive positive number: 2, 3, 4,..., 10,..., 30,..., 50, etc.) and can be arranged in a tower-like stacked state. .

すなわち、本実施例2に係る風力発電装置120Bは、前記枠体121の形状を全体として直方体状又は立方体状とした以外は上述した実施例1に係る風力発電装置120の場合と同様な構成としたものである。   That is, the wind turbine generator 120B according to the second embodiment has the same configuration as that of the wind turbine generator 120 according to the first embodiment described above except that the shape of the frame 121 is a rectangular parallelepiped or a cube. It is a thing.

図12は、本実施例2に係る風力発電装置120BをN段用いタワー状の積み上げ状態とした風力発電装置120Cを示すものである。   FIG. 12 shows a wind power generator 120C in which the wind power generator 120B according to the second embodiment is stacked in a tower shape using N stages.

この風力発電装置120Cは、前記風力発電装置120BをN(Nは正の正数:2、3、4、・・・、10、・・・30、・・・50等)個用意し、これらを前記連結機構部141による連結によって、N段にわたって垂直のタワー(塔)状に積み上げて構成するものである。   This wind power generator 120C is prepared with N wind power generators 120B (N is a positive positive number: 2, 3, 4,..., 10,..., 50, etc.). Are stacked in a vertical tower shape over N stages by the connection by the connection mechanism portion 141.

すなわち、本実施例2に係る風力発電装置120Cは、前記各枠体121の形状を全体として四角形の直方体状又は立方体状とした以外は上述した実施例1に係る風力発電装置120Aの場合と同様な構成としたものである。   That is, the wind turbine generator 120C according to the second embodiment is the same as the wind turbine generator 120A according to the first embodiment described above, except that the shape of each frame 121 is a rectangular parallelepiped or cube. This is a simple configuration.

本実施例2に係る風力発電装置120B、風力発電装置120Cによっても、既述した実施例1に係る風力発電装置120、風力発電装置120Aの場合と各々同様な作用、効果を発揮させることができる。   The wind power generator 120B and the wind power generator 120C according to the second embodiment can also exhibit the same operations and effects as those of the wind power generator 120 and the wind power generator 120A according to the first embodiment described above. .

また、本実施例2に係る風力発電装置120B、風力発電装置120Cの場合も、前記枠体121の上面に、図示しないが太陽光により発電する太陽光パネルを付加したり、任意の枠体121の側面に、図示しないが太陽光により発電する太陽光パネル201を配置したハイブリッド型の風力発電装置120B、120Cとすることももちろん可能である。   Also in the case of the wind power generator 120B and the wind power generator 120C according to the second embodiment, a solar panel that generates power by sunlight (not shown) is added to the upper surface of the frame body 121, or an arbitrary frame body 121. Of course, hybrid wind power generators 120 </ b> B and 120 </ b> C in which a solar panel 201 that generates power by sunlight is disposed on the side surface of the solar power generation apparatus can be used.

次に、図13を参照して実施例1に係る三角柱状の風力発電装置120の変形例である風力発電装置120Dについて説明する。   Next, a wind turbine generator 120D, which is a modification of the triangular prism wind turbine generator 120 according to the first embodiment, will be described with reference to FIG.

この変形例である風力発電装置120Dは、実施例1に係る風力発電装置120の構成に替えて、実施例1と略同様の枠体121Aに対して、前記浮上軸受部151又は151Aを用いない風車部112、1個の発電機G1のみを有する発電部1を組み込んだ構成としたものである。   The wind turbine generator 120D that is the modified example does not use the floating bearing portion 151 or 151A with respect to the frame body 121A that is substantially the same as that of the first embodiment, instead of the configuration of the wind turbine generator 120 according to the first embodiment. The wind turbine unit 112 and the power generation unit 1 having only one generator G1 are incorporated.

この変形例の風力発電装置120Dによっても、実施例1に係る風力発電装置120における2個の発電機G1、G2による効果、及び、前記浮上軸受部151又は151Aによる効果が無い点を除き、実施例1に係る風力発電装置120の場合と同様な効果を発揮させることができる。   The wind power generator 120D of this modified example is also implemented except that the effect of the two generators G1 and G2 in the wind power generator 120 according to the first embodiment and the effect of the floating bearing portion 151 or 151A are not present. The same effect as that of the wind power generator 120 according to Example 1 can be exhibited.

また、変形例の風力発電装置120DをN(Nは正の正数:2、3、4、・・・、10、・・・30、・・・50等)個用意し、これらを前記連結機構部141による連結によって、N段にわたって垂直のタワー(塔)状に積み上げて構成した場合も、2個の発電機G1、G2による効果、及び、前記浮上軸受部151又は151Aによる効果が無い点を除き、実施例1に係るタワー(塔)状の風力発電装置120Aの場合と同様な効果を発揮させることができる。   In addition, N wind turbine generators 120D according to the modification are prepared (N is a positive positive number: 2, 3, 4,..., 10,..., 50, etc.), and these are connected to each other. Even when it is configured by stacking in a vertical tower shape over N stages by connection by the mechanism part 141, there is no effect by the two generators G1 and G2 and no effect by the floating bearing part 151 or 151A. The same effect as that of the tower-shaped wind power generator 120A according to the first embodiment can be exhibited.

次に、図14を参照して実施例2に係る四角柱状の風力発電装置120Bの変形例である風力発電装置120Eについて説明する。   Next, a wind turbine generator 120E, which is a modification of the square columnar wind turbine generator 120B according to the second embodiment, will be described with reference to FIG.

この変形例である風力発電装置120Eは、実施例2に係る風力発電装置120Bの構成に替えて、実施例2と略同様の枠体121Bに対して、前記浮上軸受部151又は151Aを用いない風車部112、1個の発電機G1のみを有する発電部1を組み込んだ構成としたものである。   The wind turbine generator 120E which is this modified example does not use the floating bearing portion 151 or 151A with respect to the frame body 121B which is substantially the same as that of the second embodiment, instead of the configuration of the wind turbine generator 120B according to the second embodiment. The wind turbine unit 112 and the power generation unit 1 having only one generator G1 are incorporated.

この変形例の風力発電装置120Eによっても、実施例1に係る風力発電装置120における2個の発電機G1、G2による効果、及び、前記浮上軸受部151又は151Aによる効果が無い点を除き、実施例2に係る風力発電装置120Bの場合と同様な効果を発揮させることができる。   The wind power generator 120E of this modification is also implemented except that the effect of the two generators G1 and G2 in the wind power generator 120 according to the first embodiment and the effect of the floating bearing portion 151 or 151A are not present. The same effect as that of the wind power generator 120B according to Example 2 can be exhibited.

また、変形例の風力発電装置120EをN(Nは正の正数:2、3、4、・・・、10、・・・30、・・・50等)個用意し、これらを前記連結機構部141による連結によって、N段にわたって垂直のタワー(塔)状に積み上げて構成した場合も、2個の発電機G1、G2による効果、及び、前記浮上軸受部151又は151Aによる効果が無い点を除き、実施例2に係るタワー(塔)状の風力発電装置120Cの場合と同様な効果を発揮させることができる。   Further, N wind power generators 120E of the modified examples (N is a positive positive number: 2, 3, 4,..., 10,..., 50, etc.) are prepared, and these are connected to each other. Even when it is configured by stacking in a vertical tower shape over N stages by connection by the mechanism part 141, there is no effect by the two generators G1 and G2 and no effect by the floating bearing part 151 or 151A. The same effect as that of the tower-shaped wind power generator 120C according to the second embodiment can be exhibited.

本発明は、市街地はもとより、電力系統が未整備の都市部郊外、山間地等、設置場所の如何を問わず、種々の電力需要場所での設置、運用に多大に資することができる風力発電装置として広範に活用することができる。   The present invention is a wind power generator that can greatly contribute to installation and operation in various places where power is demanded, regardless of the place of installation, such as urban areas, urban suburbs, mountainous areas, etc. where power systems are not yet developed. Can be used widely.

1 発電部
10 発電機本体
11 軸支体
12 ウターロータ
13 発電機軸
13a ネジ
13b 大径部
13c 突出円板部
14 コアレス型コイル体
14a 円形突出部
21 上部ロータ
21a 取り付け部
21b ネジ孔
22 固定ボルト
23 主軸受
24 マグネット
25 円形突部
26 円形ギア
31 下部ロータ
32 円形凹段部
33 収容室
34 取り付け部
35 ネジ孔
41 コイル部
42 コイル部出力端
43 ブラシ
44 出力ケーブル
45 円形ギア
46 軸受
51 逆転用ギア
61 固定支持体
61a 中央孔
61b 円形溝
62 ナット
63 軸受
64 ネジ孔
65 ボルト
71 回転支持体
71a 貫通孔
71b 円形突条
72 ボルト
73 支持軸受
80 ボルト
111 風力発電手段
112 風車部
113 ブレード
114 開口部
115 風車軸
115a 下端
115a 上部風車軸
115b 連結風車軸
116 アーム
120 風力発電装置
120A 風力発電装置
120B 風力発電装置
120C 風力発電装置
120D 風力発電装置
120E 風力発電装置
121 枠体
121A 枠体
121B 枠体
122 各垂直支柱部
130 収容空間
131 下部枠部
132 上部枠部
133 支持アーム
134 垂直支持体
141 連結機構部
143 固定筒体
151 浮上軸受部
151A 浮上軸受部
152 ラジアル軸受部
153 固定筒体
154 中央回転体
154a 円形内周部
155 固定箱体
156 鋼球
161 浮力室
162 閉塞部材
163 不凍液
164 オイル
165 フロート
171 第1磁石
172 第2磁石
173 浮上磁石
174 ハウジング
175 連結片
180 制御手段
181A 第1発電出力制御系
181B 第2発電出力制御系
182 スイッチ部
183 電力変換部
184 出力コントロール部
185 DC/DC変換部
186 DC/AC変換部
190 動作制御系
191 プログラムメモリ
192 動作制御部
193 発電出力監視部
194 発電出力オンオフ切り換え部
195 制動部
196 制動駆動部
197 表示部
198 運転条件設定部
200 設置面
201 太陽光パネル
G1 発電機
G2 発電機
F 浮力
M 荷重
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power generation part 10 Generator main body 11 Shaft support body 12 Outer rotor 13 Generator shaft 13a Screw 13b Large diameter part 13c Projection disk part 14 Coreless type coil body 14a Circular projection part 21 Upper rotor 21a Attachment part 21b Screw hole 22 Fixing bolt 23 Main Bearing 24 Magnet 25 Circular protrusion 26 Circular gear 31 Lower rotor 32 Circular concave step portion 33 Accommodating chamber 34 Mounting portion 35 Screw hole 41 Coil portion 42 Coil portion output end 43 Brush 44 Output cable 45 Circular gear 46 Bearing 51 Reverse rotation gear 61 Fixed support 61a Central hole 61b Circular groove 62 Nut 63 Bearing 64 Screw hole 65 Bolt 71 Rotating support 71a Through hole 71b Circular protrusion 72 Bolt 73 Support bearing 80 Bolt 111 Wind power generation means 112 Windmill 113 Blade 114 Opening 115 Windmill 115a Lower end 115a Upper wind turbine shaft 115b Linked wind turbine shaft 116 Arm 120 Wind turbine generator 120A Wind turbine generator 120B Wind turbine generator 120C Wind turbine generator 120D Wind turbine generator 120E Wind turbine generator 121 Frame 121A Frame 121B Frame 122 Each vertical strut 130 Housing Space 131 Lower Frame 132 Upper Frame 133 Support Arm 134 Vertical Support 141 Connection Mechanism 143 Fixed Cylindrical Body 151 Floating Bearing 151A Floating Bearing 151 152 Radial Bearing 153 Fixed Cylindrical 154 Central Rotating Body 154a Circular Inner Circumference 155 Fixed box 156 Steel ball 161 Buoyancy chamber 162 Closure member 163 Antifreeze liquid 164 Oil 165 Float 171 First magnet 172 Second magnet 173 Levitation magnet 174 Housing 175 Connection piece 180 Control means 181A First power generation output control system 18 1B Second power generation output control system 182 Switch unit 183 Power conversion unit 184 Output control unit 185 DC / DC conversion unit 186 DC / AC conversion unit 190 Operation control system 191 Program memory 192 Operation control unit 193 Power generation output monitoring unit 194 Power generation output on / off Switching unit 195 Brake unit 196 Brake drive unit 197 Display unit 198 Operating condition setting unit 200 Installation surface 201 Solar panel G1 Generator G2 Generator F Buoyancy M Load

Claims (12)

異物衝突防護用の複数の垂直支柱部と、複数の垂直支柱部の下端側、上端側を各々連結する下部枠部、上部枠部とを用いて、内部に自然風が流通する収容空間を形成した立体形状の枠体と、
前記枠体の収容空間に、軸心上下固定支持構造で垂直配置した垂直軸型の風車部及びこの風車部の上側、下側両方に配置した前記風車部の回転力により発電する2個構成の発電部とを有する風力発電手段と、
前記枠体を構成する複数の垂直支柱部の下端部、上端部に各々設けた他部材との固定連結用の連結機構部と、
前記風車部の回転状態に応じて前記2個構成の発電部の発電出力制御、制動制御を行う制御手段と、
を有し、
前記風力発電手段を収容した枠体を、設置面上に単段で、又は、2段以上N(Nは正の正数)段にわたるタワー状の積み上げ状態で配置可能としたことを特徴とする風力発電装置。
Using a plurality of vertical struts for foreign object collision protection, a lower frame part that connects the lower end side and upper end side of the plurality of vertical strut parts, and an upper frame part, an accommodation space in which natural wind flows is formed inside A solid three-dimensional frame,
In the housing space of the frame body, a vertical shaft type windmill portion vertically arranged with a shaft center vertical fixed support structure and two configurations that generate electric power by the rotational force of the windmill portion arranged on both the upper side and the lower side of the windmill portion A wind power generation means having a power generation unit;
A connection mechanism portion for fixed connection with other members respectively provided at the lower end and the upper end of the plurality of vertical struts constituting the frame;
Control means for performing power generation output control and braking control of the two power generation units according to the rotation state of the windmill unit;
Have
The frame housing the wind power generation means can be arranged in a single stage on the installation surface or in a tower-like stacked state extending over two or more stages (N is a positive positive number). Wind power generator.
異物衝突防護用の複数の垂直支柱部と、複数の垂直支柱部の下端側、上端側を各々連結する下部枠部、上部枠部とを用いて、内部に自然風が流通する収容空間を形成した平面視多角形状を呈する立体形状の枠体と、
前記枠体の収容空間に、軸心上下固定支持構造で垂直配置した垂直軸型の風車部及びこの風車部の上側、下側両方に配置した前記風車部の回転力により発電するアウターロータ・コアレス同軸反転式の2個構成の発電部とを有する風力発電手段と、
前記風力発電手段に組み込んだ前記垂直軸型の風車部を浮上状態で回転可能に軸支し、そのスラスト荷重を分担する浮上軸受部と、
前記枠体を構成する複数の垂直支柱部の下端部、上端部に各々設けた他部材との固定連結用の連結機構部と、
前記風車部の回転状態に応じて前記2個構成の発電部の発電出力制御、制動制御を行う制御手段と、
を有し、
前記風力発電手段を収容した枠体を、設置面上に単段で、又は、2段以上N(Nは正の正数)段にわたるタワー状の積み上げ状態で配置可能としたことを特徴とする風力発電装置。
Using a plurality of vertical struts for foreign object collision protection, a lower frame part that connects the lower end side and upper end side of the plurality of vertical strut parts, and an upper frame part, an accommodation space in which natural wind flows is formed inside A three-dimensional frame that exhibits a polygonal shape in plan view,
A vertical shaft type windmill portion vertically disposed in a housing space of the frame body with an axially fixed upper and lower support structure, and an outer rotor coreless that generates electric power by the rotational force of the windmill portion disposed above and below the windmill portion. A wind power generation means having a coaxial inversion type two-part power generation unit;
The vertical shaft type wind turbine unit incorporated in the wind power generation means is rotatably supported in a floating state, and a floating bearing portion for sharing the thrust load;
A connection mechanism portion for fixed connection with other members respectively provided at the lower end and the upper end of the plurality of vertical struts constituting the frame;
Control means for performing power generation output control and braking control of the two power generation units according to the rotation state of the windmill unit;
Have
The frame housing the wind power generation means can be arranged in a single stage on the installation surface or in a tower-like stacked state extending over two or more stages (N is a positive positive number). Wind power generator.
前記浮上軸受部は、前記風車部の中心に位置する垂直の風車軸の周りに垂直に固定配置された円筒体の内部に設けた浮力発生用の液体を収納した浮力室と、前記浮力室の液体内に臨ませたフロートと、を具備し、
前記円筒体の上端側に位置する前記風車部の上部の複数のアームが連結された中心回転部を円筒体の上端に対して回転可能とし、中心回転部から上方に突出させた上部発電機軸を上部の発電機に連結し、前記フロートの下端から前記浮力室を液密状態で貫いて円筒体内を下方に延長した下部発電機軸を下部の発電機に連結することで、前記浮力室内の液体から前記フロートに作用する浮力により前記風車部のスラスト荷重を分担させて該風車部を浮上状態で回転可能に軸支する構成としたことを特徴とする請求項2記載の風力発電装置。
The levitation bearing portion includes a buoyancy chamber containing a buoyancy generating liquid provided in a cylindrical body fixedly arranged vertically around a vertical wind turbine shaft positioned at the center of the wind turbine portion, and the buoyancy chamber A float that has been exposed to the liquid,
An upper generator shaft that is configured to be able to rotate with respect to the upper end of the cylindrical body, and that protrudes upward from the central rotational part, with a central rotating portion connected to a plurality of upper arms of the wind turbine unit located on the upper end side of the cylindrical body. The lower generator shaft, which is connected to the upper generator and penetrates the buoyancy chamber from the lower end of the float in a liquid-tight state and extends downward in the cylindrical body, is connected to the lower generator so that the liquid in the buoyancy chamber is removed. The wind turbine generator according to claim 2, wherein a thrust load of the wind turbine unit is shared by a buoyancy acting on the float, and the wind turbine unit is rotatably supported in a floating state.
前記浮上軸受部は、前記風車部の中心に位置する垂直の下部風車軸の周りに垂直に固定配置された円筒体の内周部に固定した円環状の磁石と、前記円筒体内の円環状の磁石を貫通してこの円筒体内を下方に延長した下部発電機軸に対して前記円環状の磁石に対向する配置で固定した円板状の浮上磁石とを具備し、
前記円筒体の上端側に位置する前記風車部の上部の複数のアームが連結された中心回転部を円筒体の上端に対し回転可能し、中心回転部から上方に突出させた上部発電機軸を上部の発電機に連結し、前記下部発電機軸を下部の発電機に連結することで、前記磁石と浮上磁石との反発力により浮上磁石を介して前記風車部のスラスト荷重を分担させ該風車部を浮上状態で回転可能に軸支する構成としたことを特徴とする請求項2記載の風力発電装置。
The levitation bearing portion includes an annular magnet fixed to an inner peripheral portion of a cylindrical body fixedly arranged vertically around a vertical lower windmill shaft positioned at the center of the windmill portion, and an annular magnet in the cylindrical body. A disk-like levitating magnet fixed in an arrangement facing the annular magnet with respect to the lower generator shaft extending through the magnet and extending downward in the cylindrical body;
A central rotating part connected to a plurality of upper arms of the wind turbine part located on the upper end side of the cylindrical body can be rotated with respect to the upper end of the cylindrical body, and an upper generator shaft protruding upward from the central rotating part By connecting the lower generator shaft to the lower generator, the thrust load of the windmill part is shared through the levitating magnet by the repulsive force of the magnet and the levitating magnet. The wind turbine generator according to claim 2, wherein the wind turbine generator is configured to be rotatably supported in a floating state.
異物衝突防護用の三本の垂直支柱部と、三本の垂直支柱部の下端側、上端側を各々連結する下部枠部、上部枠部とを用いて、内部に自然風が流通する収容空間を形成した立方体形状又は直方体形状の枠体と、
前記枠体の収容空間に、前記枠体の上部枠部、下部枠部による軸心上下固定支持構造で垂直配置した垂直軸・垂直翼型の風車部及びこの風車部の上側、下側両方に配置した前記風車部の回転力により発電するアウターロータ・コアレス同軸反転式の2個構成の発電部とを有する風力発電手段と、
前記枠体を構成する三本の垂直支柱部の下端部、上端部に各々設けた他部材との固定連結用の連結機構部と、
前記風車部の回転状態に応じて前記2個構成の発電部の発電出力制御、制動制御を行う制御手段と、
を有し、
前記風力発電手段を収容した三本の垂直支柱部を有する立方体形状又は直方体形状の枠体を、設置面上に単段で、又は、前記連結機構部を用いて2段以上N(Nは正の正数)段にわたるタワー状の積み上げ状態で配置可能としたことを特徴とする風力発電装置。
Containment space where natural wind circulates inside using three vertical struts for foreign object collision protection, a lower frame part and an upper frame part connecting the lower end side and the upper end side of the three vertical strut parts respectively. A cube-shaped or rectangular parallelepiped frame formed with
In the housing space of the frame body, the vertical axis / vertical wing type wind turbine unit vertically arranged by the upper and lower fixed support structure of the axis by the upper frame portion and the lower frame portion of the frame body, both on the upper side and the lower side of the wind turbine unit A wind power generation means having an outer rotor and a coreless coaxial inversion type power generation unit configured to generate power by the rotational force of the wind turbine unit disposed;
A connecting mechanism portion for fixed connection with other members respectively provided at the lower end portion and the upper end portion of the three vertical strut portions constituting the frame;
Control means for performing power generation output control and braking control of the two power generation units according to the rotation state of the windmill unit;
Have
A cube-shaped or rectangular parallelepiped-shaped frame having three vertical struts containing the wind power generation means is arranged in a single stage on the installation surface, or two or more stages N (N is a positive value using the connecting mechanism part). A wind power generator characterized in that it can be arranged in a tower-like stacked state over multiple stages.
異物衝突防護用の四本の垂直支柱部と、四本の垂直支柱部の下端側、上端側を各々連結する下部枠部、上部枠部とを用いて、内部に自然風が流通する収容空間を形成した立方体形状又は直方体形状の枠体と、
前記枠体の収容空間に、前記枠体の上部枠部、下部枠部による軸心上下固定支持構造で垂直配置した垂直軸・垂直翼型の風車部及びこの風車部の上側、下側両方に配置した前記風車部の回転力により発電するアウターロータ・コアレス同軸反転式の2個構成の発電部とを有する風力発電手段と、
前記枠体を構成する四本の垂直支柱部の下端部、上端部に各々設けた他部材との固定連結用の連結機構部と、
前記風車部の回転状態に応じて前記2個構成の発電部の発電出力制御、制動制御を行う制御手段と、
を有し、
前記風力発電手段を収容した四本の垂直支柱部を有する立方体形状又は直方体形状の枠体を、設置面上に単段で、又は、前記連結機構部を用いて2段以上N(Nは正の正数)段にわたるタワー状の積み上げ状態で配置可能としたことを特徴とする風力発電装置。
A storage space in which natural wind circulates using four vertical struts for foreign object collision protection, and a lower frame and an upper frame connecting the lower and upper ends of the four vertical struts. A cube-shaped or rectangular parallelepiped frame formed with
In the housing space of the frame body, the vertical axis / vertical wing type wind turbine unit vertically arranged by the upper and lower fixed support structure of the axis by the upper frame portion and the lower frame portion of the frame body, both on the upper side and the lower side of the wind turbine unit A wind power generation means having an outer rotor and a coreless coaxial inversion type power generation unit configured to generate power by the rotational force of the wind turbine unit disposed;
A connecting mechanism portion for fixed connection with other members respectively provided at the lower end portion and the upper end portion of the four vertical strut portions constituting the frame;
Control means for performing power generation output control and braking control of the two power generation units according to the rotation state of the windmill unit;
Have
A cube-shaped or cuboid-shaped frame having four vertical struts containing the wind power generation means is arranged in a single stage on the installation surface, or two or more stages N (N is a positive number using the connecting mechanism part). A wind power generator characterized in that it can be arranged in a tower-like stacked state over multiple stages.
前記風力発電手段は、前記垂直軸型の風車部を浮上状態で回転可能に軸支し、そのスラスト荷重を分担する浮上軸受部をさらに有することを特徴とする請求項5又は6記載の風力発電装置。   7. The wind power generation according to claim 5, wherein the wind power generation means further includes a levitation bearing portion that rotatably supports the vertical axis type wind turbine portion in a floating state and shares the thrust load thereof. apparatus. 前記浮上軸受部は、前記風車部の中心に位置する垂直の風車軸の周りに垂直に固定配置された円筒体の内部に設けた浮力発生用の液体を収納した浮力室と、前記浮力室の液体内に臨ませたフロートと、を具備し、
前記円筒体の上端側に位置する前記風車部の上部の複数のアームが連結された中心回転部を円筒体の上端に対して回転可能とし、中心回転部から上方に突出させた上部発電機軸を上部の発電機に連結し、前記フロートの下端から前記浮力室を液密状態で貫いて円筒体内を下方に延長した下部発電機軸を下部の発電機に連結することで、前記浮力室内の液体から前記フロートに作用する浮力により前記風車部のスラスト荷重を分担させて該風車部を浮上状態で回転可能に軸支する構成としたことを特徴とする請求項7記載の風力発電装置。
The levitation bearing portion includes a buoyancy chamber containing a buoyancy generating liquid provided in a cylindrical body fixedly arranged vertically around a vertical wind turbine shaft positioned at the center of the wind turbine portion, and the buoyancy chamber A float that has been exposed to the liquid,
An upper generator shaft that is configured to be able to rotate with respect to the upper end of the cylindrical body, and that protrudes upward from the central rotational part, with a central rotating portion connected to a plurality of upper arms of the wind turbine unit located on the upper end side of the cylindrical body. The lower generator shaft, which is connected to the upper generator and penetrates the buoyancy chamber from the lower end of the float in a liquid-tight state and extends downward in the cylindrical body, is connected to the lower generator so that the liquid in the buoyancy chamber is removed. The wind turbine generator according to claim 7, wherein a thrust load of the wind turbine unit is shared by a buoyancy acting on the float, and the wind turbine unit is rotatably supported in a floating state.
前記浮上軸受部は、前記風車部の中心に位置する垂直の下部風車軸の周りに垂直に固定配置された円筒体の内周部に固定した円環状の磁石と、前記円筒体内の円環状の磁石を貫通してこの円筒体内を下方に延長した下部発電機軸に対して前記円環状の磁石に対向する配置で固定した円板状の浮上磁石とを具備し、
前記円筒体の上端側に位置する前記風車部の上部の複数のアームが連結された中心回転部を円筒体の上端に対し回転可能し、中心回転部から上方に突出させた上部発電機軸を上部の発電機に連結し、前記下部発電機軸を下部の発電機に連結することで、前記磁石と浮上磁石との反発力により浮上磁石を介して前記風車部のスラスト荷重を分担させ該風車部を浮上状態で回転可能に軸支する構成としたことを特徴とする請求項7記載の風力発電装置。
The levitation bearing portion includes an annular magnet fixed to an inner peripheral portion of a cylindrical body fixedly arranged vertically around a vertical lower windmill shaft positioned at the center of the windmill portion, and an annular magnet in the cylindrical body. A disk-like levitating magnet fixed in an arrangement facing the annular magnet with respect to the lower generator shaft extending through the magnet and extending downward in the cylindrical body;
A central rotating part connected to a plurality of upper arms of the wind turbine part located on the upper end side of the cylindrical body can be rotated with respect to the upper end of the cylindrical body, and an upper generator shaft protruding upward from the central rotating part By connecting the lower generator shaft to the lower generator, the thrust load of the wind turbine part is shared via the levitating magnet by the repulsive force of the magnet and the levitating magnet. The wind turbine generator according to claim 7, wherein the wind turbine generator is configured to be rotatably supported in a floating state.
前記発電部を構成するアウターロータ・コアレス同軸反転式の発電機は、前記下部枠部の中心支持体により垂直配置に固定支持された発電機軸と、該発電機軸により回転可能に支持され、前記風車部により回転駆動されるマグネット付きのアウターロータと、前記アウターロータ内に同軸配置にかつ発電機軸により支持されて回転可能に内蔵され、前記マグネットと対応配置にコイル部を配置したコアレス型コイル体と、前記発電機軸により軸支され、前記アウターロータ、コアレス型コイル体双方に円形配置に設けた円形ギアとギア結合してアウターロータの回転に応じてコアレス型コイル体を逆方向に回転させる逆転用ギアと、を有し、
前記アウターロータ、コアレス型コイル体の逆方向の回転による前記マグネットとコイル部との相対速度の上昇に応じた発電出力を前記コアレス型コイル体のコイル部出力端から前記発電機軸の周りに固定配置した集電子を介して取り出し、前記下部枠部、垂直支柱部に内装した出力ケーブルを経て外部に出力するように構成したことを特徴とする請求項2、5又は6のいずれかに記載の風力発電装置。
The outer rotor / coreless coaxial inversion generator constituting the power generation unit includes a generator shaft fixedly supported in a vertical arrangement by a central support of the lower frame, a generator shaft rotatably supported by the generator shaft, and the windmill An outer rotor with a magnet that is rotationally driven by a portion, a coreless coil body that is coaxially arranged in the outer rotor and is rotatably supported by a generator shaft, and a coil portion is arranged in a corresponding arrangement with the magnet; , For reverse rotation, which is supported by the generator shaft and rotates in the reverse direction in accordance with the rotation of the outer rotor by gear coupling with a circular gear provided in a circular arrangement on both the outer rotor and the coreless coil body And a gear
A power generation output corresponding to an increase in the relative speed between the magnet and the coil portion due to the rotation of the outer rotor and the coreless coil body in the reverse direction is fixedly arranged around the generator shaft from the coil portion output end of the coreless coil body. The wind power according to any one of claims 2, 5 and 6, wherein the wind power is taken out through the collected current collector and output to the outside through an output cable built in the lower frame portion and the vertical support column portion. Power generation device.
前記風力発電手段を収容した単段の枠体の上端面、又は、タワー状の積み上げた最上段の枠体の上端面に、太陽光により発電する太陽光パネルを配置し、この太陽光パネルの発電出力も前記垂直支柱部に内装した出力ケーブルを経て外部に出力するように構成したことを特徴とする請求項1、2、5又は6のいずれかに記載の風力発電装置。   A solar panel that generates power by sunlight is arranged on the upper end surface of the single-stage frame that accommodates the wind power generation means, or the upper end surface of the uppermost frame that is stacked in a tower shape. The wind power generator according to any one of claims 1, 2, 5 and 6, wherein the power generation output is also output to the outside through an output cable built in the vertical support column. 前記風力発電手段を収容した枠体の側面に、太陽光により発電する太陽光パネルを配置し、この太陽光パネルの発電出力も前記垂直支柱部に内装した出力ケーブルを経て外部に出力するように構成したことを特徴とする請求項1、2、5又は6のいずれかに記載の風力発電装置。   A solar panel that generates power by sunlight is arranged on the side surface of the frame body that houses the wind power generation means, and the power generation output of the solar panel is also output to the outside via an output cable built in the vertical column. The wind power generator according to any one of claims 1, 2, 5 and 6, wherein the wind power generator is configured.
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