WO2004061300A1 - 風力発電機 - Google Patents

風力発電機 Download PDF

Info

Publication number
WO2004061300A1
WO2004061300A1 PCT/JP2003/000018 JP0300018W WO2004061300A1 WO 2004061300 A1 WO2004061300 A1 WO 2004061300A1 JP 0300018 W JP0300018 W JP 0300018W WO 2004061300 A1 WO2004061300 A1 WO 2004061300A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
windmill
wind
power generator
blade
wind turbine
Prior art date
Application number
PCT/JP2003/000018
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Masaharu Kato
Original Assignee
Masaharu Kato
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Masaharu Kato filed Critical Masaharu Kato
Priority to PCT/JP2003/000018 priority Critical patent/WO2004061300A1/ja
Priority to AU2003202473A priority patent/AU2003202473A1/en
Priority to JP2004000491A priority patent/JP2004211707A/ja
Publication of WO2004061300A1 publication Critical patent/WO2004061300A1/ja

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807Rotary generators
    • H02K7/1823Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • H02K7/183Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines wherein the turbine is a wind turbine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D3/00Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/02Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having a plurality of rotors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D3/00Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06Rotors
    • F03D3/062Rotors characterised by their construction elements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • H02K21/16Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures having annular armature cores with salient poles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/40Use of a multiplicity of similar components
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

風力を動力源として発電する風力発電機(1)において、縦軸形の第1風車(20)、縦軸形の第2風車(30)および発電装置(40)を備え、第1風車(20)の羽根(21、22、23)の回転中心と第2風車(30)の羽根(31、32、33)の回転中心は同一であり、第1風車(20)の羽根(21、22、23)の回転方向と第2風車(30)の羽根(31、32、33)の回転方向は互いに反対方向であり、発電装置(40)は前記第1風車(20)と第2風車(30)との間に配置され、前記発電装置(40)の界磁用磁石(41)は前記第1風車(20)および第2風車(30)の一方に取り付けられ、前記発電装置(40)の電機子コイル(42)は前記第1風車(20)および第2風車(30)の他方に取り付けられていること。

Description

明 細 書
風力発電機 技術分野
本発明は、 風力発電機に関するものであり、 特に、 風向きがどのような方向で あっても効率よく発電できる風力発電機に関するものである。 背景技術
従来、 公害の少ない発電機としてプロペラ形風力発電機が使用されている (例 えば、 「 1級電気工事施工学科試験の完全対策」 、 オーム社、 2 0 0 2年 3月 2 5日発行の 1 8 2頁および 1 8 3頁参照) 。 特に大型のプロペラ形風力発電機で は、 プロペラの上下間の高度差による風向きの違いから起きるプロペラのブレー ドの失速や、 急激な風向きの変化 (例えば巻き風) による前記ブレードの失速な どにより、 風力エネルギーを無駄にすることが致命的である。
また、 プロペラ形風車はそのブレードの面積が小さいことにより、 微風による 少量の風圧では起動しにくいため、 その設置場所はかなりの環境条件が必要とな る。 さらに、 前記プロペラ形風車の風車ロー夕の円周が大きいとともに、 変化す る風向きに合わせるために、 前記プロペラ形風車の横軸の方向が水平方向に 3 6 0度回転することを想定すると、 プロペラ形風力発電機の 1基当りの設置に必要 な地面の面積はかなり大きくなつてしまうことになる。
また、 現在のプロペラ形風力発電に使用されている発電機は、 風車ロータと比 ベて小型のものが多く、 その発電効率はあまり良いとはいえない。 その上、 風車 口一夕から発電機に動力を伝達する駆動機構に、 増速機などの二次的な駆動機械 を使用しているため、 これによつても多少のエネルギーロスが発生している。 このため、 風力という不安定でデリゲートなエネルギーが効率よく電力に変換 されるように、 風力発電機がどの様な条件の風力にも対応でき、 かつ、 風力発電 機のエネルギーロスができるだけ少なくなるようにして、 風力が持つ自然エネル ギーを風力発電機が高効率で取り出して発電できるようにすることが望まれる。 本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、 その課題は、 風の向きに 関わりなく効率よく発電できる風力発電機を提供することである。 発明の開示
本発明は、 風力を動力源として発電する風力発電機において、 縦軸形の第 1風 車、 縦軸形の第 2風車および発電装置を備え、 前記風力による第 1風車の羽根の 回転方向と第 2風車の羽根の回転方向は互いに反対方向であり、 前記発電装置は 前記第 1風車と第 2風車との間に配置され、 前記発電装置の界磁用磁石と電機子 コイルは同じ回転中心の周りを回転し、 かつ、 前記界磁用磁石は前記第 1風車お よび第 2風車の一方の回転方向に回転し、 前記電機子コイルは前記界磁用磁石に よる磁界中において前記第 1風車および第 2風車の他方の回転方向に回転するこ とである。
これにより、 第 1風車と第 2風車が風力により互いに反対方向に回転し、 両者 の間に配置された発電装置の界磁用磁石と電機子コイルが前記第 1風車および第 2風車の回転により互いに反対方向に回転するので、 前記界磁用磁石による磁界 を横切る電機子コイルにより発電をすることができる。 このため、 風の向きに関 わりなく効率よく発電できる
さらに、 縦軸形の風力発電機を形成することができ、 地上からの高さにより風 の方向 ·強さが異なる場合でも、 効率よく発電することができる。
また、 第 1風車の羽根および第 2風車の羽根の回転中心に垂直な面での断面は 、 湾曲した板状であり、 第 1風車の羽根の前記湾曲による凹面と第 2風車の前記 湾曲による凹面は互いに反対方向に向いていることである。
これにより、 第 1風車の羽根および第 2風車の羽根の回転中心に垂直な面での 断面は、 湾曲した板状で凹面が形成されているので、 風力を受けることが容易で あり、 第 1風車の羽根の前記凹面と第 2風車の羽根の前記凹面は互いに反対方向 に向いているので、 第 1風車と第 2風車は互いに反対方向に回転する。
さらに、 第 1風車の羽根および第 2風車の羽根の回転中心に垂直な面での断面 は、 円弧状に湾曲した板状であることである。
これにより、 円弧状の湾曲した板状の羽根は、 円筒を適当に軸方向に切断する ことにより容易に形成することができるので、 羽根を形成することが容易になる さらには、 第 1風車の羽根とその回転中心との間および第 2風車の羽根とその 回転中心との間に風の通路 (通風路) が形成されていることである。
これにより、 前記風の通路を通過した風の力により、 第 1風車および第 2風車 の羽根のうち風下側に位置する羽根に回転力を与えることが容易になる。
さらに、 前記発電装置の外形がその界磁用磁石および電機子コイルの回 te中心 に垂直な板状であることである。 これにより、 第 1風車を回転させる風と第 2風 車を回転させる風とを容易に分離することができるので、 第 1風車および第 2風 車の回転が容易になる。 さらに、 板状外形の発電装置の回転する界磁用磁石およ び電機子コイルによりフライホイール効果が得られるので、 界磁用磁石および電 機子コィルの回転むらを少なくすることができるため、 発電電力の周波数の変動 を少なくすることができる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の実施の形態に係る風力発電機を示す斜視図である。 第 2図 は、 第 1図に示す風力発電機の第 1風車の II— II 断面を示す断面図であり、 第 3図は、 前記風力発電機の第 2風車の III— III 断面を示す断面図であり、 第 4 図は、 前記風力発電機の発電装置の IV—IV断面を示す断面図である。 さらに、 第 5図は、 第 4図の界磁用磁石部分の一部分を拡大して示す断面図である。 第 6 図は、 図 2の VI-VI 断面に沿った前記風力発電機の断面構造を拡大して示す断 面図である。 第 7図は、 前記第 1風車の動作を示す説明図であり、 第 8図は第 7 図の続きを示す説明図であり、 さらに第 9図は第 8図の続きを示す説明図である 。 第 1 0図は、 前記第 2風車の動作を示す説明図であり、 第 1 1図は第 1 0図の 続きを示す説明図であり、 さらに第 1 2図は第 1 1図の続きを示す説明図である
発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明における実施の形態を図面に基づいて説明する。
第 1図に示すように、 風力発電機 1は、 フレーム 1 0、 フレ^"ム 1 0に回転自 在に支えられている縦軸形の上側の第 1風車 2 0および下側の第 2風車 3 0並び に第 1風車 2 0と第 2風車 3 0との間に配置された発電装置 4 0を備えている。 フレーム 1 0は、 台 1 8に立設された 3本の柱 1 1、 これらの柱 1 1の間を連 結する複数の梁 1 2および前記各柱 1 1の上端部に連結されている軸支持部 1 3 を備えている。 軸支持部 1 3は各柱 1 1の上端部から延びる 3 本の梁 1 3 aお よびこれらの梁 1 3 aに連結された軸受取付部材 1 3 bを備えている。
第 6図に示すように、 縦軸 1 5は台 1 8に立設され、 縦軸 1 5の上端部は軸受 取付部材 1 3 bに固定されている。 このため、 縦軸 1 5の上端部はフレーム 1 0 (第 1図参照) で支えられている。
• 第 1風車 2 0の筒状軸 2 6の上端部は、 軸受 1 6 aを介して軸受取付部材 1 3 bに回動自在に支えられ、 筒状軸 2 6の下端部は軸受 1 6 bを介して縦軸 1 5の 径大部 1 5 aに回動自在に支えられている。 ここで、 軸受 1 6 bはスラス ト軸受 であり、 第 1風車 2 0の荷重を支えている。 縦軸 1 5が筒状軸 2 6を揷通し、 筒 状軸 2 6が縦軸 1 5を回転中心として自転するように配置されている。
筒状軸 2 6の上端部には、 第 1風車 2 0の上側フレーム 2 4が固定され、 筒状 軸 2 6の下端部には、 第 1風車 2 0の下側フレーム 2 5が固定されている。 第 2図に示すように、 第 1風車 2 0の第 1羽根 2 1、 第 2羽根 2 2および第 3 羽根 2 3が等間隔に放射状に取り付けられている。 各羽根 2 1、 2 2、 2 3は、 その上端部が上側フレーム 2 4 (第 6図参照) に固定され、 その下端部が下側フ レーム 2 5に固定されている。 筒状軸 2 6と各羽根 2 1、 2 2、 2 3と間には風 が通過できる通風路 2 7が形成されている。 このため、 各羽根 2 1、 2 2、 2 3 が通風路 2 7の風下に位置するときでも、 風による空気流が通風路 2 7を通過し て各羽根 2 1、 2 2、 2 3をも回転駆動することができる。
各羽根 2 1、 2 2、 2 3は、 湾曲した板状であり、 例えば円筒を円周方向に 3 分割して形成した円弧状板になっている。 各羽根 2 1、 2 2、 2 3はそれそれ凸 面 2 1 a、 2 2 a、 2 3 aおよび凹面 2 1 b、 2 2 b , 2 3 bを備えている。 第 6図に示すように、 縦軸 1 5が第 2風車 3. 0の筒状軸 3 6を揷通し、 筒状軸 2 6の上端部は、 軸受 1 7 aを介して縦軸 1 5の径大部 1 5 aに回動自在に支え られ、 筒状軸 3 6の下端部は、 軸受 1 7 bを介して台 1 8に回動自在に支えられ ている。 ここで、 軸受 1 7 bはスラスト軸受であり、 第 2風車 30の荷重を支え ている。 このため、 筒状軸 3 6は縦軸 1 5を回転中心として自転することができ る。
筒状軸 3 6の上端部には、 第 2風車 30の上側フレーム 34が固定され、 筒状 軸 3 6の下部には、 第 2風車 30の下側フレーム 35が固定されている。
第 3図に示すように、 第 2風車 3 0の第 1羽根 3 1、 第 2羽根 3 2および第 3 羽根 3 3が等間隔に放射状に取り付けられている。 各羽根 3 1、 3 2、 33は、 その上端部が上側フレーム 34 (第 6図参照) に固定され、 その下端部が下側フ レーム 3 5に固定されている。 筒状軸 3 6と各羽根 3 1、 32、 33と間には風 が通過できる通風路 37が形成されている。 このため、 上記第 1風車 2 0 (第 2 図参照) の場合と同様に、 風による空気流が通風路 3 7を通過して風下側に位置 する各羽根 3 1、 3 2、 33を回転駆動することができる。
各羽根 3 1、 32、 33は湾曲した板状であり、 例えば円筒を円周方向に 3分 割して形成した円弧状板になっている。 各羽根 3 1、 32、 3 3はそれそれ凸面 3 1 a、 3 2 a、 33 aおよび凹面 3 1 b、 32 b、 33 bを備えている。 各羽 根 3 1、 3 2、 33は上記第 1風車 2 0 (第 2図参照) の各羽根 2 1、 2 2、 2 3に対応しているが、 各羽根 3 1、 32、 3 3の凸面 3 1 a、 32 a、 3 3 aと 凹面 3 1 b、 3 2 b、 33 bは前記各羽根 2 1、 2 2、 2 3の場合とは逆の方向 を向いている。
第 4図に示すように、 発電装置 40は、 例えば 8極の交流発電装置である。 具 体的には、 発電装置 40は、 界磁用 © 8極の磁石 4 1、 磁石 4 1による磁束を横 切る電機子コイル 42、 磁石 4 1による磁束の磁路 43を備えている。
第 1図に示すように、 発電装置 40の外形は、 界磁用磁石 4 1および電機子コ ィル 42の回転中心に垂直な板状である。 これにより、 第 1風車 2 0を回転させ る風と第 2風車 30を回転させる風とを容易に分離することができるので、 第 1 風車 2 0および第 2風車 30の回転が容易になる。 さらに、 板状外形の発電装置 40の回転する界磁用磁石 4 1および電機子コイル 42によりフライホイ一ル効 果が得られるので、 界磁用磁石 4 1および電機子コイル 42の回転むらを少なく することができるため、 発電電力の周波数の変動を少なくすることができる。 第 6図に示すように、 発電装置 4 0に、 縦軸 1 5の径大部 1 5 aの側面に設け られたスリヅプリング 4 4とこのスリヅプリング 4 4に摺動する図示しないブラ シが 4組設けられている。 そのうち 2組は電機子コイル 4 2から交流発電電力を 取り出すように接続され、 他の 2組は磁石 4 1に界磁用電力を供給するように接 続されている。 なお、 前記界磁用電力は、 前記交流発電電力の一部分を図示しな い整流回路により直流に変換したものである。
なお、 第 5図に示すように、 磁石 4 1は例えば永久磁石 4 1 aと前記界磁用電 力で励磁される電磁石 4 1 bを直列に組み合わせたものとすることができ、 この ようにすると、 発電装置 4 0が発電を鬨始するどきに、 発電電力の立ち上がりを 速くすることができる。 また、 磁石 4 1を全て電磁石 4 l bとすることもできる 。 このときは、 電磁石 4 1 bの残留磁束により発電を開始することができる。 また、 磁石 4 1をすベて永久磁石 4 1 aとすると、 発電装置 4 0内の構造をシ ンプルにすることができ、 発電装置 4 0を小型にすることができる。
第 6図に示すように、 磁石 4 1および磁石 4 1側の磁路 4 3は第 1風車 2 ◦の 下側フレーム 2 5の下面に取り付けられている。 また、 電機子コイル 4 2および 電機子コイル 4 2側の磁路 4 3は第 2風車 3 0の上側フ レーム 3 4の上面に取り 付けられている。
第 7図から第 9図までは、 矢印 5 0方向の風による第 1風車 2 0の回転を示す 。 矢印 5 1は前記風による空気の流れを示す。
まず、 第 7図において、 第 1羽根 2 1は空気の流れにより、 その凸面 2 1 a側 の気圧がその凹面 2 1 b側の気圧より低くなるので、 凹面 2 1 b側から凸面 2 1 a側の方向の矢印 2 1 Xで示す力が第 1羽根 2 1に加わる。 第 2羽根 2 2は、 そ の凹面 2 2 bが矢印 5 1に示す空気の流れ (第 1羽根 2 1側の通風路 2 7を通過 する空気の流れおよび第 1羽根 2 1の図示右側 (凸面 2 1 a側) を通過する空気 の流れを含む) を受けるので、 ほぼ空気の流れの方向の矢印 2 2 Xで示す力が第 2羽根 2 2に加わる。 さらに、 第 3羽根 2 3は空気の流れ 5 1によりその凸面 2 3 aが押されるが、 第 3羽根 2 3の先端部分は空気の流れを受け流す形状をして いるので、 空気の流れに対する負荷がかかりにくい。 このため、 空気の流れの方 向の矢印 2 3 Xで示す第 3羽根 2 3に加わる力の大きさは、 矢印 2 2 Xで示す第 2羽根 2 2に加わる力よりも著しく小さい。 このため、 第 1風車 2 0は矢印 2 1 Xで示す力および矢印 2 2 xで示す力による回転力の方向となる矢印 2 8の方向 に回転する。
このため、 第 1風車 2 0はその回転により第 8図に示す状態になる。 この状態 では、 第 1羽根 2 1の凹面 2 1 bに当った空気の流れが第 1羽根 2 1に回転力を 与えるとともに、 その流れの方向を変えて、 通風路 2 7を通過して第 2羽根 2 2 の凹面 2 2 bにも当り、 第 2羽根 2 2に回転力を与える。 また、 第 3羽根 2 3の 凸面 2 3 aに当る空気の流れは、 凸面 2 3 aにより、 第 3羽根 2 3の先端方向に 流れる空気の流れと第 3羽根 2 3側の通風路 2 7を流れる空気の流れに 2分され る。 そして、 前記第 3羽根 2 3側の通風路 2 7を流れる空気の流れは第 2羽根 2 2の凹面 2 2 bに当って第 2羽根 2 2に回転力を与える。 このため、 空気の流れ 5 1により、 第 1羽根 2 1は矢印 2 l yの方向の力を受け、 第 2羽根 2 2は、 矢 印 2 2 yの方向の力を受け、 第 3羽根 2 3は矢印 2 3 yの方向の力を受けるが、 矢印 2 3 yの方向の力は、 矢印 2 1 yの方向の力と矢印 2 2 yの方向の力を合成 した力より著しく小さいので、 第 1風車 2 0は矢印 2 8の方向に回転する。 このため、 第 1風車 2 0は回転して第 9図に示す状態になる。 第 9図に示す状 態においては、 第 1羽根 2 1の凹面 2 1 bが空気の流れの上流側に向いており、 さらに、 第 3羽根 2 3の凸面 2 3 aに当った空気の流れも、 通風路 2 7を通過し て第 1羽根 2 1の凹面 2 1 bに当るので、 空気の流れから第 1羽根 2 1の凹面 2 1 bが受ける回転力は最大になる。 また、 第 2羽根 2 2が第 3羽根 2 3の風下側 になるので、 第 3羽根 2 3は負荷となっても空気の流れから受ける力は小さい。 このため、 空気の流れ 5 1により、 第 1羽根 2 1は矢印 2 1 zの方向の力を受け 、 第 2羽根 2 2は、 矢印 2 2 zの方向の力を受け、 第 3羽根 2 3は矢印 2 3 の 方向の力を受けるが、 この場合では、 矢印 2 2 zの方向の力は、 矢印 2 1 zの方 向の力より著しく小さいので、 第 1風車 2 0は矢印 2 8の方向に回転する。 このようにして、 第 1風車 2 0が矢印 2 8の方向に 1 2 0度回転すると、 第 7 図の第 1羽根 2 1が第 7図の第 2羽根 2 2の位置まで回転する。 これ以降、 第 1 風車 2 0は同様に矢印 2 8の方向に回転し続ける。
第 1 0図、 第 1 1図および第 1 2図は、 第 2風車 3 0の回転を説明している。 なお、 第 2風車 3 0の回転を示す第 1 0図、 第 1 1図および第 1 2図は、 それぞ れ第 1風車 2 0の回転を示す上記第 7図、 第 8図および第 9図に対応している。 第 3図の第 2風車 3 0の第 1羽根 3 1、 第 2羽根 3 2および第 3羽根 3 3は、 そ れらの凸面 3 1 a、 3 2 a、 3 3 aと凹面 3 1 b、 3 2 b , 3 3 bが第 2図の第 1風車 2 0の第 1羽根 2 1、 第 2羽根 2 2および第 3羽根の凸面 ( 2 1 a等) と 凹面 ( 2 1 b等) と逆の向きに形成されているため、 第 1羽根 3 1、 第 2羽根 3 2および第 3羽根 3 3が空気の流れ 5 2から受ける力の方向は、 上記第 1風車 2 0の第 1羽根 2 1、 第 2羽根 2 2および第 3羽根 2 3の場合と逆の方向になる。 このため、 第 1 0図〜第 1 2図に示すように、 第 2風車 3 0の矢印 3 8で示す回 転方向は、 第 7図〜第 9図に示す第 1風車 2 0の上記矢印 2 8で示す回転方向と 逆の方向となる。
このため、 第 1風車 2 0および第 2風車 3 0は、 3 6 0度どの風向きにも、 複 数の風が複合した場合でも、 回転することができる。 そして第- 1風車 2 0と第 2 風車 3 0は同一の縦軸 1 5を回転中心として回転でき、 縦方向に 2連に形成され 、 互いに反対方向に回転する。
第 6図に示すように、 発電装置 4 0の界磁用の磁石 4 1および磁石 4 1側の磁 路 4 3は上述のように第 1風車 2 0の下側フレーム 2 5に取り付けられているの で、 第 1風車 2 0の回転方向に回転する。 一方、 発電装置 4 0の電機子コイル 4 2および電機子コイル 4 2側の磁路 4 3は上述のように第 2風車 3 0の上側フレ —ム 3 4に取り付けられているので、 第 2風車 3 0の回転方向に回転する。 ここ で、 第 1風車 2 0と第 2風車 3 0は、 互いに逆方向にほぼ同じ速度で回転する。 このため、 磁石 4 1 と電機子コイル 4 2との相対回転速度は、 磁石 4 1および電 機子コイル 4 2のうち一方が停止している場合の 2倍の回転速度になる。 このた め、 電機子コイル 4 2の交流発電電圧は、 磁石 4 1および電機子コイル 4 2のう ち一方が停止している場合の 2倍の電圧になる。
さらに、 上記 2組のスリップリング 4 4とブラシを介して交流電力を外部に取 り出すときには、 交流電圧を発電する磁石 4 1 と電機子コイル 4 2間には、 両者 の回転を妨げる方向の電磁力が発生し、 磁石 4 1 と電機子コイル 4 2はこの電磁 力に杭して回転を継続する。 このため、 磁石 4 1が取り付けられた第 1風車 2 0 と電機子コイル 4 2が取り付けられた第 2風車 3 0とに両者の回転を妨げるよう な力が発生し、 第 1風車 2 0および第 2風車 3 0はこの力に杭して回転を継続す る。 このため、 上記電磁力によるねじり トルクがフレーム 1 0に加わることがな い。 これに対し、 磁石 4 1および電機子コイル 4 2のうち一方が停止している場 合には、 停止している磁石 4 1または電機子コイル 4 2はフレーム 1 0に固定さ れることになり、 このため、 フレーム 1 0と回転している磁石 4 1 または電機子 コイル 4 2との間に電磁力が加わる。 この電磁力によりフレーム 1 0にねじり ト ルクが加わる。
また、 本発明に係る風力発電機は、 その設置面積が従来のプロペラ形風車を使 用した風力発電機の設置面積の 4分の 1以下ですむので、 設置場所を選ばない。 さらに、 風さえあれば、 今まで考えにくかった都心や身近な場所にも設置可能で ある。 構造的にも、 その部品をできるだけ少なくシンプルに設計されているので 、 高性能で建造しやすい特徴を持っている。
なお、 上記実施の形態において、 第 1風車 2 0の第 1〜第 3羽根 2 1 ~ 2 3お よび上側および下側フレーム 2 4、 2 5を合成樹脂等により一体に成形してもよ い。 第 2風車 3 0も同様である。 また、 各風車 2 0、 3 0の羽根の数は 3枚に限 定されず、 適当な数 (例えば 5枚) にすることができる。
また、 発電装置 4 0の極数は、 発電する周波数に適応するように適宜選択する ことができる。 また、 発電装置 4 0の界磁用磁石 4 1は第 1風車 2 0に固定され 、 電機子コイル 4 2は第 2風車 3 0に固定されているが、 これに限定されず、 界 磁用磁石 4 1を第 2風車 3 0に固定し、 電機子コイル 4 2を第 1風車 2 0に固定 してもよい。 産業上の利用の可能性
現在、 環境問題が深刻になっているのを解決するためにも、 本発明に係る風力 発電機は本格的で大規模な風力発電の主力になりうるものである。 また、 本発明 に係る風力発電機は、 大型だけでなく、 家庭用、 中小型にも適している。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 風力を動力源として発電する風力発電機 ( 1 ) .において、 縦軸形の第 1風車 (20 ) 、 縦軸形の第 2風車 (30) および発電装置 (40) を備え、 前記風力 による第 1風車 (2 0) の羽根 (2 1、 2 2、 2 3) の回転方向と第 2風車 ( 3 0 ) の羽根 ( 3 1、 32、 3 3) の回転方向は互いに反対方向であり、 前記発電 装置 (40 ) は前記第 1風車 (20) と第 2風車 (30) との間に配置され、 前 記発電装置 (40) の界磁用磁石 (4 1 ) と電機子コイル (42) は同じ回転中 心の周りを回転し、 かつ、 前記界磁用磁石 (4 1 ) は前記第 1風車 (20 ) およ び第 2風車 (3 0) の一方の回転方向に回転し、 前記電機子コイル (42) は前 記第 1風車 (2 0) および第 2風車 (3 0 ) の他方の回転方向に回転することを 特徴とする風力発電機。
2. 請求項 1に記載した風力発電機 ( 1 ) において、 第 1風車 (2 0) の羽根 ( 2 1、 2 2、 2 3 ) および第 2風車 ( 30 ) の羽根 (3 1、 32、 33) の回転 中心軸に垂直な面での断面は、 湾曲した板状であり、 第 1風車 (2 0) の羽根 ( 2 1、 22、 2 3) の前記湾曲による凹面と第 2風車 (3 0) の前記湾曲による 凹面は互いに反対方向に向いていることを特徴とする風力発電機。
3. 請求項 2に記載した風力発電機 ( 1 ) において、 第 1風車 (2 0) の羽根 ( 2 1、 22、 2 3 ) および第 2風車 (3 0) の羽根 ( 3 1、 3 2、 33) の回転 中心軸に垂直な面での断面は、 円弧状に湾曲した板状であることを特徴とする風 力発電機。
4. 請求項 3に記載した風力発電機 ( 1 ) において、 第 1風車 (2 0) の羽根 ( 2 1、 22、 2 3) とその回転中心との間および第 2風車 (3 0) の羽根 ( 3 1 、 32、 3 3) とその回転中心との間に風の通路が形成されていることを特徴と する風力発電機。
5. 請求項 1に記載した風力発電機 ( 1 ) において、 前記発電装置 (40 ) の外 形が界磁用磁石 (4 1 ) および電機子コイル (42) の回転中心に垂直な板状で あることを特徴とする風力発電機。
PCT/JP2003/000018 2003-01-06 2003-01-06 風力発電機 WO2004061300A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2003/000018 WO2004061300A1 (ja) 2003-01-06 2003-01-06 風力発電機
AU2003202473A AU2003202473A1 (en) 2003-01-06 2003-01-06 Wind power generator
JP2004000491A JP2004211707A (ja) 2003-01-06 2004-01-05 風力発電機

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2003/000018 WO2004061300A1 (ja) 2003-01-06 2003-01-06 風力発電機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2004061300A1 true WO2004061300A1 (ja) 2004-07-22

Family

ID=32697351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2003/000018 WO2004061300A1 (ja) 2003-01-06 2003-01-06 風力発電機

Country Status (2)

Country Link
AU (1) AU2003202473A1 (ja)
WO (1) WO2004061300A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2034179A1 (en) * 2006-06-02 2009-03-11 Eco Technology Co., Ltd. Blades for wind wheel, wind wheel, and wind-driven electric power generator
US20160123299A1 (en) * 2014-11-02 2016-05-05 Tangshan TOYODA Technology Co., Ltd Dual rotor wind turbine generator set
CN106321349A (zh) * 2015-06-26 2017-01-11 上海得司能源科技发展有限公司 用于风力发电的设有补速机构的风轮

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54153944A (en) * 1978-05-25 1979-12-04 Iwami Fukumoto Wind mill for winddforce prime mover
JPS58185980A (ja) * 1982-04-23 1983-10-29 Sanden Corp 風力発電装置
JPH07174067A (ja) * 1992-01-20 1995-07-11 Bitsugusu:Kk 二重ローター風力発電機
EP1096144A2 (en) * 1999-11-01 2001-05-02 Masaharu Miyake Wind-driven power generating apparatus
JP2001153024A (ja) * 1999-11-29 2001-06-05 Ishida Seisakusho:Kk 鑑賞用風力発電装置
JP2002106458A (ja) * 2000-09-28 2002-04-10 Fumio Kaneda 三枚翼式垂直型風車装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54153944A (en) * 1978-05-25 1979-12-04 Iwami Fukumoto Wind mill for winddforce prime mover
JPS58185980A (ja) * 1982-04-23 1983-10-29 Sanden Corp 風力発電装置
JPH07174067A (ja) * 1992-01-20 1995-07-11 Bitsugusu:Kk 二重ローター風力発電機
EP1096144A2 (en) * 1999-11-01 2001-05-02 Masaharu Miyake Wind-driven power generating apparatus
JP2001153024A (ja) * 1999-11-29 2001-06-05 Ishida Seisakusho:Kk 鑑賞用風力発電装置
JP2002106458A (ja) * 2000-09-28 2002-04-10 Fumio Kaneda 三枚翼式垂直型風車装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2034179A1 (en) * 2006-06-02 2009-03-11 Eco Technology Co., Ltd. Blades for wind wheel, wind wheel, and wind-driven electric power generator
US8198747B2 (en) 2006-06-02 2012-06-12 Eco Technology Co., Ltd. Blade for windmill, windmill and wind power generator
EP2034179A4 (en) * 2006-06-02 2012-11-28 Eco Technology Co Ltd SHOVELS FOR WINDRAD, WINDRAD AND WIND-DRIVEN POWER GENERATOR
US20160123299A1 (en) * 2014-11-02 2016-05-05 Tangshan TOYODA Technology Co., Ltd Dual rotor wind turbine generator set
CN106321349A (zh) * 2015-06-26 2017-01-11 上海得司能源科技发展有限公司 用于风力发电的设有补速机构的风轮

Also Published As

Publication number Publication date
AU2003202473A1 (en) 2004-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1756052B (zh) 带有双边定子的电机
KR101870625B1 (ko) 풍력 터빈 로터 및 풍력 터빈
JP2012527864A5 (ja)
JP2012527864A (ja) 垂直軸風車およびそのための発電機
US20100194112A1 (en) Vertical axis turbine
EP2378117A1 (en) Wind turbine
EP2220759A1 (en) Self-starting darrieus wind turbine
KR102456995B1 (ko) 날개차 및 이것을 구비하는 자연 에너지 발전 장치
KR101843464B1 (ko) 수력 터빈 코일 장치
JP2011122508A (ja) 発電装置
JP2004211707A (ja) 風力発電機
GB2449436A (en) Fluid driven generator
WO2004061300A1 (ja) 風力発電機
WO2016148016A1 (ja) 翼車およびこれを備える自然エネルギー発電装置
WO2006137696A1 (en) Impulse turbine with rotor blade for prevention clearance flow loss
JP2016169711A (ja) 風力発電用の風車および風力発電機
JP6537858B2 (ja) 翼車および自然エネルギー発電機
JP2015050892A (ja) 発電システム
CN202768240U (zh) 双段叶片风力发电机
CN202170847U (zh) 双动力风力发电机
JP2021521379A (ja) 流体流動からエネルギーを生成するための動力モジュール式機械
TWM480594U (zh) 風力發電機(二)
US11923117B2 (en) Magnetizing permanent magnets
JP7011108B1 (ja) 縦軸型マグナス式風力発電システム
JP2015510563A (ja) 風力発電機の空冷

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NO NZ OM PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: JP