JP2013510262A - 風力発電装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、風力発電装置に関するものであり、特に地面所定の高さで建てられ設けられている支柱の上部に風の方向により回動が出来るように設けられているケースと；前記ケースの内部の一側に設置された第３発電手段と；前記ケースの内部の他側に設置された第４発電手段を含む風力発電装置に関する。
本発明の風力発電装置によると、支柱の上部に設けられたケースの内部に固定子と回転子を含む一対の発展手段を設置して、一対の発電手段を風の方向に対し互いに逆方向で回転するウィングの回転力で作動させ、発電効率を高め、固定子としてコイルを設ける場合、電気引出しのための別途のスリーブリングを設置しなくても良いので、負荷を減らし発電効率を更に高めることができ、また発展手段の相互間に回転力を提供する動力伝達手段をさらに具備して回転子を回転させるメイン軸の回転速度を向上させ発展効率が向上するような効果を期待できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、風力発電装置に関するものであり、更に詳細には、支柱の上部に設けられたケース内部に固定子と回転子を含む一対の発展の手段を設置して、一対の発電手段を風の方向に対し互いに逆方向で回転するウィングの回転力で作動させ、発電効率を高めるようにした、風力発電装置に関するものである。

現在化石燃料である石油の価格が高くなり、環境汚染の問題が世界で台頭し風の力で電気を生成しながら、いかなる環境汚染物質も発生させない風力発電機への関心が高まりつつある。

通常風力発電機は風の力でウィングを回転させて軸を回転させ、その軸に回転子として永久磁石を設け、発電機の内部に回転子に対応する固定子としてコイルを設けて構成される。

このような構造の風力発電機は風の力により永久磁石を回転させ、コイルに電気が流されるようにするもので、発電効率を向上させることに限界がある。

したがって、前記問題を解決するため、本発明は１つのケース内部に一対の発展手段を内設し、その発展手段がケースの前・後段にそれぞれ設けられたウィングの回転力で同時に動作し、発電効率を高めることが出来る、風力発電機を提供することを目的とする。

本発明のもう１つの目的は、一対の発展手段が回転力を相互に補完するようにし、発電効率を高めるようにしたものである。

前記目的を達成のため本発明は、
地面から所定の高さで建てられ設けられている支柱の上部に風の方向により回動が出来るように設けられているケースと；
前記ケース内部の一側に水平上で第１メイン軸をベアリング結合し、第１メイン軸の先端に風により回転し、第１メイン軸を回転させる第１メインウィングを結合して、前記第１メイン軸にコイルまたは永久磁石を設け、第１回転子を構成し、第１回転子に対応する第１固定子として永久磁石またはコイルをケースの内壁面に設置して構成した第１発電手段と；
前記ケース内部の他側に水平上に第２メイン軸をベアリング結合し、第２メイン軸の先端に風により回転し、第２メイン軸を回転させる第２メインウィングを結合して、前記第２メイン軸にコイルまたは永久磁石を設け、第２回転子を構成し、第２回転子に対応する第２固定子として永久磁石またはコイルをケースの内壁面に設置して構成した第２発展手段；
で、構成されたことを特徴とする。

本発明によると、支柱の上部に設けられたケース内部に固定子と回転子を含む一対の発展手段を設け、一対の発電手段を風の方向に対して互いに逆方向に回転するウィングの回転力で作動させ発電効率を高め、固定子としてコイルを設ける場合は、電力の引き出しのために別のスリップリングを設ける必要がないため、負荷を低減され発電効率をさらに向上させることができ、また、発電手段の相互間で回転力を提供する動力伝達手段をもっと具備して回転子を回転させるメイン軸の回転速度を向上させ、発電効率が向上するようにする効果が期待できる。

本発明の風力発電装置の第１実施例を示した図面。 本発明の第１実施例の変形実施状況を示した図面。 本発明の第１実施例の変形実施状況を示した図面。 本発明の第２実施例を示した図面。

以下、添付された図面、図１〜図４を参照して本発明の望ましい実施例を説明すると、次のようになる。

本発明を説明するに当たり、定義された用語は、本発明における機能を考慮して定義なされたもので、本発明の技術的な構成要素を限定する意味で理解してはならない。

図１ないし図３は本発明の第１実施例を図示したもので、
地面から所定の高さで建てられ設けられている支柱（２）の上部に風の方向により回動が出来るように設けられているケース（１）と；
前記ケース（１）の内部の一側に水平上で第１のメイン軸（３１）をベアリング結合し、第１メイン軸（３１）の先端に風により回転し、第１メイン軸（３１）を回転させる第１のメインウィング（３２）を結合して、前記第１のメイン軸（３１）にコイルまたは永久磁石を設け、第１回転子（３４）を構成し、第１回転子（３４）に対応する第１固定子（３３）として永久磁石またはコイルをケース（１）の内壁面に設置して構成した第１発電手段（３）と；
前記ケース（１）の内部の他側に水平上に第２のメイン軸（４１）をベアリング結合し、第２メイン軸（３１）の先端に風により回転し、第２メイン軸（４１）を回転させる第２メインウィング（４２）を結合して、前記第２のメイン軸（４１）にコイルまたは永久磁石を設け、第２回転子（４４）を構成し、第２回転子（４４）に対応する第２固定子（４３）として永久磁石またはコイルをケース（１）の内壁面に設置して構成した第２の発展手段（４）；
で、構成されたことを特徴とする。

前記構成のような第１実施例は、１つのケース（１）内部に、それぞれ第１発電手段（３）と第２発電手段（４）を内設してより効率的な発電が行われるようにしたものである。

第１発電手段（３）をケース（１）の左側の一端に内設し、第２発電手段（４）をケース（１）の右側の端一に内設することで、図１に図示されたように、第１発電手段（３）の第１回転子（３４）として第１永久磁石（３６）を第１メイン軸（３１）に設け、これに対応する第１固定子（３３）は、第１永久磁石（３６）と向かい合うケース（１）の内壁面上に第１コイル（３５）を設置して構成され、第２発電手段（４）の第２固定子（４３）も同じく第２コイル（４５）をケース（１）の右側の内壁に設置し、第２回転子（４４）は、第２メイン軸（４１）の外側に第２永久磁石（４６）を設置して構成する。

第１メイン軸（３１）は、ケース（１）の左側にはめるが、その一端がケース（１）の一端に結合されたベアリング（３８）に支持され、その他端がケース（１）の中間部に設置された第１支持台（３７）にベアリング（３９）により結合され、第１メイン軸（３１）の外側には風により回転する第１メインウィング（３２）が結合される。

第２メイン軸（４１）は、ケース（１）の右側にはめるが、その一端がケース（１）の他端に結合されたベアリング（４８）に支持され、その他端がケース（１）の中間部に設置された第２支持台（４７）にベアリング（４９）により結合され、この第２メイン軸（４１）の外側には風により第１メインウィング（３２）に対して反対方向に回転する第２メインウィング（４２）を設置した構成である。

図１のような風力発電機が設けられた状態で、図面上の左から風が吹くようになれば、その風により、第１メインウィング（３２）が一方向に回転し、第２メインウィング（４２）が逆方向に回転するようになり、これにより第１メイン軸（３１）と第２メイン軸（４１）がそれぞれ回転しながら、第１及び第２回転子（３４）（４４）を回転させるようになり、第１および第２固定子（３３）（４３）である第１及び第２コイル（３５）（４５）に電気が流され発展が成り立つようになる。

図１のような風力発電機の場合、１つのケース（１）の内部に２つの発電手段が内設され、従来に比べ発電効率を高めることができ、固定子であるコイルが回転せず固定されているので、電気の引き出しのためにスリップリングを軸に設置する必要がないため、負荷を低減させ、発電効率を高めることができる。

図２は、第１実施例の変形実施例として、固定子（３３）（４３）として永久磁石（３６）（４６）を適用し、回転子（３４）（４４）としてコイル（３５）（４５）を適用した実施例であり、
図３は、第１実施例のもう１つの変形実施例として、第１発電手段（３）の固定子（３３）をコイル（３５）で、回転子（３４）を永久磁石（３６）で構成し、第２発展手段（４）の固定子（４３）を永久磁石（４６）で、回転子（４４）をコイル（４５）に構成したものだ。

そして、詳細に図示しているが、図３の点線部分のように、第１および第２メイン軸（３１）（４１）の間に回転速度を増速させる増速手段を設置することができる。

図４は本発明の第２実施例を図示したもので、
地面から所定の高さで建てられ設けられている支柱（２）の上部に風の方向により回動が出来るように設けられているケース（１）と；
前記ケース（１）の内部の一側に水平上で中空型の第３メイン軸（１０１）をベアリング（１０８）（１０９）結合し、第３メイン軸（１０１）の先端に風により回転し、第３メイン軸（１０１）を回転させる第３メインウィング（１０２）を結合し、前記第３メイン軸（１０１）にコイルまたは永久磁石を設けて、第３回転子（１０４）を構成し、第３回転子（１０４）に対応する第３固定子（１０３）として、永久磁石またはコイルをケース（１）の内壁面に設け、第３メイン軸（１０１）の内部に第３内軸（１１０）をベアリング（１１２）結合し、この第３内軸（１１０）の先端に風の方向に対して第３メインウィング（１０２）と逆方向に回転しながら、第３内軸（１１０）を第３メイン軸（１０１）に対し反対方向に回転させる第３補助ウィング（１１１）を設け、前記第３内軸（１１０）の回転力を第４発電手段（４）の第４メイン軸（２０１）に伝達させて第４発電手段（４）の発電効率が向上するよう構成された第３発電手段（３）と；
前記ケース（１）の内部の他側に水平上に中空型の第４メイン軸（２０１）をベアリング（２０８）（２０９）結合し、第４メイン軸（２０１）の先端に風により、第３メインウィング（１０２）に対して反対方向に回転し第４メイン軸（２０１）を回転させる第４メインウィング（２０２）を結合し、前記第４メイン軸（２０１）にコイルまたは永久磁石を設け、第４回転子（２０４）を構成し、第４回転子（２０４）に対応する第４固定子（２０３）として、永久磁石またはコイルをケース（１）の内壁面に設けて、第４メイン軸（２０１）の内部に第４内軸（２１０）をベアリング（２１２）に結合し、この第４内軸（２１０）の先端に風の方向に対して第３メインウィング（１０２）と逆方向に回転しながら、第４内軸（２１０）を第４メイン軸（２０１）に対し反対方向に回転させる第４補助ウィング（２１１）を設け、前記第４内軸（２１０）の回転力を第３発電手段（３）の第３メイン軸（１０１）に伝達させて、第３発電手段（３）の発電効率が向上するよう構成された第４発電手段（４）；
で、構成されたことを特徴とする。

前記構成で、ベアリング（１０９）（２０９）は、それぞれのケース（１）の内壁面に設置されている第３支持台（１０７）と第４支持台（２０７）にそれぞれ設置された状態で第３メイン軸（１０１）および第４のメイン軸（２０１）の内側端を回転可能に支持する役割をする。

一方、前記第３内軸（１１０）の回転力を第４メイン軸（２０１）に伝達する手段として、
第４メイン軸（２０１）の内側の先端に、第４ギア部（２１８）を形成し、第３内軸（１１０）の内側の先端に、第３駆動ギア（１１３）を結合して、ケース（１）の内側に第３支持台（１１７）により回転可能に支持された第３伝達軸（１１４）を水平上に設けて、この第３伝達軸（１１４）の両端に第３駆動ギア（１１３）とかみ合って回転する第１伝達ギア（１１５）、そして第４ギア部（２１８）とかみ合って回転する第２伝達ギア（１１６）をそれぞれ設置して構成し、
第４内軸（２１０）の回転力を第３メイン軸（１０１）に伝達する手段として、
第３メイン軸（１０１）の内側の先端に、第３ギア部（１１８）を形成し、第４内軸（２１０）の内側の先端に、第４駆動ギア（２１３）を結合して、ケース（１）の内側に、第４支持台（２１７）により回転可能に支持された第４伝達軸（２１４）を水平上に設け、この第４伝達軸（２１４）の両端に第４駆動ギア（２１３）とかみ合って回転する第３伝達ギア（２１５）、そして第３ギア部（１１８）とかみ合って回転する第４伝達ギア（２１６）をそれぞれ設置して構成する。

このように構成された本発明の第２実施例の動作を説明すると、次のようになる。

風が図面上の左側から吹き、その風に第３メインウィング（１０２）が時計方向に回転し、第４メインウィング（２０２）が反時計方向に回転すると仮定すると、
左から吹く風で、第３メインウィング（１０２）が時計方向に回転し、第４メインウィング（２０２）が反時計方向に回転することにより、そのウィング（１０２）（２０２）が設置されている第３メイン軸（１０１）と第４メイン軸（２０１）が互いに反対方向に回転しながら、それぞれ第３発電手段（１００）の第３回転子（１０４）と第４発電手段（２００）の第４回転子（２０４）を回転させ、第３および第４固定子（１０３）（２０３）から電気が生成される。

この時、第３補助ウィング（１１１）は、第３メインウィング（１０２）に対して反対方向である反時計方向に回転しながら第３内軸（１１０）を反時計方向に回転させ、その第３内軸（１１０）の回転力は、第３駆動ギア（１１３）、第１伝達ギア（１１５）、第３伝達軸（１１４）、第２伝達ギア（１１６）、第４ギア部（２１８）の順で第４メイン軸（２０１）に伝達されて、第４メイン軸（２０１）の回転速度を増大させることに寄与し、これにより第４発電手段（２００）の発電効率を向上させることができる。

また、第４補助ウィング（２１１）は、第４メインウィング（２０２）に対し反対方向である時計方向に回転しながら第４内軸（２１０）を時計方向に回転させ、その第４内軸（２１０）の回転力は、第４駆動ギア（２１３）、第３転送ギア（２１５）、第４伝達軸（２１４）、第４伝達ギア（２１６）、第３ギア部（１１８）の順で第３メイン軸（１０１）に伝達されて、第３メイン軸（１０１）の回転速度を増大させることに寄与し、これにより第３発電手段（１００）の発電効率を向上させることができる。

１：ケース、２：支柱
３：第１発電手段、４：第２発電手段
３１：第１メイン軸、３２：第１メインウィング
３３：第１固定子 、３４：第１回転子
３５：第１コイル、３６：第１永久磁石
４１：第２メイン軸、４２：第２メインウィング
４３：第２固定子、４４：第２回転子
４５：第２コイル、４６：第２永久磁石
１００：第３発電手段、２００：第４発電手段

Claims (3)

1. 地面から所定の高さで建てられ設けられている支柱（２）の上部に風の方向により回動が出来るように設けられているケース（１）と；
   前記ケース（１）の内部の一側に水平上で中空型の第３メイン軸（１０１）をベアリング結合し、第３メイン軸（１０１）の先端に風により回転し、第３メイン軸（１０１）を回転させる第３メインウィング（１０２）を結合し、前記第３メイン軸（１０１）にコイルまたは永久磁石を設けて、第３回転子（１０４）を構成し、第３回転子（１０４）に対応する第３固定子（１０３）として、永久磁石またはコイルをケース（１）の内壁面に設けて、第３メイン軸（１０１）の内部に第３内軸（１１０）をベアリング（１１２）結合し、この第３内軸（１１０）の先端に風の方向に対して第３メインウィング（１０２）と逆方向に回転しながら、第３内軸（１１０）を第３メイン軸（１０１）に対し反対方向に回転させる第３補助ウィング（１１１）を設け、前記第３内軸（１１０）の回転力を第４発電手段（４）の第４メイン軸（２０１）に伝達させて第４発電手段（４）の発電効率が向上するよう構成された第３発電手段（３）と；
   前記ケース（１）の内部の他側に水平上に中空型の第４メイン軸（２０１）をベアリング結合し、第４メイン軸（２０１）の先端に風により第３メインウィング（１０２）に対し反対方向に回転し第４メイン軸（２０１）を回転させる第４メインウィング（２０２）を結合し、前記第４メイン軸（２０１）にコイルまたは永久磁石を設け、第４回転子（２０４）を構成し、第４回転子（２０４）に対応する第４固定子（２０３）として、永久磁石またはコイルをケース（１）の内壁面に設けて、第４メイン軸（２０１）の内部に第４内軸（２１０）をベアリング（２１２）に結合し、この第４内軸（２１０）の先端に風の方向に対して第３メインウィング（１０２）と逆方向に回転しながら、第４内軸（２１０）を第４メイン軸（２０１）に対し反対方向に回転させる第４補助ウィング（２１１）を設け、前記第４内軸（２１０）の回転力を第３発電手段（３）の第３メイン軸（１０１）に伝達させて、第３発電手段（３）の発電効率が向上するよう構成された第４発電手段（４）；
   で、構成されたことを特徴とする風力発電装置。
2. 第３内軸（１１０）の回転力を第４メイン軸（２０１）に伝達する手段として、第４メイン軸（２０１）の内側の先端に、第４ギア部（２１８）を形成し、第３内軸（１１０）の内側の先端に、第３駆動ギア（１１３）を結合し、ケース（１）の内側に第３支持台（１１７）により回転可能に支持された第３伝達軸（１１４）を水平上で設けて、この第３伝達軸（１１４）の両端に第３駆動ギア（１１３）とかみ合って回転する第１伝達ギア（１１５）、そして第４ギア部（２１８）とかみ合って回転する第２伝達ギア（１１６）をそれぞれ設けて構成されたことを特徴とする請求項１においての風力発電装置。
3. 第４内軸（２１０）の回転力を第３メイン軸（１０１）に伝達する手段として、第３メイン軸（１０１）の内側の先端に、第３ギア部（１１８）を形成し、第４内軸（２１０）の内側の先端に、第４駆動ギア（２１３）を結合し、ケース（１）の内側に第４支持台（２１７）により回転可能に支持された第４伝達軸（２１４）を水平上に設けて、この第４伝達軸（２１４）の両端に第４駆動ギア（２１３）とかみ合って回転する第３伝達ギア（２１５）、そして第３ギア部（１１８）とかみ合って回転する第４伝達ギア（２１６）をそれぞれ設置して構成したことを特徴とする請求項１においての風力発電装置。