JP2023183964A - 風力発電ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】微風から強風迄効率よく風を電力に変換でき、かつバッテリー性能を向上させる風力発電機を提案する。【解決手段】複数の相で構成された非回転のコイル部と、該コイル部に間隙をもって対向配置される永久磁石と、該永久磁石を固定したロータ部とを備えた無鉄心の発電機と、該発電機のロータの同軸延長上に配置されるブレードとを備えた風力発電ユニットにおいて。前記コイル部の前記各相は同数のコイル体で構成され、該複数コイル体はコイル体間の接続が直列及び/又は並列の切替によって３段以上の多段切替のパターンを有し、風速に従って自動的に３段以上の多段切替を行うことを特徴とするコアレス型の風力発電ユニット。【選択図】図１

Description

本発明は風力発電ユニットに係り、特に微風から強風までに対応できるコアレスタイプの風力発電ユニットに関する。

クリーンエネルギー源として風力や太陽光等の自然エネルギー利用が実用されているが、風力は曇天・雨天でも発電機能するものの風力・風向が一定ではない難が知られている。そこで風力発電効率を高める為、従来より風力発電機におけるコイル回路の切替が知られている。

特開２０００－１９７３９２号公報 特開２０１１－１１４９３８号公報

特許文献１はバッテリー対応でコイル回路の切替を行っている。但しコアレスタイプの発電機ではなく、出力電圧の取り出し易さが望まれる。尚、切替が多段対応ではない。

特許文献２はコアレスタイプの風力発電機と太陽光発電機を併用しており、その風力発電機の発電効率を上げる為に複数のＤＣ－ＤＣコンバータの切替を行っている。風力発電は微風から強風まで多様なので２段切替だけでは対応しきれないのでコイル回路切替に複数のＤＣ－ＤＣコンバータを併用している。これによって微風から強風まで対応して更に発電効率を最大化せんとしている。このように特許文献２も２段切替が前程であるし、複数のＤＣ－ＤＣコンバータのような付帯設備が必要になっている。尚、この先例に示されたコイルは偏平タイプである。

以上のように、風力は微風から強風まで多様であり、風を受ける装置側では増速機やブレーキによる制御で対応はしているが２段切替では多様な風への対応に限りがあった。

そこで本発明では微風から強風迄効率よく風を電力に変換でき、かつバッテリー性能を向上させる風力発電機を提案する。

上記課題を解決する為、本発明の風力発電ユニットは次の何れかを特徴とする。
（１）複数の相で構成された非回転のコイル部と、該コイル部に間隙をもって対向配置される永久磁石と、該永久磁石を固定したロータ部とを備えた無鉄心の発電機と、該発電機のロータの同軸延長上に配置されるブレードとを備えた風力発電ユニットにおいて、前記コイル部の前記各相は同数のコイル体で構成され、該複数コイル体はコイル体間の接続が直列及び／又は並列の切替によって３段以上の多段切替のパターンを有し、風速に従って自動的に３段以上の多段切替を行うことを特徴とするコアレス型の風力発電ユニット。

（２）複数の相で構成された非回転のコイル部と、該コイル部に間隙をもって対向配置される永久磁石と、該永久磁石を固定したロータ部とを備えた無鉄心の発電機と、該発電機のロータの同軸延長上に配置されるブレードとを備えた風力発電ユニットにおいて、前記コイル部の前記各相は同数のコイル体で構成され、該複数コイル体はコイル体間の接続が直列及び／又は並列の切替によって３段以上の多段切替のパターンを有するコイル群Ａと、該コイル群Ａの構成コイル線材よりも細くて途中に接点が無い導線からなる細線Ｂとを備えて、コイル群Ａに細線Ｂを接続して用いる場合と、細線Ｂを用いずコイルＡ群のみを用いる場合との切り替えを行い、風速に従って自動的に３段以上の多段切替を行うことを特徴とするコアレス型の風力発電ユニット。

（３）複数の相で構成された非回転のコイル部と、該コイル部に間隙をもって対向配置される永久磁石と、該永久磁石を固定したロータ部とを備えた発電機と、該発電機のロータの同軸延長上に配置されるブレードとを備えた風力発電ユニットにおいて。前記コイル部の前記各相は同数のコイル体で構成され、該複数コイル体はコイル体間の接続が直列及び／又は並列の切替によって３段以上の多段切替のパターンを有するコイル群Ａと、該コイル群Ａの構成コイル線材よりも細くて途中に接点が無い導線からなる細線Ｂとを備えて、コイル群Ａに細線Ｂを接続して用いる場合と、細線Ｂを用いずコイルＡ群のみを用いる場合との切り替えを行い、風速に従って自動的に３段以上の多段切替を行うことを特徴とする風力発電ユニット。

（４）更に前記コイル群Ａと前記コイルＢとを並列で使用することを特徴とする（２）又は（３）の風力発電ユニット。

（５）前記コイル部は線材を前記各相ごとに複数ターン巻いたものを前記のコイル体とし、該コイル体を複数連ねたものを積層して円筒状に形成してコイル円筒体とし、前記コイル体ごとに導線を引き出し、該導線をコイル切り家基板に接続し、該コイル切替基板にはスイッチ回路が設けられ、該スイッチ回路は前記コイル体の直列及び／又は並列の切替によって３段以上のパターンの多段切替を行うことを特徴とする上記（１）乃至（４）いずれかの風力発電ユニット。

（６）前記線材にリッツ線を用いることを特徴とする上記（５）の風力発電ユニット。

（７）上記（１）乃至（６）のいずれかの風力発電ユニットを少なくとも前記ブレード正面と背面が開口するように筐体で囲い、前記ブレードに風を集めるように風流形成部を設けたことを特徴とする風レンズ付きのブロックタイプの風力発電ユニット。

（８）上記（７）の風流形成部に可動板を用い、風向に従って該可動板を動かして前記ブレードへの集風を行うことを特徴とする風力発電ユニット。

（９）上記（１）乃至（８）のいずれかにおいて発電電力を蓄電する鉛蓄電池を併設する風力発電ユニット。

（１０）そして上記（７）又は（８）の風力発電ユニットを横並びに及び/または積み重ねて複数ユニット連接してなる風力発電ユニット群。
尚、以上の風力発電ユニットのエネルギーたる風力を海流に置き換えてもブレード回転利用の発電という点は共通思想であり、すなわち風力を海流に置き換えた海流発電ユニットも本発明が提案する範囲である。

本発明により、微風から強風までの幅広い風力に段階的に対応して発電効率の向上が図られ、加えて微風においても充電でき、強風下では蓄電池の故障が回避でいるという効果がある。

本発明の発電ユニットを用いた風力発電設備の概念を例示する図である。 本発明に用いるコアレス発電機例の構造説明図である。 コアレス発電機とコアド発電機の比較特性図である。 ４コイルの接続パターンの説明図である。 ３コイルの接続パターンの説明図である。 ５コイルの接続パターンの説明図である。 ４コイル使用の場合のコイル切替による風力発電の特性図である。 ４コイル使用の場合の回路説明図である。 コイル切替装置の制御部の構成を示す概念説明図である。 回路部をスイッチング素子により構成した場合におけるクロックと、各種指令信号におけるＬｏ，Ｈｉの関係を示す図である。 各相を構成するブロックの回路の例を示す図である。 図１１のデッドタイム生成し指令信号を出力する制御部の詳細説明図である。 ＦＥＴスイッチング回路を示し、図１２の符号７７のＵ相ブロックの回路の詳細図である。 本発明の実施例に採用する多段切替用コイル配置の例示図である。 本発明の発電機に用いる中空の円筒型コイルの一実施形態の概略構造を説明する一部を省略した斜視図である。 円筒型コイルの周壁が軸方向から見たときに円筒型コイルの半径方向で３層の円筒状コイル体によって構成されることを説明する平面図である。 コイル単体を形成する線材の断面構造の一例を表す図である。 中空の円筒型コイルに採用されるコイル単体の一実施形態を説明する、円筒状コイルの軸方向に直交する側面方向（半径方向の外側から内側に向かう方向）から見た図である。 複数のコイル単体によって内側円筒状コイル体（中間円筒状コイル体、外側円筒状コイル体）が形成される状態を説明する、円筒状コイルの軸方向に直交する側面方向（半径方向の外側から内側に向かう方向）から見た、一部を省略した図である。 円筒状に形成されたときにコイル単体が同一の円筒状コイル体における円周方向で次位の同相のコイル単体と電気的に接続される構造の一例を説明する図である。 内側円筒状コイル体の半径方向外側に中間円筒状コイル体が配置され、中間円筒状コイル体の半径方向外側に外側円筒状コイル体が配置される形態を説明する、円筒状コイルの軸方向に直交する側面方向（半径方向の外側から内側に向かう方向）から見た、一部を省略した図である。 図１７図示の複合コイルを巻回する際にこの複合コイル線とは独立した細線を一緒に巻回する線材配置例を示す図である。 コアレス型発電機の実施例装置を円筒面で切った断面図である。 コイル切替パターンの別の実施態様を示す説明図である。 コイル切替パターンの更に別の実施態様を示す説明図である。 図２５と同じパターンの実施態様の切替説明図である。 図２５と同じパターンの実施態様の切替説明図である。 図２５と同じパターンの実施態様の切替説明図である。 図２５のコイル切替を用いた発電ユニットの特性図である。 コイル切替パターンの更に別の実施態様を示す説明図である。 ブロック化した風力発電ユニットを積み重ねた発電ユニット群例の配置図である。 ブロック化した風力発電ユニットを横並びにした発電ユニット群例の配置図である。 薄型タイプの箱型風力発電ユニット例の外観図である。 薄型タイプの箱型風力発電ユニットの設置例の説明図である。 薄型タイプの風力発電ユニットの他の例の外観図である。 可動風向板を備えた風力発電機群の設置例の説明図である。 ４面型風力発電機の例の斜視図である。 本発明を応用した箱型風力発電ユニットの設置例の説明図である。 本発明を応用した海流発電機の説明図である。

（風力発電ユニットの装置構成例）
図１に本発明の発電ユニットを用いた発電設備の概念を例示する。
まず、風を受けて回転するブレード１が風の当たるエリア１３に配置されている。ブレード１の後部にナセル３たるケーシング相当部が配置されている。ナセル３内に後述の発電機が位置するがその発電機はブレード１に動力伝達軸２で繋がっている。そしてブレード１に風が当たるとブレード１が回転し、動力伝達軸２を通じてナセル３内にブレード１の回転力が伝わることになる。ナセル３は、空気力学を考慮して設計された筐体であるが、後述のブロックキューブ型発電ユニットの実施態様のように筐体の形状は、このようなナセル形状には拘らず、外観が略箱型等でも良い。

ナセル３内で増速器がギアを使って回転数を増やし回転速度を速める。尚、１ｋｗ近辺の発電機では増速器は不要である。特に後述する多段切替方式を採用する場合、更には後述する風レンズを用いるならば増速器は使用せずに済む。

伝達された回転はコアレス型発電機６で電力に変換する。コアレス型発電機６の内容については別項で説明するが本例で採用するコアレス型発電機６内のコイルは円筒型に形成され（符号６１）、内部の空間に前記の増速器やブレーキ装置５を納めることができる（図では説明簡単化の為、これら機器を直列に順次配列している）。ブレーキ装置５は暴風や点検時等において回転の抑制や停止を担う。但しブレーキ装置５は必須ではない。

本例においては発電ユニットが支柱９上に設置されている。支柱９内は空洞になっていてケーブル類が通る。そしてコアレス型発電機６で変換された電気は支柱９内を出力ケーブル１０経由で鉛蓄電池１１を経由し或いは直接に出力ケーブル１２を通じて利用先へ配電される。尚、トランスを介して昇圧する場合も本発明に含む。

尚、本例は支柱９を用いているが支柱９を使わず後述のブロックキューブタイプのように接地面に据え置き型であっても良く、添え置き型ならば支柱９は不要となり、ブロックキューブタイプならば発電機を覆う筐体がナセル３機能を有することになる。

コアレス型発電機６の円筒コイル体６１には同軸上にコイル接続切替基板７が付設されていて、このコイル接続切替基板７と円筒コイル体６１とは接続線８で接続されている。コイル接続の切替は後述する。コイル接続切替については別項で説明する。

ナセル３には上面に監視用通信機１４（送受信装置。アンテナ、センサ付き）と風向・風速計１５が付設されており、監視用通信機１４は地上（屋内）の監視センタ（図略）で監視し、風向・風速計１５の測定風速はブレーキ装置５及びコイル接続切替基板７にも伝達される配線（図略）にしている。

（コアレス型の説明）
次に風力発電ユニットにおいてコアレスタイプ（つまり無鉄心）の発電機システムの優位性を含めて説明する。

図２は図１に示したコアレス型発電機６の具体的な構成を説明する図である。動力伝達軸２はベアリング４６を介して発電機ケーシング４０が非回転に配置されている。発電機ケーシング４０はコップ容器様で開放部に蓋４１（非回転）が嵌められている。こうして略円筒の容器が形成される中にコイル体（非回転）とロータ部が配置されることになる。

そのロータ部はアウターヨーク４２とインナーヨーク４３がいずれもヨーク支持部材４５を介して伝達動力軸２に固定されているので回転する構成になっている。本例ではアウターヨーク４２の内面側に永久磁石４４を配しているが、永久磁石４４はインナーヨーク４３側に配置されても良いし、アウターヨーク４２とインナーヨーク４３の両方に配置されても良く、いずれにせよ永久磁石４４は円筒コイル体６１に間隙をもって対向配置されている。尚、アウターヨーク４２とインナーヨーク４３のいずれか一方だけを使用し、その使用したヨークに永久磁石４４を配する例も本発明の態様になる。

ロータ回転に対して静止状態（非回転）を保つ為に片持ち状態で内部に固定されている円筒コイル体６１はロータの回転運動や磁力によって円形の捻じれ或いは位置ずれに対応できるように円筒コイル体６１の片面若しくは両面にコイル補強層６１ａが形成され更に円筒コイル体６１の開放端側にコイル補強リング４７が篏合されている。またコイル接続切替基板７は動力伝達軸２に接触せぬようドーナツ円板状に形成されて、それに切替回路の配線と半導体素子類が搭載されている。このコイル接続切替基板７は非回転になっている。
図示省略するは内部発熱の冷却の為、直接及び/又は間接に冷媒による冷却を図ることも有効である。

こうして構成された発電機は円筒状のコアレス型故に内部に空洞を形成し易く、その為、増速機、ギア、ブレーキ等をその空洞内に納めることも可能になり、装置のコンパクト化が図れることになる。

風力発電は風のエネルギーを風車で機械エネルギーに変換し、機械エネルギーを発電機で電気エネルギーに変換する。風車の最大変換効率は５９．３％（約６０％：ベッツの定理）だが、現状は理想的な風車で約４０％、通常の風車で約３０％程度になる。以上のことから風力発電システムの発電効率は発電機の効率を８０～９０％とすれば最良でも３０～３５％程度になる。１ｋＷ発電機はプロペラ（ブレード）直径２ｍ、面積が３．１４ｍ^２で効率は３１．８％に設計されている。プロペラタイプの周速比（風速とブレード先端のスピードの比率）は一般に６（変換効率が高い）が選ばれ、定格時（風速１２ｍ／秒）のブレードの先端速度は２５９．２ｋｍ／時、回転数は６８８ｒｐｍとなっている。

風のエネルギーは風速の３乗に比例する。風の圧力（風圧）は風速の２乗に比例し、風のエネルギーは風速×圧力＝風速の３乗になる。それ故、風速が小さいときはエネルギーが非常に小さく、反対に風速が大きくなれば急速にエネルギーが増加する。

現状、一般に風力発電機の作動範囲は２．５ｍ／秒以下では発電できるエネルギーよりも制御回路を動作させるエネルギーの方が大きくなり、１５ｍ／秒以上では出力が大き過ぎて発電機や制御回路を破壊してしまう可能性が高いからである。以上のことからわかるように風力発電システムは微風から強風まで効率よく利用できるようにすることが最大の課題になる。

一般に小型風力発電機には永久磁石同期発電機が採用されている。永久磁石同期モータ及び発電機にはコアドタイプが多く実用されているが、本発明者の検討ではコアレスタイプの方が適している。

図３のグラフに示すように誘起電圧定数が等しい発電機の場合、コアレス発電機の方が高い電圧を得ることができ、その結果、同一出力を得る場合には出力電流を小さくすることができる。その理由はコアレス発電機のインダクタンスが小さく、インダクタンスによる電圧降下２πｆＬＩが小さくなる為である。

更にコアレスタイプでは別項で後述するコイル切替原理との併用をし易い。そのコイル切替のシステムを使用することで発電電圧の制御が可能になり、発電効率が向上して省エネ化を達成することができる。また、このシステムにより微風から強風時まで広範囲にわたって発電を充電可能になり充電効率が上がる。

（コイルの切替原理）
本発明では複数のコイルを単に直列、並列の２通りに切り替えるのでなく、直列・並列混用によって切替パターンのバリエーションを３種以上にし、つまり複数段切替を行うことを特徴としている。これにより風力に応じて３段階以上の多段切替が可能になるから微風から強風にも対応できるようになる。

発電機のコイルは複数相、一般的にはＵ，Ｖ，Ｗの３相で構成されている。その各相ごとに本発明ではコイル単位を３つ以上用いる。そしてコイル単位の接続を全部直列、全部並列の他、直列と並列の混用（シリーズパラ）にすることで３段以上の多段切替を可能にできる。典型的なのは図４に示す各相４コイル使用であり、尚、３コイルのパターンを図５、５コイルのパターンを図６で示す。

図４～図６でわかるようにコイル数を増やせば増やすほど切替パターンのバリエーションは増えて風速への対応も細かくできるようになる。尚、全てのパターンを使う必要はなく、例えば図７に説明するように４コイル使用であれば全部直列（４Ｓ＝１Ｐ－４Ｓ。１パラ）、全部並列（４Ｐ＝４Ｐ－１Ｓ。４パラ）、２並列２つの直列（２Ｐ―２Ｐ。２パラ）の３パターンでも良い。その場合、全部直列なら風速の高速対応になり、全部並列なら風速の低速対応になり、２並列２つの直列なら中速対応になる。出力電圧３０Ｖから発電可能なシステムの場合、コイル切替無し（従前のもの）であれば風速３ｍから発電可能であるが、本例の３段切替を採用すれば風速０．７５ｍから発電可能になる。このことは図７に纏めて図示している。図７は４コイル３段切り替えのグラフになる。３段切替を想定し、コイルは４つで、４Ｓ（１パラ）、２Ｐ－２Ｐ（２パラ）、４Ｐ（４パラ）の切替であり、表中の「低速」は風速の低い方で４Ｓ（１パラ）を使い、「中速」では２パラに切り替え、「高速」では４パラに切り替える（自動で切り替わるようにしている。尚、表１にて図７図示の場合の風速、回転数と出力電圧との関係を整理する。尚、コイル切替は風速によって自動切替すれば良い。

次に４コイルを例にしてコイル切替装置を図８乃至図１２で説明する。図８は説明簡単化の為スイッチ回路を模式化しているが実際には半導体回路で対応する。
本実施形態に係るステータコイル体は、１つの相に４つのコイル（合計１２個）を用いた３相１２極とされている。このような構成のステータコイル体では、各相を構成するコイル（第１コイルＵ１、第２コイルＵ２、第３コイルＵ３、第４コイルＵ４、第１コイルＶ１、第２コイルＶ２、第３コイルＶ３、第４コイルＶ４、第１コイルＷ１、第２コイルＷ２、第３コイルＷ３、第４コイルＷ４）の間にそれぞれ、スイッチ回路部４９（４９Ｕ_１、４９Ｕ_２、４９Ｕ_３、４９Ｖ_１、４９Ｖ_２、４９Ｖ_３、４９Ｗ_１、４９Ｗ_２、４９Ｗ_３）が設けられている。符号４８は制御部である。

スイッチ回路部４９の構成として、スイッチ回路部４９Ｕ_１、４９Ｕ_３、４９Ｖ_１、４９Ｖ_３、４９Ｗ_１、４９Ｗ_３については、入力側１ポート、出力側２ポートの切り替えスイッチが２つ（第１スイッチＡ、第２スイッチＢ）、並列に配置されて成る。第１スイッチＡの入力側ポートには、第１コイルＵ_１、Ｖ_１、Ｗ_１が夫々接続され、第２スイッチＢの入力側ポートには、第１バイパス線が接続されている。第１スイッチＡの出力側ポートには、ａポート側に第２コイルＵ_２、Ｖ_２、Ｗ_２が接続され、ｂポート側に第２バイパス線が接続されている。また、第２スイッチＢの出力側ポートには、ａポート側が開放（未接続）となっており、ｂポート側には、第２コイルＵ_２、Ｖ_２、Ｗ_２からの分岐線が接続されている。

一方、スイッチ回路部４９Ｕ_２、４９Ｖ_２、４９Ｗ_２については、第２スイッチＢについて、入力ポートの数と出力ポートの数が第１スイッチＡと逆となるように構成されている。
このような構成にすると、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれにおいて 、スイッチ回路部４９Ｕ_１～４９Ｗ_３について、それぞれ第１スイッチＡと第２スイッチＢをａポートに設定することで、第１コイルＵ_１～第４コイルＵ_４、第１コイルＶ_１～第４コイルＶ_４、第１コイルＷ_１～第４コイルＷ_４がそれぞれ直列接続されることとなる（この状態を１パラと称す）。また、１パラの状態から回路部４９Ｕ_２、４９Ｖ_２、４９Ｗ_２の第１スイッチＡと第２スイッチＢをｂポートに設定した場合、例えばＵ相では、第１コイルＵ_１と第２コイルＵ_２が直列、第３コイルＵ_３と第４コイルＵ_４が直列にそれぞれ接続され、第１コイルＵ_１と第２コイルＵ_２の組と、第３コイルＵ_３と第４コイルＵ_４の組がそれぞれ並列に接続されることとなる。なお、Ｖ相、Ｗ相においても各コイルが同様に接続される（この状態を２パラと称す）。更に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれにおいて、回路部４９Ｕ_１～４９Ｗ_３について、それぞれ第１スイッチＡと第２スイッチＢをｂポートに設定した場合には、第１コイルＵ_１～第４コイルＵ_４、第１コイルＶ_１～第４コイルＶ_４、第１コイルＷ_１～第４コイルＷ_４がそれぞれ並列接続されることとなる（この状態を４パラと称す）。このような構成をモータに適用すれば直列接続されるコイルが多いシステムほどトルク特性が高く（上記１パラ）、並列接続されるコイルが多いシステムほど回転特性が高くなる（上記４パラ）。そしてこの構成を発電機に用いるのが本発明になる。ただし勿論コイル数は３つ以上、切替段数は３段以上であればコイル数、段数の限定はしない。

図９に切替回路の概略構成を示す。ギア切替操作手段７０はコントローラ７１に接続され、ギア切替操作手段７０からの指令信号がコントローラ７１に入力されると、コントローラ７１からシフトレジスタ７２に対しては、指令信号Ｓｉｎ（シリアルイン）としての入力となる。

図１０に示すように、指令信号Ｓｉｎが入力されると、シフトレジスタ７２からは、端子Ｑ０、Ｑ１、Ｑ２からそれぞれ指令信号が出力されることとなる。この際、シフトレジスタ７２では、クロック信号ｃｌｋの作用により、各端子（Ｑ０、Ｑ１、Ｑ２）からの出力がズレを生じるように調整される。具体的には、ＳｉｎがＬ（Ｌｏ、以下同じ）でｃｌｋが立ち上がるときはＱ０がＬになり、ＳｉｎがＨ（Ｈｉ、以下同じ）でｃｌｋが立ち上がるとき、Ｑ０はＨになる。一方、他の場合、すなわちＳｉｎに変化が無い場合には、ｃｌｋの立ち上がりに関わらず、信号の状態がＬまたはＨのまま維持される。Ｑ１についてはＱ０の信号に基づく変化が成される。具体的には、Ｑ０がＬでｃｌｋが立ち上がる時はＬになり、Ｑ０がＨでｃｌｋが立ち上がるときはＱ１がＨになる。そして、Ｑ０の信号に変化が無い場合には、前の状態、すなわちＬまたはＨの状態が維持される。Ｑ２についてはＱ１の信号に基づく変化が成される。具体的には、Ｑ１がＬでｃｌｋが立ち上がる時はＬになり、Ｑ１がＨでｃｌｋが立ち上がる時はＱ２がＨになる。Ｑ１の信号に変化が無い場合には、Ｑ１と同様に、前の状態、すなわちＬまたはＨの状態が維持されることとなる。

Ｑ０とＱ２からの出力は、ＮＯＲ素子７３に入力され、ＥＮ（ＸＮＯＲ：エクスクリーシブノア）として指令信号が出力される。ＮＯＲ素子７３では、Ｑ０とＱ２の信号が一致した場合に指令信号の出力が許可され、両者の信号が一致しない場合には指令信号の出力が許可されない。具体的には、Ｑ０から出力される指令信号がＬで、Ｑ２からの出力もＬである場合には、ゲートがＨとなり、指令信号の出力が許可される。同様に、Ｑ０からの出力がＨで、Ｑ２からの出力もＨｄｅある場合にも、ゲートがＨとなり、指令信号の出力が許可される。一方、Ｑ０から出力される指令信号がＬでＱ２からの出力がＨである場合や、Ｑ０からの出力がＨでＱ２からの出力がＬである場合には、ゲートがＬとなり、指令信号の出力は許可されない。

シフトレジスタ７２におけるＱ１から出力される指令信号は、ＮＯＴ素子７４を介してＡＮＤ素子７５に入力されると共に、直接ＡＮＤ素子７６にも入力される。ＮＯＴ素子７４からの出力信号は、入力された信号と逆になるため（Ｑ１から出力された指令信号がＬであった場合、ＮＯＴ素子７４からの出力はＨ、Ｑ１からの指令信号がＨであった場合、ＮＯＴ素子７４からの出力はＬ）、ＡＮＤ素子７５とＡＮＤ素子７６には、Ｑ１からの指令信号としてそれぞれ反対の指令信号が入力されることとなる。

ＡＮＤ素子７５、ＡＮＤ素子７６は、それぞれＱ１からの指令信号と、ＮＯＲ素子７３からの出力信号が同時にＨとなった場合のみ、指令信号としてＨを出力することとなる。上述したように、ＡＮＤ素子７５とＡＮＤ素子７６には、Ｑ１からの指令信号としてそれぞれ反対の信号（Ｌ又はＨ）が入力されるため、両者が同時にＨの指令信号を出力することは無い。また、シフトレジスタ７２におけるＱ０とＱ１、及びＱ２からの指令信号の切り替えタイミングにもズレが生じていることより、ＮＯＲ素子７３からの出力信号の切り替えタイミングとＱ１からの指令信号の切り替えタイミングが一致することも無い。このため、ＡＮＤ素子７５とＡＮＤ素子７６との指令信号の切り替えタイミングも一致する虞がない。

ＡＮＤ素子７５とＡＮＤ素子７６からの出力はそれぞれ、各相の回路を構成するブロック７７，７８，７９に入力される。なお、ブロック７７はＵ相のブロック、ブロック７８はＶ相のブロック、ブロック７９はＷ相のブロックをそれぞれ示す。また、ブロック７７，７８，７９において、ＡＮＤ素子７５から出力される指令信号が入力されるＧ１ｓは、ゲートシリアル（直列側）への切り替え信号の入力端子であり、ＡＮＤ素子７６から出力される指令信号が入力されるＧ１ｐは、ゲートパラレル（並列側）への切り替え信号の入力端子である。上述したように、ＡＮＤ素子７５とＡＮＤ素子７６からの指令信号は一致することが無く、Ｌ、Ｈの切り替えタイミングにもズレが生じることとなる。このため図１０に示すように、Ｇ１ｓとＧ１ｐが同時にＯＮ（Ｈｉ）となるタイミングが無く、ショートが生じることが無い。なお、Ｇ１ｓ、Ｇ１ｐにおける数字「１」は、それぞれ回路部の番号を示す。

図１１に、ブロックを構成する回路図の例を示す。なお、図１１に示す例は、Ｕ相を構成するブロックにおける回路図の例であるが、Ｖ相、Ｗ相を構成するブロックについても同様な構成となる。例えばＬｕ１ｈについては、Ｖ相の場合Ｌｖ１ｈ、Ｗ相の場合Ｌｗ１ｈ、Ｌｕ２ｈについては、Ｌｖ２ｈ、Ｌｗ２ｈとなる。また、Ｌｕ１ｌはＬｖ１ｌとＬｗ１ｌ、ＶｕはＶｖ、Ｖｗにそれぞれなる。図１１に示す例では、回路部に相当するスイッチング素子とＦＥＴ（電界効果トランジスタ）素子８０を示しているが、本発明を実施するにあたってスイッチング素子を用いる場合には、ＦＥＴ素子８０を採用することに限定するものでは無い。

図１２は図９のデッドタイム生成し指令信号を出力する制御部の詳細を示し、図９の符号７２～７６を含む枠内の詳細である。そして図１３はＦＥＴスイッチング回路を示し、図９の符号７７のＵ相ブロックの回路の詳細だが、符号７８のＶ相ブロックや、符号７９のＷ相ブロックも同様である。

風速対応でコイル接続を切り替えるに当たり、風速では風車が追従するまでのタイムラグがあるので、出力電圧か周波数（周波数は出力電圧に比例）で切り替えるのが望ましい。

（コイルの巻き方の例）
図１４にコイル切替の様子を別の図４や図８とは別の表現で示す。このように本発明に採用するコイル数は従前のものよりも増加している。そこで本発明者は多数のコイルを円筒状コアレス向けに編み込んで巻くことを提案する。線材コイルの巻き方は色々あるが、例えば本発明者の提案した特許第６９８９２０４号でも良いし、下記に提案する方法でも良く、勿論これらの巻き方には限定されないし、上記切替思想を踏襲すれば線材ではなくて銅板を用いるなども本発明態様の範疇になる。

この実施形態の中空の円筒コイル体６１は複数個のコイル単体１７から形成されている。各コイル単体１７は例えば１０ターンのように複数回巻回されている。そして複数個のコイル単体１７が、円筒コイル体６１の円周方向に連続的に配置されることで円筒コイル体６１の周壁６１ａが形成されている。

周壁６１ａは、図１６図に示のように、内側円筒状コイル体１８と、円筒コイル体６１の半径方向で内側円筒状コイル体１８の外側に配置される中間円筒状コイル体１９と、円筒コイル体６１の半径方向で中間円筒状コイル体１９の外側に配置される外側円筒状コイル体２０とからで構成されている。内側円筒状コイル体１８、中間円筒状コイル体１９、外側円筒状コイル体２０は、いずれも、複数個のコイル単体１７が円筒コイル体６１の円周方向に連続的に配置されて形成されている。

コイル単体１７を形成する線材２１は、周囲が絶縁処理されている導電性の線材である。図１７にその一例を示す。図１７図示の線材２１は、外周をエナメル層２９で覆われている銅細線２８が複数本で束にされ、これがガラス繊維のような繊維状物３０で覆われている。中空の円筒コイル体６１の円筒状の周壁６１ａを形成するようにコイル単体１７が円筒コイル体６１の円周方向に連続的に配置される前のコイル単体１７は、図１８図示のように平板状のコイル体である。コイル単体１７は、線材２１が、円筒型コイル６１の軸１６（図１５）が延びる方向と直交する巻回軸２６（図１８）の周りに、螺旋状に複数回巻回されることで形成されている。

図１８、図１９図示の実施形態では、円筒コイル体６１の軸１６が延びる方向の部分を形成する第一巻線部分２２及び第二巻線部分２３と、第一巻線部分２２の軸１６が延びる方向における一方の側（図１８の上側）と第二巻線部分２３の前記一方の側との間を形成する第三巻線部分２４と、第一巻線部分２２の軸１６が延びる方向における他方の側（図１８の下側）と第二巻線部分２３の他方の側との間を形成する第四巻線部分２５とを備えている。

第一巻線部分２２の横幅方向のサイズすなわち、円筒コイル体６１の軸１６が延びる方向と直交する円筒コイル体６１の円周方向に相当する横幅方向の第一巻線部分２２のサイズと、第二巻線部分２３の横幅方向のサイズとは略同一にしている。第一巻線部分２２と第二巻線部分２３とが横幅方向に間隔をあけていることで第一巻線部分２２と第二巻線部分２３との間に中央空間部２７が形成されている。すなわち、円筒コイル体６１の軸１６（図１５）が延びる方向と直交する巻回軸２６の周りに、線材２１が、螺旋状に複数回巻回されることで形成されているコイル単体１７は、巻回軸２６の側に中央空間部２７を備えている。

図１８図示の実施形態では、第一巻線部分２２と第二巻線部分２３とは、円筒コイル体６１の軸１６（図１５）が延びる方向に直線的に延びている。このような構造、形態に限られず、図１８で左右方向に曲線状に凸湾する構造、形態も採用可能である。

図１７、図１８図示の線材２１が、巻回軸２６の周りに螺旋状に複数回巻回されてコイル単体１７の第一巻線部分２２、第三巻線部分２４、第二巻線部分２３、第四巻線部分２５が形成されていることから、平板状のコイル単体１７の厚み（図１８の図面の前後方向のサイズ）は、線材２１の直径によって規定される。

コイル単体１７が複数個円周方向に配置されてなる内側円筒状コイル体１８、中間円筒状コイル体１９、外側円筒状コイル体２０が円筒コイル体６１の半径方向に図１６図示のように配置されてなる円筒コイル体６１の周壁６１ａの半径方向の厚みも線材２１の直径によって規定される。中空の円筒コイル体６１は発電機に使用される。発動機の稼働時、コイル単体１７に流れる電流によって形成される電界の機能を考慮して内側円筒状コイル体１８、中間円筒状コイル体１９、外側円筒状コイル体２０のそれぞれは、いずれも略同一構造、略同一サイズで形成しておくことができる。

なお、本実施態様において、構造、サイズについて略同一構造、略同一サイズとしているものは、相対比する構造、サイズが完全に同一の場合だけでなく、発電機の稼働時に、この実施形態の円筒コイル体６１が採用されている発電機が、その設定されている出力、効率を発揮することに適した安定した電界が、内側円筒状コイル体１８、中間円筒状コイル体１９、外側円筒状コイル体２０を構成する複数のコイル単体１７に流れる電流によって形成される程度に、実質的に同一の構造、実質的に同一のサイズの場合をも含む概念である。

図１８図示のように、コイル単体１７は、線材２１が巻回軸２６の周りに半径方向で外側に向かって膨出することなく螺旋状に複数回巻回されてなるものである。線材２１が巻回軸２６の周りに半径方向で外側に向かって膨出することなく巻回されることから、図１８図示のように、線材２１が巻回軸２６の周りに巻回されている途中で線材２１が巻回軸２６の半径方向外側に向かって屈曲する部分が存在しない構造になる。

図１８図示の実施形態では、第三巻線部分２４は、図１８中、第一巻線部分２２の上端から第二巻線部分２３の上方へ斜めに向かう巻線部分２４ａと、第二巻線部分２３の上端から第一巻線部分２２の上方へ斜めに向かう巻線部分２４ｂとからで形成されている。また、第四巻線部分２５は、図１８中、第一巻線部分２２の下端から第二巻線部分２３の下方へ斜めに向かう巻線部分２５ａと、第二巻線部分２３の下端から第一巻線部分２２の下方へ斜めに向かう巻線部分２５ｂとからで形成されている。コイル単体１７における巻線部分２４ａが第三巻線部分第一傾斜辺になり、巻線部分２４ｂが第三巻線部分第二傾斜辺になる。コイル単体１７における巻線部分２５ａが第四巻線部分第一傾斜辺になり、巻線部分２５ｂが第四巻線部分第二傾斜辺になる。こうして、図１８図示の実施形態では、コイル単体１７は、６辺を有する亀甲状になっている。

上述したように、第一巻線部分２２、第二巻線部分２３は、図１８でそれぞれ左右方向に曲線状に凸湾する構造、形態することが可能である。第三巻線部分２４、第四巻線部分２５も、図１８図示の、巻線部分２４ａ、巻線部分２４ｂ、巻線部分２５ａ、巻線部分２５ｂのように直線状に延びる構造、形態に限られない。第三巻線部分２４を、図１８の上側に向かって曲線状に凸湾する構造、第四巻線部分２５を、図１８の下側に向かって曲線状に凸湾する構造にすることもできる。この場合、図１８図示の状態のコイル単体１７は、図１８において上下方向に長径、左右方向に短径を有する楕円形状や、長円形状になる。コイル単体１７は、楕円形状、長円形状に形成されていても良い。

内側円筒状コイル１８は、コイル単体１７の第二巻線部分２３の円筒型コイル６１の半径方向で内側あるいは外側に円筒型コイル６１の円周方向における次位のコイル単体１７の第一巻線部分２２が配置される形態でコイル単体１７が円筒コイル体６１の円周方向に複数個配置されて形成されている。

図１９は、円筒コイル体６１の周壁６１ａを形成する円筒状に形成されていない状態で平板状であるときの内側円筒状コイル体１８を、円筒コイル体６１の半径方向外側から内側に向かってみたときの一部を省略した図である。図１９中、左端のコイル単体１７の第二巻線部分２３の図１５における前面側（すなわち、円筒コイル体６１の半径方向外側）に、円筒コイル体６１の円周方向で次位のコイル単体１７（すなわち、図１９において中間に位置しているコイル単体１７）の第一巻線部分２２が配置されている。そして、図１９において中間に位置しているコイル単体１７の第二巻線部分２３の図１９における前面側（すなわち、円筒コイル体６１の半径方向外側）に、円筒コイル体６１の円周方向で次位のコイル単体１７（すなわち、図１９において右端に位置しているコイル単体１７）の第一巻線部分２２が配置されている。このような形態でコイル単体１７が、円筒コイル体６１の円周方向に複数個配置されて内側円筒状コイル体１８が形成される。

なお、図１９では、円筒コイル体６１の円周方向で前位（図１９における左側）のコイル単体１７の第二巻線部分２３の、円筒コイル体６１の半径方向外側（すなわち、図１９における前面側）に、円筒コイル体６１の円周方向で次位（図１９における右側）のコイル単体１７の第一巻線部分２２が配置されているが、次位のコイル単体１７の第一巻線部分２２が、前位のコイル単体１７の第二巻線部分２３の、円筒コイル体６１の半径方向内側（すなわち、図１９における背面側）に配置されるようになってもよい。
中間円筒状コイル体１９、外側円筒状コイル体２０の構造も上述した内側円筒状コイル体１８の構造と同一である。

この実施形態の円筒コイル体６１が、例えば、三相回転電機に用いられる場合、円筒コイル体６１の円周方向に複数個配置されるコイル単体１７は、それぞれ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかを構成するコイル体になる。この場合、図１５、図１６、及び図１９に図示のように、円筒コイル体６１の円周方向に連続的に配置されて円筒コイル体６１の円筒状の周壁６１ａを形成するコイル単体１７は、内側円筒状コイル体１８、中間円筒状コイル体１９、外側円筒状コイル体２０のそれぞれにおける円周方向で次位の同相のコイル単体１７と電気的に接続される。

図２０は、この電気的な接続形態の一例を説明するものである。図中、符号３１ａで示されているものはコイル単体１７からなり、円筒コイル体６１における内側円筒状コイル体１８、中間円筒状コイル体１９あるいは、外側円筒状コイル体２０の円周方向で同一の相、例えば、Ｕ相を形成するものである。

この場合、内側円筒状コイル体１８、中間円筒状コイル体１９、外側円筒状コイル体２０のそれぞれにおいて、Ｕ相を形成するコイル単体３１ａはコイル単体３１ａを構成している線材３２ａを介して円周方向で次位に位置し、同じくＵ相を形成するコイル単体３１ｂと電気的に接続される。コイル単体３１ｂはこれを構成している線材３２ｂを介して円周方向で次位に位置し、同じくＵ相を形成するコイル単体３１ｃと電気的に接続される。尚、このコイル間接続においては後述のコイル接続切替スイッチが後述の如く介在する（以下同じ）。

同様の電気的接続が、内側円筒状コイル体１８、中間円筒状コイル体１９、外側円筒状コイル体２０のそれぞれにおいて、Ｖ相を形成する複数個のコイル単体同士の間で、また、Ｗ相を形成する複数個のコイル単体同士の間で行われる。

図１５、図１６図示のように、内側円筒状コイル体１８の半径方向で外側に中間円筒状コイル体１９、中間円筒状コイル体２０の外側に外側円筒状コイル体２０が配置されて円筒コイル体６１の周壁６１ａが形成される状態は図２１を参照して説明すると次のようになる。

なお、図２１では、内側円筒状コイル体１８を形成するコイル単体１７を、円筒コイル体６１の円周方向における前位のコイル単体３１ａ４、円周方向における次位のコイル単体３１ｂ４、円周方向における次位のコイル単体３１ｃ４で示している。中間円筒状コイル体１９を形成するコイル単体１７を、円筒コイル体６１の円周方向における前位のコイル単体３１ａ５、円周方向における次位のコイル単体３１ｂ５、円周方向における次位のコイル単体３１ｃ５で示している。外側円筒状コイル体２０を形成するコイル単体１７を、円筒コイル体６１の円周方向における前位のコイル単体３１ａ６、円周方向における次位のコイル単体３１ｂ６、円周方向における次位のコイル単体３１ｃ６で示している。

また、図２１では、前位のコイル単体１７の第二巻線部分２３の円筒コイル体６１の半径方向内側あるいは半径方向外側に配置される次位のコイル単体１７の第一巻線部分２２は、いずれも、前位のコイル単体１７の第二巻線部分２２の円筒コイル体６１の半径方向外側に配置されるとして図示している。

内側円筒状コイル体１８を形成するコイル単体３１ｂ４の中央空間部２７に、中間円筒状コイル体１９を形成する円周方向で前位のコイル単体３１ａ５の第二巻線部分２３及び当該第二巻線部分２３の半径方向外側に配置される中間円筒状コイル体１９を形成する円周方向で次位のコイル単体３１ｂ５の第一巻線部分２２が配置される。

同様に、内側円筒状コイル体１８を形成するコイル単体３１ｂ４の中央空間部２７に、外側円筒状コイル体２０を形成する円周方向で前位のコイル単体３１ａ６の第二巻線部分２３及び当該第二巻線部分２３の半径方向外側に配置される外側円筒状コイル体２０を形成する円周方向で次位のコイル単体３１ｂ６の第一巻線部分２２が配置される。

ここで、半径方向で積層状態になっている中間円筒状コイル体１９を構成するコイル単体３１ａ５の第二巻線部分２３、中間円筒状コイル体１９を構成するコイル単体３１ｂ５の第一巻線部分２２と、半径方向で積層状態になっている外側円筒状コイル体２０を構成するコイル単体３１ａ６の第二巻線部分２３、外側円筒状コイル体２０を構成するコイル単体３１ｂ６の第一巻線部分２２とは、図２１図示のように、円筒コイル体６１の半径方向で互いに重なり合うことなく、円筒コイル体６１の円周方向に配置される形態になる。

また、中間円筒状コイル体１９を形成するコイル単体３１ｂ５の中央空間部２７に、外側円筒状コイル体２０を形成する円周方向で前位のコイル単体３１ａ６の第二巻線部分２３及び当該第二巻線部分２３の半径方向外側に配置される外側円筒状コイル体２０を形成する円周方向で次位のコイル単体３１ｂ６の第一巻線部分２２が配置される。

同様に、中間円筒状コイル体１９を形成するコイル単体３１ｂ５の中央空間部２７に、内側円筒状コイル体１８を形成する円周方向で前位のコイル単体３１ｂ４の第二巻線部分２３及び当該第二巻線部分２３の半径方向外側に配置される内側円筒状コイル体１８を形成する円周方向で次位のコイル単体３１ｃ４の第一巻線部分２２が配置される。

ここで、半径方向で積層状態になっている外側円筒状コイル体２０を構成するコイル単体３１ａ６の第二巻線部分２３、外側円筒状コイル体２０を形成するコイル単体３１ｂ６の第一巻線部分２２と、半径方向で積層状態になっている内側円筒状コイル体１８を構成するコイル単体３１ｂ４の第二巻線部分２３、内側円筒状コイル体１８を構成するコイル単体３１ｃ４の第一巻線部分２２とは、図２１図示のように、円筒コイル体６１の記半径方向で互いに重なり合うことなく、円筒コイル体６１の円周方向に配置される形態になる。

また、外側円筒状コイル体２０を形成するコイル単体３１ａ６の中央空間部２７に、内側円筒状コイル体１８を形成する円周方向で前位のコイル単体３１ａ４の第二巻線部分２３及び当該第二巻線部分２３の半径方向外側に配置される内側円筒状コイル体１８を形成する円周方向で次位のコイル単体３１ｂ４の第一巻線部分２２が配置される。

同様に、外側円筒状コイル体２０を形成するコイル単体３１ａ６の中央空間部２７に、中間円筒状コイル体１９を形成する円周方向で前位のコイル単体３１ａ５の第二巻線部分２３及び当該第二巻線部分２３の半径方向外側に配置される中間円筒状コイル体１９を形成する円周方向で次位のコイル単体３１ｂ５の第一巻線部分２２が配置される。

ここで、半径方向で積層状態になっている内側円筒状コイル体１８を構成するコイル単体３１ａ４の第二巻線部分２３、内側円筒状コイル体１８を形成するコイル単体３１ｂ４の第一巻線部分２２と、半径方向で積層状態になっている中間円筒状コイル体１９を構成するコイル単体３１ａ５の第二巻線部分２３、中間円筒状コイル体１９を構成するコイル単体３１ｂ５の第一巻線部分２２とは、図２１図示のように、円筒コイル体６１の半径方向で互いに重なり合うことなく、円筒コイル体６１の円周方向に配置される形態になる。

内側円筒状コイル体１８を形成するコイル単体３１ａ４の第三巻線部分の第二傾斜辺を構成する巻線部分２４ｂ（図１８）の半径方向外側に、中間円筒状コイル体１９を形成するコイル単体３１ａ５の第三巻線部分の第一傾斜辺を構成する巻線部分２４ａ（図１８）が配置される。また、内側円筒状コイル体１８をするコイル単体３１ａ４の第三巻線部分の第二傾斜辺を構成する巻線部分２４ｂ（図１８）の半径方向外側に外側円筒状コイル体２０を形成するコイル単体３１ａ６の第三巻線部分の第一傾斜辺を構成する巻線部分２４ａ（図１８）が配置される。

この際、図２１図示のように、内側円筒状コイル体１８を形成するコイル単体３１ａ４の第三巻線部分の第二傾斜辺を構成する巻線部分２４ｂの半径方向外側に中間円筒状コイル体１９を形成するコイル単体３１ａ５の第三巻線部分の第一傾斜辺を構成する巻線部分２４ａが配置されている位置と、内側円筒状コイル体１８を形成するコイル単体３１ａ４の第三巻線部分の第二傾斜辺を構成する巻線部分２４ｂの半径方向外側に外側円筒状コイル体２０を形成するコイル単体３１ａ６の第三巻線部分の第一傾斜辺を構成する巻線部分２４ａが配置されている位置とは、円筒コイル体６１の半径方向で重ならない。

内側円筒状コイル体１８を形成するコイル単体３１ａ４の第四巻線部分の第二傾斜辺を構成する巻線部分２５ｂ（図１８）の半径方向外側に中間円筒状コイル体１９を形成するコイル単体３１ａ５の第四巻線部分の第一傾斜辺を構成する巻線部分２５ａ（図１８）が配置される。また、内側円筒状コイル体１８を形成するコイル単体３１ａ４の第四巻線部分の第二傾斜辺を構成する巻線部分２５ｂ（図１８）の半径方向外側に外側円筒状コイル体２０を形成するコイル単体３１ａ６の第四巻線部分の第一傾斜辺を構成する巻線部分２５ａ（図１８）が配置される。

この際、図２１図示のように、内側円筒状コイル体１８を形成するコイル単体３１ａ４の第四巻線部分の第二傾斜辺を構成する巻線部分２４ｂの半径方向外側に中間円筒状コイル体１９を形成するコイル単体３１ａ５の第四巻線部分の第一傾斜辺を構成する巻線部分２５ａが配置されている位置と、内側円筒状コイル体１８を形成するコイル単体３１ａ４の第四巻線部分の第二傾斜辺を構成する巻線部分２５ｂの半径方向外側に外側円筒状コイル体２０を形成するコイル単体３１ａ６の第四巻線部分の第一傾斜辺を構成する巻線部分２５ａが配置されている位置とは、円筒コイル体６１の半径方向で重ならない。

内側円筒状コイル体１８を形成するコイル単体３１ｂ４の第三巻線部分の第一傾斜辺を構成する巻線部分２４ａの半径方向外側に中間円筒状コイル体１９を形成するコイル単体３１ａ５の第三巻線部分の第二傾斜辺を構成する巻線部分２４ｂ（図１８）が配置される。また、内側円筒状コイル体１８を形成するコイル単体３１ｂ４の第三巻線部分の第一傾斜辺を構成する巻線部分２４ａの半径方向外側に外側円筒状コイル体２０を形成するコイル単体３１ａ６の第三巻線部分の第二傾斜辺を構成する巻線部分２４ｂ（図１８）が配置される。

この際、図２１図示のように、内側円筒状コイル体１８を形成するコイル単体３１ｂ４の第三巻線部分の第一傾斜辺を構成する巻線部分２４ａの半径方向外側に中間円筒状コイル体１９を形成するコイル単体３１ａ５の第三巻線部分の第二傾斜辺を構成する巻線部分２４ｂが配置されている位置と、内側円筒状コイル体１８を形成するコイル単体３１ｂ４の第三巻線部分の第一傾斜辺を構成する巻線部分２４ａの半径方向外側に外側円筒状コイル体２０を形成するコイル単体３１ａ６の第三巻線部分の第二傾斜辺を構成する巻線部分２４ｂが配置されている位置とは、円筒コイル体６１の半径方向で重ならない。

内側円筒状コイル体１８を形成するコイル単体３１ｂ４の第四巻線部分の第一傾斜辺を構成する巻線部分２５ａ（図１８）の半径方向外側に中間円筒状コイル体１９を形成するコイル単体３１ａ５の第四巻線部分の第二傾斜辺を構成する巻線部分２５ｂ（図１８）が配置される。また、内側円筒状コイル体１８を形成するコイル単体３１ｂ４の第四巻線部分の第一傾斜辺を構成する巻線部分２５ａ（図１８）の半径方向外側に外側円筒状コイル体２０を形成するコイル単体３１ａ６の第四巻線部分の第二傾斜辺を構成する巻線部分２５ｂ（図１８）が配置される。

この際、図２１図示のように、内側円筒状コイル体１８を形成するコイル単体３１ｂ４の第四巻線部分の第一傾斜辺を構成する巻線部分２５ａの半径方向外側に中間円筒状コイル体１９を形成するコイル単体３１ａ５の第四巻線部分の第一傾斜辺を構成する巻線部分２５ａが配置されている位置と、内側円筒状コイル体１８を形成するコイル単体３１ｂ４の第四巻線部分の第一傾斜辺を構成する巻線部分２５ａの半径方向外側に外側円筒状コイル体２０を形成するコイル単体３１ａ６の第四巻線部分の第一傾斜辺を構成する巻線部分２５ａが配置されている位置とは、円筒コイル体６１の半径方向で重ならない。

上述した配置構造によって、内側円筒状コイル体１８、中間円筒状コイル体１９、外側円筒状コイル体２０を構成するコイル単体１７の第一巻線部分２２、第二巻線部分２３、第三巻線部分２４、第四巻線部分２５は、円筒型コイル６１の半径方向で２層でのみ重なり合っている形態で、円筒コイル体６１の周壁６１ａが形成されている。

すなわち、図１６で説明したように、この実施形態の円筒コイル体６１の周壁６１ａは軸１６の方向から見たときに円筒コイル体６１の半径方向で３層の円筒状コイル体（内側円筒状コイル体１８、中間円筒状コイル体１９、外側円筒状コイル体２０）によって構成されているのであるが、周壁６１ａは、コイル単体１７の２層分の厚みしか有しないものとして形成されている。

これは、上述したように、内側円筒状コイル体１８、中間円筒状コイル体１９、外側円筒状コイル体２０が互いに円筒コイル体６１の円周方向にずれて配置されていることで実現されている。

図示の実施形態では、中間円筒状コイル体１９はその内側に配置されている内側円筒状コイル体１８に対して、図１８で、第一巻線部分２２の横幅方向分、すなわち、第二巻線部分２３の横幅方向分、円周方向（図２１で右側方向）にずれて配置されている。また、外側円筒状コイル体２０はその内側に配置されている中間円筒状コイル体１９に対して、図２１で、第一巻線部分２２の横幅方向分、すなわち、第二巻線部分２３の横幅方向分、円周方向（図２１で右側方向）にずれて配置されている。

これによって、円筒コイル体６１の周壁６１ａが形成された際に、内側円筒状コイル体１８、中間円筒状コイル体１９、外側円筒状コイル体２０を構成するコイル単体１７の第一巻線部分２２、第二巻線部分２３、第三巻線部分２４、第四巻線部分２５は、円筒コイル体６１の半径方向で２層でのみ重なり合うようになっている。

以上説明してきたコイル単体同士を接続するに際しては切替スイッチ回路の構成にしたがって適宜スイッチを介在させる。このスイッチは半導体回路を用いて図１のコイル切替基板７に固定される。

図１７を用いて説明した線材２１の繊維状物３０をこれがガラス繊維のような加熱で溶融する部材にしておき、内側円筒状コイル体１８、中間円筒状コイル体１９、外側円筒状コイル体２０となる平板状のコイル体をそれぞれ複数個のコイル単体１７を用いて上述したように準備し、更に、内側円筒状コイル体１８の半径方向外側に中間円筒状コイル体１９、中間円筒状コイル体１９の半径方向外側に外側円筒状コイル体２０を、内側円筒状コイル体１８、中間円筒状コイル体１９、外側円筒状コイル体２０が互いに円筒コイル体６１の円周方向に所定の変位量だけずらして配置し、その後に加熱し、繊維状物同士を熱融着させて周壁６１ａがコイル単体１７の２層分相当の厚で形成されている本実施形態の中空の円筒コイル体６１にすることができる。

ところで後述の更なる実施態様２のように発電機対応として本発明者はスイッチを介さない１本の細線３３を前述の巻き線２１巻回時に一緒に巻くことを提案する（図２２参照）。図１７の構成線材は実質的に太さ、特性が同規格であるが、その構成線材の内の１本相当（或いは若干当該細線よりも太目で外径よりも細い導線）を一緒に巻き回す。但し、この細線３３は線材２１とは異なり細線３３間でのスイッチが無く、その役割については後述する。細線１本だけであり、厚さの誤差範囲として構造上は扱える。例えばターン数が夫々１０ターンとして細線３３は線材２１と一緒に巻いてもターン数は線材２１と細線３３で替えて良い。要するに微風時にだけ使う細線３３を線材２１作成時に一緒に巻いておけば製作工程が便利である。この巻き方による実施態様は後述の更なる実施態様２に示す。

上述した構造にしていることから、複数個のコイル単体１７が円筒コイル体６１の円周方向に連続的に配置されて内側円筒状コイル体１８、中間円筒状コイル体１９、外側円筒状コイル体２０を形成し、更に、内側円筒状コイル体１８の半径方向外側に中間円筒状コイル体１９、中間円筒状コイル体１９の半径方向外側に外側円筒状コイル体２０が配置されて円筒コイル体６１が形成される際に、コイル単体１７が、円筒コイル体６１の半径方向で屈曲する大きさは、コイル単体１７の厚さサイズを実質的に越えないことになる。

そこで、コイル単体１７を形成する線材２１にかかるストレスを抑制することができる。また、円筒コイル体６１の周壁６１ａの半径方向の厚さはコイル単体１７の厚さサイズの２倍相当の大きさで、少なくとも３倍を越えないものになる。

本実施形態の円筒コイル体６１においては、周壁６１ａを構成している複数個のコイル単体１７は、いずれも、図１８を用いて説明したように、線材２１が巻回軸２６の周りに巻回されている途中で線材２１が巻回軸２６の半径方向外側に向かって屈曲する部分が存在しない構造になっている。このため、巻回軸の半径方向外側に向かってヘアピン型に膨出する膨出部を備えているコイル単体が使用される場合に比較するとコイルの経路の観点から電気抵抗の増加を抑制できるものになる。そして、上述したように円筒コイル体６１の半径方向で屈曲する大きさを小さくすることができるので、線材２１が受ける機械的ストレスも小さくすることができる。

そして、上述したようにして組み立てられていることから、円筒型コイル６１の周壁６１ａの半径方向の厚さはコイル単体１７の厚さサイズの２倍相当で、少なくとも３倍を越えないものになる。

図１９、図２１図示の実施形態では、第一巻線部分２２、第二巻線部分２３は、中空の円筒コイル体６１の軸１６（図１５）が延びる方向に直線的に延びていて、第三巻線部分２４、第四巻線部分２５も直線状に延びる斜辺で説明した。しかし、このような直線的な構造に限られず、上述した配置形態を実現できるならば、第一巻線部分２２、第二巻線部分２３、第三巻線部分２４、第四巻き線部分２５が図１８図示よりも曲線状の構造にすることもできる。

上述した実施形態の中空の円筒コイル体６１は、無鉄心（コアレス）の発電機に使用される。図２３を用いてその一実施形態を説明する。
図２２の例では複数の線材２１を上述のように巻き回す際に細線３３（それ自体も絶縁コートされている導線で線材２１や線材２１を構成する細線以下の細さの線を使う）も一緒に巻いている。細線３３は後述のように１本の線であり、途中に接点が無い点が線材２１と異なる。

上述した実施形態の中空の円筒コイル体６１が、コアレス型発電機６を構成するハウジングを構成するナセル３内にステータに支持されて配備されている。コアレス型発電機６の回転中心軸になる動力伝達軸２は、中空の円筒コイル体６１の軸が延びる方向で円筒コイル体６１の半径方向の中心に配備されている。中空の円筒コイル体６１と同じく動力伝達軸２（発電機の回転中心軸）に対して同心円状に配備される回転子３９は、円筒コイル体６１の軸が延びる方向、すなわち、動力伝達軸２が延びる方向に延びる円筒状のインナーヨーク４３と、アウターヨーク４２とからなり、図示の実施形態では、アウターヨーク４２の内周面に円筒型の永久磁石４４が配備されている。永久磁石４４は、アウターヨーク４２の円周方向に隣接する単位磁石ごとに交互に磁極を異ならせ、隣接する単位磁石との間に所定の間隔をあけて配置されている。

アウターヨーク４２の内周面に円筒型の永久磁石４４が配備されていることでインナーヨーク４３とアウターヨーク４２とからなる回転子３９に断面ドーナッツ状の磁界が形成されている。なお、円筒型の永久磁石４４はインナーヨーク４３の外周に配備されている形態にすることもできる。回転子３９が入力された回転力によって回転することで発電が行われる。上述した実施形態の中空の円筒コイル体６１において、第一巻線部分２２、第二巻線部分２３が、円筒コイル体６１の動力伝達軸２が延びる方向に直線的に延びている構造の場合、この実施の形態のコアレス型発電機６では、図２３図示のように、第一コイル単体１７等における第一巻線部分２２と第二巻線部分２３との間に形成されるコイルの開角と、円筒型の永久磁石４４の円周方向に隣接する一対の磁石の局の幅とを略同一にすることができる。この実施の形態のコアレス型発電機６で図２３図示の構造を採用するとトルク効率を最大化することができるので有利である。

（コイル切替の更なる実施態様１）
図２４にコイル切替の更なる手法を説明する。この例では各相コイルは６つ使用している。６つ使用すると全部直列を含めて次の１２パターンが選択できるがこの例ではその内の３パーンしか使わない。

１２パターンの内容は次の通り（Ｐは並列、Ｓは直列）。全部並列（６Ｐ）、５Ｐ＋１Ｓ、４Ｐ＋２Ｐ、４Ｐ＋２Ｓ、３Ｐ＋３Ｐ、３Ｐ＋２Ｐ＋１Ｓ、３Ｐ＋３Ｓ、２Ｐ＋２Ｐ＋２Ｐ，２Ｐ＋２Ｐ＋２Ｓ、２Ｐ＋４Ｓ、２Ｐ＋３Ｓ（一つ不使用）、６Ｓ（全部並列）。

図２４の例で使うのはこの内、全部直列（６Ｓ。１コイルが１Ｖ，１Ωとすれば６Ω、６Ｖ）と、２Ｐ＋２Ｐ＋２Ｐのパターン（同じく１．５Ω、３Ｖのパターン）、３Ｐ＋３Ｐ（同じく０．６６Ω、２Ｖ）の３通りで。全部並列のパターンも不使用とする。そうすると図２４のグラフに示すように３段階の最高回転数の幅が均等になる（尚、図の縦軸のｋは係数。たとえばｋが１００なら６ｋは６００回転）。このようにすると、１２パターン分の細かい切替には至らないのでスイッチ数は図２４右側の如く減らせて、しかも回転数の差が均等なので制御管理が容易になる。接点（スイッチ）が減らせるので原価低減になるだけでなく、切替最高回転数を１ｋ，２ｋ，３ｋの均等間隔にして３Ｋを使用上限に設定しておけば６ｋまでの大きな差がなくなるので機械損傷を防げる（最高回転数の大きな急変が機械に与える負荷を防ぐことになる）。

同様にして各相コイルを６つから１２個に倍増しても似たような間引き効果が得られる。１２コイル使用において、回転数は１２ｋ、６ｋ、４ｋ、３ｋ、２ｋ、１ｋ（ｋは係数）の選択できるが４ｋ以下なら間隔が全て１ｋで均等になり、つまり４ｋ、３ｋ、２ｋ、１ｋの４択で切り替えれば上記６コイルの例と同様に切り替えショックによる機械損傷は防げる。尚、６ｋと４ｋの間は若干幅が広がるが１２ｋと４ｋの間の幅よりは相当狭いので６ｋを採択してもショックによる機械損傷の抑制には効果があり、結果、１２ｋは不使用にして６ｋ、４ｋ、３ｋ、２ｋ、１ｋの選択をしても良い。勿論、使用コイル数の割にはスイッチ数の激減になる。

（コイル切替の更なる実施態様２）
図２５から２８には図２４の実施回路（６コイルのスイッチ間引き）を使って（この６コイル区間をコイル群Ａと本例に限って表記する）、更に１本の細線で形成した部分（これをコイル群Ｂと本例に限って表記する）を直列に繋げるか遮断するかで微風から強風までの一層適した運用を図るものである。尚、コイル群Ａは図２２の線材２１に相当して通常のコイル太さとするならば、コイル群Ｂは図２２の細線３３に相当している（図２５～図２８では作図の都合上、コイル群ＡとＢの太さが同じになっているが、実際は図２２のように異なっている（細線３３は相対的にもっと細くとも良い。尚、図２２では細線３３が複数見えるがこれはコイルに何ターンも巻いて為の表現に過ぎず、現物は１本の線である。

接続には前出の図２２の巻き方が有効であり、この図２２における細線３３がこのコイル群Ｂを担うことになる。つまり、コイルＡ群（線材２１で製作）にはコイル間スイッチが図２４に従って入るが、細線３３には途中にスイッチが無く１本である。細線３３区間のコイル群Ｂを使うか否かはスイッチＣの切替で行う。この図の例ではコイル群Ａの各コイルが１０ターン巻かれており、６コイルだから６０ターンになっており、コイルＢ群の細線も６０ターンにし、図２２のように一緒にコイル群Ａの線材２１とコイル群Ｂの細線３３は同じターン数なら一緒に巻いた方が作業効率は良い。

図２５の接続パターンではコイル群Ａは全部直列状態で更にコイル群Ｂと接続されている。このコイル群Ｂ区間は細線なので抵抗が高くなるが、微風（例えば目安として風速４ｍ／ｓ以下）のときに有効である。この細線区間（コイル群Ｂ）の使用は抵抗が上がるが４ｍ／ｓのように超微風下であり、取り出せる電流は少ないから抵抗上昇の問題は気にしなくて良い。それよりも極微風（０を超えて４ｍ／ｓ以下）期間で少ない風量をしっかりキャッチして発電し充電することを重視したのが本態様である。

図２６～図２８はいずれもコイル群Ａとコイル群Ｂとの接続が切り離されていてコイル群Ｂは不使用になっている。図２６の接続パターンではコイル群Ａが全部直列であり、図２７の接続パターンではコイルＡ群が２Ｐ３Ｓを使用し、図２８ではコイルＡ群が２Ｓ３Ｐを使用している。

以上は共通線で繋がっているＵ相、Ｖ層、Ｗ相とも同じである。
図２９にこの実施態様を用いた場合の風力発電特性図を説明する。一般的には風速が０から強風になるにつれ発電電圧は上昇する。ところで本例では発電電圧が所定になるとコイル接続切替によって発電電圧が下がる。この特性はパターン（１）、（２）、（３）、（４）と順次変わっていく。つまり微風のときはパターン（１）の細線接続利用を使うのはこの態様の特徴になる、コイル切替するごとに電圧は図示の如く下がる。

実は本例でも用いる鉛蓄電池は通常８Ｖ～１６Ｖが充電電圧である。８Ｖ以下では受電ができないし１６Ｖ以上では電池が壊れてしまう。そこで１６Ｖ以下で強風時にも対応できるようにコイル切替を行う。ところが一方、日常では微風状態の時間帯が最も多くなり、特に４ｍ／ｓ以上の風が吹く時間は年間通じて一般的に少ない。従って４ｍ／ｓ以下の微風（超微風）で使えなくなるのは自然エネルギー源としては非常に勿体ない。例えば日本においては一日の大半がこの超微風（極微風）状態にある。２．５ｍ／ｓ以下の状況も多い。本実施態様ではパターン（１）の採用によって超微風でもエネルギー源をキャッチできるようにしたことが第二の重要な特徴である。尚、この超微風でも逃さず風を捉えて電力変換するには発電機構造特にブレードも小型・軽量にし、動力伝達軸も機械的抵抗を減らして滑らかに回動するよう軸自体の軽量化を図り、ベアリングも配置する。その風力発電機の小型・軽量化には、まさに鉄心の存在しないコアレス型が最適である。

ところで本例ではコイル群Ａとコイル群Ｂを繋がるパターンが直列に限定されているが、変形例として図３０に示すようなコイルＡ群とコイルＢ群の並列もある。この図の例ではコイル群Ａの各コイルが１０ターン巻かれており、６コイルだから６０ターンになっており、コイルＢ群の細線も６０ターンにしているが更にコイル群Ｂのターン数を増やして（例えば２００ターンとか）にしても良い。並列を可能にする為、本図ではスイッチＤを加えており、スイッチＣによるコイル群Ａとコイル群Ｂとの接続を切断した際、スイッチＤを接続すればコイル群Ａとコイル群Ｂが並列関係になる。コイル群Ｂ区間は細線なので抵抗が高くなるが、この細線区間(コイル群Ｂ)の使用は抵抗が上がるが４ｍ／ｓのように極微風下であり、取り出せる電流は少ないから抵抗上昇の問題は気にしなくて良い。よって本例も超微風に適する。このようにコイルの多数段切替に加えて当該コイル線材よりも細い線によるスイッチレスコイルを併用することは超微風に適する。
ところで、この実施態様におけるコイル間の各スイッチ（コイル群Ａの範囲内の各スイッチとスイッチＣとの両者）は風速ゼロ乃至極微風にて半導体スイッチに依らず機械式リレースイッチを用いても良い。つまり半導体スイッチと機械式リレースイッチの併用（選択切替）にする。これは実質無風状態においては半導体スイッチ駆動の為のバッテリー消費を防ぐ意図である。風速上昇に伴って電流が発生すれば電流検知できるので機械式リレースイッチから半導体スイッチに切り替えれば良い。つまり機械式リレースイッチは発電電圧が発生したときにＯＦＦになる。

（ブロック型発電ユニットの例）
以上夫々の項で述べた本発明の風力発電ユニットはコアレスタイプの利点である小型化、軽量化（鉄心が無いから）が図れるので支柱を設けずとも良い。特に微風を逃さない為の工夫（上記実施態様２や風レンズなどで集風）をするならば海岸や山頂などの設置場所は選ばず、建造物の屋上や庭先にも置けることになる。

ブロック状であれば発電ユニット８５は図３１の積み木の如く積み重ね設置が可能になり設置スぺースを有効に活用できる。また、図３２のように横並びに連接すれば発電機ユニット８５群上のスぺースの有効活用が図れる。勿論このように群で使うなら太陽光発電システムの集光器配列のような配置も可能となる。各発電ユニットの外観となるキューブブロックは筐体を樹脂で形成しても良く、立方体でなくとも直方体など積み重ねや横並びできるタイプはいずれも有効であり本発明の範疇になる。尚、発電状況の把握やメンテナンス情報、故障状況などは従来の風力発電で提案されている他の遠隔監視機器や通信手段によって対応でき、しかも通信距離も短くて済む。

図３３～図３５には上記箱型タイプを薄型にしたユニット例を示している。図３３の薄型タイプでは幅は例えば４０ｃｍ、正面は略四角で１辺が２ｍ、梁９５でコアレス型発電機９０とブレード９１が孔部９３内に納まるように配置されており、孔部９３の中央直径が１．３６ｍでその中央部の最狭孔部９３に向けて外枠側から次第に傾斜する集風面８６にて風レンズを形成している。尚、符号９２は動力伝達軸である。この発電機ユニットは薄型ハウジング９４内においてコアレス型発電機９０がブレード９１の後部に位置している。コアレス型発電機９０自体は小型・軽量化に対応して軸方向の長さを縮めることができる。

この薄型発電機ユニット９６を道路脇の傾斜面などの空間形成エリアに設置する例を図３４に示す。道路１００の脇には山や台地、造成地の傾斜面、或いは空き地である箇所が多い。その場所に凹部９８を形成したガイドレール（Ｈ鋼等）９９を地面に２本互いに平行に差し込み、その凹部９８間に薄型発電機ユニット９６の両側面凸部９７をブレード面が道路側（空間側）に向くように篏合させて設置する。これで土地の有効活用が図れる。尚、薄型発電機ユニット９６の背面から風を受けても良く。前面から風を受けても良い。

図３５はハウジング内のコアレス型発電機９０をブレード９１の中央部に組み込んだ例になる。このようにすれば発電機の軸方向長さがハウジング幅を広げることが抑えられるから一層の薄型化が図れる。この例にはハウジング１０１の底部に風洞１０２が開いていて空気取り込み機能を発揮する。この例の箱は幅が１５～２０ｃｍ、縦横１辺１２００ｍｍを想定している。

図３６はコアレス型風力発電ユニットを横並びに配置する例である点は図３２に同じだが、更に前面に風向板１０７が各ユニットの出口に取り付けられている。風向きに従って風向板１０７が動くようにしており、本例ではワイヤで変わる。ワイヤ巻き取りプーリー１１１がそのワイヤを巻いたり開放したりして風向板１０７が風向板用シャフト１０６を中心軸として向きが変わる。ワイヤ巻き取りプーリー１１１はモータ１０９に取り付けたギアヘッド１１０にて駆動する。モータ１０９の下方の箱はバッテリー内蔵のコントロールボックス１０８である。この例では４つのユニットが横並びに枠体１１２へ配置されている。符号１０５はシャフト１０６用の軸受メタルである。コアレス型発電機１０４はφ１８０×９０ｍｍ、ブレード１０３は１２枚の羽根車でφ１０００ｍｍを想定している。またユニット高さ（枠体１１２の高さ）は１２００ｍｍ、幅は２０～３０ｍｍ、４ユニット連接につき１ユニットの長さは１２００ｍｍを想定している。設置環境の風向によってモータ１０９駆動によるワイヤ巻き取りプーリー１１１が動作して、そのワイヤに夫々接続された風向板用シャフト１０６が回動することにより各風向板１０７が左右一斉方向に動作する、

図３７は４面型風力発電機の例を示す。この例は１本の支柱９に４方向を開口した箱型のハウジング１１４を乗せてあり、その４方向の開口に夫々１２枚のブレード１０３のユニットを設け、夫々にコアレス型発電機１０４を備えている。上部に回転灯１１３を備える。支柱９の下方から出力線１１５が出ている。この例では発電機はφ１８０×９０ｃｍ、各面の孔部直径は１０００ｍｍ、枠体の縦横１辺が１２００ｍｍ、回転灯１１３は枠体から１０００ｍｍの位置、上面の四角い開口の１辺が２０～３０ｍｍを想定している。
以上いずれの発電機ユニットにおいてもバードアタックや獣類、飛来物（嵐で飛ばされるシート類等）の侵入を防ぐ網カバー等の付設が有効である。
図３８は更に上記各薄型発電機ユニット９６を２台、（ａ）図示のように互いに直角に配置することにより、東西南北の全方位対応にしたもので、例えば建造物の屋上の角などに設置するのに適する。更にその直角配置の両薄型発電ユニット９６の両方の上面に（ｂ）図示の如く跨ぐように太陽光パネル１１６を搭載させれば太陽光パネル１１６が上空側への風の素通りを防ぐ風レンズ機能を発揮するので風力回収に有効であるし、風力と太陽光の２つの自然エネルギー源を獲得できる。

（海流発電適用例）
本発明のコイル切替システムは流れを電気に変えると言う点で海流発電にも展開できるし、急流河川にも適用できる。図３９（ａ）は現状の海岸の波消テトラポット１１６が複数個、海岸の海中１１７に沈められている様子であり、その波消テトラポット１１６に替えて本願の提案する発電ユニットのハウジング１１８（海中に沈ませ、海流に流されぬようハウジングのケーシング部分は海水耐性のコンクリート製とし、水流が流過するように前後に孔部を形成して貫通部にブレードを配したもの）を海中に沈めた様子を（ｂ）に示している。符号１１９は風レンズ（本例で言うなれば水流レンズ）を形成するテーパ面である（（ｄ）の通り）。（ｄ）のブロックは縦、横、高さいずれも約２００ｃｍの略立方体（各片にテーパがある）、中央孔部つまり縮流部径は約１００ｃｍを想定している。このようなブロックを海中に連接配置した例が（ｃ）である。また、符号１２０はコアレス型発電機、符号１２１はコアレス型発電機と同軸上にセットされたブレ―ドである。そして（ｃ）のように横並びや２～３段重ねにしてテトラポットを兼ねた発電手段になる。勿論コアレス発電機を水中で用いるので各パーツの耐水、耐海水対策（塗膜形成、防錆等）を施し、ハウジングの露出部には貝類付着防止塗装をしたり、開口部に魚類やゴミ類のブレードアタックを防ぐ網カバー等の手当てが有効である。

１………ブレード、２………動力伝達軸、３………ナセル、５………ブレーキ装置、６………コアレス型発電機、７………コイル接続切替基板、８………接続線、９………支柱、１０………出力ケーブル、１１………鉛蓄電池、１３………エリア、１４………監視用通信機、１５………風向・風速計、１６………軸、１７………コイル単体、１８………内側円筒状コイル体、１９………中間円筒状コイル体、２０………外側円筒状コイル体、２１………線材、２２………第一巻線部分、２３………第二巻線部分、２４………第三巻線部分、２４ａ，２４ｂ………巻線部分、２５………第四巻線部分、２５ａ，２５ｂ………巻線部分、２６………巻回軸、２７………中央空間部、２８………銅細線、２９………エナメル層、３０………繊維状物、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ………コイル単体、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ………線材、３１ａ４，３１ａ５，３１ａ６………コイル単体、３１ｂ４，３１ｂ５，３１ｂ６………コイル単体、３１ｃ４，３１ｃ５，３１ｃ６………コイル単体、３３………細線、３９………回転子、４０………発電機ケーシング、４１………蓋、４２………アウターヨーク、４３………インナーヨーク、４４………永久磁石、４５………ヨーク支持部材、４６………ベアリング、４７………コイル補強リング、４８………制御部、４９（４９Ｕ_１～４９Ｕ_３，４９Ｖ_１～４９Ｖ_３，４９Ｗ_１～４９Ｗ_３）………スイッチ回路部、６１………円筒コイル体、６１ａ………周壁、６２ａ………コイル補強層、７０………ギア切替操作手段、７１………コントローラ、７２………シフトレジスタ、７３………ＮＯＲ素子、７４………ＮＯＴ素子、７５………ＡＮＤ素子、７６………ＡＮＤ素子、７７，７８，７９………ブロック、８０………ＦＥＴ素子、８６………集風面、９０………コアレス型発電機、９１………ブレード、９２………動力伝達軸、９３………孔部、９４………薄型ハウジング、９５………梁、９６………薄型発電機ユニット、９７………両側面凸部、９８………凹部、９９………ガイドレール、１００………道路、１０１………ハウジング、１０２………風洞、１０３………ブレード、１０４………コアレス型発電機、１０５………軸受メタル、１０６………風向板用シャフト、１０７………風向板、１０８………コントロールボックス、１０９………モータ、１１０………ギアヘッド、１１１………ワイヤ巻き取りプーリー、１１２………枠体、１１３………回転灯、１１４………ハウジング、１１５………出力線、１１６………波消テトラポット、１１７………海中、１１８………ハウジング、１１９………風レンズ、１２０………コアレス型発電機、１２１………ブレード

Claims (11)

1. 複数の相で構成された非回転のコイル部と、該コイル部に間隙をもって対向配置される永久磁石と、該永久磁石を固定したロータ部とを備えた無鉄心の発電機と、該発電機のロータの同軸延長上に配置されるブレードとを備えた風力発電ユニットにおいて。前記コイル部の前記各相は同数のコイル体で構成され、該複数コイル体はコイル体間の接続が直列及び／又は並列の切替によって３段以上の多段切替のパターンを有し、風速に従って自動的に３段以上の多段切替を行うことを特徴とするコアレス型の風力発電ユニット。
2. 複数の相で構成された非回転のコイル部と、該コイル部に間隙をもって対向配置される永久磁石と、該永久磁石を固定したロータ部とを備えた無鉄心の発電機と、該発電機のロータの同軸延長上に配置されるブレードとを備えた風力発電ユニットにおいて、前記コイル部の前記各相は同数のコイル体で構成され、該複数コイル体はコイル体間の接続が直列及び／又は並列の切替によって３段以上の多段切替のパターンを有するコイル群Ａと、該コイル群Ａの構成コイル線材よりも細くて途中に接点が無い導線からなる細線Ｂとを備えて、コイル群Ａに細線Ｂを直列に接続して用いる場合と、細線Ｂを用いずコイルＡ群のみを用いる場合との切り替えを行い、風速に従って自動的に３段以上の多段切替を行うことを特徴とするコアレス型の風力発電ユニット。
3. 複数の相で構成された非回転のコイル部と、該コイル部に間隙をもって対向配置される永久磁石と、該永久磁石を固定したロータ部とを備えた発電機と、該発電機のロータの同軸延長上に配置されるブレードとを備えた風力発電ユニットにおいて。前記コイル部の前記各相は同数のコイル体で構成され、該複数コイル体はコイル体間の接続が直列及び/又は並列の切替によって３段以上の多段切替のパターンを有するコイル群Ａと、該コイル群Ａの構成コイル線材よりも細くて途中に接点が無い導線からなる細線Ｂとを備えて、コイル群Ａに細線Ｂを接続して用いる場合と、細線Ｂを用いずコイルＡ群のみを用いる場合との切り替えを行い、風速に従って自動的に３段以上の多段切替を行うことを特徴とする風力発電ユニット。
4. 更に前記コイル群Ａと前記コイルＢとを並列で使用することを特徴とする請求項２または３の風力発電ユニット。
5. 前記コイル部は線材を前記各相ごとに複数ターン巻いたものを前記のコイル体とし、該コイル体を複数連ねたものを積層して円筒状に形成してコイル円筒体とし、前記コイル体ごとに導線を引き出し、該導線をコイル切り家基板に接続し、該コイル切替基板にはスイッチ回路が設けられ、該スイッチ回路は前記コイル体の直列及び／又は並列の切替によって３段以上のパターンの多段切替を行うことを特徴とする請求項１乃至４いずれかの風力発電ユニット。
6. 前記線材にリッツ線を用いることを特徴とする請求項５の風力発電ユニット。
7. 請求項１乃至６のいずれかの風力発電ユニットを少なくとも前記ブレード正面と背面が開口するように筐体で囲い、前記ブレードに風を集めるように風流形成部を設けたことを特徴とする風レンズ付きのブロックタイプの風力発電ユニット。
8. 請求項７の風流形成部に可動板を用い、風向に従って該可動板を動かして前記ブレードへの集風を行うことを特徴とする風力発電ユニット。
9. 請求項１乃至８のいずれかにおいて発電電力を蓄電する鉛蓄電池を併設する風力発電ユニット。
10. 請求項７又は８の風力発電ユニットを横並びに及び／または積み重ねて複数ユニット連接してなる風力発電ユニット群。
11. 請求項１乃至９のいずれかの風力発電ユニットの風力を海流に置き換えた海流発電ユニット。

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