(57)【要約】【課題】風力により発電された電力を発電と同時に回転部と本体部との間で非接触で伝送し、風力により発電された電力の一部を翼と共に回転する回転部で使用する。【解決手段】発電機のメインコイル３１を構成する各コイルＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３と非接触伝送部５０に含まれる各１次コイルＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ３３とは、本体部に配置されている。非接触伝送部５０に含まれる各２次コイルＣ４１，Ｃ４２，Ｃ４３，Ｃ５１，Ｃ５２，Ｃ５３と３相ダイオードブリッジ整流回路６０と翼角度変更部１３とは、回転部に配置されている。非接触伝送部５０は、メインコイル３１から出力される交流電力の一部を本体部から回転部に非接触で伝送する。３相ダイオードブリッジ整流回路６０は、非接触伝送部５０に含まれる２次コイルの３本の出力線により出力される３相交流電圧を直流電圧に整流し、直流電圧を翼角度変更部１３に供給する。【選択図】図３
2020089045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の翼と、
前記複数の翼と共に回転し、発電機の回転子を回転させる回転部と、
前記発電機の固定子を含む本体部と、
を備える風力発電装置であって、
前記回転子と前記固定子とのいずれか一方が、交流電力を出力するメインコイルを含み、
前記固定子がメインコイルを含む場合、当該メインコイルから出力される交流電力の一部を前記本体部から前記回転部に非接触で伝送し、一方、前記回転子が前記メインコイルを含む場合、前記メインコイルから出力される交流電力を当該交流電力の一部を除いて前記回転子から前記本体部に非接触で伝送する非接触伝送部を有する、
風力発電装置。
【請求項２】
前記固定子が、前記メインコイルを含み、
前記非接触伝送部が、前記本体部に取り付けられた１次コイルと、前記回転部に取り付けられた２次コイルとを有し、前記メインコイルが出力する交流電力が前記１次コイルに入力され、電磁誘導により前記１次コイルから前記２次コイルに電力が伝送される、
請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項３】
前記メインコイルが、３相交流電圧を３本の出力線により出力し、
前記２次コイルが、６相交流電圧を６本の出力線により出力し、
前記１次コイルと前記２次コイルが、前記３相交流電圧を、前記メインコイルの３本の出力線間における３つの線間電圧とそれぞれ同じ位相の３つの線間電圧、および当該３つの線間電圧に対してそれぞれ位相が３０度進んだ、または位相が３０度遅れた３つの線間電圧から成る前記６相交流電圧に変換し、
前記２次コイルの６本の出力線により出力される６相交流電圧を直流電圧に整流する６相整流回路を有する、
請求項２に記載の風力発電装置。
【請求項４】
前記固定子が、前記メインコイルを含み、
前記本体部が、前記メインコイルが発生する交流電圧を直流電圧に整流する整流回路と、前記整流回路によって整流された直流電圧を高周波の交流電圧に変換するスイッチング素子を含む高周波スイッチング回路とを有し、
前記非接触伝送部が、前記本体部に取り付けられた１次コイルと、前記回転部に取り付けられた２次コイルとを有し、前記高周波スイッチング回路によって変換された高周波の交流電圧が前記１次コイルに入力され、電磁誘導により前記１次コイルから前記２次コイルに電力が伝送され、
前記回転部が、前記２次コイルから出力される高周波の交流電圧を平滑化し、直流電圧に変換するコンデンサを有する、
請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項５】
前記発電機がアキシャルギャップ型であり、
前記回転部が、風の流れと略垂直である垂直軸を中心として回転し、
前記本体部が前記垂直軸と同軸である静止した支柱と前記垂直軸が中心となるように前記垂直軸と直角に当該支柱に固定された所定の厚さの円盤とを有し、前記メインコイルが複数のコイルで構成されており、当該メインコイルを構成する各コイルが当該円盤に前記垂直軸を中心として円周状に配置されており、
前記回転部が、前記支柱と前記円盤を収容する空洞を有しており、当該空洞において前記円盤の一方の主面と他方の主面にそれぞれ対向する面が前記回転子の面であり、当該回転子の面の両方に前記メインコイルを構成する各コイルを貫く磁束を生じる磁石がそれぞれ配置されており、
前記円盤の一方の主面と他方の主面のいずれか一方または両方に、前記垂直軸を中心として同心円状に巻回された前記１次コイルが前記複数のメインコイルよりも半径方向内側に配置されており、前記各回転子の面において前記１次コイルに対向する位置に同心円状に巻回された前記２次コイルが配置されている、
請求項２ないし４のいずれか１項に記載の風力発電装置。
【請求項６】
前記回転部に配置されており、前記メインコイルから出力される交流電力の一部によって動作し、前記各翼の翼角度を変更する翼角度変更部を備える請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項７】
前記翼角度変更部が、前記メインコイルから出力される交流電力の電圧に応じて前記各翼の翼角度を制御する請求項６に記載の風力発電装置。
【請求項８】
前記固定子が、前記メインコイルを含み、
前記翼角度変更部が、前記非接触伝送部によって前記本体部から前記回転部に伝送された交流電力の電圧に応じて前記各翼の翼角度を制御する請求項７または８に記載の風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、翼と共に回転する回転部で電力を使用する風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、アームによって保持される複数の直線翼で構成される垂直型ブレードであって、アームに対する各直線翼の相対角度をそれぞれ独立して回動させることができる回動手段を有する垂直型ブレードを備える垂直型風力発電システムが記載されている。この垂直型風力発電システムは、各直線翼の相対角度を風速に応じて調整することにより垂直型ブレードの回転数を制御することができる。回動手段は、回動軸部、ステッピングモータ、ＤＣモータなどの駆動源、ギヤ、カップリング、シャフトなどから構成される動力伝達部、ベアリングなどを用いた軸支部、駆動源に電力を供給する電池などの電力源より構成される。
そして、特許文献１には、電力源がアームに格納されている構成である場合、垂直型ブレードの回転が停止しているときのみ、垂直型ブレードのシャフトユニット保持部の固定部分と回転部分における接触給電または非接触給電により、電力源へ電力が供給されること、および非接触給電の一例として、送電側コイルと受電側コイルを用い、電力を無線伝送する構成が記載されている。また、太陽光パネルをアームの表面に張り、太陽光パネルから電力源に電力を供給する構成でもよいと記載されている。
【０００３】
特許文献２には、タワーの上部に設けられ、タワーの軸方向に沿った方向を回転軸として風向きに応じて回転するナセルと、ナセルに搭載された発電機であってナセルに回転可能に支持された風車により発電する発電機と、ナセルからタワーの下部に設けられた装置に電力を伝送する非接触式電力伝送部とを有する風力発電装置が記載されている。非接触式電力伝送部は、ナセルに固定された基板に設けられた１次コイルと、タワーに固定された基板に設けられた２次コイルとを有する。１次コイルと２次コイルは対向しており、１次コイルに発電機から電力が供給される。この非接触式電力伝送部は、１次コイルが２次コイルと磁界共鳴して、１次コイルに供給された電力を２次コイルに伝送する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−３１９２０号公報
【特許文献２】国際公開２０１８０２５４２０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
風力発電装置は、風力により発電する。しかし、特許文献１に記載の垂直型風力発電システムでは、垂直型ブレードの回転が停止しているときのみ、すなわち、風力により発電していないときに、シャフトユニット保持部の固定部分が取り付けられた本体部から垂直型ブレードのアームに格納された電力源へ電力を供給する。このため、この垂直型風力発電システムでは、風力により発電された電力を発電と同時に電力源へ供給することができない。
また、特許文献２に記載の風力発電装置では、ナセル（本体部）からタワーに電力を非接触で伝送するが、風車（回転部）は電力を使用しない。このため、ナセルから風車に電力を伝送する必要はない。
【０００６】
本発明の目的は、風力により発電された電力を発電と同時に回転部と本体部との間で非接触で伝送することができ、風力により発電された電力の一部を翼と共に回転する回転部で使用することができる風力発電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の風力発電装置は、
複数の翼と、
前記複数の翼と共に回転し、発電機の回転子を回転させる回転部と、
前記発電機の固定子を含む本体部と、
を備える風力発電装置であって、
前記回転子と前記固定子とのいずれか一方が、交流電力を出力するメインコイルを含み、
前記固定子がメインコイルを含む場合、当該メインコイルから出力される交流電力の一部を前記本体部から前記回転部に非接触で伝送し、一方、前記回転子が前記メインコイルを含む場合、前記メインコイルから出力される交流電力を当該交流電力の一部を除いて前記回転子から前記本体部に非接触で伝送する非接触伝送部を有する。
【０００８】
好ましくは、本発明の風力発電装置は、
前記固定子が、前記メインコイルを含み、
前記非接触伝送部が、前記本体部に取り付けられた１次コイルと、前記回転部に取り付けられた２次コイルとを有し、前記メインコイルが出力する交流電力が前記１次コイルに入力され、電磁誘導により前記１次コイルから前記２次コイルに電力が伝送される。
【０００９】
好ましくは、本発明の風力発電装置は、
前記メインコイルが、３相交流電圧を３本の出力線により出力し、
前記２次コイルが、６相交流電圧を６本の出力線により出力し、
前記１次コイルと前記２次コイルが、前記３相交流電圧を、前記メインコイルの３本の出力線間における３つの線間電圧とそれぞれ同じ位相の３つの線間電圧、および当該３つの線間電圧に対してそれぞれ位相が３０度進んだ、または位相が３０度遅れた３つの線間電圧から成る前記６相交流電圧に変換し、
前記２次コイルの６本の出力線により出力される６相交流電圧を直流電圧に整流する６相整流回路を有する。
【００１０】
好ましくは、本発明の風力発電装置は、
前記固定子が、前記メインコイルを含み、
前記本体部が、前記メインコイルが発生する交流電圧を直流電圧に整流する整流回路と、前記整流回路によって整流された直流電圧を高周波の交流電圧に変換するスイッチング素子を含む高周波スイッチング回路とを有し、
前記非接触伝送部が、前記本体部に取り付けられた１次コイルと、前記回転部に取り付けられた２次コイルとを有し、前記高周波スイッチング回路によって変換された高周波の交流電圧が前記１次コイルに入力され、電磁誘導により前記１次コイルから前記２次コイルに電力が伝送され、
前記回転部が、前記２次コイルから出力される高周波の交流電圧を平滑化し、直流電圧に変換するコンデンサを有する。
【００１１】
好ましくは、本発明の風力発電装置は、
前記発電機がアキシャルギャップ型であり、
前記回転部が、風の流れと略垂直である垂直軸を中心として回転し、
前記本体部が前記垂直軸と同軸である静止した支柱と前記垂直軸が中心となるように前記垂直軸と直角に当該支柱に固定された所定の厚さの円盤とを有し、前記メインコイルが複数のコイルで構成されており、当該メインコイルを構成する各コイルが当該円盤に前記垂直軸を中心として円周状に配置されており、
前記回転部が、前記支柱と前記円盤を収容する空洞を有しており、当該空洞において前記円盤の一方の主面と他方の主面にそれぞれ対向する面が前記回転子の面であり、当該回転子の面の両方に前記メインコイルを構成する各コイルを貫く磁束を生じる磁石がそれぞれ配置されており、
前記円盤の一方の主面と他方の主面のいずれか一方または両方に、前記垂直軸を中心として同心円状に巻回された前記１次コイルが前記複数のメインコイルよりも半径方向内側に配置されており、前記各回転子の面において前記１次コイルに対向する位置に同心円状に巻回された前記２次コイルが配置されている。
【００１２】
好ましくは、本発明の風力発電装置は、
前記回転部に配置されており、前記メインコイルから出力される交流電力の一部によって動作し、前記各翼の翼角度を変更する翼角度変更部を備える。
【００１３】
好ましくは、本発明の風力発電装置は、
前記翼角度変更部が、前記メインコイルから出力される交流電力の電圧に応じて前記各翼の翼角度を制御する。
【００１４】
好ましくは、本発明の風力発電装置は、
前記固定子が、前記メインコイルを含み、
前記翼角度変更部が、前記非接触伝送部によって前記本体部から前記回転部に伝送された交流電力の電圧に応じて前記各翼の翼角度を制御する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、風力により発電された電力を発電と同時に回転部と本体部との間で非接触で伝送することができ、風力により発電された電力の一部を翼と共に回転する回転部で使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の適用例である垂直型風力発電装置の一例の正面図である。
【図２】図１の垂直型風力発電装置の上面図である。図２（Ａ）は翼角度が０°の場合を示し、図２（Ｂ）は翼角度がαの場合を示す。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る本体部と回転部に含まれる回路の構成の一例を示す図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図１と図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】図４の円で囲まれた領域Ｃの拡大図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る非接触伝送部の第１の変形例の構成を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る非接触伝送部の第２の変形例の構成を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る非接触伝送部の第３の変形例の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る非接触伝送部の第４の変形例の構成を示す図である。
【図１１】図１０の非接触伝送部から出力される相電圧の一例を示すベクトル図である。
【図１２】図１０の非接触伝送部から出力される線間電圧間の位相差の一例を示すベクトル図である。
【図１３】図１０の非接触伝送部から出力される各線間電圧の波形の一例を示す図である。
【図１４】６相ダイオードブリッジ整流回路が出力する直流電圧の一例を示す図である。
【図１５】本発明の第１の実施形態に係る非接触伝送部の第５の変形例の構成を示す図である。
【図１６】図１５の非接触伝送部から出力される相電圧の一例を示すベクトル図である。
【図１７】図１５の非接触伝送部から出力される線間電圧間の位相差の一例を示すベクトル図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態に係る本体部と回転部に含まれる回路の構成の一例を示す図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態に係る本体部と回転部に含まれる回路の構成の一例を示す図である。
【図２０】本発明の第２の適用例である垂直型風力発電装置の一例の正面図である。
【図２１】図３に示した本発明の第１の実施形態に係る本体部および回転部に含まれる回路と同様の回路を用いて、図２０の垂直型風力発電装置の本体部および回転部に含まれる回路を実現した構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係る風力発電装置について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態を説明する全図において、共通の構成要素には同一の符号を付し、繰り返しの説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明の第１の適用例である垂直型風力発電装置１の一例の正面図である。図２は、図１の垂直型風力発電装置１の上面図である（ただし、翼角度変更部１３は省略）。
垂直型風力発電装置１は、回転部１０と、翼１１と、アーム１２と、翼角度変更部１３と、本体部２０と、タワー２１とを有する。
本体部２０は、静止したタワー２１の上部に固定されている。回転部１０は、本体部２０の上部に垂直軸を中心として回転できるように取り付けられている。垂直型風力発電装置１は、垂直軸が風の流れと略垂直となるように設置される。翼１１は、垂直軸に平行となるようにアーム１２によって回転部１０に固定されている。回転部１０は、翼１１が風を受けると、翼１１と共に回転し、発電機の回転子を回転させる。
【００１９】
図２に示すように、垂直型風力発電装置１の各翼１１は垂直軸を中心とする円周上を回転（公転）する。そして、垂直型風力発電装置１は、各翼１１が自転する方向に各翼１１の翼角度を変更することができる。ここで、垂直型風力発電装置１において、翼角度とは、アーム１２に垂直な平面と翼１１の縦断面とのなす角度をいう。図２（Ａ）は翼角度が０°の場合を示し、図２（Ｂ）は翼角度がαの場合を示す。他の構造の垂直型風力発電装置にも翼角度という用語を適用できるように一般化すると、例えば、翼角度とは、各翼３７が公転する円周上における各翼３７の自転の中心での接線と翼３７の縦断面とのなす角度をいう。また、プロペラ（翼）の回転軸が水平である水平型風力発電装置では、翼角度はピッチ角に相当するものとする。
なお、本実施形態では垂直型風力発電装置１は翼１１を２枚有するが、垂直型風力発電装置１は翼１１を３枚以上有していてもよい。
【００２０】
翼角度変更部１３は、例えば、アーム１２の上または内部に設置される。翼角度変更部１３は、例えば、制御回路と、入力電圧検出部と、蓄電池または電解コンデンサと、翼角度可変機構とを有する。翼角度可変機構は、例えば、インバータと、モータと、カップリングと、送りねじと、送りねじナットと、複数のリンクとを含む。図２に示すように、翼角度変更部１３は、各翼１１の翼角度を変更することができる。
【００２１】
図３は、本発明の第１の実施形態に係る本体部２０と回転部１０に含まれる回路の構成の一例を示す。
本体部２０と回転部１０は、メインコイル３１と、非接触伝送部５０と、３相ダイオードブリッジ整流回路６０と、翼角度変更部１３とを有する。
メインコイル３１を含む発電機の固定子と非接触伝送部５０に含まれる１次コイルとは、本体部２０に配置されている。非接触伝送部５０に含まれる２次コイルと３相ダイオードブリッジ整流回路６０と翼角度変更部１３とは回転部１０に配置されている。
メインコイル３１は、コイルＣ１１とコイルＣ１２とコイルＣ１３と有する。コイルＣ１１とコイルＣ１２とコイルＣ１３とはＹ結線されている。メインコイル３１は、コイルＣ１１とコイルＣ１２とコイルＣ１３によって生成された３相交流電圧を３本の出力線により出力する。なお、コイルＣ１１とコイルＣ１２とコイルＣ１３とはΔ結線されていてもよい。
【００２２】
非接触伝送部５０は、メインコイル３１から出力される交流電力の一部を本体部２０から回転部１０に非接触で伝送する。
非接触伝送部５０は、１次コイルＣ２１と、１次コイルＣ２２と、１次コイルＣ２３と、１次コイルＣ３１と、１次コイルＣ３２と、１次コイルＣ３３、および２次コイルＣ４１と、２次コイルＣ４２と、２次コイルＣ４３と、２次コイルＣ５１と、２次コイルＣ５２と、２次コイルＣ５３を有する。
各１次コイルＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ３３は本体部２０に配置されており、各２次コイルＣ４１，Ｃ４２，Ｃ４３，Ｃ５１，Ｃ５２，Ｃ５３は回転部１０に配置されている。
【００２３】
１次コイルＣ２１と１次コイルＣ３１とは、コイルＣ１１に接続された出力線とコイルＣ１２に接続された出力線との間に並列に接続されている。１次コイルＣ２１と１次コイルＣ３１に入力された交流電力は、電磁誘導により非接触でそれぞれ２次コイルＣ４１と２次コイルＣ５１に伝送される。同様に、１次コイルＣ２２と１次コイルＣ３２とは、コイルＣ１２に接続された出力線とコイルＣ１３に接続された出力線との間に並列に接続されている。１次コイルＣ２２と１次コイルＣ３２に入力された交流電力は、電磁誘導により非接触でそれぞれ２次コイルＣ４２と２次コイルＣ５２に伝送される。１次コイルＣ２３と１次コイルＣ３３とは、コイルＣ１３に接続された出力線とコイルＣ１１に接続された出力線との間に並列に接続されている。１次コイルＣ２３と１次コイルＣ３３に入力された交流電力は、電磁誘導により非接触でそれぞれ２次コイルＣ４３と２次コイルＣ５３に伝送される。
【００２４】
そして、２次コイルＣ４１と２次コイルＣ５１は並列に接続されている。すなわち、２次コイルＣ４１の一端と２次コイルＣ５１の一端が接続され、２次コイルＣ４１の他端と２次コイルＣ５１の他端が接続されている。同様に、２次コイルＣ４２と２次コイルＣ５２は並列に接続されている。すなわち、２次コイルＣ４２の一端と２次コイルＣ５２の一端が接続され、２次コイルＣ４２の他端と２次コイルＣ５２の他端が接続されている。２次コイルＣ４３と２次コイルＣ５３は並列に接続されている。すなわち、２次コイルＣ４３の一端と２次コイルＣ５３の一端が接続され、２次コイルＣ４３の他端と２次コイルＣ５３の他端が接続されている。
【００２５】
２次コイルＣ４１と２次コイルＣ５１、２次コイルＣ４２と２次コイルＣ５２、および２次コイルＣ４３と２次コイルＣ５３は、Δ結線されている。すなわち、２次コイルＣ４１と２次コイルＣ５１の他端が２次コイルＣ４２と２次コイルＣ５２の一端に接続され、２次コイルＣ４２と２次コイルＣ５２の他端が２次コイルＣ４３と２次コイルＣ５３の一端に接続され、２次コイルＣ４３と２次コイルＣ５３の他端が２次コイルＣ４１と２次コイルＣ５１の一端に接続されている。
Δ結線された２次コイルＣ４１と２次コイルＣ５１、２次コイルＣ４２と２次コイルＣ５２、および２次コイルＣ４３と２次コイルＣ５３の３本の出力線は、３相ダイオードブリッジ整流回路６０に接続される。すなわち、非接触伝送部５０によって出力される３相交流電圧は、３相ダイオードブリッジ整流回路６０に入力される。
【００２６】
３相ダイオードブリッジ整流回路６０は、非接触伝送部５０に含まれる２次コイルの３本の出力線により出力される３相交流電圧を直流電圧に整流し、その直流電圧を翼角度変更部１３に供給する。
３相ダイオードブリッジ整流回路６０は、ダイオードの対（ダイオードＤ１１とダイオードＤ１２）を３組有する。各対のダイオードにおいて、一方のダイオードＤ１２のカソードと他方のダイオードＤ１１のアノードは接続されており、その接続部分に非接触伝送部５０の出力線の各１本が接続される。各対のダイオードにおけるダイオードＤ１１のカソードは全て接続されており、それらは翼角度変更部１３の正入力端子に接続される。また、各対のダイオードにおけるダイオードＤ１２のアノードは全て接続されており、それらは翼角度変更部１３の負入力端子に接続される。
【００２７】
翼角度変更部１３は、入力電圧検出部を有する。入力電圧検出部は、３相ダイオードブリッジ整流回路６０によって出力される直流電圧の電圧値を検出する。翼角度変更部１３は、例えば、３相ダイオードブリッジ整流回路６０によって出力された直流電圧（すなわち、入力電圧検出部によって検出された直流電圧）が所定の第１の電圧より高いときには、所定の第１の電圧になるまで出力された直流電圧に応じて回転部１０の回転速度を低下させるように各翼１１の翼角度を制御する。一方、翼角度変更部１３は、例えば、３相ダイオードブリッジ整流回路６０によって出力された直流電圧が所定の第２の電圧より低いときには、所定の第２の電圧になるまで出力された直流電圧に応じて回転部１０の回転速度を増加させるように各翼１１の翼角度を制御する。すなわち、翼角度変更部１３は、メインコイル３１から出力される交流電力の一部によって動作し、各翼１１の翼角度を変更する。翼角度変更部１３は、メインコイル３１から出力される交流電力の電圧に応じて各翼１１の翼角度を制御する。第１の実施形態に係る翼角度変更部１３は、特に、非接触伝送部５０によって本体部２０から回転部１０に伝送された交流電圧に応じて各翼１１の翼角度を制御する。
【００２８】
図４は、図１のＡ−Ａ線断面図である。図５は、図１と図４のＢ−Ｂ線断面図である。
図４と図５は、図３に示す回路を、アキシャルギャップ型であって３相４極１２スロットの交流発電機で実現した例である。
図４に示すように、本体部２０は、垂直軸と同軸である静止した支柱２２と、所定の厚さの円盤３０とを有する。円盤３０は、垂直軸が中心となるように垂直軸と直角に支柱２２に固定されている。円盤３０は、交流発電機の固定子である。円盤３０の外周近傍にはメインコイル３１が配置されている。図５に示すように、メインコイル３１は、４組のコイルＣ１１とコイルＣ１２とコイルＣ１３とで構成されている。合計１２個の各コイルは、垂直軸を中心として円周状に配置されている。これらの各コイルは、円盤３０の上面（一方の主面）から下面（他方の主面）まで貫通しており、それぞれ別々のコア３２に巻回されている。これらの各コア３２は珪素鋼板またはフェライトでできている。
メインコイル３１を構成する各コイルＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３が外周近傍に配置されていることにより、その回転速度が大きくなり、交流発電機の発電電力が増大する。
【００２９】
図４に示すように、回転部１０は空洞４０を有している。支柱２２と円盤３０は、空洞４０の中に収容されている。空洞４０内において、支柱２２を取り囲むように、円盤３０の上面と下面にそれぞれベアリング２３が配置されている。回転部１０は、ベアリング２３によって回転可能に支持されている。空洞４０において、円盤３０の上面と下面にそれぞれ対向する面は交流発電機の回転子の面である。上側の回転子の面には磁石４１が配置されており、下側の回転子の面には磁石４２が配置されている。磁石４１と磁石４２は、例えば永久磁石であり、メインコイル３１を構成する各コイルＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３を貫く磁束を生じる。
【００３０】
図６は、図４の円で囲まれた領域Ｃの拡大図である。円盤３０の上面には、１次コイルＣ２１と１次コイルＣ２２と１次コイルＣ２３とが配置されている。各１次コイルＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３は、図５に示すように、垂直軸を中心として同心円状に巻回されており、メインコイル３１を構成する各コイルＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３よりも半径方向内側に配置されている。同様に、円盤３０の下面には、１次コイルＣ３１と１次コイルＣ３２と１次コイルＣ３３とが配置されている。各１次コイルＣ３１，Ｃ３２，Ｃ３３も、垂直軸を中心として同心円状に巻回されており、メインコイル３１を構成する各コイルＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３よりも半径方向内側に配置されている。
【００３１】
各１次コイルＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３は環状に配置されたコア３３の上面の溝の中に配置され、各１次コイルＣ３１，Ｃ３２，Ｃ３３はコア３３の下面の溝の中に配置される。コア３３は珪素鋼板またはフェライトでできている。ただし、図４に示すようにコア３３が円盤３０を上面から下面まで貫通する場合、コア３３が完全な環であると、円盤３０の強度が低下する。このため、図５に示すように、環状部分を扇型の形状に分割して、環状部分の一部のみにコア３３を形成することが望ましい。
また、各１次コイルＣ２１、Ｃ２２、Ｃ２３の巻き数が同一である場合、最も外周側に配置された１次コイルＣ２１が最も長く、最も内周側に配置された１次コイルＣ２３が最も短くなる。そこで、図６に示すように、コア３３において、１次コイルＣ２１と１次コイルＣ２２との間の幅、１次コイルＣ２２と１次コイルＣ２３との間の幅、１次コイルＣ２３とコア３３の内周との間の幅の順番に幅を徐々に広くすることが望ましい。これにより、コア３３内を通る各１次コイルＣ２１、Ｃ２２、Ｃ２３の磁束の量を等しくすることができる。各１次コイルＣ３１，Ｃ３２，Ｃ３３についても各１次コイルＣ２１、Ｃ２２、Ｃ２３と同様である。
【００３２】
図６に示すように、空洞４０の上側の面である回転子の面には、同心円状に巻回された２次コイルＣ４１と２次コイルＣ４２と２次コイルＣ４３が、それぞれ１次コイルＣ２１と１次コイルＣ２２と１次コイルＣ２３に対向する位置に配置されている。同様に、空洞４０の下側の面である回転子の面には、同心円状に巻回された２次コイルＣ５１と２次コイルＣ５２と２次コイルＣ５３が、それぞれ１次コイルＣ３１と１次コイルＣ３２と１次コイルＣ３３に対向する位置に配置されている。
また、空洞４０の上側の面である回転子の面およびその下側の面である回転子の面には、コア３３に対向する位置にそれぞれ環状に配置されたコア４３とコア４４が配置されている。各２次コイルＣ４１，Ｃ４２，Ｃ４３はコア４３の下面の溝の中に配置され、各２次コイルＣ５１，Ｃ５２，Ｃ５３はコア４４の上面の溝の中に配置される。コア４３とコア４４は珪素鋼板またはフェライトでできている。なお、コア４３とコア４４も、コア３３と同一の形状に分割して形成してもよい。
【００３３】
図７は、本発明の第１の実施形態に係る非接触伝送部５０の第１の変形例の構成を示す。
第１の変形例である非接触伝送部５１は、図３の非接触伝送部５０と同様に、１次コイルＣ２１と、１次コイルＣ２２と、１次コイルＣ２３と、１次コイルＣ３１と、１次コイルＣ３２と、１次コイルＣ３３、および２次コイルＣ４１と、２次コイルＣ４２と、２次コイルＣ４３と、２次コイルＣ５１と、２次コイルＣ５２と、２次コイルＣ５３を有する。また、非接触伝送部５１は、各１次コイルＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ３３からそれぞれ各２次コイルＣ４１，Ｃ４２，Ｃ４３，Ｃ５１，Ｃ５２，Ｃ５３に非接触で交流電力を伝送する点、および非接触伝送部５１によって出力される３相交流電圧が３相ダイオードブリッジ整流回路６０に入力される点も図３の非接触伝送部５０と同一である。
【００３４】
非接触伝送部５１は、１次コイル間の接続および２次コイル間の接続が図３の非接触伝送部５０と異なる。
非接触伝送部５１では、１次コイルＣ２１と１次コイルＣ３１とは、コイルＣ１１による交流電力の出力線とコイルＣ１２による交流電力の出力線との間に直列に接続されている。同様に、１次コイルＣ２２と１次コイルＣ３２とは、コイルＣ１２による交流電力の出力線とコイルＣ１３による交流電力の出力線との間に直列に接続されている。１次コイルＣ２３と１次コイルＣ３３とは、コイルＣ１３による交流電力の出力線とコイルＣ１１による交流電力の出力線との間に直列に接続されている。
【００３５】
そして、２次コイルＣ４１と２次コイルＣ５１、２次コイルＣ４２と２次コイルＣ５２、および２次コイルＣ４３と２次コイルＣ５３も、それぞれ直列に接続されている。
直列に接続された２次コイルＣ４１と２次コイルＣ５１、２次コイルＣ４２と２次コイルＣ５２、および２次コイルＣ４３と２次コイルＣ５３はＹ結線されている。Ｙ結線された２次コイルＣ４１と２次コイルＣ５１、２次コイルＣ４２と２次コイルＣ５２、および２次コイルＣ４３と２次コイルＣ５３の３本の出力線は、３相ダイオードブリッジ整流回路６０に接続される。
なお、図７に示す非接触伝送部５１を有する回転部１０と本体部２０も、アキシャルギャップ型の構造とすることができる。この場合、メインコイル３１と各１次コイルと各２次コイルは、図４〜図６に示すように配置される。
【００３６】
図８は、本発明の第１の実施形態に係る非接触伝送部５０の第２の変形例の構成を示す。
第２の変形例である非接触伝送部５２は、各１次コイルとメインコイル３１の３本の出力線との接続および１次コイル間の接続が図３の非接触伝送部５０と異なる。その他の点では、非接触伝送部５２は図３の非接触伝送部５０と同一である。
【００３７】
非接触伝送部５２では、１次コイルＣ２１と１次コイルＣ３１とは直列に接続され、その直列回路の一端はコイルＣ１１による交流電力の出力線に接続され、その直列回路の他端からコイルＣ１１による交流電力が出力される。同様に、１次コイルＣ２２と１次コイルＣ３２とは直列に接続され、その直列回路の一端はコイルＣ１２による交流電力の出力線に接続され、その直列回路の他端からコイルＣ１２による交流電力が出力される。１次コイルＣ２３と１次コイルＣ３３とは直列に接続され、その直列回路の一端はコイルＣ１３による交流電力の出力線に接続され、その直列回路の他端からコイルＣ１３による交流電力が出力される。
なお、図８に示す非接触伝送部５２を有する回転部１０と本体部２０も、アキシャルギャップ型の構造とすることができる。この場合、メインコイル３１と各１次コイルと各２次コイルは、図４〜図６に示すように配置される。
【００３８】
図９は、本発明の第１の実施形態に係る非接触伝送部５０の第３の変形例の構成を示す。
第３の変形例である非接触伝送部５３は、１次コイルと２次コイルとして１次コイルＣ２１と２次コイルＣ４１のみを有する点が図３の非接触伝送部５０と異なる。また、これに伴い、回転部１０に、３相ダイオードブリッジ整流回路６０の代わりに単相ダイオードブリッジ整流回路６１が配置される。
【００３９】
非接触伝送部５３では、１次コイルＣ２１は、コイルＣ１１による交流電力の出力線とコイルＣ１２による交流電力の出力線との間に接続される。１次コイルＣ２１に入力された交流電力は、電磁誘導により非接触で２次コイルＣ４１に伝送される。２次コイルＣ４１の２本の出力線は、単相ダイオードブリッジ整流回路６１に接続される。すなわち、非接触伝送部５３によって出力される単相交流電圧は、単相ダイオードブリッジ整流回路６１に入力される。
【００４０】
単相ダイオードブリッジ整流回路６１は、ダイオードの対（ダイオードＤ１１とダイオードＤ１２）を２組有する。各対のダイオードにおいて、一方のダイオードＤ１２のカソードと他方のダイオードＤ１１のアノードは接続されており、その接続部分に非接触伝送部５３の出力線の各１本が接続される。各対のダイオードにおけるダイオードＤ１１のカソードは接続されており、それらは翼角度変更部１３の正入力端子に接続される。また、各対のダイオードにおけるダイオードＤ１２のアノードは接続されており、それらは翼角度変更部１３の負入力端子に接続される。
なお、図９に示す非接触伝送部５３と単相ダイオードブリッジ整流回路６１を有する回転部１０と本体部２０も、図４〜図６に示すアキシャルギャップ型の構造とすることができる。この場合、メインコイル３１は図４〜図６に示すように配置される。１次コイルＣ２１は円盤３０の上面または下面に配置され、２次コイルＣ４１は空洞４０の上側の面または下側の面の１次コイルＣ２１に対向する位置に配置される。
【００４１】
図１０は、本発明の第１の実施形態に係る非接触伝送部５０の第４の変形例の構成を示す。
第４の変形例である非接触伝送部５４は、２次コイルＣ４１と、２次コイルＣ４２と、２次コイルＣ４３と、２次コイルＣ６１と、２次コイルＣ６２と、２次コイルＣ６３から６本の出力線により６相交流電力が出力される点が図３の非接触伝送部５０と異なる。また、これに伴い、回転部１０に、３相ダイオードブリッジ整流回路６０の代わりに６相ダイオードブリッジ整流回路６２が配置される。
【００４２】
非接触伝送部５４では、１次コイルＣ２１と１次コイルＣ３１、１次コイルＣ２２と１次コイルＣ３２、１次コイルＣ２３と１次コイルＣ３３は、それぞれ並列に同極性となるように接続されている。また、２次コイルＣ４１と２次コイルＣ６１、２次コイルＣ４２と２次コイルＣ６２、および２次コイルＣ４３と２次コイルＣ６３は、それぞれ直列に同極性となるように接続されている。
２次コイルＣ４１と２次コイルＣ６１の接続部分、２次コイルＣ４２と２次コイルＣ６２の接続部分、および２次コイルＣ４３と２次コイルＣ６３の接続部分は結線されており、この部分が６相交流電力の中性点Ｎである。直列接続された２次コイルＣ４１と２次コイルＣ６１の一端と他端からそれぞれ交流電力ｅ４１とｅ６１が出力される。同様に、直列接続された２次コイルＣ４２と２次コイルＣ６２の一端と他端からそれぞれ交流電力ｅ４２とｅ６２が出力される。直列接続された２次コイルＣ４３と２次コイルＣ６３の一端と他端からそれぞれ交流電力ｅ４３とｅ６３が出力される。各交流電力ｅ４１、ｅ４２、ｅ４３、ｅ６１、ｅ６２、ｅ６３は、中性点Ｎを基準電位とする相電圧である。
【００４３】
図１１に示すように、交流電圧ｅ６１は、交流電圧ｅ４１よりも位相が１８０度進んでいる。また、図１１には、線間電圧ｅ４２−ｅ４１と線間電圧ｅ６１−ｅ４１が示されている。両者の電圧の大きさは同一である。線間電圧ｅ６１−ｅ４１は、線間電圧ｅ４２−ｅ４１に対して位相が３０度進んでいる。交流電圧ｅ４１と交流電圧ｅ６１と線間電圧ｅ４２−ｅ４１の大きさの比は、１：（ルート３−１）：ルート３である。ここで、ルート３≒１．７３２である。
交流電圧ｅ４２と交流電圧ｅ６２および交流電圧ｅ４３と交流電圧ｅ６３も、交流電圧ｅ４１と交流電圧ｅ６１と同様の関係である。
【００４４】
線間電圧ｅ４２−ｅ４１と線間電圧ｅ４３−ｅ４２と線間電圧ｅ４１−ｅ４３は、メインコイル３１の３本の出力線間における３つの線間電圧とそれぞれ同じ位相である。図１２に示すように、線間電圧ｅ６１−ｅ４１と線間電圧ｅ６２−ｅ４２と線間電圧ｅ６３−ｅ４３は、線間電圧ｅ４２−ｅ４１と線間電圧ｅ４３−ｅ４２と線間電圧ｅ４１−ｅ４３の各々に対して、それぞれ位相が３０度進んでいる。すなわち、非接触伝送部５４は、メインコイル３１の３本の出力線間における３つの線間電圧とそれぞれ同じ位相の３つの線間電圧に対して、それぞれ位相が３０度進んだ３つの線間電圧も出力する。図１２に示す６つの線間電圧の大きさは等しい。交流電圧ｅ４１と交流電圧ｅ６１と線間電圧ｅ４２−ｅ４１と同様に、交流電圧ｅ４２と交流電圧ｅ６２と線間電圧ｅ４３−ｅ４２の大きさの比は１：（ルート３−１）：ルート３であり、交流電圧ｅ４３と交流電圧ｅ６３と線間電圧ｅ４１−ｅ４３の大きさの比は１：（ルート３−１）：ルート３である。
【００４５】
６相ダイオードブリッジ整流回路６２は、ダイオードの対（ダイオードＤ１１とダイオードＤ１２）を６組有する。各対のダイオードにおいて、一方のダイオードＤ１２のカソードと他方のダイオードＤ１１のアノードは接続されており、その接続部分に非接触伝送部５４の出力線の各１本が接続される。各対のダイオードにおけるダイオードＤ１１のカソードは全て接続されており、それらは翼角度変更部１３の正入力端子に接続される。また、各対のダイオードにおけるダイオードＤ１２のアノードは全て接続されており、それらは翼角度変更部１３の負入力端子に接続される。
【００４６】
図１３は、非接触伝送部５４の６本の出力線に生じる各線間電圧の波形の一例を示す。６相ダイオードブリッジ整流回路６２は、６つの線間電圧を整流し、図１４に示す直流電圧を生成する。生成された直流電圧は、翼角度変更部１３に入力される。
６相ダイオードブリッジ整流回路６２が出力する直流電圧は、基本波の１２倍の周波数のリプル成分を含む。このリプル成分の振幅は、図３の３相ダイオードブリッジ整流回路６０が出力する直流電圧のリプル成分の振幅よりも小さい。
なお、図１０に示す非接触伝送部５４と６相ダイオードブリッジ整流回路６２を有する回転部１０と本体部２０も、アキシャルギャップ型の構造とすることができる。この場合、メインコイル３１と各１次コイルと各２次コイルは、図４〜図６に示すように配置される。
【００４７】
図１５は、本発明の第１の実施形態に係る非接触伝送部５０の第５の変形例の構成を示す。
第５の変形例である非接触伝送部５５は、図１０の非接触伝送部５４と同様に、６本の出力線により６相交流電力を出力する。ただし、第５の変形例である非接触伝送部５５において、２次コイルＣ４１と２次コイルＣ４２と２次コイルＣ４３とはΔ結線されており、２次コイルＣ５１と２次コイルＣ５２と２次コイルＣ５３とはＹ結線されている点が、図１０の非接触伝送部５４と異なる。
また、図１０の非接触伝送部５４と同様に、回転部１０に６相ダイオードブリッジ整流回路６２が配置される。
【００４８】
図１６は、非接触伝送部５５から出力される相電圧の一例を示す。
Δ結線された２次コイルＣ４１と２次コイルＣ４２と２次コイルＣ４３は、それらの両端からそれぞれ相電圧Ｅ４１と相電圧Ｅ４２と相電圧Ｅ４３を出力する。なお、Δ結線では、相電圧と線間電圧は等しい。
２次コイルＣ５１と２次コイルＣ５２と２次コイルＣ５３の一端は結線されている。この部分が３相交流電力の中性点Ｎである。２次コイルＣ５１と２次コイルＣ５２と２次コイルＣ５３は、他端からそれぞれ中性点Ｎを基準電位とする相電圧ｅ５１と相電圧ｅ５２と相電圧ｅ５３を出力する。
【００４９】
線間電圧ｅ５２−ｅ５１と線間電圧ｅ５３−ｅ５２と線間電圧ｅ５１−ｅ５３は、メインコイル３１の３本の出力線間における３つの線間電圧とそれぞれ同じ位相である。図１７に示すように、線間電圧Ｅ４２と線間電圧Ｅ４３と線間電圧Ｅ４１は、それぞれ線間電圧ｅ５２−ｅ５１と線間電圧ｅ５３−ｅ５２と線間電圧ｅ５１−ｅ５３から位相が３０度遅れている。すなわち、非接触伝送部５５は、メインコイル３１の３本の出力線間における３つの線間電圧とそれぞれ同じ位相の３つの線間電圧に対して、それぞれ位相が３０度遅れた３つの線間電圧も出力する。図１７に示す６つの線間電圧の大きさは等しい。
なお、図１５に示す非接触伝送部５５と６相ダイオードブリッジ整流回路６２を有する回転部１０と本体部２０も、アキシャルギャップ型の構造とすることができる。この場合、メインコイル３１と各１次コイルと各２次コイルは、図４〜図６に示すように配置される。
【００５０】
図１８は、本発明の第２の実施形態に係る本体部２０と回転部１０に含まれる回路の構成の一例を示す。
第２の実施形態に係る本体部２０と回転部１０は、メインコイル３１と、３相ダイオードブリッジ整流回路６０と、高周波スイッチング回路７０と、非接触伝送部５６と、コンデンサＣｄと、翼角度変更部１３とを有する。
第２の実施形態では、メインコイル３１を含む発電機の固定子と、３相ダイオードブリッジ整流回路６０と、高周波スイッチング回路７０と、非接触伝送部５６に含まれる１次コイルＣ２１および１次コイルＣ３１とは、本体部２０に配置される。また、非接触伝送部５６に含まれる２次コイルＣ４１および２次コイルＣ５１と、コンデンサＣｄと、翼角度変更部１３とは、回転部１０に配置される。
第２の実施形態に係るメインコイル３１と翼角度変更部１３の構成は、第１の実施形態に係るメインコイル３１と翼角度変更部１３と同一である。
【００５１】
３相ダイオードブリッジ整流回路６０の構成は、第１の実施形態に係る３相ダイオードブリッジ整流回路６０と同一である。ただし、第１の実施形態に係る３相ダイオードブリッジ整流回路６０と異なり、各対のダイオードにおいて、一方のダイオードＤ１２のカソードと他方のダイオードＤ１１のアノードの接続部分にはメインコイル３１を構成する各コイルＣ１１、Ｃ１２，Ｃ１３による交流電力の出力線が接続される。また、各対のダイオードにおけるダイオードＤ１１のカソードは高周波スイッチング回路７０の正入力端子に接続され、各対のダイオードにおけるダイオードＤ１２のアノードは高周波スイッチング回路７０の負入力端子に接続される。すなわち、本実施形態に係る３相ダイオードブリッジ整流回路６０は、メインコイル３１が発生する交流電圧を直流電圧に整流し、その直流電圧を高周波スイッチング回路７０に出力する。
【００５２】
高周波スイッチング回路７０は、３相ダイオードブリッジ整流回路６０によって整流された直流電圧を高周波の交流電圧に変換するスイッチング素子を有する。スイッチング素子は、例えばＮＭＯＳトランジスタで構成することができる。
非接触伝送部５６に含まれる１次コイルＣ２１と１次コイルＣ３１は並列に接続されている。１次コイルＣ２１と１次コイルＣ３１には、高周波スイッチング回路７０によって出力される高周波の交流電圧が入力される。非接触伝送部５６に含まれる２次コイルＣ４１と２次コイルＣ５１も並列に接続されている。１次コイルＣ２１と１次コイルＣ３１に入力された交流電力は、電磁誘導により非接触でそれぞれ２次コイルＣ４１と２次コイルＣ５１に伝送される。
【００５３】
コンデンサＣｄは、２次コイルＣ４１と２次コイルＣ５１から出力される高周波の交流電圧を平滑化し、直流電圧に変換する。
コンデンサＣｄによって変換された直流電圧は、翼角度変更部１３に入力される。翼角度変更部１３は、例えば、コンデンサＣｄによって変換された直流電圧（すなわち、入力電圧検出部によって検出された直流電圧）が所定の第１の電圧より高いときには、所定の第１の電圧になるまで出力された直流電圧に応じて回転部１０の回転速度を低下させるように各翼１１の翼角度を制御する。一方、翼角度変更部１３は、例えば、コンデンサＣｄによって変換された直流電圧が所定の第２の電圧より低いときには、所定の第２の電圧になるまで出力された直流電圧に応じて回転部１０の回転速度を増加させるように各翼１１の翼角度を制御する。すなわち、翼角度変更部１３は、メインコイル３１から出力される交流電力の一部によって動作し、各翼１１の翼角度を変更する。翼角度変更部１３は、メインコイル３１から出力される交流電力の電圧に応じて各翼１１の翼角度を制御する。第２の実施形態に係る翼角度変更部１３は、特に、非接触伝送部５６によって本体部２０から回転部１０に伝送された交流電力の電圧に応じて各翼１１の翼角度を制御する。
なお、図１８に示す第２の実施形態に係る回路を有する回転部１０と本体部２０も、図４〜図６に示すアキシャルギャップ型の構造とすることができる。この場合、メインコイル３１は図４〜図６に示すように配置される。１次コイルＣ２１と１次コイルＣ３１はそれぞれ円盤３０の上面と下面に配置され、２次コイルＣ４１と２次コイルＣ５１はそれぞれ空洞４０の上側の面と下側の面における１次コイルＣ２１と１次コイルＣ３１に対向する位置に配置される。
【００５４】
図１９は、本発明の第３の実施形態に係る本体部２０と回転部１０に含まれる回路の構成の一例を示す。
第３の実施形態に係る本体部２０と回転部１０は、メインコイル３１と、３相ダイオードブリッジ整流回路６０と、翼角度変更部１３と、非接触伝送部５７とを有する。
第３の実施形態では、メインコイル３１を含む発電機の固定子と、３相ダイオードブリッジ整流回路６０と、翼角度変更部１３と、非接触伝送部５７に含まれる各１次コイルＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３とは、回転部１０に配置される。非接触伝送部５７に含まれる各２次コイルＣ４１，Ｃ４２，Ｃ４３は、本体部２０に配置される。
【００５５】
第３の実施形態に係るメインコイル３１と３相ダイオードブリッジ整流回路６０と翼角度変更部１３の構成は、第２の実施形態に係るメインコイル３１と３相ダイオードブリッジ整流回路６０と翼角度変更部１３と同一である。
ただし、本実施形態に係る３相ダイオードブリッジ整流回路６０は、メインコイル３１を構成する各コイルＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３によって出力される交流電圧を整流して直流電圧に変換し、翼角度変更部１３に供給する。翼角度変更部１３は、例えば、３相ダイオードブリッジ整流回路６０から出力される直流電圧（すなわち、入力電圧検出部によって検出された直流電圧）が所定の第１の電圧より高いときには、所定の第１の電圧になるまで出力された直流電圧に応じて回転部１０の回転速度を低下させるように各翼１１の翼角度を制御する。一方、翼角度変更部１３は、例えば、３相ダイオードブリッジ整流回路６０から出力される直流電圧が所定の第２の電圧より低いときには、所定の第２の電圧になるまで出力された直流電圧に応じて回転部１０の回転速度を増加させるように各翼１１の翼角度を制御する。すなわち、翼角度変更部１３は、メインコイル３１から出力される交流電力の一部によって動作し、各翼１１の翼角度を変更する。翼角度変更部１３は、メインコイル３１から出力される交流電力の電圧に応じて各翼１１の翼角度を制御する。
【００５６】
１次コイルＣ２１は、コイルＣ１１による交流電力の出力線とコイルＣ１２による交流電力の出力線との間に接続されている。１次コイルＣ２１に入力された交流電力は、電磁誘導により非接触で２次コイルＣ４１に伝送される。同様に、１次コイルＣ２２は、コイルＣ１２による交流電力の出力線とコイルＣ１３による交流電力の出力線との間に接続されている。１次コイルＣ２２に入力された交流電力は、電磁誘導により非接触で２次コイルＣ４２に伝送される。１次コイルＣ２３は、コイルＣ１３による交流電力の出力線とコイルＣ１１による交流電力の出力線との間に接続されている。１次コイルＣ２３に入力された交流電力は、電磁誘導により非接触で２次コイルＣ４３に伝送される。
【００５７】
２次コイルＣ４１と２次コイルＣ４２と２次コイルＣ４３とは、Ｙ結線されている。Ｙ結線された２次コイルＣ４１と２次コイルＣ４２と２次コイルＣ４３の３本の出力線から３相交流電力が発電機の出力として外部に出力される。
なお、図１９に示す第３の実施形態に係る回路を有する回転部１０と本体部２０も、図４〜図６に示すアキシャルギャップ型の構造とすることができる。ただし、この場合、磁石が円盤３０に配置され、メインコイル３１が空洞４０の上側の面と下側の面に配置されることとなる。
【００５８】
図２０は、本発明の第２の適用例である垂直型風力発電装置２の一例の正面図である。図２１は、図３に示した本発明の第１の実施形態に係る本体部２０および回転部１０に含まれる回路と同様の回路を用いて、図２０の垂直型風力発電装置２の本体部および回転部に含まれる回路を実現した構成の一例を示す。
垂直型風力発電装置２は、回転部１０と、翼１１と、アーム１２と、本体部２０と、タワー２１と、ＬＥＤランプ８０とを有する。
垂直型風力発電装置２は、翼角度変更部１３の代わりにＬＥＤランプ８０がアーム１２の上に配置されている点が本発明の第１の適用例である垂直型風力発電装置１と異なる。その他の点では、垂直型風力発電装置２は、垂直型風力発電装置１と同一である。
また、図２１に示す本体部２０と回転部１０に含まれる回路は、翼角度変更部１３の代わりに発光制御部８１が回転部１０に配置されている点が図３に示した第１の実施形態に係る本体部２０と回転部１０に含まれる回路と異なる。その他の点では、図２１に示す本体部２０と回転部１０に含まれる回路は、図３に示した第１の実施形態に係る本体部２０と回転部１０に含まれる回路と同一である。
【００５９】
３相ダイオードブリッジ整流回路６０に含まれる各対のダイオードにおけるダイオードＤ１１のカソードは、発光制御部８１の正入力端子に接続される。また、各対のダイオードにおけるダイオードＤ１２のアノードは発光制御部８１の負入力端子に接続される。
発光制御部８１は、非接触伝送部５０によって本体部２０から回転部１０に伝送された交流電力の電圧に応じてＬＥＤランプ８０を発光させる。
なお、本発明の第２の適用例である垂直型風力発電装置２に、第１の実施形態に係る非接触伝送部の第１〜第５の変形例、第２の実施形態、および第３の実施形態の本体部および回転部に含まれる回路を使用できることはもちろんである。
【００６０】
また、上述した本発明の第１の適用例である垂直型風力発電装置では２枚の翼の翼角度を同一の角度に固定する例を示したが、特許文献１に記載の垂直型風力発電システムと同様に、本発明の第１の適用例でも各翼の翼角度をそれぞれ独立して回動させることができるようにしてもよい。
また、本発明は、上述した翼角度の変更やＬＥＤランプの発光に限らず、例えばヒーターの加熱等他の用途にも適用することができる。
【００６１】
また、上述した実施形態に係る交流発電機についてアキシャルギャップ型の構造の例を示したが、これらはラジアルギャップ型の構造とすることもできる。
さらに、上述した実施形態では垂直型風力発電装置の例を示したが、プロペラ（翼）の回転軸が水平である水平型風力発電装置に本発明を適用できることはもちろんである。
【００６２】
以上説明したように、本発明によれば、風力により発電された電力を発電と同時に回転部と本体部との間で非接触で伝送することができ、風力により発電された電力の一部を翼と共に回転する回転部で使用することができる。
【００６３】
また、例えば、風が強くなるにつれて、発電機から出力される交流電圧は高くなる。しかし、本発明の第１の適用例によれば、翼角度変更部は、発電機から出力される交流電圧が所定の第３の電圧より高いときには、所定の第３の電圧になるまで出力された交流電圧に応じて回転部の回転速度が低下するように各翼の翼角度を制御する。このため、風速を測定する装置を有していないにもかかわらず、強風のために回転部が過回転することにより風力発電装置が破壊されるのを防ぐことができる。一方、例えば、風が弱いと、発電機から出力される交流電圧は低くなる。しかし、翼角度変更部は、発電機から出力される交流電圧が所定の第４の電圧より低いときには、所定の第４の電圧になるまで出力された交流電圧に応じて回転部の回転速度が増加するように各翼の翼角度を制御する。このため、風速を測定する装置を有していないにもかかわらず、本発明に係る風力発電装置は効率良く発電することができる。
【００６４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、設計または製造上の都合やその他の要因によって必要となる様々な修正や組み合わせは、請求項に記載されている発明や発明の実施形態に記載されている具体例に対応する発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６５】
１，２…垂直型風力発電装置、１０…回転部、１１…翼、１２…アーム、１３…翼角度変更部、２０…本体部、２１…タワー、２２…支柱、２３…ベアリング、３０…円盤、３１…メインコイル、３２…メインコイルのコア、３３…１次コイルのコア、４０…空洞、４１，４２…磁石、４３，４４…２次コイルのコア、負荷装置、５０，５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７…非接触伝送部、６０…３相ダイオードブリッジ整流回路、６１…単相ダイオードブリッジ整流回路、６２…６相ダイオードブリッジ整流回路、７０…高周波スイッチング回路、６３Ｂ…ハーフブリッジ回路、７０…整流部、７１…ダイオードブリッジ整流回路、８０…ＬＥＤランプ、８１…発光制御部、Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３…メインコイルを構成するコイル、Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ３３…非接触伝送部の１次コイル、Ｃ４１，Ｃ４２，Ｃ４３，Ｃ５１，Ｃ５２，Ｃ５３，Ｃ６１，Ｃ６２，Ｃ６３…非接触伝送部の２次コイル、Ｄ１１，Ｄ１２…ダイオード、Ｃｄ…コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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