(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力又は水力を受けて回転するロータと、
ロータによって回転する回転軸と、
前記回転軸と共に回転し、水平方向以外の方向を向く中心線を有する発電機ロータと、
前記発電機ロータ周囲にすきまを介して設けられる発電機ステータと、
前記発電機ステータを前記発電機ロータの中心線の方向に直線運動させるステータ駆動装置と、を備え、
前記発電機ロータ及び前記発電機ステータのいずれか一方は、前記中心線の回りに交互にＮ極及びＳ極が形成されるように配列される複数の永久磁石を有し、
前記発電機ロータ及び前記発電機ステータの他方は、前記複数の永久磁石とすきまを介して対向する複数のコア、及び複数のコアに巻かれる複数のコイルを有し、
前記ステータ駆動装置が前記発電機ステータを直線運動させるとき、前記複数の永久磁石と前記複数のコアとの間に働く磁気的吸引力によって、前記発電機ステータの自重が低減され、
前記ステータ駆動装置は、前記発電機ステータを、前記複数のコアと前記複数の永久磁石とが対向する状態から、前記複数のコアが前記複数の永久磁石から下方に外れる状態になるまで直線運動させ、
前記発電機ロータ及び前記発電機ステータの他方には、前記複数のコアが前記複数の永久磁石から下方に外れた状態になるとき、前記複数の永久磁石に対向する磁性材料部材が設けられ、
前記複数のコアが前記複数の永久磁石から下方に外れた状態において、前記複数の永久磁石と前記磁性材料部との間に働く磁気的吸引力によって、前記発電機ステータの自重が低減される流体発電装置。
【請求項２】
前記流体発電装置はさらに、前記発電機ステータの直線運動を案内する直線運動案内装置を備え、
前記直線運動案内装置は、
前記中心線と平行な方向に伸び、長手方向に沿って転動体転走部が形成される軌道部材と、
前記発電機ステータに取り付けられると共に、前記軌道部材に直線運動可能に組み付けられ、前記軌道部材の前記転動体転走部に対向する負荷転動体転走部を含む転動体循環路を有する移動部材と、
前記移動部材の転動体循環路に配列され、前記軌道部材の前記転動体転走部と前記移動部材の前記負荷転動体転走部との間を転がり運動可能な多数の転動体と、を有し、
前記ステータ駆動装置は、
前記発電機のハウジング及び前記発電機ステータのいずれか一方に回転可能に取り付けられ、外周面に螺旋状の転動体転走部が形成されるねじ軸と、
内周面に前記ねじ軸の前記転動体転走部に対向する螺旋状の負荷転動体転走部を含む転動体循環路を有するナットと、
前記ナットの転動体循環路に配列され、前記ねじ軸の転動体転走部と前記ナットの負荷転動体転走部との間を転がり運動する多数の転動体と、
前記ねじ軸をその中心線の回りに回転駆動するモータと、を有することを特徴とする請求項１に記載の流体発電装置。
【請求項３】
前記ステータ駆動装置によって前記発電機ステータが直線運動するとき、
前記発電機ステータの自重と前記磁気的吸引力とが釣り合うことを特徴とする請求項１又は２に記載の流体発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力又は水力の流体エネルギを発電機によって電気エネルギに変換する流体発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題や化石燃料の枯渇に関する関心が世界的に高まっており、その対策の一つとして自然エネルギの利用に注目が集まっている。自然エネルギは、資源を枯渇させずに利用可能なエネルギであり、再生可能エネルギとも呼ばれている。自然エネルギの一種として風のエネルギ（風力）、水のエネルギ（水力）が注目されている。
【０００３】
風力発電装置又は水力発電装置は、風力又は水力を電気エネルギに変換する。風力発電装置は、風力をロータ（翼車）が受け、ロータの機械的な回転力を発電機が電力に変換する。水力発電装置は、風力の替わりに水力を利用するものであり、風力発電装置と同様に発電機を備える。
【０００４】
風力、水力を利用した発電は、資源が無尽蔵でクリーンな反面、出力が風、水などの自然現象に影響されて変動するという欠点をもつ。風の速度の変動に伴う発電機出力の変動に対応するために、特許文献１には、発電機ステータを発電機ロータの回転軸の中心線の方向に移動させる水平軸風車が開示されている。この水平軸風車では、定格風速のときは、発電機ステータとロータとの対向面積を大きくとり、コイルに鎖交する磁束を大きくする。微風状態のときは、発電機ステータを移動させ、発電機ステータとロータとの対向面積を小さくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１６１０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発電機ステータを移動させる流体発電装置にとって、発電機ステータの自重は大きな定常負荷になる。特に、発電機ステータを垂直方向等の水平方向以外の方向に直線運動させるとき、大きな定常負荷になる。発電機ステータを移動させるのに、流体発電装置が発電する電力以上の電力を使用したのでは、発電装置でありながらかえって電力を消耗するものになってしまう。
【０００７】
そこで本発明は、発電機ステータを直線運動させる流体発電装置において、発電機ステータの自重を低減できる流体発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、本発明について説明する。本発明の一態様は、風力又は水力を受けて回転するロータと、ロータによって回転する回転軸と、前記回転軸と共に回転し、水平方向以外の方向を向く中心線を有する発電機ロータと、前記発電機ロータ周囲にすきまを介して設けられる発電機ステータと、前記発電機ステータを前記発電機ロータの中心線の方向に直線運動させるステータ駆動装置と、を備え、前記発電機ロータ及び前記発電機ステータのいずれか一方は、前記中心線の回りに交互にＮ極及びＳ極が形成されるように配列される複数の永久磁石を有し、前記発電機ロータ及び前記発電機ステータの他方は、前記複数の永久磁石とすきまを介して対向する複数のコア、及び複数のコアに巻かれる複数のコイルを有し、前記ステータ駆動装置が前記発電機ステータを直線運動させるとき、前記複数の永久磁石と前記複数のコアとの間に働く磁気的吸引力によって、前記発電機ステータの自重が低減され、前記ステータ駆動装置は、前記発電機ステータを、前記複数のコアと前記複数の永久磁石とが対向する状態から、前記複数のコアが前記複数の永久磁石から下方に外れる状態になるまで直線運動させ、前記発電機ロータ及び前記発電機ステータの他方には、前記複数のコアが前記複数の永久磁石から下方に外れた状態になるとき、前記複数の永久磁石に対向する磁性材料部材が設けられ、前記複数のコアが前記複数の永久磁石から下方に外れた状態において、前記複数の永久磁石と前記磁性材料部との間に働く磁気的吸引力によって、前記発電機ステータの自重が低減される流体発電装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、発電機の永久磁石とコアとの間に働く磁気的な吸引力をカウンターバランス（つりあいおもり）として利用し、定常負荷となる発電機ステータの自重を低減するので、駆動装置のコンパクト化、モータ容量の低減が可能であり、トータルコストの低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態の風車の全体図
【図２】発電機の平面図
【図３】発電機の垂直断面図
【図４】発電機ステータの水平断面図
【図５】ステータ駆動装置に組み込まれるボールねじの斜視図
【図６】発電機ステータの直線運動を案内する直線運動案内装置の斜視図
【図７】発電機ロータと発電機ステータとの噛合いを示す概念図（図中（ａ）は噛合い率１００％のときを示し、図中（ｂ）は噛合い率が０未満のときを示す）
【図８】発電機ステータ１４に作用する自重Ｐ１及び磁気的吸引力Ｐ２を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態の流体発電装置としての風力発電装置（以下、単に風車という）を説明する。図１は、風車の全体の構成図を示す。図１には、風車として、ロータ１の回転軸４が風向きに垂直である垂直軸風車が示されている。この垂直軸風車は、ロータ１に働く揚力を利用して回転力を得ている。ロータ１は、垂直方向に直線状に伸びる複数毎のブレード２を有する。風が吹いたとき、ブレード２は発生する揚力を利用してロータ１に流入する風速の数倍のスピードで回転する。ブレード２は、上下一対の支持腕３を介して回転軸４に取り付けられる。
【００１２】
回転軸４は中空に形成される。回転軸４の内側には、回転軸４を回転可能に支持する支持軸５が設けられる。支持軸５は風車ベース６から垂直方向に立設する。回転軸４と支持軸５との間には、上下方向に間隔を空けて軸受７が配置される。回転軸４は軸受７に支持された状態で、支持軸５の外側を回転する。この例の回転軸４は支持軸５の外側を回転するので、アウターロータと呼ばれる。
【００１３】
回転軸４の下部には、発電機１１が設けられる。発電機１１は、回転軸４の下部に取り付けられる発電機ロータ１２と、発電機ロータ１２にすきまを介して対向する発電機ステータ１４と、を備える。発電機ロータ１２が回転軸４と共に回転する。発電機ステータ１４は、ステータ駆動装置１３によって発電機ロータ１２の中心線の方向に直線運動する。発電機ステータ１４の直線運動は、直線運動案内装置としてのスプライン軸２１及びスプラインナット２２によって案内される。発電機１１は円筒状のハウジング１５によって覆われる。
【００１４】
図２及び図３は、発電機１１の詳細図を示す。図２は発電機１１の平面図を示し、図３は発電機１１の断面図を示す。発電機１１は、風車ベース６に架台１６を介して固定される円盤状の発電機ベース２３と、発電機ベース２３に立設される複数本のスプライン軸２１と、複数のスプライン軸２１の上端に固定される多角形平板状の発電機ケース２４と、発電機ベース２３と発電機ケース２４との間に配置されるリング状のステータハウジング２５と、を備える。ステータハウジング２５の内側には、発電機ステータ１４が取り付けられる。
【００１５】
発電機ベース２３には、軸受２７を介して中空の下部ロータシャフト２８が回転可能に支持される。発電機ケース２４には、軸受２９を介して中空の上部ロータシャフト３０が回転可能に支持される。上部ロータシャフト３０の上端には、フランジ３３が取り付けられる。上部ロータシャフト３０の上端はフランジ３３を介してボルト等の結合手段３４によって回転軸４に固定される。上部ロータシャフト３０と下部ロータシャフト２８との間には、永久磁石保持部３９が挟まれる。永久磁石保持部３９には、周方向に複数の永久磁石３１が取り付けられる。発電機ロータ１２は、下部ロータシャフト２８、上部ロータシャフト３０及び永久磁石保持部３９と、を備える。
【００１６】
発電機ロータ１２は、発電機ベース２３及び発電機ケース２４の軸受２７，２９で回転可能に支持されており、発電機ロータ１２を回転軸４から切り離せる構造となっている。回転軸４の下端に発電機ロータ１２を直接取り付けるのが最もシンプルな構造となるが、重量の重い回転軸４と発電機ステータ１４との芯を出す（中心線を高い精度で一致させる）のが困難になる。発電機１１を回転軸４から独立させることで、あらかじめ発電機ロータ１２と発電機ステータ１４との芯を出した後、発電機ロータ１２を回転軸４に結合することが可能になり、発電機ロータ１２と発電機ステータ１４との芯出し作業が容易になる。
【００１７】
スプライン軸２１は、発電機ロータ１２の中心線の回りに周方向に例えば１２０度の間隔を空けて三本設けられる。スプライン軸２１の上下方向の両端には径を狭めた小径部２１ａが形成される。小径部２１ａの外周には雄ねじが形成される。発電機ベース２３及び発電機ケース２４には、スプライン軸２１の小径部２１ａが通される通し孔２３ａ，２４ａが空けられる。スプライン軸２１の小径部２１ａをこれらの通し孔２３ａ，２４ａに通し、ロックナット等の結合手段３６を小径部２１ａにねじ込むことにより、スプライン軸２１の小径部２１ａが発電機ベース２３及び発電機ケース２４に固定される。ここで、発電機ベース２３及び発電機ケース２４の通し孔２３ａ，２４ａの径はスプライン軸２１の小径部２１ａの径よりも大きく、スプライン軸２１の水平方向の位置が調整可能となっている。このため、発電機ロータ１２と発電機ステータ１４との芯出し調整が可能となり、発電機ロータ１２と発電機ステータ１４との間のすきまを所定の値に保つことが可能となる。
【００１８】
スプライン軸２１は、発電機ステータ１４の直線運動を案内する役割だけではなく、発電機ケース２４を支持する支柱（構造体）としての役割も持つ。支柱（構造体）と直線案内部品が別々であると仮定すると、それぞれの部品の加工精度管理と組立て精度を非常に厳しく管理しなくては、発電機ステータ１４の直線運動時に過大な摺動抵抗が発生する。支柱（構造体）と直線案内部品を兼用にすることで、これらの部品の製作が容易になるだけでなく、発電機ロータ１２の中心線とスプライン軸２１との平行も管理し易くなり、摺動抵抗が過大になることがない。なお。スプライン軸２１は三本以上であればよく、その本数は限定されない。
【００１９】
発電機ロータ１２は、リング状をなし、周方向に交互にＮ極及びＳ極が形成されるように配列された複数の永久磁石３１ａ，３１ｂ（図７参照）を有する。各永久磁石３１ａ，３１ｂは垂直方向に細長く伸びている。
【００２０】
図３に示すように、発電機ロータ１２の外側には、わずかなすきまｇを空けてリング形状の発電機ステータ１４が設けられる。発電機ステータ１４は、リング形状のステータハウジング２５に取り付けられる。ステータハウジング２５には、周方向に例えば１２０度の間隔を空けてスプラインナット２２が取り付けられる。スプラインナット２２は、スプライン軸２１に垂直方向にスライド可能に組み付けられる。発電機ステータ１４の垂直方向の直線運動は、スプライン軸２１及びスプラインナット２２によって案内される。
【００２１】
ステータハウジング２５には、ボールねじのナット３７が取り付けられる。ボールねじのナット３７には、垂直方向に伸びるねじ軸３８が螺合する。ねじ軸３８は発電機ケース２４にねじ軸３８の中心線の回りを回転可能に支持される。ねじ軸３８の上端はカップリングを介してモータ４０の出力軸に連結される。モータ４０はステー４１を介して発電機ケース２４に取り付けられる。モータ４０がねじ軸３８を回転させると、ねじ軸３８に螺合するボールねじのナット３７が垂直方向に直線運動し、ナット３７に取り付けられる発電機ステータ１４が垂直方向に直線運動する。ステータハウジング２５の外周には、表面積を大きくするための多数の冷却用のフィン２５ｂが設けられる（図２参照）。コイルに発生するジュール熱は冷却用のフィン２５ｂから放熱される。
【００２２】
図４は、発電機ステータ１４の水平断面図を示す。発電機ステータ１４は、ヨーク１７と、ヨーク１７の複数のコア１７ａに巻かれる複数のコイル１８と、を有する。ヨーク１７は、筒状のヨーク本体１７ｂと、筒状のヨーク本体１７ｂから半径方向の内側に突出する複数のコア１７ａと、を有する。コア１７ａは永久磁石３１ａ，３１ｂと同様に垂直方向に伸びる。コア１７ａの垂直方向の長さは永久磁石３１ａ，３１ｂの垂直方向の長さにほぼ等しい（図７（ａ）参照）。複数のコア１７ａには、Ｕ相，Ｖ相，及びＷ相のコイル１８が巻かれる。ヨーク１７には、珪素鋼等の電気エネルギと磁気エネルギの変換効率が高い電磁鋼が用いられる。発電機ロータ１２が回転すると、Ｕ相，Ｖ相及びＷ相からなるコイル１８に三相交流が発生する。この三相交流は、直流リンク方式又は交流リンク方式を介して商用電源に系統連系される。
【００２３】
図３に示すように、発電機ステータ１４の垂直方向の上端部には、リング状の磁性材料部材４３が設けられる（図７も参照）。磁性材料部材４３の断面はＬ字形状に形成され、ステータハウジング２５の上面に取り付けられる本体部４３ａと、本体部４３ａから発電機ロータ１２に向かって内側に突出する磁石対向部４３ｂと、を備える。図７（ｂ）に示すように、発電機ステータ１４がストロークの下端に位置するとき、磁性材料部材４３の磁石対向部４３ｂが永久磁石３１ａ，３１ｂに対向する。磁性材料部材４３には、珪素鋼等の電気エネルギと磁気エネルギの変換効率が高い電磁鋼が用いられる。発電機ステータ１４の垂直方向の下端部には、コイル１８を覆うケース４４が設けられる。このケース４４の材料は特に限定されるものではなく、樹脂製であっても、鉄製であってもよい。
【００２４】
図５は、ステータ駆動装置に組み込まれるボールねじの斜視図を示す。ボールねじは、外周面に螺旋状の転動体転走部としてのボール転走溝３８ａが形成されるねじ軸３８と、内周面にボール転走溝３８ａに対向する負荷転動体転走部としての負荷ボール転走溝３７ａが形成されるナット３７と、ねじ軸３８のボール転走溝３８ａとナット３７の負荷ボール転走溝３７ａとの間に転がり運動可能に介在される転動体としての多数のボール５０とを備える。ナット３７には、負荷ボール転走溝３７ａを転がるボールを循環させるための循環部材としてのリターンパイプ５１が取り付けられる。転動体にはボール５０の替わりにローラを用いることも可能である。
【００２５】
図６は、発電機ステータ１４の直線運動を案内する直線運動案内装置の斜視図を示す。直線運動案内装置は、長手方向に沿って転動体転走部としての複数のボール転走溝２１ｂが形成される軌道部材としてのスプライン軸２１と、スプライン軸２１のボール転走溝２１ｂに対向する負荷転動体転走部としての負荷ボール転走溝２２ａが形成される移動部材としてのスプラインナット２２と、を備える。スプラインナット２２には、保持器５３が組み込まれる。保持器５３には、転動体循環路としてサーキット状のボール循環路５４が形成される。ボール循環路５４には、転動体として多数のボール５５が配列される。ボール５５はスプライン軸２１のボール転走溝２１ｂとスプラインナット２２の負荷ボール転走溝２２ａとの間にも介在される。スプライン軸２１に対してスプラインナット２２を直線運動させると、多数のボール５５がスプライン軸２１のボール転走溝２１ｂとスプラインナット２２の負荷ボール転走溝２２ａとの間を転がり運動し、ボール循環路５４を循環する。なお、スプラインナット２２の替わりにボールブッシュを用いることもできる。
【００２６】
図７（ａ）は、発電機ロータ１２と発電機ステータ１４が対向している状態を示す。発電機ロータ１２の永久磁石３１ａ，３１ｂと発電機ステータ１４のコア１７ａとは所定のすきまｇを介して対向する。発電機ロータ１２の永久磁石３１ａ，３１ｂの垂直方向の長さは、発電機ステータ１４のコア１７ａの垂直方向の長さとほぼ等しい。図７（ａ）に示すように、永久磁石３１ａ，３１ｂの高さの中心とコア１７ａの高さの中心とが一致するとき、発電機１１の出力が最も大きくなる。
【００２７】
図７（ｂ）は、発電機ステータ１４を垂直下方に移動させ、発電機ステータ１４のコア１７ａを発電機ロータ１２の永久磁石３１ａ，３１ｂから垂直下方に外した状態を示す。この状態では、コア１７ａと永久磁石３１ａ，３１ｂとの間には垂直方向にすきまｇ１が空く。また、この状態では、磁性材料部材４３の磁石対向部４３ｂが所定のすきまを介して発電機ロータ１２の永久磁石３１ａ，３１ｂに対向するようになる。
【００２８】
この実施形態において、発電機ステータ１４を垂直方向に移動させる目的は、ロータ１が受ける風のエネルギを発電機１１が出力する電気エネルギに一致させることにある。ロータ１が受ける風のエネルギは風速の三乗に比例する。一方、発電機１１が出力する電気エネルギは風速の二乗に比例する。風速の三乗に比例するロータ１が受ける風のエネルギと、風速の二乗に比例する発電機１１が出力する電気エネルギとを一致させるために、発電機ステータ１４を垂直方向に移動させる。言い換えれば、発電機ロータ１２と発電機ステータ１４との噛合い率を制御する。
【００２９】
例えば、風速が１２ｍ／ｓ→６ｍ／ｓに変化すると、ロータ１が受ける風のエネルギが１／８に低減する。その一方、発電機１１が出力する電力は１／４に低減する。もともと風のエネルギが１／８に低減しているから、１／８までしか発電できないにもかかわらず、発電機１１の出力が１／４になっている。風のエネルギと発電機の出力との間にずれが生ずることが原因で、ロータ１の回転数が次々と落ちる。これを防止するために、発電機１１の噛合い率を制御し、発電機１１の出力を１／８にする。
【００３０】
一般化すると、風速がＮ−１（Ｎ：１以上の有理数）倍になると、ロータ１の回転数はＮ−１倍になり、風車の出力は、Ｎ−３倍になる。一方、風速がＮ−１倍になると、発電機ロータ１２の回転数はＮ−１倍になり、発電機１１の出力はＮ−２倍になる。風車の出力と発電機１１の出力を整合させるために、噛合い率を制御して発電機１１の逆起電圧定数をＮ−１／２倍にする。発電機１１の逆起電圧定数をＮ−１／２倍にすれば、発電機１１の電圧がＮ−３／２倍、電流がＮ−３／２倍、発電機１１の出力がＮ−３倍になり、風車の出力に整合するようになる。
【００３１】
逆に、風速がＮ（Ｎ：１以上の有理数）倍になると、風車の出力はＮ３倍になるのに対し、発電機１１の出力はＮ２倍になる。風車の出力と発電機１１の出力を整合させるために、噛合い率を制御して発電機１１の逆起電圧定数をＮ１／２倍にする。発電機１１の逆起電圧定数をＮ１／２倍にすれば、発電機１１の電圧がＮ３／２倍、電流がＮ３／２倍、発電機１１の出力がＮ３倍になり、風車の出力に整合するようになる。
【００３２】
また、風速がカットイン風速よりも小さいとき、図７（ｂ）に示すように、発電機ロータ１２から発電機ステータ１４を完全に抜き、発電機１１の噛合い率を０未満にする。こうすることで微風でもロータ１が回転するようになる。
【００３３】
図８は、発電機ステータ１４に作用する自重Ｐ１及び磁気的吸引力Ｐ２を示す。発電機ステータ１４はコア付きなので、コア１７ａと発電機ロータ１２の永久磁石３１との間には磁気的な吸引力が働く。図７（ａ）に示すように、発電機ロータ１２と発電機ステータ１４とが１００％噛み合っていると、発電機ステータ１４には発電機ロータ１２の中心線に向かう水平方向の磁気的吸引力しか働かない。しかし、図８に示すように、発電機ステータ１４が下方に移動すると、発電機ステータ１４には上方向を向く磁気的吸引力Ｐ２が働く（正確にいえば、磁気的吸引力の上向きの成分Ｐ２が増えてくる）。この上向きの磁気的吸引力Ｐ２が発電機ステータ１４の自重Ｐ１を低減する。風車の定格出力によっては、発電機ステータ１４が数百ｋｇになることもある。発電機ステータ１４の自重を低減すれば、発電機ステータ１４を移動させるモータ４０の容量を小さくでき、発電機１１の各部の構造も小型化を図ることができる。モータ４０は商用電源に接続される。モータ４０の電力使用量が大きいと、発電しているにもかかわらず、かえって電力を消耗することになる。風車において、発電機ステータ１４の自重を低減し、モータ４０の容量を小さくすることの意義は大きい。
【００３４】
磁気的吸引力Ｐ２は、発電機ステータ１４の自重Ｐ１を相殺できる大きさが望ましい。高い磁力を持つ永久磁石３１を使用したり、永久磁石３１とコア１７ａとの対向面積を大きくしたり、永久磁石３１とコア１７ａとのすきまを小さくしたりすると、磁気的吸引力Ｐ２が大きくなる。
【００３５】
図７（ｂ）に示すように、発電機ステータ１４が発電機ロータ１２から垂直下方に外れた状態では、磁性材料部材４３の磁石対向部４３ｂが所定のすきまを介して発電機ロータ１２の永久磁石３１ａ，３１ｂに対向する。磁石対向部４３ｂと発電機ロータ１２の永久磁石３１ａ，３１ｂとの間で上向きの磁気的吸引力が働くので、発電機ステータ１４が発電機ロータ１２から垂直下方に外れた状態でも、発電機ステータ１４の自重を低減することができる。
【００３６】
また、発電機ステータ１４の直線運動を案内する案内装置に、転動体の転がり運動を利用する直線運動案内装置２１，２２を使用することで、発電機ステータ１４を直線運動させるときの摺動抵抗を小さくすることができる。さらに、ステータ駆動装置１３に、転動体の転がり運動を利用するボールねじを使用することで、発電機ステータ１４を直線運動させるときの摺動抵抗を小さくすることができる。そして、これらを併用することで、発電機ステータ１４を移動させるモータ４０の容量をより小さくできる。
【００３７】
なお、本発明は上記実施形態に限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲でさまざまに変更可能である。
【００３８】
本発明は、風車だけでなく、水力を利用して電力を発生する水力発電装置にも適用することができる。
【００３９】
上記実施形態では、発電機ステータを垂直方向に上下動させる例を説明したが、水平方向に対して例えば５度程度傾いた方向に発電機ステータを上下動させてもよい。
【００４０】
上記実施形態では、発電機ロータに複数の永久磁石を設け、発電機ステータにコア付きのコイルを設けたが、これとは逆に発電機ロータにコア付きのコイルを設け、発電機ステーラに複数の永久磁石を設けてもよい。
【００４１】
ロータの回転軸と発電機との間に増速機を設け、ロータの回転数を増速させて発電機の回転軸に伝動してもよい。
【００４２】
発電機ステータを発電機ロータの中心線の方向に直線運動させるステータ駆動装置としては、錘が遠心力により移動する半径方向の変位をカムを介して発電機ステータの変位に変換するものを用いることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１…ロータ，４…回転軸，１１…発電機，１２…発電機ロータ，１３…ステータ駆動装置，１４…発電機ステータ，１７ａ…コア，１８…コイル，２１…スプライン軸（直線運動案内装置），２１ｂ…ボール転走溝，２２…スプラインナット（直線運動案内装置），３１，３１ａ，３１ｂ…永久磁石，３７…ボールねじのナット，３８…ねじ軸，４０…モータ，４３…磁性材料部材，Ｐ１…発電機の自重，Ｐ２…磁気的吸引力
【図１】
0005557639.tif 000002
【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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