(57)【要約】発電効率が高く、制御が簡易な垂直軸型マグナス式風力発電機を提供すること。  発電機回転軸（３ａ）を有し、風力によって縦軸芯に回転する風車部（２）と、固定子（１０１）と、風車部（２）に連結された回転子（１００）を有する発電機（３）と、風車部（２）は、発電機回転軸（３ａ）と平行に配置された、発電機回転軸（３ａ）を中心として回転するバレル（５）を２つ持つバレル組（５０）と、バレル組（５０）を発電機回転軸（３ａ）に連結する支持部材（４）とを有し、２つのバレル（５）のそれぞれは、支持部材（４）に支持されている支持軸（６）を中心に自転可能に構成されており、２つのバレル（５）の自転方向は、互いに反対向きである、垂直軸型マグナス式風力発電機である。
2013014848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦軸を有し、風力によって縦軸芯に回転する風車部と、
固定子と、前記風車部に連結された回転子を有する発電機と、
前記風車部は、
前記縦軸と平行に配置された、前記縦軸を中心として回転するバレルを２つ持つバレル組と、
前記バレル組を前記縦軸に連結する支持部材とを有し、
前記２つのバレルのそれぞれは、前記支持部材に支持されている支持軸を中心に自転可能に構成されており、
前記２つのバレルの自転方向は、互いに反対向きである、垂直軸型マグナス式風力発電機。
【請求項２】
前記２つのバレルのうち一方の内側にある前記バレルは、他方の外側にある前記バレルと前記縦軸の間に配置されている、請求項１に記載の垂直軸型マグナス式風力発電機。
【請求項３】
前記２つのバレルのうち風下側の前記バレルへの気流を遮蔽するために、前記２つのバレルの間に設けられた気流遮蔽手段を更に備えた、請求項２に記載の垂直軸型マグナス式風力発電機。
【請求項４】
前記気流遮蔽手段の表面のうち少なくとも側端面には、気流を拡散又は分散させるための形状が形成されている、請求項３に記載の垂直軸型マグナス式風力発電機。
【請求項５】
前記回転子の停止時間を検出する停止時間検出部と、
前記発電機を、外部電力を用いて動力源として使用する切替部と、
前記回転子の制御を行う発電機制御部と、
前記バレルの自転の制御を行う自転制御部とを備え、
前記回転子が停止していない場合、
前記自転制御部は、一定時間毎に、前記バレルを第２の所定の回転速度以上の回転速度で自転させるように制御を行い、
前記回転子の前記停止時間が所定時間以上である場合、
前記発電機制御部は、一定時間毎に、前記切替部により前記発電機を前記動力源に切り替え、前記回転子を第２の所定の回転速度で駆動させ、前記自転制御部は、前記バレルを、第２の所定の回転速度以上の回転速度、または第３の所定の回転速度以下の回転速度で自転させるように制御を行う、請求項１に記載の垂直軸型マグナス式風力発電機。
【請求項６】
前記バレル組と前記縦軸の間、及び前記支持部材の外側の少なくとも一方に設けられた整流板を備えた、請求項１に記載の垂直軸型マグナス式風力発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直軸型マグナス式風力発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電機は風車回転軸の支持方向により、水平軸型と垂直軸型に分類でき、水平軸型の風力発電機はさらに、プロペラ式と、マグナス式に分類できる。水平軸型プロペラ式風力発電機は、気流によってプロペラ（翼形状のブレード）に発生する揚力により、発電機を回転させる方式であり、世界的に商用風力発電の主流であるが、下記のような課題がある。【０００３】
まず、水平軸型プロペラ式風力発電機は、プロペラを回転させるために大きな風速が必要で、また、風向にプロペラの向きを合わせる必要があるので、日本のように平均風速が低く、かつ風向が頻繁に変化する環境においては、設置コストに見合う発電能力を得られる場所が限定される。【０００４】
次に、強風によるプロペラの過回転が発生して破損しやすいため、強風時には発電機を停止する必要がある。【０００５】
また、少なくともプロペラ径以上のタワー上に設置する必要があるため、落雷により破損しやすく、発電部もプロペラ回転軸に合わせて高所に設置されるために、メンテナンスコストが高くなる。【０００６】
さらに、プロペラ及びタワーの輸送や設置工事が困難であり、特にビルや家屋の屋上へ設置可能な風力発電機は、発電能力の小さな小型機に限られることになる。【０００７】
さらにまた、プロペラは形状が複雑であるため製造が困難であり、製造コストが高い。【０００８】
これらに加え、水平軸型プロペラ式風力発電機は、プロペラが発生する低周波騒音やバードストライクなどの環境問題を引き起こすことが問題になっている。【０００９】
そこで、近年、例えば、特許文献１に示されているような水平軸型のマグナス式風力発電機が提案されている。【００１０】
この風力発電機は、揚力を発生するブレードがプロペラ式のような翼形状ではなく、円柱形状（以下バレルという）であり、気流中でバレルを自転させたときに、バレルに発生するマグナス力によって、発電機を回転させる方式である。このバレルの自転回転数の制御により、マグナス力をコントロールできるので、低風速領域での発電効率を高くでき、かつ強風で壊れにくいとされる。【００１１】
また、バレル形状のブレードは翼形状のブレードに比べ高剛性で壊れにくい上、製造が容易なため低コストで製造可能である。【００１２】
さらに、発電機回転軸まわりのブレード回転数を低くできるため、低周波騒音やバードストライクの発生が起こりにくいなどのメリットがあり、注目されている技術である。【００１３】
しかし、風向に対する制御の必要性や、タワー形状であるための落雷リスクやメンテナンス性、及び設置性の悪さなど、水平軸型風力発電機の根本的な課題に対する解決には至っていない。【００１４】
一方、垂直軸型の風力発電機はさらに、抗力型と揚力型に分類できる。【００１５】
垂直軸型の風力発電機の特徴として、風向の影響を受けないため、風向に対する追従機構が不要となる。また、発電機回転軸が垂直であるので、発電部分を地上付近に設置でき、水平軸型に比べてメンテナンス性が高い。さらに、必ずしも高いタワーを必要としないので、発電能力の高い中型機や大型機を、ビルや家屋の屋上へ設置可能である。【００１６】
そして、垂直軸抗力型は、気流の風圧により回転力を得るもので、代表的なものはサボニウス式である。サボニウス式は自己起動性と低風速域での回転トルクに優れるが、原理上周速比が１以下であり、中風速域以上における効率は良くない。【００１７】
そのため、次に述べる揚力型の起動補助用としてしばしば用いられる。【００１８】
垂直軸揚力型の代表的なものはジャイロミル式やダリウス式である。これらは水平軸型プロペラ式同様に、翼形状のブレードを持つため、周速比が１以上にでき、抗力型に比べると効率は良い。しかし、翼形状のブレードは、風向に対して一定範囲の迎角でしか揚力が発生しないため、風向に対するブレードの迎角が常に変化する垂直軸型は、水平軸型の風力発電機よりも効率が悪く、特に周速比が１以下となるような低風速域では発電能力が低くなり、自己起動性も悪い。【００１９】
また、水平軸型プロペラ式同様、強風による過回転が発生し、破損が起きるという課題がある。このため、小型のジャイロミル型が街灯用などの小規模発電機として普及している程度である。【００２０】
そこで、近年、例えば、特許文献２、特許文献３に示すような垂直軸型マグナス式風力発電機が提案されている。【００２１】
これらの風力発電機は、垂直軸型であるために風向変化の影響を受けず、マグナス式であるためにバレル自転回転数の制御によりマグナス力をコントロールすることで低風速域での発電能力を高くでき、かつ強風でも壊れにくいため、日本のような環境において理想的な特性の風力発電機といえる。【００２２】
また、垂直軸型マグナス式風力発電機は、垂直軸型の特徴であるメンテナンスコストの優位性に加えて、マグナス式の特徴である製造コストの優位性も併せ持つため、既存の風力発電機よりも低コストで製造と運用が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開２００７−０８５３２７号公報
【特許文献２】特開２００８−１７５０７０号公報
【特許文献３】特開２０１０−１２１５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
上記垂直軸型マグナス式風力発電機は、本発明の出願時点では実用化されておらず、垂直軸型のマグナス式風力発電機の実用化に向けての大きな技術的課題として、発電機回転軸の風上側と風下側では、マグナス力によって発生する発電機回転軸の回転トルクが逆になることが挙げられる。【００２５】
そこで、特許文献２に記載の垂直軸型マグナス式風力発電機では、風下側のバレルを遮蔽する構成が提案されている。【００２６】
しかしながら、この方式では、風上側のバレルに生じるマグナス力のみを利用することにより、発電機に一方向の回転力を発生できるが、風下側の気流は利用しないため、発電効率は高いとは言えない。【００２７】
又、例えば、特許文献３に記載の垂直軸型マグナス式風力発電機は、風向の計測手段と、バレルのアジマス角計測手段と、風速の計測手段とを備え、風向とバレル位置のズレおよびバレルの自転回転数に基づいて、バレルの自転回転数を個別に制御する事を特徴としている。【００２８】
この方式では、バレルが発電機回転軸の風上側にあるか風下側にあるかを判定してバレルの自転回転数を制御するため、発電機回転軸の風上側と風下側両方の気流を利用できるとされている。【００２９】
しかしながら、バレルの自転回転数を個別かつ頻繁に変動させるため、制御が複雑となる。【００３０】
本発明は、上記課題を考慮して、発電効率が高く、制御が簡易な垂直軸型マグナス式風力発電機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】
【００３１】
上記目的を達成するために、第１の本発明は、
縦軸を有し、風力によって縦軸芯に回転する風車部と、
固定子と、前記風車部に連結された回転子を有する発電機と、
前記風車部は、
前記縦軸と平行に配置された、前記縦軸を中心として回転するバレルを２つ持つバレル組と、
前記バレル組を前記縦軸に連結する支持部材とを有し、
前記２つのバレルのそれぞれは、前記支持部材に支持されている支持軸を中心に自転可能に構成されており、
前記２つのバレルの自転方向は、互いに反対向きである、垂直軸型マグナス式風力発電機である。【００３２】
第２の本発明は、
前記２つのバレルのうち一方の内側にある前記バレルは、他方の外側にある前記バレルと前記縦軸の間に配置されている、第１の本発明の垂直軸型マグナス式風力発電機である。【００３３】
第３の本発明は、
前記２つのバレルのうち風下側の前記バレルへの気流を遮蔽するために、前記２つのバレルの間に設けられた気流遮蔽手段を更に備えた、第２の本発明の垂直軸型マグナス式風力発電機である。【００３４】
第４の本発明は、
前記気流遮蔽手段の表面のうち少なくとも側端面には、気流を拡散又は分散させるための形状が形成されている、第３の本発明の垂直軸型マグナス式風力発電機である。【００３５】
第５の本発明は、
前記回転子の停止時間を検出する停止時間検出部と、
前記発電機を、外部電力を用いて動力源として使用する切替部と、
前記回転子の制御を行う発電機制御部と、
前記バレルの自転の制御を行う自転制御部とを備え、
前記回転子が停止していない場合、
前記自転制御部は、一定時間毎に、前記バレルを第２の所定の回転速度以上の回転速度で自転させるように制御を行い、
前記回転子の前記停止時間が所定時間以上である場合、
前記発電機制御部は、一定時間毎に、前記切替部により前記発電機を前記動力源に切り替え、前記回転子を第２の所定の回転速度で駆動させ、前記自転制御部は、前記バレルを、第２の所定の回転速度以上の回転速度、または第３の所定の回転速度以下の回転速度で自転させるように制御を行う、第１の本発明の垂直軸型マグナス式風力発電機である。【００３６】
第６の本発明は、
前記バレル組と前記縦軸の間、及び前記支持部材の外側の少なくとも一方に設けられた整流板を備えた、第１の本発明の垂直軸型マグナス式風力発電機である。【００３７】
本発明に関連する第１の発明は、
前記回転子は、前記縦軸と連結されており、
前記縦軸は、前記風車部の回転とともに回転する、上記第１の本発明の垂直軸型マグナス式風力発電機である。【００３８】
本発明に関連する第２の発明は、
前記風車部の下側に設けられた台座を備え、
前記回転子は、前記風車部と連結されており、
前記縦軸は、前記台座に固定されている、上記第１の本発明の垂直軸型マグナス式風力発電機である。【００３９】
本発明に関連する第３の発明は、
前記バレル組は、複数設けられており、
前記複数のバレル組は、平面視において、前記縦軸を中心として等間隔に配置されている、上記第１の本発明の垂直軸型マグナス式風力発電機である。【００４０】
本発明に関連する第４の発明は、
前記バレル組は、複数設けられており、
前記複数のバレル組は、平面視において、前記縦軸を中心として等間隔に配置されており、
前記複数のバレル組のそれぞれに対して設けられた、そのバレル組の前記２つのバレルを自転させる駆動部と、
それぞれの前記駆動部の動力を、前記バレル組の２つのバレルに伝達する第１の伝達機構とを備え、
前記第１の伝達機構は、
前記内側のバレルの支持軸に設けられた第１ギア部材と、
前記外側のバレルの支持軸に設けられ、前記第１ギア部材と噛み合った第２ギア部材と、
前記駆動部の軸に設けられ、前記第１ギア部材又は前記第２ギア部材と噛み合った駆動ギアとを有する、上記第１の本発明の垂直軸型マグナス式風力発電機である。【００４１】
本発明に関連する第５の発明は、
前記バレル組は、複数設けられており、
前記複数のバレル組は、平面視において、前記縦軸を中心として等間隔に配置されており、
全ての前記バレルを自転させる駆動部と、
全ての前記バレルに伝達する第２の伝達機構とを備え、
前記第２の伝達機構は、
それぞれの前記バレル組の前記内側のバレルの支持軸に設けられた第１ギア部材と、
前記外側のバレルの支持軸に設けられ、前記第１ギア部材と噛み合った第２ギア部材と、
前記複数の前記第１ギア部材と噛み合うように、それらの中央に配置された中央ギア部材と、
前記駆動部の駆動軸に設けられ、前記中央ギア部材と噛み合った駆動ギア部材とを有する、上記第１の本発明の垂直軸型マグナス式風力発電機である。【００４２】
本発明に関連する第６の発明は、
前記バレルの表面には、ディンプル状の凹み、又は突起物が形成されている、上記第１の本発明の垂直軸型マグナス式風力発電機である。【００４３】
本発明に関連する第７の発明は、
前記バレルの表面には、前記支持軸に対して平行、垂直、又は螺旋状のリブが形成されている、上記第１の本発明の垂直軸型マグナス式風力発電機である。【００４４】
本発明に関連する第８の発明は、
前記バレルは、中空の円筒形状である、上記第１の本発明の垂直軸型マグナス式風力発電機である。【００４５】
本発明に関連する第９の発明は、
前記バレルは、複数個のバレル部分に自転軸方向に分割可能に構成されており、
それぞれのバレル部分を連結する連結部が設けられており、
前記支持軸は、最も下側に配置された前記バレル部分から下方、及び最も上側に配置された前記バレル部分から上方の少なくとも一方に向かって設けられている、上記第１の本発明の垂直軸型マグナス式風力発電機である。【００４６】
本発明に関連する第１０の発明は、
前記回転子の回転数を検出する発電回転数検出部と、
前記回転子の回転数に応じて、前記バレルの自転回数を制御する自転制御部とを備えた、上記第１の本発明の垂直軸型マグナス式風力発電機である。【００４７】
本発明に関連する第１１の発明は、
風速を検出する風速検出部と、
前記回転子の停止を検出する停止検出部と、
前記発電機を、外部電力を用いて動力源として使用する切替部と、
前記停止が検出された状態で、検出される風速が第１の所定風速未満である場合、一定時間毎に、前記切替部により前記発電機を前記動力源に切り替え、前記回転子を所定時間の間、第１の所定の回転速度で駆動させる発電機制御部とを備えた、上記第１の本発明の垂直軸型マグナス式風力発電機である。【００４８】
本発明に関連する第１２の発明は、
前記発電機制御部は、検出される風速が前記第１の所定風速よりも遅い第２の所定風速未満である場合、前記発電機を前記動力源に切り替えない、本発明に関連する第１１の発明の垂直軸型マグナス式風力発電機である。【００４９】
本発明に関連する第１３の発明は、
前記回転子の停止時間を検出する停止時間検出部と、
前記発電機を、外部電力を用いて動力源として使用する切替部と、
前記停止時間が所定時間以上である場合、一定時間毎に、前記切替部により前記発電機を前記動力源に切り替え、前記回転子を所定時間の間、第１の所定の回転速度で駆動させる発電機制御部とを備えた、上記第１の本発明の垂直軸型マグナス式風力発電機である。【００５０】
本発明に関連する第１４の発明は、
前記回転子の停止時間を検出する停止時間検出部と、
前記発電機を、外部電力を用いて動力源として使用する切替部と、
前記停止時間が所定時間以上である場合、前記バレルを第１の所定の回転速度以上の回転速度で自転させるように制御する自転制御部とを備えた、上記第１の本発明の垂直軸型マグナス式風力発電機である。【００５１】
本発明に関連する第１５の発明は、
前記支持部材が、円板形状である、上記第１の本発明の垂直軸型マグナス式風力発電機である。【００５２】
本発明に関連する第１６の発明は、
前記支持部材は、フライホイール効果を発揮するように形成されている、上記第１の本発明の垂直軸型マグナス式風力発電機である。【００５３】
本発明に関連する第１７の発明は、
前記支持部材には、前記バレルの支持軸を支持するための複数の軸受部が形成されており、
前記複数の軸受部のいずれかに前記バレルが選択的に配置されている、本発明に関連する第１５または第１６の発明の垂直軸型マグナス式風力発電機である。【００５４】
本発明に関連する第１８の発明は、
前記支持部材は、前記バレル組と前記縦軸の間を結ぶように形成されたアーム状の部材を有し、
前記支持部材の、前記縦軸と前記バレル組の間に設けられた伸縮部を備え、
前記伸縮部は、前記縦軸と前記バレル組の間の距離を縮めるように付勢するバネ部材を有し、
発電の際には、前記バネ部材の付勢力と、前記縦軸を中心とする回転により前記２つのバレルに発生する遠心力との釣り合いにより、前記縦軸と前記バレル組の間の距離が変化する、上記第１の本発明の垂直軸型マグナス式風力発電機である。【００５５】
本発明に関連する第１９の発明は、
前記風車部の下側に設けられた台座と、
前記バレルを、その上側で回転可能に支持する上側支持部材と、
前記上側支持部材を回転可能に、前記台座に支持する枠構造とを備えた、上記第１の本発明の垂直軸型マグナス式風力発電機である。
【発明の効果】
【００５６】
本発明によれば、発電効率が高く、制御が簡易な垂直軸型マグナス式風力発電機を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明にかかる実施の形態１における垂直軸型マグナス式風力発電機の斜視構成図
【図２】図１のＸＸ´断面構成図
【図３】本発明にかかる実施の形態１における垂直軸型マグナス式風力発電機のバレルの配置を示す平面構成図
【図４】本発明にかかる実施の形態１の垂直軸型マグナス式風力発電機の動作を説明するための平面構成図
【図５】（ａ）〜（ｄ）本発明にかかる実施の形態１の垂直軸型マグナス式風力発電機のそれぞれのバレル組における２つのバレルの自転と風向きとマグナス力の関係を示す図
【図６】本発明にかかる実施の形態２における垂直軸型マグナス式風力発電機の斜視構成図
【図７】図６のＺＺ´断面構成図
【図８】本発明にかかる実施の形態２の変形例における垂直軸型マグナス式風力発電機の斜視構成図
【図９】本発明にかかる実施の形態２の変形例における垂直軸型マグナス式風力発電機の正面から視た断面構成図
【図１０】本発明にかかる実施の形態３における垂直軸型マグナス式風力発電機の正面から視た断面構成図
【図１１】図１０のＹＹ´間の断面構成図
【図１２】本発明にかかる実施の形態４の垂直軸型マグナス式風力発電機の正面から視た断面構成図
【図１３】本発明にかかる実施の形態５の垂直軸型マグナス式風力発電機の正面から視た断面構成図
【図１４】本発明にかかる実施の形態６における垂直軸型マグナス式風力発電機の正面から視た断面構成図
【図１５】本発明にかかる実施の形態１の変形例における垂直軸型マグナス式風力発電機の正面から視た断面構成図
【図１６】本発明にかかる実施の形態７における垂直軸型マグナス式風力発電機の斜視構成図
【図１７】本発明にかかる実施の形態７における垂直軸型マグナス式風力発電機の伸縮部近傍の拡大斜視構成図
【図１８】本発明にかかる実施の形態７における垂直軸型マグナス式風力発電機の伸縮動作を説明するための伸縮部近傍の拡大斜視構成図
【図１９】（ａ）本発明にかかる実施の形態における垂直軸型マグナス式風力発電機のバレル組の２つのバレルの間に気流遮蔽板が設けられている状態を示す斜視構成図、（ｂ）２つのバレルの自転と風向きによって生じるマグナス力の関係を示す平面構成図、（ｃ）気流遮蔽板の斜視構成図、（ｄ）気流遮蔽板の側端面拡大図
【図２０】（ａ）〜（ｅ）本発明にかかる実施の形態における垂直軸型マグナス式風力発電機のバレルの変形例を示す斜視構成図
【図２１】本発明にかかる実施の形態における垂直軸型マグナス式風力発電機のバレルの変形例を示す斜視構成図
【図２２】本発明にかかる実施の形態における垂直軸型マグナス式風力発電機のバレルの変形例を示す斜視構成図
【図２３】（ａ）、（ｂ）本発明にかかる実施の形態における垂直軸型マグナス式風力発電機のバレルの変形例を示す斜視構成図
【図２４】（ａ）本発明にかかる実施の形態における垂直軸型マグナス式風力発電機の支持部材の変形例を示す斜視構成図、（ｂ）本発明にかかる実施の形態における垂直軸型マグナス式風力発電機の支持部材の下側に錘を設けた状態の斜視構成図、（ｃ）本発明にかかる実施の形態における垂直軸型マグナス式風力発電機の支持部材の下側の周囲に錘を設けた状態の斜視構成図
【図２５】（ａ）本発明にかかる実施の形態２の変形例における垂直軸型マグナス式風力発電機の支持部材の変形例を示す斜視構成図、（ｂ）本発明にかかる実施の形態２の変形例における垂直軸型マグナス式風力発電機の支持部材の変形例を示す平面構成図
【図２６】本発明にかかる実施の形態における垂直軸型マグナス式風力発電機のバレル組の配置の変形例を示す平面構成図
【図２７】本発明にかかる実施の形態１〜６における垂直軸型マグナス式風力発電機の支持部材の変形例を示す平面構成図
【図２８】本発明にかかる実施の形態における垂直軸型マグナス式風力発電機に風車部の上側を支持する枠構造を設けた状態を示す斜視構成図
【図２９】本発明にかかる実施の形態における垂直軸型マグナス式風力発電機に上側支持部材と下側支持部材を接続する縦枠を設けた状態を示す正面から視た断面構成図
【図３０】本発明にかかる実施の形態における垂直軸型マグナス式風力発電機に整流板を設けた構造を説明するための平面構成図
【図３１】本発明にかかる実施の形態における垂直軸型マグナス式風力発電機のバレルの配置を変更した構成を説明するための平面構成図
【図３２】本発明にかかる実施の形態における垂直軸型マグナス式風力発電機のバレルの配置を変更した構成を説明するための平面構成図
【発明を実施するための形態】
【００５８】
以下に、本発明にかかる実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００５９】
（実施の形態１）
以下に、本発明にかかる実施の形態１における垂直軸型マグナス式風力発電機について説明する。
【００６０】
図１は、本発明にかかる実施の形態１における垂直軸型マグナス式風力発電機の斜視構成図である。又、図２は、図１のＸＸ´間の断面構成図である。図１及び図２に示すように、本実施の形態１の垂直軸型マグナス式風力発電機は、台座１と、台座１の上側に回転可能に配置された風車部２とを備えている。そして、台座１内には発電機３が配置されており、発電機３には、鉛直上方に発電機回転軸３ａが設けられており、この発電機回転軸３ａが発電機３と風車部２を連結している。この発電機３はインナーロータ型の発電機であり、発電機回転軸３ａの下部分が回転子１００であり、その外側に固定子１０１が設けられている。そして、風車部２が回転することにより、発電機回転軸３ａが回転し、発電機３が発電を行う。尚、この発電機回転軸３ａが、本発明の縦軸の一例に対応する。
【００６１】
上記風車部２には、水平に配置された円板形状の支持部材４が設けられており、支持部材４の中心に発電機回転軸３ａが固定されている。支持部材４には、計８本の円柱形状のバレル５が配置されている。図３は、８本のバレル５の配置を示す平面構成図である。
【００６２】
これら８本のバレル５は、その支持軸６が支持部材４の表面に対して垂直になるように、２本一組で配置されている。この２本のバレル５は、支持部材４の中心４ａ（発電機回転軸３ａ）から円周方向に向かう半径上（二点鎖線で示す）に配置されている。すなわち、バレル組５０のうち外側に配置されているバレル５ａと発電機回転軸３ａの間に、内側のバレル５ｂが配置されていることになる。この外側に配置されているバレル５ａと、その内側に配置されているバレル５ｂをバレル組５０として、４つのバレル組５０が、発電機回転軸３ａを中心にして等間隔に配置されている。そして、４つのバレル組５０の４つのバレル５ｂは、中心４ａの同心円上に配置されており、４つのバレル５ａは、中心４ａの同心円上に配置されている。又、８本のバレル５は、支持軸６によって支持部材４に形成された軸受部４ｂに自転可能に軸支されている。尚、内側のバレル５ａと外側のバレル５ｂは同じ大きさであり、それぞれを区別する必要がない場合は、バレル５と記載する。
【００６３】
次に、本発明に関連する発明の第１の伝達機構の一例について図２を参照して説明する。
【００６４】
図２に示すように、１つのバレル組５０において、内側のバレル５ｂの支持軸６には、バレル５ｂの下側に第１ギア７が設けられており、外側のバレル５ａの支持軸６には、バレル５ａの下側に第２ギア８が設けられている。これら第１ギア７と第２ギア８は噛み合っている。また、バレル５ａよりも外側の支持部材４上にはモータ９が配置されており、このモータ９の駆動軸９ａに駆動ギア１０が設けられている。そして、駆動ギア１０と第２ギア８が噛み合っており、モータ９の駆動力が、第２ギア８及び第１ギア７に伝達される。すなわち、モータ９を駆動させることによって、バレル５ａ、５ｂは、それぞれ自転することになるが、バレル５ａとバレル５ｂの自転方向は反対方向となる。尚、モータ９への給電は、スリップリングによって行われる。又、４つのバレル組５０は全て同じ構成となっている。又、第１ギア７、第２ギア８及びモータ９を覆うように、支持部材４の上にはカバー部材１１が設けられている。
【００６５】
又、モータ９によるバレル５の自転を制御する自転制御部１２と、発電機回転軸３ａの回転数を検出する回転数検出部１６と、発電機３を外部電力により動力源として用いるために、発電機３を動力源に切り替える切替部１４と、切替部１４を動作することによって発電機回転軸３ａの動作を制御する発電機制御部１７とを備えている。又、カバー部材１１の上側には、風速計１５と温度計１８及び感雪計１９が設けられている。
【００６６】
尚、本発明に関連する発明の停止検出部の一例は、本実施の形態の回転数検出部１６に対応する。
【００６７】
上記構成の本実施の形態１の垂直軸型マグナス式風力発電機の動作について説明する。
【００６８】
図４は、本実施の形態１の垂直軸型マグナス式風力発電機の動作を説明するための平面構成図である。
【００６９】
図４に示すように、本実施の形態１の垂直軸型マグナス式風力発電機では、外側のバレル５ａは、平面視において時計回り（矢印Ｂ）に自転し、内側のバレル５ｂは、平面視において反時計回り（矢印Ｃ）に自転している。ここで、図４では、風の向きが矢印Ａによって示されており、風上側のバレル組５０を５０ａとし、時計回りに順に５０ｂ、５０ｃ、５０ｄとする。
【００７０】
図５（ａ）〜（ｄ）は、それぞれのバレル組５０ａ〜５０ｂにおけるバレル５ａ、５ｂの自転と風向きとマグナス力の関係を示す図である。
【００７１】
図５（ａ）に示すように、バレル組５０ａの外側のバレル５ａの右側では、風速にバレル５ａの自転速度が加わり流速が速くなる。一方、バレル５ａの左側では、風速からバレル５ａの自転速度が減らされ流速が遅くなる。このため、バレル５ａでは、右方向へのマグナス力（矢印Ｖ１）が発生することになる。
【００７２】
又、バレル組５０ａの内側のバレル５ｂの左側では、風速にバレル５ｂの自転速度が加わり流速が速くなり、バレル５ｂの右側では、風速からバレル５ｂの自転速度が減らされ流速が遅くなる。このため、バレル５ｂでは、左方向へのマグナス力（矢印Ｖ２）が発生することになる。
【００７３】
ここで、マグナス力は、風速と、バレルの自転角速度と、バレルの直径とに比例することが知られている。図５（ａ）に示すバレル組５０ａの位置では、バレル５ｂは、バレル５ａの風下に配置されているため、気流の少なくとも一部がバレル５ａにより遮蔽されるので、バレル５ａの方が、その風下側に配置されているバレル５ｂよりも発生するマグナス力が大きくなる。よって、２本のバレル５ａ、５ｂが発生するマグナス力の合力は、右方向に向き、支持部材４を介して発電機回転軸３ａを時計回りに回転させる。
【００７４】
又、図５（ｂ）に示すバレル組５０ｂの位置では、バレル５ａに右方向のマグナス力（矢印Ｖ３）が発生し、バレル５ｂに左方向のマグナス力（矢印Ｖ４）が発生するが、バレル５ａとバレル５ｂに届く風の風速は同じであるため、マグナス力も打ち消し合うことになる。尚、製造誤差等によりどちらか一方のマグナス力が大きくなったとしても、半径方向に沿った力であるため、風車部２を回転させる力とはならない。
【００７５】
又、図５（ｃ）に示すバレル組５０ｃの位置では、そのバレル５ａの右側では、風速にバレル５ａの自転速度が加えられ流速が速くなり、バレル５ａの左側では、風速からバレル５ａの自転速度が減らされ流速が遅くなる。このため、バレル５ａでは、右方向へのマグナス力（矢印Ｖ６）が発生することになる。
【００７６】
一方、バレル組５０ｃの内側のバレル５ｂの右側では、風速からバレル５ｂの自転速度が減らされ流速が遅くなり、バレル５ｂの左側では、風速にバレル５ｂの自転速度が加えられ流速が速くなる。このため、バレル５ｂでは、左方向へのマグナス力（矢印Ｖ５）が発生することになる。
【００７７】
ここで、図５（ｃ）に示すバレル組５０ｃの位置では、バレル５ｂの方が、その風下側に配置されているバレル５ａよりも発生するマグナス力が大きくなる。そのため、バレル組５０ａは、左方向に動くことになり、支持部材４を介して発電機回転軸３ａを時計回りに回転させる。
【００７８】
又、図５（ｄ）に示すバレル組５０ｄの位置では、バレル５ａに右方向のマグナス力（矢印Ｖ８）が発生し、バレル５ｂに左方向のマグナス力（矢印Ｖ７）が発生するが、バレル５ａとバレル５ｂに届く風の風速は同じであるため、マグナス力も打ち消し合うことになる。
【００７９】
以上のように、図４に示す位置では、バレル組５０ａの位置では、右方向の力が発生し、バレル組５０ｃの位置では、左方向の力が発生する。すなわち、バレル組５０が発電機回転軸３ａよりも風上側の領域にあるとき、バレル組５０に発生するマグナス力は、支持部材４を、発電機回転軸３ａを中心として時計回りに公転させる方向であり、バレル組５０が発電機回転軸３ａよりも風下側の領域にあるときも、支持部材４を、発電機回転軸３ａを中心として時計回りに公転させる方向にマグナス力が働く。そのため、風車部２は、平面視において、時計回り（矢印Ｄ参照）に回転する。
【００８０】
この風車部２の回転により、発電機回転軸３ａが回転し、発電機３で発電が行われる。このとき、発電機回転軸３ａの回転数が、回転数検出部１６によって検出され、その検出された回転数に応じて、自転制御部１２が、バレル５の自転の回転速度を適切に制御する。又、風速計１５によって検出された風速によって、バレル５の自転の回転速度を制御してもよい。
【００８１】
次に、風が弱い又は無風のため、発電機回転軸３ａが回転していない状態における制御ついて説明する。
【００８２】
風速計１５によって、計測される風速が第１の所定風速未満の場合には、一定時間毎に、発電機制御部１７は、切替部１４を制御し、発電機３を動力源として用いて、発電機回転軸３ａを所定時間の間、第１の所定の回転速度で回転させる。又、同時に、自転制御部１２によって、バレル５が第１の所定回転速度以上の回転速度で自転するように制御が行われる方がより好ましい。
【００８３】
このように制御することによって、第１の所定風速未満の弱風が吹いた場合であっても、風車部２が回転しやすくなり、発電状態に移行出来る。
【００８４】
尚、風速が、第１の所定風速よりも小さい第２の所定風速未満である場合には、ほぼ無風であることから、発電機回転軸３ａを回転させる動力が無駄になると判断し、発電機回転軸３ａを駆動しないように制御が行われる。このときは、バレル５の自転も行われない。上気第２の所定風速とは、バレル５を自転させても発電機回転軸３ａが回転しない風速であり、例えば、風速１ｍ／ｓである。又、第１の所定風速とは、バレル５の自転だけでは風車部２が回転しないが、上記のように発電機回転軸３ａを第１の回転速度で駆動させることによって、発電状態に移行することが可能な風速であり、例えば３ｍ／ｓである。
【００８５】
次に、積雪・凍結防止の際の制御について説明する。
【００８６】
感雪計１９によって、積雪が感知され、且つ発電可能な風速である（発電運転を行っている）場合には、自転制御部１２は、一定時間毎に、バレル５を第２の所定の回転速度以上の回転速度で、予め決められた時間、自転させるように制御を行う。ここで、第２の所定の回転速度は、発電時の制御による回転数よりも速い回転速度である。このように、一定時間毎に予め決められた時間、高速でバレル５を自転させることにより、バレル５上の積雪を落下させることが出来る。尚、風速計により発電可能な風速であるかを検出する代わりに、回転数検出部１６によって発電機回転軸３ａが回転しており、発電されていることが検知されてもよい。
【００８７】
感雪計１９によって、積雪が感知され、且つ発電不可能な風速（例えば、上記第２の風速以下）である場合、発電機制御部１７は、一定時間毎に切替部１４を動作し、発電機３を動力源に切替え、発電機回転軸３ａを所定時間の間、第２の回転速度で駆動させるように制御を行う。尚、このとき、自転制御部１２は、一定時間毎に、バレル５を第２の所定の回転速度以上の回転速度で、予め決められた時間、自転させるように制御を行う。
【００８８】
また、温度計１８によって、凍結の可能性のある温度であることが検知され、且つ発電不可能な風速（例えば、上記第２の風速以下）である場合、発電機制御部１７は、一定時間毎に切替部１４を動作し、発電機３を動力源に切替え、発電機回転軸３ａを所定時間の間、第２の回転速度で駆動させるように制御を行う。尚、このとき、自転制御部１２によって、バレル５を第３の所定の回転速度以下の速度で自転させる制御が行われる。
【００８９】
上記発電機回転軸３ａの第２の所定の回転速度は、低速である。又、バレル５の第３の所定の回転速度は、第２の所定の回転速度よりも遅い低速である。このように発電が行われていない時でも、発電機回転軸３ａ及びバレル５を低速で回転させることにより、凍結を防止することが出来る。
【００９０】
以上のように、本実施の形態１の垂直軸型マグナス式風力発電機は、風上側のバレル組５０と風下側のバレル組５０におけるバレル５の回転を利用しているため、発電効率が高くなる。
【００９１】
又、バレル５ａ、５ｂの自転方向は常に同じ回転方向でよいため、特許文献３のように、自転方向を切り替える必要がなく、制御が簡易になる。
【００９２】
まとめると、２本のバレル５ａ、５ｂが発電機回転軸３ａよりも風上側の領域にあるとき、バレル５ａに発生するマグナス力は、支持部材４を発電機回転軸３ａを中心として時計回りに公転させる方向であり、バレル５ｂに発生するマグナス力は、支持部材４を発電機回転軸３ａを中心として反時計回りに公転させる方向である。
【００９３】
このとき、バレル５ｂは、バレル５ａの風下にあるため、気流の少なくとも一部がバレル５ａにより遮蔽されるので、バレル５ｂが発生するマグナス力は、バレル５ａが発生するマグナス力よりも小さくなる。
【００９４】
よって、2本のバレル５ａ、５ｂが発生するマグナス力の合力は、支持部材４を介して
発電機回転軸３ａを時計回りに回転させる。
【００９５】
発電機回転軸３ａが回転し、２本のバレル５ａ、５ｂが発電機回転軸３ａよりも風下側の領域に移動したとき、バレル５ａに発生するマグナス力は、支持部材４を反時計回りに公転させる方向となり、バレル５ｂに発生するマグナス力は、支持部材４を時計回りに公転させる方向となる。このとき、バレル５ａは、バレル５ｂの風下にあるため、気流の少なくとも一部がバレル５ｂにより遮蔽されるので、バレル５ａが発生するマグナス力は、バレル５ｂが発生するマグナス力よりも小さくなる。
【００９６】
よって、２本のバレル５ａ、５ｂが発生するマグナス力の合力は、支持部材を介して発電機回転軸を時計回りに回転させる。
【００９７】
つまり、風下側のバレルを遮蔽したり、バレルの自転回転数を個別かつ頻繁に変動させることなく、発電機回転軸の風上側と風下側両方の気流を利用して、発電機に一方向の回転力を発生できる。
【００９８】
また、風速または発電機回転軸の回転数を計測し、それを基にバレルの自転回転数を変化させ、バレルに発生するマグナス力を調整することで、発電機回転軸の回転トルクを制御できる。
【００９９】
具体的には、微風時にはバレルの自転回転数を高くし、強風時には低くすることで、起動性が良好となり、また広い風速域において発電可能となる。
【０１００】
又、本実施の形態１の４つのバレル組５０のバレル５の自転回転数制御は一律に行えば良い。
【０１０１】
又、先行文献である特許文献３の構成では、以下のような問題点があった。バレルの自転回転数を個別かつ頻繁に変動させるためエネルギーロスが大きくなる。また、バレルには慣性モーメントがあるので、風速と風向が頻繁に変動するような場合、バレルの自転回転数の制御が追従できなくなり、発電効率が低下する可能性がある。バレルの慣性モーメントは、風力発電機を大型化する場合に特に問題となる。バレルの慣性モーメントは半径の２乗に比例して大きくなり、自転回転数制御に対するバレルの応答性が悪くなるので、風向や風速の変動に対して追従させるために高出力のモータが必要となり、エネルギーロスが大きくなる上、モータ及びバレルにかかる負荷も大きくなる。さらに、風向の計測手段、アジマス角計測手段などが加わることで装置が複雑となるので、製造コストとメンテナンスコストが高くなる。
【０１０２】
しかしながら、本実施の形態の垂直軸型マグナス式風力発電機では、以上のように、バレルの配置と自転方向を工夫することにより、風向の影響を受けず、発電効率が高く、起動性が良好で、広い風速域において発電可能であり、強風に対する安全性が高く、大型化が容易で、ビルや家屋などの屋上へ設置可能であり、又は低コストで製造及び運用可能となる。
【０１０３】
（実施の形態２）
次に、本発明にかかる実施の形態２における垂直軸型マグナス式風力発電機について説明する。本実施の形態２における垂直軸型マグナス式風力発電機は、実施の形態１と基本的な構成は同じであるが、バレルを下側で支持する支持部材の構成、及びバレルを上側で支持する上側支持部材が追加されている点等が異なっている。そのため、本相違点を中心に説明する。尚、実施の形態１と同様の構成については同一の符号が付されている。
【０１０４】
図６は、本実施の形態２の垂直軸型マグナス式風力発電機の斜視構成図である。又、図７は、図６のＺＺ´間の断面構成図である。尚、図６及び図７では、自転制御部１２と、回転数検出部１６と、切替部１４と、発電機制御部１７、風速計１５、温度計１８、及び感雪計１９は省略している。
【０１０５】
図６及び図７に示すように、本実施の形態２の垂直軸型マグナス式風力発電機の風車部６０２には、バレル５の上側を支持するための円板状の上側支持部材６０６が設けられており、更に、風車部６０２の中心に縦軸６０３が設けられている。この縦軸６０３の下部が、回転子１００となっており、本実施の形態２では一体に形成されているが別々に形成され、下側支持部材６０４を介して連結されていても良い。本実施の形態２では、バレル５の上側には支持軸６０９が設けられており、この支持軸６０９は、上側支持部材６０６の軸受け部６０６ｂに回転可能に嵌められている。そして、縦軸６０３も上側支持部材６０６の下側中央部に形成された軸受け部６０６ｃに回転可能に嵌められている。
【０１０６】
次に、本実施の形態２の、バレル５の下側に配置されている下側支持部材６０４が、実施の形態１の支持部材４と構造が異なっている点について説明する。
【０１０７】
図７に示すように、本実施の形態２では、下側の下側支持部材６０４は中空の円板状の部材であり、その天井部分６０４ｓに支持軸６を支持する軸受け部６０４ｂが形成されている。そして、支持軸６の下端に第１ギア７又は第２ギア８が設けられている。すなわち、支持軸６は、バレル５と第１ギア７又は第２ギア８との間で、下側支持部材６０４の天井部分６０４ｓで支持されている。
【０１０８】
又、実施の形態１では、モータ９の駆動ギア１０は、第２ギア８と噛み合っていたが、本実施の形態２では、モータ９の駆動ギア１０は、第１ギア７と噛み合っている。バレル組５０毎に設けられたモータ９によって第１ギア７及び第８ギアが回転し、バレル５が回転することになる。
【０１０９】
以上のように、本実施の形態２では、上下方向からバレル５を支持することにより、バレルを安定して支持することが可能となる。
【０１１０】
尚、本実施の形態２の構成の上側支持部材６０６及び縦軸６０３を実施の形態１に適用しても良い。
【０１１１】
尚、本実施の形態２では、上側支持部材６０６及び下側支持部材６０４が円板形状であったが、この形状に限らず十字形状であってもよい。図８は、そのような構成の垂直軸型マグナス式風力発電機の斜視構成図である。図８に示す風車部６１２では、下側支持部材６１４及び上側支持部材６１６が十字形状に形成されている。下側支持部材６１４及び上側支持部材６１６は、それぞれ中央部６１４ａ、６１６ａと、中央部６１４ａ、６１６ａから四方に伸びたアーム部６１４ｂ、６１６ｂを有している。隣り合うアーム部によって形成される角度は、直角になっている。そして、１つのアーム部６１４ｂと１つのアーム部６１６ｂの先端に挟まれて、２つのバレル５が支持されている。
【０１１２】
又、上記実施の形態１、２では、バレル組５０毎にモータ９が設けられていたが、バレル５毎にモータ９が設けられていても良い。図９は、このような垂直軸型マグナス式風力発電機の正面から視た断面構成図である。図９に示す垂直軸型マグナス式風力発電機では、本実施の形態２と異なり、モータ９が支持軸６毎に設けられており、支持軸６には、第１ギア７又は第２ギア８が設けられていない。
【０１１３】
（実施の形態３）
次に、本発明にかかる実施の形態３における垂直軸型マグナス式風力発電機について説明する。本実施の形態３の垂直軸型マグナス式風力発電機は、実施の形態１と基本的な構成は同じであるが、バレル５を自転させる構成が異なっている。そのため、本相違点を中心に説明する。尚、実施の形態１と同様の構成については同一の符号が付されている。
【０１１４】
実施の形態１では、バレル５を自転させるモータ９が、バレル組５０ごとに設けられており、計４個配置されていたが、本実施の形態３では、モータが１個のみ設けられており、この１個のモータで、全てのバレル５を自転させる構成となっている。
【０１１５】
図１０は、本実施の形態３の垂直軸型マグナス式風力発電機の正面断面構成図である。図１１は、図１０のＹＹ´間の断面構成図である。
【０１１６】
図１０及び図１１に示すように、本実施の形態３の垂直軸型マグナス式風力発電機では、バレル組５０のそれぞれに対応するモータ９は設けられておらず、１つのモータ２０が設けられている。このモータ２０からバレル５への伝達機構が、本発明に関連する発明の第２の伝達機構の一例に対応する。以下に、この伝達機構について説明する。
【０１１７】
モータ２０から鉛直上向き方向に配置されているモータ軸２０ａの先端には、駆動ギア２１が設けられている。そして、複数の第１ギア７と噛み合うように、それらの中央に中央ギア２２が配置されており、この中央ギア２２と駆動ギア２１が噛み合っている。尚、中央ギア２２は、支持軸２２ａによって、支持部材４の軸受部４ｂに回転可能に軸支されており、支持軸２２ａは、支持部材４の中心４ａ上に設けられている。
【０１１８】
このような構成により、モータ２０を動作させると、モータ軸２０ａが回転し、モータ軸２０ａに固定されている駆動ギア２１により中央ギア２２が回転し、４つの第１ギア７が回転する。そして、それぞれの第１ギア７と噛み合っている第２ギア８も回転する。
【０１１９】
本実施の形態３では、１つのモータで全てのバレル５を回転させる構成であるため、１つのモータを制御するだけで、全てのバレル５の自転の回転速度を制御することが可能となり、より制御が容易となる。
【０１２０】
（実施の形態４）
次に、本発明にかかる実施の形態４における垂直軸型マグナス式風力発電機について説明する。本実施の形態４は、実施の形態３のように１つのモータによって全てのバレルを自転させる構成であるが、モータ９が台座側に配置されている点が異なっている。そのため、本相違点を中心に説明する。尚、上記実施の形態１、２と同様の構成については同一の符号が付されている。
【０１２１】
図１２は、本発明にかかる実施の形態４の垂直軸型マグナス式風力発電機の正面から視た断面構成図である。尚、図１２では、自転制御部１２と、回転数検出部１６と、切替部１４と、発電機制御部１７、風速計１５、温度計１８、及び感雪計１９は省略している。
【０１２２】
図１２に示すように、本実施の形態４の垂直軸型マグナス式風力発電機の風車部６１２では、実施の形態２の構成の風車部６０２のように上側支持部材６０６、下側支持部材６４４、及び縦軸６０３が設けられており、下側支持部材６４４の天井部６４４ｓに形成された軸受け部６４４ｂで、支持軸６が支持されている。そして、実施の形態３と同様に、下側支持部材６４４内に中央ギア２２が配置されている。この中央ギア２２の中央に形成された貫通孔内に縦軸６０３が配置されており、中央ギア２２は、縦軸６０３に固定されておらず、縦軸６０３に対して回転自在に構成されている。
【０１２３】
又、台座１内には、中央ギア２２と同軸に台座内中央ギア６１５が設けられている。この台座内中央ギア６１５も、中央ギア２２と同様に、その中央に形成された貫通孔内に縦軸６０３が配置された構成であり、縦軸６０３に固定されておらず、縦軸６０３に対して回転自在に構成されている。そして、台座内中央ギア６１５と中央ギア２２は、連結部材６１８によって連結されており、同時に回転する。このように中央ギア２２と連結した台座内中央ギア６１５と噛み合うように駆動ギア６１７が設けられており、この駆動ギア６１７は、モータ９の駆動軸９ａに固定されている。
【０１２４】
以上のように構成することで、モータ９の回転を駆動ギア６１７及び台座内中央ギア６１５を介して、中央ギア２２に伝達することが出来るため、上記実施の形態３と同様に、１つのモータで全てのバレルを自転させることが可能となる。
【０１２５】
又、本実施の形態４のように、モータ９を台座１側に配置することによって、スリップリングが不要となるため、電気的な接続信頼性を向上させることが出来る。
【０１２６】
又、実施の形態３、４の構成では、モータを１つしか設けなくてよいため、小型の風力発電機に対して有用である。尚、大型の場合には、バレル組５０毎にモータ９が設けられている方が好ましい。
【０１２７】
（実施の形態５）
次に、本発明にかかる実施の形態５における垂直軸型マグナス式風力発電機について説明する。本実施の形態５における垂直軸型マグナス式風力発電機が、実施の形態４と基本的な構成は同じであるが、本実施の形態５では、実施の形態４と異なり、アウターロータ型の発電機が用いられている点が異なっている。そのため、本相違点を中心に説明する。
【０１２８】
図１３は、本実施の形態５の垂直軸型マグナス式風力発電機の正面から視た断面構成図である。図１３に示すように、本実施の形態５の垂直軸型マグナス式風力発電機には、風車部６２２の中央に縦軸６２３が設けられている。この縦軸６２３は、台座１に固定されており、風車部６２２は、縦軸６２３に対して回転自在に構成されている。そのため、本実施の形態５では、縦軸６２３に対して回転自在に構成された下側支持部材６５４と上側支持部材６５６が設けられている。この上側支持部材６５６には、上側の支持軸６０９を支持する軸受け部６５６ｂが形成されており、下側支持部材６５４は、その天井部６５４ｓに設けられた軸受け部６５４ｂで、下側の支持軸６を支持する。
【０１２９】
又、発電機６２４は、下側支持部材６５４の上側に配置されている。この発電機６２４は、中央に設けられた固定子６２４ａと、その周囲に設けられた回転子６２４ｂを有しているアウターロータ型の発電機である。固定子６２４ａは、縦軸６２３の一部によって構成されており、回転子６２４ｂは下側支持部材６１４上に固定されている。
【０１３０】
すなわち、本実施の形態の発電機では、風車部６２２が回転すると、固定されている縦軸６２３に対して、風車部６２２の回転とともに、発電機６２４の回転子６２４ｂが回転し、発電が行われる。
【０１３１】
このように、アウターロータ型の発電機が用いられても良い。
【０１３２】
尚、図１３では、自転制御部１２と、回転数検出部１６と、切替部１４と、発電機制御部１７、風速計１５、温度計１８、及び感雪計１９は省略しているが、本実施の形態の場合、回転数検出部は、回転子６２４ｂの回転を検出し、発電機制御部は、切替部１４を動作させることにより、回転子６２４ｂを動かすことになる。又、風が弱い又は無風のため、風車部６２２が回転していない場合には、実施の形態１と同様の制御が行われるが、発電機回転軸３ａ、すなわち回転子１００を回転させる代わりに、本実施の形態では、回転子６２４ｂを回転させることになる。
【０１３３】
（実施の形態６）
次に、本発明にかかる実施の形態６における垂直軸型マグナス式風力発電機について説明する。本実施の形態６における垂直軸型マグナス式風力発電機は、実施の形態１と基本的な構成は同じであるが、制御方法が異なっている。そのため、本相違点を中心に説明する。尚、実施の形態１と同様の構成については同一の符号が付されている。
【０１３４】
図１４は、本実施の形態６の垂直軸型マグナス式風力発電機の正面から視た断面構成図である。
【０１３５】
図１４に示すように、本実施の形態６では、風速計１５が設けられておらず、回転数検出部１６で検出された回転数に基づいて、発電機回転軸３ａが停止している時間を検出する停止時間検出部１３が設けられている。
【０１３６】
次に、風が弱い又は無風のため、発電機回転軸３ａが回転していない状態における本実施の形態６の制御について説明する。
【０１３７】
停止時間検出部１３によって検出された、発電機回転軸３ａの停止時間が所定時間以上である場合には、発電機制御部１７は、一定時間毎に切替部１４を動作し、発電機３を動力源に切替え、発電機回転軸３ａを所定時間の間、第１の所定の回転速度で駆動させるように制御を行う。尚、このとき、自転制御部１２によって、バレル５を第１の所定の回転速度以上の速度で自転させる制御が行われる方がより好ましい。
【０１３８】
このように制御することによって、弱い風が吹いた場合であっても、風車部２が回転しやすくなり、発電状態に移行出来る可能性が高まる。
【０１３９】
次に、積雪・凍結防止の際の制御について説明する。
【０１４０】
感雪計１９によって、積雪が感知され、且つ回転数検出部１６によって発電機回転軸３ａの回転が検知された場合、すなわち発電運転を行っている場合には、自転制御部１２は、一定時間毎に、バレル５を第２の所定の回転速度以上の回転速度で、予め決められた時間、自転させるように制御を行う。ここで、第２の所定の回転速度は、発電時の制御による回転数よりも速い回転速度である。
【０１４１】
このように、一定時間毎に速い回転速度で、予め決められた時間、高速で回転させることにより、バレル５上の積雪を落下させることが出来る。
【０１４２】
感雪計１９によって、積雪が感知され、且つ発電機回転軸３ａの停止時間が所定時間以上である場合には、発電機制御部１７は、一定時間毎に切替部１４を動作し、発電機３を動力源に切替え、発電機回転軸３ａを所定時間の間、第２の回転速度で駆動させるように制御を行う。尚、このとき、自転制御部１２は、一定時間毎に、バレル５を第２の所定の回転速度以上の回転速度で、予め決められた時間、自転させるように制御を行う。
【０１４３】
また、温度計１８によって、凍結の可能性のある温度であることが検知され、且つ発電機回転軸３ａの停止時間が所定時間以上である場合には、発電機制御部１７は、一定時間毎に切替部１４を動作し、発電機３を動力源に切替え、発電機回転軸３ａを所定時間の間、第２の所定の回転速度で駆動させるように制御を行う。尚、このとき、自転制御部１２によって、バレル５を第３の所定の回転速度以下の速度で自転させる制御が行われる。
【０１４４】
上記発電機回転軸３ａの第２の所定の回転速度は、低速であり、バレル５の第３の所定の回転速度は、第２の所定の回転速度よりも遅い低速である。
【０１４５】
このように発電が行われていない時でも、発電機回転軸３ａ及びバレル５を低速で回転させることにより、凍結を防止することが出来る。
【０１４６】
尚、実施の形態１〜６では、温度計１８及び感雪計１９が設けられていたが、積雪や凍結がない地域では設けられていなくてもよい。
【０１４７】
又、手動式のスイッチ又は遠隔操作により、積雪防止又は凍結防止のための動作のオンオフを切り替えても良い。
【０１４８】
又、実施の形態１、３、６では、支持部材４の上側の全体がカバー部材１１によって覆われていたが、図１５に示す実施の形態１の変形例のように、少なくともバレル組５０の下方の第１ギア７、第２ギア及びモータ９のみを覆うようにカバー部材１１１が設けられていても良い。
【０１４９】
又、本実施の形態６では、インナーロータ型の発電機３を用いているため、発電機回転軸３ａ、すなわち回転子１００の停止時間を検出しているが、実施の形態５のようにアウターロータ型の発電機６２４を用いた場合には、回転子６２４ｂの停止時間を検出して、上記と同様の制御を行えばよい。
【０１５０】
（実施の形態７）
次に、本発明にかかる実施の形態７における垂直軸型マグナス式風力発電機について説明する。本実施の形態７における垂直軸型マグナス式風力発電機は、実施の形態１と基本的な構成は同じであるが、支持部材の形状が異なり、伸縮可能に構成されている点が異なる。そのため、本相違点を中心に説明する。尚、実施の形態１と同様の構成については同一の符号が付されている。
【０１５１】
図１６は、本実施の形態７の垂直軸型マグナス式風力発電機の斜視構成図である。図１６に示すように、本実施の形態７の支持部材４０は、平面視において十字形状であり、発電機回転軸３ａが固定されている中央部４１から、四方に突出するようにアーム部４２が伸びており、その先端にバレル組５０（バレル５ａ、５ｂ）が配置されている。そして、隣り合うアーム部４２が形成する角度は直角になっている。
【０１５２】
又、アーム部４２の発電機回転軸３ａとバレル組５０の間には、伸縮部４３が形成されている。図１７は、伸縮部４３近傍の拡大構成図である。尚、図１７では、伸縮部４３が伸びた状態が示されている。
【０１５３】
図１７に示すように、伸縮部４３は、複数個の枠状部材４４を有している。本実施の形態では、枠状部材の数を４個とし、アーム部４２の先端４２ａ側から順に４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄと符号を付す。この枠状部材４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄは、順に大きさが大きくなっており、枠状部材４４ａは、隣の枠状部材４４ｂに挿入され、枠状部材４４ｂは、隣の枠状部材４４ｃに挿入され、枠状部材４４ｃは、隣の枠状部材４４ｄに挿入されるように構成されている。又、枠状部材４４ａを、枠状部材４４ｂから引き抜いた場合でも、枠状部材４４ａの中央部４１側の縁部Ｓが、枠状部材４４ｂの先端４２ａ側の縁部Ｔに係止されるように形成されており、離間しないように構成されている。これは、他の枠状部材の間でも同様である。
【０１５４】
そして、枠状部材４４ａは、アーム部４２の伸縮部４３よりも先端４２ａ側の外側部分４５に固定されており、枠状部材４４ｄは、アーム部４２の伸縮部４３よりも中央部４１側の内側部分４６に固定されている。これら外側部分４５及び内側部分４６には、それぞれの内部に突起部４５ａ、４６ａが形成されており、突起部４５ａ、４６ａにバネ部材４７が固定されている。バネ部材４７は、その両端がそれぞれ突起部４５ａ、４６ａに固定されており、伸縮部４３が縮むように付勢している。
【０１５５】
又、外側部分４５を水平に保つために、外側部分４５と内側部分４６を連結する補強部材５６が、アーム部４２の内部に設けられている。この補強部材５６は板状の部材であり、一端は、外側部分４５に固定されている。又、他端には、長孔５６ａが形成されており、その長孔５６ａに嵌って内側部分４６に固定されているピン５７が設けられている。このピン５７は、長孔５６ａから抜けないように、上端が大きく形成されている。すなわち、補強部材５６はスライド可能に構成されている。
【０１５６】
又、アーム部４２の外側部分４５の上側には、実施の形態１において説明した第１ギア７、第２ギア８、モータ９、駆動ギア１０等を覆うカバー部材４８が設けられている。そして、その上にバレル５ａ、５ｂが配置されている。
【０１５７】
次に、本実施の形態７の垂直軸型マグナス式風力発電機の動作について説明する。
【０１５８】
発電機回転軸３ａが回転する前の状態では、図１８に示すように、バネ部材４７の付勢力によって、先端４２ａ側の枠状部材４４が、その隣の中央側の枠状部材４４に嵌り、縮んだ状態となっている。詳しく説明すると、枠状部材４４ａが枠状部材４４ｂに嵌り、枠状部材４４ｂが枠状部材４４ｃに嵌り、枠状部材４４ｃが枠状部材４４ｄに嵌った状態となっている。
【０１５９】
そして、風によって風車部２が回転すると、バレル組５０、外側部分４５にかかる遠心力によって、バネ部材４７の付勢力に対抗し、徐々に伸縮部４３が伸びる（図１７参照）。尚、補強部材５６は外側部分４５の外側への移動に伴ってスライドすることになる。
【０１６０】
本実施の形態では、発電を開始する前の状態では、アーム部４２が縮んだ状態となっているため、回転半径が小さく、弱い風速でも回転し、発電し易くなる。
【０１６１】
尚、本実施の形態７では、伸縮部４３が４つの枠状部材で形成されていたが、これに限られるものではない。
【０１６２】
尚、上記実施の形態１〜７のバレル５ａ、５ｂの間に、本発明の気流遮蔽手段の一例に対応する気流遮蔽板４９が設けられていても良い。図１９（ａ）は、実施の形態１を例に挙げて、バレル５ａとバレル５ｂの間に設けられている気流遮蔽板４９示す斜視構成図である。図１９（ｂ）は、バレル組５０ａのバレル５ａ、５ｂの自転と風向きによって生じるマグナス力の関係を示す図である。図４において説明したように、バレル５ａのマグナス力（Ｖ１）とバレル５ｂに生じるマグナス力（Ｖ２）は、反対向きとなっているため、回転する力がバレル５ｂのマグナス力によって弱くなる。しかしながら、図１９に示すように気流遮蔽板４９を設けることによって、バレル５ｂに生じるマグナス力（Ｖ２）を弱く出来るため、回転する力が強くなり、よりエネルギー効率を向上することが出来る。これは、バレル組５０が発電機回転軸３ａを基準にして風下側に移動した場合も同様である。
【０１６３】
尚、この気流遮蔽板４９の表面には、気流を拡散・又は分散させるような形状が形成されている方がより好ましく、例えば、図１９（ｃ）に示すような凹部４９ａが形成されていればよい。
【０１６４】
更に、気流遮蔽板４９の側端面４９ｂに、気流を拡散又は分散させるような形状が形成されている方がより好ましい。例えば、図１９（ｄ）に示すような筋状の突部４９ｃが形成されていればよい。複数の突部４９ｃは、隣合う突部４９ｃの間隔が大きくなる又は小さくなるように水平方向に対して斜めに形成されている。具体的には、図１９（ｄ）の最も上方の突部４９ｃは、紙面手前よりも奥行き側が低くなるように斜めに形成されており、その下側の２番目の突部４９ｃは、紙面手前よりも奥行き側が高くなるように斜めに形成されており、この２つの突部４９ｃの間隔は、紙面奥行き方向にいくに従って小さくなっている。一方、３番目の突部４９ｃは、紙面手前よりも奥行き側が低くなるように斜めに形成されており、２番目と３番目の２つの突部４９ｃの間隔は、紙面奥行き方向にいくに従って大きくなっている。このように紙面奥行き方向にいくに従って幅が小さくなる形状と、幅が大きくなる形状が交互に形成されている。上記のように、本発明の気流遮蔽手段の一例として気流遮蔽板４９について説明したが、板状でなくてもよい。
【０１６５】
又、上記実施の形態１〜７のバレル５の表面に、図２０（ａ）に示すようにディンプル状の凹み５１を形成しても良い。又、図２０（ｂ）に示すように突起物５２を形成しても良い。更に、図２０（ｃ）に示すように、バレル５の表面に支持軸６に対して平行なリブ５３が形成されていてもよい。又、支持軸６に対して平行なリブに限らず、図２０（ｄ）に示すように、バレル５の表面に、支持軸６に対して垂直なリブ５４が形成されていてもよい。又、図２０（ｅ）に示すように、螺旋状のリブ５５が形成されていても良い。
【０１６６】
これらのようにバレル５の表面を形成することによって、気流の流れが良くなり、少しの自転によって大きいマグナス力の効果を得ることができ、バレル５の回転騒音を小さくする効果も得られる。
【０１６７】
又、実施の形態１〜７のバレル５が、中空であっても良い。図２１は、このような構成のバレル１０５の構成を示す図である。図２１に示すバレル１０５は中空であり、その中心に支持軸１０６が配置されている。この支持軸１０６とバレル１０５は、支持アーム１０７によって連結されている。
【０１６８】
このように中空に構成することにより、バレル５の軽量化を図ることが出来、自転にかかるトルクを小さくすることが出来る。
【０１６９】
又、上記実施の形態１〜７では、バレル５は、１つの部材であるが、長さが長い場合等には、持ち運びを考慮して分割して構成されていても良い。図２２は、このようなバレル６３０の分解斜視構成図である。図２２に示すように、バレル６３０は、上から順に配置された２つの円筒部６３１、６３２と、円筒部６３１の上側に配置される上支持軸部６３３と、円筒部６３１と円筒部６３２の間を接続する接続部６３４、円筒部６３２の下側に配置される下支持軸部６３５とを有している。これら円筒部６３１、６３２は、中空であり、上下に４箇所ずつネジ用の貫通孔６３１ａ、６３１ｂ、６３２ａ、６３２ｂが形成されている。
【０１７０】
又、上支持軸部６３３は、上支持軸６３３ａと、円筒部６３１に嵌る嵌合部６３３ｂと、上支持軸６３３ａと嵌合部６３３ｂの間に形成された円柱部６３３ｃとを有しており、嵌合部６３３ｂにはネジ孔６３３ｄが４つ形成されている。接続部６３４は、円筒部６３１の内側に嵌る嵌合部６３４ａと、円筒部６３２の内側に嵌る嵌合部６３４ｂと、嵌合部６３４ａと嵌合部６３４ｂの間に形成された円柱部６３４ｃとを有している。そして、嵌合部６３４ａには、ネジ孔６３４ｄが４つ形成されており、嵌合部６３４ｂには、ネジ孔６３４ｅが４つ形成されている。下支持軸部６３５は、下支持軸６３５ａと、円筒部６３２の内側に嵌る嵌合部６３５ｂと、下支持軸６３５ａと嵌合部６３５ｂの間に設けられた円柱部６３５ｃとを有しており、嵌合部６３５ｂにはネジ孔６３５ｄが４つ形成されている。これら円筒部６３１、６３２、及び円柱部６３３ｃ、６３４ｃ、６３５ｃは、全て同じ径である。尚、本発明のバレル部分の一例は、円筒部６３１、６３２、又は円柱部６３３ｃ、６３４ｃ、６３５ｃに対応する。
【０１７１】
そして、上支持軸部６３３の嵌合部６３３ｂと接続部６３４の嵌合部６３４ａを円筒部６３１の内側に嵌め込み、接続部６３４の嵌合部６３４ｂと下支持軸部６３５の嵌合部６３５ｂを円筒部６３２の内側に嵌め込み、ネジ孔６３３ｄと貫通孔６３１ａを合わせ、ネジ孔６３４ｄと貫通孔６３１ｂを合わせ、ネジ孔６３４ｅと貫通孔６３２ａを合わせ、ネジ孔６３５ｄと貫通孔６３２ｂを合わせて、それぞれをネジ６３６で止めることにより、バレル６３０が組み立てられる。尚、上支持軸６３３ａが、図７のバレル５の上側の支持軸６０９に対応し、下支持軸６３５ａが図７のバレル５の支持軸６に対応する。
【０１７２】
尚、図２２では、上記ネジ用の貫通孔、上記ネジ孔、及び上記ネジの裏側２箇所は省略している。
【０１７３】
又、分割可能なバレルの一例として、図２３（ａ）、図２３（ｂ）に示す構成が用いられても良い。図２３（ａ）は、このようなバレル２０５の斜視構成図である。図２３（ｂ）は、バレル２０５を分割した状態を示す斜視構成図である。図２３（ａ）、（ｂ）に示すように、バレル２０５は、上から順に配置された複数のバレル部２５１、２５２、２５３によって構成されている。最上部に位置するバレル部２５１は、その下側に連結軸６１を有しており、中央に位置するバレル部２５２は、その上側に設けられた連結軸６２と、その下側に設けられた連結軸６３とを有している。最下部に位置するバレル部２５３は、その上側に設けられた連結軸６４と、その下側に設けられた支持軸６５とを有している。そして、連結軸６１、６２、６３、６４は中空であり、それぞれ貫通孔６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａが形成されている。
【０１７４】
図２３（ａ）、（ｂ）に示すように、バレル部２５１の連結軸６１が、バレル部２５２の連結軸６２の内側に嵌められ、貫通孔６１ａと貫通孔６２ａの位置を合わせた状態で、ピン２５４を貫通孔６１ａ、６２ａに差し込むことによって、バレル部２５１とバレル部２５２は固定される。同様に、バレル部２５２の連結軸６３が、バレル部２５３の連結軸６４の内側に嵌められ、貫通孔６３ａと貫通孔６４ａの位置を合わせた状態で、ピン２５４を貫通孔６３ａ、６４ａに差し込むことによって、バレル部２５２とバレル部２５３は固定される。尚、第１ギア７、第２ギア８は、支持軸６５に配置されることになる。
【０１７５】
このように構成することによって、持ち運びに便利となる。尚、図２２では、上支持軸６３３ａと下支持軸６３５ａが設けられており、図２３では、下側の支持軸６５が設けられているが、上側の支持軸のみが設けられた構成であってもよい（図示省略）。又、分割していないバレル５についても、上側の支持軸６０９のみで支持された構成であってもよい（図示省略）。
【０１７６】
又、実施の形態１〜６では、円板形状の支持部材が用いられているが、フライホイール効果を発揮するように構成されていてもよい。具体的には、質量が重くなるように金属等で形成することが出来る。又、図２４（ａ）の支持部材２０４に示すように、中央部分２０４ａと周縁部分２０４ｂの材料を変更し、周縁部分２０４ｂの材料として、中央部分２０４ａの材料よりも単位体積あたりの質量が重いものを用いればよい。更に、例えば、図２４（ｂ）に示すように、下側支持部材６０４（図６参照）の下側全体に錘６０５を配置してもよいし、図２４（ｃ）に示すように、下側支持部材６０４の下側の周囲に錘６０８を配置しても良い。
【０１７７】
又、上記実施の形態７の支持部材４０に対してもフライホイール効果を持たせるため、外側部分４５の材料を、中央部４１及び内側部分４６の材料よりも単位体積あたりの質量が重いものを用いてもよい。
【０１７８】
又、図８の上記実施の形態２の変形例で用いられているような十字形状の支持部材４００が、図２５（ａ）に示されている。この支持部材４００は、平面視において十字形状であり、発電機回転軸３ａ及び縦軸６０３が固定される中央部４０１と、中央部４０１から四方に突出するように形成されたアーム部４０２とを有している。このようなアーム部４０２の先端４０２ａの近傍の材料を、他の部分の材料よりも単位体積あたりの質量が重いものを用いることによって、フライホイール効果を発揮させることが出来る。
【０１７９】
又、先端４０２ａの近傍の材料を変えなくても、図２５（ｂ）に示すように、アーム部４０２の先端４０２ａを環状に繋ぐ環状部材４０２ｂを形成することによりフライホイール効果を持たせることが出来る。
【０１８０】
又、上記実施の形態１〜７では、４つのバレル組５０が設けられていたが、３つ以下、若しくは５つ以上であっても良い。尚、このとき、複数のバレル組５０は、平面視において発電機回転軸３ａを中心にして等間隔に配置されている方が好ましい。このように発電機回転軸３ａを中心にして等間隔に放射状に配設することで発電機回転軸３ａに生じる変動加重を平準化させることができる。又、バレル組５０の数を適切に配置することにより、発電機回転軸の回転トルクを増大することが出来る。
【０１８１】
例えば、バレル組が３つの場合は、図２６に示すように、隣のバレル組５０と発電機回転軸３ａの形成する角が略１２０度ずつとなるように配置する方が好ましい。尚、発電機回転軸３ａを中心にして等間隔に配置されている方が変動加重の標準化の観点からは好ましいが、１つのバレル組５０のみが配置されていても良い。１組だけ設けられていても良い。
【０１８２】
又、実施の形態１〜６の円板形状の支持部材に、支持軸６を配置することが可能な軸受部４ｂが複数形成され、選択的にバレル５を配置する構成としても良い。図２７は、支持部材４１０の平面構成図である。支持部材４１０には、その中心４１０ａで発電機回転軸３ａと固定されており、外側のバレル５の支持軸６を回転可能に配置する軸受部４１１と、内側のバレル５の支持軸６を回転可能に配置する軸受部４１２が設けられている。そして、図２７に示す支持部材４１０では、軸受部４１１と軸受部４１２の組が、１２組形成されている。又、隣り合う軸受部４１２、４１１の組と中心４１０ａを結ぶ線によって形成される角度（図中α参照）は、全て等しくなっている。このように形成された支持部材４１０を用いることによって、バレル組５０を１個、２個、３個、４個、６個、１２個用いるように選択することが出来る。尚、２個、３個、４個、６個の場合、各バレル組５０は、中心４１０ａを中心として等間隔に配置する方が好ましい。尚、実施の形態１の構成の場合、カバー部材１１についても内側の支持軸６と外側の支持軸６を一組として、１２組、計２４個の支持軸６が貫通する孔が形成されている。
【０１８３】
このように複数の軸受部を形成することによって、部品の共通化を図ることが可能となりコストダウン出来、更に工場出荷後、設置後でもバレル組の数を増減することが出来る。
【０１８４】
又、図２８に示すように、風車部を覆うように支持する枠構造が設けられていても良い。図２８は、図６に示した実施の形態２の構成に、枠構造５００が追加された構成を示す斜視構成図である。
【０１８５】
図２８に示すように、縦軸６０３が、上側支持部材６０６から突出しており、縦軸６０３の上端を回転可能に支持する上枠部材５０１と、上枠部材５０１と台座１とを連結する３つの側枠部５０３とを有している。上枠部材５０１は、縦軸６０３が配置される中央部５０１ａと、中央部５０１ａから側枠部５０３へと伸びるアーム部５０１ｂによって構成されている。このように構成することにより、風車部２はより安定して回転することが出来る。
【０１８６】
又、実施の形態２の構成の上側支持部材６０６と下側支持部材６０４を部分的に連結して、上側支持部材６０６を支える構成を採用しても良い。図２９はそのような構成を示す図である。図２９に示すように、上側支持部材６０６を支えるように、複数のバレル組の中間の位置において、下側支持部材６０４から縦枠６６０が設けられている。
【０１８７】
又、支持部材４の外側に整流板が設けられていても良い。図３０は、４個のバレル組５０が配置された垂直軸型マグナス式風力発電機の平面構成図である。図３０に示すように、６０度間隔で中心４ａ方向に向かって、支持部材４の外側に整流板５０２が設けられている。このように整流板５０２を配置することによって、風を風車部の縦軸に向かう方向に方向付けることで、風下側のバレルの遮蔽量が大きくなり、効率良く発電することが出来る。又、バレル組５０と、中心４ａ（縦軸と一致）の間に整流板が設けられていても良い。
【０１８８】
尚、上記実施の形態のバレル組５０では、バレル５ｂは、その中心がバレル５ａと中心４ａ（縦軸と一致）を結ぶ線上に配置されているが、これに限られるものではなく、バレル５ａと中心４ａの間に配置されておればよい。但し、図３１に示すように、バレル５ｂの少なくとも一部が領域Ｓ内に入っている方が好ましい。領域Ｓは、バレル５ａと縦軸とを結ぶ直線と平行な、バレル５ａの外周の２つの接線Ｌ、Ｍの間の領域である。
【０１８９】
又、バレル５ｂは、図３２に示すように、その少なくとも一部が、バレル５ａと中心４ａの縦軸を結ぶ線上に載るように配置されている方がより好ましい。
【０１９０】
尚、本発明の垂直軸型マグナス式風力発電機に太陽電池を備えても良い。
【０１９１】
又、本発明の垂直軸型マグナス式風力発電機の台座内部に、前記発電機の発生した電力や、前記太陽電池の発生した電力を貯蔵するための電力貯蔵手段を設けても良い。
【０１９２】
バレル５を自転させる電源、又は、発電機制御部１７が、切替部１４を制御し、発電機３を動力源として用いる際の電源として、前記電力貯蔵手段、商用電源などを適宜選択して用いることが出来る。
【０１９３】
又、バレル５を自転させるモータ９は、ＡＣモータに限らず、ＤＣモータでもよい。ＤＣモータを用い、且つ電力貯蔵手段として蓄電池を用いた場合、蓄電池に貯蔵された電力を直流のまま使用することが出来る。
【０１９４】
又、風速計による風速が所定の風速よりも速くなった場合、又は回転子（発電機回転軸３ａ、回転子６２４ｂ）の回転数が所定の回転数よりも大きくなった場合、風車部を停止するように制御が行われても良い。この停止には、電磁ブレーキなどを用いればよい。
【０１９５】
以上のように、本発明によれば、風向の影響を受けず、発電機回転軸の風上側と風下側どちらの領域においても、発電機回転軸に対して同一方向の回転トルクを発生するので、発電効率が高い。
【０１９６】
また、風速または発電機回転軸３ａの回転数を計測し、それを基にバレル５の自転回転数を変化させることで、起動性が良好となり、また広い風速域において発電可能である。
【０１９７】
さらに、風力発電機の安全性に支障をきたすような強風時には、バレル５の自転を停止する事で、マグナス力は０となり、かつバレル形状は風圧を受けにくいため、発電機回転軸３ａの過回転を防止して、安全に停止させることができる。
【０１９８】
さらにまた、本発明の風力発電機は、バレルの自転回転数制御を個別かつ頻繁に行う必要がなく、また大型化したときの自転回転数制御に対するバレルの応答性低下が発電効率の低下を招きにくいので、大型化が容易である。
【０１９９】
さらにまた、本発明の風力発電機は、水平軸型の風力発電機のような高いタワーを必要としないため、ビルや家屋などの屋上に設置可能となる。
【０２００】
さらにまた、本発明の風力発電機は、発電部分を地上付近に設置でき、メンテナンスが容易である。
【０２０１】
さらにまた、バレル形状のブレードは製造が容易な上、風向計測装置等が不要で構成がシンプルであるため、製造コストとメンテナンスコストを低くすることができる。
【０２０２】
よって、本発明により、風向の影響を受けず、発電効率が高く、起動性が良好で、広い風速域において発電可能であり、かつ強風に対する安全性が高く、また大型化が容易で、ビルや家屋などの屋上へ設置可能であり、さらに低コストで製造及び運用可能な風力発電機が提供できる。
【産業上の利用可能性】
【０２０３】
本発明の垂直軸型マグナス式風力発電機は、発電効率が高く、制御が簡易な効果を発揮し、日本のような風速が低い環境の風力発電機等として有用である。
【符号の説明】
【０２０４】
１  台座
２  風車部
３  発電機
４  支持部材
５  バレル
６  支持軸
７  第１ギア
８  第２ギア
９  モータ
１０  駆動ギア
１１  カバー部材
１２  自転制御部
１３  停止時間検出部
１４  切替部
１５  風速計
１６  回転数検出部
１７  発電機制御部
１８  温度計
１９  感雪計
【図１】
2013014848.tif 000003
【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】
2013014848.tif 000017
【図１６】
2013014848.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
2013014848.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【国際調査報告】
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