(57)【要約】【課題】風車または水車により駆動される永久磁石発電機から最大出力に近似した出力を取りだすようにした分散電源用発電装置において、巻線に係わる作業工数および永久磁石型発電機を小型化し、永久磁石型発電機の価格ひいては装置価格を減少させること。【解決手段】永久磁石発電機３は風車１又は水車により駆動される。永久磁石型発電機３の複数の固定子ティースに巻かれた各ティース巻線を、ティース巻線毎に直列接続し固定子巻線とする。永久磁石型発電機３の固定子巻線の交流出力端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を第２のリアクトル５を経て第２の整流器７に接続し、直流出力を得るとともに、固定子巻線のティース巻線間の結線部分に接続したタップ出力端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を第１のリアクトル４を経て第１の整流器６に接続し直流出力を得る。第２の整流器の直流出力と第１の整流器の直流出力は加算され、外部の直流電源１３に出力される。【選択図】図１
2011103732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風車又は水車により駆動される永久磁石型発電機の固定子巻線から発生する交流電圧を整流器により整流して、直流出力を得る分散電源用発電装置であって、
上記永久磁石型発電機の複数の固定子ティースに巻かれた各ティース巻線をティース巻線毎に直列接続して固定子巻線とし、
該固定子巻線の最大誘起電圧を発生する部分に接続した交流出力端子に第２のリアクトルを介して第２の整流器を接続して、直流を出力し、
前記固定子巻線のティース巻線間の結線部分に接続したタップ出力端子に第１のリアクトルを介して第１の整流器を接続して、直流を出力し、
前記交流出力端子の直流出力と前記タップ出力端子の直流出力を加算して外部の直流電源に出力する
ことを特徴とする分散電源用発電装置。
【請求項２】
前記永久磁石型発電機は３相であり、前記固定子ティースの数は１８の整数倍であり、前記ティース巻線の６の整数倍個数を直列接続してＹ結線の前記固定子巻線とし、
各相の前記タップ出力端子は誘起電圧が前記最大誘起電圧の２／３となる結線部分に接続し、各相の前記タップ出力による電機子起磁力が軸対称となるように各相の前記ティース巻線の結線を行う
ことを特徴とする請求項１記載の分散電源用発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流速の３乗に比例するエネルギーを持つ風または水から、風車または水車により駆動される発電機を用いて最大出力を取り出すための分散電源用発電装置に関するものであり、特に、ＰＷＭコンバータを用いずに、常に、風から概略の風車最大出力を取り出して蓄電池充電を行うＰＷＭコンバータレスの分散電源用発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は先に、風車又は水車により駆動される永久磁石型発電機より、ＰＷＭコンバータを用いずに交流を直流に変換して概略の風車最大出力を取り出すための分散電源用発電装置について提案した（例えば特許文献１，２，３，４参照）。
上記特許文献１に記載のものは、永久磁石型発電機の異なる誘起電圧実効値を出力する複数の巻線の出力端子を個別のリアクトルを経て個別のダイオード整流器に各々接続し、この個別のダイオード整流器の直流出力を加算して外部に出力するように構成したものである。また、特許文献２，３に記載のものは、特許文献１に記載のものにおいて、巻線に直列に飽和リアクトルを接続するように構成したものである。
【０００３】
かかる先行技術について、図４〜図６より説明する。
図６に、風車に接続された従来の分散電源用発電装置の主回路結線図を示す。
図６において、１は風車、２０は従来の分散電源用発電装置、３１は永久磁石型発電機、４、５は第１および第２のリアクトル、６、７は第１および第２の整流器、１１は正側出力端子、１２は負側出力端子、１３は蓄電池である。図６においては、永久磁石型発電機３１は、２種類の巻数の巻線を有し、３相の場合を示している。
【０００４】
以下、図６に示す分散電源用発電装置について説明する。
図６において、永久磁石型発電機３１の巻数が少なく誘起電圧実効値の低い第１の巻線の交流出力端子Ｗ１は、第１のリアクトル４に接続され、さらに第１の整流器６に接続される。
巻数が多い第２の巻線の交流出力端子Ｗ２は、第２のリアクトル５に接続され、さらに第２の整流器７に接続される。ここで、従来の永久磁石型発電機３１内に巻かれる第１および第２の巻線間は各々絶縁されている。
上記第１、第２の整流器６、７の各々の直流側は、正側出力端子１１及び負側出力端子１２に並列接続され、各巻線の合計出力が蓄電池１３に充電される。
【０００５】
このように構成される従来の分散電源用発電装置２０より、概略の風車最大出力を得る方法を以下に示す。
図５は、風速をパラメータとした時の、風車回転数対風車出力特性の概要を説明した図である。図５において横軸は風車回転数、縦軸は風車出力を示す。
風車は、風車の形状及び風速Ｕが決まると、風車回転数Ｎに対する風車出力Ｐが一義的に定まり、例えば風速Ｕｘ及びＵｙに対する風車出力Ｐは、それぞれ図５に示される特性を持つ。そして、種々の風速に対する風車出力Ｐのピークは、図５に示すように回転数に対して３乗特性を有する最大出力曲線Ｐｔのようになる。
すなわち、図５の風車回転数対風車出力特性において、風速がＵｘの時は、風速Ｕｘの風車出力曲線と最大出力曲線Ｐｔとの交点Ｓｘに示すように、風車回転数Ｎｘにおいて、風車最大出力Ｐｘとなる。また、風速がＵｙの時は、風速Ｕｙの風車出力曲線と最大出力曲線とＰｔの交点Ｓｙに示すように、風車回転数Ｎｙにおいて風速Ｕｙでの風車最大出力Ｐｙとなる。
【０００６】
すなわち、図５の最大出力曲線の見方を変えると、風から最大出力を得るためには、風車回転数Ｎが決まると、その時の風車出力＝永久磁石型発電機入力として永久磁石型発電機入力を一義的に、最大出力曲線Ｐｔ上の値に定めれば良いことを表している。
以下では、永久磁石型発電機は損失が無いとして永久磁石型発電機入力＝永久磁石型発電機出力として説明する。
【０００７】
図４は、先行技術が対象とする分散電源用発電装置２１の直流出力を蓄電池等の定電圧源に接続し、風車回転数と永久磁石型発電機回転数を同一とした場合の説明図である。
図４において、横軸は風車回転数、縦軸は出力を示し、Ｐｔは図５に示した最大出力曲線を示し、Ｐｓは図６の分散電源用発電装置により得られる近似出力曲線を示す。
図６に示す分散電源用発電装置２１の永久磁石型発電機３１の第１および第２の巻線の各出力は、各巻線の誘起電圧実効値の違い、および各巻線内部インダクタンスと各出力端子Ｗ１．Ｗ２に接続されるリアクトル４，５のインダクタンスによる電圧降下の違いのために、それぞれ図４の風車回転数対出力特性に示すＰ１、Ｐ２のようになる。
【０００８】
風車回転数Ｎが低い場合には、従来の永久磁石型発電機３１内の第１および第２の巻線の発生電圧がバッテリ電圧Ｖｂより低いために、蓄電池１３には充電されない。
しかし、風車回転数Ｎが上昇して、Ｎ２付近になると、第２の巻線に電流が流れ始め、風車回転数Ｎの上昇と共に電流が上昇し、第２の巻線による出力はＰ２のようになる。
この時、風車回転数Ｎが上昇して誘起電圧が上昇しても、蓄電池電圧は、ほぼ一定であるが、第２の巻線のインダクタンスおよび第２のリアクトル５によるインダクタンスが周波数に比例するために、出力Ｐ２は漸増するに留まる。
第１の巻線の誘起電圧は第２の巻線の誘起電圧よりも低いが、さらに回転数Ｎが上昇することにより出力が取れ始める。しかし、第１の巻線の内部インダクタンスおよび第１のリアクトル４のインダクタンスが小さいために大きな出力が取れる。
これにより、永久磁石型発電機３１内の第１、第２の巻線の出力Ｐ１、Ｐ２を加算して得られる合計出力は図４に示す近似出力曲線Ｐｓとなる。すなわち、第１、第２の巻線の発生電圧、リアクトル４，５の値を選定することにより、最大出力曲線Ｐｔに近似した出力を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−６４９２８号公報
【特許文献２】特開２００５−１１０４７４号公報
【特許文献３】特開２００６−３４０３８号公報
【特許文献４】特開２００７−９７２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、以上のような分散電源用発電装置より概略の風車最大出力を得る時、従来の永久磁石型発電機は、相互に絶縁された２種類以上の巻線を有する。
そのために、永久磁石型発電機の巻線作業工数および巻線相互間の絶縁作業工数が増加し、さらに、巻線収納スペースが増加するために永久磁石型発電機の体積が大きくなる要因となっていた。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、従来の永久磁石型発電機の巻線に係わる作業工数および永久磁石型発電機の体積を減らして、永久磁石型発電機の価格ひいては装置価格を減少させることができる分散電源用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】
【００１１】
本発明においては、上記課題を次のように解決する。
（１）風車又は水車により駆動される永久磁石型発電機の固定子巻線から発生する交流電圧を整流器により整流して、直流出力を得る分散電源用発電装置において、上記永久磁石型発電機の複数の固定子ティースに巻かれた各ティース巻線をティース巻線毎に直列接続して固定子巻線とする。
上記固定子巻線の最大誘起電圧を発生する部分に接続した交流出力端子に第２のリアクトルを介して第２の整流器を接続して直流を出力し、前記固定子巻線のティース巻線間の結線部分に接続したタップ出力端子に第１のリアクトルを介して第１の整流器を接続して直流を出力し、前記交流出力端子の直流出力と前記タップ出力端子の直流出力を加算して外部の直流電源に出力する。
そして、風車の形状により定まる風車回転数対風車最大出力特性に近似した出力特性になるように、上記固定子巻線の巻数、第１、第２のリアクトルの値を選定する。
（２）上記（１）において、永久磁石型発電機を３相として、前記固定子ティースの数を１８の整数倍とし、一相当たりのティース数が６の整数倍になるようにする。
そして、上記６の整数倍個数のティースに巻かれた巻線を直列接続してＹ結線の固定子巻線とし、各相の前記タップ出力端子を、誘起電圧が、前記最大誘起電圧の略２／３となる結線部分に接続し、各相の前記タップ出力による電機子起磁力が軸対称となるように各相の前記ティース巻線の結線を行う。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）本発明においては、タップ付き永久磁石型発電機の固定子巻線を１種類の巻線で構成し、この巻線の全巻線の誘起電圧を利用した高い誘起電圧実効値を交流出力端子より発生させ、また、この固定子巻線にタップを設けて低い誘起電圧実効値をタップ出力端子より発生させるようにした。
このように構成したタップ付き永久磁石型発電機と、リアクトルおよび整流器の組み合わせにより構成される分散電源用発電装置は、高い誘起電圧実効値を発生させる交流出力端子に直列に接続した、大きなインダクタンス値を有する第２のリアクトルおよび第２の整流器により、タップ付き永久磁石型発電機の低い回転数領域から小さな直流出力を発生させることができ、また、低い誘起電圧実効値を発生させるタップ出力端子に直列に接続した、小さなインダクタンス値を有する第１のリアクトルおよび第１の整流器により、タップ付き永久磁石型発電機から、前記回転数領域より高い回転数領域から大きな直流出力を発生させることができ、上記固定子巻線の巻数、タップ出力端子の結線位置、第１、第２のリアクトルの値を適切に選定することにより、風車回転数対風車最大出力特性に近似した出力特性を得ることができる。
特に、固定子巻線が１種類であるために永久磁石型発電機の巻線に係わる作業工数が減少し、さらに、巻線収納スペースが減少するために永久磁石型発電機の体格を減らして、発電機価格ひいては分散電源用発電装置価格を減少させることができる。
（２）３相巻線を有する永久磁石型発電機を用い、固定子ティースの数を１８の整数倍とし、このティース巻線の６の整数倍個数を直列接続してＹ結線の固定子巻線とし、各相の前記タップ出力端子を、誘起電圧が前記最大誘起電圧の２／３となる結線部分に接続し、各相の前記タップ出力による電機子起磁力が軸対称となるように各相の前記ティース巻線の結線を行うことにより、最大出力曲線Ｐｔと近似出力曲線Ｐｓの乖離を小さくすることができる。また、各固定子ティースに巻かれる各ティース巻線の結線を磁気的にバランスさせることで、振動・騒音を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例に係る分散電源用発電装置の主回路を説明する図である。
【図２】本発明の実施例に係る分散電源用発電装置の永久磁石型発電機の巻線配置を説明する図である。
【図３】本発明の実施例に係る分散電源用発電装置の永久磁石型発電機の巻線結線を説明する図である。
【図４】分散電源用発電装置のバッテリ等の定電圧源への出力を説明するための図である。
【図５】風速をパラメータとした時の、風車回転数対風車出力特性の概要を説明する図である。
【図６】従来の分散電源用発電装置の主回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、風車又は水車により駆動されて永久磁石型発電機の固定子巻線より直流出力を得る分散電源用発電装置において、巻線に係わる作業工数を減少させ、また、装置の小型化を図るため、永久磁石型発電機の複数の固定子ティースに巻かれたティース巻線をティース巻線毎に直列接続して固定子巻線とし、該固定子巻線の最大誘起電圧を発生するティース巻線端から交流電圧を取り出すとともに、固定子巻線の任意のティース巻線間の結線部分から取り出したタップ出力端子より交流出力を取り出し、この交流電圧を、それぞれ第２、第１のリアクトルを介して第２、第１の整流器に与えて直流出力を得て、これを加算することにより、風車回転数対風車最大出力特性に近似した出力特性を得るようにしたものであり、以下の本発明の具体的な実施例について説明する。
なお、以下では、風車に適用した場合について説明するが、水車にも同様に適用することができる。
【００１５】
図１は、本発明の実施例の分散電源用発電装置を主回路構成を示す図である。同図において、１は風車、２は分散電源用発電装置、３は風車１により回転するタップ付き永久磁石型発電機、４、５は第１および第２のリアクトル、６、７は第１および第２の整流器、１１は正側出力端子、１２は負側出力端子、１３は蓄電池である。
この例では、永久磁石型発電機３は３相であり、３相の巻線Ｍ１〜Ｍ３はそれぞれタップＡ〜Ｃを有し、Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１はタップ出力端子、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２は交流出力端子であり、前記図６と同一番号は同一構成部品を表す。
【００１６】
以下、図１について説明する。
ここでタップ出力端子Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１の取り出し方を説明しやすいように、タップ付き永久磁石型発電機３の固定子巻線Ｍ１〜Ｍ３において、各ティース（図２参照）に巻かれた巻線（ティース巻線という）の巻線径および巻数は同一であり３相の集中巻を有するものとして説明する。したがって、各相の固定子ティースの数とティース巻線の数は同一となり、全体のティース数、ティース巻線数は３の倍数となる。
本実施例において、タップ付き永久磁石型発電機３の複数の固定子ティースに集中巻された各相の各ティース巻線をティース巻線毎に直列接続して、図１に示すようにＹ結線の固定子巻線とする。
このＹ結線の固定子巻線において、各相のティース巻線の誘起電圧を加算して最大誘起電圧を発生するティース巻線端から取り出した交流出力端子Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２に、第２のリアクトル５を直列接続する。この第２のリアクトル５に第２の整流器７を直列接続し、上記交流出力を整流して直流出力を得る。
【００１７】
また、タップ付き永久磁石型発電機３のＹ結線固定子巻線において、各相の任意のティース巻線間の結線部分から取り出したタップ出力端子Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１に、第１のリアクトル４を直列接続する。この第１のリアクトル４に第１の整流器６を直列接続し、タップ出力端子より得られる交流出力を整流して直流出力を得る。
このように取り出されるタップ出力端子Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１による誘起電圧値は、交流出力端子Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２により発生する誘起電圧値よりも、少なくとも１個のティース巻線により発生する誘起電圧値以上の低い電圧値となる。
分散電源用発電装置２は、交流出力端子Ｕ２, Ｖ２, Ｗ２の直流出力とタップ出力端子Ｕ１, Ｖ１, Ｗ１の直流出力を加算して、正側出力端子１１および負側出力端子１２を経て外部の直流電源である蓄電池１３に出力する。
【００１８】
図１の分散電源用発電装置の動作は、前記図６で説明したのと同様であり、前述したように、風車回転数Ｎが低い場合には、交流出力端子Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２及びタップ出力端子Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１の発生電圧がバッテリ電圧Ｖｂより低いために、蓄電池１３には充電されない。
しかし、風車回転数Ｎが上昇して、Ｎ２付近になると、交流出力端子Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２に電流が流れ始め、風車回転数Ｎの上昇と共に電流が上昇し、交流出力端子Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２による出力は前記図４のＰ２のようになる。ここで、風車回転数Ｎが上昇して誘起電圧が上昇しても、巻線のインダクタンスおよび第２のリアクトル５によるインダクタンスが周波数に比例するために、出力Ｐ２は漸増するに留まる。
タップ出力端子Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１の発生電圧は交流出力端子Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２の誘起電圧よりも低いが、さらに回転数Ｎが上昇することにより出力が発生し始める。しかし、巻線の内部インダクタンスおよび第１のリアクトル４のインダクタンスが小さいために大きな出力が得られる。
これにより、永久磁石型発電機３の交流出力端子Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２及びタップ出力端子Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１の出力Ｐ１、Ｐ２を加算して得られる合計出力は図４に示す近似出力曲線Ｐｓとなる。
【００１９】
以上は、３相で説明したが単相、２相、および全ての相数で、同様にタップ付き永久磁石型発電機が構成できる。
また、例えば３相の分布巻きでも１極対分の１相の巻線を、上記で説明した集中巻線のティース巻線と同等に扱うことによって、同様にタップ付き永久磁石型発電機が構成できる。
【００２０】
図２は、図１に示した分散電源用発電装置の永久磁石型発電機を、１２極１８ティースのタップ付き永久磁石型発電機で構成した場合の、３相ティース巻線配置を説明するための図である。
同図において、２１は永久磁石を有する回転子、２２は固定子、２３はティース、２４はティース巻線であり１８個のティース巻線（Ｒ１〜Ｔ６）が図示されている。
図３は、図２の各ティース巻線２４をＹ結線してＹ結線固定子巻線の形成を説明するための図である。
同図において、各ティース巻線２４（Ｒ１〜Ｔ６）は図２と同一構成部品を表し、Ｕ２, Ｖ２, Ｗ２は交流出力端子、Ｕ１, Ｖ１, Ｗ１はタップ出力端子であり、図１と同一構成部品を表す。
【００２１】
以下、図２および図３を図１を参照して説明する。
風車の最大出力曲線Ｐｔは、前記図４に示したように回転数に対して３乗特性を有するため、風力用発電装置においては、風車定格回転数Ｎｚ（定格風速に対する風車の回転数の値）の１／３程度の回転数から発電を開始すれば十分である。
すなわち、風車定格回転数Ｎｚの１／３の回転数では、風車出力は定格回転数における風車出力の（１／３）３＝１／２７程度となり、これ以下の風速では発電をしなくても効率はそれほど低下しない。
従って、発電機電圧が蓄電池電圧を超えて電流が流れ、発電を開始する風車回転数Ｎ２は、定格風車回転数Ｎｚの１／３程度に決定される。なお、風車定格回転数Ｎｚの１／４程度の回転数から発電を開始するようにしてもよいが、この場合、風車定格回転数Ｎｚの１／４の回転数では、風車出力は定格回転数における風車出力の１／６４しか得られないので意味がない。
【００２２】
また、シミュレーション等により検討した結果、図４に示す風車定格回転数Ｎ１付近の最大出力曲線Ｐｔと近似出力曲線Ｐｓの乖離部分を小さくし、リアクトルにより近似出力曲線Ｐｓが最大出力曲線Ｐｔより大きくならないようにするためには、風車回転数Ｎ１を図４に図示するような定格風車回転数Ｎｚに対して３／５（＝Ｎ１／Ｎｚ）程度の比率にするのが良いことが分かった。
以上のことから、図４のごとき近似出力曲線Ｐｓを実現するために、本実施例では図２に示す１２極１８ティースのタップ付き永久磁石型発電機３の構成とした。
【００２３】
図２において、タップ付き永久磁石型発電機３の固定子２２の各ティース２３には、同一の巻数が集中巻に巻かれて各ティース巻線を構成している。
Ｕ相のティース巻線（Ｒ１〜Ｒ６）、Ｖ相のティース巻線（Ｓ１〜Ｓ６）、Ｗ相のティース巻線（Ｔ１〜Ｔ６）は、図３のごとく中性点Ｓを用いてＹ結線される。
すべての各相のティース巻線（Ｒ１〜Ｔ６）を利用して得られる高い誘起電圧実効値は、交流出力端子Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２より出力される。
Ｕ相ティース巻線のＲ５ティース巻線とＲ３ティース巻線の結線部分Ａにタップ出力端子Ｕ１を接続して、４個のティース巻線分の誘起電圧を加算して出力することにより、交流出力端子Ｕ２の誘起電圧実効値よりも低い誘起電圧実効値が出力される。
Ｖ相およびＷ相についても同様にタップ出力端子Ｖ１およびＷ１から低い誘起電圧実効値が出力される。
【００２４】
図１および図３において、交流出力端子Ｕ２, Ｖ２, Ｗ２は、第２のリアクトル５を経て第２の整流器７より蓄電池１３に直流出力される。すなわち、図４に示す出力Ｐ２が、出力される。
また、タップ出力端子Ｕ１, Ｖ１, Ｗ１は、第１のリアクトル４を経て第１の整流器６より蓄電池１３に直流出力される。すなわち、図４に示す出力Ｐ１が出力される。そして、出力Ｐ１およびＰ２の合計出力が分散電源用発電装置２の出力となる。
【００２５】
図３に示すティース巻線の結線例においては、タップ出力端子Ｕ１, Ｖ１, Ｗ１の誘起電圧実効値は交流出力端子Ｕ２, Ｖ２, Ｗ２の値よりも２／３の値となる。したがって、図４に示すような発電を開始する風車回転数Ｎ２とＮ１を満足できる交流出力端子誘起電圧およびタップ出力端子誘起電圧を発生できる。
また、図３における各相ティース巻線の結線は、電機子起磁力のアンバランスが原因となる騒音が発生しないように、タップ出力端子を流れる電流はティース巻線Ｒ１, Ｓ１, Ｔ１とＲ１, Ｓ２, Ｔ２の組、およびティース巻線Ｒ４, Ｓ４, Ｔ４とＲ５, Ｓ５, Ｔ５の組に流して軸対称を保っている。
【００２６】
このように、タップ付き永久磁石型発電機の固定子ティースを１８（一相当たりの巻線数は６）にし、４個のティース巻線分の誘起電圧を加算して、各相タップ出力端子を構成することにより、タップ出力端子Ｕ１, Ｖ１, Ｗ１の誘起電圧実効値を交流出力端子Ｕ２, Ｖ２, Ｗ２の２／３にすることができ、最大出力曲線Ｐｔと近似出力曲線Ｐｓの乖離部分を小さくし、各固定子ティース２３に巻かれる各ティース巻線２４の結線を磁気的にバランスするようにして、振動・騒音を減少させることができる。
なお、上記固定子ティースを１８の整数倍とし、一相当たりのティース数が６の整数倍になるようにし、上記６の整数倍個数のティースに巻かれた巻線を直列接続して交流出力端子Ｕ２, Ｖ２, Ｗ２とし、また、４個の整数倍のティース巻線分の誘起電圧を加算して、タップ出力端子Ｕ１, Ｖ１, Ｗ１を構成し、タップ出力端子Ｕ１, Ｖ１, Ｗ１の誘起電圧が、交流出力端子Ｕ２, Ｖ２, Ｗ２の略２／３となるようにしてもよい。
【００２７】
また、最大出力曲線Ｐｔと近似出力曲線Ｐｓの乖離部分が少し大きくなるが、各相タップ出力端子を構成して、本発明の分散電源用発電装置を実現する方法として以下の方法がある。
タップ付き永久磁石型発電機の固定子ティースが２４の整数倍の場合は、６個の整数倍のティース巻線分の誘起電圧を加算して得られるタップ出力端子の誘起電圧実効値は、交流出力端子の値よりも３／４の値となるタップ出力端子を構成できる。
固定子ティースが３０の整数倍の場合にも、６個の整数倍のティース巻線分の誘起電圧を加算して得られるタップ出力端子の誘起電圧実効値は、交流出力端子の値よりも３／５の値となるタップ出力端子を構成できる。
固定子ティースが４２の整数倍の場合は、８個の整数倍のティース巻線分の誘起電圧を加算して得られるタップ出力端子の誘起電圧実効値は、交流出力端子の値よりも４／７の値となるタップ出力端子を構成できる。
固定子ティースが４８の整数倍の場合にも、１０個の整数倍のティース巻線分の誘起電圧を加算して得られるタップ出力端子の誘起電圧実効値は、交流出力端子の値よりも５／８の値となるタップ出力端子を構成できる。
このような場合にも、同様に、磁気的にバランスさせることができる。
【００２８】
以上の実施例では、交流出力端子Ｕ２, Ｖ２, Ｗ２とタップ出力端子Ｕ１, Ｖ１, Ｗ１を共に３相出力とする場合について説明したが、小さな出力である交流出力端子のみを単相で構成して部品点数を減らし、大きな出力であるタップ出力端子は従前通り３相で構成することも可能である。
例えば、図１において、交流出力端子のＵ２とＶ２のみに単相リアクトルと単相整流器を接続して直流出力を得るようにし、タップ出力端子Ｕ１, Ｖ１, Ｗ１については、図１に示したように３相のリアクトルと３相の整流器を接続して直流出力を得るようにしてもよい。このとき、図２および３のティース巻線Ｔ３とＴ６には電流が流れないが、ラジアル方向の磁気的なバランスが崩れることはない。
【００２９】
また、以上の実施例では、タップ出力端子が１種類の場合について説明したが、タップ出力端子を２箇所から取り出し、交流出力端子を含めて３種類の誘起電圧実効値を発生させるように構成することもできる。
例えば、図３において、ティース巻線Ｒ２とＲ４、Ｓ２とＳ４、およびＴ２とＴ４の結線部分から第２のタップ出力端子を出すことによって、高価となるが近似出力曲線Ｐｓを最大出力曲線Ｐｔにより近づけた特性の分散電源用発電装置を実現できる。
さらに、特許文献２，３に示されるように、リアクトルとして飽和リアクトルを利用することもでき、このように構成することにより、さらに近似出力曲線Ｐｓを最大出力曲線Ｐｔに近付けて、より大きな風車出力を得ることも可能となる。
また、特許文献４に示されるように、ギャップ磁束の減少を防ぎ、磁束の増加を図るために直列にコンデンサを接続する方法にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上、本発明のタップ付き永久磁石型発電機の固定子巻線は１種類の巻線で構成され、この巻線の各相の全巻線を利用して高い誘起電圧実効値を交流出力端子より発生させ、また、この巻線の結線部分にタップを設けて低い誘起電圧実効値をタップ出力端子より発生させることで、巻線に係わる作業工数を減少させ、装置の小型化を図りながら、出願人が先に提案した分散電源用発電装置と同じ作用をさせることができる。
この結果、本発明の分散電源用発電装置は、単相、３相に係らず適用できる事は勿論であり、実用上、極めて有用性の高いものである。
さらに、川や潮流の流れの中に設置する水車も流速に対して３乗出力特性を有するので、風車に限らず水車にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１                風車
１１              正側出力端子
１２              負側出力端子
１３              蓄電池
２                分散電源用発電装置
２０              従来の分散電源用発電装置
２１              永久磁石を有する回転子
２２              固定子
２３              ティース
２４              ティース巻線
３                タップ付き永久磁石型発電機
４                第１のリアクトル
５                第２のリアクトル
６                第１の整流器
７                第２の整流器
【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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