(57)【要約】【課題】定格の回転時において効率の良い風力発電を行うことと、風が微弱な時期から風車が回転でき強風となっても発電が継続できることが、課題である。【解決手段】風車の羽根の翼端を連結し永久磁石を配設した回転ダクトと、回転ダクトの外側に電磁石を配置したシュラウドを準備し、永久磁石と電磁石との垂直方向の間隙は、間隙保持用ベアリングで常に一定に保ちつつ周速を利用した効率の良い発電を行うとともに、電磁石及び間隙保持用ベアリングを伸縮自在な腕を有する保持骨格を介してシュラウドに接続し、永久磁石と電磁石との水平距離を保持骨格の伸縮自在な腕の長さを随時変更することによって永久磁石と電磁石との電磁的粗密を調整して、風が微弱な時期から強風まで発電を継続する。【選択図】図６６
2008157041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線をする軸部を有し、軸部の長手方向の両外側に軸部の径よりも大きな径を持つフランジ部を有し、さらにフランジ部の外側端部にそれぞれ１つずつの計２つの車輪部を有する軸心の当該軸部に巻線を行い、これを電車車輪型の電磁石としたものと、中央部に上面から底面まで貫く電磁石を設置するための穴（以下、「設置穴」）を有し、底面方向に突出部を有する小さなベアリングを内蔵したケースを有し、電磁石を載せるための台座となるものを間隙保持用ベアリングとしたものとを備えるとき、２個の間隙保持用ベアリングをベアリングの突出部が外側となるようにして向き合わせ、それぞれの設置穴に１個の電車車輪型の電磁石の両端の車輪部をそれぞれ嵌入して、電磁石と永久磁石との対向する磁化方向の端部にあって最も強く磁力を発揮する面（以下、「作用面」、電磁石と永久磁石に共通）の間隙を構成するところの一組の装置と成して、垂直軸風車ではシュラウドの上部と、水平軸風車ではシュラウドの前部と接触する回転ダクトの上部または前部の周回する張り出し部（以下、「上部ハンガー／前部ハンガー」）と、垂直軸風車ではシュラウドの下部と、水平軸風車ではシュラウドの後部と接触する回転ダクトの下部または後部の周回する張り出し部（以下、「下部ハンガー／後部ハンガー」）とが作る空間に挿入する形でシュラウドの内周部に配設したことを特徴とし、回転する上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとに配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配設した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置。
【請求項２】
巻線をする軸部を有し、軸部の長手方向の両外側に軸部の径よりも大きな径を持つフランジ部を有し、さらにフランジ部の外側端部にそれぞれ１つずつの計２つの車輪部を有する軸心の当該軸部に巻線を行い、これを電車車輪型の電磁石としたものと、概ねコの字型をした側面の形状で、コの字の垂直部分を背部とした場合のやや背部に近い中央部に電車車輪型の電磁石の車輪部を取り付けるための上下２つのスリット状の設置穴を有し、背部から遠い端部に設置穴と連続してフリーアクションベアリングを取り付けるための上下２つのスリット状のフリーアクションベアリング設置穴を有し、コの字の板の背部をシュラウドの内周部に固定する電磁石フリーアクションベアリング支え板と、フリーアクションベアリングとを備えるとき、電磁石フリーアクションベアリング支え板の上下２つの設置穴に１個の電車車輪型の電磁石の両端のそれぞれの車輪部を、上下２つのフリーアクションベアリング設置穴にそれぞれ１個ずつの計２個のフリーアクションベアリングとを設置して、電磁石と永久磁石との対向する作用面の間隙を構成するところの一組の装置と成して、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとが作る空間に挿入する形でシュラウドの内周部に配設したことを特徴とし、回転する上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとに配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配設した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置。
【請求項３】
巻線をする軸部を有し、軸部の長手方向の両外側に軸部の径よりも大きな径を持つフランジ部を有し、さらにフランジ部の外側端部に少なくとも１つの車輪部を有する軸心の当該軸部に巻線を行い、これを電車車輪型の電磁石としたものと、中央部に設置穴を有し、底面方向に突出部を有する小さなベアリングを内蔵したケースを有し、電磁石を載せるための台座となる間隙保持用ベアリングとを備えるとき、間隙保持用ベアリングの設置穴の上面から底面に向けて電車車輪型の電磁石の車輪部を嵌入させ、電磁石と永久磁石との対向する作用面の間隙を構成するところの間隙保持用ベアリング１個と、電車車輪型の電磁石１個とで一組の装置と成して、二組を間隙保持用ベアリングのベアリングの突出部が互いに向き合う形でシュラウドの内周部に配設したことを特徴とし、回転ダクトや円環の円周を周回するひれ状の突部（以下、「リング板」）に配設した永久磁石の配列面を二組でもって、垂直軸風車では上下から、水平軸風車では前後から挟む形で取り付けて、回転するリング板に配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配設した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置。
【請求項４】
側面の形状がＵ字型や馬蹄型をしていて巻線をする軸部を有し、軸部の長手方向の両端部にそれぞれの作用面を内側方向に互いに向き合った２つの車輪部を有する軸心の当該軸部に巻線を行い、これを略Ｕ字型の電磁石としたものと、電磁石を載せる台座となる間隙保持用ベアリングとを備えるとき、２個の間隙保持用ベアリングをベアリングの突出部が内側となるようにして向き合わせ、１個の略Ｕ字型の電磁石の２つの車輪部を１つずつ、間隙保持用ベアリングのそれぞれの設置穴に嵌入して、電磁石と永久磁石との対向する作用面の間隙を構成するところの一組の装置と成して、シュラウドの内周部に配設したことを特徴とし、回転ダクトや円環のリング板に配設した永久磁石の配列面を、垂直軸風車では上下から、水平軸風車では前後から挟む形で取り付けて、回転するリング板に配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配設した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置。
【請求項５】
巻線をする軸部を有し、軸部の長手方向の両外側に軸部の径よりも大きな径を持つフランジ部を有し、さらにフランジ部の外側端部に少なくとも１つの車輪部を有する軸心の当該軸部に巻線を行い、これを電車車輪型の電磁石としたものと、概ねコの字型をした側面の形状で、コの字の垂直部分を背部とした場合のやや背部に近い中央部に電車車輪型の電磁石の車輪部を取り付けるための１つの設置穴を有し、背部から遠い端部にフリーアクションベアリングを取り付けるための１つのフリーアクションベアリング設置穴を有し、コの字の板の背部をシュラウドの内周部に固定する板を電磁石フリーアクションベアリング支え板としたものと、フリーアクションベアリングとを備えるとき、電磁石フリーアクションベアリング支え板の厚みとフリーアクションベアリングを取り付けた板面からベアリング遠端までの高さであるベアリングの突出量とを加算した長さから、車輪部の長さを減算した差分の長さをもって、電磁石と永久磁石との対向する作用面の間隙を構成するところの電磁石フリーアクションベアリング支え板の設置穴に１個の電車車輪型の電磁石を、フリーアクションベアリング設置穴に１個のフリーアクションベアリングとを設置して一組の装置と成して、二組をフリーアクションベアリングのベアリングの突出部が互いに向き合う形でシュラウドの内周部に配設したことを特徴とし、回転ダクトや円環のリング板に配設した永久磁石の配列面を二組でもって、垂直軸風車では上下から、水平軸風車では前後から挟む形で取り付けて、回転するリング板に配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配設した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置。
【請求項６】
地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、請求項１の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項７】
地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、請求項２の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項８】
地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、請求項３の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項９】
地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、請求項４の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１０】
地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、請求項５の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１１】
互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、請求項１の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１２】
互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、請求項２の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１３】
互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、請求項３の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１４】
互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、請求項４の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１５】
互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、請求項５の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１６】
請求項１、請求項３、請求項４の仕組みで電磁石と間隙保持用ベアリングとをシュラウドの内周部に取り付ける場合において、伸縮自在な腕（以下、「伸縮腕部」）を少なくとも二組有し、一方の伸縮腕部で間隙保持用ベアリングを保持し、他方の伸縮腕部で間隙保持用ベアリングや電磁石を保持した状態でシュラウドに接続し、永久磁石と電磁石との間隙（垂直距離）を保持したまま伸縮腕部を伸縮することによって、永久磁石と電磁石との水平距離を調整して、永久磁石と電磁石との電磁的結合度を変更することができることを特徴とする保持骨格。
【請求項１７】
シュラウドと回転ダクトを有する風車において、歯車を具備した回転自在な翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に羽根を取り付け、翼端取付具の歯車を回転ダクトの内周部に設置した電動機や空気タービンに取り付けられたウォームギアで回転することによって、羽根の迎角を随時変更できることを特徴とした水平軸風車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地上に対して回転する羽根の翼端部を連結した回転ダクトや円環に配設した永久磁石と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドか、もしくは回転する回転ダクトや円環と反対方向へ回転可能なシュラウドに配設した発電コイルや電磁石（以下、鉄心の有無や通電の有無にかかわらず「電磁石」で総称することがある）との間の磁力線の変化を利用して発電する風力発電装置と、その構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
風車を揚水や灌漑あるいは製粉等の動力源として使用することは、紀元前から広く行われていた。しかし、発電に利用するようになったのは比較的新しく、１８９１年にデンマークのポール・ラ・クール（Ｐｏｕｌ  ｌａ  Ｃｏｕｒ）が作った風車からといわれている。当時に作られた風車は、水平軸風車に抗力羽根を取り付け、直流発電機を接続するものであった。じ後、水平軸風車には、航空機の翼やプロペラと同じ揚力を発生して回転する揚力羽根が使われるようになった。また、垂直軸風車にも改良が加えられ、抗力をより有効に使用できるサボニウス型や、垂直軸に揚力羽根を取り付けたダリウス型やジャイロミル型が現れ、また発電機も誘導型交流発電機や同期型交流発電機とコンバーターとの組合せとなって効率の良いものとなってきた。
【０００３】
風力発電においては、風の力で圧電素子を振動させて発電する装置や静電気を発生させて発電する装置もあるが、一般には、永久磁石が作る磁界の中を巻線状にした導線を走らせて磁界を導線が切る際の誘導電流を利用する。通常、発電機は、風車によって回転する回転軸に接続する。したがって、発生する電力の大きさは、磁界を横切る導線の速度に比例するので、風車の回転軸に接続した発電機の場合には、その発電効率を高めようとすると、発電機の回転軸の速度を増すことが必要なので、風車の回転軸の回転速度が高い風車形式の選択や翼型の選択、あるいは増速装置の取り付けや発電機の極数の増加を模索してきた歴史がある。
【０００４】
風車は、概略、水平軸風車と垂直軸風車に区分され、水平軸風車には、抗力羽根を有する多翼型、オランダ型、セイルウイング型、揚力羽根を有するプロペラ型があって、回転する際に、風の方向に各羽根が正対して（ただし、多翼型のアメリカ型は、尾羽を操作して風に平行や斜めにして使用することが多い）全部の面でトルクを発生するので風の利用効率がよい。しかしながら、風の方向に正対することが条件となるので、通常、旋回装置を伴う必要がある。水平軸風車のうち、一方の抗力羽根は、周速比が１を超えることができないが、トルクが高く、風速３ｍ／ｓ未満の風でも回転することがあってカットイン風速も低い。他方の揚力羽根は、周速比が５程度まであって、回転軸の回転数を上げるができるので発電に適するが、トルクは低く、当初から負荷をかけすぎた場合、初動としての励起が必要であり、航空機で見られる翼の失速速度と同様、ある程度の風速がないと回すことができないので、カットイン風速が高い。また、垂直軸風車は、どの方向からの風にも対応できるが、風の約半分しか利用できないので効率が悪い。垂直軸風車にも水平軸風車同様、抗力羽根と揚力羽根があり、その特性は水平軸風車の場合と同様であるが、発電機の回転軸速度の得易さから商用に供する大型のものは、ダリウス型かジャイロミル型が使用される。
【０００５】
発電する部分を、直流発電機（直流電動機）や誘導発電機（誘導電動機）あるいは同期発電機（同期電動機）とし、回転軸に接続して発電する通常の風力発電装置においては、発電効率を上げるためには、発電機の回転軸の回転速度を向上させることが必要である。よって、回転速度が大きくできる水平軸風車の揚力羽根であるプロペラ型を採用した発電例が多いが、プロペラ型はトルクが低い欠点をもつ。また、プロペラ型は、回転半径が大きいほどトルクは大きくなるが回転速度は遅くなる。また、同じ回転半径の場合には、羽根の枚数が多いほどトルクは大きくなるが回転速度は遅くなる。このようにプロペラ型では、小さな回転半径ではトルク不足となり、大きい回転半径のものは回転数が上がらずトルクと回転数との両立が難しい。したがって、その両方をできるだけ両立させるために大きな回転半径で羽根の枚数を１枚にしたプロペラ型も存在する。しかしながら、一般には、誘導発電機や６極程度の同期発電機の場合、プロペラ型の羽根を大きな回転半径の３枚程度とし、プロペラの回転軸に５倍程度の増速機を介在させてから発電機を回すことが多い。また、同期発電機の極数を４０〜６０極程度まで増加して、増速機を介さないで発電する場合もある。
【０００６】
特許文献８と特許文献３８は、水平軸風車の揚力羽根のプロペラ型において、トルクを向上させるために、ナセルの風上側であるアップウインド側と風下側であるダウンウインド側にプロペラ型の揚力羽根を一組ずつ計二組設置し、機械的に出力を引き出した例である。一方の特許文献３８は、アップウインド側の揚力羽根の回転方向とダウンウインド側の揚力羽根の回転方向が同一方向である。しかしながら、ダウンウインド側の揚力羽根は、アップウインド側の揚力羽根の後流とナセルや支柱の作る渦流の影響を受けて、回転数の低下が避けられないので、両方の揚力羽根の出力を一つにする場合には、差動装置の一つである差動歯車（デファレンシャルギア）を介してから増速機に繋いで発電する仕組みを有する。他方の特許文献８は、ナセルを挟んだアップウインド側とダウンウインド側の揚力羽根が同軸で逆回転（以下、「同軸反転」）するタイプである。この場合にも、ダウンウインド側の揚力羽根は、アップウインド側の揚力羽根及びナセルや支柱の作る渦流の影響を受ける。よって、二組の揚力羽根には回転速度に大きな差が出るが、両方の出力は傘歯車をもって直接発電機の回転軸に接続されている。このため、傘歯車は、ナセル前後の二つの揚力羽根の異なる回転速度やトルクを調整することとなるので大きい無理な力がかかり、長期間使用することは極めて困難な仕組みとなっている。また、特許文献８は、アップウインド側の揚力羽根とダウンウインド側の揚力羽根が同軸反転するために、回転軸の回転速度が２倍となるので増速機を不要にする、と受けとれる主張を記述をしているが、機械的に出力を引き出す場合には、同一方向回転であろうと同軸反転であろうと、出力軸の回転数は、揚力羽根が一組の場合とほぼ同じか、あるいはダウンウインド側の羽根の速度がブレーキとなって、一組の場合よりも遅いのであって、二組の揚力羽根を同軸反転で用いることだけをもって、増速機が不要となるとの理由を構成することはできない。
【０００７】
特許文献２５と特許文献３５と特許文献３７は、垂直軸風車の抗力羽根を上下に二組、特許文献１１と特許文献１８と前記の特許文献３７は、水平軸風車の揚力羽根を前後に二組有し、それぞれの羽根の一方に永久磁石を、他方に巻線を行ったコイルを接続して同軸反転させ、互いの相対速度をほぼ２倍にして発電を行うものである。この方法は、逆回転する回転軸の出力を機械的に接続して取り出すのと異なり、相対速度の増加が見込める優れた方法である。ただし、これらの特許文献の永久磁石の端部にあって最も強力に磁力を発揮する面（以下、「作用面」。永久磁石と電磁石とに共通）と電磁石との対向（対面）する作用面は、通常の電動機と同様、遠心力による伸張や温度変化による伸縮の影響を受けやすい回転面の直径方向に並んでいるので、永久磁石と電磁石との対向する作用面が作る間隙（空隙）が、遠心力や温度変化によっても影響を受けることが少ない比較的小さな直径の場合においてのみ可能であって、大きな直径では実行困難である。
【０００８】
特許文献４０は、風力発電（含む、水力発電）において、垂直軸風車の抗力羽根の回転する周辺部分の速さ（以下、「周速」）を電磁的に利用して発電する仕組みを開示している。周速を利用する仕組みは、抗力羽根である方形パドルの外側を円板（以下、「円環」）で連結し、そこへ発電の仕組みを組み込む場合と、最外周部の円形パドルの直近の回転軸側に円環を設けて発電の仕組みを取り付ける場合の２例を示してある。明細書の特許請求の範囲や発明の詳細な説明には、この発明の特徴である重要な４点が記載されている。すなわち、１番目は、永久磁石や電磁石は、回転する羽根の周辺部分の円環に円形に配設していること。２番目は、その円環に磁石を配設したことに基づき羽根の周速を利用して発電すること。３番目は、永久磁石や電磁石を配設した円環を複数枚重ねて発電すること。４番目は、内側の方形パドルの風車と外側の円形パドルの風車を同軸で組み込み回転方向を互いに逆回転する方向で用いることによって、永久磁石と電磁石との対向する作用面の相対速度を増加して発電すること、である。さらに、図面においての作図の内容から、永久磁石と電磁石との対向する作用面は、風車の回転軸に平行する方向に設定しているので、風車が大きくなっても遠心力による伸張や温度変化による伸縮の影響を受けることが少ないので、大型の風車を作成するための基本的な要領が開示されている。この特許文献４０で開示された風車は、垂直軸風車で抗力羽根の場合であるが、水平軸風車の揚力羽根に置き換えても、ほぼ、そのまま応用可能な方式である。
【０００９】
特許文献１７と特許文献２３は、ともに垂直軸風車にサボニウス型の抗力羽根を用いている。両発明は、学習キットであって、周速を利用することを目的として発明されたものではないが、結果的に風車の周辺部に回転軸に平行して永久磁石と電磁石との作用面を対向させ発電する例である。特許文献５は、垂直軸風車にジャイロミル型の揚力羽根を用いている。特許文献５は、円環状に発電用コイルを設置し、回転する揚力羽根の上下両端の直径方向に２枚並んで取り付けられた永久磁石で発電用コイルを回転軸の内側方向と外側方向から挟んで発電する方式である。このため、回転部分が遠心力による伸張や温度変化による伸縮の影響を受けることが少ない小さな直径であれば実現は可能であるが、大きな直径では実現困難である。特許文献３は、特許文献５と同様、垂直軸風車の揚力羽根のジャイロミル型を基本としているが、ジャイロミル型の縦の直線翼と回転軸とを結ぶスポークが揚力羽根の形状を有している。特許文献３の永久磁石と発電用コイルの配置については、回転軸と直交する直径方向や、回転軸と平行する方向や、あるいは直径方向と回転軸に平行する方向との両方向や、あるいは永久磁石を発電用コイルで両側から挟む方向等、各種の配置の仕方が示されている。この中には、ガイド上をスライダが走行するガイド機構に永久磁石を載せて発電用コイルの間を走行させたり、発電コイル側をカバーで覆って、走行する永久磁石との接触を防止する等、温度変化による伸縮に抗して永久磁石と発電コイルとの間隙を維持する工夫や、特許文献１９がＳ字ローター型羽根の垂直軸風車の主軸に磁気軸受を用いて回転抵抗を低減する試みを行ったが、永久磁石か発電コイルのいずれかを回転子とする場合に、フレームと回転子との間に磁気軸受の仕組みを用いて摩擦の低減と回転軸の維持を図っている。ガイド機構や磁気軸受は、回転半径の比較的小さな垂直軸風車においては、永久磁石と発電コイルとの間隙を保持するため有効ではあるが、直径がかなり大きくなった場合においても、永久磁石と発電コイルとの間隙を有効に保持できるかについては、検討を要する。特許文献３では、水平軸風車についての例も図１８に示していて、直径の大きな風車となることが多い水平軸風車においては、羽根の翼端部には永久磁石や発電コイルは設置せず、羽根の中間部分にリングとフレームで支持された発電コイルを設置している。このように、特許文献３が自ら図１８をもってベターと考えたように、ときに数十メートルにもなる水平軸風車の大口径の羽根の翼端部にこの方式をそのまま当てはめ、回転時の外圧によるがたつきや製造誤差による歪みなどに耐えて、永久磁石と発電コイルとの間隙を、特許文献３が企図した１〜５ｍｍで維持することは、著しく困難である。ましてや、回転半径が５０ｍにもなる水平軸風車の翼端において設置する場合には、ガイドをその円周の約３１４ｍに渡し炎天下や風雪や各種の振動に耐えて長期日永久磁石と発電コイルとの間隙の精度を維持することは、極めて困難である。さらには、永久磁石と発電コイルとの間隙を発電効率向上から望ましくは１ｍｍ以下にしたいとした場合には、この方式ではまさに不可能に近いので、さらなる工夫が必要である。
【００１０】
特許文献７と特許文献３０と特許文献３４は抗力羽根を、特許文献１６と特許文献２２は揚力羽根を、水平軸風車に取り付けて周速を最大限利用して効率の良い発電を追求した発明である。前者は、羽根の翼端を円環で連結して永久磁石と電磁石からなる発電の仕組みを構成し、後者は、羽根の中間部や翼端を連結して発電の仕組みを構成している。しかしながら、これらの発明のうち、特許文献７を除くと他の特許文献では、発電の主要な部分となる永久磁石と電磁石との対向する作用面を、風車の回転軸と直交する直径方向に配置しているので、遠心力による伸張や温度変化における伸縮の影響を直接受け易く大型のものを作ることは困難である。例えば、水平軸風車の羽根の半径を５０ｍとした場合、遠心力による伸張を０．１％程度であるとすると、遠心力がかかっていない状態から、遠心力が最大となった場合に伸張する長さは５０ｍｍとなる。周速を利用した発電は、発電効率の追求からくるものであるが、発電効率は、永久磁石と電磁石との作用面の間隙をいかに狭く維持できるかにかかっている。１ｍｍ以下を維持できれば望ましいが、５０ｍｍも伸張した場合において１ｍｍを維持するとすれば、遠心力が発生しない回転当初においての間隙は、５１ｍｍでなければならない。これ以下では、接触して回すことができない。このような大きな間隙では、効率の良い発電を行うことができず、周速を利用したことによる発電効率上のメリットを生かすことができない。
【００１１】
このように周速を利用して発電を試みるものでは、翼端部分の遠心力による伸張や温度変化による伸縮を考慮していないものが多い。中でも特許文献１６は、永久磁石や電磁石を配置するための内周輪や外周輪を有し、内周輪の内側に揚力羽根を、外周輪の外側にも揚力羽根を有して、互いに逆回転させて発電効率を向上させることを企図したものであるが、遠心力による伸縮が全く考慮されていない。特許文献１６の永久磁石と電磁石は、この内周輪と外周輪の間に直径上で対面（対向）する形での配置であって、内周輪と外周輪の間には、ベアリングが配置してある。一見すると、このベアリングが、内周輪や外周輪の伸縮に耐えて、永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙を維持できるように見える。しかしながら、互いに逆回転する内周輪と外周輪の回転速度は、回転半径が異なることから、半径が小さい内周輪の羽根の方が速く、半径が大きい外周輪の羽根は遅いことは、当然である上に、この発明の場合には、内周輪の羽根のピッチ角に外周輪の羽根のピッチ角と異なる値を付与して、半径の大小の差以上に内周輪と外周輪との羽根の回転速度に差が出るように設定してある。したがって、遠心力の出方も内周輪の方が大きくなる。仮に遠心力の出る影響を非常に少なめの０．０５％とした場合においても、回転半径が２ｍの場合には１ｍｍの伸張となる。１ｍｍの伸張は、何もない空間であれば影響がなくても、ベアリングを挟んで荷重を加えたとすると、ベアリングを粉々に粉砕する力となる場合もある。ベアリングが健在だとした場合には、基台側を大きくえぐる原因となる。また、特殊な材質によって、ベアリングも基台側も健在であったとしても、ベアリングと基台が相互に押し合うことになるその大きな力によって、内周輪と外周輪は回転できなるので、実行は困難である。
【００１２】
風車よる発電効率を向上させるためには、風車の周速を利用する方法がもっとも良い。周速を電磁的に利用する場合には、磁界を切る導線の速度の向上を飛躍的に図れるほか、配置する極数を非常に多くすることも容易となる。ただし、翼端部において永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙を構成する場合には、遠心力による伸張や温度変化による伸縮に対応できることが不可欠である。そのためには、最小限、特許文献７や特許文献１７や特許文献２３や特許文献４０のように、永久磁石と電磁石との対向する作用面を回転軸と平行する方向で構成することが必要条件である。さらには、風車の直径が大きくなると、風力によっての外乱や回転時のひずみで、回転軸に平行に設置した永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙も変化することがあるので、羽根にかかる風圧（荷重）、あるいは製造誤差によるがたつきに対しても、永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙を適正に保てることが必要である。
【００１３】
特許文献１は、航空機の回転翼の駆動部分の仕組みを示していて、電磁石と永久磁石との対面する作用面を回転軸と平行する方向に設置してある。また、電磁石と永久磁石との対向する作用面の間隙を一定に保持するベアリングを、回転翼の遠心力による伸張や温度変化による伸縮の影響を受けない位置に設置してある。このように電磁石と永久磁石との間の磁力による吸着力のみを荷重として対応するベアリングを用いることによって、例えば、電磁石と永久磁石との間隙を１ｍｍ以下に常時保持できる仕組みを開示している。
【００１４】
揚力羽根を有する風車は、水平軸風車でも垂直軸風車でも周速比を１以上にすることができるので回転数を高くすることができる。しかしながら、トルクは低く、カットイン風速も高い。このための起動を容易にするための改善策として、特許文献４、特許文献６、特許文献１２、特許文献２９、特許文献３１及び特許文献３２のように、定格発電時は揚力羽根を用いるが、これとは別に起動時用の抗力羽根を取り付けて、抗力羽根の強いトルクとカットイン風速の低さを利用するものがある。このうち、一方の特許文献４、特許文献２９及び特許文献３２は、起動の役目を終えた抗力羽根を回転の途中からクラッチ機構やラチェット機構で分離して、発電時は揚力羽根風車だけを使用して行うものである。他方の特許文献６、特許文献１２及び特許文献３１は、起動時の抗力羽根を発電時にも分離せずに共に使用するので揚力羽根の特性の大部分が失われて回転が上がらない反面、回転の変動は少ない。
【００１５】
特許文献３３は、水平軸風車に揚力羽根を付けた回転軸に複数個の発電機をそれぞれに離接可能な状態で直列に繋ぐ概念を示している。風車の回転軸に接続した発電機は、風速が遅い当初の間は全く接続しないで風車を空走させる。風速が上がって発電可能な風速となった場合は、風の持つエネルギー量に応じ逐次発電機を風車の回転軸に接続する個数を増やしていき、ついには発電機全数を回転軸に接続する。風車に発電機の全数を接続した場合には、大きな負荷となって風車の回転数を抑える効果があるが、さらに風速が上がって回転数が過剰となる場合には、一部の発電機に電流を流して、制動機として用いることを示している。ただし、発電機を制動機として用いる場合には、発電機が本来発電する同じ時期に同じ向きの電流を流すことになるので、電磁石のコイルには本来に増して大きな電流が流れる。よって、発熱量が急上昇するので、冷却装置を伴った装置とすることが必要である。
【００１６】
特許文献２８は、特許文献３３の発電機の代わりに発電機内部のコイル数に置き換えて複数コイルの離接要領の概念を示したものである。特許文献２６は、特許文献３３の電磁的ブレーキ部分について具体的な要領の一つとして発電機の代わりに抵抗器を直接接続する方法を示したものである。特許文献１０と特許文献２４は、特許文献３３が複数の発電機の離接によって風車の回転開始時の負荷低減や回転が過剰な際の電磁的ブレーキを示したのに対して、永久磁石と電磁石との電磁的粗密で行う仕組みについて示したものである。特許文献１３と特許文献２０は、風車の回転開始時の空走要領と風速が逐次上がってきた場合の発電機の接続要領について、機械的クラッチ装置で行う場合の要領を示したものである。
【００１７】
強風時の対策は、風車の構造に損傷を与えたり損壊を招かないために重要であると共に、発電のためのコイルの焼損を防止する上で大切である。この対策として、水平軸風車では、羽根のピッチ角を風の向きに平行になるように変更することや、風車そのものを風の方向に平行にして風を流してしまうことがなされている。また、特許文献２７は、通称、山田風車といわれているタイプにも採用されていた上方への傾斜を行うことによって強風に耐えるもので、ピッチ角の変更や風車そのものの向きの変更同様、多くの実施されてきた過去の実績がある。これに対し、特許文献２、特許文献１５、特許文献３６及び特許文献３９は、いずれも強風時には回転する羽根の回転半径を小さくすることによって強風対策とするもので、必ずしも実績を伴うものではない。このうち、一方の垂直軸風車である特許文献１５は、ジャイロミル型の揚力羽根を使用した発明で、風速０．５ｍ／ｓ程度の風でも、風の向きにかかわらず回転する、と記載されている。しかし、揚力羽根には航空機の翼同様、失速速度に当たる風速があるので、翼面加重との関係から一概にいえないもののかなりの困難があるので検討を要する。他方の水平軸風車である特許文献２、特許文献３６及び特許文献３９は、いずれもプロペラ型の揚力羽根を使用していて、特許文献２に制御用の風車が設置されている他は、共通部分が多い。特に、特許文献２の図１１や特許文献３９の図、及び特許文献３６の図１は、水平軸風車のダウンウインド側に揚力羽根を付けて、風によって羽根が風下側に倒れる要領まで、ほとんど共通である。しかしながら、特許文献２の図１１及び特許文献３９の図と、特許文献３６の図１との間には、決定的な差異がある。すなわち、前者の２つは、回転軸に羽根を風下に可倒な状態で取り付ける支持部材（以下、「フラッピングヒンジ」）に取り付けられた羽根は、いずれも翼弦の背に当たる部分を風上方向に向けていて、後者は、風の来る方向に平行に取り付けられていて、この両者の羽根は９０°取り付け方を異なるように記載されている。羽根の取り付けが９０°異なっても、いずれも同様に回転する揚力羽根はないので、いずれか一方は、回転できない可能性がある。すなわち前者は、ヘリコプターと同様の羽根の形状を用いているが、プロペラ型の風車においては見かけることができない。家庭用の扇風機は、水平軸で抗力羽根を用いているので、通電を止めて自然風に当てると凹部に直交する方向からの風に対して良く反応して回転するが、凸部に直交する方向の風には、凹部の風に反応した１／３程度の速さでしか回転しない。抗力羽根であっても、翼弦の背の部分の風への反応はこの程度であるので、まして、揚力羽根の翼弦の背の部分に風を当てても、ほとんど回転しないか、回転しても発電機を回すだけのトルクの発生は、極めて困難である。よって、この方式の場合には、特許文献３６だけが、回転可能な仕組みを有すると考える。
【００１８】
したがって、特許文献３６について、強風時に回転時の回転半径を小さくすることが強風対策として有効であるかを検討すると、回転速度は、回転半径が大きくなると遅くなり、小さくなると速くなるのが通常であって、記載されたように回転半径を小さくすると回転が抑制されて確かにトルクは少なくなるが、しかし回転が遅くなることはない。これは、垂直軸風車の特許文献１５でも、同様である。しかも、トルクの増減率は、回転半径に比例するのに対して、風力エネルギーは、風速の３乗に比例するため、回転半径を限りなく０にした場合を除けば、風車は十分回転できる。よって、風車の発電量は、風速の少ないときの発電量を遙かに凌駕するので発電用コイルを焼損する危険があって、発明者の意図とは反対の結果となる。物理原則に則って、揚力羽根の開閉をするのであれば、特許文献２が用いたヘリコプターのフラッピングヒンジを有効に利用して、回転時の遠心力をそのまま利用し、強風になると羽根が立ち上がって回転半径を大きくすると共にピッチ角が風の方向に対して平行になるようにすることは、従来のヘリコプターの周知技術から容易であるので、可能である。また、特許文献２や特許文献３９のように、揚力羽根の風車であるにもかかわらず、風に対して羽根の最大面積（翼弦の背の部分）を曝すという通常では考え難い特殊な使用法の場合には、遠心力を打ち消すほどの強い力で風下に羽根が押し倒される可能性があるが、通常の通りに揚力羽根を使用する際には、少なくとも羽根の端部は、風上に対して小さな面積しか曝さないので、風下に押し倒される可能性は少ない。しかしながら、このように物理原則に沿うようにしてフラッピングヒンジを使用する方法においても、ドラッギングやハンチングが起こるので、ヘリコプターと同様のドラッギングヒンジ（リードラグヒンジ）等の設置を行う必要がある。よって、風車全体の向きを変えたり、羽根のピッチを変える従来の方式の方が、回転半径を変える方式よりも設置費用の上からも効果からも有効である可能性が高い。
【００１９】
風の風速は、まさに風任せで変動する。特に、平地に偏西風の吹くヨーロッパに比べ、山間部が入り組んだ日本においては、風が短時間で小刻みに変動する。風速の小刻みな変動は、発電の質を低下させるので安定化を図りたい。そのための物理的手段として、特許文献２１と特許文献３５は、風車の回転軸にフライホイールを取り付けて安定化を図っている。
【００２０】
落雷による風車の被害は、水平軸風車のプロペラ型に多く、故障の約４０％を占める。したがって、風車の近傍に避雷針を立てたり、ナセルの上に避雷針を立てて、風車の枢要部への避雷を図るが、特に冬季においては樹脂製の羽根に静電気が貯まりやすい上に、冬季の雷雲は、電位が高いので、羽根への落雷防止を困難にしている。特許文献９と特許文献１４は、それぞれ避雷針の設置要領と羽根の静電気除去要領について記載したものである。
【００２１】
【特許文献１】特願２００６−２５８３５２
【特許文献２】特許第３４３５５４０号
【特許文献３】特開２００６−２１９９８１号公報
【特許文献４】特開２００６−１６１７９７号公報
【特許文献５】特開２００６−０７０７９１号公報
【特許文献６】特開２００５−２８２５４０号公報
【特許文献７】特開２００５−２３７１２８号公報
【特許文献８】特開２００５−１９４９１８号公報
【特許文献９】特開２００４−２２５６６０号公報
【特許文献１０】特開２００４−１７３４０４号公報
【特許文献１１】特開２００４−１６２６８４号公報
【特許文献１２】特開２００４−１０８３０６号公報
【特許文献１３】特開２００３−３３６５７１号公報
【特許文献１４】特開２００３−２８２２９５号公報
【特許文献１５】特開２００３−２３９８４６号公報
【特許文献１６】特開２００３−１２９９３６号公報
【特許文献１７】特開２００３−０８４６６３号公報
【特許文献１８】特開２００３−０６５２０４号公報
【特許文献１９】特開２００３−０１３８３９号公報
【特許文献２０】特開２００２−３２７６７８号公報
【特許文献２１】特開２００２−１５５８５０号公報
【特許文献２２】特開２００２−１４７３３６号公報
【特許文献２３】特開２００１−３３１０９８号公報
【特許文献２４】特開２００１−１６１０５２号公報
【特許文献２５】特開２００１−１５３０２４号公報
【特許文献２６】特開２００１−１０３７９４号公報
【特許文献２７】特開２０００−２９１５２８号公報
【特許文献２８】特開２０００−０３７０９７号公報
【特許文献２９】特開平１１−３３６６５２号公報
【特許文献３０】特開平１１−２９９１９７号公報
【特許文献３１】特開平１１−２９４３１３号公報
【特許文献３２】特開平１１−２０１０２０号公報
【特許文献３３】特開平１０−３１８１２０号公報
【特許文献３４】特開平１０−０７７９９６号公報
【特許文献３５】特開平０９−３１７６２６号公報
【特許文献３６】特開平０９−０７９１２７号公報
【特許文献３７】特開平０７−１７４０６７号公報
【特許文献３８】特開平０５−２３１２８７号公報
【特許文献３９】特開平０４−１０３８８３号公報
【特許文献４０】特開昭５７−０４９０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
定格の回転時において効率の良い風力発電を行うことと、風が微弱な時期から風車が回転でき強風となっても発電が継続できることが、課題である。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明では、１番目の課題である効率の良い発電を行うための手段として、特許文献４０で示された周速を利用した発電を採用し発展させる。このため風車の羽根の翼端を連結する回転ダクトや円環を準備する。円環は、風車の荷重の支えは、主として風車の回転軸で行なって、円環での荷重の伝達がほとんどない場合に用いる。回転ダクトは、垂直軸風車では円環の上下の部分に、水平軸風車では円環の前後の部分に、風車の荷重をシュラウドに伝達するための周回した張り出し部（以下、「ハンガー」）を有し、上下のハンガーまたは前後のハンガーを経由して荷重を支える場合に用いる。永久磁石は、回転ダクトであれば、上部（前部）のハンガー（以下、「上部ハンガー／前部ハンガー」）や下部（後部）のハンガー（以下、「下部ハンガー／後部ハンガー」）に配設する。円環の場合には、円環の外周部を周回する突部（以下、「リング板」）に配設する。この回転ダクトや円環のさらに外周部にシュラウドを設け、シュラウドの内周部に電磁石を配設する。このようにすると風車が回ると、上部ハンガー／前部ハンガーや下部ハンガー／後部ハンガー、またはリング板上の永久磁石の磁界を、シュラウドの内周部の電磁石の巻線が切るときに誘導電流を発生し、周速を利用した効率の良い発電ができる。
【００２４】
回転ダクトや円環に配設した永久磁石とシュラウドの内周部に配設した電磁石との対向する作用面は、本発明では風車の回転軸と平行する位置関係をもって対向（対面）している。したがって、永久磁石と電磁石との対向する作用面相互間の垂直距離ともいえる間隙は、風車の遠心力や温度変化による伸縮の影響を受けることが少ない。しかしながら、永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙を、例えば１ｍｍ以下に常に保つことは、風圧の変化や風車が動いた場合の荷重の変化（ジャイロ歳差を含む）、あるいは風車の製造誤差の影響を受けるので困難である。そこで特許文献１で用いられた間隙保持用ベアリングを、風車の永久磁石と電磁石との間隙の保持に用いることによって、風圧の変化や荷重の変化、あるいは製造誤差にかかわらず風車の永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙を一定に保持することを容易にすることができる。
【００２５】
本発明での２番目の課題として、風速が微弱な時期から風車を回し、ある程度の強烈な風速においても発電を継続できる仕組みとしては、特許文献３３の複数の発電装置の離接の考え方や特許文献２４や特許文献１０に示された永久磁石と電磁石との電磁的結合度を変化させる考え方を採用して発展させる。このため、シュラウド側に配設した電磁石を支える装置の腕の部分を伸縮させて、回転ダクトや円環上の永久磁石とシュラウド側の電磁石との電磁的粗密を変更して、回転当初は負荷を軽減して微弱な風速でも風車の回転を可能とし、風車が回転を始めたら徐々に永久磁石と電磁石との関係を電磁的に粗から密へ上げたのち、さらに強風時には永久磁石と電磁石との関係を再び電磁的に粗とし発電量を落として電磁石の巻線部に過大な電流の発生がないように調整できる仕組みを構成する。また、電磁石には必要に応じ電流を流して制動機としても使用するが、その場合には、電磁石の巻線に大きな電流が流れて発熱量が急増するので冷却装置を有する電磁石を用いる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の回転ダクトや円環側の永久磁石とシュラウド側の電磁石とで羽根の周速を利用した発電を行うと、従来の回転軸に発電機を接続した場合に比較し、遙かに高い速度で電磁石の巻線は永久磁石の磁界を切って誘導電流を発生するので、効率の良い発電ができる。また、本発明が用いる発電装置は、特許文献１に示された間隙保持用ベアリングを使用するので、風車に対する外圧や外乱、あるいは製造誤差にも強く、発電の効率を左右する永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙を常時、確実に保持できるので発電効率が良い。また、電磁石と間隙保持用ベアリングのセットとともに併せ用いられる保持骨格は、その装置の腕の部分を伸縮して、永久磁石と電磁石との関係を電磁的に切断したり、粗密を連続的に切り換えることができるので、風車が回転を始める初動において負荷を切断したり、風力に応じて連続的かつ任意に発電量を増減したり、さらに強烈な風で風車の回転数が上がり過ぎた場合には、永久磁石と電磁石との関係を電磁的に粗として、発電用の電磁石のコイルの焼損を防止できる。また、小刻みな風速の変動に対しては、回転ダクトや円環がフライホイールの代わりとなって変動を吸収し、安定した回転を持続できる。また、落雷被害の多い水平軸風車の場合には、羽根が回転ダクトや円環及びシュラウドによって覆われているので、羽根の静電気を除去することが容易となるばかりでなく、シュラウド上に直接設置、もしくはスリップリングでシュラウドに接して避雷針を設置できるので、落雷の危険性を大幅に低減することができる。さらに、風車がシュラウドによって覆われていると、垂直軸風車も水平軸風車も回転軸以外にシュラウドで支えることを可能にするので、堅牢となる上にデザイン的にも自由度を増し景観にマッチし易くする。また、翼端を回転ダクトや円環で連結し、その回転ダクトや円環をシュラウドで保持するのであれば、羽根を風車中央の回転軸に接続することが必ずしも必要ではなくなるので、中央部をくり抜いた形状とすれば、渡り鳥のような生物が空中から見ても風車の回転範囲が視認しやすく、鳥衝突（バードストライク）も少なくすることが期待できる。また、羽根の翼端で発生する風切り音と、翼端部と翼根部との回転速度差によって生じる不調和音は、回転ダクトや円環で翼端を覆うことと、翼心（翼根）部分の羽根を取り除くことによって大幅に緩和されるので、社会生活環境へも寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の発電装置は、相互に関連する５つの主要部分から構成される。すなわち、電車の車輪型の形状をした軸心（６）に巻線（１０５）を巻いた電車車輪型の電磁石（１）と、その電磁石を載せて台座となり永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙（９９９）を適正に保つ間隙保持用ベアリング（２）と、電磁石（１）と間隙保持用ベアリング（２）とのセットを保持して永久磁石（４）との電磁的な粗密を調整する保持骨格（３）と、電磁石（１）と間隙保持用ベアリング（２）との間の間隔（スペース）を微調整するため必要に応じ追加的に使用されるシム（５）と、回転ダクト（３０）の上部ハンガー／前部ハンガー（３１）や下部ハンガー／後部ハンガー（３２）、または回転ダクト（３０）や円環（３４）のリング板（３５）に配設された永久磁石（４）とである。
【００２８】
本発明で使用する電車車輪型の電磁石（１）は、材質はケイ素鋼等の電磁石に適する鉄材で、構成は、１つの軸部（１０４）と、軸部の長手方向外側に１つずつ計２つのフランジ部（１０３）及びフランジ部のさらに外側に１つずつ計２つの車輪部（１０１）とからなるのを通常とする。軸心（６）の中央の軸部（１０４）は、通常、最小直径を有する円柱状であるが、四角形や多角形、あるいはそれらを数本あわせて束にしたり、冷却用の気体や液体を通すための中空部を設けても良い。電車車輪型の電磁石（１）を超電導下で使用する際には、中空部を超電導用の冷却剤の通路とすることがある。この軸部（１０４）に巻線（１０５）を巻いて電磁石を構成する。電磁石となった電車車輪型の電磁石（１）は、間隙保持用ベアリング（２）のケース（２０３）の上面から底面までを貫く設置穴（２０５）に車輪部（１０１）を嵌入させ、フランジ部（１０３）で止まって、間隙保持用ベアリング（２）のケース（２０３）上に設置される。
【００２９】
本発明の間隙保持用ベアリング（２）の役割は、３つある。１つ目は、間隙保持用ベアリング（２）の設置穴（２０５）に電車車輪型の電磁石（１）を設置して一体化すること。２つ目は、設置後、間隙保持用ベアリング（２）の底面から、回転ダクト（３０）の上部ハンガー／前部ハンガー（３１）及び下部ハンガー／後部ハンガー（３２）の方向に、または回転ダクト（３０）や円環（３４）のリング板（３５）の方向に作用面を覗かせている電車車輪型の電磁石（１）と、それに対向する永久磁石（４）との作用面の垂直距離に当たる間隙（９９９）を決定すること。３つ目は、電車車輪型の電磁石（１）１個の上下に、間隙保持用ベアリング（２）各１個の計２個を一組とし、回転ダクト（３０）の永久磁石（４）がそれぞれに配設された上部ハンガー／前部ハンガー（３１）と下部ハンガー／後部ハンガー（３２）とが作る空間の中を走行したり、電車車輪型の電磁石（１）１個と間隙保持用ベアリング（２）１個の組合せ二組でもってリング板（３５）を挟み、その表面を走行することである。
【００３０】
間隙保持用ベアリング（２）が決定する電車車輪型の電磁石（１）と永久磁石（４）との作用面の間隙（９９９）は、間隙保持用ベアリング（２）のケース厚（２０４）とケース底面からベアリングの遠端までの高さであるところのベアリングの突出量（２０２）とを加算した長さから、間隙保持用ベアリング（２）の設置穴（２０５）に嵌入した電車車輪型の電磁石（１）の先端部からフランジ部（１０３）の根元までの車輪部の長さ（１０２）を減算した差分の長さである。すなわち、（９９９）＝（（２０４）＋（２０２））−（１０２）となる。このようにしていったん決定した電車車輪型の電磁石（１）と永久磁石（４）との対向する作用面の間隙（９９９）は、電車車輪型の電磁石（１）と永久磁石（４）との間のケース（２０３）とベアリング（２０１）によって保持するので一定に保たれる。
【００３１】
間隙保持用ベアリング（２）が、永久磁石（４）と電磁石（１）との対向する作用面を保持する要領は、永久磁石（４）が配設された上部ハンガー／前部ハンガー（３１）と下部ハンガー／後部ハンガー（３２）との空間に、電磁石（１）１個と間隙保持用ベアリング（２）２個をセットとして挿入して用いる場合も、永久磁石（４）が配設されたリング板（３５）を電磁石（１）１個と間隙保持用ベアリング（２）１個のセットの二組をもって挟んで用いる場合も同様である。また、永久磁石（４）を配設したリング板（３５）を挟んで用いる場合には、電磁石（１）１個と間隙保持用ベアリング（２）１個のセットを二組使う代わりに、Ｕ字型や馬蹄型の電磁石（以下、「略Ｕ字型電磁石」）１個の両端に間隙保持用ベアリング（２）をそれぞれ１個の計２個をセットにした一組に代えて用いることもできる。
【００３２】
間隙保持用ベアリング（２）の材質は、従来の鉄材だけではなく、ベアリング（２０１）やケース（２０３）のいずれか一方、もしくはその両方を、磁力線の短絡を生じることの少ない非鉄金属、セラミック、もしくは合成樹脂を使用して作成することが望ましい。構成は、円柱型のベアリング（２０１）とそのケース（２０３）から成る。ベアリング（２０１）は、ケース（２０３）に収められ、ケース（２０３）底面からの突出部を、上部ハンガー／前部ハンガー（３１）と下部ハンガー／後部ハンガー（３２）とが作る空間の内側表面やリング板（３５）の表面に接している。ケース（２０３）の外形は、ベアリングの数によって楕円や三角やその他の多角形の形状も可能であるが、本発明で主に使用するのは概ね直方体で、その四隅に１個ずつの合計４個のベアリング（２０１）を有し、その中央部には、ケース（２０３）の上面から底面までを貫く設置穴（２０５）がある。本発明で使用するベアリング（２０１）は、主として円柱型のニードルベアリングであるが、回転ダクトが小径の場合には、回転の中心から遠い部分がやや径が大きく回転の中心に近い部分の径がやや小さいテーパー状の円柱や、球状のベアリングを用いることがある。
【００３３】
設置穴（２０５）は、電車車輪型の電磁石（１）の車輪部（１０１）、もしくは他の形状の電磁石の車輪部（１０１）相当を嵌入させて、電磁石を設置できる。ケース（２０３）の内部空間は、ケース底面に突出部を有する少なくとも２個のベアリング（２０１）が設置してあり、グリースやオイルやモリブデン化合物等の潤滑剤／減摩剤（２０６）を充填することができる。状況により、上部ハンガー／前部ハンガー（３１）や下部ハンガー／後部ハンガー（３２）の永久磁石（４）、あるいはリング板（３５）の永久磁石（４）が万一故障して回転面から突出した場合を想定して、その場合のシュラウド（２０）側の電磁石の損傷を最小限にするための防護用ソリ（１０６）を間隙保持用ベアリング（２）の底面に装着することがある。
【００３４】
本発明の保持骨格（３）は、例えば、人間が背を壁につけて座って両手両足を前方水平に差し出しているような形状で、背に当たる部分をシュラウド（２０）の内周部に接続して、上下２つの腕や足に当たる部分の一方を間隙保持用ベアリング（２）の側面に、他方を間隙保持用ベアリング（２）や略Ｕ字型電磁石（１１）では電磁石（１１）の側面に接続して、回転ダクト（３０）や円環（３４）側の永久磁石（４）とシュラウド（２０）側の電磁石（（１）又は（１１））との水平距離を決定し、永久磁石（４）と電磁石（１）との電磁的粗密を調整する。
【００３５】
保持骨格（３）の腕は、伸縮機能がないものの他に、装置内に液圧発生用電動機（３０１）と液圧ピストン（３０２）を内蔵し、腕の部分を液圧シリンダー伸縮腕部（３０３）としているものや、装置の外部から液圧パイプ（３０４）を接続し、液圧シリンダー伸縮腕部（３０３）を動かすもの、及びウォームネジ回転用電動機（３０５）を内蔵しウォームネジ伸縮腕部（３０６）を有するものや、装置の外部から空気圧パイプ（３０８）を接続し、ウォームネジ回転用空気タービン（３０７）を駆動してウォームネジ伸縮腕部（３０６）を回す装置もあり、伸縮腕部を有するタイプでは、図６５で示した発電機の永久磁石と電磁石との電磁的粗密の状態区分の一例のように風の強弱に応じて永久磁石（４）と電磁石（１）との電磁的粗密の関係を随時に変更して発電量を調整することができる。
【００３６】
本発明のシム（５）は、電車車輪型の電磁石（１）の車輪部（１０１）が、間隙保持用ベアリング（２）の設置穴（２０５）へ嵌入する際の嵌入量を微修正することによって、電車車輪型の電磁石（１）と永久磁石（４）との対向する作用面の間隙（９９９）を微調整するためのものである。ただし、本発明の発電装置を組み立てる場合、電車車輪型の電磁石（１）の寸法精度や間隙保持用ベアリング（２）の製作精度が高い際には、シム（５）による微調整を必要としない場合が多い。シム（５）の材質は、ステンレス鋼、非鉄金属、ガラス繊維、カーボン繊維、ケブラー繊維、ゴム、合成樹脂の中から選択するか、もしくはそれらのうちいくつかを組み合わせたり貼り合わせたもので作成する。シム（５）は、極めて薄い板状、もしくは膜状のもので、外形はどのような形でも良いが、中央部には電車車輪型の電磁石（１）の車輪部（１０１）を通すための切り込みを有することが必要である。
【００３７】
永久磁石（４）は、回転ダクト（３０）の上部ハンガー／前部ハンガー（３１）や下部ハンガー／後部ハンガー（３２）、あるいはリング板（３５）に埋め込んで配設する。永久磁石（４）は一般に熱に弱く、高温に曝すと磁化が失われるので、回転ダクト（３０）や円環（３４）を作製する過程で、上部ハンガー／前部ハンガー（３１）や下部ハンガー／後部ハンガー（３２）、あるいはリング板（３５）を切削して永久磁石（４）を埋め込む。
【００３８】
永久磁石と電磁石との間隙（９９９）を堅固に保持するためには、電磁石の真下もしくは真上に間隙保持用ベアリング（２）を配置することがもっとも良い。この方式であれば、風車の直径が長大で風車にかかる風圧等の外圧や外乱からくる荷重が大きくても電車車輪型の電磁石（１）と永久磁石（４）との間隙を堅固に保持することができる。しかしながら、回転翼の直径（回転半径）が小さく、風圧等からくる外圧や外乱からくる荷重が小さな場合には、頑丈で重い間隙保持用ベアリング（２）の代わりに、軽量化が容易なフリーアクションベアリング（５０１）を用いることができる。この場合の電磁石は、電車車輪型の電磁石（１）であって車輪部（１０１）とフランジ部（１０３）を有することは、間隙保持用ベアリング（２）を使う場合と同様であるが、間隙保持用ベアリング（２）のケース（２０３）の代わりに、薄板からなり概ねコの字型をした側面の形状で、コの字の垂直部分を背部とした場合のやや背部に近い中央部に電車車輪型の電磁石（１）の車輪部（１０１）を取り付けるための設置穴（２０５）、背部から遠い端部にフリーアクションベアリング（５０１）を取り付けるためのフリーアクションベアリング設置穴（５０６）を有し、設置穴（２０５）に電車車輪型の電磁石（１）を、フリーアクションベアリング設置穴（５０６）にフリーアクションベアリング（５０１）を取り付けて一体化し一組とすることができて、コの字の板の背部をシュラウドの内周部に固定して使用する板（以下、「電磁石フリーアクションベアリング支え板」）（（５０３）又は（５０４））を用いる。したがって、電磁石フリーアクションベアリング支え板（（５０３）又は（５０４））の一端である背部をシュラウドの内周部に固定し、他端にフリーアクションベアリング（５０１）を取り付け、電車車輪型の電磁石（１）を電磁石フリーアクションベアリング支え板（（５０３）又は（５０４））の設置穴に設置して使用することによって、電車車輪型の電磁石（１）と永久磁石（４）との対向する作用面の間隙（９９９）は、軽量な電磁石フリーアクションベアリング支え板（（５０３）又は（５０４））とフリーアクションベアリング（５０１）の組合せで保持できるので、発電部を軽量化することができる。この方式は、中央に１個の電車車輪型の電磁石（１）をおいてその上下を２個の間隙保持用ベアリング（２）でサンドウィッチ状に挟んで一組とし、上部ハンガー／前部ハンガー（３１）と下部ハンガー／後部ハンガー（３２）との間で発電する場合でも、間隙保持用ベアリング（２）に電磁石（１）を載せて一組とし、二組でリング板（３５）の永久磁石（４）を挟んで発電する場合でも、同様に変更して実施できる。
【００３９】
電車車輪型の電磁石（１）とフリーアクションベアリング（５０１）及び電磁石フリーアクションベアリング支え板（（５０３）又は（５０４））との組合せの場合の電車車輪型の電磁石（１）と永久磁石（４）との対向する作用面の間隙（９９９）は、電磁石フリーアクションベアリング支え板の厚み（５０５）と取り付けた板面からベアリング遠端までの高さであるところのフリーアクションベアリングの突出量（５０２）とを加算した長さから、電車車輪型の電磁石（１）の先端部からフランジ部までとなる車輪部の長さ（１０２）を減算した差分の長さである。すなわち、（９９９）＝（（５０５）＋（５０２））−（１０２）となる。
【００４０】
以上の発電装置を回転ダクト（３０）や円環（３４）及びシュラウド（２０）に構成したあと、風車の羽根の翼端を回転ダクト（３０）や円環（３４）で連結し、シュラウド（２０）側を地上や水上（船上を含む）に固定すると、周速を利用した風力発電装置となる。また、風車の羽根を、垂直軸風車では上下に二組、水平軸風車では前後に二組準備し、互いに逆回転するようにして、回転ダクト（３０）や円環（３４）で一方の羽根の翼端を連結し、シュラウド（２０）で他方の羽根の翼端を連結すると、羽根が一組のときよりもより速い状態の周速を活用することができる。
【００４１】
本発明では、永久磁石（４）と電磁石（１）との電磁的な粗密の関係を保持骨格（３）で調整できる。したがって、微風の時期には回転時の負荷を低減して風車の回転を容易にするばかりでなく、強風時においては永久磁石（４）と電磁石（１）との電磁的関係を粗とすることができるので電磁石（１）の巻線（１０５）を焼損することが少ない。よって、カットアウト速度が高くなり、対処は容易である。しかしながら、さらに烈風となって、水平軸風車において風車が損壊するおそれがあるような場合には、回転ダクト（３０）の内周部の回転自在な翼端取付具（３３ｂ）に取り付けた羽根を、迎角変更用電動機（８４）や迎角変更用空気タービン（８６）で迎角変更用ウォームギア（８５）を回して羽根の迎角を変更して風車の回転を制御したり、方向変更装置（８０２）で風車の方向を風向と平行になるように修正したり、俯仰変更装置（８０３）で風車の俯仰を変更して対処する。
【実施例１】
【００４２】
図１、図２、図３、図４は、本発明の発電装置の電磁石の軸心に関する実施例である。図５、図６は、軸心に巻線を行い、本発明の電車車輪型の電磁石を作る場合の実施例である。図８、図９、図１０は、本発明の間隙保持用ベアリングの実施例である。図１４、図１５、図１６、図１７は、永久磁石と電磁石との垂直距離でもある間隙や永久磁石の形状が円型の場合の実施例である。図１９、図２０、図２１、図２２、図２３、図２４、図２５、図２６、図２７、図２８は、腕で電磁石と間隙保持用ベアリングを保持し、永久磁石と電磁石との間の水平距離を規制することによって、永久磁石と電磁石との電磁的粗密を調整する本発明の保持骨格の実施例である。これらを用いた図２９、図３０、図３９、図５２、図５３、図６２は、電車車輪型の電磁石を中央にして、その上下に１個ずつの計２個の間隙保持用ベアリングとを組み合わせて一体化して一組とした装置を、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとが作る空間に挿入した状態でシュラウドの内周部に固定し、回転する上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとに配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配置した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置の実施例である。
【実施例２】
【００４３】
図１、図２、図３、図４は、電磁石の軸心を、図５、図６は、軸心に巻線を行い電車車輪型の電磁石を示した実施例である。これに図６９や図７０のように電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）やフリーアクションベアリングとを組み合わせることによって、図７１のような電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリング及びを電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）とのセットとし、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとが作る空間に挿入した状態でシュラウド内周部に固定し、回転する上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとに配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配置した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置とする場合の実施例とした。この図７１の実施例は、水平軸風車において羽根が一組の場合を示している。なお、水平軸風車の前後の二組の羽根のそれぞれに回転ダクトやシュラウドを取り付ける際に、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに接続しない場合には、固定支持部を回転ビームに取り換える変更を含むが、同じく容易である。これを垂直軸風車に適用する場合には、装置を９０°回転する必要があるが、変更は容易である。また、垂直軸軸風車の上下の二組の羽根に回転ダクトやシュラウドをそれぞれ取り付けることも容易であるので、実施例としては、水平軸風車で一組の羽根の場合である図７１で代表させた。
【実施例３】
【００４４】
図１、図２、図３、図４は、電磁石の軸心を、図５、図６は、軸心に巻線を行い電車車輪型の電磁石を示した実施例である。図７は、シムの実施例である。図８、図９、図１０は、間隙保持用ベアリングの実施例である。図７２、図７４は、保持骨格（二組を保持するタイプ）の実施例である。これらを組み合わせて図７５や図７６のように電車車輪型の電磁石及び間隙保持用ベアリングを組み合わせて一体化して一組とした装置を、二組ずつ互いに間隙保持用ベアリングのケースの底面側であるベアリングの突出部側が向き合うようにしてシュラウドの内周部に固定し、固定した二組の装置でリング板に配設した永久磁石の配列面を、回転軸に平行する前後（上下）の両方向から挟むように使用して、回転するリング板に配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配置した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置とする場合の実施例とした。この際に使用する電車車輪型の電磁石は、永久磁石と対向する作用面が片側の１カ所となるので、電車車輪型の電磁石は、図４（Ｂ）（Ｃ）や図６（Ｂ）（Ｃ）に示したように、車輪部を片方にだけ有するタイプでも使用できる。また、電磁石にかかる永久磁石の吸着力は、一方向からだけとなるため、長期間使用すると間隙保持用ベアリングがわずかながら永久磁石の方向へ舟底型に変形することがあるので、その際には図７のシムの挿入が必要となる。この図７６の実施例は、水平軸風車において羽根が一組の場合を示している。なお、水平軸風車の前後の二組の羽根のそれぞれに回転ダクトやシュラウドを取り付ける際に、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに接続しない場合には、固定支持部を回転ビームに取り換える変更を含むが、同じく容易である。これを垂直軸風車に適用する場合には、装置を９０°回転する必要があるが、変更は容易である。また、垂直軸軸風車の上下の二組の羽根に回転ダクトやシュラウドをそれぞれ取り付けることも容易であるので、実施例としては、水平軸風車で一組の羽根の場合である図７６で代表させた。
【実施例４】
【００４５】
図７７、図７８、図７９、図８０は、略Ｕ字型電磁石の軸心であり、図８１は、略Ｕ字型電磁石の実施例である。図８３は、実施例３での電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとの組合せを、Ｕ字型や馬蹄型の形状であって、いずれの両端部にも車輪部及びフランジ部またはフランジ部相当を有する略Ｕ字型の電磁石１個と間隙保持用ベアリング２個との組合せに置き換えて発電部を構成して発電する風力発電装置の実施例である。この図８３の実施例は、水平軸風車において羽根が一組の場合を示している。なお、水平軸風車の前後の二組の羽根のそれぞれに回転ダクトやシュラウドを取り付ける際に、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに接続しない場合には、固定支持部を回転ビームに取り換える変更を含むが、同じく容易である。これを垂直軸風車に適用する場合には、装置を９０°回転する必要があるが、変更は容易である。また、垂直軸軸風車の上下の二組の羽根に回転ダクトやシュラウドをそれぞれ取り付けることも容易であるので、実施例としては、水平軸風車で一組の羽根の場合である図８３で代表させた。
【実施例５】
【００４６】
図１、図２、図３、図４は、電磁石の軸心を、図５、図６は、軸心に巻線を行い電車車輪型の電磁石を示した実施例である。これに図８４や図８５の電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）やフリーアクションベアリングを取り付けて、発電部を構成して発電する風力発電装置の実施例である。この図８７の実施例は、水平軸風車において羽根が一組の場合を示している。なお、水平軸風車の前後の二組の羽根のそれぞれに回転ダクトやシュラウドを取り付ける際に、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに接続しない場合には、固定支持部を回転ビームに取り換える変更を含むが、同じく容易である。これを垂直軸風車に適用する場合には、装置を９０°回転する必要があるが、変更は容易である。また、垂直軸軸風車の上下の二組の羽根に回転ダクトやシュラウドをそれぞれ取り付けることも容易であるので、実施例としては、水平軸風車で一組の羽根の場合である図８７で代表させた。
【実施例６】
【００４７】
図３１、図３２、図３３、図３４、図３５、図３６、図６０、図６１、図６５（以上は、実施例７、実施例８、実施例９、実施例１０の図と共通）は、地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、実施例１の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例７】
【００４８】
図３１、図３２、図３３、図３４、図３５、図３６、図６０、図６１、図６５（以上は、実施例６、実施例８、実施例９、実施例１０の図と共通）は、地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、実施例２の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例８】
【００４９】
図３１、図３２、図３３、図３４、図３５、図３６、図６０、図６１、図６５（以上は、実施例６、実施例７、実施例９、実施例１０の図と共通）は、地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、実施例３の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例９】
【００５０】
図３１、図３２、図３３、図３４、図３５、図３６、図６０、図６１、図６５（以上は、実施例６、実施例７、実施例８、実施例１０の図と共通）は、地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、実施例４の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１０】
【００５１】
図３１、図３２、図３３、図３４、図３５、図３６、図６０、図６１、図６５（以上は、実施例６、実施例７、実施例８、実施例９の図と共通）は、地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、実施例５の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１１】
【００５２】
図４０、図４１、図４２、図４３、図４４、図４５、図４６、図４７、図４８、図４９、図５０、図５１、図６３、図６４（以上は、実施例１２、実施例１３、実施例１４、実施例１５の図と共通）は、互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、実施例１の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１２】
【００５３】
図４０、図４１、図４２、図４３、図４４、図４５、図４６、図４７、図４８、図４９、図５０、図５１、図６３、図６４（以上は、実施例１１、実施例１３、実施例１４、実施例１５の図と共通）は、互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、実施例２の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１３】
【００５４】
図４０、図４１、図４２、図４３、図４４、図４５、図４６、図４７、図４８、図４９、図５０、図５１、図６３、図６４（以上は、実施例１１、実施例１２、実施例１４、実施例１５の図と共通）は、互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、実施例３の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１４】
【００５５】
図４０、図４１、図４２、図４３、図４４、図４５、図４６、図４７、図４８、図４９、図５０、図５１、図６３、図６４（以上は、実施例１１、実施例１２、実施例１３、実施例１５の図と共通）は、互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、実施例４の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１５】
【００５６】
図４０、図４１、図４２、図４３、図４４、図４５、図４６、図４７、図４８、図４９、図５０、図５１、図６３、図６４（以上は、実施例１１、実施例１２、実施例１３、実施例１４の図と共通）は、互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、実施例５の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１６】
【００５７】
図２０、図２１、図２２、図２３、図２４、図２５、図２６、図２７、図２８、図７４は、実施例１、実施例３、実施例４の仕組みで電磁石と間隙保持用ベアリングとをシュラウドの内周部に取り付ける場合において、伸縮自在な腕（以下、「伸縮腕部」）を少なくとも二組有し、一方の伸縮腕部で間隙保持用ベアリングを保持し、他方の伸縮腕部で間隙保持用ベアリングや電磁石を保持した状態でシュラウドに接続し、永久磁石と電磁石との間隙（垂直距離）を保持したまま伸縮腕部を伸縮することによって、永久磁石と電磁石との水平距離を調整して、永久磁石と電磁石との電磁的結合度を変更することができることを特徴とする保持骨格の構造を示した実施例であり、図６５は、保持骨格を利用して永久磁石と電磁石との電磁的結合度を変更する際の運用の一例を示す実施例である。
【実施例１７】
【００５８】
図５６、図５７、図５８、図５９は、シュラウドと回転ダクトを有する風車において、歯車を具備した回転自在な翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に羽根を取り付け、翼端取付具の歯車を回転ダクトの内周部に設置した電動機や空気タービンに取り付けられたウォームギアで回転して、羽根の迎角を随時変更できることを特徴とした水平軸風車の実施例である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明で使用した回転ダクトや円環に配設した永久磁石とシュラウドに配置した電磁石の巻線を用いて羽根の翼端部での周速を利用する発電装置は、原理的には同期電動機とコンバーターの組合せであって、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）制御の技術利用も可能であり、技術的困難性を伴うものではない。また、回転ダクトや円環及びシュラウドをセットとして扱うこともできるので、発電機としての扱いは容易である。本発明の周速を利用した発電装置は、従来の風車の回転軸に接続した発電機の場合に比べ、永久磁石と電磁石との相対速度をより大きくすることが容易な上に、間隙保持用ベアリングで永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙を常に適切に維持できるので、発電効率が高い。また、永久磁石と電磁石との水平距離は、保持骨格の伸縮腕部を調整して電磁的な粗密を変更できるから、カットイン風速を低くし、カットアウト風速を高くできるので、多様な風況でより多くの時間帯での発電が可能となる。また、風車をシュラウドで覆っていると、垂直軸風車も水平軸風車も、これまで以上に堅固に設置することができる。特に水平軸風車においては、翼端をシュラウドによって覆うと、羽根の風切り音を小さくできたり、静電気による誘電落雷を防止したりする効果の他、冬季に羽根に氷片の付着があった場合にも、飛散時の事故を局限できる等有利な効果があり、従来、設置が困難であった住宅地や人口密集地での建設を可能にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石の軸心の平面図である。（Ｂ）側面図である。（Ｃ）底面図である。
【図２】本発明の電車車輪型の電磁石の軸心を構成する軸部の断面である。軸部の断面は、１０４ａ〜１０４ｆのように、単純な円形から内部に冷却剤を通すパイプを有するものもある。
【図３】本発明の電車車輪型の電磁石のフランジ部の平面図である。フランジ部の形状は、必ずしも円形でなければならないのではなく、１０３ａ〜１０３ｅのように車輪部の中心から見て車輪部よりも径が大きな部分を有すれば使用可能である。また、１０４ｆのように軸心の一部がフランジ部相当となる場合は、フランジ部を省略して軸心を構成できる。
【図４】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石の両方に車輪部を有する場合の軸心の側面図である。（Ｂ）本発明の電車車輪型の電磁石の片方にだけ車輪部を有する場合の軸心の側面図である。（Ｃ）本発明の電車車輪型の電磁石の片方にだけ車輪部を有する場合に一方のフランジ部が大きい場合の軸心の側面図である。
【図５】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石の平面図である。（Ｂ）側面図である。（Ｃ）底面図である。
【図６】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石で両端に車輪部を有する場合の側面図である。（Ｂ）本発明の電車車輪型の電磁石で片端に車輪部を有する場合の側面図である。（Ｃ）本発明の電車車輪型の電磁石で片端に車輪部を有する場合で片方のフランジ部が大きな場合の側面図である。
【図７】（Ａ）本発明のシムの平面図である。（Ｂ）側面図である。
【図８】（Ａ）本発明の間隙保持用ベアリングで２個のベアリングを使用した場合の平面図である。（Ｂ）回転ダクトや円環が進んで行く方向から見た場合の側面図である。（Ｃ）底面図である。
【図９】（Ａ）本発明の間隙保持用ベアリングで概ね直方体のケースの４隅に１個ずつの合計４個のベアリングを使用した場合の平面図である。（Ｂ）回転ダクトや円環が進んで行く方向から見た場合の側面図である。（Ｃ）底面図である。
【図１０】（Ａ）本発明の間隙保持用ベアリングで概ね直方体のケースの４隅に１個ずつの合計４個のベアリングを使用した場合の平面図である。（Ｂ）回転ダクトや円環が進んで行く方向に直交する方向から見た場合の側面図である。（Ｃ）底面図である。
【図１１】（Ａ）本発明の間隙保持用ベアリングの底面を防護する場合に使用するソリを回転ダクトや円環が進んで行く方向に直交する方向から見た側面図である。（Ｂ）底面図である。
【図１２】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石を中央にして、その上下に間隙保持用ベアリングをそれぞれ１個ずつ、計２個を取り付けて一組とした場合の側面図である。（Ｂ）本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを組み合わせて長時間使用した後で電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとの間隔（スペース）を微調整する必要が出た場合にシムを挟み込む場合の場所（順序）を示す側面図である。
【図１３】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石を中央にして、その上下に間隙保持用ベアリングをそれぞれ１個ずつ、計２個を取り付けて一組とした場合の断面図である。（Ｂ）本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを組み合わせて長時間使用した後で電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとの間隔（スペース）を微調整する必要が出た場合にシムを挟み込む場合の場所（順序）を示す断面図である。
【図１４】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石１個と間隙保持用ベアリング２個を組合せて一組とし、上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入した際に、回転ダクトが進行する方向から見た場合の上部ハンガーの永久磁石と下部ハンガーの永久磁石とのそれぞれの間隙（ギャップ）を示す側面図である。（Ｂ）電車車輪型の電磁石と永久磁石との間隙（ギャップ）を示す拡大図である。（Ｃ）電車車輪型の電磁石と永久磁石との間隙（ギャップ）を示す拡大図である。
【図１５】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石１個と間隙保持用ベアリング２個を組合せて一組とし、上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入した際に、回転ダクトが進行する方向と直交する方向から見た場合の上部ハンガーの永久磁石と下部ハンガーの永久磁石とのそれぞれの間隙（ギャップ）を示す側面図である。（Ｂ）電車車輪型の電磁石と永久磁石との間隙（ギャップ）の拡大図である。（Ｃ）電車車輪型の電磁石と永久磁石との間隙（ギャップ）の拡大図である。
【図１６】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石１個と間隙保持用ベアリング２個を組合せて一組とし、上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入した際に、上部ハンガー／前部ハンガーや下部ハンガー／後部ハンガーに配設した円形の作用面の永久磁石が停止する位置を、回転ダクトが進行する方向と直交する方向から見た場合の図である。（Ｂ）下部ハンガー／後部ハンガーに配設した円形の作用面の永久磁石の平面図である。
【図１７】本発明の電車車輪型の電磁石１個と間隙保持用ベアリング２個を組合せて一組とし、上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入した際に、回転ダクトが進行する方向から見た場合の回転ダクト、上部ハンガー／前部ハンガー及び下部ハンガー／後部ハンガー及びそれぞれの永久磁石との関係を示す側面図である。
【図１８】永久磁石に対する吸引力と反発力（斥力）は、吸引力の方が数倍大きく働くので永久磁石が電磁石側に脱落することを防止するため、永久磁石の形状を電車車輪型の電磁石に近い方の径をやや小さくし、電車車輪型の電磁石に遠い方の径をやや大きくしたテーパー型を使用した場合の一例である。
【図１９】（Ａ）保持骨格（伸縮腕部無し）の側面図である。（Ｂ）保持骨格（伸縮腕部無し）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の側面図である。（Ｃ）保持骨格（伸縮腕部無し）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の平面図である。
【図２０】（Ａ）保持骨格（電動機と液圧ピストンによる伸縮腕部有り）の側面図である。（Ｂ）保持骨格（電動機と液圧ピストンによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の側面図である。（Ｃ）保持骨格（電動機と液圧ピストンによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の平面図である。
【図２１】（Ａ）保持骨格（外部からの液圧パイプによる伸縮腕部有り）の側面図である。（Ｂ）保持骨格（外部からの液圧パイプによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の側面図である。（Ｃ）保持骨格（外部からの液圧パイプによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の平面図である。
【図２２】（Ａ）保持骨格（電動機とウォームネジによる伸縮腕部有り）の側面図である。（Ｂ）保持骨格（電動機とウォームネジによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の側面図である。（Ｃ）保持骨格（電動機とウォームネジによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の平面図である。
【図２３】（Ａ）保持骨格（空気タービンとウォームネジによる伸縮腕部有り）の側面図である。（Ｂ）保持骨格（空気タービンとウォームネジによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の側面図である。（Ｃ）保持骨格（空気タービンとウォームネジによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の平面図である。
【図２４】（Ａ）保持骨格（伸縮腕部無し）である。（Ｂ）保持骨格（電動機と液圧ピストンによる伸縮腕部有り）である。（Ｃ）保持骨格（外部からの液圧パイプによる伸縮腕部有り）である。（Ｄ）保持骨格（電動機とウォームネジによる伸縮腕部有り）である。（Ｅ）保持骨格（空気タービンとウォームネジによる伸縮腕部有り）である。
【図２５】（Ａ）伸縮腕部を有する保持骨格がその腕を最も短くした場合の一例を示した側面図である。（Ｂ）伸縮腕部を有する保持骨格がその腕を最も長くした場合の一例を示した側面図である。（Ｃ）伸縮腕部を有する保持骨格が最も多く使用される通常の長さの場合の一例を示した側面図である。
【図２６】（Ａ）伸縮腕部を有する保持骨格が間隙保持用ベアリングを保持した状態でその腕を最も短くした場合の一例を示した側面図である。（Ｂ）伸縮腕部を有する保持骨格が間隙保持用ベアリングを保持した状態でその腕を最も長くした場合の一例を示した側面図である。（Ｃ）伸縮腕部を有する保持骨格が間隙保持用ベアリングを保持した状態で最も多く使用される通常の長さの場合の一例を示した側面図である。
【図２７】（Ａ）伸縮腕部を有する保持骨格がその腕を最も短くした場合の一例を示した平面図である。（Ｂ）伸縮腕部を有する保持骨格がその腕を最も長くした場合の一例を示した平面図である。（Ｃ）伸縮腕部を有する保持骨格が最も多く使用される通常の長さの場合の一例を示した平面図である。
【図２８】（Ａ）伸縮腕部を有する保持骨格が間隙保持用ベアリングを保持した状態でその腕を最も短くした場合の一例を示した平面図である。（Ｂ）伸縮腕部を有する保持骨格が間隙保持用ベアリングを保持した状態でその腕を最も長くした場合の一例を示した平面図である。（Ｃ）伸縮腕部を有する保持骨格が間隙保持用ベアリングを保持した状態で最も多く使用される通常の長さの場合の一例を示した平面図である。
【図２９】本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを伸縮自在な伸縮腕部を有する保持骨格で支えた状態で、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの作る空間に挿入したところを、回転ダクトが進行する方向から見た側面図（一部断面図）である。
【図３０】本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを伸縮自在な伸縮腕部を有する保持骨格で支えてから、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの作る空間に挿入したところに、回転ダクト側に羽根を、電磁石側や保持骨格側にシュラウドを取り付け、回転ダクトが進行する方向から見た側面図（一部断面図）である。
【図３１】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、羽根がサボニウス型である際の平面図である。
【図３２】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、羽根がサボニウス型である際の側面図である。
【図３３】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、羽根がサボニウス型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。
【図３４】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、羽根がサボニウス型である場合に、シュラウド部分を水平に切断した際の断面図である。
【図３５】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、羽根がジャイロミル型である際の平面図である。
【図３６】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、羽根がジャイロミル型である際の側面図である。
【図３７】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、羽根がジャイロミル型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。
【図３８】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、羽根がジャイロミル型である場合に、シュラウド部分を水平に切断した際の断面図である。
【図３９】互いに逆回転する羽根を二組準備し、本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを伸縮自在な伸縮腕部を有する保持骨格で支えてから、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入したところに、一方の羽根を回転ダクト側に、他方の羽根をシュラウド側に取り付け、回転ダクトが進行する方向（シュラウドが向かってくる方向）から見た側面図（一部断面図）である。
【図４０】本発明を垂直軸風車の互いに逆回転する二組の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、上下とも羽根がサボニウス型である場合の平面図である。
【図４１】本発明を垂直軸風車の互いに逆回転する二組の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、上下とも羽根がサボニウス型である場合の側面図である。
【図４２】（Ａ）本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、上部の羽根がサボニウス型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。（Ｂ）本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、下部の羽根がサボニウス型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。
【図４３】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部で、上段と下段の羽根との中間位置に適用する場合に、シュラウド部分を水平に切断した際の断面図である。
【図４４】本発明を垂直軸風車の互いに逆回転する二組の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、上下とも羽根がジャイロミル型である場合の平面図である。
【図４５】本発明を垂直軸風車の互いに逆回転する二組の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、上下とも羽根がジャイロミル型である場合の側面図である。
【図４６】（Ａ）本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、上部の羽根がジャイロミル型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。（Ｂ）本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、下部の羽根がジャイロミル型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。
【図４７】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部で、上段と下段の羽根との中間位置に適用する場合に、シュラウド部分を水平に切断した際の断面図である。
【図４８】本発明を垂直軸風車の互いに逆回転する二組の羽根の翼端部に適用する場合に、上段が揚力羽根の一例としてジャイロミル型であり、下段が抗力羽根の一例としてサボニウス型である場合の平面図である。
【図４９】本発明を垂直軸風車の互いに逆回転する二組の羽根の翼端部に適用する場合に、上段が揚力羽根の一例としてジャイロミル型であり、下段が抗力羽根の一例としてサボニウス型である場合の側面図である。
【図５０】（Ａ）本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、上段の羽根がジャイロミル型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。（Ｂ）本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、下段の羽根がサボニウス型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。
【図５１】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部で、上段と下段の羽根との中間位置に適用する場合に、シュラウド部分を水平に切断した際の断面図である。
【図５２】本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを伸縮自在な伸縮腕部を有する保持骨格で支えた状態で、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの作る空間に挿入したところに、回転ダクト側に水平軸風車用の羽根を取り付けて、回転ダクトが進行する方向から見た側面図（一部断面図）である。
【図５３】本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを伸縮自在な伸縮腕部を有する保持骨格で支えた状態で、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの作る空間に挿入したところに、回転ダクト側に水平軸風車用の羽根を随時迎角を変更できる翼端取付具を介して取り付けて、回転ダクトが進行する方向から見た側面図（一部断面図）である。
【図５４】本発明では、垂直軸風車でも、水平軸風車でも、羽根の翼端は回転ダクトや円環で、同軸反転の場合はシュラウドでも、連結している。この場合は、水平軸風車の羽根を回転ダクトで連結した場合の一例で、任意の迎角で取り付けることができる翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に抗力羽根を取り付けたところを回転軸方向から見た一部断面図である。
【図５５】本発明では、垂直軸風車でも、水平軸風車でも、羽根の翼端は回転ダクトや円環で、同軸反転の場合はシュラウドでも、連結している。この場合は、水平軸風車の羽根を回転ダクトで連結した場合の一例で、任意の迎角で取り付けることができる翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に揚力羽根を取り付けたところを回転軸方向から見た一部断面図である。
【図５６】本発明では、垂直軸風車でも、水平軸風車でも、羽根の翼端は回転ダクトや円環で、同軸反転の場合はシュラウドでも、連結している。この場合は、水平軸風車の羽根を回転ダクトで連結した場合の一例で、電動モーターと歯車を具備し随時迎角を変更できる翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に抗力羽根を取り付けたところを回転軸方向から見た一部断面図である。
【図５７】本発明では、垂直軸風車でも、水平軸風車でも、羽根の翼端は回転ダクトや円環で、同軸反転の場合はシュラウドでも、連結している。この場合は、水平軸風車の羽根を回転ダクトで連結した場合の一例で、電動モーターと歯車を具備し随時迎角を変更できる翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に揚力羽根を取り付けたところを回転軸方向から見た一部断面図である。
【図５８】本発明では、垂直軸風車でも、水平軸風車でも、羽根の翼端は回転ダクトや円環で、同軸反転の場合はシュラウドでも、連結している。この場合は、水平軸風車の羽根を回転ダクトで連結した場合の一例で、空気タービンと歯車を具備し随時迎角を変更できる翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に抗力羽根を取り付けたところを回転軸方向から見た一部断面図である。
【図５９】本発明では、垂直軸風車でも、水平軸風車でも、羽根の翼端は回転ダクトや円環で、同軸反転の場合はシュラウドでも、連結している。この場合は、水平軸風車の羽根を回転ダクトで連結した場合の一例で、空気タービンと歯車を具備し随時迎角を変更できる翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に揚力羽根を取り付けたところを回転軸方向から見た一部断面図である。
【図６０】本発明を水平軸風車に抗力羽根を使用して適用した場合の一例として、多翼型を用いた際の正面図である。なお、図中の回転ビームは、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに連接している場合には使用しなくてもよい。
【図６１】本発明を水平軸風車に揚力羽根を使用して適用した場合の一例として、プロペラ型を用いた際の正面図である。なお、図中の回転ビームは、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに連接している場合には使用しなくてもよい。
【図６２】互いに逆回転する羽根を二組準備し、本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを伸縮自在な伸縮腕部を有する保持骨格で支えてから、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入したところに、一方の羽根を回転ダクト側に、他方の羽根をシュラウド側に取り付け、回転ダクトが進行する方向（シュラウドが向かってくる方向）から見た側面図（一部断面図）である。本発明では、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに接続していない例を提示しているので、回転ビームを使用する。しかし、通常の水平軸風車のように羽根を翼心（翼根）を回転軸／ハブに接続している場合には、回転ビームを使用しないで作成することができる。
【図６３】本発明を互いに逆回転する二組の羽根を有する水平軸風車に適用した場合に、前方の羽根も後方の羽根も共に抗力羽根である際の正面図である。なお、図中の回転ビームは、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに連接している場合には使用しなくてもよい。
【図６４】本発明を互いに逆回転する二組の羽根を有する水平軸風車に適用した場合に、前方の羽根が揚力羽根であって、後方の羽根が抗力羽根である際の正面図である。なお、図中の回転ビームは、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに連接している場合には使用しなくてもよい。
【図６５】本発明の発電装置に用いられる保持骨格の伸縮自在な腕である伸縮腕部の長さを変更して、風の強弱に応じて発電量を調整する際の運用の一例である。
【図６６】本発明を水平軸風車に適用する場合に抗力羽根を一組用い、方向変更装置と俯仰変更装置と風向風速計と主避雷針と補助避雷針とを備えた一例である。
【図６７】本発明を適用した水平軸風車風車において、強風の際に風の来る方向に平行にして風車を待避した場合の一例である。
【図６８】発明を適用した水平軸風車風車において、強風でなおかつ風の向きの変化が著しく方向変更装置では追随困難な際に、風車を水平位置に倒して待避した場合の一例である。
【図６９】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石の側面図である。（Ｂ）電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）の側面図である。（Ｃ）フリーアクションベアリングの側面図である。この図は、フリーアクションベアリングを、電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）に取り付けるためのボルトとナットとともに記載してある。（Ｄ）フリーアクションベアリングの側面図である。この図は、フリーアクションベアリングを、電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）に取り付けるためのボルトとナットとともに記載してある。
【図７０】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリングを電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）に取り付けて回転ダクトが進行する方向から見た側面図である。間隙（ギャップ）の関係を明示してある。（Ｂ）本発明の電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリングとを電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）に取り付けて一組とした際の平面図である。（Ｃ）底面図である（平面図と同じ）。
【図７１】本発明の電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリングを電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）に取り付けて一組とした装置を回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入した場合の回転ダクトが進行する方向から見た側面図及び一部断面図である。
【図７２】（Ａ）本発明の間隙保持用ベアリングに設置した電車車輪型の電磁石を支えて固定する保持骨格（伸縮腕部無し）の平面図である。（Ｂ）本発明の間隙保持用ベアリングに設置した電車車輪型の電磁石を支えて固定する保持骨格（伸縮腕部無し）の側面図である。
【図７３】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングを保持骨格で固定し一体化した状態の平面図である。（Ｂ）本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングを保持骨格で固定し一体化した状態を、回転ダクトや円環が進んで行く方向から見た側面図である。
【図７４】（Ａ）本発明の間隙保持用ベアリングに設置した電車車輪型の電磁石を支えて固定する保持骨格（伸縮腕部有り）の平面図である。（Ｂ）本発明の間隙保持用ベアリングに設置した電車車輪型の電磁石を支えて固定する保持骨格（伸縮腕部有り）の側面図である。
【図７５】本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングを保持骨格で固定し一体化した状態に対しての回転ダクトや円環側の永久磁石の位置関係を、回転ダクトや円環が進んで行く方向から見た側面図（一部、断面図）である。
【図７６】シュラウドの内周部に本発明の電車車輪型の電磁石、間隙保持用ベアリング、保持骨格を組み込み、回転ダクトのリング板に永久磁石を配設し、回転ダクトの内周部に羽根を接続して発電部と成した部分断面図である。
【図７７】（Ａ）フランジ部があるＵ字型の電磁石の軸心の側面図である。（Ｂ）車輪部側から見た平図である。
【図７８】（Ａ）フランジ部がないＵ字型の電磁石の軸心の側面図である。（Ｂ）車輪部側から見た平図である。
【図７９】（Ａ）フランジ部がある馬蹄型の電磁石の軸心の側面図である。（Ｂ）車輪部側から見た平図である。
【図８０】（Ａ）フランジ部がない馬蹄型の電磁石の軸心の側面図である。（Ｂ）車輪部側から見た平図である。
【図８１】略Ｕ字型の電磁石の側面図である。
【図８２】略Ｕ字型の電磁石の両端部に１個ずつの計２個の本発明の間隙保持用ベアリングを組み込んだ一例である。
【図８３】略Ｕ字型の電磁石の両端部に１個ずつの計２個の本発明の間隙保持用ベアリングを組み、回転ダクト側に羽根を接続し、電磁石や保持骨格側にシュラウドを接続した一例である。
【図８４】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石の側面図である。（Ｂ）電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）の側面図である。（Ｃ）フリーアクションベアリングの側面図である。この図は、フリーアクションベアリングを、電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）に取り付けるためのボルトとナットとともに記載してある。
【図８５】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリングとを電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）に取り付けて一組とした際の側面図である。（Ｂ）平面図である。（Ｃ）底面図である。
【図８６】本発明の電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリングを電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）に取り付けて一組とした装置を二組準備し、互いのフリーアクションベアリングの突出部側が向き合うようにしてシュラウドに固定した場合の側面図である。
【図８７】本発明の電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリングを電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）に取り付けて一組とした装置を二組準備し、互いのフリーアクションベアリングの突出部側が向き合うようにしてシュラウドに固定した際にできる中空部に、回転ダクトや円環の永久磁石を配設したリング板を差し込んで発電部とした場合の回転ダクトや円環が進んで行く方向から見た側面図及び一部断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  電車車輪型の電磁石
２  間隙保持用ベアリング
３  保持骨格
３ａ  保持骨格（伸縮腕部無し）
３ｂ  保持骨格（電動機と液圧ピストンによる伸縮腕部有り）
３ｃ  保持骨格（外部からの液圧パイプによる伸縮腕部有り）
３ｄ  保持骨格（電動機とウォームネジによる伸縮腕部有り）
３ｅ  保持骨格（空気タービンとウォームネジによる伸縮腕部有り）
４  永久磁石
５  シム
６  軸心
１１  略Ｕ字型の電磁石
１１ａ  Ｕ字型の電磁石（フランジ部２つと車輪部２つのもの）
１１ｂ  Ｕ字型の電磁石（フランジ部相当と車輪部２つのもの）
１１ｃ  馬蹄型の電磁石（フランジ部２つと車輪部２つのもの）
１１ｄ  馬蹄型の電磁石（フランジ部相当と車輪部２つのもの）
２０  シュラウド
２０ｓ  シュラウド（地上や海上（船上を含む）に対して静止（方向変換を除く）しているもの）
２０ｒ  シュラウド（一方の羽根の翼端を連結し、他方の羽根を連結している回転ダクトに対して同軸反転するもの）
２１  固定支持部
２２  荷重伝達ベアリング
２３  回転支持部
２４  回転軸／ハブ
２５  回転ビーム
３０  回転ダクト
３１  上部ハンガー／前部ハンガー
３２  下部ハンガー／後部ハンガー
３３  翼端取付具（回転ダクトやシュラウドに直接固定するもので垂直軸風車や水平軸風車に共通）
３３ａ  翼端取付具（水平軸風車の回転ダクトやシュラウドに取り付ける抗力羽根や揚力羽根の傾きを変更して取り付けることができるもの）
３３ｂ  翼端取付具（水平軸風車の回転ダクトやシュラウドに取り付けた抗力羽根や揚力羽根を任意の向きに随時変更可能なもの）
３４  円環
３５  リング板
７０  垂直軸風車
７１  垂直軸風車の抗力羽根（サボニウス型で代表）
７１ａ  垂直軸風車の抗力羽根（サボニウス型で代表）の上段部分
７１ｂ  垂直軸風車の抗力羽根（サボニウス型で代表）の下段部分
７２  垂直軸風車の揚力羽根（ジャイロミル型で代表）
７２ａ  垂直軸風車の揚力羽根（ジャイロミル型で代表）の上段部分
７２ｂ  垂直軸風車の揚力羽根（ジャイロミル型で代表）の下段部分
８０  水平軸風車
８１  水平軸風車の抗力羽根（多翼型で代表）
８１ａ  水平軸風車の抗力羽根（多翼型で代表）の前方部分
８１ｂ  水平軸風車の抗力羽根（多翼型で代表）の後方部分
８２  水平軸風車の揚力羽根（プロペラ型で代表）
８２ａ  水平軸風車の揚力羽根（プロペラ型で代表）の前方部分
８２ｂ  水平軸風車の揚力羽根（プロペラ型で代表）の後方部分
８３  迎角変更用歯車
８４  迎角変更用電動機
８５  迎角変更用ウォームギア
８６  迎角変更用空気タービン
８７  空気圧パイプ（回転ダクト側）
１０１  車輪部
１０２  車輪部の長さ
１０３  フランジ部
１０３ａ  円形のフランジ部
１０３ｂ  四角形のフランジ部
１０３ｃ  多角形のフランジ部
１０３ｄ  四方に突起があるフランジ部
１０３ｅ  三方に突起があるフランジ部
１０３ｆ  フランジ部相当（軸部の一部でフランジ部を兼用しているもの）
１０４  軸部
１０４ａ  断面が円形で１本の軸部
１０４ｂ  断面が四角形で１本の軸部
１０４ｃ  断面が多角形で１本の軸部
１０４ｄ  断面が円形で複数本の軸部
１０４ｅ  断面が四角形で複数本の軸部
１０４ｆ  断面が多角形で複数本の軸部
１０４ｇ  断面の内部に冷却用のパイプを有する軸部
１０５  巻線
１０６  防護用ソリ
１０７  保持骨格（二組を保持するタイプ）
２０１  ベアリング（間隙保持用ベアリングのケース内）
２０２  （ベアリングの）突出量（ケース底面からベアリングの遠端までの高さ）
２０３  ケース
２０４  ケース厚
２０５  設置穴
２０６  潤滑剤／減摩剤
３０１  液圧発生用電動機
３０２  液圧ピストン
３０３  液圧シリンダー伸縮腕部
３０４  液圧パイプ
３０５  ウォームネジ回転用電動機
３０６  ウォームネジ伸縮腕部
３０７  ウォームネジ回転用空気タービン
３０８  空気圧パイプ（シュラウド側）
５０１  フリーアクションベアリング
５０２  フリーアクションベアリングの突出量（取り付けた板面からベアリング遠端までの高さ）
５０３  電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）
５０４  電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）
５０５  電磁石フリーアクションベアリング支え板の厚み（長・短共通）
５０６  フリーアクションベアリング設置穴
８０１  支柱
８０２  方向変更装置
８０３  俯仰変更装置
８０４  風向風速計
８０５  主避雷針
８０６  補助避雷針
９９９  （電磁石と永久磁石との対向する作用面の）間隙（ギャップ）
【図１】
2008157041.tif 000003
【図２】
2008157041.tif 000004
【図３】
2008157041.tif 000005
【図４】
2008157041.tif 000006
【図５】
2008157041.tif 000007
【図６】
2008157041.tif 000008
【図７】
2008157041.tif 000009
【図８】
2008157041.tif 000010
【図９】
2008157041.tif 000011
【図１０】
2008157041.tif 000012
【図１１】
2008157041.tif 000013
【図１２】
2008157041.tif 000014
【図１３】
2008157041.tif 000015
【図１４】
2008157041.tif 000016
【図１５】
2008157041.tif 000017
【図１６】
2008157041.tif 000018
【図１７】
2008157041.tif 000019
【図１８】
2008157041.tif 000020
【図１９】
2008157041.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
2008157041.tif 000023
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
2008157041.tif 000026
【図２５】
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【図２６】
2008157041.tif 000028
【図２７】
2008157041.tif 000029
【図２８】
2008157041.tif 000030
【図２９】
2008157041.tif 000031
【図３０】
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【図３１】
2008157041.tif 000033
【図３２】
2008157041.tif 000034
【図３３】
2008157041.tif 000035
【図３４】
2008157041.tif 000036
【図３５】
2008157041.tif 000037
【図３６】
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【図３７】
2008157041.tif 000039
【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
2008157041.tif 000069
【図６８】
2008157041.tif 000070
【図６９】
2008157041.tif 000071
【図７０】
2008157041.tif 000072
【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
2008157041.tif 000076
【図７５】
2008157041.tif 000077
【図７６】
2008157041.tif 000078
【図７７】
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【図７８】
2008157041.tif 000080
【図７９】
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【図８０】
2008157041.tif 000082
【図８１】
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【図８２】
2008157041.tif 000084
【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年3月7日(2007.3.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトとその外側にシュラウドとを具備する風車において、巻線をする軸部を有し、軸部の長手方向の両外側に軸部の径よりも大きな径を持つフランジ部を有し、さらにフランジ部の外側端部にそれぞれ１つずつの計２つの車輪部を有する軸心の当該軸部に巻線を行い、これを電車車輪型の電磁石としたものと、中央部に上面から底面まで貫く電磁石を設置するための穴（以下、「設置穴」という）を有し、底面方向に突出部を有する小さなベアリングを内蔵したケースを有し、電磁石を載せるための台座となるものを間隙保持用ベアリングとしたものとを備えるとき、２個の間隙保持用ベアリングをベアリングの突出部が外側となるようにして向き合わせ、それぞれの設置穴に１個の電車車輪型の電磁石の両端の車輪部をそれぞれ嵌入して、電磁石と永久磁石との対向する磁化方向の端部にあって最も強く磁力を発揮する面（以下、「作用面」といい、電磁石と永久磁石に共通）の間隙を構成するところの一組の装置と成して、垂直軸風車ではシュラウドの上部と、水平軸風車ではシュラウドの前部と接触する回転ダクトの上部または前部の周回する張り出し部（以下、「上部ハンガー／前部ハンガー」という）と、垂直軸風車ではシュラウドの下部と、水平軸風車ではシュラウドの後部と接触する回転ダクトの下部または後部の周回する張り出し部（以下、「下部ハンガー／後部ハンガー」という）とが作る空間に挿入する形でシュラウドの内周部に配設したことを特徴とし、回転する上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとに配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配設した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置。
【請求項２】
回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトとその外側にシュラウドとを具備する風車において、巻線をする軸部を有し、軸部の長手方向の両外側に軸部の径よりも大きな径を持つフランジ部を有し、さらにフランジ部の外側端部にそれぞれ１つずつの計２つの車輪部を有する軸心の当該軸部に巻線を行い、これを電車車輪型の電磁石としたものと、概ねコの字型をした側面の形状で、コの字の垂直部分を背部とした場合のやや背部に近い中央部に電車車輪型の電磁石の車輪部を取り付けるための上下２つのスリット状の設置穴を有し、背部から遠い端部に設置穴と連続してフリーアクションベアリングを取り付けるための上下２つのスリット状のフリーアクションベアリング設置穴を有し、コの字の板の背部をシュラウドの内周部に固定する電磁石フリーアクションベアリング支え板と、フリーアクションベアリングとを備えるとき、電磁石フリーアクションベアリング支え板の上下２つの設置穴に１個の電車車輪型の電磁石の両端のそれぞれの車輪部を、上下２つのフリーアクションベアリング設置穴にそれぞれ１個ずつの計２個のフリーアクションベアリングとを設置して、電磁石と永久磁石との対向する作用面の間隙を構成するところの一組の装置と成して、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとが作る空間に挿入する形でシュラウドの内周部に配設したことを特徴とし、回転する上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとに配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配設した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置。
【請求項３】
回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環とその外側にシュラウドとを具備する風車において、巻線をする軸部を有し、軸部の長手方向の両外側に軸部の径よりも大きな径を持つフランジ部を有し、さらにフランジ部の外側端部に少なくとも１つの車輪部を有する軸心の当該軸部に巻線を行い、これを電車車輪型の電磁石としたものと、中央部に設置穴を有し、底面方向に突出部を有する小さなベアリングを内蔵したケースを有し、電磁石を載せるための台座となる間隙保持用ベアリングとを備えるとき、間隙保持用ベアリングの設置穴の上面から底面に向けて電車車輪型の電磁石の車輪部を嵌入させ、電磁石と永久磁石との対向する作用面の間隙を構成するところの間隙保持用ベアリング１個と、電車車輪型の電磁石１個とで一組の装置と成して、二組を間隙保持用ベアリングのベアリングの突出部が互いに向き合う形でシュラウドの内周部に配設したことを特徴とし、回転ダクトや円環の円周を周回するひれ状の突部（以下、「リング板」という）に配設した永久磁石の配列面を二組でもって、垂直軸風車では上下から、水平軸風車では前後から挟む形で取り付けて、回転するリング板に配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配設した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置。
【請求項４】
回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環とその外側にシュラウドとを具備する風車において、側面の形状がＵ字型や馬蹄型をしていて巻線をする軸部を有し、軸部の長手方向の両端部にそれぞれの作用面を内側方向に互いに向き合った２つの車輪部を有する軸心の当該軸部に巻線を行い、これを略Ｕ字型の電磁石としたものと、電磁石を載せる台座となる間隙保持用ベアリングとを備えるとき、２個の間隙保持用ベアリングをベアリングの突出部が内側となるようにして向き合わせ、１個の略Ｕ字型の電磁石の２つの車輪部を１つずつ、間隙保持用ベアリングのそれぞれの設置穴に嵌入して、電磁石と永久磁石との対向する作用面の間隙を構成するところの一組の装置と成して、シュラウドの内周部に配設したことを特徴とし、回転ダクトや円環のリング板に配設した永久磁石の配列面を、垂直軸風車では上下から、水平軸風車では前後から挟む形で取り付けて、回転するリング板に配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配設した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置。
【請求項５】
回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環とその外側にシュラウドとを具備する風車において、巻線をする軸部を有し、軸部の長手方向の両外側に軸部の径よりも大きな径を持つフランジ部を有し、さらにフランジ部の外側端部に少なくとも１つの車輪部を有する軸心の当該軸部に巻線を行い、これを電車車輪型の電磁石としたものと、概ねコの字型をした側面の形状で、コの字の垂直部分を背部とした場合のやや背部に近い中央部に電車車輪型の電磁石の車輪部を取り付けるための１つの設置穴を有し、背部から遠い端部にフリーアクションベアリングを取り付けるための１つのフリーアクションベアリング設置穴を有し、コの字の板の背部をシュラウドの内周部に固定する板を電磁石フリーアクションベアリング支え板としたものと、フリーアクションベアリングとを備えるとき、電磁石フリーアクションベアリング支え板の厚みとフリーアクションベアリングを取り付けた板面からベアリング遠端までの高さであるベアリングの突出量とを加算した長さから、車輪部の長さを減算した差分の長さをもって、電磁石と永久磁石との対向する作用面の間隙を構成するところの電磁石フリーアクションベアリング支え板の設置穴に１個の電車車輪型の電磁石を、フリーアクションベアリング設置穴に１個のフリーアクションベアリングとを設置して一組の装置と成して、二組をフリーアクションベアリングのベアリングの突出部が互いに向き合う形でシュラウドの内周部に配設したことを特徴とし、回転ダクトや円環のリング板に配設した永久磁石の配列面を二組でもって、垂直軸風車では上下から、水平軸風車では前後から挟む形で取り付けて、回転するリング板に配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配設した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置。
【請求項６】
地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトと、その外側に地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、請求項１の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項７】
地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトと、その外側に地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、請求項２の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項８】
地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、その外側に地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、請求項３の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項９】
地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、その外側に地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、請求項４の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１０】
地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、その外側に地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、請求項５の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１１】
互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトで連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、請求項１の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１２】
互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトで連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、請求項２の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１３】
互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、請求項３の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１４】
互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、請求項４の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１５】
互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、請求項５の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１６】
請求項１、請求項３、請求項４のいずれか一項に記載された仕組みで電磁石と間隙保持用ベアリングとをシュラウドの内周部に取り付ける場合において、伸縮自在な腕（以下、「伸縮腕部」）を少なくとも二組有し、一方の伸縮腕部で間隙保持用ベアリングを保持し、他方の伸縮腕部で間隙保持用ベアリングや電磁石を保持した状態でシュラウドに接続し、永久磁石と電磁石との間隙（垂直距離）を保持したまま伸縮腕部を伸縮することによって、永久磁石と電磁石との水平距離を調整して、永久磁石と電磁石との電磁的結合度を変更することができることを特徴とする保持骨格。
【請求項１７】
シュラウドと回転ダクトとを有する風車において、回転ダクトの内周部に羽根を取り付けるための多角形（八角形）の台座であって回転ダクトと羽根の翼端との間に位置して当該回転ダクトと当該羽根の翼端との間を接続し、任意の迎角での羽根の取付が可能である翼端取付具を有することを特徴とした水平軸風車。
【請求項１８】
シュラウドと回転ダクトとを有する風車において、回転ダクトの内周部に羽根を取り付けるための回転自在で歯車を具備した台座であって回転ダクトと羽根の翼端との間に位置して当該回転ダクトと当該羽根の翼端との間を接続し、台座に具備した当該歯車を回転ダクトの内周部に設置した電動機や空気タービンに取り付けられたウォームギアで回転することによって羽根の迎角の変更が随時可能である翼端取付具を有することを特徴とした水平軸風車。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
特許文献８と特許文献３８は、水平軸風車の揚力羽根のプロペラ型において、トルクを向上させるために、ナセルの風上側であるアップウインド側と風下側であるダウンウインド側にプロペラ型の揚力羽根を一組ずつ計二組設置し、風車の回転軸から機械的に出力を引き出した例である。一方の特許文献３８は、アップウインド側の揚力羽根の回転方向とダウンウインド側の揚力羽根の回転方向が同一方向である。しかしながら、ダウンウインド側の揚力羽根は、アップウインド側の揚力羽根の後流とナセルや支柱の作る渦流の影響を受けて、回転数の低下が避けられないので、両方の揚力羽根の出力を一つにする場合には、差動装置の一つである差動歯車（デファレンシャルギア）を介してから増速機に繋いで発電する仕組みを有する。他方の特許文献８は、ナセルを挟んだアップウインド側とダウンウインド側の揚力羽根が同軸で逆回転（以下、「同軸反転」）するタイプである。この場合にも、ダウンウインド側の揚力羽根は、アップウインド側の揚力羽根及びナセルや支柱の作る渦流の影響を受ける。よって、二組の揚力羽根には回転速度に大きな差が出るが、両方の出力は傘歯車をもって直接発電機の回転軸に接続されている。このため、傘歯車は、ナセル前後の二つの揚力羽根の異なる回転速度やトルクを調整することとなるので大きい無理な力がかかり、長期間使用することは極めて困難な仕組みとなっている。また、特許文献８は、アップウインド側の揚力羽根とダウンウインド側の揚力羽根が同軸反転するために、回転軸の回転速度が２倍となるので増速機を不要にする、と受けとれる主張を記述しているが、機械的に出力を引き出す場合には、同一方向回転であろうと同軸反転であろうと、出力軸の回転数は、揚力羽根が一組の場合とほぼ同じか、あるいはダウンウインド側の羽根の速度がブレーキとなって、一組の場合よりも遅いのであって、二組の揚力羽根を同軸反転で用いることだけをもって、増速機が不要となるとの理由を構成することはできない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
特許文献２５と特許文献３５と特許文献３７は、垂直軸風車の抗力羽根を上下に二組、特許文献１１と特許文献１８と前記の特許文献３７は、水平軸風車の揚力羽根を前後に二組有し、それぞれの羽根の一方に永久磁石を、他方に巻線を行ったコイルを接続して同軸反転させ、互いの相対速度をほぼ２倍にして発電を行うものである。この周速を電磁的に取り出す場合に同軸反転を用いることは、逆回転する回転軸の出力を機械的に取り出す場合と異なり、相対速度の増加が見込める優れた方法である。ただし、これらの特許文献の永久磁石の端部にあって最も強力に磁力を発揮する面（以下、「作用面」。永久磁石と電磁石とに共通）と電磁石との対向（対面）する作用面は、通常の電動機と同様、遠心力による伸張や温度変化による伸縮の影響を受けやすい回転面の直径方向に並んでいるので、永久磁石と電磁石との対向する作用面が作る間隙（空隙）が、遠心力や温度変化によっても影響を受けることが少ない比較的小さな直径の場合においてのみ可能であって、大きな直径では実行困難である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
【特許文献１】特願２００６−２５８３５２
【特許文献２】特許第３４３５５４０号
【特許文献３】特開２００６−２１９９８１号公報
【特許文献４】特開２００６−１６１７９７号公報
【特許文献５】特開２００６−０７０７９１号公報
【特許文献６】特開２００５−２８２５４０号公報
【特許文献７】特開２００５−２３７１２８号公報
【特許文献８】特開２００５−１９４９１８号公報
【特許文献９】特開２００４−２２５６６０号公報
【特許文献１０】特開２００４−１７３４０４号公報
【特許文献１１】特開２００４−１６２６８４号公報
【特許文献１２】特開２００４−１０８３０６号公報
【特許文献１３】特開２００３−３３６５７１号公報
【特許文献１４】特開２００３−２８２２９５号公報
【特許文献１５】特開２００３−２３９８４６号公報
【特許文献１６】特開２００３−１２９９３６号公報
【特許文献１７】特開２００３−０８４６６３号公報
【特許文献１８】特開２００３−０６５２０４号公報
【特許文献１９】特開２００３−０１３８３９号公報
【特許文献２０】特開２００２−３２７６７８号公報
【特許文献２１】特開２００２−１５５８５０号公報
【特許文献２２】特開２００２−１４７３３６号公報
【特許文献２３】特開２００１−３３１０９８号公報
【特許文献２４】特開２００１−１６１０５２号公報
【特許文献２５】特開２００１−１５３０２４号公報
【特許文献２６】特開２００１−１０３７９４号公報
【特許文献２７】特開２０００−２９１５２８号公報
【特許文献２８】特開２０００−０３７０９７号公報
【特許文献２９】特開平１１−３３６６５２号公報
【特許文献３０】特開平１１−２９９１９７号公報
【特許文献３１】特開平１１−２９４３１３号公報
【特許文献３２】特開平１１−２０１０２０号公報
【特許文献３３】特開平１０−３１８１２０号公報
【特許文献３４】特開平１０−０７７９９６号公報
【特許文献３５】特開平０９−３１７６２６号公報
【特許文献３６】特開平０９−０７９１２７号公報
【特許文献３７】特開平０７−１７４０６７号公報
【特許文献３８】特開平０５−２３１２８７号公報
【特許文献３９】特開平０４−１０３８８３号公報
【特許文献４０】特開昭５７−０４９０７７号公報
【特許文献４１】米国特許第４１２９７８７号明細書
【手続補正書】
【提出日】平成19年3月27日(2007.3.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトとその外側にシュラウドとを具備する風車において、巻線をする軸部を有し、軸部の長手方向の両外側に軸部の径よりも大きな径を持つフランジ部を有し、さらにフランジ部の外側端部にそれぞれ１つずつの計２つの車輪部を有する軸心の当該軸部に巻線を行い、これを電車車輪型の電磁石としたものと、中央部に上面から底面まで貫く電磁石を設置するための穴（以下、「設置穴」という）を有し、底面方向に突出部を有する小さなベアリングを内蔵したケースを有し、電磁石を載せるための台座となるものを間隙保持用ベアリングとしたものとを備えるとき、２個の間隙保持用ベアリングをベアリングの突出部が外側となるようにして向き合わせ、それぞれの設置穴に１個の電車車輪型の電磁石の両端の車輪部をそれぞれ嵌入して、電磁石と永久磁石との対向する磁化方向の端部にあって最も強く磁力を発揮する面（以下、「作用面」といい、電磁石と永久磁石に共通）の間隙を構成するところの一組の装置と成して、垂直軸風車ではシュラウドの上部と、水平軸風車ではシュラウドの前部と接触する回転ダクトの上部または前部の周回する張り出し部（以下、「上部ハンガー／前部ハンガー」という）と、垂直軸風車ではシュラウドの下部と、水平軸風車ではシュラウドの後部と接触する回転ダクトの下部または後部の周回する張り出し部（以下、「下部ハンガー／後部ハンガー」という）とが作る空間に挿入する形でシュラウドの内周部に配設したことを特徴とし、回転する上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとに配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配設した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置。
【請求項２】
回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトとその外側にシュラウドとを具備する風車において、巻線をする軸部を有し、軸部の長手方向の両外側に軸部の径よりも大きな径を持つフランジ部を有し、さらにフランジ部の外側端部にそれぞれ１つずつの計２つの車輪部を有する軸心の当該軸部に巻線を行い、これを電車車輪型の電磁石としたものと、概ねコの字型をした側面の形状で、コの字の垂直部分を背部とした場合のやや背部に近い中央部に電車車輪型の電磁石の車輪部を取り付けるための上下２つのスリット状の設置穴を有し、背部から遠い端部に設置穴と連続してフリーアクションベアリングを取り付けるための上下２つのスリット状のフリーアクションベアリング設置穴を有し、コの字の板の背部をシュラウドの内周部に固定する電磁石フリーアクションベアリング支え板と、フリーアクションベアリングとを備えるとき、電磁石フリーアクションベアリング支え板の上下２つの設置穴に１個の電車車輪型の電磁石の両端のそれぞれの車輪部を、上下２つのフリーアクションベアリング設置穴にそれぞれ１個ずつの計２個のフリーアクションベアリングとを設置して、電磁石と永久磁石との対向する作用面の間隙を構成するところの一組の装置と成して、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとが作る空間に挿入する形でシュラウドの内周部に配設したことを特徴とし、回転する上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとに配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配設した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置。
【請求項３】
回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環とその外側にシュラウドとを具備する風車において、巻線をする軸部を有し、軸部の長手方向の両外側に軸部の径よりも大きな径を持つフランジ部を有し、さらにフランジ部の外側端部に少なくとも１つの車輪部を有する軸心の当該軸部に巻線を行い、これを電車車輪型の電磁石としたものと、中央部に設置穴を有し、底面方向に突出部を有する小さなベアリングを内蔵したケースを有し、電磁石を載せるための台座となる間隙保持用ベアリングとを備えるとき、間隙保持用ベアリングの設置穴の上面から底面に向けて電車車輪型の電磁石の車輪部を嵌入させ、電磁石と永久磁石との対向する作用面の間隙を構成するところの間隙保持用ベアリング１個と、電車車輪型の電磁石１個とで一組の装置と成して、二組を間隙保持用ベアリングのベアリングの突出部が互いに向き合う形でシュラウドの内周部に配設したことを特徴とし、回転ダクトや円環の円周を周回するひれ状の突部（以下、「リング板」という）に配設した永久磁石の配列面を二組でもって、垂直軸風車では上下から、水平軸風車では前後から挟む形で取り付けて、回転するリング板に配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配設した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置。
【請求項４】
回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環とその外側にシュラウドとを具備する風車において、側面の形状がＵ字型や馬蹄型をしていて巻線をする軸部を有し、軸部の長手方向の両端部にそれぞれの作用面を内側方向に互いに向き合った２つの車輪部を有する軸心の当該軸部に巻線を行い、これを略Ｕ字型の電磁石としたものと、電磁石を載せる台座となる間隙保持用ベアリングとを備えるとき、２個の間隙保持用ベアリングをベアリングの突出部が内側となるようにして向き合わせ、１個の略Ｕ字型の電磁石の２つの車輪部を１つずつ、間隙保持用ベアリングのそれぞれの設置穴に嵌入して、電磁石と永久磁石との対向する作用面の間隙を構成するところの一組の装置と成して、シュラウドの内周部に配設したことを特徴とし、回転ダクトや円環のリング板に配設した永久磁石の配列面を、垂直軸風車では上下から、水平軸風車では前後から挟む形で取り付けて、回転するリング板に配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配設した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置。
【請求項５】
回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環とその外側にシュラウドとを具備する風車において、巻線をする軸部を有し、軸部の長手方向の両外側に軸部の径よりも大きな径を持つフランジ部を有し、さらにフランジ部の外側端部に少なくとも１つの車輪部を有する軸心の当該軸部に巻線を行い、これを電車車輪型の電磁石としたものと、概ねコの字型をした側面の形状で、コの字の垂直部分を背部とした場合のやや背部に近い中央部に電車車輪型の電磁石の車輪部を取り付けるための１つの設置穴を有し、背部から遠い端部にフリーアクションベアリングを取り付けるための１つのフリーアクションベアリング設置穴を有し、コの字の板の背部をシュラウドの内周部に固定する板を電磁石フリーアクションベアリング支え板としたものと、フリーアクションベアリングとを備えるとき、電磁石フリーアクションベアリング支え板の厚みとフリーアクションベアリングを取り付けた板面からベアリング遠端までの高さであるベアリングの突出量とを加算した長さから、車輪部の長さを減算した差分の長さをもって、電磁石と永久磁石との対向する作用面の間隙を構成するところの電磁石フリーアクションベアリング支え板の設置穴に１個の電車車輪型の電磁石を、フリーアクションベアリング設置穴に１個のフリーアクションベアリングとを設置して一組の装置と成して、二組をフリーアクションベアリングのベアリングの突出部が互いに向き合う形でシュラウドの内周部に配設したことを特徴とし、回転ダクトや円環のリング板に配設した永久磁石の配列面を二組でもって、垂直軸風車では上下から、水平軸風車では前後から挟む形で取り付けて、回転するリング板に配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配設した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置。
【請求項６】
地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトと、その外側に地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、請求項１の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項７】
地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトと、その外側に地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、請求項２の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項８】
地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、その外側に地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、請求項３の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項９】
地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、その外側に地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、請求項４の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１０】
地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、その外側に地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、請求項５の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１１】
互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトで連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、請求項１の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１２】
互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトで連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、請求項２の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１３】
互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、請求項３の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１４】
互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、請求項４の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１５】
互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、請求項５の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１６】
請求項１、請求項３、請求項４のいずれか一項に記載された仕組みで電磁石と間隙保持用ベアリングとをシュラウドの内周部に取り付ける場合において、伸縮自在な腕（以下、「伸縮腕部」という）を少なくとも二組有し、一方の伸縮腕部で間隙保持用ベアリングを保持し、他方の伸縮腕部で間隙保持用ベアリングや電磁石を保持した状態でシュラウドに接続し、永久磁石と電磁石との間隙（垂直距離）を保持したまま伸縮腕部を伸縮することによって、永久磁石と電磁石との水平距離を調整して、永久磁石と電磁石との電磁的結合度を変更することができることを特徴とする保持骨格。
【請求項１７】
シュラウドと回転ダクトとを有する風車において、回転ダクトの内周部に羽根を取り付けるための台座であって回転ダクトの内周部と羽根の翼端との間に位置して当該内周部と当該翼端との間を接続し、任意の迎角での当該羽根の取付が可能である翼端取付具を有することを特徴とした水平軸風車。
【請求項１８】
シュラウドと回転ダクトとを有する風車において、回転ダクトの内周部に羽根を取り付けるための回転自在で歯車を具備した台座であって回転ダクトの内周部と羽根の翼端との間に位置して当該内周部と当該翼端との間を接続し、台座に具備した当該歯車を回転ダクトの内周部に設置した電動機や空気タービンに取り付けられたウォームギアで回転することによって当該羽根の迎角の変更が随時可能である翼端取付具を有することを特徴とした水平軸風車。
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月11日(2007.4.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１６】
請求項１、請求項３、請求項４のいずれか一項に記載された仕組みで電磁石と間隙保持用ベアリングとをシュラウドの内周部に取り付ける場合において、装置の背部をシュラウドの内周部に接続し、シュラウド方向から回転ダクト方向へ延伸した伸縮自在な腕（以下、「伸縮腕部」という）を少なくとも二組有し、一方の伸縮腕部で間隙保持用ベアリングを保持し、他方の伸縮腕部で間隙保持用ベアリングや電磁石を保持して、装置に内蔵された電動機で液圧を発生して液圧シリンダー伸縮腕部を伸縮するか、装置の外部から接続されたパイプからの液圧で液圧シリンダー伸縮腕部を伸縮するか、装置に内蔵された電動機と一体のウォームネジを回転してウォームネジ伸縮腕部を伸縮するか、装置の外部から接続されたパイプからの空気圧で装置に内蔵された空気タービンと一体のウォームネジを回転してウォームネジ伸縮腕部を伸縮するかの、いずれか一つの方法で当該装置の伸縮腕部を伸縮することによって、永久磁石と電磁石との間隙（垂直距離）を保持したまま、永久磁石と電磁石との水平距離を調整して、永久磁石と電磁石との電磁的結合度を変更することができることを特徴とする保持骨格。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地上に対して回転する羽根の翼端部を連結した回転ダクトや円環に配設した永久磁石と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドか、もしくは回転する回転ダクトや円環と反対方向へ回転可能なシュラウドに配設した発電コイルや電磁石（以下、鉄心の有無や通電の有無にかかわらず「電磁石」と総称することがある）との間の磁力線の変化を利用して発電する風力発電装置と、その構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
風車を揚水や灌漑あるいは製粉等の動力源として使用することは、紀元前から広く行われていた。しかし、発電に利用するようになったのは比較的新しく、１８９１年にデンマークのポール・ラ・クール（Ｐｏｕｌ  ｌａ  Ｃｏｕｒ）が作った風車からといわれている。当時に作られた風車は、水平軸風車に抗力羽根を取り付け、直流発電機を接続するものであった。じ後、水平軸風車には、航空機の翼やプロペラと同じ揚力を発生して回転する揚力羽根が使われるようになった。また、垂直軸風車にも改良が加えられ、抗力をより有効に使用できるサボニウス型や、垂直軸に揚力羽根を取り付けたダリウス型やジャイロミル型が現れ、また発電機も誘導型交流発電機や同期型交流発電機とコンバーターとの組合せとなって効率の良いものとなってきた。
【０００３】
風力発電においては、風の力で圧電素子を振動させて発電する装置や静電気を発生させて発電する装置もあるが、一般には、永久磁石が作る磁界の中を巻線状にした導線を走らせて磁界を導線が切る際の誘導電流を利用する。通常、発電機は、風車によって回転する回転軸に接続する。したがって、発生する電力の大きさは、磁界を横切る導線の速度に比例するので、風車の回転軸に接続した発電機の場合には、その発電効率を高めようとすると、発電機の回転軸の速度を増すことが必要なので、風車の回転軸の回転速度が高い風車形式の選択や翼型の選択、あるいは増速装置の取り付けや発電機の極数の増加を模索してきた歴史がある。
【０００４】
風車は、概略、水平軸風車と垂直軸風車に区分され、水平軸風車には、抗力羽根を有する多翼型、オランダ型、セイルウイング型、揚力羽根を有するプロペラ型があって、回転する際に、風の方向に各羽根が正対して（ただし、多翼型のアメリカ型は、尾羽を操作して風に平行や斜めにして使用することが多い）全部の面でトルクを発生するので風の利用効率がよい。しかしながら、風の方向に正対することが条件となるので、通常、旋回装置を伴う必要がある。水平軸風車のうち、一方の抗力羽根は、周速比が１を超えることができないが、トルクが高く、風速３ｍ／ｓ未満の風でも回転することがあってカットイン風速も低い。他方の揚力羽根は、周速比が５程度まであって、回転軸の回転数を上げるができるので発電に適するが、トルクは低く、当初から負荷をかけすぎた場合、初動としての励起が必要であり、航空機で見られる翼の失速速度と同様、ある程度の風速がないと回すことができないので、カットイン風速が高い。また、垂直軸風車は、どの方向からの風にも対応できるが、風の約半分しか利用できないので効率が悪い。垂直軸風車にも水平軸風車同様、抗力羽根と揚力羽根があり、その特性は水平軸風車の場合と同様であるが、発電機の回転軸速度の得易さから商用に供する大型のものは、ダリウス型かジャイロミル型が使用される。
【０００５】
発電する部分を、直流発電機（直流電動機）や誘導発電機（誘導電動機）あるいは同期発電機（同期電動機）とし、回転軸に接続して発電する通常の風力発電装置においては、発電効率を上げるためには、発電機の回転軸の回転速度を向上させることが必要である。よって、回転速度が大きくできる水平軸風車の揚力羽根であるプロペラ型を採用した発電例が多いが、プロペラ型はトルクが低い欠点をもつ。また、プロペラ型は、回転半径が大きいほどトルクは大きくなるが回転速度は遅くなる。また、同じ回転半径の場合には、羽根の枚数が多いほどトルクは大きくなるが回転速度は遅くなる。このようにプロペラ型では、小さな回転半径ではトルク不足となり、大きい回転半径のものは回転数が上がらずトルクと回転数との両立が難しい。したがって、その両方をできるだけ両立させるために大きな回転半径で羽根の枚数を１枚にしたプロペラ型も存在する。しかしながら、一般には、誘導発電機や６極程度の同期発電機の場合、プロペラ型の羽根を大きな回転半径の３枚程度とし、プロペラの回転軸に５倍程度の増速機を介在させてから発電機を回すことが多い。また、同期発電機の極数を４０〜６０極程度まで増加して、増速機を介さないで発電する場合もある。
【０００６】
特許文献８と特許文献３８は、水平軸風車の揚力羽根のプロペラ型において、トルクを向上させるために、ナセルの風上側であるアップウインド側と風下側であるダウンウインド側にプロペラ型の揚力羽根を一組ずつ計二組設置し、風車の回転軸から機械的に出力を引き出した例である。一方の特許文献３８は、アップウインド側の揚力羽根の回転方向とダウンウインド側の揚力羽根の回転方向が同一方向である。しかしながら、ダウンウインド側の揚力羽根は、アップウインド側の揚力羽根の後流とナセルや支柱の作る渦流の影響を受けて、回転数の低下が避けられないので、両方の揚力羽根の出力を一つにする場合には、差動装置の一つである差動歯車（デファレンシャルギア）を介してから増速機に繋いで発電する仕組みを有する。他方の特許文献８は、ナセルを挟んだアップウインド側とダウンウインド側の揚力羽根が同軸で逆回転（以下、「同軸反転」という）するタイプである。この場合にも、ダウンウインド側の揚力羽根は、アップウインド側の揚力羽根及びナセルや支柱の作る渦流の影響を受ける。よって、二組の揚力羽根には回転速度に大きな差が出るが、両方の出力は傘歯車をもって直接発電機の回転軸に接続されている。このため、傘歯車は、ナセル前後の二つの揚力羽根の異なる回転速度やトルクを調整することとなるので大きい無理な力がかかり、長期間使用することは極めて困難な仕組みとなっている。また、特許文献８は、アップウインド側の揚力羽根とダウンウインド側の揚力羽根が同軸反転するために、回転軸の回転速度が２倍となるので増速機を不要にする、と受けとれる主張を記述しているが、機械的に出力を引き出す場合には、同一方向回転であろうと同軸反転であろうと、出力軸の回転数は、揚力羽根が一組の場合とほぼ同じか、あるいはダウンウインド側の羽根の速度がブレーキとなって、一組の場合よりも遅いのであって、二組の揚力羽根を同軸反転で用いることだけをもって、増速機が不要となるとの理由を構成することはできない。
【０００７】
特許文献２５と特許文献３５と特許文献３７は、垂直軸風車の抗力羽根を上下に二組、特許文献１１と特許文献１８と前記の特許文献３７は、水平軸風車の揚力羽根を前後に二組有し、それぞれの羽根の一方に永久磁石を、他方に巻線を行ったコイルを接続して同軸反転させ、互いの相対速度をほぼ２倍にして発電を行うものである。この周速を電磁的に取り出す場合に同軸反転を用いることは、逆回転する回転軸の出力を機械的に取り出す場合と異なり、相対速度の増加が見込める優れた方法である。ただし、これらの特許文献の永久磁石の端部にあって最も強力に磁力を発揮する面（以下、「作用面」といい、永久磁石と電磁石とに共通）と電磁石との対向（対面）する作用面は、通常の電動機と同様、遠心力による伸張や温度変化による伸縮の影響を受けやすい回転面の直径方向に並んでいるので、永久磁石と電磁石との対向する作用面が作る間隙（空隙）が、遠心力や温度変化によっても影響を受けることが少ない比較的小さな直径の場合においてのみ可能であって、大きな直径では実行困難である。
【０００８】
特許文献４０は、風力発電（含む、水力発電）において、垂直軸風車の抗力羽根の回転する周辺部分の速さ（以下、「周速」という）を電磁的に利用して発電する仕組みを開示している。周速を利用する仕組みは、抗力羽根である方形パドルの外側を円板（以下、「円環」という）で連結し、そこへ発電の仕組みを組み込む場合と、最外周部の円形パドルの直近の回転軸側に円環を設けて発電の仕組みを取り付ける場合の２例を示してある。明細書の特許請求の範囲や発明の詳細な説明には、この発明の特徴である重要な４点が記載されている。すなわち、１番目は、永久磁石や電磁石は、回転する羽根の周辺部分の円環に円形に配設していること。２番目は、その円環に磁石を配設したことに基づき羽根の周速を利用して発電すること。３番目は、永久磁石や電磁石を配設した円環を複数枚重ねて発電すること。４番目は、内側の方形パドルの風車と外側の円形パドルの風車を同軸で組み込み回転方向を互いに逆回転する方向で用いることによって、永久磁石と電磁石との対向する作用面の相対速度を増加して発電すること、である。さらに、図面においての作図の内容から、永久磁石と電磁石との対向する作用面は、風車の回転軸に平行する方向に設定しているので、風車が大きくなっても遠心力による伸張や温度変化による伸縮の影響を受けることが少ないので、大型の風車を作成するための基本的な要領が開示されている。この特許文献４０で開示された風車は、垂直軸風車で抗力羽根の場合であるが、水平軸風車の揚力羽根に置き換えても、ほぼ、そのまま応用可能な方式である。
【０００９】
特許文献１７と特許文献２３は、ともに垂直軸風車にサボニウス型の抗力羽根を用いている。両発明は、学習キットであって、周速を利用することを目的として発明されたものではないが、結果的に風車の周辺部に回転軸に平行して永久磁石と電磁石との作用面を対向させ発電する例である。特許文献５は、垂直軸風車にジャイロミル型の揚力羽根を用いている。特許文献５は、円環状に発電用コイルを設置し、回転する揚力羽根の上下両端の直径方向に２枚並んで取り付けられた永久磁石で発電用コイルを回転軸の内側方向と外側方向から挟んで発電する方式である。このため、回転部分が遠心力による伸張や温度変化による伸縮の影響を受けることが少ない小さな直径であれば実現は可能であるが、大きな直径では実現困難である。特許文献３は、特許文献５と同様、垂直軸風車の揚力羽根のジャイロミル型を基本としているが、ジャイロミル型の縦の直線翼と回転軸とを結ぶスポークが揚力羽根の形状を有している。特許文献３の永久磁石と発電用コイルの配置については、回転軸と直交する直径方向や、回転軸と平行する方向や、あるいは直径方向と回転軸に平行する方向との両方向や、あるいは永久磁石を発電用コイルで両側から挟む方向等、各種の配置の仕方が示されている。この中には、ガイド上をスライダが走行するガイド機構に永久磁石を載せて発電用コイルの間を走行させたり、発電コイル側をカバーで覆って、走行する永久磁石との接触を防止する等、温度変化による伸縮に抗して永久磁石と発電コイルとの間隙を維持する工夫や、特許文献１９がＳ字ローター型羽根の垂直軸風車の主軸に磁気軸受を用いて回転抵抗を低減する試みを行ったが、永久磁石か発電コイルのいずれかを回転子とする場合に、フレームと回転子との間に磁気軸受の仕組みを用いて摩擦の低減と回転軸の維持を図っている。ガイド機構や磁気軸受は、回転半径の比較的小さな垂直軸風車においては、永久磁石と発電コイルとの間隙を保持するため有効ではあるが、直径がかなり大きくなった場合においても、永久磁石と発電コイルとの間隙を有効に保持できるかについては、検討を要する。特許文献３では、水平軸風車についての例も図１８に示していて、直径の大きな風車となることが多い水平軸風車においては、羽根の翼端部には永久磁石や発電コイルは設置せず、羽根の中間部分にリングとフレームで支持された発電コイルを設置している。このように、特許文献３が自ら図１８をもってベターと考えたように、ときに数十メートルにもなる水平軸風車の大口径の羽根の翼端部にこの方式をそのまま当てはめ、回転時の外圧によるがたつきや製造誤差による歪みなどに耐えて、永久磁石と発電コイルとの間隙を、特許文献３が企図した１〜５ｍｍで維持することは、著しく困難である。ましてや、回転半径が５０ｍにもなる水平軸風車の翼端において設置する場合には、ガイドをその円周の約３１４ｍに渡し炎天下や風雪や各種の振動に耐えて長期日永久磁石と発電コイルとの間隙の精度を維持することは、極めて困難である。さらには、永久磁石と発電コイルとの間隙を発電効率向上から望ましくは１ｍｍ以下にしたいとした場合には、この方式ではまさに不可能に近いので、さらなる工夫が必要である。
【００１０】
特許文献７と特許文献３０と特許文献３４は抗力羽根を、特許文献１６と特許文献２２は揚力羽根を、水平軸風車に取り付けて周速を最大限利用して効率の良い発電を追求した発明である。前者は、羽根の翼端を円環で連結して永久磁石と電磁石からなる発電の仕組みを構成し、後者は、羽根の中間部や翼端を連結して発電の仕組みを構成している。しかしながら、これらの発明のうち、特許文献７を除くと他の特許文献では、発電の主要な部分となる永久磁石と電磁石との対向する作用面を、風車の回転軸と直交する直径方向に配置しているので、遠心力による伸張や温度変化における伸縮の影響を直接受け易く大型のものを作ることは困難である。例えば、水平軸風車の羽根の半径を５０ｍとした場合、遠心力による伸張を０．１％程度であるとすると、遠心力がかかっていない状態から、遠心力が最大となった場合に伸張する長さは５０ｍｍとなる。周速を利用した発電は、発電効率の追求からくるものであるが、発電効率は、永久磁石と電磁石との作用面の間隙をいかに狭く維持できるかにかかっている。１ｍｍ以下を維持できれば望ましいが、５０ｍｍも伸張した場合において１ｍｍを維持するとすれば、遠心力が発生しない回転当初においての間隙は、５１ｍｍでなければならない。これ以下では、接触して回すことができない。このような大きな間隙では、効率の良い発電を行うことができず、周速を利用したことによる発電効率上のメリットを生かすことができない。
【００１１】
このように周速を利用して発電を試みるものでは、翼端部分の遠心力による伸張や温度変化による伸縮を考慮していないものが多い。中でも特許文献１６は、永久磁石や電磁石を配置するための内周輪や外周輪を有し、内周輪の内側に揚力羽根を、外周輪の外側にも揚力羽根を有して、互いに逆回転させて発電効率を向上させることを企図したものであるが、遠心力による伸縮が全く考慮されていない。特許文献１６の永久磁石と電磁石は、この内周輪と外周輪の間に直径上で対面（対向）する形での配置であって、内周輪と外周輪の間には、ベアリングが配置してある。一見すると、このベアリングが、内周輪や外周輪の伸縮に耐えて、永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙を維持できるように見える。しかしながら、互いに逆回転する内周輪と外周輪の回転速度は、回転半径が異なることから、半径が小さい内周輪の羽根の方が速く、半径が大きい外周輪の羽根は遅いことは、当然である上に、この発明の場合には、内周輪の羽根のピッチ角に外周輪の羽根のピッチ角と異なる値を付与して、半径の大小の差以上に内周輪と外周輪との羽根の回転速度に差が出るように設定してある。したがって、遠心力の出方も内周輪の方が大きくなる。仮に遠心力の出る影響を非常に少なめの０．０５％とした場合においても、回転半径が２ｍの場合には１ｍｍの伸張となる。１ｍｍの伸張は、何もない空間であれば影響がなくても、ベアリングを挟んで荷重を加えたとすると、ベアリングを粉々に粉砕する力となる場合もある。ベアリングが健在だとした場合には、基台側を大きくえぐる原因となる。また、特殊な材質によって、ベアリングも基台側も健在であったとしても、ベアリングと基台が相互に押し合うことになるその大きな力によって、内周輪と外周輪は回転できなるので、実行は困難である。
【００１２】
風車よる発電効率を向上させるためには、風車の周速を利用する方法がもっとも良い。周速を電磁的に利用する場合には、磁界を切る導線の速度の向上を飛躍的に図れるほか、配置する極数を非常に多くすることも容易となる。ただし、翼端部において永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙を構成する場合には、遠心力による伸張や温度変化による伸縮に対応できることが不可欠である。そのためには、最小限、特許文献７や特許文献１７や特許文献２３や特許文献４０のように、永久磁石と電磁石との対向する作用面を回転軸と平行する方向で構成することが必要条件である。さらには、風車の直径が大きくなると、風力によっての外乱や回転時のひずみで、回転軸に平行に設置した永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙も変化することがあるので、羽根にかかる風圧（荷重）、あるいは製造誤差によるがたつきに対しても、永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙を適正に保てることが必要である。
【００１３】
特許文献１は、航空機の回転翼の駆動部分の仕組みを示していて、電磁石と永久磁石との対面する作用面を回転軸と平行する方向に設置してある。また、電磁石と永久磁石との対向する作用面の間隙を一定に保持するベアリングを、回転翼の遠心力による伸張や温度変化による伸縮の影響を受けない位置に設置してある。このように電磁石と永久磁石との間の磁力による吸着力のみを荷重として対応するベアリングを用いることによって、例えば、電磁石と永久磁石との間隙を１ｍｍ以下に常時保持できる仕組みを開示している。
【００１４】
揚力羽根を有する風車は、水平軸風車でも垂直軸風車でも周速比を１以上にすることができるので回転数を高くすることができる。しかしながら、トルクは低く、カットイン風速も高い。このための起動を容易にするための改善策として、特許文献４、特許文献６、特許文献１２、特許文献２９、特許文献３１及び特許文献３２のように、定格発電時は揚力羽根を用いるが、これとは別に起動時用の抗力羽根を取り付けて、抗力羽根の強いトルクとカットイン風速の低さを利用するものがある。このうち、一方の特許文献４、特許文献２９及び特許文献３２は、起動の役目を終えた抗力羽根を回転の途中からクラッチ機構やラチェット機構で分離して、発電時は揚力羽根風車だけを使用して行うものである。他方の特許文献６、特許文献１２及び特許文献３１は、起動時の抗力羽根を発電時にも分離せずに共に使用するので揚力羽根の特性の大部分が失われて回転が上がらない反面、回転の変動は少ない。
【００１５】
特許文献３３は、水平軸風車に揚力羽根を付けた回転軸に複数個の発電機をそれぞれに離接可能な状態で直列に繋ぐ概念を示している。風車の回転軸に接続した発電機は、風速が遅い当初の間は全く接続しないで風車を空走させる。風速が上がって発電可能な風速となった場合は、風の持つエネルギー量に応じ逐次発電機を風車の回転軸に接続する個数を増やしていき、ついには発電機全数を回転軸に接続する。風車に発電機の全数を接続した場合には、大きな負荷となって風車の回転数を抑える効果があるが、さらに風速が上がって回転数が過剰となる場合には、一部の発電機に電流を流して、制動機として用いることを示している。ただし、発電機を制動機として用いる場合には、発電機が本来発電する同じ時期に同じ向きの電流を流すことになるので、電磁石のコイルには本来に増して大きな電流が流れる。よって、発熱量が急上昇するので、冷却装置を伴った装置とすることが必要である。
【００１６】
特許文献２８は、特許文献３３の発電機の代わりに発電機内部のコイル数に置き換えて複数コイルの離接要領の概念を示したものである。特許文献２６は、特許文献３３の電磁的ブレーキ部分について具体的な要領の一つとして発電機の代わりに抵抗器を直接接続する方法を示したものである。特許文献１０と特許文献２４は、特許文献３３が複数の発電機の離接によって風車の回転開始時の負荷低減や回転が過剰な際の電磁的ブレーキを示したのに対して、永久磁石と電磁石との電磁的粗密で行う仕組みについて示したものである。特許文献１３と特許文献２０は、風車の回転開始時の空走要領と風速が逐次上がってきた場合の発電機の接続要領について、機械的クラッチ装置で行う場合の要領を示したものである。
【００１７】
強風時の対策は、風車の構造に損傷を与えたり損壊を招かないために重要であると共に、発電のためのコイルの焼損を防止する上で大切である。この対策として、水平軸風車では、羽根のピッチ角を風の向きに平行になるように変更することや、風車そのものを風の方向に平行にして風を流してしまうことがなされている。また、特許文献２７は、通称、山田風車といわれているタイプにも採用されていた上方への傾斜を行うことによって強風に耐えるもので、ピッチ角の変更や風車そのものの向きの変更同様、多くの実施されてきた過去の実績がある。これに対し、特許文献２、特許文献１５、特許文献３６及び特許文献３９は、いずれも強風時には回転する羽根の回転半径を小さくすることによって強風対策とするもので、必ずしも実績を伴うものではない。このうち、一方の垂直軸風車である特許文献１５は、ジャイロミル型の揚力羽根を使用した発明で、風速０．５ｍ／ｓ程度の風でも、風の向きにかかわらず回転する、と記載されている。しかし、揚力羽根には航空機の翼同様、失速速度に当たる風速があるので、翼面加重との関係から一概にいえないもののかなりの困難があるので検討を要する。他方の水平軸風車である特許文献２、特許文献３６及び特許文献３９は、いずれもプロペラ型の揚力羽根を使用していて、特許文献２に制御用の風車が設置されている他は、共通部分が多い。特に、特許文献２の図１１や特許文献３９の図、及び特許文献３６の図１は、水平軸風車のダウンウインド側に揚力羽根を付けて、風によって羽根が風下側に倒れる要領まで、ほとんど共通である。しかしながら、特許文献２の図１１及び特許文献３９の図と、特許文献３６の図１との間には、決定的な差異がある。すなわち、前者の２つは、回転軸に羽根を風下に可倒な状態で取り付ける支持部材（以下、「フラッピングヒンジ」という）に取り付けられた羽根は、いずれも翼弦の背に当たる部分を風上方向に向けていて、後者は、風の来る方向に平行に取り付けられていて、この両者の羽根は９０°取り付け方を異なるように記載されている。羽根の取り付けが９０°異なっても、いずれも同様に回転する揚力羽根はないので、いずれか一方は、回転できない可能性がある。すなわち前者は、ヘリコプターと同様の羽根の形状を用いているが、プロペラ型の風車においては見かけることができない。家庭用の扇風機は、水平軸で抗力羽根を用いているので、通電を止めて自然風に当てると凹部に直交する方向からの風に対して良く反応して回転するが、凸部に直交する方向の風には、凹部の風に反応した１／３程度の速さでしか回転しない。抗力羽根であっても、翼弦の背の部分の風への反応はこの程度であるので、まして、揚力羽根の翼弦の背の部分に風を当てても、ほとんど回転しないか、回転しても発電機を回すだけのトルクの発生は、極めて困難である。よって、この方式の場合には、特許文献３６だけが、回転可能な仕組みを有すると考える。
【００１８】
したがって、特許文献３６について、強風時に回転時の回転半径を小さくすることが強風対策として有効であるかを検討すると、回転速度は、回転半径が大きくなると遅くなり、小さくなると速くなるのが通常であって、記載されたように回転半径を小さくすると回転が抑制されて確かにトルクは少なくなるが、しかし回転が遅くなることはない。これは、垂直軸風車の特許文献１５でも、同様である。しかも、トルクの増減率は、回転半径に比例するのに対して、風力エネルギーは、風速の３乗に比例するため、回転半径を限りなく０にした場合を除けば、風車は十分回転できる。よって、風車の発電量は、風速の少ないときの発電量を遙かに凌駕するので発電用コイルを焼損する危険があって、発明者の意図とは反対の結果となる。物理原則に則って、揚力羽根の開閉をするのであれば、特許文献２が用いたヘリコプターのフラッピングヒンジを有効に利用して、回転時の遠心力をそのまま利用し、強風になると羽根が立ち上がって回転半径を大きくすると共にピッチ角が風の方向に対して平行になるようにすることは、従来のヘリコプターの周知技術から容易であるので、可能である。また、特許文献２や特許文献３９のように、揚力羽根の風車であるにもかかわらず、風に対して羽根の最大面積（翼弦の背の部分）を曝すという通常では考え難い特殊な使用法の場合には、遠心力を打ち消すほどの強い力で風下に羽根が押し倒される可能性があるが、通常の通りに揚力羽根を使用する際には、少なくとも羽根の端部は、風上に対して小さな面積しか曝さないので、風下に押し倒される可能性は少ない。しかしながら、このように物理原則に沿うようにしてフラッピングヒンジを使用する方法においても、ドラッギングやハンチングが起こるので、ヘリコプターと同様のドラッギングヒンジ（リードラグヒンジ）等の設置を行う必要がある。よって、風車全体の向きを変えたり、羽根のピッチを変える従来の方式の方が、回転半径を変える方式よりも設置費用の上からも効果からも有効である可能性が高い。
【００１９】
風の風速は、まさに風任せで変動する。特に、平地に偏西風の吹くヨーロッパに比べ、山間部が入り組んだ日本においては、風が短時間で小刻みに変動する。風速の小刻みな変動は、発電の質を低下させるので安定化を図りたい。そのための物理的手段として、特許文献２１と特許文献３５は、風車の回転軸にフライホイールを取り付けて安定化を図っている。
【００２０】
落雷による風車の被害は、水平軸風車のプロペラ型に多く、故障の約４０％を占める。したがって、風車の近傍に避雷針を立てたり、ナセルの上に避雷針を立てて、風車の枢要部への避雷を図るが、特に冬季においては樹脂製の羽根に静電気が貯まりやすい上に、冬季の雷雲は、電位が高いので、羽根への落雷防止を困難にしている。特許文献９と特許文献１４は、それぞれ避雷針の設置要領と羽根の静電気除去要領について記載したものである。
【００２１】
【特許文献１】特願２００６−２５８３５２
【特許文献２】特許第３４３５５４０号
【特許文献３】特開２００６−２１９９８１号公報
【特許文献４】特開２００６−１６１７９７号公報
【特許文献５】特開２００６−０７０７９１号公報
【特許文献６】特開２００５−２８２５４０号公報
【特許文献７】特開２００５−２３７１２８号公報
【特許文献８】特開２００５−１９４９１８号公報
【特許文献９】特開２００４−２２５６６０号公報
【特許文献１０】特開２００４−１７３４０４号公報
【特許文献１１】特開２００４−１６２６８４号公報
【特許文献１２】特開２００４−１０８３０６号公報
【特許文献１３】特開２００３−３３６５７１号公報
【特許文献１４】特開２００３−２８２２９５号公報
【特許文献１５】特開２００３−２３９８４６号公報
【特許文献１６】特開２００３−１２９９３６号公報
【特許文献１７】特開２００３−０８４６６３号公報
【特許文献１８】特開２００３−０６５２０４号公報
【特許文献１９】特開２００３−０１３８３９号公報
【特許文献２０】特開２００２−３２７６７８号公報
【特許文献２１】特開２００２−１５５８５０号公報
【特許文献２２】特開２００２−１４７３３６号公報
【特許文献２３】特開２００１−３３１０９８号公報
【特許文献２４】特開２００１−１６１０５２号公報
【特許文献２５】特開２００１−１５３０２４号公報
【特許文献２６】特開２００１−１０３７９４号公報
【特許文献２７】特開２０００−２９１５２８号公報
【特許文献２８】特開２０００−０３７０９７号公報
【特許文献２９】特開平１１−３３６６５２号公報
【特許文献３０】特開平１１−２９９１９７号公報
【特許文献３１】特開平１１−２９４３１３号公報
【特許文献３２】特開平１１−２０１０２０号公報
【特許文献３３】特開平１０−３１８１２０号公報
【特許文献３４】特開平１０−０７７９９６号公報
【特許文献３５】特開平０９−３１７６２６号公報
【特許文献３６】特開平０９−０７９１２７号公報
【特許文献３７】特開平０７−１７４０６７号公報
【特許文献３８】特開平０５−２３１２８７号公報
【特許文献３９】特開平０４−１０３８８３号公報
【特許文献４０】特開昭５７−０４９０７７号公報
【特許文献４１】米国特許第４１２９７８７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
定格の回転時において効率の良い風力発電を行うことと、風が微弱な時期から風車が回転でき強風となっても発電が継続できることが、課題である。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明では、１番目の課題である効率の良い発電を行うための手段として、特許文献４０で示された周速を利用した発電を採用し発展させる。このため風車の羽根の翼端を連結する回転ダクトや円環を準備する。円環は、風車の荷重の支えは、主として風車の回転軸で行なって、円環での荷重の伝達がほとんどない場合に用いる。回転ダクトは、垂直軸風車では円環の上下の部分に、水平軸風車では円環の前後の部分に、風車の荷重をシュラウドに伝達するための周回した張り出し部（以下、「ハンガー」という）を有し、上下のハンガーまたは前後のハンガーを経由して荷重を支える場合に用いる。永久磁石は、回転ダクトであれば、上部（前部）のハンガー（以下、「上部ハンガー／前部ハンガー」という）や下部（後部）のハンガー（以下、「下部ハンガー／後部ハンガー」という）に配設する。円環の場合には、円環の外周部を周回する突部（以下、「リング板」という）に配設する。この回転ダクトや円環のさらに外周部にシュラウドを設け、シュラウドの内周部に電磁石を配設する。このようにすると風車が回ると、上部ハンガー／前部ハンガーや下部ハンガー／後部ハンガー、またはリング板上の永久磁石の磁界を、シュラウドの内周部の電磁石の巻線が切るときに誘導電流を発生し、周速を利用した効率の良い発電ができる。
【００２４】
回転ダクトや円環に配設した永久磁石とシュラウドの内周部に配設した電磁石との対向する作用面は、本発明では風車の回転軸と平行する位置関係をもって対向（対面）している。したがって、永久磁石と電磁石との対向する作用面相互間の垂直距離ともいえる間隙は、風車の遠心力や温度変化による伸縮の影響を受けることが少ない。しかしながら、永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙を、例えば１ｍｍ以下に常に保つことは、風圧の変化や風車が動いた場合の荷重の変化（ジャイロ歳差を含む）、あるいは風車の製造誤差の影響を受けるので困難である。そこで特許文献１で用いられた間隙保持用ベアリングを、風車の永久磁石と電磁石との間隙の保持に用いることによって、風圧の変化や荷重の変化、あるいは製造誤差にかかわらず風車の永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙を一定に保持することを容易にすることができる。
【００２５】
本発明での２番目の課題として、風速が微弱な時期から風車を回し、ある程度の強烈な風速においても発電を継続できる仕組みとしては、特許文献３３の複数の発電装置の離接の考え方や特許文献２４や特許文献１０に示された永久磁石と電磁石との電磁的結合度を変化させる考え方を採用して発展させる。このため、シュラウド側に配設した電磁石を支える装置の腕の部分を伸縮させて、回転ダクトや円環上の永久磁石とシュラウド側の電磁石との電磁的粗密を変更して、回転当初は負荷を軽減して微弱な風速でも風車の回転を可能とし、風車が回転を始めたら徐々に永久磁石と電磁石との関係を電磁的に粗から密へ上げたのち、さらに強風時には永久磁石と電磁石との関係を再び電磁的に粗とし発電量を落として電磁石の巻線部に過大な電流の発生がないように調整できる仕組みを構成する。また、電磁石には必要に応じ電流を流して制動機としても使用するが、その場合には、電磁石の巻線に大きな電流が流れて発熱量が急増するので冷却装置を有する電磁石を用いる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の回転ダクトや円環側の永久磁石とシュラウド側の電磁石とで羽根の周速を利用した発電を行うと、従来の回転軸に発電機を接続した場合に比較し、遙かに高い速度で電磁石の巻線は永久磁石の磁界を切って誘導電流を発生するので、効率の良い発電ができる。また、本発明が用いる発電装置は、特許文献１に示された間隙保持用ベアリングを使用するので、風車に対する外圧や外乱、あるいは製造誤差にも強く、発電の効率を左右する永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙を常時、確実に保持できるので発電効率が良い。また、電磁石と間隙保持用ベアリングのセットとともに併せ用いられる保持骨格は、その装置の腕の部分を伸縮して、永久磁石と電磁石との関係を電磁的に切断したり、粗密を連続的に切り換えることができるので、風車が回転を始める初動において負荷を切断したり、風力に応じて連続的かつ任意に発電量を増減したり、さらに強烈な風で風車の回転数が上がり過ぎた場合には、永久磁石と電磁石との関係を電磁的に粗として、発電用の電磁石のコイルの焼損を防止できる。また、小刻みな風速の変動に対しては、回転ダクトや円環がフライホイールの代わりとなって変動を吸収し、安定した回転を持続できる。また、落雷被害の多い水平軸風車の場合には、羽根が回転ダクトや円環及びシュラウドによって覆われているので、羽根の静電気を除去することが容易となるばかりでなく、シュラウド上に直接設置、もしくはスリップリングでシュラウドに接して避雷針を設置できるので、落雷の危険性を大幅に低減することができる。さらに、風車がシュラウドによって覆われていると、垂直軸風車も水平軸風車も回転軸以外にシュラウドで支えることを可能にするので、堅牢となる上にデザイン的にも自由度を増し景観にマッチし易くする。また、翼端を回転ダクトや円環で連結し、その回転ダクトや円環をシュラウドで保持するのであれば、羽根を風車中央の回転軸に接続することが必ずしも必要ではなくなるので、中央部をくり抜いた形状とすれば、渡り鳥のような生物が空中から見ても風車の回転範囲が視認しやすく、鳥衝突（バードストライク）も少なくすることが期待できる。また、羽根の翼端で発生する風切り音と、翼端部と翼根部との回転速度差によって生じる不調和音は、回転ダクトや円環で翼端を覆うことと、翼心（翼根）部分の羽根を取り除くことによって大幅に緩和されるので、社会生活環境へも寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の発電装置は、相互に関連する５つの主要部分から構成される。すなわち、電車の車輪型の形状をした軸心（６）に巻線（１０５）を巻いた電車車輪型の電磁石（１）と、その電磁石を載せて台座となり永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙（９９９）を適正に保つ間隙保持用ベアリング（２）と、電磁石（１）と間隙保持用ベアリング（２）とのセットを保持して永久磁石（４）との電磁的な粗密を調整する保持骨格（３）と、電磁石（１）と間隙保持用ベアリング（２）との間の間隔（スペース）を微調整するため必要に応じ追加的に使用されるシム（５）と、回転ダクト（３０）の上部ハンガー／前部ハンガー（３１）や下部ハンガー／後部ハンガー（３２）、または回転ダクト（３０）や円環（３４）のリング板（３５）に配設された永久磁石（４）とである。
【００２８】
本発明で使用する電車車輪型の電磁石（１）は、材質はケイ素鋼等の電磁石に適する鉄材で、構成は、１つの軸部（１０４）と、軸部の長手方向外側に１つずつ計２つのフランジ部（１０３）及びフランジ部のさらに外側に１つずつ計２つの車輪部（１０１）とからなるのを通常とする。軸心（６）の中央の軸部（１０４）は、通常、最小直径を有する円柱状であるが、四角形や多角形、あるいはそれらを数本あわせて束にしたり、冷却用の気体や液体を通すための中空部を設けても良い。電車車輪型の電磁石（１）を超電導下で使用する際には、中空部を超電導用の冷却剤の通路とすることがある。この軸部（１０４）に巻線（１０５）を巻いて電磁石を構成する。電磁石となった電車車輪型の電磁石（１）は、間隙保持用ベアリング（２）のケース（２０３）の上面から底面までを貫く設置穴（２０５）に車輪部（１０１）を嵌入させ、フランジ部（１０３）で止まって、間隙保持用ベアリング（２）のケース（２０３）上に設置される。
【００２９】
本発明の間隙保持用ベアリング（２）の役割は、３つある。１つ目は、間隙保持用ベアリング（２）の設置穴（２０５）に電車車輪型の電磁石（１）を設置して一体化すること。２つ目は、設置後、間隙保持用ベアリング（２）の底面から、回転ダクト（３０）の上部ハンガー／前部ハンガー（３１）及び下部ハンガー／後部ハンガー（３２）の方向に、または回転ダクト（３０）や円環（３４）のリング板（３５）の方向に作用面を覗かせている電車車輪型の電磁石（１）と、それに対向する永久磁石（４）との作用面の垂直距離に当たる間隙（９９９）を決定すること。３つ目は、電車車輪型の電磁石（１）１個の上下に、間隙保持用ベアリング（２）各１個の計２個を一組とし、回転ダクト（３０）の永久磁石（４）がそれぞれに配設された上部ハンガー／前部ハンガー（３１）と下部ハンガー／後部ハンガー（３２）とが作る空間の中を走行したり、電車車輪型の電磁石（１）１個と間隙保持用ベアリング（２）１個の組合せ二組でもってリング板（３５）を挟み、その表面を走行することである。
【００３０】
間隙保持用ベアリング（２）が決定する電車車輪型の電磁石（１）と永久磁石（４）との作用面の間隙（９９９）は、間隙保持用ベアリング（２）のケース厚（２０４）とケース底面からベアリングの遠端までの高さであるところのベアリングの突出量（２０２）とを加算した長さから、間隙保持用ベアリング（２）の設置穴（２０５）に嵌入した電車車輪型の電磁石（１）の先端部からフランジ部（１０３）の根元までの車輪部の長さ（１０２）を減算した差分の長さである。すなわち、（９９９）＝（（２０４）＋（２０２））−（１０２）となる。このようにしていったん決定した電車車輪型の電磁石（１）と永久磁石（４）との対向する作用面の間隙（９９９）は、電車車輪型の電磁石（１）と永久磁石（４）との間のケース（２０３）とベアリング（２０１）によって保持するので一定に保たれる。
【００３１】
間隙保持用ベアリング（２）が、永久磁石（４）と電磁石（１）との対向する作用面を保持する要領は、永久磁石（４）が配設された上部ハンガー／前部ハンガー（３１）と下部ハンガー／後部ハンガー（３２）との空間に、電磁石（１）１個と間隙保持用ベアリング（２）２個をセットとして挿入して用いる場合も、永久磁石（４）が配設されたリング板（３５）を電磁石（１）１個と間隙保持用ベアリング（２）１個のセットの二組をもって挟んで用いる場合も同様である。また、永久磁石（４）を配設したリング板（３５）を挟んで用いる場合には、電磁石（１）１個と間隙保持用ベアリング（２）１個のセットを二組使う代わりに、Ｕ字型や馬蹄型の電磁石（以下、「略Ｕ字型の電磁石」という）１個の両端に間隙保持用ベアリング（２）をそれぞれ１個の計２個をセットにした一組に代えて用いることもできる。
【００３２】
間隙保持用ベアリング（２）の材質は、従来の鉄材だけではなく、ベアリング（２０１）やケース（２０３）のいずれか一方、もしくはその両方を、磁力線の短絡を生じることの少ない非鉄金属、セラミック、もしくは合成樹脂を使用して作成することが望ましい。構成は、円柱型のベアリング（２０１）とそのケース（２０３）から成る。ベアリング（２０１）は、ケース（２０３）に収められ、ケース（２０３）底面からの突出部を、上部ハンガー／前部ハンガー（３１）と下部ハンガー／後部ハンガー（３２）とが作る空間の内側表面やリング板（３５）の表面に接している。ケース（２０３）の外形は、ベアリングの数によって楕円や三角やその他の多角形の形状も可能であるが、本発明で主に使用するのは概ね直方体で、その四隅に１個ずつの合計４個のベアリング（２０１）を有し、その中央部には、ケース（２０３）の上面から底面までを貫く設置穴（２０５）がある。本発明で使用するベアリング（２０１）は、主として円柱型のニードルベアリングであるが、回転ダクトが小径の場合には、回転の中心から遠い部分がやや径が大きく回転の中心に近い部分の径がやや小さいテーパー状の円柱や、球状のベアリングを用いることがある。
【００３３】
設置穴（２０５）は、電車車輪型の電磁石（１）の車輪部（１０１）、もしくは他の形状の電磁石の車輪部（１０１）相当を嵌入させて、電磁石を設置できる。ケース（２０３）の内部空間は、ケース底面に突出部を有する少なくとも２個のベアリング（２０１）が設置してあり、グリースやオイルやモリブデン化合物等の潤滑剤／減摩剤（２０６）を充填することができる。状況により、上部ハンガー／前部ハンガー（３１）や下部ハンガー／後部ハンガー（３２）の永久磁石（４）、あるいはリング板（３５）の永久磁石（４）が万一故障して回転面から突出した場合を想定して、その場合のシュラウド（２０）側の電磁石の損傷を最小限にするための防護用ソリ（１０６）を間隙保持用ベアリング（２）の底面に装着することがある。
【００３４】
本発明の保持骨格（３）は、例えば、人間が背を壁につけて座って両手両足を前方水平に差し出しているような形状で、背に当たる部分をシュラウド（２０）の内周部に接続して、上下２つの腕や足に当たる部分の一方を間隙保持用ベアリング（２）の側面に、他方を間隙保持用ベアリング（２）や略Ｕ字型の電磁石（１１）では電磁石（１１）の側面に接続して、回転ダクト（３０）や円環（３４）側の永久磁石（４）とシュラウド（２０）側の電磁石（（１）又は（１１））との水平距離を決定し、永久磁石（４）と電磁石（１）との電磁的粗密を調整する。
【００３５】
保持骨格（３）の腕は、伸縮機能がないものの他に、装置内に液圧発生用電動機（３０１）と液圧ピストン（３０２）を内蔵し、腕の部分を液圧シリンダー伸縮腕部（３０３）としているものや、装置の外部から液圧パイプ（３０４）を接続し、液圧シリンダー伸縮腕部（３０３）を動かすもの、及びウォームネジ回転用電動機（３０５）を内蔵しウォームネジ伸縮腕部（３０６）を有するものや、装置の外部から空気圧パイプ（３０８）を接続し、ウォームネジ回転用空気タービン（３０７）を駆動してウォームネジ伸縮腕部（３０６）を回す装置もあり、伸縮腕部を有するタイプでは、図６５で示した発電機の永久磁石と電磁石との電磁的粗密の状態区分の一例のように風の強弱に応じて永久磁石（４）と電磁石（１）との電磁的粗密の関係を随時に変更して発電量を調整することができる。
【００３６】
本発明のシム（５）は、電車車輪型の電磁石（１）の車輪部（１０１）が、間隙保持用ベアリング（２）の設置穴（２０５）へ嵌入する際の嵌入量を微修正することによって、電車車輪型の電磁石（１）と永久磁石（４）との対向する作用面の間隙（９９９）を微調整するためのものである。ただし、本発明の発電装置を組み立てる場合、電車車輪型の電磁石（１）の寸法精度や間隙保持用ベアリング（２）の製作精度が高い際には、シム（５）による微調整を必要としない場合が多い。シム（５）の材質は、ステンレス鋼、非鉄金属、ガラス繊維、カーボン繊維、ケブラー繊維、ゴム、合成樹脂の中から選択するか、もしくはそれらのうちいくつかを組み合わせたり貼り合わせたもので作成する。シム（５）は、極めて薄い板状、もしくは膜状のもので、外形はどのような形でも良いが、中央部には電車車輪型の電磁石（１）の車輪部（１０１）を通すための切り込みを有することが必要である。
【００３７】
永久磁石（４）は、回転ダクト（３０）の上部ハンガー／前部ハンガー（３１）や下部ハンガー／後部ハンガー（３２）、あるいはリング板（３５）に埋め込んで配設する。永久磁石（４）は一般に熱に弱く、高温に曝すと磁化が失われるので、回転ダクト（３０）や円環（３４）を作製する過程で、上部ハンガー／前部ハンガー（３１）や下部ハンガー／後部ハンガー（３２）、あるいはリング板（３５）を切削して永久磁石（４）を埋め込む。
【００３８】
永久磁石と電磁石との間隙（９９９）を堅固に保持するためには、電磁石の真下もしくは真上に間隙保持用ベアリング（２）を配置することがもっとも良い。この方式であれば、風車の直径が長大で風車にかかる風圧等の外圧や外乱からくる荷重が大きくても電車車輪型の電磁石（１）と永久磁石（４）との間隙を堅固に保持することができる。しかしながら、回転翼の直径（回転半径）が小さく、風圧等からくる外圧や外乱からくる荷重が小さな場合には、頑丈で重い間隙保持用ベアリング（２）の代わりに、軽量化が容易なフリーアクションベアリング（５０１）を用いることができる。この場合の電磁石は、電車車輪型の電磁石（１）であって車輪部（１０１）とフランジ部（１０３）を有することは、間隙保持用ベアリング（２）を使う場合と同様であるが、間隙保持用ベアリング（２）のケース（２０３）の代わりに、薄板からなり概ねコの字型をした側面の形状で、コの字の垂直部分を背部とした場合のやや背部に近い中央部に電車車輪型の電磁石（１）の車輪部（１０１）を取り付けるための設置穴（２０５）、背部から遠い端部にフリーアクションベアリング（５０１）を取り付けるためのフリーアクションベアリング設置穴（５０６）を有し、設置穴（２０５）に電車車輪型の電磁石（１）を、フリーアクションベアリング設置穴（５０６）にフリーアクションベアリング（５０１）を取り付けて一体化し一組とすることができて、コの字の板の背部をシュラウドの内周部に固定して使用する板（以下、「電磁石フリーアクションベアリング支え板」という）（（５０３）又は（５０４））を用いる。したがって、電磁石フリーアクションベアリング支え板（（５０３）又は（５０４））の一端である背部をシュラウドの内周部に固定し、他端にフリーアクションベアリング（５０１）を取り付け、電車車輪型の電磁石（１）を電磁石フリーアクションベアリング支え板（（５０３）又は（５０４））の設置穴に設置して使用することによって、電車車輪型の電磁石（１）と永久磁石（４）との対向する作用面の間隙（９９９）は、軽量な電磁石フリーアクションベアリング支え板（（５０３）又は（５０４））とフリーアクションベアリング（５０１）の組合せで保持できるので、発電部を軽量化することができる。この方式は、中央に１個の電車車輪型の電磁石（１）をおいてその上下を２個の間隙保持用ベアリング（２）でサンドウィッチ状に挟んで一組とし、上部ハンガー／前部ハンガー（３１）と下部ハンガー／後部ハンガー（３２）との間で発電する場合でも、間隙保持用ベアリング（２）に電磁石（１）を載せて一組とし、二組でリング板（３５）の永久磁石（４）を挟んで発電する場合でも、同様に変更して実施できる。
【００３９】
電車車輪型の電磁石（１）とフリーアクションベアリング（５０１）及び電磁石フリーアクションベアリング支え板（（５０３）又は（５０４））との組合せの場合の電車車輪型の電磁石（１）と永久磁石（４）との対向する作用面の間隙（９９９）は、電磁石フリーアクションベアリング支え板の厚み（５０５）と取り付けた板面からベアリング遠端までの高さであるところのフリーアクションベアリングの突出量（５０２）とを加算した長さから、電車車輪型の電磁石（１）の先端部からフランジ部までとなる車輪部の長さ（１０２）を減算した差分の長さである。すなわち、（９９９）＝（（５０５）＋（５０２））−（１０２）となる。
【００４０】
以上の発電装置を回転ダクト（３０）や円環（３４）及びシュラウド（２０）に構成したあと、風車の羽根の翼端を回転ダクト（３０）や円環（３４）で連結し、シュラウド（２０）側を地上や水上（船上を含む）に固定すると、周速を利用した風力発電装置となる。また、風車の羽根を、垂直軸風車では上下に二組、水平軸風車では前後に二組準備し、互いに逆回転するようにして、回転ダクト（３０）や円環（３４）で一方の羽根の翼端を連結し、シュラウド（２０）で他方の羽根の翼端を連結すると、羽根が一組のときよりもより速い状態の周速を活用することができる。
【００４１】
本発明では、永久磁石（４）と電磁石（１）との電磁的な粗密の関係を保持骨格（３）で調整できる。したがって、微風の時期には回転時の負荷を低減して風車の回転を容易にするばかりでなく、強風時においては永久磁石（４）と電磁石（１）との電磁的関係を粗とすることができるので電磁石（１）の巻線（１０５）を焼損することが少ない。よって、カットアウト速度が高くなり、対処は容易である。しかしながら、さらに烈風となって、水平軸風車において風車が損壊するおそれがあるような場合には、回転ダクト（３０）の内周部の回転自在な翼端取付具（３３ｂ）に取り付けた羽根を、迎角変更用電動機（８４）や迎角変更用空気タービン（８６）で迎角変更用ウォームギア（８５）を回して羽根の迎角を変更して風車の回転を制御したり、方向変更装置（８０２）で風車の方向を風向と平行になるように修正したり、俯仰変更装置（８０３）で風車の俯仰を変更して対処する。
【実施例１】
【００４２】
図１、図２、図３、図４は、本発明の発電装置の電磁石の軸心に関する実施例である。図５、図６は、軸心に巻線を行い、本発明の電車車輪型の電磁石を作る場合の実施例である。図８、図９、図１０は、本発明の間隙保持用ベアリングの実施例である。図１４、図１５、図１６、図１７は、永久磁石と電磁石との垂直距離でもある間隙や永久磁石の形状が円型の場合の実施例である。図１９、図２０、図２１、図２２、図２３、図２４、図２５、図２６、図２７、図２８は、腕で電磁石と間隙保持用ベアリングを保持し、永久磁石と電磁石との間の水平距離を規制することによって、永久磁石と電磁石との電磁的粗密を調整する本発明の保持骨格の実施例である。これらを用いた図２９、図３０、図３９、図５２、図５３、図６２は、電車車輪型の電磁石を中央にして、その上下に１個ずつの計２個の間隙保持用ベアリングとを組み合わせて一体化して一組とした装置を、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとが作る空間に挿入した状態でシュラウドの内周部に固定し、回転する上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとに配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配置した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置の実施例である。
【実施例２】
【００４３】
図１、図２、図３、図４は、電磁石の軸心を、図５、図６は、軸心に巻線を行い電車車輪型の電磁石を示した実施例である。これに図６９や図７０のように電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）やフリーアクションベアリングとを組み合わせることによって、図７１のような電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリング及びを電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）とのセットとし、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとが作る空間に挿入した状態でシュラウド内周部に固定し、回転する上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとに配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配置した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置とする場合の実施例とした。この図７１の実施例は、水平軸風車において羽根が一組の場合を示している。なお、水平軸風車の前後の二組の羽根のそれぞれに回転ダクトやシュラウドを取り付ける際に、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに接続しない場合には、固定支持部を回転ビームに取り換える変更を含むが、同じく容易である。これを垂直軸風車に適用する場合には、装置を９０°回転する必要があるが、変更は容易である。また、垂直軸軸風車の上下の二組の羽根に回転ダクトやシュラウドをそれぞれ取り付けることも容易であるので、実施例としては、水平軸風車で一組の羽根の場合である図７１で代表させた。
【実施例３】
【００４４】
図１、図２、図３、図４は、電磁石の軸心を、図５、図６は、軸心に巻線を行い電車車輪型の電磁石を示した実施例である。図７は、シムの実施例である。図８、図９、図１０は、間隙保持用ベアリングの実施例である。図７２、図７４は、保持骨格（二組を保持するタイプ）の実施例である。これらを組み合わせて図７５や図７６のように電車車輪型の電磁石及び間隙保持用ベアリングを組み合わせて一体化して一組とした装置を、二組ずつ互いに間隙保持用ベアリングのケースの底面側であるベアリングの突出部側が向き合うようにしてシュラウドの内周部に固定し、固定した二組の装置でリング板に配設した永久磁石の配列面を、回転軸に平行する前後（上下）の両方向から挟むように使用して、回転するリング板に配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配置した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置とする場合の実施例とした。この際に使用する電車車輪型の電磁石は、永久磁石と対向する作用面が片側の１カ所となるので、電車車輪型の電磁石は、図４（Ｂ）（Ｃ）や図６（Ｂ）（Ｃ）に示したように、車輪部を片方にだけ有するタイプでも使用できる。また、電磁石にかかる永久磁石の吸着力は、一方向からだけとなるため、長期間使用すると間隙保持用ベアリングがわずかながら永久磁石の方向へ舟底型に変形することがあるので、その際には図７のシムの挿入が必要となる。この図７６の実施例は、水平軸風車において羽根が一組の場合を示している。なお、水平軸風車の前後の二組の羽根のそれぞれに回転ダクトやシュラウドを取り付ける際に、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに接続しない場合には、固定支持部を回転ビームに取り換える変更を含むが、同じく容易である。これを垂直軸風車に適用する場合には、装置を９０°回転する必要があるが、変更は容易である。また、垂直軸軸風車の上下の二組の羽根に回転ダクトやシュラウドをそれぞれ取り付けることも容易であるので、実施例としては、水平軸風車で一組の羽根の場合である図７６で代表させた。
【実施例４】
【００４５】
図７７、図７８、図７９、図８０は、略Ｕ字型の電磁石の軸心であり、図８１は、略Ｕ字型の電磁石の実施例である。図８３は、実施例３での電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとの組合せを、Ｕ字型や馬蹄型の形状であって、いずれの両端部にも車輪部及びフランジ部またはフランジ部相当を有する略Ｕ字型の電磁石１個と間隙保持用ベアリング２個との組合せに置き換えて発電部を構成して発電する風力発電装置の実施例である。この図８３の実施例は、水平軸風車において羽根が一組の場合を示している。なお、水平軸風車の前後の二組の羽根のそれぞれに回転ダクトやシュラウドを取り付ける際に、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに接続しない場合には、固定支持部を回転ビームに取り換える変更を含むが、同じく容易である。これを垂直軸風車に適用する場合には、装置を９０°回転する必要があるが、変更は容易である。また、垂直軸軸風車の上下の二組の羽根に回転ダクトやシュラウドをそれぞれ取り付けることも容易であるので、実施例としては、水平軸風車で一組の羽根の場合である図８３で代表させた。
【実施例５】
【００４６】
図１、図２、図３、図４は、電磁石の軸心を、図５、図６は、軸心に巻線を行い電車車輪型の電磁石を示した実施例である。これに図８４や図８５の電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）やフリーアクションベアリングを取り付けて、発電部を構成して発電する風力発電装置の実施例である。この図８７の実施例は、水平軸風車において羽根が一組の場合を示している。なお、水平軸風車の前後の二組の羽根のそれぞれに回転ダクトやシュラウドを取り付ける際に、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに接続しない場合には、固定支持部を回転ビームに取り換える変更を含むが、同じく容易である。これを垂直軸風車に適用する場合には、装置を９０°回転する必要があるが、変更は容易である。また、垂直軸軸風車の上下の二組の羽根に回転ダクトやシュラウドをそれぞれ取り付けることも容易であるので、実施例としては、水平軸風車で一組の羽根の場合である図８７で代表させた。
【実施例６】
【００４７】
図３１、図３２、図３３、図３４、図３５、図３６、図６０、図６１、図６５（以上は、実施例７、実施例８、実施例９、実施例１０の図と共通）は、地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、実施例１の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例７】
【００４８】
図３１、図３２、図３３、図３４、図３５、図３６、図６０、図６１、図６５（以上は、実施例６、実施例８、実施例９、実施例１０の図と共通）は、地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、実施例２の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例８】
【００４９】
図３１、図３２、図３３、図３４、図３５、図３６、図６０、図６１、図６５（以上は、実施例６、実施例７、実施例９、実施例１０の図と共通）は、地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、実施例３の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例９】
【００５０】
図３１、図３２、図３３、図３４、図３５、図３６、図６０、図６１、図６５（以上は、実施例６、実施例７、実施例８、実施例１０の図と共通）は、地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、実施例４の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１０】
【００５１】
図３１、図３２、図３３、図３４、図３５、図３６、図６０、図６１、図６５（以上は、実施例６、実施例７、実施例８、実施例９の図と共通）は、地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、実施例５の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１１】
【００５２】
図４０、図４１、図４２、図４３、図４４、図４５、図４６、図４７、図４８、図４９、図５０、図５１、図６３、図６４（以上は、実施例１２、実施例１３、実施例１４、実施例１５の図と共通）は、互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトで連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、実施例１の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１２】
【００５３】
図４０、図４１、図４２、図４３、図４４、図４５、図４６、図４７、図４８、図４９、図５０、図５１、図６３、図６４（以上は、実施例１１、実施例１３、実施例１４、実施例１５の図と共通）は、互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトで連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、実施例２の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１３】
【００５４】
図４０、図４１、図４２、図４３、図４４、図４５、図４６、図４７、図４８、図４９、図５０、図５１、図６３、図６４（以上は、実施例１１、実施例１２、実施例１４、実施例１５の図と共通）は、互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、実施例３の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１４】
【００５５】
図４０、図４１、図４２、図４３、図４４、図４５、図４６、図４７、図４８、図４９、図５０、図５１、図６３、図６４（以上は、実施例１１、実施例１２、実施例１３、実施例１５の図と共通）は、互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、実施例４の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１５】
【００５６】
図４０、図４１、図４２、図４３、図４４、図４５、図４６、図４７、図４８、図４９、図５０、図５１、図６３、図６４（以上は、実施例１１、実施例１２、実施例１３、実施例１４の図と共通）は、互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、実施例５の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１６】
【００５７】
図２０、図２１、図２２、図２３、図２４、図２５、図２６、図２７、図２８、図７４は、実施例１、実施例３、実施例４の仕組みで電磁石と間隙保持用ベアリングとをシュラウドの内周部に取り付ける場合において、伸縮自在な腕（以下、「伸縮腕部」という）を少なくとも二組有し、一方の伸縮腕部で間隙保持用ベアリングを保持し、他方の伸縮腕部で間隙保持用ベアリングや電磁石を保持した状態でシュラウドに接続し、永久磁石と電磁石との間隙（垂直距離）を保持したまま伸縮腕部を伸縮することによって、永久磁石と電磁石との水平距離を調整して、永久磁石と電磁石との電磁的結合度を変更することができることを特徴とする保持骨格の構造を示した実施例であり、図６５は、保持骨格を利用して永久磁石と電磁石との電磁的結合度を変更する際の運用の一例を示す実施例である。
【実施例１７】
【００５８】
図５２、図５４、図５５は、シュラウドと回転ダクトとを有する風車において、回転ダクトの内周部に羽根を取り付けるための台座であって回転ダクトの内周部と羽根の翼端との間に位置して当該内周部と当該翼端との間を接続し、任意の迎角での当該羽根の取付が可能である翼端取付具を有することを特徴とした水平軸風車の実施例である。
【実施例１８】
【００５９】
図５６、図５７、図５８、図５９は、シュラウドと回転ダクトを有する風車において、歯車を具備した回転自在な翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に羽根を取り付け、翼端取付具の歯車を回転ダクトの内周部に設置した電動機や空気タービンに取り付けられたウォームギアで回転して、羽根の迎角を随時変更できることを特徴とした水平軸風車の実施例である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明で使用した回転ダクトや円環に配設した永久磁石とシュラウドに配置した電磁石の巻線を用いて羽根の翼端部での周速を利用する発電装置は、原理的には同期電動機とコンバーターの組合せであって、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）制御の技術利用も可能であり、技術的困難性を伴うものではない。また、回転ダクトや円環及びシュラウドをセットとして扱うこともできるので、発電機としての扱いは容易である。本発明の周速を利用した発電装置は、従来の風車の回転軸に接続した発電機の場合に比べ、永久磁石と電磁石との相対速度をより大きくすることが容易な上に、間隙保持用ベアリングで永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙を常に適切に維持できるので、発電効率が高い。また、永久磁石と電磁石との水平距離は、保持骨格の伸縮腕部を調整して電磁的な粗密を変更できるから、カットイン風速を低くし、カットアウト風速を高くできるので、多様な風況でより多くの時間帯での発電が可能となる。また、風車をシュラウドで覆っていると、垂直軸風車も水平軸風車も、これまで以上に堅固に設置することができる。特に水平軸風車においては、翼端をシュラウドによって覆うと、羽根の風切り音を小さくできたり、静電気による誘電落雷を防止したりする効果の他、冬季に羽根に氷片の付着があった場合にも、飛散時の事故を局限できる等有利な効果があり、従来、設置が困難であった住宅地や人口密集地での建設を可能にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石の軸心の平面図である。（Ｂ）側面図である。（Ｃ）底面図である。
【図２】本発明の電車車輪型の電磁石の軸心を構成する軸部の断面である。軸部の断面は、１０４ａ〜１０４ｆのように、単純な円形から内部に冷却剤を通すパイプを有するものもある。
【図３】本発明の電車車輪型の電磁石のフランジ部の平面図である。フランジ部の形状は、必ずしも円形でなければならないのではなく、１０３ａ〜１０３ｅのように車輪部の中心から見て車輪部よりも径が大きな部分を有すれば使用可能である。また、１０４ｆのように軸心の一部がフランジ部相当となる場合は、フランジ部を省略して軸心を構成できる。
【図４】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石の両方に車輪部を有する場合の軸心の側面図である。（Ｂ）本発明の電車車輪型の電磁石の片方にだけ車輪部を有する場合の軸心の側面図である。（Ｃ）本発明の電車車輪型の電磁石の片方にだけ車輪部を有する場合に一方のフランジ部が大きい場合の軸心の側面図である。
【図５】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石の平面図である。（Ｂ）側面図である。（Ｃ）底面図である。
【図６】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石で両端に車輪部を有する場合の側面図である。（Ｂ）本発明の電車車輪型の電磁石で片端に車輪部を有する場合の側面図である。（Ｃ）本発明の電車車輪型の電磁石で片端に車輪部を有する場合で片方のフランジ部が大きな場合の側面図である。
【図７】（Ａ）本発明のシムの平面図である。（Ｂ）側面図である。
【図８】（Ａ）本発明の間隙保持用ベアリングで２個のベアリングを使用した場合の平面図である。（Ｂ）回転ダクトや円環が進んで行く方向から見た場合の側面図である。（Ｃ）底面図である。
【図９】（Ａ）本発明の間隙保持用ベアリングで概ね直方体のケースの４隅に１個ずつの合計４個のベアリングを使用した場合の平面図である。（Ｂ）回転ダクトや円環が進んで行く方向から見た場合の側面図である。（Ｃ）底面図である。
【図１０】（Ａ）本発明の間隙保持用ベアリングで概ね直方体のケースの４隅に１個ずつの合計４個のベアリングを使用した場合の平面図である。（Ｂ）回転ダクトや円環が進んで行く方向に直交する方向から見た場合の側面図である。（Ｃ）底面図である。
【図１１】（Ａ）本発明の間隙保持用ベアリングの底面を防護する場合に使用するソリを回転ダクトや円環が進んで行く方向に直交する方向から見た側面図である。（Ｂ）底面図である。
【図１２】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石を中央にして、その上下に間隙保持用ベアリングをそれぞれ１個ずつ、計２個を取り付けて一組とした場合の側面図である。（Ｂ）本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを組み合わせて長時間使用した後で電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとの間隔（スペース）を微調整する必要が出た場合にシムを挟み込む場合の場所（順序）を示す側面図である。
【図１３】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石を中央にして、その上下に間隙保持用ベアリングをそれぞれ１個ずつ、計２個を取り付けて一組とした場合の断面図である。（Ｂ）本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを組み合わせて長時間使用した後で電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとの間隔（スペース）を微調整する必要が出た場合にシムを挟み込む場合の場所（順序）を示す断面図である。
【図１４】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石１個と間隙保持用ベアリング２個を組合せて一組とし、上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入した際に、回転ダクトが進行する方向から見た場合の上部ハンガーの永久磁石と下部ハンガーの永久磁石とのそれぞれの間隙（ギャップ）を示す側面図である。（Ｂ）電車車輪型の電磁石と永久磁石との間隙（ギャップ）を示す拡大図である。（Ｃ）電車車輪型の電磁石と永久磁石との間隙（ギャップ）を示す拡大図である。
【図１５】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石１個と間隙保持用ベアリング２個を組合せて一組とし、上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入した際に、回転ダクトが進行する方向と直交する方向から見た場合の上部ハンガーの永久磁石と下部ハンガーの永久磁石とのそれぞれの間隙（ギャップ）を示す側面図である。（Ｂ）電車車輪型の電磁石と永久磁石との間隙（ギャップ）の拡大図である。（Ｃ）電車車輪型の電磁石と永久磁石との間隙（ギャップ）の拡大図である。
【図１６】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石１個と間隙保持用ベアリング２個を組合せて一組とし、上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入した際に、上部ハンガー／前部ハンガーや下部ハンガー／後部ハンガーに配設した円形の作用面の永久磁石が停止する位置を、回転ダクトが進行する方向と直交する方向から見た場合の図である。（Ｂ）下部ハンガー／後部ハンガーに配設した円形の作用面の永久磁石の平面図である。
【図１７】本発明の電車車輪型の電磁石１個と間隙保持用ベアリング２個を組合せて一組とし、上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入した際に、回転ダクトが進行する方向から見た場合の回転ダクト、上部ハンガー／前部ハンガー及び下部ハンガー／後部ハンガー及びそれぞれの永久磁石との関係を示す側面図である。
【図１８】永久磁石に対する吸引力と反発力（斥力）は、吸引力の方が数倍大きく働くので永久磁石が電磁石側に脱落することを防止するため、永久磁石の形状を電車車輪型の電磁石に近い方の径をやや小さくし、電車車輪型の電磁石に遠い方の径をやや大きくしたテーパー型を使用した場合の一例である。
【図１９】（Ａ）保持骨格（伸縮腕部無し）の側面図である。（Ｂ）保持骨格（伸縮腕部無し）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の側面図である。（Ｃ）保持骨格（伸縮腕部無し）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の平面図である。
【図２０】（Ａ）保持骨格（電動機と液圧ピストンによる伸縮腕部有り）の側面図である。（Ｂ）保持骨格（電動機と液圧ピストンによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の側面図である。（Ｃ）保持骨格（電動機と液圧ピストンによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の平面図である。
【図２１】（Ａ）保持骨格（外部からの液圧パイプによる伸縮腕部有り）の側面図である。（Ｂ）保持骨格（外部からの液圧パイプによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の側面図である。（Ｃ）保持骨格（外部からの液圧パイプによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の平面図である。
【図２２】（Ａ）保持骨格（電動機とウォームネジによる伸縮腕部有り）の側面図である。（Ｂ）保持骨格（電動機とウォームネジによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の側面図である。（Ｃ）保持骨格（電動機とウォームネジによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の平面図である。
【図２３】（Ａ）保持骨格（空気タービンとウォームネジによる伸縮腕部有り）の側面図である。（Ｂ）保持骨格（空気タービンとウォームネジによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の側面図である。（Ｃ）保持骨格（空気タービンとウォームネジによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の平面図である。
【図２４】（Ａ）保持骨格（伸縮腕部無し）である。（Ｂ）保持骨格（電動機と液圧ピストンによる伸縮腕部有り）である。（Ｃ）保持骨格（外部からの液圧パイプによる伸縮腕部有り）である。（Ｄ）保持骨格（電動機とウォームネジによる伸縮腕部有り）である。（Ｅ）保持骨格（空気タービンとウォームネジによる伸縮腕部有り）である。
【図２５】（Ａ）伸縮腕部を有する保持骨格がその腕を最も短くした場合の一例を示した側面図である。（Ｂ）伸縮腕部を有する保持骨格がその腕を最も長くした場合の一例を示した側面図である。（Ｃ）伸縮腕部を有する保持骨格が最も多く使用される通常の長さの場合の一例を示した側面図である。
【図２６】（Ａ）伸縮腕部を有する保持骨格が間隙保持用ベアリングを保持した状態でその腕を最も短くした場合の一例を示した側面図である。（Ｂ）伸縮腕部を有する保持骨格が間隙保持用ベアリングを保持した状態でその腕を最も長くした場合の一例を示した側面図である。（Ｃ）伸縮腕部を有する保持骨格が間隙保持用ベアリングを保持した状態で最も多く使用される通常の長さの場合の一例を示した側面図である。
【図２７】（Ａ）伸縮腕部を有する保持骨格がその腕を最も短くした場合の一例を示した平面図である。（Ｂ）伸縮腕部を有する保持骨格がその腕を最も長くした場合の一例を示した平面図である。（Ｃ）伸縮腕部を有する保持骨格が最も多く使用される通常の長さの場合の一例を示した平面図である。
【図２８】（Ａ）伸縮腕部を有する保持骨格が間隙保持用ベアリングを保持した状態でその腕を最も短くした場合の一例を示した平面図である。（Ｂ）伸縮腕部を有する保持骨格が間隙保持用ベアリングを保持した状態でその腕を最も長くした場合の一例を示した平面図である。（Ｃ）伸縮腕部を有する保持骨格が間隙保持用ベアリングを保持した状態で最も多く使用される通常の長さの場合の一例を示した平面図である。
【図２９】本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを伸縮自在な伸縮腕部を有する保持骨格で支えた状態で、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの作る空間に挿入したところを、回転ダクトが進行する方向から見た側面図（一部断面図）である。
【図３０】本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを伸縮自在な伸縮腕部を有する保持骨格で支えてから、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの作る空間に挿入したところに、回転ダクト側に羽根を、電磁石側や保持骨格側にシュラウドを取り付け、回転ダクトが進行する方向から見た側面図（一部断面図）である。
【図３１】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、羽根がサボニウス型である際の平面図である。
【図３２】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、羽根がサボニウス型である際の側面図である。
【図３３】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、羽根がサボニウス型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。
【図３４】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、羽根がサボニウス型である場合に、シュラウド部分を水平に切断した際の断面図である。
【図３５】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、羽根がジャイロミル型である際の平面図である。
【図３６】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、羽根がジャイロミル型である際の側面図である。
【図３７】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、羽根がジャイロミル型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。
【図３８】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、羽根がジャイロミル型である場合に、シュラウド部分を水平に切断した際の断面図である。
【図３９】互いに逆回転する羽根を二組準備し、本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを伸縮自在な伸縮腕部を有する保持骨格で支えてから、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入したところに、一方の羽根を回転ダクト側に、他方の羽根をシュラウド側に取り付け、回転ダクトが進行する方向（シュラウドが向かってくる方向）から見た側面図（一部断面図）である。
【図４０】本発明を垂直軸風車の互いに逆回転する二組の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、上下とも羽根がサボニウス型である場合の平面図である。
【図４１】本発明を垂直軸風車の互いに逆回転する二組の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、上下とも羽根がサボニウス型である場合の側面図である。
【図４２】（Ａ）本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、上部の羽根がサボニウス型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。（Ｂ）本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、下部の羽根がサボニウス型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。
【図４３】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部で、上段と下段の羽根との中間位置に適用する場合に、シュラウド部分を水平に切断した際の断面図である。
【図４４】本発明を垂直軸風車の互いに逆回転する二組の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、上下とも羽根がジャイロミル型である場合の平面図である。
【図４５】本発明を垂直軸風車の互いに逆回転する二組の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、上下とも羽根がジャイロミル型である場合の側面図である。
【図４６】（Ａ）本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、上部の羽根がジャイロミル型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。（Ｂ）本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、下部の羽根がジャイロミル型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。
【図４７】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部で、上段と下段の羽根との中間位置に適用する場合に、シュラウド部分を水平に切断した際の断面図である。
【図４８】本発明を垂直軸風車の互いに逆回転する二組の羽根の翼端部に適用する場合に、上段が揚力羽根の一例としてジャイロミル型であり、下段が抗力羽根の一例としてサボニウス型である場合の平面図である。
【図４９】本発明を垂直軸風車の互いに逆回転する二組の羽根の翼端部に適用する場合に、上段が揚力羽根の一例としてジャイロミル型であり、下段が抗力羽根の一例としてサボニウス型である場合の側面図である。
【図５０】（Ａ）本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、上段の羽根がジャイロミル型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。（Ｂ）本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、下段の羽根がサボニウス型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。
【図５１】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部で、上段と下段の羽根との中間位置に適用する場合に、シュラウド部分を水平に切断した際の断面図である。
【図５２】本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを伸縮自在な伸縮腕部を有する保持骨格で支えた状態で、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの作る空間に挿入したところに、回転ダクト側に水平軸風車用の羽根を取り付けて、回転ダクトが進行する方向から見た側面図（一部断面図）である。
【図５３】本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを伸縮自在な伸縮腕部を有する保持骨格で支えた状態で、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの作る空間に挿入したところに、回転ダクト側に水平軸風車用の羽根を随時迎角を変更できる翼端取付具を介して取り付けて、回転ダクトが進行する方向から見た側面図（一部断面図）である。
【図５４】本発明では、垂直軸風車でも、水平軸風車でも、羽根の翼端は回転ダクトや円環で、同軸反転の場合はシュラウドでも、連結している。この場合は、水平軸風車の羽根を回転ダクトで連結した場合の一例で、任意の迎角で取り付けることができる翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に抗力羽根を取り付けたところを回転軸方向から見た一部断面図である。
【図５５】本発明では、垂直軸風車でも、水平軸風車でも、羽根の翼端は回転ダクトや円環で、同軸反転の場合はシュラウドでも、連結している。この場合は、水平軸風車の羽根を回転ダクトで連結した場合の一例で、任意の迎角で取り付けることができる翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に揚力羽根を取り付けたところを回転軸方向から見た一部断面図である。
【図５６】本発明では、垂直軸風車でも、水平軸風車でも、羽根の翼端は回転ダクトや円環で、同軸反転の場合はシュラウドでも、連結している。この場合は、水平軸風車の羽根を回転ダクトで連結した場合の一例で、電動モーターと歯車を具備し随時迎角を変更できる翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に抗力羽根を取り付けたところを回転軸方向から見た一部断面図である。
【図５７】本発明では、垂直軸風車でも、水平軸風車でも、羽根の翼端は回転ダクトや円環で、同軸反転の場合はシュラウドでも、連結している。この場合は、水平軸風車の羽根を回転ダクトで連結した場合の一例で、電動モーターと歯車を具備し随時迎角を変更できる翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に揚力羽根を取り付けたところを回転軸方向から見た一部断面図である。
【図５８】本発明では、垂直軸風車でも、水平軸風車でも、羽根の翼端は回転ダクトや円環で、同軸反転の場合はシュラウドでも、連結している。この場合は、水平軸風車の羽根を回転ダクトで連結した場合の一例で、空気タービンと歯車を具備し随時迎角を変更できる翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に抗力羽根を取り付けたところを回転軸方向から見た一部断面図である。
【図５９】本発明では、垂直軸風車でも、水平軸風車でも、羽根の翼端は回転ダクトや円環で、同軸反転の場合はシュラウドでも、連結している。この場合は、水平軸風車の羽根を回転ダクトで連結した場合の一例で、空気タービンと歯車を具備し随時迎角を変更できる翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に揚力羽根を取り付けたところを回転軸方向から見た一部断面図である。
【図６０】本発明を水平軸風車に抗力羽根を使用して適用した場合の一例として、多翼型を用いた際の正面図である。なお、図中の回転ビームは、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに連接している場合には使用しなくてもよい。
【図６１】本発明を水平軸風車に揚力羽根を使用して適用した場合の一例として、プロペラ型を用いた際の正面図である。なお、図中の回転ビームは、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに連接している場合には使用しなくてもよい。
【図６２】互いに逆回転する羽根を二組準備し、本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを伸縮自在な伸縮腕部を有する保持骨格で支えてから、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入したところに、一方の羽根を回転ダクト側に、他方の羽根をシュラウド側に取り付け、回転ダクトが進行する方向（シュラウドが向かってくる方向）から見た側面図（一部断面図）である。本発明では、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに接続していない例を提示しているので、回転ビームを使用する。しかし、通常の水平軸風車のように羽根を翼心（翼根）を回転軸／ハブに接続している場合には、回転ビームを使用しないで作成することができる。
【図６３】本発明を互いに逆回転する二組の羽根を有する水平軸風車に適用した場合に、前方の羽根も後方の羽根も共に抗力羽根である際の正面図である。なお、図中の回転ビームは、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに連接している場合には使用しなくてもよい。
【図６４】本発明を互いに逆回転する二組の羽根を有する水平軸風車に適用した場合に、前方の羽根が揚力羽根であって、後方の羽根が抗力羽根である際の正面図である。なお、図中の回転ビームは、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに連接している場合には使用しなくてもよい。
【図６５】本発明の発電装置に用いられる保持骨格の伸縮自在な腕である伸縮腕部の長さを変更して、風の強弱に応じて発電量を調整する際の運用の一例である。
【図６６】本発明を水平軸風車に適用する場合に抗力羽根を一組用い、方向変更装置と俯仰変更装置と風向風速計と主避雷針と補助避雷針とを備えた一例である。
【図６７】本発明を適用した水平軸風車風車において、強風の際に風の来る方向に平行にして風車を待避した場合の一例である。
【図６８】発明を適用した水平軸風車風車において、強風でなおかつ風の向きの変化が著しく方向変更装置では追随困難な際に、風車を水平位置に倒して待避した場合の一例である。
【図６９】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石の側面図である。（Ｂ）電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）の側面図である。（Ｃ）フリーアクションベアリングの側面図である。この図は、フリーアクションベアリングを、電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）に取り付けるためのボルトとナットとともに記載してある。（Ｄ）フリーアクションベアリングの側面図である。この図は、フリーアクションベアリングを、電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）に取り付けるためのボルトとナットとともに記載してある。
【図７０】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリングを電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）に取り付けて回転ダクトが進行する方向から見た側面図である。間隙（ギャップ）の関係を明示してある。（Ｂ）本発明の電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリングとを電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）に取り付けて一組とした際の平面図である。（Ｃ）底面図である（平面図と同じ）。
【図７１】本発明の電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリングを電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）に取り付けて一組とした装置を回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入した場合の回転ダクトが進行する方向から見た側面図及び一部断面図である。
【図７２】（Ａ）本発明の間隙保持用ベアリングに設置した電車車輪型の電磁石を支えて固定する保持骨格（伸縮腕部無し）の平面図である。（Ｂ）本発明の間隙保持用ベアリングに設置した電車車輪型の電磁石を支えて固定する保持骨格（伸縮腕部無し）の側面図である。
【図７３】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングを保持骨格で固定し一体化した状態の平面図である。（Ｂ）本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングを保持骨格で固定し一体化した状態を、回転ダクトや円環が進んで行く方向から見た側面図である。
【図７４】（Ａ）本発明の間隙保持用ベアリングに設置した電車車輪型の電磁石を支えて固定する保持骨格（伸縮腕部有り）の平面図である。（Ｂ）本発明の間隙保持用ベアリングに設置した電車車輪型の電磁石を支えて固定する保持骨格（伸縮腕部有り）の側面図である。
【図７５】本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングを保持骨格で固定し一体化した状態に対しての回転ダクトや円環側の永久磁石の位置関係を、回転ダクトや円環が進んで行く方向から見た側面図（一部、断面図）である。
【図７６】シュラウドの内周部に本発明の電車車輪型の電磁石、間隙保持用ベアリング、保持骨格を組み込み、回転ダクトのリング板に永久磁石を配設し、回転ダクトの内周部に羽根を接続して発電部と成した部分断面図である。
【図７７】（Ａ）フランジ部があるＵ字型の電磁石の軸心の側面図である。（Ｂ）車輪部側から見た平図である。
【図７８】（Ａ）フランジ部がないＵ字型の電磁石の軸心の側面図である。（Ｂ）車輪部側から見た平図である。
【図７９】（Ａ）フランジ部がある馬蹄型の電磁石の軸心の側面図である。（Ｂ）車輪部側から見た平図である。
【図８０】（Ａ）フランジ部がない馬蹄型の電磁石の軸心の側面図である。（Ｂ）車輪部側から見た平図である。
【図８１】略Ｕ字型の電磁石の側面図である。
【図８２】略Ｕ字型の電磁石の両端部に１個ずつの合計２個の本発明の間隙保持用ベアリングを組み込んだ一例である。
【図８３】略Ｕ字型の電磁石の両端部に１個ずつの合計２個の本発明の間隙保持用ベアリングを組み、回転ダクト側に羽根を接続し、電磁石や保持骨格側にシュラウドを接続した一例である。
【図８４】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石の側面図である。（Ｂ）電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）の側面図である。（Ｃ）フリーアクションベアリングの側面図である。この図は、フリーアクションベアリングを、電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）に取り付けるためのボルトとナットとともに記載してある。
【図８５】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリングとを電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）に取り付けて一組とした際の側面図である。（Ｂ）平面図である。（Ｃ）底面図である。
【図８６】本発明の電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリングを電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）に取り付けて一組とした装置を二組準備し、互いのフリーアクションベアリングの突出部側が向き合うようにしてシュラウドに固定した場合の側面図である。
【図８７】本発明の電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリングを電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）に取り付けて一組とした装置を二組準備し、互いのフリーアクションベアリングの突出部側が向き合うようにしてシュラウドに固定した際にできる中空部に、回転ダクトや円環の永久磁石を配設したリング板を差し込んで発電部とした場合の回転ダクトや円環が進んで行く方向から見た側面図及び一部断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  電車車輪型の電磁石
２  間隙保持用ベアリング
３  保持骨格
３ａ  保持骨格（伸縮腕部無し）
３ｂ  保持骨格（電動機と液圧ピストンによる伸縮腕部有り）
３ｃ  保持骨格（外部からの液圧パイプによる伸縮腕部有り）
３ｄ  保持骨格（電動機とウォームネジによる伸縮腕部有り）
３ｅ  保持骨格（空気タービンとウォームネジによる伸縮腕部有り）
４  永久磁石
５  シム
６  軸心
１１  略Ｕ字型の電磁石
１１ａ  Ｕ字型の電磁石（フランジ部２つと車輪部２つのもの）
１１ｂ  Ｕ字型の電磁石（フランジ部相当と車輪部２つのもの）
１１ｃ  馬蹄型の電磁石（フランジ部２つと車輪部２つのもの）
１１ｄ  馬蹄型の電磁石（フランジ部相当と車輪部２つのもの）
２０  シュラウド
２０ｓ  シュラウド（地上や海上（船上を含む）に対して静止（方向変換を除く）しているもの）
２０ｒ  シュラウド（一方の羽根の翼端を連結し、他方の羽根を連結している回転ダクトに対して同軸反転するもの）
２１  固定支持部
２２  荷重伝達ベアリング
２３  回転支持部
２４  回転軸／ハブ
２５  回転ビーム
３０  回転ダクト
３１  上部ハンガー／前部ハンガー
３２  下部ハンガー／後部ハンガー
３３  翼端取付具（回転ダクトやシュラウドに直接固定するもので垂直軸風車や水平軸風車に共通）
３３ａ  翼端取付具（水平軸風車の回転ダクトやシュラウドに取り付ける抗力羽根や揚力羽根の傾きを変更して取り付けることができるもの）
３３ｂ  翼端取付具（水平軸風車の回転ダクトやシュラウドに取り付けた抗力羽根や揚力羽根を任意の向きに随時変更可能なもの）
３４  円環
３５  リング板
７０  垂直軸風車
７１  垂直軸風車の抗力羽根（サボニウス型で代表）
７１ａ  垂直軸風車の抗力羽根（サボニウス型で代表）の上段部分
７１ｂ  垂直軸風車の抗力羽根（サボニウス型で代表）の下段部分
７２  垂直軸風車の揚力羽根（ジャイロミル型で代表）
７２ａ  垂直軸風車の揚力羽根（ジャイロミル型で代表）の上段部分
７２ｂ  垂直軸風車の揚力羽根（ジャイロミル型で代表）の下段部分
８０  水平軸風車
８１  水平軸風車の抗力羽根（多翼型で代表）
８１ａ  水平軸風車の抗力羽根（多翼型で代表）の前方部分
８１ｂ  水平軸風車の抗力羽根（多翼型で代表）の後方部分
８２  水平軸風車の揚力羽根（プロペラ型で代表）
８２ａ  水平軸風車の揚力羽根（プロペラ型で代表）の前方部分
８２ｂ  水平軸風車の揚力羽根（プロペラ型で代表）の後方部分
８３  迎角変更用歯車
８４  迎角変更用電動機
８５  迎角変更用ウォームギア
８６  迎角変更用空気タービン
８７  空気圧パイプ（回転ダクト側）
１０１  車輪部
１０２  車輪部の長さ
１０３  フランジ部
１０３ａ  円形のフランジ部
１０３ｂ  四角形のフランジ部
１０３ｃ  多角形のフランジ部
１０３ｄ  四方に突起があるフランジ部
１０３ｅ  三方に突起があるフランジ部
１０３ｆ  フランジ部相当（軸部の一部でフランジ部を兼用しているもの）
１０４  軸部
１０４ａ  断面が円形で１本の軸部
１０４ｂ  断面が四角形で１本の軸部
１０４ｃ  断面が多角形で１本の軸部
１０４ｄ  断面が円形で複数本の軸部
１０４ｅ  断面が四角形で複数本の軸部
１０４ｆ  断面が多角形で複数本の軸部
１０４ｇ  断面の内部に冷却用のパイプを有する軸部
１０５  巻線
１０６  防護用ソリ
１０７  保持骨格（二組を保持するタイプ）
２０１  ベアリング（間隙保持用ベアリングのケース内）
２０２  （ベアリングの）突出量（ケース底面からベアリングの遠端までの高さ）
２０３  ケース
２０４  ケース厚
２０５  設置穴
２０６  潤滑剤／減摩剤
３０１  液圧発生用電動機
３０２  液圧ピストン
３０３  液圧シリンダー伸縮腕部
３０４  液圧パイプ
３０５  ウォームネジ回転用電動機
３０６  ウォームネジ伸縮腕部
３０７  ウォームネジ回転用空気タービン
３０８  空気圧パイプ（シュラウド側）
５０１  フリーアクションベアリング
５０２  フリーアクションベアリングの突出量（取り付けた板面からベアリング遠端までの高さ）
５０３  電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）
５０４  電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）
５０５  電磁石フリーアクションベアリング支え板の厚み（長・短共通）
５０６  フリーアクションベアリング設置穴
８０１  支柱
８０２  方向変更装置
８０３  俯仰変更装置
８０４  風向風速計
８０５  主避雷針
８０６  補助避雷針
９９９  （電磁石と永久磁石との対向する作用面の）間隙（ギャップ）
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月17日(2007.5.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地上に対して回転する羽根の翼端部を連結した回転ダクトや円環に配設した永久磁石と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドか、もしくは回転する回転ダクトや円環と反対方向へ回転可能なシュラウドに配設した発電コイルや電磁石（以下、鉄心の有無や通電の有無にかかわらず「電磁石」と総称することがある）との間の磁力線の変化を利用して発電する風力発電装置と、その構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
風車を揚水や灌漑あるいは製粉等の動力源として使用することは、紀元前から広く行われていた。しかし、発電に利用するようになったのは比較的新しく、１８９１年にデンマークのポール・ラ・クール（Ｐｏｕｌ  ｌａ  Ｃｏｕｒ）が作った風車からといわれている。当時に作られた風車は、水平軸風車に抗力羽根を取り付け、直流発電機を接続するものであった。じ後、水平軸風車には、航空機の翼やプロペラと同じ揚力を発生して回転する揚力羽根が使われるようになった。また、垂直軸風車にも改良が加えられ、抗力をより有効に使用できるサボニウス型や、垂直軸に揚力羽根を取り付けたダリウス型やジャイロミル型が現れ、また発電機も誘導型交流発電機や同期型交流発電機とコンバーターとの組合せとなって効率の良いものとなってきた。
【０００３】
風力発電においては、風の力で圧電素子を振動させて発電する装置や静電気を発生させて発電する装置もあるが、一般には、永久磁石が作る磁界の中を巻線状にした導線を走らせて磁界を導線が切る際の誘導電流を利用する。通常、発電機は、風車によって回転する回転軸に接続する。したがって、発生する電力の大きさは、磁界を横切る導線の速度に比例するので、風車の回転軸に接続した発電機の場合には、その発電効率を高めようとすると、発電機の回転軸の速度を増すことが必要なので、風車の回転軸の回転速度が高い風車形式の選択や翼型の選択、あるいは増速装置の取り付けや発電機の極数の増加を模索してきた歴史がある。
【０００４】
風車は、概略、水平軸風車と垂直軸風車に区分され、水平軸風車には、抗力羽根を有する多翼型、オランダ型、セイルウイング型、揚力羽根を有するプロペラ型があって、回転する際に、風の方向に各羽根が正対して（ただし、多翼型のアメリカ型は、尾羽を操作して風に平行や斜めにして使用することが多い）全部の面でトルクを発生するので風の利用効率がよい。しかしながら、風の方向に正対することが条件となるので、通常、旋回装置を伴う必要がある。水平軸風車のうち、一方の抗力羽根は、周速比が１を超えることができないが、トルクが高く、風速３ｍ／ｓ未満の風でも回転することがあってカットイン風速も低い。他方の揚力羽根は、周速比が５程度まであって、回転軸の回転数を上げるができるので発電に適するが、トルクは低く、当初から負荷をかけすぎた場合、初動としての励起が必要であり、航空機で見られる翼の失速速度と同様、ある程度の風速がないと回すことができないので、カットイン風速が高い。また、垂直軸風車は、どの方向からの風にも対応できるが、風の約半分しか利用できないので効率が悪い。垂直軸風車にも水平軸風車同様、抗力羽根と揚力羽根があり、その特性は水平軸風車の場合と同様であるが、発電機の回転軸速度の得易さから商用に供する大型のものは、ダリウス型かジャイロミル型が使用される。
【０００５】
発電する部分を、直流発電機（直流電動機）や誘導発電機（誘導電動機）あるいは同期発電機（同期電動機）とし、回転軸に接続して発電する通常の風力発電装置においては、発電効率を上げるためには、発電機の回転軸の回転速度を向上させることが必要である。よって、回転速度が大きくできる水平軸風車の揚力羽根であるプロペラ型を採用した発電例が多いが、プロペラ型はトルクが低い欠点をもつ。また、プロペラ型は、回転半径が大きいほどトルクは大きくなるが回転速度は遅くなる。また、同じ回転半径の場合には、羽根の枚数が多いほどトルクは大きくなるが回転速度は遅くなる。このようにプロペラ型では、小さな回転半径ではトルク不足となり、大きい回転半径のものは回転数が上がらずトルクと回転数との両立が難しい。したがって、その両方をできるだけ両立させるために大きな回転半径で羽根の枚数を１枚にしたプロペラ型も存在する。しかしながら、一般には、誘導発電機や６極程度の同期発電機の場合、プロペラ型の羽根を大きな回転半径の３枚程度とし、プロペラの回転軸に５倍程度の増速機を介在させてから発電機を回すことが多い。また、同期発電機の極数を４０〜６０極程度まで増加して、増速機を介さないで発電する場合もある。
【０００６】
特許文献８と特許文献３８は、水平軸風車の揚力羽根のプロペラ型において、トルクを向上させるために、ナセルの風上側であるアップウインド側と風下側であるダウンウインド側にプロペラ型の揚力羽根を一組ずつ計二組設置し、風車の回転軸から機械的に出力を引き出した例である。一方の特許文献３８は、アップウインド側の揚力羽根の回転方向とダウンウインド側の揚力羽根の回転方向が同一方向である。しかしながら、ダウンウインド側の揚力羽根は、アップウインド側の揚力羽根の後流とナセルや支柱の作る渦流の影響を受けて、回転数の低下が避けられないので、両方の揚力羽根の出力を一つにする場合には、差動装置の一つである差動歯車（デファレンシャルギア）を介してから増速機に繋いで発電する仕組みを有する。他方の特許文献８は、ナセルを挟んだアップウインド側とダウンウインド側の揚力羽根が同軸で逆回転（以下、「同軸反転」という）するタイプである。この場合にも、ダウンウインド側の揚力羽根は、アップウインド側の揚力羽根及びナセルや支柱の作る渦流の影響を受ける。よって、二組の揚力羽根には回転速度に大きな差が出るが、両方の出力は傘歯車をもって直接発電機の回転軸に接続されている。このため、傘歯車は、ナセル前後の二つの揚力羽根の異なる回転速度やトルクを調整することとなるので大きい無理な力がかかり、長期間使用することは極めて困難な仕組みとなっている。また、特許文献８は、アップウインド側の揚力羽根とダウンウインド側の揚力羽根が同軸反転するために、回転軸の回転速度が２倍となるので増速機を不要にする、と受けとれる主張を記述しているが、機械的に出力を引き出す場合には、同一方向回転であろうと同軸反転であろうと、出力軸の回転数は、揚力羽根が一組の場合とほぼ同じか、あるいはダウンウインド側の羽根の速度がブレーキとなって、一組の場合よりも遅いのであって、二組の揚力羽根を同軸反転で用いることだけをもって、増速機が不要となるとの理由を構成することはできない。
【０００７】
特許文献２５と特許文献３５と特許文献３７は、垂直軸風車の抗力羽根を上下に二組、特許文献１１と特許文献１８と前記の特許文献３７は、水平軸風車の揚力羽根を前後に二組有し、それぞれの羽根の一方に永久磁石を、他方に巻線を行ったコイルを接続して同軸反転させ、互いの相対速度をほぼ２倍にして発電を行うものである。この周速を電磁的に取り出す場合に同軸反転を用いることは、逆回転する回転軸の出力を機械的に取り出す場合と異なり、相対速度の増加が見込める優れた方法である。ただし、これらの特許文献の永久磁石の端部にあって最も強力に磁力を発揮する面（以下、「作用面」といい、永久磁石と電磁石とに共通）と電磁石との対向（対面）する作用面は、通常の電動機と同様、遠心力による伸張や温度変化による伸縮の影響を受けやすい回転面の直径方向に並んでいるので、永久磁石と電磁石との対向する作用面が作る間隙（空隙）が、遠心力や温度変化によっても影響を受けることが少ない比較的小さな直径の場合においてのみ可能であって、大きな直径では実行困難である。
【０００８】
特許文献４０は、風力発電（含む、水力発電）において、垂直軸風車の抗力羽根の回転する周辺部分の速さ（以下、「周速」という）を電磁的に利用して発電する仕組みを開示している。周速を利用する仕組みは、抗力羽根である方形パドルの外側を円板（以下、「円環」という）で連結し、そこへ発電の仕組みを組み込む場合と、最外周部の円形パドルの直近の回転軸側に円環を設けて発電の仕組みを取り付ける場合の２例を示してある。明細書の特許請求の範囲や発明の詳細な説明には、この発明の特徴である重要な４点が記載されている。すなわち、１番目は、永久磁石や電磁石は、回転する羽根の周辺部分の円環に円形に配設していること。２番目は、その円環に磁石を配設したことに基づき羽根の周速を利用して発電すること。３番目は、永久磁石や電磁石を配設した円環を複数枚重ねて発電すること。４番目は、内側の方形パドルの風車と外側の円形パドルの風車を同軸で組み込み回転方向を互いに逆回転する方向で用いることによって、永久磁石と電磁石との対向する作用面の相対速度を増加して発電すること、である。さらに、図面においての作図の内容から、永久磁石と電磁石との対向する作用面は、風車の回転軸に平行する方向に設定しているので、風車が大きくなっても遠心力による伸張や温度変化による伸縮の影響を受けることが少ないので、大型の風車を作成するための基本的な要領が開示されている。この特許文献４０で開示された風車は、垂直軸風車で抗力羽根の場合であるが、水平軸風車の揚力羽根に置き換えても、ほぼ、そのまま応用可能な方式である。
【０００９】
特許文献１７と特許文献２３は、ともに垂直軸風車にサボニウス型の抗力羽根を用いている。両発明は、学習キットであって、周速を利用することを目的として発明されたものではないが、結果的に風車の周辺部に回転軸に平行して永久磁石と電磁石との作用面を対向させ発電する例である。特許文献５は、垂直軸風車にジャイロミル型の揚力羽根を用いている。特許文献５は、円環状に発電用コイルを設置し、回転する揚力羽根の上下両端の直径方向に２枚並んで取り付けられた永久磁石で発電用コイルを回転軸の内側方向と外側方向から挟んで発電する方式である。このため、回転部分が遠心力による伸張や温度変化による伸縮の影響を受けることが少ない小さな直径であれば実現は可能であるが、大きな直径では実現困難である。特許文献３は、特許文献５と同様、垂直軸風車の揚力羽根のジャイロミル型を基本としているが、ジャイロミル型の縦の直線翼と回転軸とを結ぶスポークが揚力羽根の形状を有している。特許文献３の永久磁石と発電用コイルの配置については、回転軸と直交する直径方向や、回転軸と平行する方向や、あるいは直径方向と回転軸に平行する方向との両方向や、あるいは永久磁石を発電用コイルで両側から挟む方向等、各種の配置の仕方が示されている。この中には、ガイド上をスライダが走行するガイド機構に永久磁石を載せて発電用コイルの間を走行させたり、発電コイル側をカバーで覆って、走行する永久磁石との接触を防止する等、温度変化による伸縮に抗して永久磁石と発電コイルとの間隙を維持する工夫や、特許文献１９がＳ字ローター型羽根の垂直軸風車の主軸に磁気軸受を用いて回転抵抗を低減する試みを行ったが、永久磁石か発電コイルのいずれかを回転子とする場合に、フレームと回転子との間に磁気軸受の仕組みを用いて摩擦の低減と回転軸の維持を図っている。ガイド機構や磁気軸受は、回転半径の比較的小さな垂直軸風車においては、永久磁石と発電コイルとの間隙を保持するため有効ではあるが、直径がかなり大きくなった場合においても、永久磁石と発電コイルとの間隙を有効に保持できるかについては、検討を要する。特許文献３では、水平軸風車についての例も図１８に示していて、直径の大きな風車となることが多い水平軸風車においては、羽根の翼端部には永久磁石や発電コイルは設置せず、羽根の中間部分にリングとフレームで支持された発電コイルを設置している。このように、特許文献３が自ら図１８をもってベターと考えたように、ときに数十メートルにもなる水平軸風車の大口径の羽根の翼端部にこの方式をそのまま当てはめ、回転時の外圧によるがたつきや製造誤差による歪みなどに耐えて、永久磁石と発電コイルとの間隙を、特許文献３が企図した１〜５ｍｍで維持することは、著しく困難である。ましてや、回転半径が５０ｍにもなる水平軸風車の翼端において設置する場合には、ガイドをその円周の約３１４ｍに渡し炎天下や風雪や各種の振動に耐えて長期日永久磁石と発電コイルとの間隙の精度を維持することは、極めて困難である。さらには、永久磁石と発電コイルとの間隙を発電効率向上から望ましくは１ｍｍ以下にしたいとした場合には、この方式ではまさに不可能に近いので、さらなる工夫が必要である。
【００１０】
特許文献７と特許文献３０と特許文献３４は抗力羽根を、特許文献１６と特許文献２２は揚力羽根を、水平軸風車に取り付けて周速を最大限利用して効率の良い発電を追求した発明である。前者は、羽根の翼端を円環で連結して永久磁石と電磁石からなる発電の仕組みを構成し、後者は、羽根の中間部や翼端を連結して発電の仕組みを構成している。しかしながら、これらの発明のうち、特許文献７を除くと他の特許文献では、発電の主要な部分となる永久磁石と電磁石との対向する作用面を、風車の回転軸と直交する直径方向に配置しているので、遠心力による伸張や温度変化における伸縮の影響を直接受け易く大型のものを作ることは困難である。例えば、水平軸風車の羽根の半径を５０ｍとした場合、遠心力による伸張を０．１％程度であるとすると、遠心力がかかっていない状態から、遠心力が最大となった場合に伸張する長さは５０ｍｍとなる。周速を利用した発電は、発電効率の追求からくるものであるが、発電効率は、永久磁石と電磁石との作用面の間隙をいかに狭く維持できるかにかかっている。１ｍｍ以下を維持できれば望ましいが、５０ｍｍも伸張した場合において１ｍｍを維持するとすれば、遠心力が発生しない回転当初においての間隙は、５１ｍｍでなければならない。これ以下では、接触して回すことができない。このような大きな間隙では、効率の良い発電を行うことができず、周速を利用したことによる発電効率上のメリットを生かすことができない。
【００１１】
このように周速を利用して発電を試みるものでは、翼端部分の遠心力による伸張や温度変化による伸縮を考慮していないものが多い。中でも特許文献１６は、永久磁石や電磁石を配置するための内周輪や外周輪を有し、内周輪の内側に揚力羽根を、外周輪の外側にも揚力羽根を有して、互いに逆回転させて発電効率を向上させることを企図したものであるが、遠心力による伸縮が全く考慮されていない。特許文献１６の永久磁石と電磁石は、この内周輪と外周輪の間に直径上で対面（対向）する形での配置であって、内周輪と外周輪の間には、ベアリングが配置してある。一見すると、このベアリングが、内周輪や外周輪の伸縮に耐えて、永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙を維持できるように見える。しかしながら、互いに逆回転する内周輪と外周輪の回転速度は、回転半径が異なることから、半径が小さい内周輪の羽根の方が速く、半径が大きい外周輪の羽根は遅いことは、当然である上に、この発明の場合には、内周輪の羽根のピッチ角に外周輪の羽根のピッチ角と異なる値を付与して、半径の大小の差以上に内周輪と外周輪との羽根の回転速度に差が出るように設定してある。したがって、遠心力の出方も内周輪の方が大きくなる。仮に遠心力の出る影響を非常に少なめの０．０５％とした場合においても、回転半径が２ｍの場合には１ｍｍの伸張となる。１ｍｍの伸張は、何もない空間であれば影響がなくても、ベアリングを挟んで荷重を加えたとすると、ベアリングを粉々に粉砕する力となる場合もある。ベアリングが健在だとした場合には、基台側を大きくえぐる原因となる。また、特殊な材質によって、ベアリングも基台側も健在であったとしても、ベアリングと基台が相互に押し合うことになるその大きな力によって、内周輪と外周輪は回転できなるので、実行は困難である。
【００１２】
風車よる発電効率を向上させるためには、風車の周速を利用する方法がもっとも良い。周速を電磁的に利用する場合には、磁界を切る導線の速度の向上を飛躍的に図れるほか、配置する極数を非常に多くすることも容易となる。ただし、翼端部において永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙を構成する場合には、遠心力による伸張や温度変化による伸縮に対応できることが不可欠である。そのためには、最小限、特許文献７や特許文献１７や特許文献２３や特許文献４０のように、永久磁石と電磁石との対向する作用面を回転軸と平行する方向で構成することが必要条件である。さらには、風車の直径が大きくなると、風力によっての外乱や回転時のひずみで、回転軸に平行に設置した永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙も変化することがあるので、羽根にかかる風圧（荷重）、あるいは製造誤差によるがたつきに対しても、永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙を適正に保てることが必要である。
【００１３】
特許文献１は、航空機の回転翼の駆動部分の仕組みを示していて、電磁石と永久磁石との対面する作用面を回転軸と平行する方向に設置してある。また、電磁石と永久磁石との対向する作用面の間隙を一定に保持するベアリングを、回転翼の遠心力による伸張や温度変化による伸縮の影響を受けない位置に設置してある。このように電磁石と永久磁石との間の磁力による吸着力のみを荷重として対応するベアリングを用いることによって、例えば、電磁石と永久磁石との間隙を１ｍｍ以下に常時保持できる仕組みを開示している。
【００１４】
揚力羽根を有する風車は、水平軸風車でも垂直軸風車でも周速比を１以上にすることができるので回転数を高くすることができる。しかしながら、トルクは低く、カットイン風速も高い。このための起動を容易にするための改善策として、特許文献４、特許文献６、特許文献１２、特許文献２９、特許文献３１及び特許文献３２のように、定格発電時は揚力羽根を用いるが、これとは別に起動時用の抗力羽根を取り付けて、抗力羽根の強いトルクとカットイン風速の低さを利用するものがある。このうち、一方の特許文献４、特許文献２９及び特許文献３２は、起動の役目を終えた抗力羽根を回転の途中からクラッチ機構やラチェット機構で分離して、発電時は揚力羽根風車だけを使用して行うものである。他方の特許文献６、特許文献１２及び特許文献３１は、起動時の抗力羽根を発電時にも分離せずに共に使用するので揚力羽根の特性の大部分が失われて回転が上がらない反面、回転の変動は少ない。
【００１５】
特許文献３３は、水平軸風車に揚力羽根を付けた回転軸に複数個の発電機をそれぞれに離接可能な状態で直列に繋ぐ概念を示している。風車の回転軸に接続した発電機は、風速が遅い当初の間は全く接続しないで風車を空走させる。風速が上がって発電可能な風速となった場合は、風の持つエネルギー量に応じ逐次発電機を風車の回転軸に接続する個数を増やしていき、ついには発電機全数を回転軸に接続する。風車に発電機の全数を接続した場合には、大きな負荷となって風車の回転数を抑える効果があるが、さらに風速が上がって回転数が過剰となる場合には、一部の発電機に電流を流して、制動機として用いることを示している。ただし、発電機を制動機として用いる場合には、発電機が本来発電する同じ時期に同じ向きの電流を流すことになるので、電磁石のコイルには本来に増して大きな電流が流れる。よって、発熱量が急上昇するので、冷却装置を伴った装置とすることが必要である。
【００１６】
特許文献２８は、特許文献３３の発電機の代わりに発電機内部のコイル数に置き換えて複数コイルの離接要領の概念を示したものである。特許文献２６は、特許文献３３の電磁的ブレーキ部分について具体的な要領の一つとして発電機の代わりに抵抗器を直接接続する方法を示したものである。特許文献１０と特許文献２４は、特許文献３３が複数の発電機の離接によって風車の回転開始時の負荷低減や回転が過剰な際の電磁的ブレーキを示したのに対して、永久磁石と電磁石との電磁的粗密で行う仕組みについて示したものである。特許文献１３と特許文献２０は、風車の回転開始時の空走要領と風速が逐次上がってきた場合の発電機の接続要領について、機械的クラッチ装置で行う場合の要領を示したものである。
【００１７】
強風時の対策は、風車の構造に損傷を与えたり損壊を招かないために重要であると共に、発電のためのコイルの焼損を防止する上で大切である。この対策として、水平軸風車では、羽根のピッチ角を風の向きに平行になるように変更することや、風車そのものを風の方向に平行にして風を流してしまうことがなされている。また、特許文献２７は、通称、山田風車といわれているタイプにも採用されていた上方への傾斜を行うことによって強風に耐えるもので、ピッチ角の変更や風車そのものの向きの変更同様、多くの実施されてきた過去の実績がある。これに対し、特許文献２、特許文献１５、特許文献３６及び特許文献３９は、いずれも強風時には回転する羽根の回転半径を小さくすることによって強風対策とするもので、必ずしも実績を伴うものではない。このうち、一方の垂直軸風車である特許文献１５は、ジャイロミル型の揚力羽根を使用した発明で、風速０．５ｍ／ｓ程度の風でも、風の向きにかかわらず回転する、と記載されている。しかし、揚力羽根には航空機の翼同様、失速速度に当たる風速があるので、翼面加重との関係から一概にいえないもののかなりの困難があるので検討を要する。他方の水平軸風車である特許文献２、特許文献３６及び特許文献３９は、いずれもプロペラ型の揚力羽根を使用していて、特許文献２に制御用の風車が設置されている他は、共通部分が多い。特に、特許文献２の図１１や特許文献３９の図、及び特許文献３６の図１は、水平軸風車のダウンウインド側に揚力羽根を付けて、風によって羽根が風下側に倒れる要領まで、ほとんど共通である。しかしながら、特許文献２の図１１及び特許文献３９の図と、特許文献３６の図１との間には、決定的な差異がある。すなわち、前者の２つは、回転軸に羽根を風下に可倒な状態で取り付ける支持部材（以下、「フラッピングヒンジ」という）に取り付けられた羽根は、いずれも翼弦の背に当たる部分を風上方向に向けていて、後者は、風の来る方向に平行に取り付けられていて、この両者の羽根は９０°取り付け方を異なるように記載されている。羽根の取り付けが９０°異なっても、いずれも同様に回転する揚力羽根はないので、いずれか一方は、回転できない可能性がある。すなわち前者は、ヘリコプターと同様の羽根の形状を用いているが、プロペラ型の風車においては見かけることができない。家庭用の扇風機は、水平軸で抗力羽根を用いているので、通電を止めて自然風に当てると凹部に直交する方向からの風に対して良く反応して回転するが、凸部に直交する方向の風には、凹部の風に反応した１／３程度の速さでしか回転しない。抗力羽根であっても、翼弦の背の部分の風への反応はこの程度であるので、まして、揚力羽根の翼弦の背の部分に風を当てても、ほとんど回転しないか、回転しても発電機を回すだけのトルクの発生は、極めて困難である。よって、この方式の場合には、特許文献３６だけが、回転可能な仕組みを有すると考える。
【００１８】
したがって、特許文献３６について、強風時に回転時の回転半径を小さくすることが強風対策として有効であるかを検討すると、回転速度は、回転半径が大きくなると遅くなり、小さくなると速くなるのが通常であって、記載されたように回転半径を小さくすると回転が抑制されて確かにトルクは少なくなるが、しかし回転が遅くなることはない。これは、垂直軸風車の特許文献１５でも、同様である。しかも、トルクの増減率は、回転半径に比例するのに対して、風力エネルギーは、風速の３乗に比例するため、回転半径を限りなく０にした場合を除けば、風車は十分回転できる。よって、風車の発電量は、風速の少ないときの発電量を遙かに凌駕するので発電用コイルを焼損する危険があって、発明者の意図とは反対の結果となる。物理原則に則って、揚力羽根の開閉をするのであれば、特許文献２が用いたヘリコプターのフラッピングヒンジを有効に利用して、回転時の遠心力をそのまま利用し、強風になると羽根が立ち上がって回転半径を大きくすると共にピッチ角が風の方向に対して平行になるようにすることは、従来のヘリコプターの周知技術から容易であるので、可能である。また、特許文献２や特許文献３９のように、揚力羽根の風車であるにもかかわらず、風に対して羽根の最大面積（翼弦の背の部分）を曝すという通常では考え難い特殊な使用法の場合には、遠心力を打ち消すほどの強い力で風下に羽根が押し倒される可能性があるが、通常の通りに揚力羽根を使用する際には、少なくとも羽根の端部は、風上に対して小さな面積しか曝さないので、風下に押し倒される可能性は少ない。しかしながら、このように物理原則に沿うようにしてフラッピングヒンジを使用する方法においても、ドラッギングやハンチングが起こるので、ヘリコプターと同様のドラッギングヒンジ（リードラグヒンジ）等の設置を行う必要がある。よって、風車全体の向きを変えたり、羽根のピッチを変える従来の方式の方が、回転半径を変える方式よりも設置費用の上からも効果からも有効である可能性が高い。
【００１９】
風の風速は、まさに風任せで変動する。特に、平地に偏西風の吹くヨーロッパに比べ、山間部が入り組んだ日本においては、風が短時間で小刻みに変動する。風速の小刻みな変動は、発電の質を低下させるので安定化を図りたい。そのための物理的手段として、特許文献２１と特許文献３５は、風車の回転軸にフライホイールを取り付けて安定化を図っている。
【００２０】
落雷による風車の被害は、水平軸風車のプロペラ型に多く、故障の約４０％を占める。したがって、風車の近傍に避雷針を立てたり、ナセルの上に避雷針を立てて、風車の枢要部への避雷を図るが、特に冬季においては樹脂製の羽根に静電気が貯まりやすい上に、冬季の雷雲は、電位が高いので、羽根への落雷防止を困難にしている。特許文献９と特許文献１４は、それぞれ避雷針の設置要領と羽根の静電気除去要領について記載したものである。
【００２１】
【特許文献１】特許第３９４６７５５号
【特許文献２】特許第３４３５５４０号
【特許文献３】特開２００６−２１９９８１号公報
【特許文献４】特開２００６−１６１７９７号公報
【特許文献５】特開２００６−０７０７９１号公報
【特許文献６】特開２００５−２８２５４０号公報
【特許文献７】特開２００５−２３７１２８号公報
【特許文献８】特開２００５−１９４９１８号公報
【特許文献９】特開２００４−２２５６６０号公報
【特許文献１０】特開２００４−１７３４０４号公報
【特許文献１１】特開２００４−１６２６８４号公報
【特許文献１２】特開２００４−１０８３０６号公報
【特許文献１３】特開２００３−３３６５７１号公報
【特許文献１４】特開２００３−２８２２９５号公報
【特許文献１５】特開２００３−２３９８４６号公報
【特許文献１６】特開２００３−１２９９３６号公報
【特許文献１７】特開２００３−０８４６６３号公報
【特許文献１８】特開２００３−０６５２０４号公報
【特許文献１９】特開２００３−０１３８３９号公報
【特許文献２０】特開２００２−３２７６７８号公報
【特許文献２１】特開２００２−１５５８５０号公報
【特許文献２２】特開２００２−１４７３３６号公報
【特許文献２３】特開２００１−３３１０９８号公報
【特許文献２４】特開２００１−１６１０５２号公報
【特許文献２５】特開２００１−１５３０２４号公報
【特許文献２６】特開２００１−１０３７９４号公報
【特許文献２７】特開２０００−２９１５２８号公報
【特許文献２８】特開２０００−０３７０９７号公報
【特許文献２９】特開平１１−３３６６５２号公報
【特許文献３０】特開平１１−２９９１９７号公報
【特許文献３１】特開平１１−２９４３１３号公報
【特許文献３２】特開平１１−２０１０２０号公報
【特許文献３３】特開平１０−３１８１２０号公報
【特許文献３４】特開平１０−０７７９９６号公報
【特許文献３５】特開平０９−３１７６２６号公報
【特許文献３６】特開平０９−０７９１２７号公報
【特許文献３７】特開平０７−１７４０６７号公報
【特許文献３８】特開平０５−２３１２８７号公報
【特許文献３９】特開平０４−１０３８８３号公報
【特許文献４０】特開昭５７−０４９０７７号公報
【特許文献４１】米国特許第４１２９７８７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
定格の回転時において効率の良い風力発電を行うことと、風が微弱な時期から風車が回転でき強風となっても発電が継続できることが、課題である。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明では、１番目の課題である効率の良い発電を行うための手段として、特許文献４０で示された周速を利用した発電を採用し発展させる。このため風車の羽根の翼端を連結する回転ダクトや円環を準備する。円環は、風車の荷重の支えは、主として風車の回転軸で行なって、円環での荷重の伝達がほとんどない場合に用いる。回転ダクトは、垂直軸風車では円環の上下の部分に、水平軸風車では円環の前後の部分に、風車の荷重をシュラウドに伝達するための周回した張り出し部（以下、「ハンガー」という）を有し、上下のハンガーまたは前後のハンガーを経由して荷重を支える場合に用いる。永久磁石は、回転ダクトであれば、上部（前部）のハンガー（以下、「上部ハンガー／前部ハンガー」という）や下部（後部）のハンガー（以下、「下部ハンガー／後部ハンガー」という）に配設する。円環の場合には、円環の外周部を周回する突部（以下、「リング板」という）に配設する。この回転ダクトや円環のさらに外周部にシュラウドを設け、シュラウドの内周部に電磁石を配設する。このようにすると風車が回ると、上部ハンガー／前部ハンガーや下部ハンガー／後部ハンガー、またはリング板上の永久磁石の磁界を、シュラウドの内周部の電磁石の巻線が切るときに誘導電流を発生し、周速を利用した効率の良い発電ができる。
【００２４】
回転ダクトや円環に配設した永久磁石とシュラウドの内周部に配設した電磁石との対向する作用面は、本発明では風車の回転軸と平行する位置関係をもって対向（対面）している。したがって、永久磁石と電磁石との対向する作用面相互間の垂直距離ともいえる間隙は、風車の遠心力や温度変化による伸縮の影響を受けることが少ない。しかしながら、永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙を、例えば１ｍｍ以下に常に保つことは、風圧の変化や風車が動いた場合の荷重の変化（ジャイロ歳差を含む）、あるいは風車の製造誤差の影響を受けるので困難である。そこで特許文献１で用いられた間隙保持用ベアリングを、風車の永久磁石と電磁石との間隙の保持に用いることによって、風圧の変化や荷重の変化、あるいは製造誤差にかかわらず風車の永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙を一定に保持することを容易にすることができる。
【００２５】
本発明での２番目の課題として、風速が微弱な時期から風車を回し、ある程度の強烈な風速においても発電を継続できる仕組みとしては、特許文献３３の複数の発電装置の離接の考え方や特許文献２４や特許文献１０に示された永久磁石と電磁石との電磁的結合度を変化させる考え方を採用して発展させる。このため、シュラウド側に配設した電磁石を支える装置の腕の部分を伸縮させて、回転ダクトや円環上の永久磁石とシュラウド側の電磁石との電磁的粗密を変更して、回転当初は負荷を軽減して微弱な風速でも風車の回転を可能とし、風車が回転を始めたら徐々に永久磁石と電磁石との関係を電磁的に粗から密へ上げたのち、さらに強風時には永久磁石と電磁石との関係を再び電磁的に粗とし発電量を落として電磁石の巻線部に過大な電流の発生がないように調整できる仕組みを構成する。また、電磁石には必要に応じ電流を流して制動機としても使用するが、その場合には、電磁石の巻線に大きな電流が流れて発熱量が急増するので冷却装置を有する電磁石を用いる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の回転ダクトや円環側の永久磁石とシュラウド側の電磁石とで羽根の周速を利用した発電を行うと、従来の回転軸に発電機を接続した場合に比較し、遙かに高い速度で電磁石の巻線は永久磁石の磁界を切って誘導電流を発生するので、効率の良い発電ができる。また、本発明が用いる発電装置は、特許文献１に示された間隙保持用ベアリングを使用するので、風車に対する外圧や外乱、あるいは製造誤差にも強く、発電の効率を左右する永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙を常時、確実に保持できるので発電効率が良い。また、電磁石と間隙保持用ベアリングのセットとともに併せ用いられる保持骨格は、その装置の腕の部分を伸縮して、永久磁石と電磁石との関係を電磁的に切断したり、粗密を連続的に切り換えることができるので、風車が回転を始める初動において負荷を切断したり、風力に応じて連続的かつ任意に発電量を増減したり、さらに強烈な風で風車の回転数が上がり過ぎた場合には、永久磁石と電磁石との関係を電磁的に粗として、発電用の電磁石のコイルの焼損を防止できる。また、小刻みな風速の変動に対しては、回転ダクトや円環がフライホイールの代わりとなって変動を吸収し、安定した回転を持続できる。また、落雷被害の多い水平軸風車の場合には、羽根が回転ダクトや円環及びシュラウドによって覆われているので、羽根の静電気を除去することが容易となるばかりでなく、シュラウド上に直接設置、もしくはスリップリングでシュラウドに接して避雷針を設置できるので、落雷の危険性を大幅に低減することができる。さらに、風車がシュラウドによって覆われていると、垂直軸風車も水平軸風車も回転軸以外にシュラウドで支えることを可能にするので、堅牢となる上にデザイン的にも自由度を増し景観にマッチし易くする。また、翼端を回転ダクトや円環で連結し、その回転ダクトや円環をシュラウドで保持するのであれば、羽根を風車中央の回転軸に接続することが必ずしも必要ではなくなるので、中央部をくり抜いた形状とすれば、渡り鳥のような生物が空中から見ても風車の回転範囲が視認しやすく、鳥衝突（バードストライク）も少なくすることが期待できる。また、羽根の翼端で発生する風切り音と、翼端部と翼根部との回転速度差によって生じる不調和音は、回転ダクトや円環で翼端を覆うことと、翼心（翼根）部分の羽根を取り除くことによって大幅に緩和されるので、社会生活環境へも寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の発電装置は、相互に関連する５つの主要部分から構成される。すなわち、電車の車輪型の形状をした軸心（６）に巻線（１０５）を巻いた電車車輪型の電磁石（１）と、その電磁石を載せて台座となり永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙（９９９）を適正に保つ間隙保持用ベアリング（２）と、電磁石（１）と間隙保持用ベアリング（２）とのセットを保持して永久磁石（４）との電磁的な粗密を調整する保持骨格（３）と、電磁石（１）と間隙保持用ベアリング（２）との間の間隔（スペース）を微調整するため必要に応じ追加的に使用されるシム（５）と、回転ダクト（３０）の上部ハンガー／前部ハンガー（３１）や下部ハンガー／後部ハンガー（３２）、または回転ダクト（３０）や円環（３４）のリング板（３５）に配設された永久磁石（４）とである。
【００２８】
本発明で使用する電車車輪型の電磁石（１）は、材質はケイ素鋼等の電磁石に適する鉄材で、構成は、１つの軸部（１０４）と、軸部の長手方向外側に１つずつ計２つのフランジ部（１０３）及びフランジ部のさらに外側に１つずつ計２つの車輪部（１０１）とからなるのを通常とする。軸心（６）の中央の軸部（１０４）は、通常、最小直径を有する円柱状であるが、四角形や多角形、あるいはそれらを数本あわせて束にしたり、冷却用の気体や液体を通すための中空部を設けても良い。電車車輪型の電磁石（１）を超電導下で使用する際には、中空部を超電導用の冷却剤の通路とすることがある。この軸部（１０４）に巻線（１０５）を巻いて電磁石を構成する。電磁石となった電車車輪型の電磁石（１）は、間隙保持用ベアリング（２）のケース（２０３）の上面から底面までを貫く設置穴（２０５）に車輪部（１０１）を嵌入させ、フランジ部（１０３）で止まって、間隙保持用ベアリング（２）のケース（２０３）上に設置される。
【００２９】
本発明の間隙保持用ベアリング（２）の役割は、３つある。１つ目は、間隙保持用ベアリング（２）の設置穴（２０５）に電車車輪型の電磁石（１）を設置して一体化すること。２つ目は、設置後、間隙保持用ベアリング（２）の底面から、回転ダクト（３０）の上部ハンガー／前部ハンガー（３１）及び下部ハンガー／後部ハンガー（３２）の方向に、または回転ダクト（３０）や円環（３４）のリング板（３５）の方向に作用面を覗かせている電車車輪型の電磁石（１）と、それに対向する永久磁石（４）との作用面の垂直距離に当たる間隙（９９９）を決定すること。３つ目は、電車車輪型の電磁石（１）１個の上下に、間隙保持用ベアリング（２）各１個の計２個を一組とし、回転ダクト（３０）の永久磁石（４）がそれぞれに配設された上部ハンガー／前部ハンガー（３１）と下部ハンガー／後部ハンガー（３２）とが作る空間の中を走行したり、電車車輪型の電磁石（１）１個と間隙保持用ベアリング（２）１個の組合せ二組でもってリング板（３５）を挟み、その表面を走行することである。
【００３０】
間隙保持用ベアリング（２）が決定する電車車輪型の電磁石（１）と永久磁石（４）との作用面の間隙（９９９）は、間隙保持用ベアリング（２）のケース厚（２０４）とケース底面からベアリングの遠端までの高さであるところのベアリングの突出量（２０２）とを加算した長さから、間隙保持用ベアリング（２）の設置穴（２０５）に嵌入した電車車輪型の電磁石（１）の先端部からフランジ部（１０３）の根元までの車輪部の長さ（１０２）を減算した差分の長さである。すなわち、（９９９）＝（（２０４）＋（２０２））−（１０２）となる。このようにしていったん決定した電車車輪型の電磁石（１）と永久磁石（４）との対向する作用面の間隙（９９９）は、電車車輪型の電磁石（１）と永久磁石（４）との間のケース（２０３）とベアリング（２０１）によって保持するので一定に保たれる。
【００３１】
間隙保持用ベアリング（２）が、永久磁石（４）と電磁石（１）との対向する作用面を保持する要領は、永久磁石（４）が配設された上部ハンガー／前部ハンガー（３１）と下部ハンガー／後部ハンガー（３２）との空間に、電磁石（１）１個と間隙保持用ベアリング（２）２個をセットとして挿入して用いる場合も、永久磁石（４）が配設されたリング板（３５）を電磁石（１）１個と間隙保持用ベアリング（２）１個のセットの二組をもって挟んで用いる場合も同様である。また、永久磁石（４）を配設したリング板（３５）を挟んで用いる場合には、電磁石（１）１個と間隙保持用ベアリング（２）１個のセットを二組使う代わりに、Ｕ字型や馬蹄型の電磁石（以下、「略Ｕ字型の電磁石」という）１個の両端に間隙保持用ベアリング（２）をそれぞれ１個の計２個をセットにした一組に代えて用いることもできる。
【００３２】
間隙保持用ベアリング（２）の材質は、従来の鉄材だけではなく、ベアリング（２０１）やケース（２０３）のいずれか一方、もしくはその両方を、磁力線の短絡を生じることの少ない非鉄金属、セラミック、もしくは合成樹脂を使用して作成することが望ましい。構成は、円柱型のベアリング（２０１）とそのケース（２０３）から成る。ベアリング（２０１）は、ケース（２０３）に収められ、ケース（２０３）底面からの突出部を、上部ハンガー／前部ハンガー（３１）と下部ハンガー／後部ハンガー（３２）とが作る空間の内側表面やリング板（３５）の表面に接している。ケース（２０３）の外形は、ベアリングの数によって楕円や三角やその他の多角形の形状も可能であるが、本発明で主に使用するのは概ね直方体で、その四隅に１個ずつの合計４個のベアリング（２０１）を有し、その中央部には、ケース（２０３）の上面から底面までを貫く設置穴（２０５）がある。本発明で使用するベアリング（２０１）は、主として円柱型のニードルベアリングであるが、回転ダクトが小径の場合には、回転の中心から遠い部分がやや径が大きく回転の中心に近い部分の径がやや小さいテーパー状の円柱や、球状のベアリングを用いることがある。
【００３３】
設置穴（２０５）は、電車車輪型の電磁石（１）の車輪部（１０１）、もしくは他の形状の電磁石の車輪部（１０１）相当を嵌入させて、電磁石を設置できる。ケース（２０３）の内部空間は、ケース底面に突出部を有する少なくとも２個のベアリング（２０１）が設置してあり、グリースやオイルやモリブデン化合物等の潤滑剤／減摩剤（２０６）を充填することができる。状況により、上部ハンガー／前部ハンガー（３１）や下部ハンガー／後部ハンガー（３２）の永久磁石（４）、あるいはリング板（３５）の永久磁石（４）が万一故障して回転面から突出した場合を想定して、その場合のシュラウド（２０）側の電磁石の損傷を最小限にするための防護用ソリ（１０６）を間隙保持用ベアリング（２）の底面に装着することがある。
【００３４】
本発明の保持骨格（３）は、例えば、人間が背を壁につけて座って両手両足を前方水平に差し出しているような形状で、背に当たる部分をシュラウド（２０）の内周部に接続して、上下２つの腕や足に当たる部分の一方を間隙保持用ベアリング（２）の側面に、他方を間隙保持用ベアリング（２）や略Ｕ字型の電磁石（１１）では電磁石（１１）の側面に接続して、回転ダクト（３０）や円環（３４）側の永久磁石（４）とシュラウド（２０）側の電磁石（（１）又は（１１））との水平距離を決定し、永久磁石（４）と電磁石（１）との電磁的粗密を調整する。
【００３５】
保持骨格（３）の腕は、伸縮機能がないものの他に、装置内に液圧発生用電動機（３０１）と液圧ピストン（３０２）を内蔵し、腕の部分を液圧シリンダー伸縮腕部（３０３）としているものや、装置の外部から液圧パイプ（３０４）を接続し、液圧シリンダー伸縮腕部（３０３）を動かすもの、及びウォームネジ回転用電動機（３０５）を内蔵しウォームネジ伸縮腕部（３０６）を有するものや、装置の外部から空気圧パイプ（３０８）を接続し、ウォームネジ回転用空気タービン（３０７）を駆動してウォームネジ伸縮腕部（３０６）を回す装置もあり、伸縮腕部を有するタイプでは、図６５で示した発電機の永久磁石と電磁石との電磁的粗密の状態区分の一例のように風の強弱に応じて永久磁石（４）と電磁石（１）との電磁的粗密の関係を随時に変更して発電量を調整することができる。
【００３６】
本発明のシム（５）は、電車車輪型の電磁石（１）の車輪部（１０１）が、間隙保持用ベアリング（２）の設置穴（２０５）へ嵌入する際の嵌入量を微修正することによって、電車車輪型の電磁石（１）と永久磁石（４）との対向する作用面の間隙（９９９）を微調整するためのものである。ただし、本発明の発電装置を組み立てる場合、電車車輪型の電磁石（１）の寸法精度や間隙保持用ベアリング（２）の製作精度が高い際には、シム（５）による微調整を必要としない場合が多い。シム（５）の材質は、ステンレス鋼、非鉄金属、ガラス繊維、カーボン繊維、ケブラー繊維、ゴム、合成樹脂の中から選択するか、もしくはそれらのうちいくつかを組み合わせたり貼り合わせたもので作成する。シム（５）は、極めて薄い板状、もしくは膜状のもので、外形はどのような形でも良いが、中央部には電車車輪型の電磁石（１）の車輪部（１０１）を通すための切り込みを有することが必要である。
【００３７】
永久磁石（４）は、回転ダクト（３０）の上部ハンガー／前部ハンガー（３１）や下部ハンガー／後部ハンガー（３２）、あるいはリング板（３５）に埋め込んで配設する。永久磁石（４）は一般に熱に弱く、高温に曝すと磁化が失われるので、回転ダクト（３０）や円環（３４）を作製する過程で、上部ハンガー／前部ハンガー（３１）や下部ハンガー／後部ハンガー（３２）、あるいはリング板（３５）を切削して永久磁石（４）を埋め込む。
【００３８】
永久磁石と電磁石との間隙（９９９）を堅固に保持するためには、電磁石の真下もしくは真上に間隙保持用ベアリング（２）を配置することがもっとも良い。この方式であれば、風車の直径が長大で風車にかかる風圧等の外圧や外乱からくる荷重が大きくても電車車輪型の電磁石（１）と永久磁石（４）との間隙を堅固に保持することができる。しかしながら、回転翼の直径（回転半径）が小さく、風圧等からくる外圧や外乱からくる荷重が小さな場合には、頑丈で重い間隙保持用ベアリング（２）の代わりに、軽量化が容易なフリーアクションベアリング（５０１）を用いることができる。この場合の電磁石は、電車車輪型の電磁石（１）であって車輪部（１０１）とフランジ部（１０３）を有することは、間隙保持用ベアリング（２）を使う場合と同様であるが、間隙保持用ベアリング（２）のケース（２０３）の代わりに、薄板からなり概ねコの字型をした側面の形状で、コの字の垂直部分を背部とした場合のやや背部に近い中央部に電車車輪型の電磁石（１）の車輪部（１０１）を取り付けるための設置穴（２０５）、背部から遠い端部にフリーアクションベアリング（５０１）を取り付けるためのフリーアクションベアリング設置穴（５０６）を有し、設置穴（２０５）に電車車輪型の電磁石（１）を、フリーアクションベアリング設置穴（５０６）にフリーアクションベアリング（５０１）を取り付けて一体化し一組とすることができて、コの字の板の背部をシュラウドの内周部に固定して使用する板（以下、「電磁石フリーアクションベアリング支え板」という）（（５０３）又は（５０４））を用いる。したがって、電磁石フリーアクションベアリング支え板（（５０３）又は（５０４））の一端である背部をシュラウドの内周部に固定し、他端にフリーアクションベアリング（５０１）を取り付け、電車車輪型の電磁石（１）を電磁石フリーアクションベアリング支え板（（５０３）又は（５０４））の設置穴に設置して使用することによって、電車車輪型の電磁石（１）と永久磁石（４）との対向する作用面の間隙（９９９）は、軽量な電磁石フリーアクションベアリング支え板（（５０３）又は（５０４））とフリーアクションベアリング（５０１）の組合せで保持できるので、発電部を軽量化することができる。この方式は、中央に１個の電車車輪型の電磁石（１）をおいてその上下を２個の間隙保持用ベアリング（２）でサンドウィッチ状に挟んで一組とし、上部ハンガー／前部ハンガー（３１）と下部ハンガー／後部ハンガー（３２）との間で発電する場合でも、間隙保持用ベアリング（２）に電磁石（１）を載せて一組とし、二組でリング板（３５）の永久磁石（４）を挟んで発電する場合でも、同様に変更して実施できる。
【００３９】
電車車輪型の電磁石（１）とフリーアクションベアリング（５０１）及び電磁石フリーアクションベアリング支え板（（５０３）又は（５０４））との組合せの場合の電車車輪型の電磁石（１）と永久磁石（４）との対向する作用面の間隙（９９９）は、電磁石フリーアクションベアリング支え板の厚み（５０５）と取り付けた板面からベアリング遠端までの高さであるところのフリーアクションベアリングの突出量（５０２）とを加算した長さから、電車車輪型の電磁石（１）の先端部からフランジ部までとなる車輪部の長さ（１０２）を減算した差分の長さである。すなわち、（９９９）＝（（５０５）＋（５０２））−（１０２）となる。
【００４０】
以上の発電装置を回転ダクト（３０）や円環（３４）及びシュラウド（２０）に構成したあと、風車の羽根の翼端を回転ダクト（３０）や円環（３４）で連結し、シュラウド（２０）側を地上や水上（船上を含む）に固定すると、周速を利用した風力発電装置となる。また、風車の羽根を、垂直軸風車では上下に二組、水平軸風車では前後に二組準備し、互いに逆回転するようにして、回転ダクト（３０）や円環（３４）で一方の羽根の翼端を連結し、シュラウド（２０）で他方の羽根の翼端を連結すると、羽根が一組のときよりもより速い状態の周速を活用することができる。
【００４１】
本発明では、永久磁石（４）と電磁石（１）との電磁的な粗密の関係を保持骨格（３）で調整できる。したがって、微風の時期には回転時の負荷を低減して風車の回転を容易にするばかりでなく、強風時においては永久磁石（４）と電磁石（１）との電磁的関係を粗とすることができるので電磁石（１）の巻線（１０５）を焼損することが少ない。よって、カットアウト速度が高くなり、対処は容易である。しかしながら、さらに烈風となって、水平軸風車において風車が損壊するおそれがあるような場合には、回転ダクト（３０）の内周部の回転自在な翼端取付具（３３ｂ）に取り付けた羽根を、迎角変更用電動機（８４）や迎角変更用空気タービン（８６）で迎角変更用ウォームギア（８５）を回して羽根の迎角を変更して風車の回転を制御したり、方向変更装置（８０２）で風車の方向を風向と平行になるように修正したり、俯仰調整装置（８０３）で風車の俯仰を変更して対処する。
【実施例１】
【００４２】
図１、図２、図３、図４は、本発明の発電装置の電磁石の軸心に関する実施例である。図５、図６は、軸心に巻線を行い、本発明の電車車輪型の電磁石を作る場合の実施例である。図８、図９、図１０は、本発明の間隙保持用ベアリングの実施例である。図１４、図１５、図１６、図１７は、永久磁石と電磁石との垂直距離でもある間隙や永久磁石の形状が円型の場合の実施例である。図１９、図２０、図２１、図２２、図２３、図２４、図２５、図２６、図２７、図２８は、腕で電磁石と間隙保持用ベアリングを保持し、永久磁石と電磁石との間の水平距離を規制することによって、永久磁石と電磁石との電磁的粗密を調整する本発明の保持骨格の実施例である。これらを用いた図２９、図３０、図３９、図５２、図５３、図６２は、電車車輪型の電磁石を中央にして、その上下に１個ずつの計２個の間隙保持用ベアリングとを組み合わせて一体化して一組とした装置を、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとが作る空間に挿入した状態でシュラウドの内周部に固定し、回転する上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとに配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配置した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置の実施例である。
【実施例２】
【００４３】
図１、図２、図３、図４は、電磁石の軸心を、図５、図６は、軸心に巻線を行い電車車輪型の電磁石を示した実施例である。これに図６９や図７０のように電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）やフリーアクションベアリングとを組み合わせることによって、図７１のような電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリング及びを電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）とのセットとし、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとが作る空間に挿入した状態でシュラウド内周部に固定し、回転する上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとに配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配置した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置とする場合の実施例とした。この図７１の実施例は、水平軸風車において羽根が一組の場合を示している。なお、水平軸風車の前後の二組の羽根のそれぞれに回転ダクトやシュラウドを取り付ける際に、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに接続しない場合には、固定支持部を回転ビームに取り換える変更を含むが、同じく容易である。これを垂直軸風車に適用する場合には、装置を９０°回転する必要があるが、変更は容易である。また、垂直軸軸風車の上下の二組の羽根に回転ダクトやシュラウドをそれぞれ取り付けることも容易であるので、実施例としては、水平軸風車で一組の羽根の場合である図７１で代表させた。
【実施例３】
【００４４】
図１、図２、図３、図４は、電磁石の軸心を、図５、図６は、軸心に巻線を行い電車車輪型の電磁石を示した実施例である。図７は、シムの実施例である。図８、図９、図１０は、間隙保持用ベアリングの実施例である。図７２、図７４は、保持骨格（二組を保持するタイプ）の実施例である。これらを組み合わせて図７５や図７６のように電車車輪型の電磁石及び間隙保持用ベアリングを組み合わせて一体化して一組とした装置を、二組ずつ互いに間隙保持用ベアリングのケースの底面側であるベアリングの突出部側が向き合うようにしてシュラウドの内周部に固定し、固定した二組の装置でリング板に配設した永久磁石の配列面を、回転軸に平行する前後（上下）の両方向から挟むように使用して、回転するリング板に配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配置した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置とする場合の実施例とした。この際に使用する電車車輪型の電磁石は、永久磁石と対向する作用面が片側の１カ所となるので、電車車輪型の電磁石は、図４（Ｂ）（Ｃ）や図６（Ｂ）（Ｃ）に示したように、車輪部を片方にだけ有するタイプでも使用できる。また、電磁石にかかる永久磁石の吸着力は、一方向からだけとなるため、長期間使用すると間隙保持用ベアリングがわずかながら永久磁石の方向へ舟底型に変形することがあるので、その際には図７のシムの挿入が必要となる。この図７６の実施例は、水平軸風車において羽根が一組の場合を示している。なお、水平軸風車の前後の二組の羽根のそれぞれに回転ダクトやシュラウドを取り付ける際に、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに接続しない場合には、固定支持部を回転ビームに取り換える変更を含むが、同じく容易である。これを垂直軸風車に適用する場合には、装置を９０°回転する必要があるが、変更は容易である。また、垂直軸軸風車の上下の二組の羽根に回転ダクトやシュラウドをそれぞれ取り付けることも容易であるので、実施例としては、水平軸風車で一組の羽根の場合である図７６で代表させた。
【実施例４】
【００４５】
図７７、図７８、図７９、図８０は、略Ｕ字型の電磁石の軸心であり、図８１は、略Ｕ字型の電磁石の実施例である。図８３は、実施例３での電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとの組合せを、Ｕ字型や馬蹄型の形状であって、いずれの両端部にも車輪部及びフランジ部またはフランジ部相当を有する略Ｕ字型の電磁石１個と間隙保持用ベアリング２個との組合せに置き換えて発電部を構成して発電する風力発電装置の実施例である。この図８３の実施例は、水平軸風車において羽根が一組の場合を示している。なお、水平軸風車の前後の二組の羽根のそれぞれに回転ダクトやシュラウドを取り付ける際に、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに接続しない場合には、固定支持部を回転ビームに取り換える変更を含むが、同じく容易である。これを垂直軸風車に適用する場合には、装置を９０°回転する必要があるが、変更は容易である。また、垂直軸軸風車の上下の二組の羽根に回転ダクトやシュラウドをそれぞれ取り付けることも容易であるので、実施例としては、水平軸風車で一組の羽根の場合である図８３で代表させた。
【実施例５】
【００４６】
図１、図２、図３、図４は、電磁石の軸心を、図５、図６は、軸心に巻線を行い電車車輪型の電磁石を示した実施例である。これに図８４や図８５の電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）やフリーアクションベアリングを取り付けて、発電部を構成して発電する風力発電装置の実施例である。この図８７の実施例は、水平軸風車において羽根が一組の場合を示している。なお、水平軸風車の前後の二組の羽根のそれぞれに回転ダクトやシュラウドを取り付ける際に、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに接続しない場合には、固定支持部を回転ビームに取り換える変更を含むが、同じく容易である。これを垂直軸風車に適用する場合には、装置を９０°回転する必要があるが、変更は容易である。また、垂直軸軸風車の上下の二組の羽根に回転ダクトやシュラウドをそれぞれ取り付けることも容易であるので、実施例としては、水平軸風車で一組の羽根の場合である図８７で代表させた。
【実施例６】
【００４７】
図３１、図３２、図３３、図３４、図３５、図３６、図６０、図６１、図６５（以上は、実施例７、実施例８、実施例９、実施例１０の図と共通）は、地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、実施例１の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例７】
【００４８】
図３１、図３２、図３３、図３４、図３５、図３６、図６０、図６１、図６５（以上は、実施例６、実施例８、実施例９、実施例１０の図と共通）は、地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、実施例２の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例８】
【００４９】
図３１、図３２、図３３、図３４、図３５、図３６、図６０、図６１、図６５（以上は、実施例６、実施例７、実施例９、実施例１０の図と共通）は、地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、実施例３の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例９】
【００５０】
図３１、図３２、図３３、図３４、図３５、図３６、図６０、図６１、図６５（以上は、実施例６、実施例７、実施例８、実施例１０の図と共通）は、地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、実施例４の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１０】
【００５１】
図３１、図３２、図３３、図３４、図３５、図３６、図６０、図６１、図６５（以上は、実施例６、実施例７、実施例８、実施例９の図と共通）は、地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、実施例５の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１１】
【００５２】
図４０、図４１、図４２、図４３、図４４、図４５、図４６、図４７、図４８、図４９、図５０、図５１、図６３、図６４（以上は、実施例１２、実施例１３、実施例１４、実施例１５の図と共通）は、互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトで連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、実施例１の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１２】
【００５３】
図４０、図４１、図４２、図４３、図４４、図４５、図４６、図４７、図４８、図４９、図５０、図５１、図６３、図６４（以上は、実施例１１、実施例１３、実施例１４、実施例１５の図と共通）は、互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトで連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、実施例２の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１３】
【００５４】
図４０、図４１、図４２、図４３、図４４、図４５、図４６、図４７、図４８、図４９、図５０、図５１、図６３、図６４（以上は、実施例１１、実施例１２、実施例１４、実施例１５の図と共通）は、互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、実施例３の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１４】
【００５５】
図４０、図４１、図４２、図４３、図４４、図４５、図４６、図４７、図４８、図４９、図５０、図５１、図６３、図６４（以上は、実施例１１、実施例１２、実施例１３、実施例１５の図と共通）は、互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、実施例４の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１５】
【００５６】
図４０、図４１、図４２、図４３、図４４、図４５、図４６、図４７、図４８、図４９、図５０、図５１、図６３、図６４（以上は、実施例１１、実施例１２、実施例１３、実施例１４の図と共通）は、互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、実施例５の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１６】
【００５７】
図２０、図２１、図２２、図２３、図２４、図２５、図２６、図２７、図２８、図７４は、実施例１、実施例３、実施例４の仕組みで電磁石と間隙保持用ベアリングとをシュラウドの内周部に取り付ける場合において、伸縮自在な腕（以下、「伸縮腕部」という）を少なくとも二組有し、一方の伸縮腕部で間隙保持用ベアリングを保持し、他方の伸縮腕部で間隙保持用ベアリングや電磁石を保持した状態でシュラウドに接続し、永久磁石と電磁石との間隙（垂直距離）を保持したまま伸縮腕部を伸縮することによって、永久磁石と電磁石との水平距離を調整して、永久磁石と電磁石との電磁的結合度を変更することができることを特徴とする保持骨格の構造を示した実施例であり、図６５は、保持骨格を利用して永久磁石と電磁石との電磁的結合度を変更する際の運用の一例を示す実施例である。
【実施例１７】
【００５８】
図５２、図５４、図５５は、シュラウドと回転ダクトとを有する風車において、回転ダクトの内周部に羽根を取り付けるための台座であって回転ダクトの内周部と羽根の翼端との間に位置して当該内周部と当該翼端との間を接続し、任意の迎角での当該羽根の取付が可能である翼端取付具を有することを特徴とした水平軸風車の実施例である。
【実施例１８】
【００５９】
図５６、図５７、図５８、図５９は、シュラウドと回転ダクトを有する風車において、歯車を具備した回転自在な翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に羽根を取り付け、翼端取付具の歯車を回転ダクトの内周部に設置した電動機や空気タービンに取り付けられたウォームギアで回転して、羽根の迎角を随時変更できることを特徴とした水平軸風車の実施例である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明で使用した回転ダクトや円環に配設した永久磁石とシュラウドに配置した電磁石の巻線を用いて羽根の翼端部での周速を利用する発電装置は、原理的には同期電動機とコンバーターの組合せであって、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）制御の技術利用も可能であり、技術的困難性を伴うものではない。また、回転ダクトや円環及びシュラウドをセットとして扱うこともできるので、発電機としての扱いは容易である。本発明の周速を利用した発電装置は、従来の風車の回転軸に接続した発電機の場合に比べ、永久磁石と電磁石との相対速度をより大きくすることが容易な上に、間隙保持用ベアリングで永久磁石と電磁石との対向する作用面の間隙を常に適切に維持できるので、発電効率が高い。また、永久磁石と電磁石との水平距離は、保持骨格の伸縮腕部を調整して電磁的な粗密を変更できるから、カットイン風速を低くし、カットアウト風速を高くできるので、多様な風況でより多くの時間帯での発電が可能となる。また、風車をシュラウドで覆っていると、垂直軸風車も水平軸風車も、これまで以上に堅固に設置することができる。特に水平軸風車においては、翼端をシュラウドによって覆うと、羽根の風切り音を小さくできたり、静電気による誘電落雷を防止したりする効果の他、冬季に羽根に氷片の付着があった場合にも、飛散時の事故を局限できる等有利な効果があり、従来、設置が困難であった住宅地や人口密集地での建設を可能にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石の軸心の平面図である。（Ｂ）側面図である。（Ｃ）底面図である。
【図２】本発明の電車車輪型の電磁石の軸心を構成する軸部の断面である。軸部の断面は、１０４ａ〜１０４ｆのように、単純な円形から内部に冷却剤を通すパイプを有するものもある。
【図３】本発明の電車車輪型の電磁石のフランジ部の平面図である。フランジ部の形状は、必ずしも円形でなければならないのではなく、１０３ａ〜１０３ｅのように車輪部の中心から見て車輪部よりも径が大きな部分を有すれば使用可能である。また、１０４ｆのように軸心の一部がフランジ部相当となる場合は、フランジ部を省略して軸心を構成できる。
【図４】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石の両方に車輪部を有する場合の軸心の側面図である。（Ｂ）本発明の電車車輪型の電磁石の片方にだけ車輪部を有する場合の軸心の側面図である。（Ｃ）本発明の電車車輪型の電磁石の片方にだけ車輪部を有する場合に一方のフランジ部が大きい場合の軸心の側面図である。
【図５】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石の平面図である。（Ｂ）側面図である。（Ｃ）底面図である。
【図６】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石で両端に車輪部を有する場合の側面図である。（Ｂ）本発明の電車車輪型の電磁石で片端に車輪部を有する場合の側面図である。（Ｃ）本発明の電車車輪型の電磁石で片端に車輪部を有する場合で片方のフランジ部が大きな場合の側面図である。
【図７】（Ａ）本発明のシムの平面図である。（Ｂ）側面図である。
【図８】（Ａ）本発明の間隙保持用ベアリングで２個のベアリングを使用した場合の平面図である。（Ｂ）回転ダクトや円環が進んで行く方向から見た場合の側面図である。（Ｃ）底面図である。
【図９】（Ａ）本発明の間隙保持用ベアリングで概ね直方体のケースの４隅に１個ずつの合計４個のベアリングを使用した場合の平面図である。（Ｂ）回転ダクトや円環が進んで行く方向から見た場合の側面図である。（Ｃ）底面図である。
【図１０】（Ａ）本発明の間隙保持用ベアリングで概ね直方体のケースの４隅に１個ずつの合計４個のベアリングを使用した場合の平面図である。（Ｂ）回転ダクトや円環が進んで行く方向に直交する方向から見た場合の側面図である。（Ｃ）底面図である。
【図１１】（Ａ）本発明の間隙保持用ベアリングの底面を防護する場合に使用するソリを回転ダクトや円環が進んで行く方向に直交する方向から見た側面図である。（Ｂ）底面図である。
【図１２】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石を中央にして、その上下に間隙保持用ベアリングをそれぞれ１個ずつ、計２個を取り付けて一組とした場合の側面図である。（Ｂ）本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを組み合わせて長時間使用した後で電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとの間隔（スペース）を微調整する必要が出た場合にシムを挟み込む場合の場所（順序）を示す側面図である。
【図１３】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石を中央にして、その上下に間隙保持用ベアリングをそれぞれ１個ずつ、計２個を取り付けて一組とした場合の断面図である。（Ｂ）本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを組み合わせて長時間使用した後で電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとの間隔（スペース）を微調整する必要が出た場合にシムを挟み込む場合の場所（順序）を示す断面図である。
【図１４】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石１個と間隙保持用ベアリング２個を組合せて一組とし、上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入した際に、回転ダクトが進行する方向から見た場合の上部ハンガーの永久磁石と下部ハンガーの永久磁石とのそれぞれの間隙（ギャップ）を示す側面図である。（Ｂ）電車車輪型の電磁石と永久磁石との間隙（ギャップ）を示す拡大図である。（Ｃ）電車車輪型の電磁石と永久磁石との間隙（ギャップ）を示す拡大図である。
【図１５】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石１個と間隙保持用ベアリング２個を組合せて一組とし、上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入した際に、回転ダクトが進行する方向と直交する方向から見た場合の上部ハンガーの永久磁石と下部ハンガーの永久磁石とのそれぞれの間隙（ギャップ）を示す側面図である。（Ｂ）電車車輪型の電磁石と永久磁石との間隙（ギャップ）の拡大図である。（Ｃ）電車車輪型の電磁石と永久磁石との間隙（ギャップ）の拡大図である。
【図１６】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石１個と間隙保持用ベアリング２個を組合せて一組とし、上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入した際に、上部ハンガー／前部ハンガーや下部ハンガー／後部ハンガーに配設した円形の作用面の永久磁石が停止する位置を、回転ダクトが進行する方向と直交する方向から見た場合の図である。（Ｂ）下部ハンガー／後部ハンガーに配設した円形の作用面の永久磁石の平面図である。
【図１７】本発明の電車車輪型の電磁石１個と間隙保持用ベアリング２個を組合せて一組とし、上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入した際に、回転ダクトが進行する方向から見た場合の回転ダクト、上部ハンガー／前部ハンガー及び下部ハンガー／後部ハンガー及びそれぞれの永久磁石との関係を示す側面図である。
【図１８】永久磁石に対する吸引力と反発力（斥力）は、吸引力の方が数倍大きく働くので永久磁石が電磁石側に脱落することを防止するため、永久磁石の形状を電車車輪型の電磁石に近い方の径をやや小さくし、電車車輪型の電磁石に遠い方の径をやや大きくしたテーパー型を使用した場合の一例である。
【図１９】（Ａ）保持骨格（伸縮腕部無し）の側面図である。（Ｂ）保持骨格（伸縮腕部無し）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の側面図である。（Ｃ）保持骨格（伸縮腕部無し）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の平面図である。
【図２０】（Ａ）保持骨格（電動機と液圧ピストンによる伸縮腕部有り）の側面図である。（Ｂ）保持骨格（電動機と液圧ピストンによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の側面図である。（Ｃ）保持骨格（電動機と液圧ピストンによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の平面図である。
【図２１】（Ａ）保持骨格（外部からの液圧パイプによる伸縮腕部有り）の側面図である。（Ｂ）保持骨格（外部からの液圧パイプによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の側面図である。（Ｃ）保持骨格（外部からの液圧パイプによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の平面図である。
【図２２】（Ａ）保持骨格（電動機とウォームネジによる伸縮腕部有り）の側面図である。（Ｂ）保持骨格（電動機とウォームネジによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の側面図である。（Ｃ）保持骨格（電動機とウォームネジによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の平面図である。
【図２３】（Ａ）保持骨格（空気タービンとウォームネジによる伸縮腕部有り）の側面図である。（Ｂ）保持骨格（空気タービンとウォームネジによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の側面図である。（Ｃ）保持骨格（空気タービンとウォームネジによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の平面図である。
【図２４】（Ａ）保持骨格（伸縮腕部無し）である。（Ｂ）保持骨格（電動機と液圧ピストンによる伸縮腕部有り）である。（Ｃ）保持骨格（外部からの液圧パイプによる伸縮腕部有り）である。（Ｄ）保持骨格（電動機とウォームネジによる伸縮腕部有り）である。（Ｅ）保持骨格（空気タービンとウォームネジによる伸縮腕部有り）である。
【図２５】（Ａ）伸縮腕部を有する保持骨格がその腕を最も短くした場合の一例を示した側面図である。（Ｂ）伸縮腕部を有する保持骨格がその腕を最も長くした場合の一例を示した側面図である。（Ｃ）伸縮腕部を有する保持骨格が最も多く使用される通常の長さの場合の一例を示した側面図である。
【図２６】（Ａ）伸縮腕部を有する保持骨格が間隙保持用ベアリングを保持した状態でその腕を最も短くした場合の一例を示した側面図である。（Ｂ）伸縮腕部を有する保持骨格が間隙保持用ベアリングを保持した状態でその腕を最も長くした場合の一例を示した側面図である。（Ｃ）伸縮腕部を有する保持骨格が間隙保持用ベアリングを保持した状態で最も多く使用される通常の長さの場合の一例を示した側面図である。
【図２７】（Ａ）伸縮腕部を有する保持骨格がその腕を最も短くした場合の一例を示した平面図である。（Ｂ）伸縮腕部を有する保持骨格がその腕を最も長くした場合の一例を示した平面図である。（Ｃ）伸縮腕部を有する保持骨格が最も多く使用される通常の長さの場合の一例を示した平面図である。
【図２８】（Ａ）伸縮腕部を有する保持骨格が間隙保持用ベアリングを保持した状態でその腕を最も短くした場合の一例を示した平面図である。（Ｂ）伸縮腕部を有する保持骨格が間隙保持用ベアリングを保持した状態でその腕を最も長くした場合の一例を示した平面図である。（Ｃ）伸縮腕部を有する保持骨格が間隙保持用ベアリングを保持した状態で最も多く使用される通常の長さの場合の一例を示した平面図である。
【図２９】本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを伸縮自在な伸縮腕部を有する保持骨格で支えた状態で、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの作る空間に挿入したところを、回転ダクトが進行する方向から見た側面図（一部断面図）である。
【図３０】本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを伸縮自在な伸縮腕部を有する保持骨格で支えてから、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの作る空間に挿入したところに、回転ダクト側に羽根を、電磁石側や保持骨格側にシュラウドを取り付け、回転ダクトが進行する方向から見た側面図（一部断面図）である。
【図３１】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、羽根がサボニウス型である際の平面図である。
【図３２】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、羽根がサボニウス型である際の側面図である。
【図３３】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、羽根がサボニウス型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。
【図３４】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、羽根がサボニウス型である場合に、シュラウド部分を水平に切断した際の断面図である。
【図３５】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、羽根がジャイロミル型である際の平面図である。
【図３６】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、羽根がジャイロミル型である際の側面図である。
【図３７】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、羽根がジャイロミル型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。
【図３８】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、羽根がジャイロミル型である場合に、シュラウド部分を水平に切断した際の断面図である。
【図３９】互いに逆回転する羽根を二組準備し、本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを伸縮自在な伸縮腕部を有する保持骨格で支えてから、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入したところに、一方の羽根を回転ダクト側に、他方の羽根をシュラウド側に取り付け、回転ダクトが進行する方向（シュラウドが向かってくる方向）から見た側面図（一部断面図）である。
【図４０】本発明を垂直軸風車の互いに逆回転する二組の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、上下とも羽根がサボニウス型である場合の平面図である。
【図４１】本発明を垂直軸風車の互いに逆回転する二組の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、上下とも羽根がサボニウス型である場合の側面図である。
【図４２】（Ａ）本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、上部の羽根がサボニウス型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。（Ｂ）本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、下部の羽根がサボニウス型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。
【図４３】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部で、上段と下段の羽根との中間位置に適用する場合に、シュラウド部分を水平に切断した際の断面図である。
【図４４】本発明を垂直軸風車の互いに逆回転する二組の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、上下とも羽根がジャイロミル型である場合の平面図である。
【図４５】本発明を垂直軸風車の互いに逆回転する二組の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、上下とも羽根がジャイロミル型である場合の側面図である。
【図４６】（Ａ）本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、上部の羽根がジャイロミル型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。（Ｂ）本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、下部の羽根がジャイロミル型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。
【図４７】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部で、上段と下段の羽根との中間位置に適用する場合に、シュラウド部分を水平に切断した際の断面図である。
【図４８】本発明を垂直軸風車の互いに逆回転する二組の羽根の翼端部に適用する場合に、上段が揚力羽根の一例としてジャイロミル型であり、下段が抗力羽根の一例としてサボニウス型である場合の平面図である。
【図４９】本発明を垂直軸風車の互いに逆回転する二組の羽根の翼端部に適用する場合に、上段が揚力羽根の一例としてジャイロミル型であり、下段が抗力羽根の一例としてサボニウス型である場合の側面図である。
【図５０】（Ａ）本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、上段の羽根がジャイロミル型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。（Ｂ）本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、下段の羽根がサボニウス型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。
【図５１】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部で、上段と下段の羽根との中間位置に適用する場合に、シュラウド部分を水平に切断した際の断面図である。
【図５２】本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを伸縮自在な伸縮腕部を有する保持骨格で支えた状態で、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの作る空間に挿入したところに、回転ダクト側に水平軸風車用の羽根を取り付けて、回転ダクトが進行する方向から見た側面図（一部断面図）である。
【図５３】本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを伸縮自在な伸縮腕部を有する保持骨格で支えた状態で、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの作る空間に挿入したところに、回転ダクト側に水平軸風車用の羽根を随時迎角を変更できる翼端取付具を介して取り付けて、回転ダクトが進行する方向から見た側面図（一部断面図）である。
【図５４】本発明では、垂直軸風車でも、水平軸風車でも、羽根の翼端は回転ダクトや円環で、同軸反転の場合はシュラウドでも、連結している。この場合は、水平軸風車の羽根を回転ダクトで連結した場合の一例で、任意の迎角で取り付けることができる翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に抗力羽根を取り付けたところを回転軸方向から見た一部断面図である。
【図５５】本発明では、垂直軸風車でも、水平軸風車でも、羽根の翼端は回転ダクトや円環で、同軸反転の場合はシュラウドでも、連結している。この場合は、水平軸風車の羽根を回転ダクトで連結した場合の一例で、任意の迎角で取り付けることができる翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に揚力羽根を取り付けたところを回転軸方向から見た一部断面図である。
【図５６】本発明では、垂直軸風車でも、水平軸風車でも、羽根の翼端は回転ダクトや円環で、同軸反転の場合はシュラウドでも、連結している。この場合は、水平軸風車の羽根を回転ダクトで連結した場合の一例で、電動モーターと歯車を具備し随時迎角を変更できる翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に抗力羽根を取り付けたところを回転軸方向から見た一部断面図である。
【図５７】本発明では、垂直軸風車でも、水平軸風車でも、羽根の翼端は回転ダクトや円環で、同軸反転の場合はシュラウドでも、連結している。この場合は、水平軸風車の羽根を回転ダクトで連結した場合の一例で、電動モーターと歯車を具備し随時迎角を変更できる翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に揚力羽根を取り付けたところを回転軸方向から見た一部断面図である。
【図５８】本発明では、垂直軸風車でも、水平軸風車でも、羽根の翼端は回転ダクトや円環で、同軸反転の場合はシュラウドでも、連結している。この場合は、水平軸風車の羽根を回転ダクトで連結した場合の一例で、空気タービンと歯車を具備し随時迎角を変更できる翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に抗力羽根を取り付けたところを回転軸方向から見た一部断面図である。
【図５９】本発明では、垂直軸風車でも、水平軸風車でも、羽根の翼端は回転ダクトや円環で、同軸反転の場合はシュラウドでも、連結している。この場合は、水平軸風車の羽根を回転ダクトで連結した場合の一例で、空気タービンと歯車を具備し随時迎角を変更できる翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に揚力羽根を取り付けたところを回転軸方向から見た一部断面図である。
【図６０】本発明を水平軸風車に抗力羽根を使用して適用した場合の一例として、多翼型を用いた際の正面図である。なお、図中の回転ビームは、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに連接している場合には使用しなくてもよい。
【図６１】本発明を水平軸風車に揚力羽根を使用して適用した場合の一例として、プロペラ型を用いた際の正面図である。なお、図中の回転ビームは、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに連接している場合には使用しなくてもよい。
【図６２】互いに逆回転する羽根を二組準備し、本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを伸縮自在な伸縮腕部を有する保持骨格で支えてから、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入したところに、一方の羽根を回転ダクト側に、他方の羽根をシュラウド側に取り付け、回転ダクトが進行する方向（シュラウドが向かってくる方向）から見た側面図（一部断面図）である。本発明では、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに接続していない例を提示しているので、回転ビームを使用する。しかし、通常の水平軸風車のように羽根を翼心（翼根）を回転軸／ハブに接続している場合には、回転ビームを使用しないで作成することができる。
【図６３】本発明を互いに逆回転する二組の羽根を有する水平軸風車に適用した場合に、前方の羽根も後方の羽根も共に抗力羽根である際の正面図である。なお、図中の回転ビームは、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに連接している場合には使用しなくてもよい。
【図６４】本発明を互いに逆回転する二組の羽根を有する水平軸風車に適用した場合に、前方の羽根が揚力羽根であって、後方の羽根が抗力羽根である際の正面図である。なお、図中の回転ビームは、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに連接している場合には使用しなくてもよい。
【図６５】本発明の発電装置に用いられる保持骨格の伸縮自在な腕である伸縮腕部の長さを変更して、風の強弱に応じて発電量を調整する際の運用の一例である。
【図６６】本発明を水平軸風車に適用する場合に抗力羽根を一組用い、方向変更装置と俯仰調整装置と風向風速計と主避雷針と補助避雷針とを備えた一例である。
【図６７】本発明を適用した水平軸風車風車において、強風の際に風の来る方向に平行にして風車を待避した場合の一例である。
【図６８】発明を適用した水平軸風車風車において、強風でなおかつ風の向きの変化が著しく方向変更装置では追随困難な際に、風車を水平位置に倒して待避した場合の一例である。
【図６９】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石の側面図である。（Ｂ）電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）の側面図である。（Ｃ）フリーアクションベアリングの側面図である。この図は、フリーアクションベアリングを、電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）に取り付けるためのボルトとナットとともに記載してある。（Ｄ）フリーアクションベアリングの側面図である。この図は、フリーアクションベアリングを、電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）に取り付けるためのボルトとナットとともに記載してある。
【図７０】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリングを電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）に取り付けて回転ダクトが進行する方向から見た側面図である。間隙（ギャップ）の関係を明示してある。（Ｂ）本発明の電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリングとを電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）に取り付けて一組とした際の平面図である。（Ｃ）底面図である（平面図と同じ）。
【図７１】本発明の電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリングを電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）に取り付けて一組とした装置を回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入した場合の回転ダクトが進行する方向から見た側面図及び一部断面図である。
【図７２】（Ａ）本発明の間隙保持用ベアリングに設置した電車車輪型の電磁石を支えて固定する保持骨格（伸縮腕部無し）の平面図である。（Ｂ）本発明の間隙保持用ベアリングに設置した電車車輪型の電磁石を支えて固定する保持骨格（伸縮腕部無し）の側面図である。
【図７３】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングを保持骨格で固定し一体化した状態の平面図である。（Ｂ）本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングを保持骨格で固定し一体化した状態を、回転ダクトや円環が進んで行く方向から見た側面図である。
【図７４】（Ａ）本発明の間隙保持用ベアリングに設置した電車車輪型の電磁石を支えて固定する保持骨格（伸縮腕部有り）の平面図である。（Ｂ）本発明の間隙保持用ベアリングに設置した電車車輪型の電磁石を支えて固定する保持骨格（伸縮腕部有り）の側面図である。
【図７５】本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングを保持骨格で固定し一体化した状態に対しての回転ダクトや円環側の永久磁石の位置関係を、回転ダクトや円環が進んで行く方向から見た側面図（一部、断面図）である。
【図７６】シュラウドの内周部に本発明の電車車輪型の電磁石、間隙保持用ベアリング、保持骨格を組み込み、回転ダクトのリング板に永久磁石を配設し、回転ダクトの内周部に羽根を接続して発電部と成した部分断面図である。
【図７７】（Ａ）フランジ部があるＵ字型の電磁石の軸心の側面図である。（Ｂ）車輪部側から見た平図である。
【図７８】（Ａ）フランジ部がないＵ字型の電磁石の軸心の側面図である。（Ｂ）車輪部側から見た平図である。
【図７９】（Ａ）フランジ部がある馬蹄型の電磁石の軸心の側面図である。（Ｂ）車輪部側から見た平図である。
【図８０】（Ａ）フランジ部がない馬蹄型の電磁石の軸心の側面図である。（Ｂ）車輪部側から見た平図である。
【図８１】略Ｕ字型の電磁石の側面図である。
【図８２】略Ｕ字型の電磁石の両端部に１個ずつの合計２個の本発明の間隙保持用ベアリングを組み込んだ一例である。
【図８３】略Ｕ字型の電磁石の両端部に１個ずつの合計２個の本発明の間隙保持用ベアリングを組み、回転ダクト側に羽根を接続し、電磁石や保持骨格側にシュラウドを接続した一例である。
【図８４】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石の側面図である。（Ｂ）電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）の側面図である。（Ｃ）フリーアクションベアリングの側面図である。この図は、フリーアクションベアリングを、電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）に取り付けるためのボルトとナットとともに記載してある。
【図８５】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリングとを電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）に取り付けて一組とした際の側面図である。（Ｂ）平面図である。（Ｃ）底面図である。
【図８６】本発明の電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリングを電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）に取り付けて一組とした装置を二組準備し、互いのフリーアクションベアリングの突出部側が向き合うようにしてシュラウドに固定した場合の側面図である。
【図８７】本発明の電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリングを電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）に取り付けて一組とした装置を二組準備し、互いのフリーアクションベアリングの突出部側が向き合うようにしてシュラウドに固定した際にできる中空部に、回転ダクトや円環の永久磁石を配設したリング板を差し込んで発電部とした場合の回転ダクトや円環が進んで行く方向から見た側面図及び一部断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  電車車輪型の電磁石
２  間隙保持用ベアリング
３  保持骨格
３ａ  保持骨格（伸縮腕部無し）
３ｂ  保持骨格（電動機と液圧ピストンによる伸縮腕部有り）
３ｃ  保持骨格（外部からの液圧パイプによる伸縮腕部有り）
３ｄ  保持骨格（電動機とウォームネジによる伸縮腕部有り）
３ｅ  保持骨格（空気タービンとウォームネジによる伸縮腕部有り）
４  永久磁石
５  シム
６  軸心
１１  略Ｕ字型の電磁石
１１ａ  Ｕ字型の電磁石（フランジ部２つと車輪部２つのもの）
１１ｂ  Ｕ字型の電磁石（フランジ部相当と車輪部２つのもの）
１１ｃ  馬蹄型の電磁石（フランジ部２つと車輪部２つのもの）
１１ｄ  馬蹄型の電磁石（フランジ部相当と車輪部２つのもの）
２０  シュラウド
２０ｓ  シュラウド（地上や海上（船上を含む）に対して静止（方向変換を除く）しているもの）
２０ｒ  シュラウド（一方の羽根の翼端を連結し、他方の羽根を連結している回転ダクトに対して同軸反転するもの）
２１  固定支持部
２２  荷重伝達ベアリング
２３  回転支持部
２４  回転軸／ハブ
２５  回転ビーム
３０  回転ダクト
３１  上部ハンガー／前部ハンガー
３２  下部ハンガー／後部ハンガー
３３  翼端取付具（回転ダクトやシュラウドに直接固定するもので垂直軸風車や水平軸風車に共通）
３３ａ  翼端取付具（水平軸風車の回転ダクトやシュラウドに取り付ける抗力羽根や揚力羽根の傾きを変更して取り付けることができるもの）
３３ｂ  翼端取付具（水平軸風車の回転ダクトやシュラウドに取り付けた抗力羽根や揚力羽根を任意の向きに随時変更可能なもの）
３４  円環
３５  リング板
７０  垂直軸風車
７１  垂直軸風車の抗力羽根（サボニウス型で代表）
７１ａ  垂直軸風車の抗力羽根（サボニウス型で代表）の上段部分
７１ｂ  垂直軸風車の抗力羽根（サボニウス型で代表）の下段部分
７２  垂直軸風車の揚力羽根（ジャイロミル型で代表）
７２ａ  垂直軸風車の揚力羽根（ジャイロミル型で代表）の上段部分
７２ｂ  垂直軸風車の揚力羽根（ジャイロミル型で代表）の下段部分
８０  水平軸風車
８１  水平軸風車の抗力羽根（多翼型で代表）
８１ａ  水平軸風車の抗力羽根（多翼型で代表）の前方部分
８１ｂ  水平軸風車の抗力羽根（多翼型で代表）の後方部分
８２  水平軸風車の揚力羽根（プロペラ型で代表）
８２ａ  水平軸風車の揚力羽根（プロペラ型で代表）の前方部分
８２ｂ  水平軸風車の揚力羽根（プロペラ型で代表）の後方部分
８３  迎角変更用歯車
８４  迎角変更用電動機
８５  迎角変更用ウォームギア
８６  迎角変更用空気タービン
８７  空気圧パイプ（回転ダクト側）
１０１  車輪部
１０２  車輪部の長さ
１０３  フランジ部
１０３ａ  円形のフランジ部
１０３ｂ  四角形のフランジ部
１０３ｃ  多角形のフランジ部
１０３ｄ  四方に突起があるフランジ部
１０３ｅ  三方に突起があるフランジ部
１０３ｆ  フランジ部相当（軸部の一部でフランジ部を兼用しているもの）
１０４  軸部
１０４ａ  断面が円形で１本の軸部
１０４ｂ  断面が四角形で１本の軸部
１０４ｃ  断面が多角形で１本の軸部
１０４ｄ  断面が円形で複数本の軸部
１０４ｅ  断面が四角形で複数本の軸部
１０４ｆ  断面が多角形で複数本の軸部
１０４ｇ  断面の内部に冷却用のパイプを有する軸部
１０５  巻線
１０６  防護用ソリ
１０７  保持骨格（二組を保持するタイプ）
２０１  ベアリング（間隙保持用ベアリングのケース内）
２０２  （ベアリングの）突出量（ケース底面からベアリングの遠端までの高さ）
２０３  ケース
２０４  ケース厚
２０５  設置穴
２０６  潤滑剤／減摩剤
３０１  液圧発生用電動機
３０２  液圧ピストン
３０３  液圧シリンダー伸縮腕部
３０４  液圧パイプ
３０５  ウォームネジ回転用電動機
３０６  ウォームネジ伸縮腕部
３０７  ウォームネジ回転用空気タービン
３０８  空気圧パイプ（シュラウド側）
５０１  フリーアクションベアリング
５０２  フリーアクションベアリングの突出量（取り付けた板面からベアリング遠端までの高さ）
５０３  電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）
５０４  電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）
５０５  電磁石フリーアクションベアリング支え板の厚み（長・短共通）
５０６  フリーアクションベアリング設置穴
８０１  支柱
８０２  方向変更装置
８０３  俯仰調整装置
８０４  風向風速計
８０５  主避雷針
８０６  補助避雷針
９９９  （電磁石と永久磁石との対向する作用面の）間隙（ギャップ）
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月17日(2007.7.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトとその外側にシュラウドとを具備する風車において、巻線をする軸部を有し、軸部の長手方向の両外側に軸部の径よりも大きな径を持つフランジ部を有し、さらにフランジ部の外側端部にそれぞれ１つずつの計２つの車輪部を有する軸心の当該軸部に巻線を行い、これを電車車輪型の電磁石としたものと、中央部に上面から底面まで貫く電磁石を設置するための穴（以下、「設置穴」という）を有し、底面方向に突出部を有する小さなベアリングを内蔵したケースを有し、電磁石を載せるための台座となる間隙保持用ベアリングとを備え、２個の間隙保持用ベアリングをベアリングの突出部が外側となるようにして向き合わせ、それぞれの設置穴に１個の電車車輪型の電磁石の両端の車輪部をそれぞれ嵌入して、電磁石の磁化方向の端部にあって最も強く磁力を発揮する面（以下、電磁石の「作用面」といい、永久磁石では、永久磁石の「作用面」という）と対向する永久磁石の作用面との間隙を保持するところの一組の装置と成して当該装置をシュラウドの内周部に配設し、垂直軸風車ではシュラウドの上部と水平軸風車ではシュラウドの前部と接触する回転ダクトの上部または前部の周回する張り出し部（以下、「上部ハンガー／前部ハンガー」という）と、垂直軸風車ではシュラウドの下部と水平軸風車ではシュラウドの後部と接触する回転ダクトの下部または後部の周回する張り出し部（以下、「下部ハンガー／後部ハンガー」という）と、回転ダクトの外周部とで作る断面が略コの字型をしてシュラウド方向に開口部を有した空間に、シュラウド内周部に配設してある当該装置を開口部側から挿入したことを特徴とし、回転する上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとに配設した永久磁石の磁界を、シュラウド内周部に配設した当該装置の電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置。
【請求項２】
回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトとその外側にシュラウドとを具備する風車において、巻線をする軸部を有し、軸部の長手方向の両外側に軸部の径よりも大きな径を持つフランジ部を有し、さらにフランジ部の外側端部にそれぞれ１つずつの計２つの車輪部を有する軸心の当該軸部に巻線を行い、これを電車車輪型の電磁石としたものと、側面が略コの字型をして回転ダクト方向に開口部を有した形状で、略コの字型の垂直部分を背部とした場合のやや背部に近い中央部に電車車輪型の電磁石の車輪部を取り付けるための上下２つのスリット状の設置穴を有し、背部から遠い端部に設置穴と連続してフリーアクションベアリングを取り付けるための上下２つのスリット状のフリーアクションベアリング設置穴を有し、略コの字型の背部をシュラウドの内周部に固定する電磁石フリーアクションベアリング支え板と、フリーアクションベアリングとを備え、電磁石フリーアクションベアリング支え板の上下２つの設置穴に１個の電車車輪型の電磁石の両端のそれぞれの車輪部を、上下２つのフリーアクションベアリング設置穴にそれぞれ１個ずつの計２個のフリーアクションベアリングとを設置して、電磁石の作用面と対向する永久磁石の作用面との間隙を保持するところの一組の装置と成して当該装置をシュラウドの内周部に配設し、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーと回転ダクトの外周部とで作る断面が略コの字型をしてシュラウド方向に開口部を有した空間に、シュラウド内周部に配設してある当該装置を開口部側から挿入したことを特徴とし、回転する上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとに配設した永久磁石の磁界を、シュラウド内周部に配設した当該装置の電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置。
【請求項３】
回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環とその外側にシュラウドとを具備する風車において、巻線をする軸部を有し、軸部の長手方向の両外側に軸部の径よりも大きな径を持つフランジ部を有し、さらにフランジ部の外側端部に少なくとも１つの車輪部を有する軸心の当該軸部に巻線を行い、これを電車車輪型の電磁石としたものと、中央部に設置穴を有し、底面方向に突出部を有する小さなベアリングを内蔵したケースを有し、電磁石を載せるための台座となる間隙保持用ベアリングとを備え、間隙保持用ベアリングの設置穴の上面から底面に向けて電車車輪型の電磁石の車輪部を嵌入させ、電磁石の作用面と対向する永久磁石の作用面との間隙を保持するところの間隙保持用ベアリング１個と、電車車輪型の電磁石１個とで一組の装置と成して、二組を間隙保持用ベアリングのベアリングの突出部が互いに向き合う形でシュラウドの内周部に配設し、回転ダクトや円環の円周を周回するひれ状の突部（以下、「リング板」という）に配設した永久磁石の配設面をシュラウドの内周部に配設した当該装置の二組でもって、垂直軸風車では上下から、水平軸風車では前後から当該リング板を挟む形で構成したことを特徴とし、回転するリング板に配設した永久磁石の磁界を、シュラウド内周部に配設した当該装置の電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置。
【請求項４】
回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環とその外側にシュラウドとを具備する風車において、側面の形状がＵ字型や馬蹄型（以下、「略Ｕ字型」という）をしていて巻線をする軸部を有し、軸部の長手方向の両端部にそれぞれの作用面を内側方向に互いに向き合った２つの車輪部を有する軸心の当該軸部に巻線を行い、これを略Ｕ字型の電磁石としたものと、電磁石を載せる台座となる間隙保持用ベアリングとを備え、２個の間隙保持用ベアリングをベアリングの突出部が内側となるようにして向き合わせ、１個の略Ｕ字型の電磁石の２つの車輪部を１つずつ、間隙保持用ベアリングのそれぞれの設置穴に嵌入して、電磁石の作用面と対向する永久磁石の作用面との間隙を保持するところの一組の装置と成して当該装置をシュラウドの内周部に配設し、回転ダクトや円環のリング板に配設した永久磁石の配設面を、垂直軸風車では上下から、水平軸風車では前後から当該リング板を挟む形で構成したことを特徴とし、回転するリング板に配設した永久磁石の磁界を、シュラウド内周部に配設した当該装置の略Ｕ字型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置。
【請求項５】
回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環とその外側にシュラウドとを具備する風車において、巻線をする軸部を有し、軸部の長手方向の両外側に軸部の径よりも大きな径を持つフランジ部を有し、さらにフランジ部の外側端部に少なくとも１つの車輪部を有する軸心の当該軸部に巻線を行い、これを電車車輪型の電磁石としたものと、側面が略コの字型をして回転ダクトや円環方向に開口部を有した形状で、略コの字型の垂直部分を背部とした場合のやや背部に近い中央部に電車車輪型の電磁石の車輪部を取り付けるための１つの設置穴を有し、背部から遠い端部にフリーアクションベアリングを取り付けるための１つのフリーアクションベアリング設置穴を有し、略コの字型の背部をシュラウドの内周部に固定する板を電磁石フリーアクションベアリング支え板としたものと、フリーアクションベアリングとを備え、電磁石フリーアクションベアリング支え板の厚みとフリーアクションベアリングを取り付けた板面からベアリング遠端までの高さであるベアリングの突出量とを加算した長さから、車輪部の長さを減算した差分の長さをもって、電磁石の作用面と対向する永久磁石の作用面との間隙を保持するところの電磁石フリーアクションベアリング支え板の設置穴に１個の電車車輪型の電磁石を、フリーアクションベアリング設置穴に１個のフリーアクションベアリングとを設置して一組の装置と成して当該装置の二組をフリーアクションベアリングのベアリングの突出部が互いに向き合う形でシュラウドの内周部に配設し、回転ダクトや円環のリング板に配設した永久磁石の配設面をシュラウドの内周部に配設した当該装置の二組でもって、垂直軸風車では上下から、水平軸風車では前後から当該リング板を挟む形で構成したこと特徴とし、回転するリング板に配設した永久磁石の磁界を、シュラウド内周部に配設した当該装置の電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置。
【請求項６】
地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトと、その外側に地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、請求項１の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項７】
地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトと、その外側に地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、請求項２の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項８】
地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、その外側に地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、請求項３の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項９】
地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、その外側に地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、請求項４の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１０】
地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、その外側に地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、請求項５の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１１】
互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトで連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、請求項１の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１２】
互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトで連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、請求項２の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１３】
互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、請求項３の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１４】
互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、請求項４の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１５】
互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、請求項５の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車。
【請求項１６】
請求項１、請求項３、請求項４のいずれか一項に記載された仕組みで電磁石と間隙保持用ベアリングとをシュラウドの内周部に取り付ける場合において、側面からみた形状が中央の横棒が２本ある略Ｅ字型か略コの字型のいずれか一方の形状をして回転ダクトや円環方向に開口部を有し、開口部の反対側の垂直部分を背部とした場合の当該背部をシュラウドの内周部に接続し、シュラウドの内周部に接続した当該背部から回転ダクトや円環方向へ延伸した伸縮自在な腕（以下、「伸縮腕部」という）を少なくとも二組有し、一方の伸縮腕部で間隙保持用ベアリングを保持し、他方の伸縮腕部で間隙保持用ベアリングや電磁石を保持して、内蔵した電動機で液圧を発生して液圧シリンダー伸縮腕部を伸縮するか、外部から接続したパイプからの液圧で液圧シリンダー伸縮腕部を伸縮するか、内蔵した電動機と一体のウォームネジを回転してウォームネジ伸縮腕部を伸縮するか、外部から接続したパイプからの空気圧で内蔵した空気タービンと一体のウォームネジを回転してウォームネジ伸縮腕部を伸縮するかの、いずれか一つの方法で当該伸縮腕部を伸縮することによって、電磁石と永久磁石との間隙（垂直距離）を保持したまま、電磁石と永久磁石との水平距離を調整して、電磁石と永久磁石との電磁的結合度を変更することができることを特徴とする保持骨格。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地上に対して回転する羽根の翼端部を連結した回転ダクトや円環に配設した永久磁石と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドか、もしくは回転する回転ダクトや円環と反対方向へ回転可能なシュラウドに配設した発電コイルや電磁石（以下、鉄心の有無や通電の有無にかかわらず「電磁石」と総称することがある）との間の磁力線の変化を利用して発電する風力発電装置と、その構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
風車を揚水や灌漑あるいは製粉等の動力源として使用することは、紀元前から広く行われていた。しかし、発電に利用するようになったのは比較的新しく、１８９１年にデンマークのポール・ラ・クール（Ｐｏｕｌ  ｌａ  Ｃｏｕｒ）が作った風車からといわれている。当時に作られた風車は、水平軸風車に抗力羽根を取り付け、直流発電機を接続するものであった。じ後、水平軸風車には、航空機の翼やプロペラと同じ揚力を発生して回転する揚力羽根が使われるようになった。また、垂直軸風車にも改良が加えられ、抗力をより有効に使用できるサボニウス型や、垂直軸に揚力羽根を取り付けたダリウス型やジャイロミル型が現れ、また発電機も誘導型交流発電機や同期型交流発電機とコンバーターとの組合せとなって効率の良いものとなってきた。
【０００３】
風力発電においては、風の力で圧電素子を振動させて発電する装置や静電気を発生させて発電する装置もあるが、一般には、永久磁石が作る磁界の中を巻線状にした導線を走らせて磁界を導線が切る際の誘導電流を利用する。通常、発電機は、風車によって回転する回転軸に接続する。したがって、発生する電力の大きさは、磁界を横切る導線の速度に比例するので、風車の回転軸に接続した発電機の場合には、その発電効率を高めようとすると、発電機の回転軸の速度を増すことが必要なので、風車の回転軸の回転速度が高い風車形式の選択や翼型の選択、あるいは増速装置の取り付けや発電機の極数の増加を模索してきた歴史がある。
【０００４】
風車は、概略、水平軸風車と垂直軸風車に区分され、水平軸風車には、抗力羽根を有する多翼型、オランダ型、セイルウイング型、揚力羽根を有するプロペラ型があって、回転する際に、風の方向に各羽根が正対して（ただし、多翼型のアメリカ型は、尾羽を操作して風に平行や斜めにして使用することが多い）全部の面でトルクを発生するので風の利用効率がよい。しかしながら、風の方向に正対することが条件となるので、通常、旋回装置を伴う必要がある。水平軸風車のうち、一方の抗力羽根は、周速比が１を超えることができないが、トルクが高く、風速３ｍ／ｓ未満の風でも回転することがあってカットイン風速も低い。他方の揚力羽根は、周速比が５程度まであって、回転軸の回転数を上げるができるので発電に適するが、トルクは低く、当初から負荷をかけすぎた場合、初動としての励起が必要であり、航空機で見られる翼の失速速度と同様、ある程度の風速がないと回すことができないので、カットイン風速が高い。また、垂直軸風車は、どの方向からの風にも対応できるが、風の約半分しか利用できないので効率が悪い。垂直軸風車にも水平軸風車同様、抗力羽根と揚力羽根があり、その特性は水平軸風車の場合と同様であるが、発電機の回転軸速度の得易さから商用に供する大型のものは、ダリウス型かジャイロミル型が使用される。
【０００５】
発電する部分を、直流発電機（直流電動機）や誘導発電機（誘導電動機）あるいは同期発電機（同期電動機）とし、回転軸に接続して発電する通常の風力発電装置においては、発電効率を上げるためには、発電機の回転軸の回転速度を向上させることが必要である。よって、回転速度が大きくできる水平軸風車の揚力羽根であるプロペラ型を採用した発電例が多いが、プロペラ型はトルクが低い欠点をもつ。また、プロペラ型は、回転半径が大きいほどトルクは大きくなるが回転速度は遅くなる。また、同じ回転半径の場合には、羽根の枚数が多いほどトルクは大きくなるが回転速度は遅くなる。このようにプロペラ型では、小さな回転半径ではトルク不足となり、大きい回転半径のものは回転数が上がらずトルクと回転数との両立が難しい。したがって、その両方をできるだけ両立させるために大きな回転半径で羽根の枚数を１枚にしたプロペラ型も存在する。しかしながら、一般には、誘導発電機や６極程度の同期発電機の場合、プロペラ型の羽根を大きな回転半径の３枚程度とし、プロペラの回転軸に５倍程度の増速機を介在させてから発電機を回すことが多い。また、同期発電機の極数を４０〜６０極程度まで増加して、増速機を介さないで発電する場合もある。
【０００６】
特許文献８と特許文献３８は、水平軸風車の揚力羽根のプロペラ型において、トルクを向上させるために、ナセルの風上側であるアップウインド側と風下側であるダウンウインド側にプロペラ型の揚力羽根を一組ずつ計二組設置し、風車の回転軸から機械的に出力を引き出した例である。一方の特許文献３８は、アップウインド側の揚力羽根の回転方向とダウンウインド側の揚力羽根の回転方向が同一方向である。しかしながら、ダウンウインド側の揚力羽根は、アップウインド側の揚力羽根の後流とナセルや支柱の作る渦流の影響を受けて、回転数の低下が避けられないので、両方の揚力羽根の出力を一つにする場合には、差動装置の一つである差動歯車（デファレンシャルギア）を介してから増速機に繋いで発電する仕組みを有する。他方の特許文献８は、ナセルを挟んだアップウインド側とダウンウインド側の揚力羽根が同軸で逆回転（以下、「同軸反転」という）するタイプである。この場合にも、ダウンウインド側の揚力羽根は、アップウインド側の揚力羽根及びナセルや支柱の作る渦流の影響を受ける。よって、二組の揚力羽根には回転速度に大きな差が出るが、両方の出力は傘歯車をもって直接発電機の回転軸に接続されている。このため、傘歯車は、ナセル前後の二つの揚力羽根の異なる回転速度やトルクを調整することとなるので大きい無理な力がかかり、長期間使用することは極めて困難な仕組みとなっている。また、特許文献８は、アップウインド側の揚力羽根とダウンウインド側の揚力羽根が同軸反転するために、回転軸の回転速度が２倍となるので増速機を不要にする、と受けとれる主張を記述しているが、機械的に出力を引き出す場合には、同一方向回転であろうと同軸反転であろうと、出力軸の回転数は、揚力羽根が一組の場合とほぼ同じか、あるいはダウンウインド側の羽根の速度がブレーキとなって、一組の場合よりも遅いのであって、二組の揚力羽根を同軸反転で用いることだけをもって、増速機が不要となるとの理由を構成することはできない。
【０００７】
特許文献２５と特許文献３７は、垂直軸風車の抗力羽根を上下に二組、特許文献１１と特許文献１８と前記の特許文献３７は、水平軸風車の揚力羽根を前後に二組有し、それぞれの羽根の一方に永久磁石を、他方に巻線を行ったコイルを接続して同軸反転させ、互いの相対速度をほぼ２倍にして発電を行うものである。この周速を電磁的に取り出す場合に同軸反転を用いることは、逆回転する回転軸の出力を機械的に取り出す場合と異なり、相対速度の増加が見込める優れた方法である。ただし、これらの特許文献の電磁石に対向（対面）する永久磁石の端部にあって最も強力に磁力を発揮する面（以下、永久磁石の「作用面」といい、電磁石では、電磁石の「作用面」という）と電磁石の作用面とは、通常の電動機と同様、遠心力による伸張や温度変化による伸縮の影響を受けやすい回転面の直径方向に並んでいるので、永久磁石の作用面と対向する電磁石の作用面とが作る間隙（空隙）が、遠心力や温度変化によっても影響を受けることが少ない比較的小さな直径の場合においてのみ可能であって、大きな直径では実行困難である。
【０００８】
特許文献４０は、風力発電（含む、水力発電）において、垂直軸風車の抗力羽根の回転する周辺部分の速さ（以下、「周速」という）を電磁的に利用して発電する仕組みを開示している。周速を利用する仕組みは、抗力羽根である方形パドルの外側を円板（以下、「円環」という）で連結し、そこへ発電の仕組みを組み込む場合と、最外周部の円形パドルの直近の回転軸側に円環を設けて発電の仕組みを取り付ける場合の２例を示してある。明細書の特許請求の範囲や発明の詳細な説明には、この発明の特徴である重要な４点が記載されている。すなわち、１番目は、永久磁石や電磁石は、回転する羽根の周辺部分の円環に円形に配設していること。２番目は、その円環に磁石を配設したことに基づき羽根の周速を利用して発電すること。３番目は、永久磁石や電磁石を配設した円環を複数枚重ねて発電すること。４番目は、内側の方形パドルの風車と外側の円形パドルの風車を同軸で組み込み回転方向を互いに逆回転する方向で用いることによって、永久磁石の作用面と対向する電磁石の作用面との相対速度を増加して発電すること、である。さらに、図面においての作図の内容から、永久磁石と電磁石との対向する作用面は、風車の回転軸に平行する方向に設定しているので、風車が大きくなっても遠心力による伸張や温度変化による伸縮の影響を受けることが少ないので、大型の風車を作成するための基本的な要領が開示されている。この特許文献４０で開示された風車は、垂直軸風車で抗力羽根の場合であるが、水平軸風車の揚力羽根に置き換えても、ほぼ、そのまま応用可能な方式である。
【０００９】
特許文献１７と特許文献２３は、ともに垂直軸風車にサボニウス型の抗力羽根を用いている。両発明は、学習キットであって、周速を利用することを目的として発明されたものではないが、結果的に風車の周辺部に回転軸に平行して永久磁石の作用面と電磁石の作用面とを対向させ発電する例である。特許文献５は、垂直軸風車にジャイロミル型の揚力羽根を用いている。特許文献５は、円環状に発電用コイルを設置し、回転する揚力羽根の上下両端の直径方向に２枚並んで取り付けられた永久磁石で発電用コイルを回転軸の内側方向と外側方向から挟んで発電する方式である。このため、回転部分が遠心力による伸張や温度変化による伸縮の影響を受けることが少ない小さな直径であれば実現は可能であるが、大きな直径では実現困難である。特許文献３は、特許文献５と同様、垂直軸風車の揚力羽根のジャイロミル型を基本としているが、ジャイロミル型の縦の直線翼と回転軸とを結ぶスポークが揚力羽根の形状を有している。特許文献３の永久磁石と発電用コイルの配置については、回転軸と直交する直径方向や、回転軸と平行する方向や、あるいは直径方向と回転軸に平行する方向との両方向や、あるいは永久磁石を発電用コイルで両側から挟む方向等、各種の配置の仕方が示されている。この中には、ガイド上をスライダが走行するガイド機構に永久磁石を載せて発電用コイルの間を走行させたり、発電コイル側をカバーで覆って、走行する永久磁石との接触を防止する等、温度変化による伸縮に抗して永久磁石と発電コイルとの間隙を維持する工夫や、特許文献１９がＳ字ローター型羽根の垂直軸風車の主軸に磁気軸受を用いて回転抵抗を低減する試みを行ったが、永久磁石か発電コイルのいずれかを回転子とする場合に、フレームと回転子との間に磁気軸受の仕組みを用いて摩擦の低減と回転軸の維持を図っている。ガイド機構や磁気軸受は、回転半径の比較的小さな垂直軸風車においては、永久磁石と発電コイルとの間隙を保持するため有効ではあるが、直径がかなり大きくなった場合においても、永久磁石と発電コイルとの間隙を有効に保持できるかについては、検討を要する。特許文献３では、水平軸風車についての例も図１８に示していて、直径の大きな風車となることが多い水平軸風車においては、羽根の翼端部には永久磁石や発電コイルは設置せず、羽根の中間部分にリングとフレームで支持された発電コイルを設置している。このように、特許文献３が自ら図１８をもってベターと考えたように、ときに数十メートルにもなる水平軸風車の大口径の羽根の翼端部にこの方式をそのまま当てはめ、回転時の外圧によるがたつきや製造誤差による歪みなどに耐えて、永久磁石と発電コイルとの間隙を、特許文献３が企図した１〜５ｍｍで維持することは、著しく困難である。ましてや、回転半径が５０ｍにもなる水平軸風車の翼端において設置する場合には、ガイドをその円周の約３１４ｍに渡し炎天下や風雪や各種の振動に耐えて長期日永久磁石と発電コイルとの間隙の精度を維持することは、極めて困難である。さらには、永久磁石と発電コイルとの間隙を発電効率向上から望ましくは１ｍｍ以下にしたいとした場合には、この方式ではまさに不可能に近いので、さらなる工夫が必要である。
【００１０】
特許文献７と特許文献３０と特許文献３４は抗力羽根を、特許文献１６と特許文献２２は揚力羽根を、水平軸風車に取り付けて周速を最大限利用して効率の良い発電を追求した発明である。前者は、羽根の翼端を円環で連結して永久磁石と電磁石とからなる発電の仕組みを構成し、後者は、羽根の中間部や翼端を連結して発電の仕組みを構成している。しかしながら、これらの発明のうち、特許文献７を除くと他の特許文献では、発電の主要な部分となる永久磁石の作用面と対向する電磁石の作用面とを、風車の回転軸と直交する直径方向に配置しているので、遠心力による伸張や温度変化における伸縮の影響を直接受け易く大型のものを作ることは困難である。例えば、水平軸風車の羽根の半径を５０ｍとした場合、遠心力による伸張を０．１％程度であるとすると、遠心力がかかっていない状態から、遠心力が最大となった場合に伸張する長さは５０ｍｍとなる。周速を利用した発電は、発電効率の追求からくるものであるが、発電効率は、永久磁石の作用面と電磁石の作用面との間隙をいかに狭く維持できるかにかかっている。１ｍｍ以下を維持できれば望ましいが、５０ｍｍも伸張した場合において１ｍｍを維持するとすれば、遠心力が発生しない回転当初においての間隙は、５１ｍｍでなければならない。これ以下では、接触して回すことができない。このような大きな間隙では、効率の良い発電を行うことができず、周速を利用したことによる発電効率上のメリットを生かすことができない。
【００１１】
このように周速を利用して発電を試みるものでは、翼端部分の遠心力による伸張や温度変化による伸縮を考慮していないものが多い。中でも特許文献１６は、永久磁石や電磁石を配置するための内周輪や外周輪を有し、内周輪の内側に揚力羽根を、外周輪の外側にも揚力羽根を有して、互いに逆回転させて発電効率を向上させることを企図したものであるが、遠心力による伸縮が全く考慮されていない。特許文献１６の永久磁石と電磁石とは、この内周輪と外周輪の間に直径上で対面（対向）する形での配置であって、内周輪と外周輪の間には、ベアリングが配置してある。一見すると、このベアリングが、内周輪や外周輪の伸縮に耐えて、永久磁石の作用面と対向する電磁石の作用面との間隙を維持できるように見える。しかしながら、互いに逆回転する内周輪と外周輪の回転速度は、回転半径が異なることから、半径が小さい内周輪の羽根の方が速く、半径が大きい外周輪の羽根は遅いことは、当然である上に、この発明の場合には、内周輪の羽根のピッチ角に外周輪の羽根のピッチ角と異なる値を付与して、半径の大小の差以上に内周輪と外周輪との羽根の回転速度に差が出るように設定してある。したがって、遠心力の出方も内周輪の方が大きくなる。仮に遠心力の出る影響を非常に少なめの０．０５％とした場合においても、回転半径が２ｍの場合には１ｍｍの伸張となる。１ｍｍの伸張は、何もない空間であれば影響がなくても、ベアリングを挟んで荷重を加えたとすると、ベアリングを粉々に粉砕する力となる場合もある。ベアリングが健在だとした場合には、基台側を大きくえぐる原因となる。また、特殊な材質によって、ベアリングも基台側も健在であったとしても、ベアリングと基台が相互に押し合うことになるその大きな力によって、内周輪と外周輪は回転できなるので、実行は困難である。
【００１２】
風車よる発電効率を向上させるためには、風車の周速を利用する方法がもっとも良い。周速を電磁的に利用する場合には、磁界を切る導線の速度の向上を飛躍的に図れるほか、配置する極数を非常に多くすることも容易となる。ただし、翼端部において永久磁石の作用面と対向する電磁石の作用面との間隙を構成する場合には、遠心力による伸張や温度変化による伸縮に対応できることが不可欠である。そのためには、最小限、特許文献７や特許文献１７や特許文献２３や特許文献４０のように、永久磁石と電磁石の対向するそれぞれの作用面を回転軸と平行する方向で構成することが必要条件である。さらには、風車の直径が大きくなると、風力によっての外乱や回転時のひずみで、回転軸に平行に設置した永久磁石の作用面と対向する電磁石の作用面との間隙も変化することがあるので、羽根にかかる風圧（荷重）、あるいは製造誤差によるがたつきに対しても、永久磁石の作用面と対向する電磁石の作用面との間隙を適正に保てることが必要である。
【００１３】
特許文献１は、航空機の回転翼の駆動部分の仕組みを示していて、電磁石の作用面と対向する永久磁石の作用面とを回転軸と平行する方向に設置してある。また、電磁石の作用面と対向する永久磁石の作用面との間隙を一定に保持するベアリングを、回転翼の遠心力による伸張や温度変化による伸縮の影響を受けない位置に設置してある。このように電磁石と永久磁石との間の磁力による吸着力のみを荷重として対応するベアリングを用いることによって、例えば、電磁石の作用面と永久磁石の作用面との間隙を１ｍｍ以下に常時保持できる仕組みを開示している。
【００１４】
揚力羽根を有する風車は、水平軸風車でも垂直軸風車でも周速比を１以上にすることができるので回転数を高くすることができる。しかしながら、トルクは低く、カットイン風速も高い。このための起動を容易にするための改善策として、特許文献４、特許文献６、特許文献１２、特許文献２９、特許文献３１及び特許文献３２のように、定格発電時は揚力羽根を用いるが、これとは別に起動時用の抗力羽根を取り付けて、抗力羽根の強いトルクとカットイン風速の低さを利用するものがある。このうち、一方の特許文献４、特許文献２９及び特許文献３２は、起動の役目を終えた抗力羽根を回転の途中からクラッチ機構やラチェット機構で分離して、発電時は揚力羽根風車だけを使用して行うものである。他方の特許文献６、特許文献１２及び特許文献３１は、起動時の抗力羽根を発電時にも分離せずに共に使用するので揚力羽根の特性の大部分が失われて回転が上がらない反面、回転の変動は少ない。
【００１５】
特許文献３３は、水平軸風車に揚力羽根を付けた回転軸に複数個の発電機をそれぞれに離接可能な状態で直列に繋ぐ概念を示している。風車の回転軸に接続した発電機は、風速が遅い当初の間は全く接続しないで風車を空走させる。風速が上がって発電可能な風速となった場合は、風の持つエネルギー量に応じ逐次発電機を風車の回転軸に接続する個数を増やしていき、ついには発電機全数を回転軸に接続する。風車に発電機の全数を接続した場合には、大きな負荷となって風車の回転数を抑える効果があるが、さらに風速が上がって回転数が過剰となる場合には、一部の発電機に電流を流して、制動機として用いることを示している。ただし、発電機を制動機として用いる場合には、発電機が本来発電する同じ時期に同じ向きの電流を流すことになるので、電磁石のコイルには本来に増して大きな電流が流れる。よって、発熱量が急上昇するので、冷却装置を伴った装置とすることが必要である。
【００１６】
特許文献２８は、特許文献３３の発電機の代わりに発電機内部のコイル数に置き換えて複数コイルの離接要領の概念を示したものである。特許文献２６は、特許文献３３の電磁的ブレーキ部分について具体的な要領の一つとして発電機の代わりに抵抗器を直接接続する方法を示したものである。特許文献１０と特許文献２４は、特許文献３３が複数の発電機の離接によって風車の回転開始時の負荷低減や回転が過剰な際の電磁的ブレーキを示したのに対して、永久磁石と電磁石との電磁的粗密で行う仕組みについて示したものである。特許文献１３と特許文献２０は、風車の回転開始時の空走要領と風速が逐次上がってきた場合の発電機の接続要領について、機械的クラッチ装置で行う場合の要領を示したものである。
【００１７】
強風時の対策は、風車の構造に損傷を与えたり損壊を招かないために重要であると共に、発電のためのコイルの焼損を防止する上で大切である。この対策として、水平軸風車では、羽根のピッチ角を風の向きに平行になるように変更することや、風車そのものを風の方向に平行にして風を流してしまうことがなされている。また、特許文献２７は、通称、山田風車といわれているタイプにも採用されていた上方への傾斜を行うことによって強風に耐えるもので、ピッチ角の変更や風車そのものの向きの変更同様、多くの実施されてきた過去の実績がある。これに対し、特許文献２、特許文献１５、特許文献３６及び特許文献３９は、いずれも強風時には回転する羽根の回転半径を小さくすることによって強風対策とするもので、必ずしも実績を伴うものではない。このうち、一方の垂直軸風車である特許文献１５は、ジャイロミル型の揚力羽根を使用した発明で、風速０．５ｍ／ｓ程度の風でも、風の向きにかかわらず回転する、と記載されている。しかし、揚力羽根には航空機の翼同様、失速速度に当たる風速があるので、翼面加重との関係から一概にいえないもののかなりの困難があるので検討を要する。他方の水平軸風車である特許文献２、特許文献３６及び特許文献３９は、いずれもプロペラ型の揚力羽根を使用していて、特許文献２に制御用の風車が設置されている他は、共通部分が多い。特に、特許文献２の図１１や特許文献３９の図、及び特許文献３６の図１は、水平軸風車のダウンウインド側に揚力羽根を付けて、風によって羽根が風下側に倒れる要領まで、ほとんど共通である。しかしながら、特許文献２の図１１及び特許文献３９の図と、特許文献３６の図１との間には、決定的な差異がある。すなわち、前者の２つは、回転軸に羽根を風下に可倒な状態で取り付ける支持部材（以下、「フラッピングヒンジ」という）に取り付けられた羽根は、いずれも翼弦の背に当たる部分を風上方向に向けていて、後者は、風の来る方向に平行に取り付けられていて、この両者の羽根は９０°取り付け方を異なるように記載されている。羽根の取り付けが９０°異なっても、いずれも同様に回転する揚力羽根はないので、いずれか一方は、回転できない可能性がある。すなわち前者は、ヘリコプターと同様の羽根の形状を用いているが、プロペラ型の風車においては見かけることができない。家庭用の扇風機は、水平軸で抗力羽根を用いているので、通電を止めて自然風に当てると凹部に直交する方向からの風に対して良く反応して回転するが、凸部に直交する方向の風には、凹部の風に反応した１／３程度の速さでしか回転しない。抗力羽根であっても、翼弦の背の部分の風への反応はこの程度であるので、まして、揚力羽根の翼弦の背の部分に風を当てても、ほとんど回転しないか、回転しても発電機を回すだけのトルクの発生は、極めて困難である。よって、この方式の場合には、特許文献３６だけが、回転可能な仕組みを有すると考える。
【００１８】
したがって、特許文献３６について、強風時に回転時の回転半径を小さくすることが強風対策として有効であるかを検討すると、回転速度は、回転半径が大きくなると遅くなり、小さくなると速くなるのが通常であって、記載されたように回転半径を小さくすると回転が抑制されて確かにトルクは少なくなるが、しかし回転が遅くなることはない。これは、垂直軸風車の特許文献１５でも、同様である。しかも、トルクの増減率は、回転半径に比例するのに対して、風力エネルギーは、風速の３乗に比例するため、回転半径を限りなく０にした場合を除けば、風車は十分回転できる。よって、風車の発電量は、風速の少ないときの発電量を遙かに凌駕するので発電用コイルを焼損する危険があって、発明者の意図とは反対の結果となる。物理原則に則って、揚力羽根の開閉をするのであれば、特許文献２が用いたヘリコプターのフラッピングヒンジを有効に利用して、回転時の遠心力をそのまま利用し、強風になると羽根が立ち上がって回転半径を大きくすると共にピッチ角が風の方向に対して平行になるようにすることは、従来のヘリコプターの周知技術から容易であるので、可能である。また、特許文献２や特許文献３９のように、揚力羽根の風車であるにもかかわらず、風に対して羽根の最大面積（翼弦の背の部分）を曝すという通常では考え難い特殊な使用法の場合には、遠心力を打ち消すほどの強い力で風下に羽根が押し倒される可能性があるが、通常の通りに揚力羽根を使用する際には、少なくとも羽根の端部は、風上に対して小さな面積しか曝さないので、風下に押し倒される可能性は少ない。しかしながら、このように物理原則に沿うようにしてフラッピングヒンジを使用する方法においても、ドラッギングやハンチングが起こるので、ヘリコプターと同様のドラッギングヒンジ（リードラグヒンジ）等の設置を行う必要がある。よって、風車全体の向きを変えたり、羽根のピッチを変える従来の方式の方が、回転半径を変える方式よりも設置費用の上からも効果からも有効である可能性が高い。
【００１９】
風の風速は、まさに風任せで変動する。特に、平地に偏西風の吹くヨーロッパに比べ、山間部が入り組んだ日本においては、風が短時間で小刻みに変動する。風速の小刻みな変動は、発電の質を低下させるので安定化を図りたい。そのための物理的手段として、特許文献２１と特許文献３５は、風車の回転軸にフライホイールを取り付けて安定化を図っている。
【００２０】
落雷による風車の被害は、水平軸風車のプロペラ型に多く、故障の約４０％を占める。したがって、風車の近傍に避雷針を立てたり、ナセルの上に避雷針を立てて、風車の枢要部への避雷を図るが、特に冬季においては樹脂製の羽根に静電気が貯まりやすい上に、冬季の雷雲は、電位が高いので、羽根への落雷防止を困難にしている。特許文献９と特許文献１４は、それぞれ避雷針の設置要領と羽根の静電気除去要領について記載したものである。
【００２１】
【特許文献１】特許第３９４６７５５号
【特許文献２】特許第３４３５５４０号
【特許文献３】特開２００６−２１９９８１号公報
【特許文献４】特開２００６−１６１７９７号公報
【特許文献５】特開２００６−０７０７９１号公報
【特許文献６】特開２００５−２８２５４０号公報
【特許文献７】特開２００５−２３７１２８号公報
【特許文献８】特開２００５−１９４９１８号公報
【特許文献９】特開２００４−２２５６６０号公報
【特許文献１０】特開２００４−１７３４０４号公報
【特許文献１１】特開２００４−１６２６８４号公報
【特許文献１２】特開２００４−１０８３０６号公報
【特許文献１３】特開２００３−３３６５７１号公報
【特許文献１４】特開２００３−２８２２９５号公報
【特許文献１５】特開２００３−２３９８４６号公報
【特許文献１６】特開２００３−１２９９３６号公報
【特許文献１７】特開２００３−０８４６６３号公報
【特許文献１８】特開２００３−０６５２０４号公報
【特許文献１９】特開２００３−０１３８３９号公報
【特許文献２０】特開２００２−３２７６７８号公報
【特許文献２１】特開２００２−１５５８５０号公報
【特許文献２２】特開２００２−１４７３３６号公報
【特許文献２３】特開２００１−３３１０９８号公報
【特許文献２４】特開２００１−１６１０５２号公報
【特許文献２５】特開２００１−１５３０２４号公報
【特許文献２６】特開２００１−１０３７９４号公報
【特許文献２７】特開２０００−２９１５２８号公報
【特許文献２８】特開２０００−０３７０９７号公報
【特許文献２９】特開平１１−３３６６５２号公報
【特許文献３０】特開平１１−２９９１９７号公報
【特許文献３１】特開平１１−２９４３１３号公報
【特許文献３２】特開平１１−２０１０２０号公報
【特許文献３３】特開平１０−３１８１２０号公報
【特許文献３４】特開平１０−０７７９９６号公報
【特許文献３５】特開平０９−３１７６２６号公報
【特許文献３６】特開平０９−０７９１２７号公報
【特許文献３７】特開平０７−１７４０６７号公報
【特許文献３８】特開平０５−２３１２８７号公報
【特許文献３９】特開平０４−１０３８８３号公報
【特許文献４０】特開昭５７−０４９０７７号公報
【特許文献４１】米国特許第４１２９７８７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
定格の回転時において効率の良い風力発電を行うことと、風が微弱な時期から風車が回転でき強風となっても発電が継続できることが、課題である。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明では、１番目の課題である効率の良い発電を行うための手段として、特許文献４０で示された周速を利用した発電を採用し発展させる。このため風車の羽根の翼端を連結する回転ダクトや円環を準備する。円環は、風車の荷重の支えは、主として風車の回転軸で行なって、円環での荷重の伝達がほとんどない場合に用いる。回転ダクトは、垂直軸風車では円環の上下の部分に、水平軸風車では円環の前後の部分に、風車の荷重をシュラウドに伝達するための周回した張り出し部（以下、「ハンガー」という）を有し、上下のハンガーまたは前後のハンガーを経由して荷重を支える場合に用いる。永久磁石は、回転ダクトであれば、上部（前部）のハンガー（以下、「上部ハンガー／前部ハンガー」という）や下部（後部）のハンガー（以下、「下部ハンガー／後部ハンガー」という）に配設する。円環の場合には、円環の外周部を周回する突部（以下、「リング板」という）に配設する。この回転ダクトや円環のさらに外周部にシュラウドを設け、シュラウドの内周部に電磁石を配設する。このようにすると風車が回ると、上部ハンガー／前部ハンガーや下部ハンガー／後部ハンガー、またはリング板上の永久磁石の磁界を、シュラウドの内周部の電磁石の巻線が切るときに誘導電流を発生し、周速を利用した効率の良い発電ができる。
【００２４】
回転ダクトや円環に配設した永久磁石の作用面とシュラウドの内周部に配設した電磁石の作用面とは、本発明では風車の回転軸と平行する位置関係をもって対向（対面）している。したがって、永久磁石の作用面と電磁石の作用面の相互間の垂直距離ともいえる間隙は、風車の遠心力や温度変化による伸縮の影響を受けることが少ない。しかしながら、永久磁石の作用面と対向する電磁石の作用面との間隙を、例えば１ｍｍ以下に常に保つことは、風圧の変化や風車が動いた場合の荷重の変化（ジャイロ歳差を含む）、あるいは風車の製造誤差の影響を受けるので困難である。そこで特許文献１で用いられた間隙保持用ベアリングを、風車の永久磁石と電磁石との間隙の保持に用いることによって、風圧の変化や荷重の変化、あるいは製造誤差にかかわらず風車の永久磁石の作用面と対向する電磁石の作用面との間隙を一定に保持することを容易にすることができる。
【００２５】
本発明での２番目の課題として、風速が微弱な時期から風車を回し、ある程度の強烈な風速においても発電を継続できる仕組みとしては、特許文献３３の複数の発電装置の離接の考え方や特許文献２４や特許文献１０に示された永久磁石と電磁石との電磁的結合度を変化させる考え方を採用して発展させる。このため、シュラウド側に配設した電磁石を支える装置の腕の部分を伸縮させて、回転ダクトや円環上の永久磁石とシュラウド側の電磁石との電磁的粗密を変更して、回転当初は負荷を軽減して微弱な風速でも風車の回転を可能とし、風車が回転を始めたら徐々に永久磁石と電磁石との関係を電磁的に粗から密へ上げたのち、さらに強風時には永久磁石と電磁石との関係を再び電磁的に粗とし発電量を落として電磁石の巻線部に過大な電流の発生がないように調整できる仕組みを構成する。また、電磁石には必要に応じ電流を流して制動機としても使用するが、その場合には、電磁石の巻線に大きな電流が流れて発熱量が急増するので冷却装置を有する電磁石を用いる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の回転ダクトや円環側の永久磁石とシュラウド側の電磁石とで羽根の周速を利用した発電を行うと、従来の回転軸に発電機を接続した場合に比較し、遙かに高い速度で電磁石の巻線は永久磁石の磁界を切って誘導電流を発生するので、効率の良い発電ができる。また、本発明が用いる発電装置は、特許文献１に示された間隙保持用ベアリングを使用するので、風車に対する外圧や外乱、あるいは製造誤差にも強く、発電の効率を左右する永久磁石の作用面と対向する電磁石の作用面との間隙を常時、確実に保持できるので発電効率が良い。また、電磁石と間隙保持用ベアリングのセットとともに併せ用いられる保持骨格は、その装置の腕の部分を伸縮して、永久磁石と電磁石との関係を電磁的に切断したり、粗密を連続的に切り換えることができるので、風車が回転を始める初動において負荷を切断したり、風力に応じて連続的かつ任意に発電量を増減したり、さらに強烈な風で風車の回転数が上がり過ぎた場合には、永久磁石と電磁石との関係を電磁的に粗として、発電用の電磁石のコイルの焼損を防止できる。また、小刻みな風速の変動に対しては、回転ダクトや円環がフライホイールの代わりとなって変動を吸収し、安定した回転を持続できる。また、落雷被害の多い水平軸風車の場合には、羽根が回転ダクトや円環及びシュラウドによって覆われているので、羽根の静電気を除去することが容易となるばかりでなく、シュラウド上に直接設置、もしくはスリップリングでシュラウドに接して避雷針を設置できるので、落雷の危険性を大幅に低減することができる。さらに、風車がシュラウドによって覆われていると、垂直軸風車も水平軸風車も回転軸以外にシュラウドで支えることを可能にするので、堅牢となる上にデザイン的にも自由度を増し景観にマッチし易くする。また、翼端を回転ダクトや円環で連結し、その回転ダクトや円環をシュラウドで保持するのであれば、羽根を風車中央の回転軸に接続することが必ずしも必要ではなくなるので、中央部をくり抜いた形状とすれば、渡り鳥のような生物が空中から見ても風車の回転範囲が視認しやすく、鳥衝突（バードストライク）も少なくすることが期待できる。また、羽根の翼端で発生する風切り音と、翼端部と翼根部との回転速度差によって生じる不調和音は、回転ダクトや円環で翼端を覆うことと、翼心（翼根）部分の羽根を取り除くことによって大幅に緩和されるので、社会生活環境へも寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の発電装置は、相互に関連する５つの主要部分から構成される。すなわち、電車の車輪型の形状をした軸心（６）に巻線（１０５）を巻いた電車車輪型の電磁石（１）と、その電磁石を載せて台座となり永久磁石の作用面と対向する電磁石の作用面との間隙（９９９）を適正に保つ間隙保持用ベアリング（２）と、電磁石（１）と間隙保持用ベアリング（２）とのセットを保持して永久磁石（４）との電磁的な粗密を調整する保持骨格（３）と、電磁石（１）と間隙保持用ベアリング（２）との間の間隔（スペース）を微調整するため必要に応じ追加的に使用されるシム（５）と、回転ダクト（３０）の上部ハンガー／前部ハンガー（３１）や下部ハンガー／後部ハンガー（３２）、または回転ダクト（３０）や円環（３４）のリング板（３５）に配設された永久磁石（４）とである。
【００２８】
本発明で使用する電車車輪型の電磁石（１）は、材質はケイ素鋼等の電磁石に適する鉄材で、構成は、１つの軸部（１０４）と、軸部の長手方向外側に１つずつ計２つのフランジ部（１０３）及びフランジ部のさらに外側に１つずつ計２つの車輪部（１０１）とからなるのを通常とする。軸心（６）の中央の軸部（１０４）は、通常、最小直径を有する円柱状であるが、四角形や多角形、あるいはそれらを数本あわせて束にしたり、冷却用の気体や液体を通すための中空部を設けても良い。電車車輪型の電磁石（１）を超電導下で使用する際には、中空部を超電導用の冷却剤の通路とすることがある。この軸部（１０４）に巻線（１０５）を巻いて電磁石を構成する。電磁石となった電車車輪型の電磁石（１）は、間隙保持用ベアリング（２）のケース（２０３）の上面から底面までを貫く設置穴（２０５）に車輪部（１０１）を嵌入させ、フランジ部（１０３）で止まって、間隙保持用ベアリング（２）のケース（２０３）上に設置される。
【００２９】
本発明の間隙保持用ベアリング（２）の役割は、３つある。１つ目は、間隙保持用ベアリング（２）の設置穴（２０５）に電車車輪型の電磁石（１）を設置して一体化すること。２つ目は、設置後、間隙保持用ベアリング（２）の底面から、回転ダクト（３０）の上部ハンガー／前部ハンガー（３１）及び下部ハンガー／後部ハンガー（３２）の方向に、または回転ダクト（３０）や円環（３４）のリング板（３５）の方向に作用面を覗かせている電車車輪型の電磁石（１）と、それに対向する永久磁石（４）の作用面との垂直距離に当たる間隙（９９９）を決定すること。３つ目は、電車車輪型の電磁石（１）１個の上下に、間隙保持用ベアリング（２）各１個の計２個を一組とし、回転ダクト（３０）の永久磁石（４）がそれぞれに配設された上部ハンガー／前部ハンガー（３１）と下部ハンガー／後部ハンガー（３２）とが作る略コの字型の断面を有する空間の中を走行したり、電車車輪型の電磁石（１）１個と間隙保持用ベアリング（２）１個の組合せ二組でもってリング板（３５）を挟み、その表面を走行することである。
【００３０】
間隙保持用ベアリング（２）が決定する電車車輪型の電磁石（１）の作用面と永久磁石（４）の作用面との間隙（９９９）は、間隙保持用ベアリング（２）のケース厚（２０４）とケース底面からベアリングの遠端までの高さであるところのベアリングの突出量（２０２）とを加算した長さから、間隙保持用ベアリング（２）の設置穴（２０５）に嵌入した電車車輪型の電磁石（１）の先端部からフランジ部（１０３）の根元までの車輪部の長さ（１０２）を減算した差分の長さである。すなわち、（９９９）＝（（２０４）＋（２０２））−（１０２）となる。このようにしていったん決定した電車車輪型の電磁石（１）の作用面と対向する永久磁石（４）の作用面との間隙（９９９）は、電車車輪型の電磁石（１）と永久磁石（４）との間のケース（２０３）とベアリング（２０１）によって保持するので一定に保たれる。
【００３１】
間隙保持用ベアリング（２）が、永久磁石（４）の作用面と電磁石（１）の作用面との間隙を保持する要領は、永久磁石（４）が配設された上部ハンガー／前部ハンガー（３１）と下部ハンガー／後部ハンガー（３２）との空間に、電磁石（１）１個と間隙保持用ベアリング（２）２個をセットとして挿入して用いる場合も、永久磁石（４）が配設されたリング板（３５）を電磁石（１）１個と間隙保持用ベアリング（２）１個のセットの二組をもって挟んで用いる場合も同様である。また、永久磁石（４）を配設したリング板（３５）を挟んで用いる場合には、電磁石（１）１個と間隙保持用ベアリング（２）１個のセットを二組使う代わりに、Ｕ字型や馬蹄型（以下、「略Ｕ字型」という）の電磁石１個の両端に間隙保持用ベアリング（２）をそれぞれ１個の計２個をセットにした一組に代えて用いることもできる。
【００３２】
間隙保持用ベアリング（２）の材質は、従来の鉄材だけではなく、ベアリング（２０１）やケース（２０３）のいずれか一方、もしくはその両方を、磁力線の短絡を生じることの少ない非鉄金属、セラミック、もしくは合成樹脂を使用して作成することが望ましい。構成は、円柱型のベアリング（２０１）とそのケース（２０３）から成る。ベアリング（２０１）は、ケース（２０３）に収められ、ケース（２０３）底面からの突出部を、上部ハンガー／前部ハンガー（３１）と下部ハンガー／後部ハンガー（３２）とが作る空間の内側表面やリング板（３５）の表面に接している。ケース（２０３）の外形は、ベアリングの数によって楕円や三角やその他の多角形の形状も可能であるが、本発明で主に使用するのは概ね直方体で、その四隅に１個ずつの合計４個のベアリング（２０１）を有し、その中央部には、ケース（２０３）の上面から底面までを貫く設置穴（２０５）がある。本発明で使用するベアリング（２０１）は、主として円柱型のニードルベアリングであるが、回転ダクトが小径の場合には、回転の中心から遠い部分がやや径が大きく回転の中心に近い部分の径がやや小さいテーパー状の円柱や、球状のベアリングを用いることがある。
【００３３】
設置穴（２０５）は、電車車輪型の電磁石（１）の車輪部（１０１）、もしくは他の形状の電磁石の車輪部（１０１）相当を嵌入させて、電磁石を設置できる。ケース（２０３）の内部空間は、ケース底面に突出部を有する少なくとも２個のベアリング（２０１）が設置してあり、グリースやオイルやモリブデン化合物等の潤滑剤／減摩剤（２０６）を充填することができる。状況により、上部ハンガー／前部ハンガー（３１）や下部ハンガー／後部ハンガー（３２）の永久磁石（４）、あるいはリング板（３５）の永久磁石（４）が万一故障して回転面から突出した場合を想定して、その場合のシュラウド（２０）側の電磁石の損傷を最小限にするための防護用ソリ（１０６）を間隙保持用ベアリング（２）の底面に装着することがある。
【００３４】
本発明の保持骨格（３）は、例えば、人間が背を壁につけて座って両手両足を前方水平に差し出しているような形状で、背に当たる部分をシュラウド（２０）の内周部に接続して、上下２つの腕や足に当たる部分の一方を間隙保持用ベアリング（２）の側面に、他方を間隙保持用ベアリング（２）や略Ｕ字型の電磁石（１１）では電磁石（１１）の側面に接続して、回転ダクト（３０）や円環（３４）側の永久磁石（４）とシュラウド（２０）側の電磁石（（１）又は（１１））との水平距離を決定し、永久磁石（４）と電磁石（１）との電磁的粗密を調整する。
【００３５】
保持骨格（３）の腕は、伸縮機能がないものの他に、装置内に液圧発生用電動機（３０１）と液圧ピストン（３０２）を内蔵し、腕の部分を液圧シリンダー伸縮腕部（３０３）としているものや、装置の外部から液圧パイプ（３０４）を接続し、液圧シリンダー伸縮腕部（３０３）を動かすもの、及びウォームネジ回転用電動機（３０５）を内蔵しウォームネジ伸縮腕部（３０６）を有するものや、装置の外部から空気圧パイプ（３０８）を接続し、ウォームネジ回転用空気タービン（３０７）を駆動してウォームネジ伸縮腕部（３０６）を回す装置もあり、伸縮腕部を有するタイプでは、図６５で示した発電機の永久磁石と電磁石との電磁的粗密の状態区分の一例のように風の強弱に応じて永久磁石（４）と電磁石（１）との電磁的粗密の関係を随時に変更して発電量を調整することができる。
【００３６】
本発明のシム（５）は、電車車輪型の電磁石（１）の車輪部（１０１）が、間隙保持用ベアリング（２）の設置穴（２０５）へ嵌入する際の嵌入量を微修正することによって、電車車輪型の電磁石（１）の作用面と対向する永久磁石（４）の作用面との間隙（９９９）を微調整するためのものである。ただし、本発明の発電装置を組み立てる場合、電車車輪型の電磁石（１）の寸法精度や間隙保持用ベアリング（２）の製作精度が高い際には、シム（５）による微調整を必要としない場合が多い。シム（５）の材質は、ステンレス鋼、非鉄金属、ガラス繊維、カーボン繊維、ケブラー繊維、ゴム、合成樹脂の中から選択するか、もしくはそれらのうちいくつかを組み合わせたり貼り合わせたもので作成する。シム（５）は、極めて薄い板状、もしくは膜状のもので、外形はどのような形でも良いが、中央部には電車車輪型の電磁石（１）の車輪部（１０１）を通すための切り込みを有することが必要である。
【００３７】
永久磁石（４）は、回転ダクト（３０）の上部ハンガー／前部ハンガー（３１）や下部ハンガー／後部ハンガー（３２）、あるいはリング板（３５）に埋め込んで配設する。永久磁石（４）は一般に熱に弱く、高温に曝すと磁化が失われるので、回転ダクト（３０）や円環（３４）を作製する過程で、上部ハンガー／前部ハンガー（３１）や下部ハンガー／後部ハンガー（３２）、あるいはリング板（３５）を切削して永久磁石（４）を埋め込む。
【００３８】
永久磁石の作用面と電磁石の作用面との間隙（９９９）を堅固に保持するためには、電磁石の真下もしくは真上に間隙保持用ベアリング（２）を配置することがもっとも良い。この方式であれば、風車の直径が長大で風車にかかる風圧等の外圧や外乱からくる荷重が大きくても電車車輪型の電磁石（１）の作用面と永久磁石（４）の作用面との間隙を堅固に保持することができる。しかしながら、回転翼の直径（回転半径）が小さく、風圧等からくる外圧や外乱からくる荷重が小さな場合には、頑丈で重い間隙保持用ベアリング（２）の代わりに、軽量化が容易なフリーアクションベアリング（５０１）を用いることができる。この場合の電磁石は、電車車輪型の電磁石（１）であって車輪部（１０１）とフランジ部（１０３）を有することは、間隙保持用ベアリング（２）を使う場合と同様であるが、間隙保持用ベアリング（２）のケース（２０３）の代わりに、薄板からなり側面が略コの字型をして回転ダクトや円環方向に開口部を有した形状で、略コの字型の垂直部分を背部とした場合のやや背部に近い中央部に電車車輪型の電磁石（１）の車輪部（１０１）を取り付けるための設置穴（２０５）、背部から遠い端部にフリーアクションベアリング（５０１）を取り付けるためのフリーアクションベアリング設置穴（５０６）を有し、設置穴（２０５）に電車車輪型の電磁石（１）を、フリーアクションベアリング設置穴（５０６）にフリーアクションベアリング（５０１）を取り付けて一体化し一組とすることができて、略コの字型の背部をシュラウドの内周部に固定して使用する板（以下、「電磁石フリーアクションベアリング支え板」という）（（５０３）又は（５０４））を用いる。したがって、電磁石フリーアクションベアリング支え板（（５０３）又は（５０４））の一端である背部をシュラウドの内周部に固定し、他端にフリーアクションベアリング（５０１）を取り付け、電車車輪型の電磁石（１）を電磁石フリーアクションベアリング支え板（（５０３）又は（５０４））の設置穴に設置して使用することによって、電車車輪型の電磁石（１）の作用面と対向する永久磁石（４）の作用面との間隙（９９９）は、軽量な電磁石フリーアクションベアリング支え板（（５０３）又は（５０４））とフリーアクションベアリング（５０１）の組合せで保持できるので、発電部を軽量化することができる。この方式は、中央に１個の電車車輪型の電磁石（１）をおいてその上下を２個の間隙保持用ベアリング（２）でサンドウィッチ状に挟んで一組とし、上部ハンガー／前部ハンガー（３１）と下部ハンガー／後部ハンガー（３２）との間で発電する場合でも、間隙保持用ベアリング（２）に電磁石（１）を載せて一組とし、二組でリング板（３５）の永久磁石（４）を挟んで発電する場合でも、同様に変更して実施できる。
【００３９】
電車車輪型の電磁石（１）とフリーアクションベアリング（５０１）及び電磁石フリーアクションベアリング支え板（（５０３）又は（５０４））との組合せの場合の電車車輪型の電磁石（１）の作用面と対向する永久磁石（４）の作用面との間隙（９９９）は、電磁石フリーアクションベアリング支え板の厚み（５０５）と取り付けた板面からベアリング遠端までの高さであるところのフリーアクションベアリングの突出量（５０２）とを加算した長さから、電車車輪型の電磁石（１）の先端部からフランジ部までとなる車輪部の長さ（１０２）を減算した差分の長さである。すなわち、（９９９）＝（（５０５）＋（５０２））−（１０２）となる。
【００４０】
以上の発電装置を回転ダクト（３０）や円環（３４）及びシュラウド（２０）に構成したあと、風車の羽根の翼端を回転ダクト（３０）や円環（３４）で連結し、シュラウド（２０）側を地上や水上（船上を含む）に固定すると、周速を利用した風力発電装置となる。また、風車の羽根を、垂直軸風車では上下に二組、水平軸風車では前後に二組準備し、互いに逆回転するようにして、回転ダクト（３０）や円環（３４）で一方の羽根の翼端を連結し、シュラウド（２０）で他方の羽根の翼端を連結すると、羽根が一組のときよりもより速い状態の周速を活用することができる。
【００４１】
本発明では、永久磁石（４）と電磁石（１）との電磁的な粗密の関係を保持骨格（３）で調整できる。したがって、微風の時期には回転時の負荷を低減して風車の回転を容易にするばかりでなく、強風時においては永久磁石（４）と電磁石（１）との電磁的関係を粗とすることができるので電磁石（１）の巻線（１０５）を焼損することが少ない。よって、カットアウト速度が高くなり、対処は容易である。しかしながら、さらに烈風となって、水平軸風車において風車が損壊するおそれがあるような場合には、回転ダクト（３０）の内周部の回転自在な翼端取付具（３３ｂ）に取り付けた羽根を、迎角変更用電動機（８４）や迎角変更用空気タービン（８６）で迎角変更用ウォームギア（８５）を回して羽根の迎角を変更して風車の回転を制御したり、方向変更装置（８０２）で風車の方向を風向と平行になるように修正したり、俯仰調整装置（８０３）で風車の俯仰を変更して対処する。
【実施例１】
【００４２】
図１、図２、図３、図４は、本発明の発電装置の電磁石の軸心に関する実施例である。図５、図６は、軸心に巻線を行い、本発明の電車車輪型の電磁石を作る場合の実施例である。図８、図９、図１０は、本発明の間隙保持用ベアリングの実施例である。図１４、図１５、図１６、図１７は、永久磁石と電磁石との垂直距離でもある間隙や永久磁石の形状が円型の場合の実施例である。図１９、図２０、図２１、図２２、図２３、図２４、図２５、図２６、図２７、図２８は、腕で電磁石と間隙保持用ベアリングを保持し、永久磁石と電磁石との間の水平距離を規制することによって、永久磁石と電磁石との電磁的粗密を調整する本発明の保持骨格の実施例である。これらを用いた図２９、図３０、図３９、図５２、図５３、図６２は、電車車輪型の電磁石を中央にして、その上下に１個ずつの計２個の間隙保持用ベアリングとを組み合わせて一体化して一組とした装置を、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとが作る空間に挿入した状態でシュラウドの内周部に固定し、回転する上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとに配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配置した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置の実施例である。
【実施例２】
【００４３】
図１、図２、図３、図４は、電磁石の軸心を、図５、図６は、軸心に巻線を行い電車車輪型の電磁石を示した実施例である。これに図６９や図７０のように電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）やフリーアクションベアリングとを組み合わせることによって、図７１のような電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリング及びを電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）とのセットとし、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとが作る空間に挿入した状態でシュラウド内周部に固定し、回転する上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとに配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配置した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置とする場合の実施例とした。この図７１の実施例は、水平軸風車において羽根が一組の場合を示している。なお、水平軸風車の前後の二組の羽根のそれぞれに回転ダクトやシュラウドを取り付ける際に、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに接続しない場合には、固定支持部を回転ビームに取り換える変更を含むが、同じく容易である。これを垂直軸風車に適用する場合には、装置を９０°回転する必要があるが、変更は容易である。また、垂直軸軸風車の上下の二組の羽根に回転ダクトやシュラウドをそれぞれ取り付けることも容易であるので、実施例としては、水平軸風車で一組の羽根の場合である図７１で代表させた。
【実施例３】
【００４４】
図１、図２、図３、図４は、電磁石の軸心を、図５、図６は、軸心に巻線を行い電車車輪型の電磁石を示した実施例である。図７は、シムの実施例である。図８、図９、図１０は、間隙保持用ベアリングの実施例である。図７２、図７４は、保持骨格（二組を保持するタイプ）の実施例である。これらを組み合わせて図７５や図７６のように電車車輪型の電磁石及び間隙保持用ベアリングを組み合わせて一体化して一組とした装置を、二組ずつ互いに間隙保持用ベアリングのケースの底面側であるベアリングの突出部側が向き合うようにしてシュラウドの内周部に固定し、固定した二組の装置でリング板に配設した永久磁石の配設面を、回転軸に平行する前後（上下）の両方向から挟むように使用して、回転するリング板に配設した永久磁石の磁界を、当該装置のシュラウド内周部に配置した電車車輪型の電磁石の巻線で切ることによって誘導電流を発生させて発電する風力発電装置とする場合の実施例とした。この際に使用する電車車輪型の電磁石は、永久磁石と対向する作用面が片側の１カ所となるので、電車車輪型の電磁石は、図４（Ｂ）（Ｃ）や図６（Ｂ）（Ｃ）に示したように、車輪部を片方にだけ有するタイプでも使用できる。また、電磁石にかかる永久磁石の吸着力は、一方向からだけとなるため、長期間使用すると間隙保持用ベアリングがわずかながら永久磁石の方向へ舟底型に変形することがあるので、その際には図７のシムの挿入が必要となる。この図７６の実施例は、水平軸風車において羽根が一組の場合を示している。なお、水平軸風車の前後の二組の羽根のそれぞれに回転ダクトやシュラウドを取り付ける際に、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに接続しない場合には、固定支持部を回転ビームに取り換える変更を含むが、同じく容易である。これを垂直軸風車に適用する場合には、装置を９０°回転する必要があるが、変更は容易である。また、垂直軸軸風車の上下の二組の羽根に回転ダクトやシュラウドをそれぞれ取り付けることも容易であるので、実施例としては、水平軸風車で一組の羽根の場合である図７６で代表させた。
【実施例４】
【００４５】
図７７、図７８、図７９、図８０は、略Ｕ字型の電磁石の軸心であり、図８１は、略Ｕ字型の電磁石の実施例である。図８３は、実施例３での電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとの組合せを、Ｕ字型や馬蹄型の形状であって、いずれの両端部にも車輪部及びフランジ部またはフランジ部相当を有する略Ｕ字型の電磁石１個と間隙保持用ベアリング２個との組合せに置き換えて発電部を構成して発電する風力発電装置の実施例である。この図８３の実施例は、水平軸風車において羽根が一組の場合を示している。なお、水平軸風車の前後の二組の羽根のそれぞれに回転ダクトやシュラウドを取り付ける際に、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに接続しない場合には、固定支持部を回転ビームに取り換える変更を含むが、同じく容易である。これを垂直軸風車に適用する場合には、装置を９０°回転する必要があるが、変更は容易である。また、垂直軸軸風車の上下の二組の羽根に回転ダクトやシュラウドをそれぞれ取り付けることも容易であるので、実施例としては、水平軸風車で一組の羽根の場合である図８３で代表させた。
【実施例５】
【００４６】
図１、図２、図３、図４は、電磁石の軸心を、図５、図６は、軸心に巻線を行い電車車輪型の電磁石を示した実施例である。これに図８４や図８５の電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）やフリーアクションベアリングを取り付けて、発電部を構成して発電する風力発電装置の実施例である。この図８７の実施例は、水平軸風車において羽根が一組の場合を示している。なお、水平軸風車の前後の二組の羽根のそれぞれに回転ダクトやシュラウドを取り付ける際に、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに接続しない場合には、固定支持部を回転ビームに取り換える変更を含むが、同じく容易である。これを垂直軸風車に適用する場合には、装置を９０°回転する必要があるが、変更は容易である。また、垂直軸軸風車の上下の二組の羽根に回転ダクトやシュラウドをそれぞれ取り付けることも容易であるので、実施例としては、水平軸風車で一組の羽根の場合である図８７で代表させた。
【実施例６】
【００４７】
図３１、図３２、図３３、図３４、図３５、図３６、図６０、図６１、図６５（以上は、実施例７、実施例８、実施例９、実施例１０の図と共通）は、地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、実施例１の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例７】
【００４８】
図３１、図３２、図３３、図３４、図３５、図３６、図６０、図６１、図６５（以上は、実施例６、実施例８、実施例９、実施例１０の図と共通）は、地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、実施例２の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例８】
【００４９】
図３１、図３２、図３３、図３４、図３５、図３６、図６０、図６１、図６５（以上は、実施例６、実施例７、実施例９、実施例１０の図と共通）は、地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、実施例３の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例９】
【００５０】
図３１、図３２、図３３、図３４、図３５、図３６、図６０、図６１、図６５（以上は、実施例６、実施例７、実施例８、実施例１０の図と共通）は、地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、実施例４の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１０】
【００５１】
図３１、図３２、図３３、図３４、図３５、図３６、図６０、図６１、図６５（以上は、実施例６、実施例７、実施例８、実施例９の図と共通）は、地上や水上（船上を含む）に対して回転する羽根の翼端を連結した回転ダクトや円環と、地上や水上（船上を含む）に対して静止しているシュラウドとを備え、風車の周速を利用して発電する風車のうち、実施例５の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１１】
【００５２】
図４０、図４１、図４２、図４３、図４４、図４５、図４６、図４７、図４８、図４９、図５０、図５１、図６３、図６４（以上は、実施例１２、実施例１３、実施例１４、実施例１５の図と共通）は、互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトで連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、実施例１の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１２】
【００５３】
図４０、図４１、図４２、図４３、図４４、図４５、図４６、図４７、図４８、図４９、図５０、図５１、図６３、図６４（以上は、実施例１１、実施例１３、実施例１４、実施例１５の図と共通）は、互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトで連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、実施例２の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１３】
【００５４】
図４０、図４１、図４２、図４３、図４４、図４５、図４６、図４７、図４８、図４９、図５０、図５１、図６３、図６４（以上は、実施例１１、実施例１２、実施例１４、実施例１５の図と共通）は、互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、実施例３の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１４】
【００５５】
図４０、図４１、図４２、図４３、図４４、図４５、図４６、図４７、図４８、図４９、図５０、図５１、図６３、図６４（以上は、実施例１１、実施例１２、実施例１３、実施例１５の図と共通）は、互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、実施例４の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１５】
【００５６】
図４０、図４１、図４２、図４３、図４４、図４５、図４６、図４７、図４８、図４９、図５０、図５１、図６３、図６４（以上は、実施例１１、実施例１２、実施例１３、実施例１４の図と共通）は、互いに逆回転する羽根を二組備え、一方の羽根の翼端を回転ダクトや円環で連結し、他方の羽根の翼端をシュラウドで連結して羽根の相互間の周速を利用して発電する風車のうち、実施例５の仕組みを用いて発電することを特徴とした風車の実施例である。
【実施例１６】
【００５７】
図２０、図２１、図２２、図２３、図２４、図２５、図２６、図２７、図２８、図７４は、実施例１、実施例３、実施例４の仕組みで電磁石と間隙保持用ベアリングとをシュラウドの内周部に取り付ける場合において、伸縮自在な腕（以下、「伸縮腕部」という）を少なくとも二組有し、一方の伸縮腕部で間隙保持用ベアリングを保持し、他方の伸縮腕部で間隙保持用ベアリングや電磁石を保持した状態でシュラウドに接続し、永久磁石と電磁石との間隙（垂直距離）を保持したまま伸縮腕部を伸縮することによって、永久磁石と電磁石との水平距離を調整して、永久磁石と電磁石との電磁的結合度を変更することができることを特徴とする保持骨格の構造を示した実施例であり、図６５は、保持骨格を利用して永久磁石と電磁石との電磁的結合度を変更する際の運用の一例を示す実施例である。
【実施例１７】
【００５８】
図５２、図５４、図５５は、シュラウドと回転ダクトとを有する風車において、回転ダクトの内周部に羽根を取り付けるための台座であって回転ダクトの内周部と羽根の翼端との間に位置して当該内周部と当該翼端との間を接続し、任意の迎角での当該羽根の取付が可能である翼端取付具を有することを特徴とした水平軸風車の実施例である。
【実施例１８】
【００５９】
図５６、図５７、図５８、図５９は、シュラウドと回転ダクトを有する風車において、歯車を具備した回転自在な翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に羽根を取り付け、翼端取付具の歯車を回転ダクトの内周部に設置した電動機や空気タービンに取り付けられたウォームギアで回転して、羽根の迎角を随時変更できることを特徴とした水平軸風車の実施例である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明で使用した回転ダクトや円環に配設した永久磁石とシュラウドに配置した電磁石の巻線を用いて羽根の翼端部での周速を利用する発電装置は、原理的には同期電動機とコンバーターの組合せであって、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）制御の技術利用も可能であり、技術的困難性を伴うものではない。また、回転ダクトや円環及びシュラウドをセットとして扱うこともできるので、発電機としての扱いは容易である。本発明の周速を利用した発電装置は、従来の風車の回転軸に接続した発電機の場合に比べ、永久磁石と電磁石との相対速度をより大きくすることが容易な上に、間隙保持用ベアリングで永久磁石の作用面と対向する電磁石の作用面との間隙を常に適切に維持できるので、発電効率が高い。また、永久磁石と電磁石との水平距離は、保持骨格の伸縮腕部を調整して電磁的な粗密を変更できるから、カットイン風速を低くし、カットアウト風速を高くできるので、多様な風況でより多くの時間帯での発電が可能となる。また、風車をシュラウドで覆っていると、垂直軸風車も水平軸風車も、これまで以上に堅固に設置することができる。特に水平軸風車においては、翼端をシュラウドによって覆うと、羽根の風切り音を小さくできたり、静電気による誘電落雷を防止したりする効果の他、冬季に羽根に氷片の付着があった場合にも、飛散時の事故を局限できる等有利な効果があり、従来、設置が困難であった住宅地や人口密集地での建設を可能にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石の軸心の平面図である。    （Ｂ）側面図である。    （Ｃ）底面図である。
【図２】本発明の電車車輪型の電磁石の軸心を構成する軸部の断面である。軸部の断面は、１０４ａ〜１０４ｆのように、単純な円形から内部に冷却剤を通すパイプを有するものもある。
【図３】本発明の電車車輪型の電磁石のフランジ部の平面図である。フランジ部の形状は、必ずしも円形でなければならないのではなく、１０３ａ〜１０３ｅのように車輪部の中心から見て車輪部よりも径が大きな部分を有すれば使用可能である。また、１０４ｆのように軸心の一部がフランジ部相当となる場合は、フランジ部を省略して軸心を構成できる。
【図４】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石の両方に車輪部を有する場合の軸心の側面図である。    （Ｂ）本発明の電車車輪型の電磁石の片方にだけ車輪部を有する場合の軸心の側面図である。    （Ｃ）本発明の電車車輪型の電磁石の片方にだけ車輪部を有する場合に一方のフランジ部が大きい場合の軸心の側面図である。
【図５】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石の平面図である。    （Ｂ）側面図である。    （Ｃ）底面図である。
【図６】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石で両端に車輪部を有する場合の側面図である。    （Ｂ）本発明の電車車輪型の電磁石で片端に車輪部を有する場合の側面図である。    （Ｃ）本発明の電車車輪型の電磁石で片端に車輪部を有する場合で片方のフランジ部が大きな場合の側面図である。
【図７】（Ａ）本発明のシムの平面図である。    （Ｂ）側面図である。
【図８】（Ａ）本発明の間隙保持用ベアリングで２個のベアリングを使用した場合の平面図である。    （Ｂ）回転ダクトや円環が進んで行く方向から見た場合の側面図である。    （Ｃ）底面図である。
【図９】（Ａ）本発明の間隙保持用ベアリングで概ね直方体のケースの４隅に１個ずつの合計４個のベアリングを使用した場合の平面図である。    （Ｂ）回転ダクトや円環が進んで行く方向から見た場合の側面図である。    （Ｃ）底面図である。
【図１０】（Ａ）本発明の間隙保持用ベアリングで概ね直方体のケースの４隅に１個ずつの合計４個のベアリングを使用した場合の平面図である。    （Ｂ）回転ダクトや円環が進んで行く方向に直交する方向から見た場合の側面図である。    （Ｃ）底面図である。
【図１１】（Ａ）本発明の間隙保持用ベアリングの底面を防護する場合に使用するソリを回転ダクトや円環が進んで行く方向に直交する方向から見た側面図である。    （Ｂ）底面図である。
【図１２】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石を中央にして、その上下に間隙保持用ベアリングをそれぞれ１個ずつ、計２個を取り付けて一組とした場合の側面図である。    （Ｂ）本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを組み合わせて長時間使用した後で電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとの間隔（スペース）を微調整する必要が出た場合にシムを挟み込む場合の場所（順序）を示す側面図である。
【図１３】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石を中央にして、その上下に間隙保持用ベアリングをそれぞれ１個ずつ、計２個を取り付けて一組とした場合の断面図である。    （Ｂ）本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを組み合わせて長時間使用した後で電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとの間隔（スペース）を微調整する必要が出た場合にシムを挟み込む場合の場所（順序）を示す断面図である。
【図１４】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石１個と間隙保持用ベアリング２個を組合せて一組とし、上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入した際に、回転ダクトが進行する方向から見た場合の上部ハンガーの永久磁石と下部ハンガーの永久磁石とのそれぞれの間隙（ギャップ）を示す側面図である。    （Ｂ）電車車輪型の電磁石の作用面と永久磁石の作用面との間隙（ギャップ）を示す拡大図である。    （Ｃ）電車車輪型の電磁石の作用面と永久磁石の作用面との間隙（ギャップ）を示す拡大図である。
【図１５】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石１個と間隙保持用ベアリング２個を組合せて一組とし、上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入した際に、回転ダクトが進行する方向と直交する方向から見た場合の上部ハンガーの永久磁石と下部ハンガーの永久磁石とのそれぞれの間隙（ギャップ）を示す側面図である。    （Ｂ）電車車輪型の電磁石の作用面と永久磁石の作用面との間隙（ギャップ）の拡大図である。    （Ｃ）電車車輪型の電磁石の作用面と永久磁石の作用面との間隙（ギャップ）の拡大図である。
【図１６】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石１個と間隙保持用ベアリング２個を組合せて一組とし、上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入した際に、上部ハンガー／前部ハンガーや下部ハンガー／後部ハンガーに配設した円形の作用面の永久磁石が停止する位置を、回転ダクトが進行する方向と直交する方向から見た場合の図である。    （Ｂ）下部ハンガー／後部ハンガーに配設した円形の作用面の永久磁石の平面図である。
【図１７】本発明の電車車輪型の電磁石１個と間隙保持用ベアリング２個を組合せて一組とし、上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入した際に、回転ダクトが進行する方向から見た場合の回転ダクト、上部ハンガー／前部ハンガー及び下部ハンガー／後部ハンガー及びそれぞれの永久磁石との関係を示す側面図である。
【図１８】永久磁石に対する吸引力と反発力（斥力）は、吸引力の方が数倍大きく働くので永久磁石が電磁石側に脱落することを防止するため、永久磁石の形状を電車車輪型の電磁石に近い方の径をやや小さくし、電車車輪型の電磁石に遠い方の径をやや大きくしたテーパー型を使用した場合の一例である。
【図１９】（Ａ）保持骨格（伸縮腕部無し）の側面図である。    （Ｂ）保持骨格（伸縮腕部無し）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の側面図である。    （Ｃ）保持骨格（伸縮腕部無し）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の平面図である。
【図２０】（Ａ）保持骨格（電動機と液圧ピストンによる伸縮腕部有り）の側面図である。    （Ｂ）保持骨格（電動機と液圧ピストンによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の側面図である。    （Ｃ）保持骨格（電動機と液圧ピストンによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の平面図である。
【図２１】（Ａ）保持骨格（外部からの液圧パイプによる伸縮腕部有り）の側面図である。    （Ｂ）保持骨格（外部からの液圧パイプによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の側面図である。    （Ｃ）保持骨格（外部からの液圧パイプによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の平面図である。
【図２２】（Ａ）保持骨格（電動機とウォームネジによる伸縮腕部有り）の側面図である。    （Ｂ）保持骨格（電動機とウォームネジによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の側面図である。    （Ｃ）保持骨格（電動機とウォームネジによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の平面図である。
【図２３】（Ａ）保持骨格（空気タービンとウォームネジによる伸縮腕部有り）の側面図である。    （Ｂ）保持骨格（空気タービンとウォームネジによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の側面図である。    （Ｃ）保持骨格（空気タービンとウォームネジによる伸縮腕部有り）で間隙保持用ベアリングを保持した状態の平面図である。
【図２４】（Ａ）保持骨格（伸縮腕部無し）である。    （Ｂ）保持骨格（電動機と液圧ピストンによる伸縮腕部有り）である。    （Ｃ）保持骨格（外部からの液圧パイプによる伸縮腕部有り）である。    （Ｄ）保持骨格（電動機とウォームネジによる伸縮腕部有り）である。    （Ｅ）保持骨格（空気タービンとウォームネジによる伸縮腕部有り）である。
【図２５】（Ａ）伸縮腕部を有する保持骨格がその腕を最も短くした場合の一例を示した側面図である。    （Ｂ）伸縮腕部を有する保持骨格がその腕を最も長くした場合の一例を示した側面図である。    （Ｃ）伸縮腕部を有する保持骨格が最も多く使用される通常の長さの場合の一例を示した側面図である。
【図２６】（Ａ）伸縮腕部を有する保持骨格が間隙保持用ベアリングを保持した状態でその腕を最も短くした場合の一例を示した側面図である。    （Ｂ）伸縮腕部を有する保持骨格が間隙保持用ベアリングを保持した状態でその腕を最も長くした場合の一例を示した側面図である。    （Ｃ）伸縮腕部を有する保持骨格が間隙保持用ベアリングを保持した状態で最も多く使用される通常の長さの場合の一例を示した側面図である。
【図２７】（Ａ）伸縮腕部を有する保持骨格がその腕を最も短くした場合の一例を示した平面図である。    （Ｂ）伸縮腕部を有する保持骨格がその腕を最も長くした場合の一例を示した平面図である。    （Ｃ）伸縮腕部を有する保持骨格が最も多く使用される通常の長さの場合の一例を示した平面図である。
【図２８】（Ａ）伸縮腕部を有する保持骨格が間隙保持用ベアリングを保持した状態でその腕を最も短くした場合の一例を示した平面図である。    （Ｂ）伸縮腕部を有する保持骨格が間隙保持用ベアリングを保持した状態でその腕を最も長くした場合の一例を示した平面図である。    （Ｃ）伸縮腕部を有する保持骨格が間隙保持用ベアリングを保持した状態で最も多く使用される通常の長さの場合の一例を示した平面図である。
【図２９】本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを伸縮自在な伸縮腕部を有する保持骨格で支えた状態で、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの作る空間に挿入したところを、回転ダクトが進行する方向から見た側面図（一部断面図）である。
【図３０】本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを伸縮自在な伸縮腕部を有する保持骨格で支えてから、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの作る空間に挿入したところに、回転ダクト側に羽根を、電磁石側や保持骨格側にシュラウドを取り付け、回転ダクトが進行する方向から見た側面図（一部断面図）である。
【図３１】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、羽根がサボニウス型である際の平面図である。
【図３２】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、羽根がサボニウス型である際の側面図である。
【図３３】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、羽根がサボニウス型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。
【図３４】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、羽根がサボニウス型である場合に、シュラウド部分を水平に切断した際の断面図である。
【図３５】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、羽根がジャイロミル型である際の平面図である。
【図３６】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、羽根がジャイロミル型である際の側面図である。
【図３７】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、羽根がジャイロミル型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。
【図３８】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、羽根がジャイロミル型である場合に、シュラウド部分を水平に切断した際の断面図である。
【図３９】互いに逆回転する羽根を二組準備し、本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを伸縮自在な伸縮腕部を有する保持骨格で支えてから、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入したところに、一方の羽根を回転ダクト側に、他方の羽根をシュラウド側に取り付け、回転ダクトが進行する方向（シュラウドが向かってくる方向）から見た側面図（一部断面図）である。
【図４０】本発明を垂直軸風車の互いに逆回転する二組の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、上下とも羽根がサボニウス型である場合の平面図である。
【図４１】本発明を垂直軸風車の互いに逆回転する二組の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、上下とも羽根がサボニウス型である場合の側面図である。
【図４２】（Ａ）本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、上部の羽根がサボニウス型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。    （Ｂ）本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、下部の羽根がサボニウス型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。
【図４３】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部で、上段と下段の羽根との中間位置に適用する場合に、シュラウド部分を水平に切断した際の断面図である。
【図４４】本発明を垂直軸風車の互いに逆回転する二組の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、上下とも羽根がジャイロミル型である場合の平面図である。
【図４５】本発明を垂直軸風車の互いに逆回転する二組の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、上下とも羽根がジャイロミル型である場合の側面図である。
【図４６】（Ａ）本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、上部の羽根がジャイロミル型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。    （Ｂ）本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、下部の羽根がジャイロミル型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。
【図４７】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部で、上段と下段の羽根との中間位置に適用する場合に、シュラウド部分を水平に切断した際の断面図である。
【図４８】本発明を垂直軸風車の互いに逆回転する二組の羽根の翼端部に適用する場合に、上段が揚力羽根の一例としてジャイロミル型であり、下段が抗力羽根の一例としてサボニウス型である場合の平面図である。
【図４９】本発明を垂直軸風車の互いに逆回転する二組の羽根の翼端部に適用する場合に、上段が揚力羽根の一例としてジャイロミル型であり、下段が抗力羽根の一例としてサボニウス型である場合の側面図である。
【図５０】（Ａ）本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の揚力羽根の一例として、上段の羽根がジャイロミル型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。    （Ｂ）本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部に適用する場合の抗力羽根の一例として、下段の羽根がサボニウス型である場合に、上部ハンガー／前部ハンガーが見えるように回転ダクトの部分を取り出した際の平面図である。
【図５１】本発明を垂直軸風車の羽根の翼端部で、上段と下段の羽根との中間位置に適用する場合に、シュラウド部分を水平に切断した際の断面図である。
【図５２】本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを伸縮自在な伸縮腕部を有する保持骨格で支えた状態で、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの作る空間に挿入したところに、回転ダクト側に水平軸風車用の羽根を取り付けて、回転ダクトが進行する方向から見た側面図（一部断面図）である。
【図５３】本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを伸縮自在な伸縮腕部を有する保持骨格で支えた状態で、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの作る空間に挿入したところに、回転ダクト側に水平軸風車用の羽根を随時迎角を変更できる翼端取付具を介して取り付けて、回転ダクトが進行する方向から見た側面図（一部断面図）である。
【図５４】本発明では、垂直軸風車でも、水平軸風車でも、羽根の翼端は回転ダクトや円環で、同軸反転の場合はシュラウドでも、連結している。この場合は、水平軸風車の羽根を回転ダクトで連結した場合の一例で、任意の迎角で取り付けることができる翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に抗力羽根を取り付けたところを回転軸方向から見た一部断面図である。
【図５５】本発明では、垂直軸風車でも、水平軸風車でも、羽根の翼端は回転ダクトや円環で、同軸反転の場合はシュラウドでも、連結している。この場合は、水平軸風車の羽根を回転ダクトで連結した場合の一例で、任意の迎角で取り付けることができる翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に揚力羽根を取り付けたところを回転軸方向から見た一部断面図である。
【図５６】本発明では、垂直軸風車でも、水平軸風車でも、羽根の翼端は回転ダクトや円環で、同軸反転の場合はシュラウドでも、連結している。この場合は、水平軸風車の羽根を回転ダクトで連結した場合の一例で、電動モーターと歯車を具備し随時迎角を変更できる翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に抗力羽根を取り付けたところを回転軸方向から見た一部断面図である。
【図５７】本発明では、垂直軸風車でも、水平軸風車でも、羽根の翼端は回転ダクトや円環で、同軸反転の場合はシュラウドでも、連結している。この場合は、水平軸風車の羽根を回転ダクトで連結した場合の一例で、電動モーターと歯車を具備し随時迎角を変更できる翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に揚力羽根を取り付けたところを回転軸方向から見た一部断面図である。
【図５８】本発明では、垂直軸風車でも、水平軸風車でも、羽根の翼端は回転ダクトや円環で、同軸反転の場合はシュラウドでも、連結している。この場合は、水平軸風車の羽根を回転ダクトで連結した場合の一例で、空気タービンと歯車を具備し随時迎角を変更できる翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に抗力羽根を取り付けたところを回転軸方向から見た一部断面図である。
【図５９】本発明では、垂直軸風車でも、水平軸風車でも、羽根の翼端は回転ダクトや円環で、同軸反転の場合はシュラウドでも、連結している。この場合は、水平軸風車の羽根を回転ダクトで連結した場合の一例で、空気タービンと歯車を具備し随時迎角を変更できる翼端取付具を介して回転ダクトの内周部に揚力羽根を取り付けたところを回転軸方向から見た一部断面図である。
【図６０】本発明を水平軸風車に抗力羽根を使用して適用した場合の一例として、多翼型を用いた際の正面図である。なお、図中の回転ビームは、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに連接している場合には使用しなくてもよい。
【図６１】本発明を水平軸風車に揚力羽根を使用して適用した場合の一例として、プロペラ型を用いた際の正面図である。なお、図中の回転ビームは、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに連接している場合には使用しなくてもよい。
【図６２】互いに逆回転する羽根を二組準備し、本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングとを伸縮自在な伸縮腕部を有する保持骨格で支えてから、回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入したところに、一方の羽根を回転ダクト側に、他方の羽根をシュラウド側に取り付け、回転ダクトが進行する方向（シュラウドが向かってくる方向）から見た側面図（一部断面図）である。本発明では、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに接続していない例を提示しているので、回転ビームを使用する。しかし、通常の水平軸風車のように羽根を翼心（翼根）を回転軸／ハブに接続している場合には、回転ビームを使用しないで作成することができる。
【図６３】本発明を互いに逆回転する二組の羽根を有する水平軸風車に適用した場合に、前方の羽根も後方の羽根も共に抗力羽根である際の正面図である。なお、図中の回転ビームは、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに連接している場合には使用しなくてもよい。
【図６４】本発明を互いに逆回転する二組の羽根を有する水平軸風車に適用した場合に、前方の羽根が揚力羽根であって、後方の羽根が抗力羽根である際の正面図である。なお、図中の回転ビームは、羽根の翼心（翼根）を回転軸／ハブに連接している場合には使用しなくてもよい。
【図６５】本発明の発電装置に用いられる保持骨格の伸縮自在な腕である伸縮腕部の長さを変更して、風の強弱に応じて発電量を調整する際の運用の一例である。
【図６６】本発明を水平軸風車に適用する場合に抗力羽根を一組用い、方向変更装置と俯仰調整装置と風向風速計と主避雷針と補助避雷針とを備えた一例である。
【図６７】本発明を適用した水平軸風車風車において、強風の際に風の来る方向に平行にして風車を待避した場合の一例である。
【図６８】発明を適用した水平軸風車風車において、強風でなおかつ風の向きの変化が著しく方向変更装置では追随困難な際に、風車を水平位置に倒して待避した場合の一例である。
【図６９】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石の側面図である。    （Ｂ）電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）の側面図である。    （Ｃ）フリーアクションベアリングの側面図である。この図は、フリーアクションベアリングを、電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）に取り付けるためのボルトとナットとともに記載してある。    （Ｄ）フリーアクションベアリングの側面図である。この図は、フリーアクションベアリングを、電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）に取り付けるためのボルトとナットとともに記載してある。
【図７０】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリングを電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）に取り付けて回転ダクトが進行する方向から見た側面図である。間隙（ギャップ）の関係を明示してある。    （Ｂ）本発明の電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリングとを電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）に取り付けて一組とした際の平面図である。    （Ｃ）底面図である（平面図と同じ）。
【図７１】本発明の電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリングを電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）に取り付けて一組とした装置を回転ダクトの上部ハンガー／前部ハンガーと下部ハンガー／後部ハンガーとの間に挿入した場合の回転ダクトが進行する方向から見た側面図及び一部断面図である。
【図７２】（Ａ）本発明の間隙保持用ベアリングに設置した電車車輪型の電磁石を支えて固定する保持骨格（伸縮腕部無し）の平面図である。    （Ｂ）本発明の間隙保持用ベアリングに設置した電車車輪型の電磁石を支えて固定する保持骨格（伸縮腕部無し）の側面図である。
【図７３】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングを保持骨格で固定し一体化した状態の平面図である。    （Ｂ）本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングを保持骨格で固定し一体化した状態を、回転ダクトや円環が進んで行く方向から見た側面図である。
【図７４】（Ａ）本発明の間隙保持用ベアリングに設置した電車車輪型の電磁石を支えて固定する保持骨格（伸縮腕部有り）の平面図である。    （Ｂ）本発明の間隙保持用ベアリングに設置した電車車輪型の電磁石を支えて固定する保持骨格（伸縮腕部有り）の側面図である。
【図７５】本発明の電車車輪型の電磁石と間隙保持用ベアリングを保持骨格で固定し一体化した状態に対しての回転ダクトや円環側の永久磁石の位置関係を、回転ダクトや円環が進んで行く方向から見た側面図（一部、断面図）である。
【図７６】シュラウドの内周部に本発明の電車車輪型の電磁石、間隙保持用ベアリング、保持骨格を組み込み、回転ダクトのリング板に永久磁石を配設し、回転ダクトの内周部に羽根を接続して発電部と成した部分断面図である。
【図７７】（Ａ）フランジ部があるＵ字型の電磁石の軸心の側面図である。    （Ｂ）車輪部側から見た平図である。
【図７８】（Ａ）フランジ部がないＵ字型の電磁石の軸心の側面図である。    （Ｂ）車輪部側から見た平図である。
【図７９】（Ａ）フランジ部がある馬蹄型の電磁石の軸心の側面図である。    （Ｂ）車輪部側から見た平図である。
【図８０】（Ａ）フランジ部がない馬蹄型の電磁石の軸心の側面図である。    （Ｂ）車輪部側から見た平図である。
【図８１】略Ｕ字型の電磁石の側面図である。
【図８２】略Ｕ字型の電磁石の両端部に１個ずつの合計２個の本発明の間隙保持用ベアリングを組み込んだ一例である。
【図８３】略Ｕ字型の電磁石の両端部に１個ずつの合計２個の本発明の間隙保持用ベアリングを組み、回転ダクト側に羽根を接続し、電磁石や保持骨格側にシュラウドを接続した一例である。
【図８４】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石の側面図である。    （Ｂ）電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）の側面図である。    （Ｃ）フリーアクションベアリングの側面図である。この図は、フリーアクションベアリングを、電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）に取り付けるためのボルトとナットとともに記載してある。
【図８５】（Ａ）本発明の電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリングとを電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）に取り付けて一組とした際の側面図である。    （Ｂ）平面図である。    （Ｃ）底面図である。
【図８６】本発明の電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリングを電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）に取り付けて一組とした装置を二組準備し、互いのフリーアクションベアリングの突出部側が向き合うようにしてシュラウドに固定した場合の側面図である。
【図８７】本発明の電車車輪型の電磁石とフリーアクションベアリングを電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）に取り付けて一組とした装置を二組準備し、互いのフリーアクションベアリングの突出部側が向き合うようにしてシュラウドに固定した際にできる中空部に、回転ダクトや円環の永久磁石を配設したリング板を差し込んで発電部とした場合の回転ダクトや円環が進んで行く方向から見た側面図及び一部断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  電車車輪型の電磁石
２  間隙保持用ベアリング
３  保持骨格
３ａ  保持骨格（伸縮腕部無し）
３ｂ  保持骨格（電動機と液圧ピストンによる伸縮腕部有り）
３ｃ  保持骨格（外部からの液圧パイプによる伸縮腕部有り）
３ｄ  保持骨格（電動機とウォームネジによる伸縮腕部有り）
３ｅ  保持骨格（空気タービンとウォームネジによる伸縮腕部有り）
４  永久磁石
５  シム
６  軸心
１１  略Ｕ字型の電磁石
１１ａ  Ｕ字型の電磁石（フランジ部２つと車輪部２つのもの）
１１ｂ  Ｕ字型の電磁石（フランジ部相当と車輪部２つのもの）
１１ｃ  馬蹄型の電磁石（フランジ部２つと車輪部２つのもの）
１１ｄ  馬蹄型の電磁石（フランジ部相当と車輪部２つのもの）
２０  シュラウド
２０ｓ  シュラウド（地上や海上（船上を含む）に対して静止（方向変換を除く）しているもの）
２０ｒ  シュラウド（一方の羽根の翼端を連結し、他方の羽根を連結している回転ダクトに対して同軸反転するもの）
２１  固定支持部
２２  荷重伝達ベアリング
２３  回転支持部
２４  回転軸／ハブ
２５  回転ビーム
３０  回転ダクト
３１  上部ハンガー／前部ハンガー
３２  下部ハンガー／後部ハンガー
３３  翼端取付具（回転ダクトやシュラウドに直接固定するもので垂直軸風車や水平軸風車に共通）
３３ａ  翼端取付具（水平軸風車の回転ダクトやシュラウドに取り付ける抗力羽根や揚力羽根の傾きを変更して取り付けることができるもの）
３３ｂ  翼端取付具（水平軸風車の回転ダクトやシュラウドに取り付けた抗力羽根や揚力羽根を任意の向きに随時変更可能なもの）
３４  円環
３５  リング板
７０  垂直軸風車
７１  垂直軸風車の抗力羽根（サボニウス型で代表）
７１ａ  垂直軸風車の抗力羽根（サボニウス型で代表）の上段部分
７１ｂ  垂直軸風車の抗力羽根（サボニウス型で代表）の下段部分
７２  垂直軸風車の揚力羽根（ジャイロミル型で代表）
７２ａ  垂直軸風車の揚力羽根（ジャイロミル型で代表）の上段部分
７２ｂ  垂直軸風車の揚力羽根（ジャイロミル型で代表）の下段部分
８０  水平軸風車
８１  水平軸風車の抗力羽根（多翼型で代表）
８１ａ  水平軸風車の抗力羽根（多翼型で代表）の前方部分
８１ｂ  水平軸風車の抗力羽根（多翼型で代表）の後方部分
８２  水平軸風車の揚力羽根（プロペラ型で代表）
８２ａ  水平軸風車の揚力羽根（プロペラ型で代表）の前方部分
８２ｂ  水平軸風車の揚力羽根（プロペラ型で代表）の後方部分
８３  迎角変更用歯車
８４  迎角変更用電動機
８５  迎角変更用ウォームギア
８６  迎角変更用空気タービン
８７  空気圧パイプ（回転ダクト側）
１０１  車輪部
１０２  車輪部の長さ
１０３  フランジ部
１０３ａ  円形のフランジ部
１０３ｂ  四角形のフランジ部
１０３ｃ  多角形のフランジ部
１０３ｄ  四方に突起があるフランジ部
１０３ｅ  三方に突起があるフランジ部
１０３ｆ  フランジ部相当（軸部の一部でフランジ部を兼用しているもの）
１０４  軸部
１０４ａ  断面が円形で１本の軸部
１０４ｂ  断面が四角形で１本の軸部
１０４ｃ  断面が多角形で１本の軸部
１０４ｄ  断面が円形で複数本の軸部
１０４ｅ  断面が四角形で複数本の軸部
１０４ｆ  断面が多角形で複数本の軸部
１０４ｇ  断面の内部に冷却用のパイプを有する軸部
１０５  巻線
１０６  防護用ソリ
１０７  保持骨格（二組を保持するタイプ）
２０１  ベアリング（間隙保持用ベアリングのケース内）
２０２  （ベアリングの）突出量（ケース底面からベアリングの遠端までの高さ）
２０３  ケース
２０４  ケース厚
２０５  設置穴
２０６  潤滑剤／減摩剤
３０１  液圧発生用電動機
３０２  液圧ピストン
３０３  液圧シリンダー伸縮腕部
３０４  液圧パイプ
３０５  ウォームネジ回転用電動機
３０６  ウォームネジ伸縮腕部
３０７  ウォームネジ回転用空気タービン
３０８  空気圧パイプ（シュラウド側）
５０１  フリーアクションベアリング
５０２  フリーアクションベアリングの突出量（取り付けた板面からベアリング遠端までの高さ）
５０３  電磁石フリーアクションベアリング支え板（長）
５０４  電磁石フリーアクションベアリング支え板（短）
５０５  電磁石フリーアクションベアリング支え板の厚み（長・短共通）
５０６  フリーアクションベアリング設置穴
８０１  支柱
８０２  方向変更装置
８０３  俯仰調整装置
８０４  風向風速計
８０５  主避雷針
８０６  補助避雷針
９９９  （電磁石の作用面と永久磁石の作用面との）間隙（ギャップ）
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１５】
2008157041.tif 000090
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４８】
2008157041.tif 000091