(57)【要約】【課題】始動抵抗の減少とともに自己始動性の向上を図り、低風速及び中風速時の動力損失を伴わずに、風速域に応じた発電機のみを駆動することができ、さらには、各発電機の延命を図ることができるようにする。【解決手段】本発明は、風力に従って回転するブレードと、発電機Ｍ１，Ｍ２と、ブレードの回転力を各発電機に伝達しかつ発電機Ｍ１，Ｍ２とブレードとを各別に接離可能な回転力伝達機構とを有するものであり、各発電機とブレードとを各別に接離するための基準となる接離用データを取得するための接離用データ取得手段Ｃ１と、上記取得した接離用データに基づいて、発電機Ｍ１，Ｍ２とブレードとの接離を回転力伝達機構を介して行わせる発電機接離手段Ｃ４とを設けたことを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力に従って回転するブレードと、複数の発電機と、ブレードの回転力を各発電機に伝達しかつ各発電機とブレードとを各別に接離可能な回転力伝達機構とを有する風力発電装置であって、
各発電機とブレードとを各別に接離するための接離用データを取得するための接離用データ取得手段と、
上記取得した接離用データに基づいて、各発電機とブレードとの接離を回転力伝達機構を介して行わせる発電機接離手段とを設けたことを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の風力発電装置に、ブレードの回転数を検出するための回転数検出センサと、風速計とが設けられており、
接離用データ取得手段は、回転数検出センサから出力されたブレードの回転数を取得しかつ風速計から出力された風速値を取得するとともに、
上記取得した風速値と回転数とによって、ブレードの周速比を算出する周速比算出手段が設けられており、
発電機接離手段は、上記算出した周速比に基づいて、１台目の発電機とブレードとの接離を行うことを特徴とする風力発電装置。
【請求項３】
請求項１に記載の風力発電装置に風速計が設けられており、
接離用データ取得手段は、風速計から出力された風速値を取得するとともに、
発電機接離手段は、上記取得した風速値に基づいて、１台目の発電機とブレードとの接離を行うことを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の風力発電装置に、各発電機の出力値を計測する出力計が設けられており、
接離用データ取得手段は出力計から出力された出力値を取得するとともに、
発電機接離手段は、２台目以降の発電機とブレードとの接離を、上記取得した発電機の出力値に基づいて行うことを特徴とする風力発電装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の風力発電装置に、各発電機に流れる電流値を計測する電流計が設けられており、
接離用データ取得手段は電流計から出力された電流値を取得するとともに、発電機接離手段は、２台目以降の発電機とブレードとの接離を、上記取得した各発電機に流れる電流値に基づいて行うことを特徴とする風力発電装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の風力発電装置に、１台目の発電機をブレードに接離させるための第一の閾値と、２台目以降の発電機をブレードに接離させるための第二の閾値を記憶した記憶部と、
上記第一の閾値と接離用データとに基づいて、１台目の発電機をブレードに接離するか否かを判定する第一の判定手段と、
上記第二の閾値と接離用データとに基づいて、２台目以降の発電機をブレードに接離するか否かを判定する第二の判定手段とを設けているとともに、
発電機接離手段は、第一，第二の判定手段の判定結果に従って、各発電機とブレードとを接離することを特徴とする風力発電装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の風力発電装置において、複数の発電機は、風速域毎に適した定格出力を有していることを特徴とする風力発電装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の風力発電装置において、複数の発電機のうち、２台目以降の発電機の全部又は一部が他励磁式のものであり、
上記他励磁方式の発電機を、ブレードに接続されている他の発電機によって励磁する励磁手段を有することを特徴とする風力発電装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の風力発電装置において、回転力伝達機構が、電磁力を介して回転力を各発電機に個別に伝達する電磁カップリングであることを特徴とする風力発電装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の風力発電装置において、回転力伝達機構が、ブレードの回転数を増加させて発電機に伝達する増速機構を有していることを特徴とする風力発電装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の風力発電装置において、回転伝達機構には、発電機の昇降をガイドする昇降ガイド部を設けていることを特徴とする風力発電装置。
【請求項１２】
風力に従って回転するブレードと、複数の発電機と、ブレードの回転力を各発電機に伝達しかつ各発電機とブレードとを各別に接離可能な回転力伝達機構とを有する風力発電装置に用いる風力発電プログラムであって、
各発電機とブレードとを各別に接離するための接離用データを取得するための接離用データ取得機能と、
上記取得した接離用データに基づいて、各発電機とブレードとの接離を回転力伝達機構を介して行わせる発電機接離機能とを実現させることを特徴とする風力発電装置に用いる風力発電プログラム。
【請求項１３】
風力に従って回転するブレードと、複数の発電機と、ブレードの回転力を各発電機に伝達しかつ各発電機とブレードとを各別に接離可能な回転力伝達機構と、ブレードの回転数を検出するための回転数検出センサと、風速計とを有する風力発電装置に用いる風力発電プログラムであって、
回転数検出センサから出力されたブレードの回転数を取得しかつ風速計から出力された風速値を取得する接離用データ取得機能と、
接離用データ取得手段で取得したブレードの回転数及び風速値により、ブレードの周速比を算出する周速比算出機能と、
算出されたブレードの周速比に基づいて、１台目の発電機とブレードとの接離を回転力伝達機構を介して行わせる発電機接離機能とを実現させることを特徴とする風力発電装置に用いる風力発電プログラム。
【請求項１４】
風力に従って回転するブレードと、複数の発電機と、ブレードの回転力を各発電機に伝達しかつ各発電機とブレードとを各別に接離可能な回転力伝達機構と、風速計とを有する風力発電装置に用いる風力発電プログラムであって、
風速計から出力された風速値を取得する接離用データ取得機能と、
接離用データ取得手段で取得した風速値に基づいて、１台目の発電機とブレードとの接離を回転力伝達機構を介して行わせる発電機接離機能とを実現させることを特徴とする風力発電装置に用いる風力発電プログラム。
【請求項１５】
風力に従って回転するブレードと、複数の発電機と、ブレードの回転力を各発電機に伝達しかつ各発電機とブレードとを各別に接離可能な回転力伝達機構と、各発電機の出力値を計測する出力計とを有する風力発電装置に用いる風力発電プログラムであって、
出力計から出力された出力値を取得する接離用データ取得機能と、
上記取得した発電機の出力値に基づいて、２台目以降の発電機とブレードとの接離を回転力伝達機構を介して行わせる発電機接離機能とを実現させることを特徴とする風力発電装置に用いる風力発電プログラム。
【請求項１６】
風力に従って回転するブレードと、複数の発電機と、ブレードの回転力を各発電機に伝達しかつ各発電機とブレードとを各別に接離可能な回転力伝達機構と、各発電機に流れる電流値を計測する電流計とを有する風力発電装置に用いる風力発電プログラムであって、  電流計から出力された電流値を取得する接離用データ取得機能と、
上記取得した電流値に基づいて、２台目以降の発電機とブレードとの接離を回転力伝達機構を介して行わせる発電機接離機能とを実現させることを特徴とする風力発電装置に用いる風力発電プログラム。
【請求項１７】
請求項１２〜１６のいずれかに記載の発電機接離プログラムを記録していることを特徴とする情報記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力によってブレードを回転させることにより発電を行う風力発電装置、風力発電プログラム、及び情報記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所謂揚力型風車は定格風速域において高出力が得られる反面、始動時のトルクが小さいため、特に低風速時にスムーズに回転上昇しにくい欠点があり、この欠点を解決しようとした、例えば特許文献１に記載の構成からなる風力発電装置が開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載の風力発電装置は、風車出力回転軸に遠心クラッチを設けて、微風時には風車のみを空転させて回転エネルギを蓄積させておき、風車が所定の回転数に達した時に遠心クラッチに働く遠心力によって風車の出力軸を発電機入力軸に接続させることにより、その際に風車の慣性力で発電機起動時のコギング抵抗トルクを克服して自己始動を可能にしようとしたものである。
【０００４】
しかし、上記した遠心クラッチは回転速度が遅い場合には回転速度の２乗に比例する遠心力が非常に小さくなるため、回転数や直径制限等によっては目的を確実に果たすことが難しい。
また、ダリウス型風車は、例えば特許文献２に開示されているように、特に始動時の発生トルクが微弱であるために自己始動能力が低く、このために、低速でも発生トルクの大きな抗力型ブレードを設けて最初の始動を図り、回転上昇後はクラッチ機能によって揚力型ブレードに発生した回転トルクを発電機に伝達する技術が知られている。
【０００５】
上記の技術では、回転軸を内外二重構造にして、始動時にまず抗力型ブレードの回転軸トルクを一方向クラッチで発電機入力軸に連結し、揚力型ブレードによって回転速度が上昇して前記運転速度に追いついた瞬間に前記抗力型ブレードの回転軸が離脱して回転が遅れ始め、揚力型ブレードの回転軸のみに発電機入力軸が連結した状態となる。
しかし、この一方向クラッチは、風車出力回転軸を二重構造にしなければならず構造が複雑になることに加え、抗力型ブレードが大きく風車性能に影響するので全体的な風車性能の低下を招き、製造コスト及び性能の両面で得策でない。
【特許文献１】特開２００２−３２７６７８号公報
【特許文献２】特開平９−２８７５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
その他の解決策として、トルク伝達カップリングの次の位置に電磁クラッチか摩擦クラッチを使うことも可能であるが、この方法ではトルク伝達カップリング自体にトルク抵抗がある場合はこれを消すことができない。また、クラッチ自体が常時出カロスを発生する場合が多いという間題がある。
【０００７】
一方、強風が吹いたときの貴重な風力エネルギを回収すべく発電機の定格出力を発生頻度の少ない高風速に対応した大きさにすると、始動トルクが増大してますます白己始動が困難になるとともに、運転の大部分を占める中風速・低風速において常に大きな動力損失を伴うのでかえって年間発電量が減って不利になりかねない。このためもあって、風力発電装置の発電機定格出力は小型風力発電装置においては普通２０（ｍ／ｓｅｃ）近くにもなる強風時の発電出力には対応していない。
【０００８】
そこで本発明は、始動抵抗の減少とともに自己始動性の向上を図り、低風速及び中風速時の動力損失を伴わずに、風速域に応じた発電機のみを駆動することができ、さらには、各発電機の延命を図ることができる風力発電装置、風力発電プログラム、及び風力発電プログラムを記録した情報記録媒体の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の構成は、次のとおりである。
請求項１に記載の風力発電装置は、風力に従って回転するブレードと、複数の発電機と、ブレードの回転力を各発電機に伝達しかつ各発電機とブレードとを各別に接離可能な回転力伝達機構とを有するものであり、各発電機とブレードとを各別に接離するための接離用データを取得するための接離用データ取得手段と、上記取得した接離用データに基づいて、各発電機とブレードとの接離を回転力伝達機構を介して行わせる発電機接離手段とを設けたことを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の風力発電装置は、請求項１に記載したブレードの回転数を検出するための回転数検出センサと、風速計とが設けられており、接離用データ取得手段は、回転数検出センサから出力されたブレードの回転数を取得しかつ風速計から出力された風速値を取得するとともに、上記取得した風速値と回転数とによって、ブレードの周速比を算出する周速比算出手段が設けられており、発電機接離手段は、上記算出した周速比に基づいて、１台目の発電機とブレードとの接離を行うことを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載の風力発電装置は、請求項１に記載した風力発電装置に風速計が設けられており、接離用データ取得手段は、風速計から出力された風速値を取得するとともに、発電機接離手段は、上記取得した風速値に基づいて、１台目の発電機とブレードとの接離を行うことを特徴としている。
【００１２】
請求項４に記載の風力発電装置は、請求項１〜３のいずれかに記載した風力発電装置に、各発電機の出力値を計測する出力計が設けられており、接離用データ取得手段は出力計から出力された出力値を取得するとともに、発電機接離手段は、２台目以降の発電機とブレードとの接離を、上記取得した発電機の出力値に基づいて行うことを特徴としている。
【００１３】
請求項５に記載の風力発電装置は、請求項１〜３のいずれかに記載した風力発電装置に、各発電機に流れる電流値を計測する電流計が設けられており、接離用データ取得手段は電流計から出力された電流値を取得するとともに、発電機接離手段は、２台目以降の発電機とブレードとの接離を、上記取得した各発電機に流れる電流値に基づいて行うことを特徴としている。
【００１４】
請求項６に記載の風力発電装置は、請求項１〜５のいずれかに記載した風力発電装置に、１台目の発電機をブレードに接離させるための第一の閾値と、２台目以降の発電機をブレードに接離させるための第二の閾値を記憶した記憶部と、上記第一の閾値と接離用データとに基づいて、１台目の発電機をブレードに接離するか否かを判定する第一の判定手段と、上記第二の閾値と接離用データとに基づいて、２台目以降の発電機をブレードに接離するか否かを判定する第二の判定手段とを設けているとともに、発電機接離手段は、第一，第二の判定手段の判定結果に従って、各発電機とブレードとを接離することを特徴としている。
【００１５】
請求項７に記載の風力発電装置は、請求項１〜６のいずれかに記載した風力発電装置において、複数の発電機は、予め設定された各接離基準領域毎に適した定格出力を有していることを特徴としている。
【００１６】
請求項８に記載の風力発電装置は、請求項１〜７のいずれかに記載した風力発電装置において、複数の発電機のうち、２台目以降の発電機の全部又は一部が他励磁式のものであり、上記他励磁方式の発電機を、ブレードに接続されている他の発電機によって励磁する励磁手段を有することを特徴としている。
【００１７】
請求項９に記載の風力発電装置は、請求項１〜８のいずれかに記載した風力発電装置において、回転力伝達機構が、電磁力を介して回転力を各発電機に個別に伝達する電磁カップリングであることを特徴としている。
【００１８】
請求項１０に記載した風力発電装置は、請求項１〜９のいずれかに記載した風力発電装置において、回転力伝達機構が、ブレードの回転数を増加させて発電機に伝達する増速機構を有していることを特徴としている。
【００１９】
請求項１１に記載した風力発電装置は、請求項１〜１０のいずれかに記載の回転伝達機構に、発電機の昇降をガイドする昇降ガイド部を設けていることを特徴としている。
【００２０】
請求項１２に記載した風力発電プログラムは、風力に従って回転するブレードと、複数の発電機と、ブレードの回転力を各発電機に伝達しかつ各発電機とブレードとを各別に接離可能な回転力伝達機構とを有する風力発電装置に用いるものであり、各発電機とブレードとを各別に接離するための接離用データを取得するための接離用データ取得機能と、上記取得した接離用データに基づいて、各発電機とブレードとの接離を回転力伝達機構を介して行わせる発電機接離機能とを実現させることを特徴としている。
【００２１】
請求項１３に記載の風力発電プログラムは、風力に従って回転するブレードと、複数の発電機と、ブレードの回転力を各発電機に伝達しかつ各発電機とブレードとを各別に接離可能な回転力伝達機構と、ブレードの回転数を検出するための回転数検出センサと、風速計とを有する風力発電装置に用いるものであり、回転数検出センサから出力されたブレードの回転数を取得しかつ風速計から出力された風速値を取得する接離用データ取得機能と、接離用データ取得手段で取得したブレードの回転数及び風速値により、ブレードの周速比を算出する周速比算出機能と、算出されたブレードの周速比に基づいて、１台目の発電機とブレードとの接離を回転力伝達機構を介して行わせる発電機接離機能とを実現させることを特徴としている。
【００２２】
請求項１４に記載の風力発電プログラムは、風力に従って回転するブレードと、複数の発電機と、ブレードの回転力を各発電機に伝達しかつ各発電機とブレードとを各別に接離可能な回転力伝達機構と、風速計とを有する風力発電装置に用いるものであり、風速計から出力された風速値を取得する接離用データ取得機能と、接離用データ取得手段で取得した風速値に基づいて、１台目の発電機とブレードとの接離を回転力伝達機構を介して行わせる発電機接離機能とを実現させることを特徴としている。
【００２３】
請求項１５に記載の風力発電プログラムは、風力に従って回転するブレードと、複数の発電機と、ブレードの回転力を各発電機に伝達しかつ各発電機とブレードとを各別に接離可能な回転力伝達機構と、各発電機の出力値を計測する出力計とを有する風力発電装置に用いるものであり、出力計から出力された出力値を取得する接離用データ取得機能と、上記取得した発電機の出力値に基づいて、２台目以降の発電機とブレードとの接離を回転力伝達機構を介して行わせる発電機接離機能とを実現させることを特徴としている。
【００２４】
請求項１６に記載の風力発電プログラムは、風力に従って回転するブレードと、複数の発電機と、ブレードの回転力を各発電機に伝達しかつ各発電機とブレードとを各別に接離可能な回転力伝達機構と、各発電機に流れる電流値を計測する電流計とを有する風力発電装置に用いるものであり、電流計から出力された電流値を取得する接離用データ取得機能と、上記取得した電流値に基づいて、２台目以降の発電機とブレードとの接離を回転力伝達機構を介して行わせる発電機接離機能とを実現させることを特徴としている。
【００２５】
請求項１７に記載の情報記録媒体は、請求項１１〜１５のいずれかに記載の発電機接離プログラムを記録していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１に記載した発明によれば、始動抵抗の減少とともに自己始動性の向上を図り、低風速及び中風速時の動力損失を伴わずに、風速域に応じた発電機のみを駆動することができ、さらには、各発電機の延命を図ることができる。
【００２７】
請求項１に記載の発明で得られる効果に加え、各請求項に記載した発明によれば次の各効果を得ることができる。
請求項２に記載の発明によれば、回転数検出センサから出力されたブレードの回転数を取得しかつ風速計から出力された風速値を取得しておき、この取得した風速値と回転数とによって、ブレードの周速比を算出し、この算出した周速比に基づいて、１台目の発電機とブレードとの接離を行うようにしているので、１台目の発電機とブレードとの接離を発電効率のよい最適なタイミングで行うことができる。
【００２８】
請求項３に記載の発明によれば、風速計から出力された風速値を取得して、この取得した風速値に基づいて、１台目の発電機とブレードとの接離を行うので、１台目の発電機とブレードとの接離を発電効率のよい最適なタイミングで行うことができる。
【００２９】
請求項４に記載の発明によれば、出力計から出力された出力値を取得して、２台目以降の発電機とブレードとの接離を、上記取得した発電機の出力値に基づいて行うので、効率よく２台目以降の発電機の接離を行うことができ、また、各発電機に過負荷がかかることを防止できる。
【００３０】
請求項５に記載の発明によれば、電流計から出力された電流値を取得して、２台目以降の発電機とブレードとの接離を上記取得した各発電機に流れる電流値に基づいて行うので、２台目以降の発電機の接離を効率よく行うことができ、また、各発電機に過電流が流れることによる焼損を防止できる。
【００３１】
請求項６に記載の発明によれば、第一の閾値と接離用データとに基づいて、１台目の発電機をブレードに接離するか否かを判定するとともに、上記第二の閾値と接離用データとに基づいて、２台目以降の発電機をブレードに接離するか否かを判定し、それら第一，第二の判定手段の判定結果に従って、各発電機とブレードとを接離しているので、各発電機の接離を的確に行うことができる。
【００３２】
請求項７に記載の発明によれば、複数の発電機は、予め設定された各接離基準領域毎に適した定格出力を有しているので、効率のよい発電を行うことができる。
【００３３】
請求項８に記載の発明によれば、他励磁方式の発電機を、ブレードに接続されている他の発電機によって励磁しているので、安価な他励磁方式の発電機を採用することができる。
【００３４】
請求項９に記載の発明によれば、回転力伝達機構として、電磁力を介して回転力を各発電機に個別に伝達する電磁カップリングを採用しているので、始動性を向上させることができる。
【００３５】
請求項１０に記載の発明によれば、回転力伝達機構が、ブレードの回転数を増加させて発電機に伝達する増速機構を有しているので、回転力伝達機構とは別に増速機構を設ける必要がなく、小型化を図ることができる。
【００３６】
請求項１１に記載の発明によれば、発電機の昇降を昇降ガイド部によりガイドしているので、発電機を昇降させる際、水平方向での振れを低減させることができる。従って、発電機を昇降させる際、発電機を簡易な構造のアクチュエータで昇降動作させても、発電機の軸の水平方向位置を確実に高精度に維持することができ、その結果入力軸結合部の芯ずれによる振動問題を防ぐことができる。
【００３７】
請求項１２に記載の発明によれば、始動抵抗の減少とともに自己始動性の向上を図り、低風速及び中風速時の動力損失を伴わずに、風速域に応じた発電機のみを駆動することができ、さらには、各発電機の延命を図ることができる。
【００３８】
請求項１３に記載の発明によれば、回転数検出センサから出力されたブレードの回転数を取得しかつ風速計から出力された風速値を取得しておき、この取得した風速値と回転数とによって、ブレードの周速比を算出し、この算出した周速比に基づいて、１台目の発電機とブレードとの接離を行うようにしているので、１台目の発電機とブレードとの接離を発電効率のよい最適なタイミングで行うことができる。
【００３９】
請求項１４に記載の発明によれば、風速計から出力された風速値を取得して、この取得した風速値に基づいて、１台目の発電機とブレードとの接離を行うので、１台目の発電機とブレードとの接離を発電効率のよい最適なタイミングで行うことができる。
【００４０】
請求項１５に記載の発明によれば、出力計から出力された出力値を取得して、２台目以降の発電機とブレードとの接離を、上記取得した発電機の出力値に基づいて行うので、効率よく２台目以降の発電機の接離を行うことができ、また、各発電機に過負荷がかかることを防止できる。
【００４１】
請求項１６に記載の発明によれば、電流計から出力された電流値を取得して、２台目以降の発電機とブレードとの接離を上記取得した各発電機に流れる電流値に基づいて行うので、２台目以降の発電機の接離を効率よく行うことができ、また、各発電機に過電流が流れることによる焼損を防止できる。
【００４２】
請求項１７に記載の発明によれば、第一の閾値と接離用データとに基づいて、１台目の発電機をブレードに接離するか否かを判定するとともに、上記第二の閾値と接離用データとに基づいて、２台目以降の発電機をブレードに接離するか否かを判定し、それら第一，第二の判定手段の判定結果に従って、各発電機とブレードとを接離しているので、各発電機の接離を的確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る風力発電システムの全体構成を示すブロック図、図２は、風車本体の一部を断面にして示す正面図、図３は、その風車本体の平面図、図４は、一例に係る回転力伝達機構を模式的に示すものであり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は、２つのピニオンのうちの一方のものを噛合い位置に移動させた状態の正面図である。
【００４４】
本発明の一実施形態に係る風力発電装置Ａは、２つの発電機Ｍ１，Ｍ２、電磁カップリングＤ、２つのアクチュエータ１１，１２を基体１０に組み込んだ風車本体Ｂと、これを制御するコントローラＣとからなる。
【００４５】
基体１０は、電柱その他の円柱状ポール１３に装着するための装着部１４を下端部に配設されているとともに、上端部に発電機Ｍ１，Ｍ２を配設した中空固定柱１５と、この中空固定柱１５を中心として回転自在な回転体１６とを有して構成されている。
【００４６】
装着部１４は、円柱状ポール１３に冠装できる内径にし、かつ、下端面を開口した円筒形に形成されており、これにより、基体１０を円柱状ポール１３上にしっかりと固定できるようにしている。
【００４７】
中空固定柱１５は上下端面ともに開口した円筒形にして形成されており、側壁１５ａの下端部近傍には、発電機Ｍ１，Ｍ２、電磁カップリングＤから延出した配線１７を外部に導出するための導出孔１５ｂが形成されている。
中空固定柱１５の上端には、詳細を後述する発電機Ｍ１，Ｍ２を載置するための平面視円形の載置台１８が固定されており、この載置台１８の中心には、配線１７用の導出孔１８ａが形成されている。
【００４８】
回転体１６は、中空固定柱１５よりもやや短い全長からなる円筒形に形成されているとともに、軸受１９，２０，２１を介して中空固定柱１５に回転自在に環装された中空回転柱２２と、この中空回転柱２２の上下端部のそれぞれに、平面視において９０（°）の角度間隔で突設されかつ流線形断面にした上下段の支持アーム２３…，２４…と、各対応する上段の支持アーム２３…と下段の支持アーム２４…により支持されているとともに、風速を揚力に変換して回転トルク（回転力）を生じる４枚のブレード２５…とを有するものである。
【００４９】
なお、回転体１６の中空回転柱２２は、風圧中心位置Ｇを跨いだ上側の軸受１９，２０と下側の軸受２１の上下２箇所でラジアル方向の力を支えているので、回転体１６の歪みを小さくすることができ、また、固有振動数も高くすることができるため、振れ回り等による大振動を起こす可能性を低減させられる。
また、本実施形態においては、片持構造の中空固定柱１５を回転体１６の上方に突設させられるので、中空固定柱１５の上端に発電機Ｍ１，Ｍ２と詳細を後述する電磁カップリングＤとを無理なく配置することができる。
【００５０】
回転体１６の上部にはトルク伝達筒２６が配設されている。
トルク伝達筒２６は、載置台１８と、これに載置されている電動機Ｍ１，Ｍ２とを収容できる内容量にしているとともに、下端を開口しかつ上端を閉じた円筒形のものであり、開口２６ａを上段の支持アーム２３…に固定している。
【００５１】
トルク伝達筒２６の上壁２６ｂ下面には、ブレード２５…の回転トルク（回転力）を各発電機Ｍ１，Ｍ２に各別に伝達するための電磁カップリングＤの一部をなすギヤ２７が配設されているとともに、発電機Ｍ１，Ｍ２の出力軸２８，２９には、上記ギヤ２７と磁気的に噛み合うピニオン３０，３１が固定されている。
【００５２】
電磁カップリングＤは、上記したギヤ２７とピニオン３０，３１とからなり、それらギヤ２７とピニオン３０，３１とが磁気的に噛み合うものである。なお、電磁カップリングは、磁気歯車装置ともいう。
【００５３】
ギヤ２７は、載置台１８とほぼ同じ外径にした環状にして形成されており、ピニオン３０，３１との対向面に、図４に符号３２で示す「Ｓ極」と「Ｎ極」３３とが一定の角度間隔で交互に形成されている。
ピニオン３０（３１）は、ギヤ２７の外径の略半分の外径にした環状にして形成されており、上記ギヤ２７との対向面に「Ｓ極」３２と「Ｎ極」３３とが一定の角度間隔で交互に形成されている。
ギヤ２７とピニオン３０（３１）とは、ギヤ２７の一部とピニオン３０（３１）の一部とを互いに対向させて配設している。換言すると、所定の噛み合い領域を形成するようにして対向させている。
【００５４】
本実施形態においては、上記したギヤ２７とピニオン３０，３１が、ブレード２５の回転数を増加させて発電機Ｍ１，Ｍ２に伝達する増速機構としての機能を兼備している。
増速比は、上記したギヤ２７とピニオン３０，３１のＳ極３２とＮ極３３の数を増減調整することにより変更できる。
【００５５】
発電機Ｍ１，Ｍ２は交流式のものであり、予め設定された各風速域毎に適した定格出力を有しているものである。
具体的には、１台目の発電機Ｍ１は、２台目の発電機Ｍ２の定格出力よりも小さいもの、従ってまた始動性の良好なものであり、また、本実施形態においては、２台目の発電機Ｍ２を他励磁式のものを採用しているとともに、１台目の発電機Ｍ１によって２台目の他励磁方式の発電機Ｍ２を励磁するようにしている。すなわち、安価な他励磁式の発電機を採用できるので、製造コストの低減を図ることができる。
【００５６】
上記した発電機Ｍ１，Ｍ２は、アクチュエータ１１，１２を介して載置台１８上に固定されており、アクチュエータ１１，１２を伸縮制御することにより、ピニオン３０，３１のそれぞれを、ギヤ２７に磁気的に噛み合わせた噛合位置（イ）と、磁気的な噛み合わせを解除した非噛合位置（ロ）とに移動できるようにしている。
本実施形態においては、ギヤ２７とピニオン３０，３１からなる電磁カップリングＤと、アクチュエータ１１，１２により、ブレード２５…の回転力を各発電機Ｍ１，Ｍ２に伝達しかつ各発電機Ｍ１，Ｍ２とブレード２５…とを各別に接離可能な回転力伝達機構Ｅを構成している。
【００５７】
本実施形態において「接離」とは、ピニオン３０，３１をギヤ２７に接近させることにより両者を磁気的に噛み合わせ、ブレード２５の回転トルクを発電機Ｍ１，Ｍ２に伝達させる状態と、ピニオン３０，３１をギヤ２７から離反させて磁気的な噛み合わせを解除して、ブレード２５…の回転トルクを発電機Ｍ１，Ｍ２に伝達させない状態とをいう。
【００５８】
次に、コントローラＣについて説明する。
コントローラＣの入力側には、出力計８，９、風速計３６、回転数検出センサ３７が、また、出力側にバッテリ３８、外部メモリ３９、モニタ４０、メカニカルブレーキユニット４１、上述した風車本体Ｂの発電機Ｍ１，Ｍ２、アクチュエータ１１，１２等がそれぞれ接続されている。
【００５９】
出力計８，９は、各発電機Ｍ１，Ｍ２の出力値を計測するものであり、出力計８が発電機Ｍ１に、また、出力計９が発電機Ｍ２に対応している。
【００６０】
風速計３６は風車本体Ｂの近傍に配置されており、また、回転数検出センサ３７は、上記したブレード２５（回転体１６）…の回転数を検出するものである。
【００６１】
モニタ４０は、上記した風車本体Ｂから出力されるデータを表示するためのものであり、これにより、風車本体Ｂの発電状態をチェックできるようにしている。
【００６２】
外部メモリ３９はＲＯＭ，ＲＡＭやハードディスク等からなる記憶部であり、それには所要の各種データが記憶されているとともに、１台目の発電機Ｍ１をブレード２５…に接離させるための第一の閾値Ｌ１と、２台目以降の発電機Ｍ２…をブレード２５…に接離させるための第二の閾値Ｌ２…を記憶している。図５は、閾値を説明するための説明図である。
同図において横軸は風速（ｍ／ｓｅｃ）、縦軸は発電機の出力軸の軸端出力及びブレード２５の周速比を示している。また、発電機の軸端出力を実線で示し、ブレード２５の周速比を一点鎖線で示している。
また、本実施形態においては２台の発電機Ｍ１，Ｍ２を用いた例について説明しているが、同図には３台目の発電機Ｍ３を用いた場合についても示している。
【００６３】
第一の閾値Ｌ１は、１台目の発電機Ｍ１とブレード２５…との接離を行うための周速比であり、１台目の発電機とブレードとを接続するための平均周速比λ＝１．２、及び１台目の発電機とブレードとを離反するための平均周速比λ＝０．８である。
第二の閾値Ｌ２は、２台目の発電機Ｍ２とブレード２５…との接離を行うための出力値であり、１台目の発電機Ｍ１の定格出力Ｗ１（Ｋｗ）、２台目の発電機Ｍ２とブレード２５…とを離反するための１台目の発電機Ｍ１の定格出力Ｗ１×０．８（Ｋｗ）である。
「発電機をブレード２５…（回転体２６）に接続する」という文言は、電磁カップリングＤを介してブレード２５…（回転体２６）に発電機を磁気的に噛み合わせて、ブレード２５の回転トルクを発電機Ｍ１，Ｍ２に伝達させる意味である。
【００６４】
コントローラＣはＣＰＵ、メインメモリ、及びインターフェース回路等（いずれも図示していない）を有して構成されており、後述する所要のプログラムを実行することにより次の各機能を発揮するようになっている。
（１）各発電機Ｍ１，Ｍ２とブレード２５…とを各別に接離するための基準となる接離用データを取得するための接離用データ取得機能。以下、この機能を接離用データ取得手段Ｃ１という。
本実施形態においては、接離用データとして、回転数検出センサ３７からブレード２５…（回転体２６）の回転数を取得するとともに、風速計３６から風速値を取得している。
【００６５】
（２）取得した風速値と回転数とによって、周速比を算出する周速比算出機能。以下、この機能を周速比算出手段Ｃ２という。
周速比は、上記回転数によって算出される周速値を風速値で除することにより得ることができる。具体的には、６０（ｓｅｃ）間の平均風速値を用い、１０（ｓｅｃ）間の平均周速比を算出している。なお平均値を算出する時間は適宜に長短設定することができる。
【００６６】
（３）上記第一の閾値Ｌ１と接離用データとに基づいて、１台目の発電機Ｍ１をブレード２５…に接離するか否かを判定する機能。これを、第一の判定手段Ｃ３という。
本実施形態においては、第一の閾値Ｌ１として、上記した１台目の発電機とブレードとを接続するための平均周速比λ＝１．２と、１台目の発電機とブレードとを離反するための平均周速比λ＝０．８とからなる。
１台目の発電機Ｍ１がブレード２５…に接続していないときには、１０（ｓｅｃ）間の平均周速比と周速比λ＝１．２とを比較し、当該平均周速比が周速比λ＝１．２を超えているか否かを判定し、また、１台目の発電機Ｍ１がブレード２５…に接続しているときには、１０（ｓｅｃ）間の平均周速比が周速比λ＝０．８とを比較し、当該平均周速比が周速比λ＝０．８を下回っているか否かを判定している。
【００６７】
（４）第二の閾値Ｌ２と接離用データとに基づいて、２台目以降の発電機をブレードに接離するか否かを判定する機能。これを、第二の判定手段Ｃ６という。
本実施形態においては、第二の閾値Ｌ２は、１台目の発電機Ｍ１の定格出力Ｗ１（Ｋｗ）と、２台目の発電機Ｍ２とブレード２５…とを離反するための１台目の発電機Ｍ１の定格出力Ｗ１×０．８（Ｋｗ）とからなる。
【００６８】
２台目の発電機Ｍ２がブレード２５…に接続されていないときには、１台目の発電機Ｍ１の出力と定格出力Ｗ１（Ｋｗ）とを比較し、発電機Ｍ１の出力が定格出力Ｗ１（Ｋｗ）を超えているか否かを判定し、また、２台目の発電機Ｍ２がブレード２５…に接続されているときには、１台目の発電機Ｍ１の出力と２台目の発電機Ｍ２の出力とを合算値と定格出力０．８×Ｗ１（Ｋｗ）とを比較し、当該合算値が定格出力０．８×Ｗ１（Ｋｗ）を超えているか否かを判定している。
【００６９】
（５）上記取得した接離用データに基づいて、各発電機とブレードとの接離を回転力伝達機構Ｅを介して行わせる発電機接離機能。以下、この機能を発電機接離手段Ｃ４という。
本実施形態においては、１台目の発電機Ｍ１がブレード２５…に接続していないときには、第一の判定手段Ｃ３によって、１０（ｓｅｃ）間の平均周速比と周速比λ＝１．２とを比較することにより、当該平均周速比が周速比λ＝１．２を超えていると判定された場合、発電機Ｍ１をブレード２５…（回転体）に接続する。
また、１台目の発電機Ｍ１がブレード２５…から離反しているときには、１０（ｓｅｃ）間の平均周速比と周速比λ＝０．８とを比較することにより、当該平均周速比が周速比λ＝０．８を下回っていると判定された場合、発電機Ｍ１をブレード２５…（回転体）から離反する。
【００７０】
一方、２台目の発電機Ｍ２がブレード２５…に接続されていないときに、１台目の発電機Ｍ１の出力と定格出力Ｗ１（Ｋｗ）とを比較することにより、発電機Ｍ１の出力が定格出力Ｗ１（Ｋｗ）を超えていると判定された場合、発電機Ｍ２をブレード２５…（回転体）に接続する。
また、２台目の発電機Ｍ２がブレード２５…に接続されているときに、１台目の発電機Ｍ１の出力と２台目の発電機Ｍ２の出力とを合算値と定格出力０．８×Ｗ１（Ｋｗ）とを比較することにより、当該合算値が定格出力０．８×Ｗ１（Ｋｗ）を下回っていると判定した場合、発電機Ｍ２をブレード２５…（回転体）から離反する。
【００７１】
（６）２台目以降の他励磁方式の発電機を、ブレードに接続されている他の発電機によって励磁する励磁機能。以下、この機能を励磁手段Ｃ５という。
具体的には、２台目以降の他励磁方式の発電機を、ブレードに接続されている他の発電機によって充電状態が保障されているバッテリ３８によって励磁するようにしている。
本実施形態においては、１台目の発電機にＭ１によって、２台目の発電機Ｍ２を励磁している。
【００７２】
本発明の一実施形態に係る風力発電プログラムは、風力に従って回転するブレードと、複数の発電機と、ブレードの回転力を各発電機に伝達しかつ各発電機とブレードとを各別に接離可能な回転力伝達機構とを有する風力発電装置に用いるものであり、各発電機とブレードとを各別に接離するための接離用データを取得するための接離用データ取得機能と、上記取得した接離用データに基づいて、各発電機とブレードとの接離を回転力伝達機構を介して行わせる発電機接離機能とを実現させることを基本的な特徴としている。
【００７３】
具体的には、回転数検出センサから出力されたブレードの回転数を取得しかつ風速計から出力された風速値を取得する接離用データ取得機能と、接離用データ取得手段で取得したブレードの回転数及び風速値により、ブレードの周速比を算出する周速比算出機能と、算出されたブレードの周速比に基づいて、１台目の発電機とブレードとの接離を回転力伝達機構を介して行わせる発電機接離機能とを実現させている。
【００７４】
また、出力計から出力された出力値を取得する接離用データ取得機能と、上記取得した発電機の出力値に基づいて、２台目以降の発電機とブレードとの接離を回転力伝達機構を介して行わせる発電機接離機能とを実現させている。
【００７５】
上述した風力発電プログラムは、ＲＯＭ，ＲＡＭやハードディスク等からなる上記外部メモリ３９に記憶されている他、例えば磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク、可搬型のハードディスク等からなる携帯型の情報記録媒体に記録しておくことができる。
【００７６】
次に、図６，７を参照して本装置の詳細な接離動作について説明する。図６，７は、２台の発電機を設けた場合の接離動作を示すフローチャートである。
まず、図示しないシステム電源をオフにしている状態では、風速計３６による風速値、及びブレード２５…の回転数のみを計測する運転待機モードになっている。
【００７７】
ステップ１（図中「Ｓ１」で示す。以下、同様。）：６０（ｓｅｃ）間の平均風速値を算出して、ステップ２に進む。
ステップ２：６０（ｓｅｃ）間の平均風速値が１（ｍ／ｓｅｃ）よりも大きいか否かを判定し、大きいと判定すればステップ３に進み、そうでなければステップ４に進む。
【００７８】
ステップ３：風速値及びブレード２５の回転数に基づいて、１０（ｓｅｃ）間の平均周速比を算出して、ステップ５に進む。
このステップ３以降、計測された風速値とブレードの回転数から、６０（ｓｅｃ）間の平均風速値と、１０（ｓｅｃ）間の平均周速比を算出することを内容とする運転モードになる。
【００７９】
ステップ４：平均風速値が０．５（ｍ／ｓｅｃ）よりも大きいか否かを判定し、大きいと判定されればステップ２に戻り、そうでなければステップ１に戻る。
ステップ５：１０（ｓｅｃ）間の平均周速比が１．２よりも大きいか否かを判定し、大きいと判定されればステップ６に進み、そうでなければ当該ステップ５を繰り返し実行する。
ステップ６：１台目の発電機Ｍ１をブレード２５…に接続してステップ７に進む。
【００８０】
ステップ７：１０（ｓｅｃ）間の平均周速比が０．８よりも大きいか否かを判定し、平均周速比が０．８よりも大きいと判定されればステップ１０に進み、そうでなければステップ８に進む。
ステップ８：１台目の発電機Ｍ１をブレード２５…から離反させてステップ９に進む。
ステップ９：６０（ｓｅｃ）間の平均風速値が０．５（ｍ／ｓｅｃ）よりも大きいか否かを判定し、大きいと判定されればステップ５に戻り、そうでなければステップ１に戻る。この間運転モードが継続される。
ステップ１０：１台目の発電機Ｍ１の出力が閾値Ｌ１よりも大きいか否かを判定し、大きいと判定されればステップ１１に進み、そうでなければステップ８に戻る。
「閾値Ｌ１」は、本実施形態においては発電機Ｍ１の定格出力であるが、これに限るものではなく、当該定格出力を中心とした上下数パーセントの範囲に設定してもよく、また、最大出力としてもよい。
ステップ１１：２台目の発電機Ｍ２をブレード２５…に接続して、ステップ１２に進む。
【００８１】
ステップ１２：１台目と２台目の発電機Ｍ１，Ｍ２の合算出力が、１台目の発電機Ｍ１の閾値Ｌ１に０．８を乗じた値以上であるか否かを判定し、１台目の発電機Ｍ１の閾値Ｌ１に０．８を乗じた値以上であると判定されれば、ステップ１３に進み、そうでなければステップ１６に進む。
ステップ１３：バッテリ電圧が上限電圧を超えているか否かを判定し、バッテリ電圧が上限電圧を超えていればステップ１４に進み、そうでなければステップ１５に進む。
【００８２】
ステップ１４：メカニカルブレーキユニット４１によりブレード２５…の運転を停止して処理を終了する。
ステップ１５：１０（ｓｅｃ）間の平均周速比が０．８よりも大きいか否かを判定し、平均周速比が０．８よりも大きいと判定されればステップ１２に戻り、そうでなければステップ１６に進む。
【００８３】
ステップ１６：２台目の発電機Ｍ２をブレード２５…から離反させて、ステップ１７に進む。
【００８４】
ステップ１７：１０（ｓｅｃ）間の平均周速比が０．８よりも大きいか否かを判定し、平均周速比が０．８よりも大きいと判定されればステップ１１に戻り、そうでなければステップ８に戻る。
【００８５】
次に、他例に係る風車本体について説明する。図８は、他例に係る風車本体の一部を断面にした正面図である。
他例に係る風車本体Ｂ′は、基体５０、２つの発電機Ｍ１，Ｍ２、２つのアクチュエータ１１，１２を有して構成されている。なお、風車本体Ｂ′を制御するコントローラＣ、発電機Ｍ１，Ｍ２、アクチュエータ１１，１２、電磁カップリングＤ、回転力伝達機構Ｅについては、前述した実施形態と同等のものであるので、それらに同一の符号を付して説明を省略する。
【００８６】
基体５０は、架台５１に下端部に固定した中空固定柱５２と、この中空固定柱５２に同軸的に配設され、中空固定柱５２に対して回転自在な回転支持軸５３と、この回転支持軸５３と一体的に回転自在な回転体５４とを有して構成されている。
【００８７】
架台５１は、前述した電動機Ｍ１，Ｍ２を収容できる内容量にしかつ上下面を閉じた円筒形のものであり、上壁５５の中心には回転支持軸５３を遊挿するための遊挿孔５５ａが形成されているとともに、遊挿孔５５ａに遊挿されている回転支持軸５３の下端部を支持するための軸受５７が配設されている。
【００８８】
架台５１の下壁５６には、前述したアクチュエータ１１，１２を介して発電機Ｍ１，Ｍ２が配設されているとともに、それら発電機Ｍ１，Ｍ２の出力軸２８，２９には、上記ギヤ２７と磁気的に噛み合うピニオン３０，３１が固定されている。
【００８９】
中空固定柱５２は、上下面を開口した円筒形にして形成されており、下端を上壁５５に固定している。
【００９０】
回転支持軸５３は、軸受５７を介して架台５１に回転自在に支持されており、下端部には、ブレード２５…の回転トルク（回転力）を各発電機Ｍ１，Ｍ２に各別に伝達するための電磁カップリングＤの一部をなすギヤ２７が配設されている。
上端部の上壁５８には、フレキシブル継手５９を介して回転体５４の一部をなす外装筒６０が固定されている。
【００９１】
回転体５４は、外装筒６０の上下端部のそれぞれに、平面視において９０（°）の角度間隔で突設した流線形断面にした上中下段の支持アーム２３…，６１…，２４…と、各対応する上中下段の支持アーム２３…，６１…，２４…により支持されているとともに、風速を揚力に変換して回転トルク（回転力）を生じる４枚のブレード２５…とを有するものである。
【００９２】
外装筒６０は、中空固定柱５２よりもやや短い全長にしかつ上面を閉じた円筒形のものであり、軸受１９，２０，２１を介して中空固定柱５２に回転自在に環装されている。
【００９３】
この他例に係る風車本体によれば、発電機Ｍ１，Ｍ２を基礎の上に直接設置することができ、また、回転体５４真下の自由なスペースに発電機Ｍ１，Ｍ２を配設できるので、大きさとレイアウトを自由に設計することが可能になる。
さらに、振動を容易に抑制でき発電機Ｍ１，Ｍ２の大型化が容易になるとともに自由度の高い意匠デザインを実現する可能性が広がるとともに、風圧中心位置を跨いだ位置、例えば上下に軸受１９，２０，２１を配しているので、回転支持軸５３を下方へ長く伸ばす必要がなく、また、回転支持軸５３を振動させる荷重と曲げモーメントの小さな安定した運転を容易に維持することができる。
【００９４】
次に、図９を参照して、３台の発電機を設けた場合における接離動作について説明する。図９は、３台の発電機を設けた場合の接離動作の一部を示すフローチャートである。なお、図９に示すフローチャートは、図７に示すステップ１５からの続きである。
図７に示すステップ１５において、１０（ｓｅｃ）間の平均周速比が０．８よりも大きいか否かを判定し、平均周速比が０．８よりも大きいと判定されればステップ１８に進み、そうでなければステップ１６に進む。
【００９５】
ステップ１８：１台目と２台目の発電機Ｍ１，Ｍ２の合算出力が、１台目の発電機Ｍ１の閾値Ｌ２以上であるか否かを判定し、１台目と２台目の発電機Ｍ１，Ｍ２の合算出力が閾値Ｌ２以上であると判定されればステップ１９に進み、そうでなければステップ１５に戻る。
「閾値Ｌ２」は、本実施形態においては発電機Ｍ２の定格出力であるが、これに限るものではなく、当該定格出力を中心とした上下数パーセントの範囲に設定してもよく、また、最大出力としてもよい。
【００９６】
ステップ１９：３台目の発電機Ｍ３をブレード２５…に接続してステップ２０に進む。
ステップ２０：１台目と２台目の発電機Ｍ１，Ｍ２の合算出力が、２台目の発電機Ｍ２の閾値Ｌ２に０．８を乗じた値以上であるか否かを判定し、２台目の発電機Ｍ２の閾値Ｌ２に０．８を乗じた値以上であると判定されればステップ２１に進み、そうでなければステップ２４に進む。
【００９７】
ステップ２１：バッテリ電圧が上限電圧を超えているか否かを判定し、バッテリ電圧が上限電圧を超えていればステップ２２に進み、そうでなければステップ２３に進む。
ステップ２２：メカニカルブレーキユニット４１によりブレード２５…の運転を停止して処理を終了する。
ステップ２３：１０（ｓｅｃ）間の平均周速比が０．８よりも大きいか否かを判定し、平均周速比が０．８よりも大きいと判定されればステップ２０に戻り、そうでなければステップ２４に進む。
【００９８】
ステップ２４：３台目の発電機Ｍ３をブレード２５…から離反させて、ステップ２５に進む。
ステップ２５：１０（ｓｅｃ）間の平均周速比が０．８よりも大きいか否かを判定し、平均周速比が０．８よりも大きいと判定されればステップ１８に戻り、そうでなければステップ１６に戻る。
【００９９】
図１０を参照して他例に係る回転力伝達機構について説明する。図１０は、他例に係る回転力伝達機構の一部を断面にして示す正面図である。
他例に係る回転力伝達機構Ｇは、図８に示す他例に係る風車本体Ｂ′に適用するものであり、それは、回転支持軸５３の下端に固定されたギヤ１００、発電機Ｍ１，Ｍ２の出力軸２８，２９に固定されたクラッチ機構１０１，１０２、それらクラッチ機構１０１，１０２を介して発電機Ｍ１，Ｍ２の出力軸２８，２９に連結されるピニオン１０３，１０４を有して構成されている。
【０１００】
本実施形態においては、上記したギヤ１００とピニオン１０３，１０４が、ブレード２５の回転数を増加させて発電機Ｍ１，Ｍ２に伝達する増速機構としての機能を兼備している。
増速比は、上記したギヤ１００とピニオン１０３，１０４の歯車数を増減調整することにより変更できる。
【０１０１】
上記した発電機Ｍ１，Ｍ２は、クラッチ１０１，１０２をコントローラＣにより制御することにより、ピニオン３０，３１の回転力を発電機Ｍ１，Ｍ２に伝達し、また、伝達を解除するようになっている。
【０１０２】
図１１〜図１３を参照して、一例に係る昇降ガイド部を備えた回転力伝達機構について説明する。図１１は、一例に係る昇降ガイド部を備えた回転力伝達機構の断面図、図１２は、図１１に示す一例に係る昇降ガイド部を備えた回転力伝達機構の動作を示す説明図、図１３は図１１に示すＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
なお、前述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１０３】
一例に係る昇降ガイド部を備えた回転力伝達機構（以下、単に「回転力伝達機構」という）Ｈは、前述した図２に示すような揚力形の直線翼型垂直軸風車を採用した比較的小規模の風力発電システムに用いられるものである。
【０１０４】
回転力伝達機構Ｈは、支持枠体２００、スライド枠体２０１、アクチュエータであるベローズタンク２５１、及び発電機Ｍ１，Ｍ２を有して構成されている。なお、以下には、回転力伝達機構Ｈを発電機Ｍ１に適用した例について説明するが、発電機Ｍ２について同様であるので説明を省略する。
【０１０５】
支持枠体２００は前述した載置台１８上に固定されており、平面視略方形枠を構成するように起立した４枚の側板２０２…，これら側板２０２…の上端部間に固定された平面視方形の天板２０３，側板２０２…の下端部間に固定された底板２０４によりやや縦長の四角筒形になっている。
【０１０６】
側板２０２は、後述するスライド枠体２０１の側板２０５よりも上下長が長く形成されており、スライド枠体２０１の側板２０５の外側面に摺接するようになっている。
この側板２０２の内面であって中央部には、スライド枠体２０１の側板２０５に形成したガイド突起２０５ａに対応した上下端面間にわたり上下方向に延びるガイド溝２０２ａが設けられている。
天板２０３の中央には、発電機Ｍ１の出力軸２８を突出させるための円形の開口２０３ａが形成されている。
【０１０７】
スライド枠体２０１は、平面視略方形枠を構成するように起立した４枚の側板２０５…，これら側板２０５…の上端部に固定された平面視方形の天板２０６、側板２０５…の上端部に固定された底板２０７によりやや縦長の四角筒形に形成されており、この中に発電機Ｍ１が収容されている。
側板２０５の外面であって中央部には、これの上下端面間にわたり上下方向に延びるガイド突起２０５ａが形成されており、上記したガイド溝２０２ａに摺動自在に嵌合されている。
天板２０６の中央には、発電機Ｍ１の出力軸２８を突出させるための円形の開口２０６ａが形成されている。
底板２０７は、発電機Ｍ１の下端部との間にスライド駆動機構２５０の一部を収容するスペースを形成している。
本例においては、側板２０２のガイド溝２０２ａと、側板２０５のガイド突起２０５ａとにより、発電機Ｍ１の昇降をガイドする昇降ガイド部３００を構成している。
【０１０８】
この昇降ガイド部３００を設けることにより、スライド枠体２０１のガイド突起２０５ａが、発電機Ｍ１を支持した支持枠体２００のガイド溝２０２ａに摺動自在に嵌合していることにより、発電機Ｍ１を昇降させる際の水平方向での振れを低減させることができる。これにより、ベローズタンク２５１のような簡易な構造のアクチュエータを採用することができ、コスト低減に寄与できる。
【０１０９】
支持枠体２００の底板２０４とスライド枠体２０１の底板２０７との間には、復帰バネ２０８が介設されている。
復帰バネ２０８は例えばコイルスプリングからなるものであり、スライド枠体２０１を上方に向けて弾性的に付勢している。換言すると、スライド枠体２０１を電磁カップリングＤ方向に弾性的に付勢している。
【０１１０】
スライド駆動機構２５０は、ベローズタンク２５１，送排気パイプ２５２を有しており、送気ポンプＰ（図１１参照）による空気圧力を利用してスライド枠体２０１を上下方向でスライド（摺動）する機能を有している。
【０１１１】
ベローズタンク２５１は、内部の空気圧の増減に従って上下方向で弾性的に変形できるように、周壁を蛇腹形に成型した円筒体形にして形成されており、下端面２５１ａを底板２０７に当接させてスライド枠体２０１の内部に収容されている。
【０１１２】
送排気パイプ２５２は、前述の載置台１８に内設されており、支持枠体２００の底板２０４とスライド枠体２０１の底板２０７とを貫通して、一端部がベローズタンク２５１に接続され、また、他端部が送気ポンプＰに接続されている。これにより、ベローズタンク２５１の内部に対して空気を送気，排気することができるようにしている。
なお、送気ポンプＰは、前述した載置台１８付近の地上等に設置されて、ベローズタンク２５１に対する空気の送気，排気を行うようになっている。
【０１１３】
ベローズタンク２５１は、取付枠２５３によってスライド枠体２０１の内部で規制されている。
取付枠２５３はコ字形に形成されており、スライド枠体２０１の側板２０５と支持枠体２００の側板２０２との下端部寄りに嵌合されて、一部がスライド枠体２０１の内部に突出した基枠２５４と、基枠２５４に固定されてベローズタンク２５１の上端面に当接する座板２５５とからなる。
上記の構成によれば、電磁カップリングＤ付近に特別な部材が配置されないため、直線翼型垂直軸風車、発電機Ｍ１（Ｍ２）の設置間隔の短縮化が阻害されることはない。
【０１１４】
上記した発電機Ｍ１（Ｍ２）は、送気ポンプＰをコントローラＣにより制御することにより、ピニオン３０（３１）の回転力を発電機Ｍ１（Ｍ２）に伝達し、また、伝達を解除するようになっている。
【０１１５】
電磁カップリングＤのピニオン３０を非噛合位置（ロ）に移動するには、図１１に示すように、スライド駆動機構２５０の送気ポンプＰを駆動して送排気パイプ２５２から空気をベローズタンク２５１に送気する。
空気が送気されたベローズタンク２５１は、上下方向に伸張して支持枠体２００の内部でスライド枠体２０１を下方に摺動させる。この結果、スライド枠体２０１に収容されている発電機Ｍ１が下降して、電磁カップリングＤのピニオン３０を非噛合位置（ロ）に移動する。
【０１１６】
他方、電磁カップリングＤを噛合位置（イ）に移動させるには、図１２に示すように、送気ポンプＰの駆動を停止してベローズタンク２５１の空気を送排気パイプ２５２から排気する。
空気が排気されたベローズタンク２５１は、上下方向に収縮して、支持枠体２００の内部でスライド枠体２０１を上方に摺動させる。この結果、スライド枠体２０１に収容されている発電機Ｍ１が上昇して、電磁カップリングＤのピニオン３０を噛合位置（イ）に移動する。
なお、スライド枠体２０１の上昇は、復帰バネ２０８によって助勢される。従って、ベローズタンク２５１から空気を積極的に吸引排気しなくても、高速に電磁カップリングＤのピニオン３０を噛合位置（イ）に移動することができる。
【０１１７】
この構成では、スライド駆動機構２５０によりスライド枠体２０１とともに発電機Ｍ１自体を摺動させているため、全体が特に径方向（図面の横方向）で複雑化，大型化するのを避けることができ、従って、直線翼型垂直軸風車を採用した風力発電システムに適するように簡素化，小型化されることになる。
【０１１８】
なお、相対的に時間の長い電磁カップリングＤの接続時に送気ポンプＰの駆動を停止するようにしているため、電磁カップリングＤの断続のためのスライド駆動機構２５０の駆動エネルギが低減され、例えばより小さい容量の送気ポンプＰを採用することができる。
また、非接触式の電磁カップリングＤを採用しているので断続の動作域が短く、このため、電磁カップリングＤの断続を高速に行うことができるとともに、スライド駆動機構２５０の駆動エネルギの低減にも役立つ。
さらに、空気圧力を利用したベローズタンク２５１を採用しているので、機械的摩擦が生じないため、発電機Ｍ１周りでの無用の熱，静電気の発生を防止することができる。
【０１１９】
図１４，図１５は、他例に係る昇降ガイド部を備えた回転力伝達機構を示すものであり、図１４は、他例に係る昇降ガイド部を備えた回転力伝達機構の断面図、図１５は、図１４に示す他例に係る昇降ガイド部を備えた回転力伝達機構の動作を示す説明図である。なお、図１１〜１３に示すものと同等とのものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【０１２０】
他例に係る昇降ガイド部を備えた回転力伝達機構は、図１１〜１３に示す取付枠２５３を省略し、スライド枠体２０１の天板２０６と支持枠体２００の天板２０３との間に復帰バネ２０８を介装して、スライド枠体２０１を弾圧して電磁カップリングＤとは逆の方向に付勢した構成のものである。
【０１２１】
電磁カップリングＤのピニオン３０を非噛合位置（ロ）に移動するには、図１５に示すように、スライド駆動機構２５０の送気ポンプＰの駆動を停止してベローズタンク２５１の空気を送排気パイプ２５２から排気する。
空気が排気されたベローズタンク２５１は、上下方向で収縮して、支持枠体２００の内部でスライド枠体２０１をスライド降下させる。この結果、スライド枠体２０１に収容されている発電機Ｍ１が降下して、電磁カップリングＤのピニオン３０を非噛合位置（ロ）に移動する。
なお、スライド枠体２０１のスライド降下は、復帰バネ２０８によって助勢される。従って、スライド駆動機構２５０のベローズタンク２５１から空気を積極的に吸引排気しなくても、電磁カップリングＤを高速に切断することができる。
【０１２２】
他方、電磁カップリングＤを噛合位置（イ）に移動させるには、図１４に示すように、送気ポンプＰを駆動して送排気パイプ２５２からベローズタンク２５１に空気を送気する。
空気が送気されたベローズタンク２５１は、上下方向に伸張して、支持枠体２００の内部でスライド枠体２０１をスライド上昇させる。この結果、スライド枠体２０１に収容されている発電機Ｍ１が上昇して、電磁カップリングＤのピニオン３０を噛合位置（イ）に移動する。
図１１〜１３において説明した一例に係る昇降ガイド部を備えた回転力伝達機構よりも、全体の構造をより簡素化，小型化することができる。また、図示した各例の他に、スライド駆動機構２５０に油圧力を利用することも可能である。
【０１２３】
なお、本発明は前述した実施形態に限るものではなく、次のような変形実施が可能である。
ａ）前述した実施形態においては、発電機接離手段が、算出した周速比に基づいて、１台目の発電機とブレードとの接離を行う例について説明したが、接離用データ取得手段により、風速計から出力された風速値を取得するとともに、発電機接離手段が、上記取得した風速値に基づいて、１台目の発電機とブレードとの接離を行うようにしてもよい。
【０１２４】
ｂ）前述した風力発電装置に、各発電機に流れる電流値を計測する電流計を設けておき、接離用データ取得手段が電流計から出力された電流値を取得するとともに、発電機接離手段が、２台目以降の発電機の発電機とブレードとの接離を、上記取得した各発電機に流れる電流値に基づいて行うようにしてもよい。
【０１２５】
ｃ）上述した実施形態においては、２台目の発電機Ｍ２を他励磁式のものを採用しているとともに、１台目の発電機Ｍ１により２台目の当該発電機Ｍ２を励磁するようにした例について説明したが、３台以上の発電機を設けている場合、２台目以降の他励磁方式の発電機を、ブレードに接続されている他の発電機によって励磁すればよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る風力発電システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】風車本体の一部を断面にして示す正面図である。
【図３】同上の風車本体の平面図である。
【図４】一例に係る回転力伝達機構を模式的に示すものであり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は、２つのピニオンのうちの一方のものを噛合い位置に移動させた状態の正面図である。
【図５】閾値を説明するための説明図である。
【図６】２台の発電機を設けた場合の動作を示すフローチャートである。
【図７】２台の発電機を設けた場合の動作を示すフローチャートである。
【図８】他例に係る風車本体の一部を断面にした正面図である。
【図９】３台の発電機を設けた場合の接離動作の一部を示すフローチャートである。
【図１０】他例に係る回転力伝達機構の一部を断面にして示す正面図である。
【図１１】一例に係る昇降ガイド部を備えた回転力伝達機構の断面図である。
【図１２】図１１に示す一例に係る昇降ガイド部を備えた回転力伝達機構の動作を示す説明図である。
【図１３】図１３は図１１に示すＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図１４】他例に係る昇降ガイド部を備えた回転力伝達機構の断面図である。
【図１５】図１４に示す他例に係る昇降ガイド部を備えた回転力伝達機構の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１２７】
２５                  ブレード
３６                  風速計
３７                  回転数検出センサ
３９                  記憶部（外部メモリ）
Ｃ１                  接離用データ取得手段
Ｃ２                  周速比算出手段
Ｃ３                  第一の判定手段
Ｃ４                  発電機接離手段
Ｃ５                  励磁手段
Ｃ６                  第二の判定手段
Ｄ                    電磁カップリング
Ｅ，Ｇ，Ｈ            回転力伝達機構
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３      発電機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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