(57)【要約】  本発明は、幹部（１０）と、当該幹部（１０）から延びる複数の枝部（２０、２１、２２、２３）とを備える風力発電機（１００）に関する。  風力発電機（１００）は、異なる上記枝部に設けられるとともに、各タービンが垂直方向に設けた回転軸（４０、４０’、４０’’、４０’’’）を有する複数のタービン（３１、３２、３３、３４、３５、３１’、３１’’、３１’’’）と、各タービンの内部に設けられるとともに、当該タービンの上記回転軸に設けられた発電機（５０、５０’）とを備えることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
幹部と、当該幹部から延びる複数の枝部とを備えた風力発電機であって、
−異なる上記枝部に設けられるとともに、それぞれが垂直方向に設けた回転軸を有する複数のタービンと、
−各タービンの内部に設けられるとともに、当該タービンの上記回転軸に設けられた発電機とを備えることを特徴とする風力発電機。
【請求項２】
各タービンは、上記回転軸から延びる少なくとも２つの湾曲部を有し、各湾曲部はそれぞれ上記回転軸に隣接する開口部を備え、
さらに上記発電機は、上記発電機と上記開口部の縁との間に間隙が形成されるように上記タービンの内部に収容されていることを特徴とする請求項１に記載の風力発電機。
【請求項３】
上記タービンのうちの少なくともいくつかが、長手方向の軸が上記タービンの上記回転軸と一致する魚雷形状を有することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の風力発電機。
【請求項４】
上記タービンのうちの少なくともいくつかが、上記開口部を形成するように相互にオフセットされた少なくとも２つの半円筒形の湾曲部を有したサボニウス型タービンであることを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載の風力発電機。
【請求項５】
８０台から１５０台のタービンを備え、各タービンは湾曲部を有し、その合計表面積が８ｃｍ２から６４ｃｍ２であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の風力発電機。
【請求項６】
上記タービンのうちの少なくともいくつかが、上記タービンの上記回転軸の２点で固定された補剛フレームを備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の風力発電機。
【請求項７】
上記補剛フレームが、上記タービンの各湾曲部の外縁に沿って形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の風力発電機。
【請求項８】
各タービンは、木の葉の形状に似た形状を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の風力発電機。
【請求項９】
各タービンが、ポリカーボネート、ポリエチレン、好ましくは非酸化性である金属、鋼、または竹のような木材の中から選択された材料で作製されることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の風力発電機。
【請求項１０】
上記発電機が、上記タービンの上記回転軸に搭載された、環形状で、かつ永久磁石を備えた少なくとも１つのローターと、上記タービンのフレームに搭載された、環形状で、かつ上記ローターの上記永久磁石と作用するように設けられたコイルを備えたステーターとを有することを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の風力発電機。
【請求項１１】
上記発電機は２つの同形のローターを備え、各ローターは、当該ローターの永久磁石に面したコイルを各面に有する上記ステーターのそれぞれの面に対して配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の風力発電機。
【請求項１２】
上記永久磁石が上記ローターの縁に配置され、上記コイルも上記ステーターの縁に配置されていることを特徴とする請求項１０または請求項１１のいずれかに記載の風力発電機。
【請求項１３】
少なくとも１つのタービンを支持する少なくとも１つの管を備え、上記少なくとも１つの管は、枝部に搭載されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の風力発電機。
【請求項１４】
上記少なくとも１つの管が、上記枝部に着脱可能に搭載されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の風力発電機。
【請求項１５】
各枝部が複数のタービンを備えることを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載の風力発電機。
【請求項１６】
上記枝部が上記幹部に着脱可能に搭載されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１５のいずれかに記載の風力発電機。
【請求項１７】
上記幹部が１つの部品として製造され、上記枝部のための複数の接合部分を備え、これらの接合部分が上記幹部に沿って異なる高さかつ異なる角度位置に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載の風力発電機。
【請求項１８】
上記幹部が複数の部品によって構成され、上記各部品は枝部のための少なくとも１つの接合部分を備え、上記接合部分は上記幹部に沿って異なる高さかつ異なる角度位置に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載の風力発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力タービンとしても知られている風力発電機は、風力エネルギーから電力を生産する発電機である。
より詳細には、本発明は、幹部および当該幹部から延びる複数の枝部を備える風力発電機に関する。
そのような風力発電機は、実際の木に似ており、視覚的影響を最小限に抑えつつ景観に溶け込むことができる。
国際公開第２０１１／１３２１３０号（特許文献１）は、この場合はモミの木の形状のような風力発電機を提案しており、タービンは幹部に収容されている共通軸に搭載され、発電機のローターを形成している。
そのような設計において、発電機の不具合は電力生産の完全なシャットダウンを意味する。
この問題は、他の設計を用いて回避することができる。
【０００３】
例えば、米国特許出願公開第２０１０／０２８９２６９号（特許文献２）は、別の木に似せた風力発電機を提案している。１つの実施形態では複数のタービンが設けられており、それぞれのタービンが当該タービンの近くに設置された発電機に関連付けられている。
このようにすることで、もし発電機が故障しても、依然として電力を生産することができる。
これを実現するために、発電機は水平に配置されている枝部の端部において、当該枝部の内部に搭載されている。またプロペラ形状のタービンは発電機のローターの軸に搭載されたハブを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１１／１３２１３０号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／０２８９２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この配置は技術的および美観的な理由で最適ではない。
また各プロペラ状のタービンは、上記タービンを支持するアームに関して放射状に延びるブレードを有する。この配置は、風によって回転可能である水平のプロペラ・シャフトを得るために必要である。その結果、半径方向の寸法が大きくなり、異なるタービンを相互に配置する可能性を制限する。
さらに特許文献２は、同一の枝部に位置する２つのタービン間の遮蔽効果を回避するため、これらのタービンを各枝部の端部のみに設置しているものと推察され、木の形に例えるのが困難な全体形状となっている。
さらに、枝部自体の内部に発電機を設置することによって、容易に冷却が行えず、過熱のリスクを増大させるという問題がある。
本発明の１つの目的は、これらの問題のうちの少なくとも１つを克服することである。具体的には、タービンの形状が各タービンの動作可能時間を最適化し、かつ発電機の不具合のリスクを低減させる風力発電機を提供するものである。
さらに本発明の別の目的は、タービンの形状およびそれらのそれぞれの配置が、異なるタービン間の遮蔽効果を最小化するように最適化された風力発電機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
これらの目的を達成するために、本発明は、幹部と、当該幹部から延びる複数の枝部とを備えた風力発電機であって、
−異なる上記枝部に設けられるとともに、それぞれが垂直方向に設けた回転軸を有する複数のタービンと、
−各タービンの内部に設けられるとともに、当該タービンの上記回転軸に設けられた発電機とを備えることを特徴としている。
【０００７】
また、本発明に従う風力発電機は、１つまたは複数の以下の特徴を単独でまたは組み合わせて含んでいてもよい。
各タービンは、上記回転軸に沿って延びる少なくとも２つの湾曲部を有し、これらの湾曲部は上記回転軸に隣接する開口部を備え、発電機は、当該発電機と開口部の縁との間に間隙が形成されるようにタービンの内部に収容されるようになっている。
タービンのうちの少なくともいくつかは、長手方向の軸がタービンの回転軸と一致する魚雷形状を有している。
タービンのうちの少なくともいくつかは、上記開口部を形成するように相互にオフセットされた少なくとも２つの半円筒形の湾曲部を有したサボニウス（Ｓａｖｏｎｉｕｓ）型タービンとなっている。
風力発電機は８０台から１５０台のタービンを備え、各タービンは合計表面積が８ｃｍ２から６４ｃｍ２である湾曲部を有している。
タービンのうちの少なくともいくつかは、タービンの回転軸の２点で固定された補剛フレームを備えている。
上記補剛フレームはタービンの各湾曲部の外側輪郭の外縁に沿って形成されている。
各タービンは木の葉の形状に似た形状を有している。
各タービンは、ポリカーボネート、ポリエチレン、好ましくは非酸化性である金属、鋼、または竹のような木材の中から選択された材料で作製されている。
発電機は、タービンの回転軸に搭載された、環形状で、永久磁石を備える少なくとも１つのローターと、タービンのフレームに搭載された、環形状で、かつローターの永久磁石と作用するように設けられたコイルを備えるステーターとを有している。
発電機は２つの同形のローターを備え、各ローターは、当該ローターの永久磁石に面するコイルを各面に有するステーターのそれぞれの面に対して配置されている。
永久磁石はローターの縁に配置されており、コイルはステーターの縁に配置されている。
発電機は、少なくとも１つのタービンを支持する少なくとも１つの管を備え、上記管は枝部に設けられている。
上記少なくとも１つの管は上記枝部に着脱可能に設けられている。
各枝部は、複数のタービンを備えている。
枝部は、幹部に着脱可能に設けられている。
幹部は１つの部品として製造されるとともに、上記枝部のための複数の接合部分を備えており、これらの接合部分は、幹部に沿って異なる高さかつ異なる角度位置に設けられている。
幹部は複数の部品によって構成され、各部品は枝部のための少なくとも１つの接合部分を備え、上記接合部分は、幹部に沿って異なる高さかつ異なる角度位置に配置されている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明による風力発電機の正面図である。
【図２】図１の風力発電機において使用され得る本発明の例示的なタービンの斜視図である。
【図３】図１の風力発電機において使用され得る本発明の別の例示的なタービンの斜視図である。
【図４】図１の風力発電機において使用され得る別の例示的なタービンの上面図および斜視図である。
【図５】図１の風力発電機において使用され得る別の例示的なタービンの側面図および２つの断面図である。
【図６】図５に示されるタービンの変形例である。
【図７】図５に示されるタービンの出力曲線である。
【図８】他の添付図面に示される任意のタービンで使用され得る発電機の分解図である。
【図９】図３に示されるようなタービンを有する、図１に示される風力発電機の他の実施例の斜視図である。
【図１０】本発明による別の風力発電機の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
添付の図面を参照してなされる以下の説明を読むことにより、本発明はよりよく理解され、本発明の他の目的、特徴、および利点は、より明らかとなるであろう。
本発明による風力発電機１００は、図１に示される。この風力発電機１００は、幹部１０および幹部１０から延びる複数の枝部２０、２１、２２、２３を備える。
図１において、幹部１０は、さまざまな枝部２０、２１、２２、２３を形成する管のセットにより形成されている。しかしながら、風力発電機１００は枝部２０、２１、２２、２３が搭載される単一の部品として製造された幹部を有することができる。
他方、他の変形例では、風力発電機１００は各枝部２０、２１、２２、２３がそれぞれ専用の部品に設けられており、当該部品を相互に連結することで上記幹部１０を形成することも可能となっている。
好ましくは、枝部２０、２１、２２、２３は単一の部品または複数の部品から構成された幹部１０に着脱可能に搭載されている。幹部１０に枝部２０、２１、２２、２３、２４を着脱可能に設けることで、メンテナンスを容易にすることができる。
【００１０】
各枝部２０、２１、２２、２３、２４は、少なくとも１つのタービンを備え、例えば枝部２０は３１、３２、３３、３４、３５で示される５台のタービンを有している。
風力発電機１００のタービン３１、３２、３３、３４、３５は、それらの回転軸４０が垂直方向を向くように配置されている。
各タービン３１、３２、３３、３４、３５はそれぞれ発電機５０を備えており、各発電機５０はローターおよびステーターを備えている。タービン３１、３２、３３、３４、３５の回転軸４０は上記ローターの長手方向の軸（回転中心）に一致しており、すなわち上記発電機５０の長手方向の軸に一致している。
したがって、発電機のうちの１つが故障した場合、風力発電機１００は電力を生産し続けることができる。
【００１１】
発電機５０はタービン３１、３２、３３、３４、３５の内部に設けられている。このことにはいくつかの利点がある。
発電機５０をタービン３１、３２、３３、３４、３５の内部に設けることによって、発電機５０は風にさらされ、これにより冷却が促進され、故障のリスクが低減される。
さらに発電機５０をタービン３１、３２、３３、３４、３５の内部に設けることで、タービン３１、３２、３３、３４、３５および発電機５０によって形成される各アセンブリを強固にすることができる。これにより、高い耐風性のために必要とされる剛性の制約条件を満たすことができる。
その結果、タービン３１、３２、３３、３４、３５の回転軸４０の直径を、発電機５０の存在なしに同一の剛性を得るために必要とされる直径に比べて小さくすることができる。つまりタービン３１、３２、３３、３４、３５の半径方向の寸法を小さくして、別のタービンに及ぶ遮蔽効果を低減することができる。遮蔽効果が低減されることにより、全てのタービンが風にさらされることを保証しつつ、風力発電機１００のタービンの数を増加させることが可能となる。
発電機５０は、特に費用の制約条件に関する選択に基づいて、ＡＣ発電機またはＤＣ発電機であってもよい。
【００１２】
図２は、垂直方向に設けられた回転軸４０を備え、かつ本発明において使用可能な第１の例のタービン３１を示している。
このタービン３１は、タービン３１の長手方向の軸に沿って延びる２つの湾曲部３１０、３１１を有する。その長手方向の軸はタービン３１の回転軸４０と一致している。
上記湾曲部３１０、３１１は、よりよく風を捉えるように湾曲していることが望ましい。これにより、タービン３１が回転抵抗を上回るための閾値を低くすることができる。
この効果は、特に上記特許文献２に記載された水平軸を備えるプロペラ形状のタービンが同等の規模を有するとした場合、当該特許文献２の構成と比較することでより良く理解することができる。
それによって、風力発電機１００の動作可能時間およびその性能は向上する。
また、湾曲した形状は、葉の形に類似するという利点を有する。したがって風力発電機１００は周辺の景観へよりよく溶け込む。
【００１３】
さらにタービン３１の各湾曲部３１０、３１１は、タービン３１の回転軸４０に隣接する開口部３１２、３１３を有する。これにより発電機５０はタービン３１の２つの湾曲部３１０、３１１の間に収容されている。
発電機５０および開口部３１２、３１３は、上記発電機５０と上記開口部３１２、３１３の縁との間に間隙３１４が形成されるように配置されている。このため、発電機５０はタービン３１の軸周りの回転を妨げないようになっている。
さらに、この間隙３１４は特別な利点を提供する。つまり、タービン３１における２つの湾曲部３１０、３１１のうち、一方の湾曲部３１０に風が当たった場合、風の一部はこの間隙３１４に突入し、他方の湾曲部３１１との相互作用を可能にする。
これにより、タービン３１が回転抵抗に反して動作させることが可能となる風速の閾値をさらに少し低くすることができ、風力発電機１００の動作可能時間およびその性能をさらに向上させることができる。
このことは、タービン３１の２つの湾曲部３１０、３１１の相互作用効果を強化する。
【００１４】
図２に示すタービンはらせん状の外縁３１０ａ、３１１ａを有する２つの湾曲部３１０、３１１を有するが、他の形状のタービンも考えられる。
図３を用いて、垂直方向に設けられた回転軸を有する第２の例のタービンを以下に説明する。
この例において、タービン３１’の２つの湾曲部３１０’、３１１’は、らせん状の外縁３１０’ａ、３１１’ａを有するとともに、タービン３１’の回転軸と一致する長手方向の軸を有した魚雷形状を有している。
したがって、図２に示される実施形態とは違って、各湾曲部３１０’、３１１’の半径は、タービン３１’の回転軸４０’に沿って一定ではなく、またタービン３１’の形状はより一層木の葉の形状に合致するようになっている。
発電機５０’は、各湾曲部３１０’、３１１’に形成した開口部３１３’によって、タービン３１’の２つの湾曲部３１０’、３１１’の間に搭載されている。
さらに、タービン３１’を強化するために補剛フレーム６０’を設けてもよい。この補剛フレーム６０’は、例えばタービン３１’の回転軸４０’の２点で取り付けられる。
半径方向の寸法および他のタービンに及ぼす遮蔽効果を低減させるために、補剛フレーム６０’をタービン３１’の２つの湾曲部３１０、３１１’の外縁３１０’ａ、３１１’ａに沿って形成することが望ましい。
また、そのような補剛フレーム６０は、図２に示すタービン３１に設けられていてもよい。
【００１５】
図４に示す第３の例におけるタービン３１’’は、上述のような補剛フレーム６０の可能性を有しつつ、タービン３１’’の２つの湾曲部３１０’’、３１１’’の外縁３１０’’ａ、３１１’’ａが直線である、単純な「サボニウス」型のタービンを示している。
しかしながら、この解決策は美的観点からあまり有利ではない。図４において、タービン３１’’は、左側の上面図、および右側の斜視部に示されている。Ｄは直径であり、ｈは高さであり、ｅは軸周囲の湾曲した部分間のオフセットである。
従来公知のように、「サボニウス」タービンはそれぞれ半円筒形状を有しており、タービン３１’’は、相互にオフセットしてそれらの間に開口部を形成した２つの湾曲部と、垂直方向に設けられた回転軸４０’’とを有している。
【００１６】
図５に示す第４の例のタービンは、図４のタービン３１’’の変形例を示している。
具体的には、相互にオフセットされた開口部を形成し、当該開口部に風が通ることを可能にする２つの半円筒状の湾曲部３１０’’’、３１１’’’を有した、「サボニウス」型のタービンとなっている。
しかしながら、タービンの湾曲部３１０’’’、３１１’’’の外縁３１０’’’ａ、３１１’’’ａは、外へ向かって膨出している。換言すれば、これは、魚雷形状の外縁３１０’’’ａ、３１１’’’ａを有する「サボニウス」型のタービンとなっている。
魚雷形状は、その長手方向の軸がタービンの回転軸４０’’’と一致するような形状を有している。
【００１７】
このように、上述した各例のタービンは２つの湾曲部を有している。
そのような場合において、これらの湾曲部は対称性が最適なタービン動作を保証するので、タービンの回転軸に関して対称的に配置することが望ましい。
しかしながら、タービンの回転軸に沿って延びる２つを超える湾曲部を有したタービンもあり得る。
この場合、タービンの回転軸に取り付けられた、もしくは回転軸に成形されたタービンの湾曲部は、回転軸の周囲に等間隔で設けることが望ましく、これにより最適なタービンの動作を保証することができる。
全ての場合において、上述のタービンは、タービンの回転軸に沿って延びる複数の湾曲部と共に、発電機を収納するために、これらの湾曲部に形成されおよびタービンの回転軸に隣接する開口部を備えている。
これらの開口部は、タービンの湾曲部における任意の場所に形成することができる。図２では回転軸４０に沿ってタービン３１の湾曲部３１０、３１１の中心に開口部３１２、３１３が形成されている。図３ではタービン３１’の湾曲部３１０、３１１’の下部領域に偏心した位置に開口部３１３’が形成されている。
【００１８】
最後に、図６はタービンを形成する２つの湾曲部３１０’’’、３１１’’’の下端部に開口部を設けた構成を示している。
図６は、図５の変形例であり、本図ではタービンの湾曲部３１０’’’、３１１’’’の延長部がタービンの内部の中空の内部容積部３２０’’’を画定し、これにより発電機が収納可能になっている。したがって、タービンの羽根部はこの内部容積部３２０’’’内には存在しない。
図２、図３、または図４に示されるさまざまなタービンは、底部にそのような延長部を有していてもよい。
【００１９】
「サボニウス」型に基づくタービン、換言すると、図４および図５に示すタービンにおいて、「サボニウス」型の一部でありかつ風が一方のブレードから他方のブレードへ進むことを可能にする開口部３００’’、３００’’’には、タービンの湾曲部に図２または図３に示されるような穴を開けることなく、発電機を収納することが可能である。
つまり開口部３００’’（または３００’’’）は、図２および図３のタービンにおいて、図２の２つの開口部３１２、３１３を連結して形成した開口部に相当する。
垂直方向に設けた回転軸を有するタービンの他の型が考えられ、「ダリウス（Ｄａｒｒｉｅｕｓ）」型のタービンまたは「ダリウス」および「サボニウス」の技術を結び付けたものを考えることができる。
これらのタービン形状の場合、タービンの各湾曲部に開口部は形成されないが、発電機は依然として風の動きにさらされている。これらの解決策は、可能ではあるものの、例えば図２および図３において説明したものほど有利ではない。
【００２０】
典型的には、図２および図３に示されるようなタービン３１、３１’は、約６００ｃｍ２の風接触表面積を有することができる。例えば、図２または図３のタービン３１、３１’の場合、この表面積は、約４０ｃｍの高さおよび約１５ｃｍの幅を有するタービンにより得ることができる。
これにより、タービンの回転は２ｍ／ｓ未満、またはさらに１ｍ／ｓ未満の風速で開始する。
さらに、タービン３１、３１’が約６００ｃｍ２の表面積を有する場合、約３００台のタービンによっておよそ３ｋＷの合計出力を提供することに注目されたい。
【００２１】
これに対し、図４、図５または図６に示されるタービンは、図２または図３に示されるタービンよりも、同等の表面積での出力発生量の点で効率的である。
つまり、約３ｋＷの合計出力を得るために、８０台から１５０台の間のタービンを設ければよく、このとき各タービンの風捕捉表面積は８ｃｍ２から６４ｃｍ２である。風捕捉表面積は、タービンを形成する全ての湾曲部の合計表面積に相当する。
より正確には、少なくとも３ｋＷを供給するために、８０台から１２０台のタービンの使用が想定され、各タービンは１０ｃｍ２から２０ｃｍ２のブレード表面積を有する。実際には、これは高さ約８ｍの木を構成する。
また、少なくとも３ｋＷを供給するために、１２０台から１５０台のタービンの使用も想定され、その場合各タービンは１０ｃｍ２から２０ｃｍ２のブレード表面積を有する。実際には、これは高さ約１２ｍの木を構成する。
【００２２】
図５のタービン３１’’’の性能は、ｌ１＝１４５ｍｍ、ｌ２＝３１０ｍｍ、およびｌ３＝２４７ｍｍとした場合、図７に表されている。幅ｌ１はタービン３１’’’の上端部の幅を、幅ｌ２はその最大幅を、幅ｌ３はタービン３１’’’の下端部の幅を示している。
このタービンは、図８を参照して以下に説明されるように、タービンの土台に配置されている１台の発電機５０と関連付けられており、当該発電機５０のローターの半径は、ここではｒ＝９５ｍｍである。
図７は、速度比λの関数として、タービンの出力係数ＣＰの漸進的変化を示す。
出力係数ＣＰは、タービンによって生み出される実出力（Ｐｔｕｒｂｉｎｅ）の、風から引き出され得る最大出力（Ｐｗｉｎｄ）に対する比、すなわちＣＰ＝Ｐｔｕｒｂｉｎｅ／Ｐｗｉｎｄである。
タービンの出力は、測定されたデータである。
風から引き出され得る最大出力は、以下のように表し得る。
Ｐｗｉｎｄ＝１／２＊ρａｉｒ＊Ｓ＊Ｖ３ 
ここで、ρａｉｒは空気密度、Ｓはタービンのブレードの合計表面積、Ｖは風速を示す。
速度比λは、以下のように定義される。
λ＝（ωｒ＊Ｒｒ）／Ｖ
ここで、ωｒは発電機のローターの回転の角速度を示し、これはタービンの回転軸の回転の角速度に相当するものとなっている。またＲｒは発電機のローターの半径を、Ｖは風速をそれぞれ示している。
一般に、このタービン３１’’’の幅ｌ１およびｌ３はゼロであり得ることに注目されたい。これは、例えば図６の長さｌ１に関する場合である。
【００２３】
タービンは、ポリカーボネート、ポリエチレン、好ましくは非酸化性である金属、鋼、または竹のような木材の中から選択された材料で作製されてもよい。
【００２４】
いくつかの添付図面は、発電機５０、５０’を概略的に示す。この発電機５０、５０’は、図８の分解図に示されるような特定の設計を有していてもよい。
ローターを形成する第１のディスク７１は、タービンの回転軸４０、４０’、４０’’、４０’’’に搭載することができる。この第１のディスク７１は、その縁に配置された複数の永久磁石７１０を備える。この縁に沿って隣接した永久磁石７１０は、極性（Ｎ／Ｓ）が交互になっている。したがって、「Ｎ」極性の磁石７１１および「Ｓ」極性の磁石７１２がある。
第２のディスク７２は、第１のディスク７１に対向して配置されている。この第２のディスク７２はステーターを形成し、タービンの支持フレーム（不図示）に、第２のディスク７２がタービンの回転軸４０、４０’、４０’’、４０’’’によって回転されないように搭載されている。そして上記第２のディスク７２は、第１のディスク７１に位置する永久磁石７１０と作用するように設けられたコイル７２０を有している。
また図８に示されるように、第１のディスク７１と同形の第３のディスク７３を設けるのが望ましい。この第３のローター７３は、タービンの回転軸に搭載されている。
ステーターとしての第２のディスク７２は、第１、第３ディスク７１、７３の間に配置されている。
上記第２のディスク７２は、当該第２のディスク７２の一方の面の縁に配置されて、上記第１のディスク７１の永久磁石７１０と作用するように設けられたコイル７２０と、当該第２のディスク７２の他方の面の縁に配置されて、第３のディスク７３の永久磁石７３０と作用するように設けられたコイル（図８では不可視）とを備えている。
コイルは、好ましくは、プリント回路に実装されている。
【００２５】
この型の発電機は、非常にコンパクトである。つまり最大数のステーター巻線および最大数の磁石または各ローターを収納可能となっており、特に放射方向にコンパクトにすることができる。
したがって、発電機は、他のタービンによって捕捉される風の量に影響するタービンの大型化を伴うことなく、タービンの湾曲部内に容易に収容することができる。
さらに発電機が薄いことから、タービンのブレード内に作られた開口部は相対的に細く、典型的には２〜３ｃｍ未満であり得る。このことは、１つのブレードからそこに形成された開口部を通って別のブレードへ風が進む可能性を残したまま、高いブレード表面積を維持することができる。つまり上記発電機のディスク形状はタービンの性能を維持するために特に適切なものとなっている。
【００２６】
図９は、図３に示されるようなタービンを有する、図１に示される風力発電機１００の他の実施例を示す。
風力発電機１００の枝部２０は、１つまたは複数のタービンを支持する１つまたは複数の管２０１、２０２が、好ましくは着脱可能に設けられている。例えば、管２０１は、図３のタービン３１’を支持している。
これらの管２０１、２０２を枝部２０に着脱可能に搭載することで、不具合が生じたときに、タービン３１’の取り外しが容易になる。
さらに、管２０１、２０２は、風力発電機１００上タービンのそれぞれの配置を任意に管理することが可能となる。
全てのタービンは、そのような管２０１、２０２によって枝部に搭載されていることが望ましい。
これにより、所望の形状の風力発電機を容易に得ることができる。風力発電機の形状を木の形状により似させることができるので、利点は美観に関するものである。また、これら管２００、２０１によって得られる配置は、タービン間の遮蔽効果を制限するため、技術面においても効果を得ることができる。
【００２７】
図１０は、本発明にかかる他の実施例の風力発電機１００’の上面図である。これは、上述したように、単一の部品から、もしくは複数の部品によって構成された幹部１０’を備えている。各枝部にはタービン３１’が備え付けられており、これらは例えば図４のものとなっている。
この型の幹部１０’は、タービン間の遮蔽効果を制限するように最も好適に分布させることのできる枝部のための接合部分を形成することを可能としている。
具体的には、図１０において、同一の高さに位置し、かつ幹部１０’の周囲の異なる角度位置に分布する複数の第１の枝部２０’、２１’、２２’が設けられている。
また風力発電機１００’は、幹部１０’の周囲の異なる角度位置に分布し、かつ上記複数の第１の枝部２０’、２１’、２２’よりも高い高さに位置する複数の第２の枝部２０１’、２１１’を有している。
さらに風力発電機１００’は、幹部１０’の周囲の異なる角度位置に分布し、かつ上記複数の第１の枝部２０’、２１’、２２’よりも低い高さに位置する複数の第３の枝部２０２’、２１２’を有している。
このように、幹部１０’を１つの部品として製造したとき、上記接合部分は幹部１０’に沿って異なる高さであって、かつ幹部１０’の周囲の異なる角度位置に配置されるようになっている。
幹部１０’を複数の部品によって構成した場合、各部品は枝部のための少なくとも１つの接合部分を有している。また各部品の接合部分は幹部１０’に沿って異なる高さかつ異なる角度位置に配置されるようになっている。
図９において説明した管２０１、２０２を使用する場合、上記タービン間の遮蔽効果を制限するために、さまざまなタービンの配置を行うことができる。
【００２８】
上記本発明は、幹部１０、１０’と、当該幹部１０から延びる複数の枝部２０、２１、２２、２３、２０’、２１’、２２’、２３’、２０１’，２１１’、２０２’、２１２’とを備えた風力発電機１００、１００’であって、
−異なる上記枝部に設けられるとともに、それぞれが垂直方向に設けた回転軸４０、４０’、４０’’、４０’’’を有する複数のタービン３１、３２、３３、３４、３５、３１’、３１’’、３１’’’と、
−各タービンの内部に設けられるとともに、当該タービンの上記回転軸に設けられた発電機５０、５０’とを備えることを特徴とする風力発電機１００、１００’に関連し得る。
上述の他の特徴は、これらの主要な特徴に結び付けられていてもよい。
【００２９】
さらに本発明は、幹部１０、１０’と、当該幹部１０から延びる複数の枝部２０、２１、２２、２３、２０’、２１’、２２’、２３’、２０１’，２１１’、２０２’、２１２’とを備えた風力発電機１００、１００’であって、
−異なる上記枝部に設けられるとともに、それぞれが垂直方向に設けた回転軸４０、４０’、４０’’、４０’’’を有する複数のタービン３１、３２、３３、３４、３５、３１’、３１’’、３１’’’と、
―上記タービンの上記回転軸４０、４０’、４０’’、４０’’’に搭載された、環形状で、かつ永久磁石７１０、７１１を備えた少なくとも１つのローター７１、７３と、上記タービンのフレームに搭載された、環形状で、かつ上記ローター７１、７３の上記永久磁石と作用するように設けられたコイル（７２０）を備えるステーター（７２）とを備える発電機（５０、５０’）とを備えることを特徴とする風力発電機１００、１００’に関連し得る。
この風力発電機の利点は、主として発電機のコンパクトな寸法に関連する。これは、上記タービンの性能または寸法に目に見える影響を与えることなく、発電機がタービンの内部に収容されることを可能にする。このことは、風力発電機の異なるタービン間の潜在的な相互作用の影響を制限する。この構成の他の利点は上述したものとなっている。
【００３０】
これらの主要な特徴は、以下の特徴と単独でまたは組み合わせて結び付けられ得る。
好ましくは、２つの同形のローターとしての第１、第３ディスク７１、７３を備える発電機が提供され、これらの第１、第３ディスク７１、７３の永久磁石７１０、７３０は、ステーターとしての第２ディスク７２のそれぞれの面に設けたコイルに対して配置されている。
一般に、各第１、第３ディスク７１、７３は、「Ｎ」極性の永久磁石と「Ｓ」極性の永久磁石とを交互に有する。また永久磁石は、好ましくは第１、第３ディスク７１、７３の縁に配置されている。
好ましくは、各発電機５０、５０’は、関係するタービンの内部に搭載されている。
好ましくは、各発電機５０、５０’は、タービンの下部の内部に搭載されている。
【００３１】
さらに、各タービン３１、３２、３３、３４、３５、３１’、３１’’、３１’’’は、上記回転軸から延びる少なくとも２つの湾曲部３１０、３１１、３１０’、３１１’を有していてもよく、これらの湾曲部は、上記回転軸に隣接する開口部３１２、３１３、３１３’を有し、また発電機５０、５０’は、発電機と開口部の縁との間に間隙３１４が形成されるようにタービンの内部に収容されている。
タービン３１’、３１’’’のうちの少なくともいくつか、好ましくはそれらの全てが、長手方向の軸がタービンの回転軸と一致する魚雷形状を有している。
タービンのうちの少なくともいくつか、好ましくはそれらの全てが、上記開口部を形成するように相互にオフセットされた少なくとも２つの半円筒形の湾曲部を有したサボニウス型タービンとなっている。
８０台から１５０台のタービンが提供されていてもよく、各タービンは湾曲部を有し、それらの合計表面積は、８ｃｍ２から６４ｃｍ２である。
タービンを形成する材料の特質は、上に規定したリストから選択され得る。
また、上述のように、補剛フレームが提供されていてもよい。
【００３２】
さらに、図９および図１０との関係で記載されるように、木の配置（管２００、２０１の存在、この管を枝に着脱可能に搭載すること、枝部を幹部に着脱可能に搭載すること、等）は、この本発明の他の定義に適用し得る。
風力発電機１００、１００’は、少なくとも１つのタービン３１、３２、３３、３４、３５、３１’、３１’’、３１’’’を支持する少なくとも１つの管２００、２０１を備えていてもよく、上記少なくとも１つの管は、枝部２０に搭載されている。
上記少なくとも１つの管２００、２０１は、上記枝部２０に着脱可能に搭載されていてもよい。
各枝部２０、２１、２２、２３は、複数のタービン３１、３２、３３、３４、３５、３１’、３１’’、３１’’’を備えていてもよい。
枝部２０’、２１’、２２’、２３’、２０１’、２１１’，２０２’、２１２’は、幹部１０’に着脱可能に搭載されていてもよい。
【００３３】
幹部１０’は、１つの部品として製造されていてもよく、上記枝部のための複数の接合部分を備え、これらの接合部分は、幹部１０’に沿って異なる高さかつ異なる角度位置に配置されている。
幹部１０’は、相互に取り付けられた複数の部品によって構成されていてもよく、各部品は枝部のための少なくとも１つの接合部分を備え、上記接合部分は、幹部１０’に沿って異なる高さかつ異なる角度位置に配置されている。
【００３４】
さらに本発明は、幹部１０、１０’と、当該幹部１０、１０’から延びる複数の枝部２０、２１、２２、２３、２０’、２１’、２２’、２３’、２０１’，２１１’、２０２’、２１２’とを備えた風力発電機１００、１００’であって、
−  異なる枝部に８０台から１５０台設けられ、垂直方向に設けた回転軸４０、４０’、４０’’、４０’’’と、相互にオフセットされてタービンにおける開口部を形成する少なくとも２つの半円筒形の湾曲部とを有するサボニウス型タービンであり、かつタービンの上記湾曲部分が８ｃｍ２から６４ｃｍ２の合計表面積を有するタービン３１、３２、３３、３４、３５、３１’、３１’’、３１’’’と、
−  各タービンの回転軸に搭載された発電機５０、５０’とを備えることを特徴とする風力発電機１００、１００’に関係してもよい。
タービンの本質的な特性（形状、表面積）およびタービンの数は、さまざまな美観的制約（葉の形状）および近隣のタービン間の遮蔽効果のような技術的制約を前提として、風力発電機によって生み出される電力を最大化させるように、注意深く選択される。
好ましくは、全てのタービンはサボニウス型タービンとすることができる。
この場合、各タービンは、長手方向の軸がタービンの回転軸と一致する魚雷形状を有していてもよい。
さらに、発電機５０、５０’はタービンの内部、例えばその下部に搭載され得る。
発電機５０、５０’がタービンの内部に収容されているとき、間隙３１４は、発電機と開口部の縁との間に設けられる。
【００３５】
さらに、発電機５０、５０’は、各タービンの回転軸４０、４０’、４０’’、４０’’’に搭載された環形状でかつ永久磁石７１０、７３０を備える少なくとも１つのローター（第１、第３ディスク７１、７３）と、タービンのフレームに搭載された環形状で、かつ上記ローター７１、７３の永久磁石と作用するように設けたコイル７２０を備えるステーター（第２ディスク７２）とを備えていてもよい。
好ましくは、２つの同形の第１、第３ディスク７１、７３を備え、上記第１、第３ディスク７１、７３は、当該ローターの永久磁石に面するコイルを各面に有した第２ディスク７２のそれぞれの面に対してそれぞれ配置された発電機を設けることができる。
好ましくは、永久磁石７１０、７３０はローターの縁に搭載されている。同様に、コイル７２０はステーター７２の縁に搭載されている。
【００３６】
タービンを形成する材料の特質は、上に規定したリストから選択され得る。
また、上述のように、補剛フレームが提供されていてもよい。
【００３７】
さらに、図９および図１０において説明した木の配置（管２００、２０１の存在、この管を木の上に着脱可能に搭載すること、枝部を幹部に着脱可能に搭載すること、等）は、この本発明の他の定義に適用され得る。
したがって、風力発電機１００、１００’は、少なくとも１つのタービン３１、３２、３３、３４、３５、３１’、３１’’、３１’’’を支持する少なくとも１つの管２００、２０１を備えていてもよく、上記少なくとも１つの管は、枝部２０に搭載されている。
上記少なくとも１つの管２００、２０１は、上記枝部２０に着脱可能に搭載されていてもよい。
各枝部２０、２１、２２、２３は、複数のタービン３１、３２、３３、３４、３５、３１’、３１’’、３１’’’を備えていてもよい。
枝部２０’、２１’、２２’、２３’、２０１’、２１１’、２０２’、２１２’は、幹部１０’に着脱可能に搭載されていてもよい。
幹部１０’は、１つの部品として製造されていてもよく、および上記枝部のための複数の接合部分を備え、これらの接合部分は、幹部に沿って異なる高さかつ異なる角度位置に配置されている。
幹部１０’は複数の部品によって構成されていてもよく、各部品は枝部のための少なくとも１つの接合部分を備え、上記接合部分は幹部に沿って異なる高さかつ異なる角度位置に配置されている。
【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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【国際調査報告】
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