(57)【要約】【課題】  低風速でも、円滑に回転して電力を出力することのできる発電機及びそれを含む風力発電装置を提供する。【解決手段】  風車で回転させる発電機において、複数のオルタネター発電機をその界磁ローターの回転軸を連結して用いるとともに、それらの各発電機の界磁ローターの界磁コイルを直列に連結して一体の多極発電機に形成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風車で回転させる発電機において、複数のオルタネター発電機をその界磁ローターの回転軸を連結して用いるとともに、それらの各発電機の界磁ローターの界磁コイルを直列に連結して一体の多極発電機に形成したことを特徴とする風車用多極発電機。
【請求項２】
風車で回転させる発電機において、複数のオルタネター発電機をその界磁ローター回転軸を連結して用いるとともに、それらの各発電機の界磁ローターを回転伝達手段を介して連結して一体の多極発電機に形成したことを特徴とする風車用多極発電機。
【請求項３】
風車と発電機を含む風力発電装置において、該発電機が請求項１又は２に記載の多極発電機であることを特徴とする風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風車用多極発電機及びそれを含む風力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
風力を利用した発電装置は、小型のものから大型のものまで広く利用されている。低風速での発電が可能な小型発電装置は、ビルの屋上や工場敷地、各種の空地等に設置し得るので、非常に便利である。
風力発電装置は、風車の動力を一般には、増速機を介して、発電機を回し発電するが、効率よく電力に変換するには、ダイレクトに風車の動力を発電機に供給することである。
低速回転の風車の動力を、低速回転の発電機により発電するには、多極式（ポール数の多い）発電機を用いることになるが、この多極式発電機の問題点は、一般に、５００Ｗ以上の電機子及び界磁ローター共にその直径を大きくすることが必要になる。
一般に、多極発電機を用いて風車動力の低速度、低トルク発電をしようとすると、トルクＴ＝ＦＲ（Ｆ重さ、Ｒ半径）であるから、電機子及び界磁ローターの半径Ｒが大きいと、低速度時で発電開始しようとしても、低トルクでは発電機の駆動を円滑に行うことができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、低風速でも、円滑に回転して電力を出力することのできる発電機及びそれを含む風力発電装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、以下の発明が提供される。
（１）風車で回転させる発電機において、複数のオルタネター発電機をその界磁ローターの回転軸を連結して用いるとともに、それらの各発電機の界磁ローターの界磁コイルを直列に連結して一体の多極発電機に形成したことを特徴とする風車用多極発電機。
（２）風車で回転させる発電機において、複数のオルタネター発電機をその界磁ローター回転軸を連結して用いるとともに、それらの各発電機の界磁ローターを回転伝達手段を介して連結して一体の多極発電機に形成したことを特徴とする風車用多極発電機。
（３）風車と発電機を含む風力発電装置において、該発電機が前記（１）又は（２）に記載の多極発電機であることを特徴とする風力発電装置。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の風力発電装置は、低風速、低トルクでの発電を可能にするものである。また、その発電機としては、小型自動車風オルタネター発電機を連結させて用いることができる。従って、本発明の風力発電装置は、ビルの屋上、工場敷地、各種の空地等に設置することができるので、非常に便利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明で用いるオルタネター発電機（以下、オルタネターとも言う）等を利用することができる。
【０００７】
本発明では、このようなオルタネター発電機を複数連結する。この場合の連結は、回転軸が縦軸又は横軸となる連結であるが、好ましくは縦軸となる連結である。
【０００８】
図１に、オルタネターを３機縦軸に連結合した発電機とその出力試験の配線図を示す。図２は、上記オルタネター３機を直列に配線した回路図を示す。これらの図１、図２において、各符号１、２、３はオルタネター、４、５はオルタネター各々を回転結合させるジョイント（ユニバーサルジョイント）、６は陽極（＋）、７は陰極（−）、８は界磁電流可変抵抗器、９は３６Ｖバッテリー、１０は界磁電流開閉器、１１は電流計、１２は電圧計、１３は出力調整用可変抵抗器、１４はオルタネターを各々結合する金具、１５は駆動プリー、１６は界磁電流調整器（レギレーター）、１７はガバナー電子スイッチ（オルタネターが一定回転以上になると、スイッチがＯＮになり、尚其の回転以下となると、スイッチがＯＦＦとなるガバナー電子スイッチ）を示す。
【０００９】
本発明の発電機において、プリー１５には、第１のオルタネター１の第１のローターの回転軸が連結され、第１のローター回転軸には、第２のオルタネター２の第２の回転軸が連結され、第２のローター回転軸には、第３のオルタネターのローター回転軸が連結される。
【００１０】
また、第１ローターの陽極（＋）は、第２のローターの陰極（−）に電気的に接続され、第２のローター陽極は第３ローターの陰極７に電気的に接続されている。
【００１１】
図１の発電機において、プリー１５を回転させると、第１のローター、第２のローター及び第３のローターが回転して第３のローターの陽極（＋）と第１のローターの陰極（−）との間に電力が発生する。
【００１２】
本発明においては、小型自動車用のオルタネターを用いることができる。この小型車用発電機は、電圧１３．５Ｖ、電流３０〜５０Ａを発電するのが一般的である。このものの界磁極ポール数は１２極でローター外径は８０〜１００ｍｍである。
【００１３】
オルタネター電圧１３．５Ｖ、電流５０Ａの３機を縦軸に連結合すると、その駆動トルクはＴ＝ＦＲ  ローター外径１００ｍｍを用いて、Ｒ＝５０ｍｍとなる（Ｆ＝重さ）。発電機の始動時は他励発電機であるから、界磁電流無しで、ローター自重がＦとなる。従って、発電機の駆動トルクは、一般多極発電機５００Ｗ以上のものに比して数分の１で始動できる。
【００１４】
オルタネター電圧１３．５Ｖ、電流５０Ａ３機を縦軸に連結合し発電すると、回転数２１００ｒｐｍで電圧、電流を直列接続で取出すと１３．５×３＝４０．５Ｖとなる。これを回転数１，５００ｒｐｍにすると、負荷可変抵抗（図１）のように出力回路に入れ調整すると、電流２５Ａとなり、出力Ｗ＝ＶＡであるから１３．５Ｖ×２５Ａ＝８１０Ｗとなる。
【００１５】
オルタネターは１２極であり、これを３機縦軸に連結合すると、３６極の多極発電機となる。従って、複数個のオルタネターを縦軸に結合することで電機子及び界磁ローターは一定の大きさでポール数は多くすることができる、又はその逆に、ポール数を少なくすることもできる、フレキシブルな多極発電機とすることが可能である。
【００１６】
オルタネター出力ＤＣ（直流）側（−）は、ボデアースとなっている。これを（−）側と本体（ボデ）間を絶縁して、２機以上のオルタネターを直列電気回路にする。
【００１７】
本発明の発電機は、風車の回転力によって、発電機のローター軸を回転させることによって発電させることができる。ローター回転軸は、風車の回転軸を直接ローター回転軸に連結させることによって回転させることができる他、風車の回転力を、慣用の回転伝達手段、例えば、プリー方式、チェン方式、ギア方式等によってローター回転軸に伝達させ、ローターを回転させることができる。
また、本発明で用いる風車の方式は特に制約されず、各種方式のものを用いることができる。
【００１８】
本発明によれば、例えば、オルタネターを自動車解体車より取り出し、これを再生改良し風力でエネルギーを生産する効率のよい多極発電機として安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】オルタネター発電機を３機縦軸に連結合した発電機とその出力試験の配線図を示す。
【図２】上記オルタネター３機直列に配線した回路図を示す。
【符号の説明】
【００２０】
１、２、３  オルタネター発電機
４、５      オルタネター各々回転結合させるジョイント（ユニバーサルジョイント）
６          陽極（＋）
７          陰極（−）
８          界磁電流可変抵抗器
９          ３６Ｖバッテリー
１０          界磁電流開閉器
１１          電流計
１２          電圧計
１３          出力調整用可変抵抗器
１４          オルタネターを各々結合する金具
１５          駆動プリー
１６          界磁電流調整器（レギレーター）
１７          ガバナー電子スイッチ
【図１】
2005312246.tif 000003
【図２】
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