(57)【要約】【課題】風速がゼロ近傍の微風から定格を越える強風まで、広い風速範囲に亘って、発電可能な風力発電機の提供。【解決手段】水平軸風車１Ｈのブレード２１Ｈ〜２３Ｈの半径方向外方に枠体３Ｈを配置し、ブレード２１Ｈ〜２３Ｈの半径方向外方端部に永久磁石４１〜４３を設け、枠体３Ｈの半径方向内周面の前記永久磁石４１〜４３と相対する位置に複数の電磁石Ｍ１〜Ｍ１２を設け、前記電磁石Ｍ１〜Ｍ１２のコイルへの電力供給を制御する制御手段７を設け、該制御手段７は、前記計測手段６で計測された風速或いはブレード２Ｈの回転速度が閾値未満の場合には前記電磁石Ｍ１〜Ｍ１２の極性が前記永久磁石４１〜４３と反撥し合う極性となる様に電力を供給し、風速或いはブレード２Ｈの回転速度が閾値以上である場合には前記電磁石Ｍ１〜Ｍ１２には電力を供給しない制御を行う様に構成されている。垂直軸風車１Ｖについても、同様に適用できる。【選択図】図１
2005094936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平軸風車を有し、該水平軸風車のブレードの半径方向外方に枠体を配置し、ブレードの半径方向外方端部に永久磁石を設け、枠体の半径方向内周面であって且つ風車の水平軸方向について前記永久磁石と相対する位置に複数の電磁石を設け、風速或いはブレードの回転速度を計測する計測手段と、前記電磁石のコイルへの電力供給を制御する制御手段を設け、該制御手段は、前記計測手段で計測された風速或いはブレードの回転速度が閾値未満の場合には前記電磁石の極性が前記永久磁石と反撥し合う極性となる様に電力を供給し、風速或いはブレードの回転速度が閾値以上である場合には前記電磁石には電力を供給しない制御を行う様に構成されていることを特徴とする風力発電機。
【請求項２】
垂直軸風車を有し、該垂直軸風車のブレードの半径方向外方に枠体を配置し、ブレードの半径方向外周面に永久磁石を設け、枠体の半径方向内周面で且つ風車の垂直軸方向について前記永久磁石と相対する位置に電磁石を設け、風速或いはブレードの回転速度を計測する計測手段と、前記電磁石のコイルへの電力供給を制御する制御手段を設け、該制御手段は、前記計測手段で計測された風速或いはブレードの回転速度が閾値未満の場合には前記電磁石の極性が前記永久磁石と反撥し合う極性となる様に電力を供給し、風速或いはブレードの回転速度が閾値以上である場合には前記電磁石には電力を供給しない制御を行う様に構成されていることを特徴とする風力発電機。
【請求項３】
垂直軸風車を有し、該垂直軸風車の垂直軸の基部にモータを設け、風速或いはブレードの回転速度を計測する計測手段と、前記モータのステータに設けられた電磁石のコイルへの電力供給を制御する制御手段を設け、該制御手段は、前記計測手段で計測された風速或いはブレードの回転速度が閾値未満の場合には、前記電磁石の極性が、前記モータのロータに設けられた永久磁石と反撥し合う極性となる様に電力を供給し、風速或いはブレードの回転速度が閾値以上である場合には、前記電磁石には電力を供給しない制御を行う様に構成されていることを特徴とする風力発電機。
【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。より具体的に述べると、本発明は、風力及び磁力を用いて発電を行うことが出来る発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現状では、風力発電機において発電可能な風力の下限値は、風速が２．０ｍ／ｓ程度であり、定格風速値は１２．７ｍ／ｓ程度である。
これよりも風速が低いと、発電が不可能であり、これよりも風速が速いと、風車が破損する恐れがあるため、運転を停止するように構成されている。
【０００３】
ここで、我国では風速、風向が頻繁に変化するので、広い風速に亘って風力発電を行いたいという要請がある。
しかし、上述の様な速度範囲（例えば２．０ｍ／ｓ〜１２．７ｍ／ｓ）でしか風力発電が行えないのが現状である。
【０００４】
なお、従来の垂直軸風車（例えば特許文献１）では、上述した従来技術の問題点を解消することは出来ない。
【特許文献１】特開昭５３−５９１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、風速がゼロ近傍の微風から定格を越える強風まで、広い風速範囲に亘って、発電可能な風力発電機の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の風力発電機（Ｇｈ）は、水平軸風車（１Ｈ）を有し、該水平軸風車（１Ｈ）のブレード（２１Ｈ〜２３Ｈ）の半径方向外方に枠体（３Ｈ）を配置し、ブレード（２１Ｈ〜２３Ｈ）の半径方向外方端部に永久磁石（４１〜４３）を設け、枠体（３Ｈ）の半径方向内周面であって且つ風車（１Ｈ）の水平軸（５Ｈ）方向について前記永久磁石（４１〜４３）と相対する位置に複数の電磁石（Ｍ１〜Ｍ１２）を設け、風速或いはブレード（２Ｈ）の回転速度を計測する計測手段（６）と、前記電磁石（Ｍ１〜Ｍ１２）のコイルへの電力供給を制御する制御手段（７）を設け、該制御手段（７）は、前記計測手段（６）で計測された風速或いはブレード（２Ｈ）の回転速度が閾値未満の場合には前記電磁石（Ｍ１〜Ｍ１２）の極性が前記永久磁石（４１〜４３）と反撥し合う極性となる様に電力を供給し、風速或いはブレード（２Ｈ）の回転速度が閾値以上である場合には前記電磁石（Ｍ１〜Ｍ１２）には電力を供給しない制御を行う様に構成されていることを特徴としている（請求項１）。
【０００７】
また、本発明の風力発電機（Ｇｖ１）は、垂直軸風車（１Ｖ）を有し、該垂直軸風車（１Ｖ）のブレード（２１Ｖ〜２３Ｖ）の半径方向外方に枠体（３Ｖ）を配置し、ブレード（２１Ｖ〜２３Ｖ）の半径方向外周面に永久磁石（４１〜４６）を設け、枠体（３Ｖ）の半径方向内周面で且つ風車（１Ｖ）の垂直軸（５Ｖ）方向について前記永久磁石（４１〜４６）と相対する位置に電磁石（Ｍ１〜Ｍ６）を設け、風速或いはブレード（２１Ｖ〜２３Ｖ）の回転速度を計測する計測手段（６）と、前記電磁石（Ｍ１〜Ｍ６）のコイルへの電力供給を制御する制御手段（７）を設け、該制御手段（７）は、前記計測手段（６）で計測された風速或いはブレード（２１Ｖ〜２３Ｖ）の回転速度が閾値未満の場合には前記電磁石（Ｍ１〜Ｍ６）の極性が前記永久磁石（４１〜４６）と反撥し合う極性となる様に電力を供給し、風速或いはブレード（２１Ｖ〜２３Ｖ）の回転速度が閾値以上である場合には前記電磁石（Ｍ１〜Ｍ６）には電力を供給しない制御を行う様に構成されていることを特徴としている（請求項２）。
【０００８】
さらに本発明の風力発電機（Ｇｖ２）は、垂直軸風車を有し、該垂直軸風車の垂直軸（５０Ｖ）の基部（８）にモータ（９）を設け、風速或いはブレードの回転速度を計測する計測手段（６）と、前記モータ（９）のステータ（Ｓ）に設けられた電磁石（Ｍ）のコイル（Ｃ）への電力供給を制御する制御手段（７０）を設け、該制御手段（７０）は、前記計測手段（６）で計測された風速或いはブレードの回転速度が閾値未満の場合には、前記電磁石（Ｍ）の極性が、前記モータ（９）のロータ（Ｒ）に設けられた永久磁石（４０）と反撥し合う極性となる様に電力を供給し、風速或いはブレードの回転速度が閾値以上である場合には、前記電磁石（Ｍ）には電力を供給しない制御を行う様に構成されていることを特徴としている（請求項３）。
【０００９】
係る構成を具備する本発明によれば、微風時は電磁石と永久磁石とが反撥し合うように電力を供給することにより、風車のブレード或いは回転軸（垂直軸）を回転して、風車の抵抗を静止摩擦ではなく、転がり摩擦とせしめる。その結果、微風でも風車は回転して、出力電力を得ることができる。
【００１０】
また、閾値以上の風速であれば、電力を電磁石に供給せずに、通常の風力発電が可能である。
【００１１】
一方、定格以上の風速の場合（強風の場合）は、磁力でブレーキをかけることが出来るために常に安全に運転出来る。
【００１２】
なお、風車停止時は単一の電磁石のみに電力を供給して、該電力を供給された電磁石には、永久磁石と吸引し合うような極性を付与するのが好ましい。そのように構成すれば、電磁石と永久磁石との引張り力により、風車の回転が抑制されるからである。
【００１３】
これに加えて、水平軸風車に本発明を適用する場合においては、ジェネレータを取り払って、支持用のシャフトとブレードのみを設けて構成すれば、ファンとして使用が可能である。
【発明の効果】
【００１４】
上述した構成を具備する本発明の作用効果を以下に列挙する。
（１）  微風でも、風車を回転して、発電することが可能である。
（２）  電磁石と永久磁石とが吸引し合う様に、電磁石へ電力を供給してやれば、強風時には、風車の回転を抑制して、破損を防止しつつ、必要な発電を行うことが可能である。
（３）  電磁石を構成するコイル中で、電力が供給される範囲が少なく、消費電力が少ない。そのため、熱をもたない。
（４）  冷却手段が不要である。
（５）  耐熱性が良好だが、比重の大きな鉄を使用する必要が無くなるので、軽量化が可能となる。
（６）  前記作用効果（１）及び（３）〜（５）によって高効率の発電が達成できる。
（７）  広い範囲の風速に亘って発電が可能であるため、風速が変化しやすい我国の風土にマッチしている。
（８）  本発明では、既存の風車に電磁石用の枠体を追加すれば実施可能であり、新たな設備投資が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図１〜図８を参照して第１実施形態の水平軸風車タイプに関して説明する。
第１実施形態を説明するのに先立って、先ず図３〜図５を参照して、第１実施形態で利用している駆動原理或いはモータについて説明する。
【００１７】
通常のモータはＮＳの吸引力で回転する。しかし、ＮＳの吸引力のみで回転させるためには、広い範囲（通常は３６０°）に亘ってコイルへ電力を供給する必要がある。
【００１８】
これに対して、図示の実施形態（第１実施形態〜第４実施形態）で使用されるモータは、ＮＮ或いはＳＳの排斥力で回転する。
図３〜図５を参照して当該モータの駆動原理を説明する。尚、当該モータは説明を簡便にするため、２極のモータであるものとする。
【００１９】
図３において、ステータＳとロータＲの永久磁石４とは角度θだけ変位しているものとする。その状態でステータＳ側の電磁石Ｍに通電すると、ステータＳとロータＲの永久磁石４とは互いに同じ、例えばＮ極を呈し、そのためにステータＳとロータＲは互いに反発し合い、矢印方向に回転する。
【００２０】
そして、図４の状態を経過して、図５では、ロータＲは再び図３と同様の位置に達する。そして再びステータＳ側の電磁石Ｍに通電して、以降も同様な操作が繰り返される。
【００２１】
ここで、ステータ側でコイルの電力が流れるのは、θ=１０°程度の範囲のみで回転する。従って、２極タイプであれば通電時間が２０（１０×２）／３６０＝１／１８の電力消費で済む。即ち、省電力が達成される。
【００２２】
上述したモータの原理を応用した本発明の第１実施形態に係る風力発電装置が図１及び図２に示されている。
以下、図１及び図２を参照して第１実施形態を説明する。
【００２３】
図１及び図２に示す水平軸風車タイプの風力発電機Ｇｈは、基盤１００上に立設したポールＰの先端部に、回転取り付け台２０を介してポールＰの軸芯周りに回動自在に据え付けられた発電機Ｇを備えている。
【００２４】
前記発電機Ｇの主軸５Ｈは水平に配置され、その先端を覆うトップカバー５ｃには、主軸５Ｈに直交する平面上に、同様の形状で等長且つ隣り合うブレード同士が均等角度に配置された図示の例では３本のブレード２１Ｈ、２２Ｈ、２３Ｈが固着されている。
その３本のブレード２１Ｈ、２２Ｈ、２３Ｈの先端（半径方向外方端部）には、夫々永久磁石４１、４２、４３が設けてある。
以降、３本のブレード２１Ｈ、２２Ｈ、２３Ｈがトップカバー５ｃに固着された状態のブレード（の集合体）を符号２Ｈで示す。
【００２５】
前記ブレード２Ｈの半径方向外方には、ポールＰの外周周りに前記回転式取付け台２０と同期して回転する回転式枠体支持部材２５に支持されたリング状の枠体３Ｈが、ブレード２Ｈを包囲するように配置されている。
即ち、第１実施形態の水平軸風車１Ｈは、トップカバー５ｃを含むブレード２Ｈと、ブレード２Ｈを包囲する枠体３Ｈによって構成されている。
【００２６】
その枠体３Ｈには、ブレード２Ｈ（２１Ｈ〜２３Ｈ）の先端に設けた前記永久磁石４１〜４３と相対する位置に、図示の例では１２個の電磁石（Ｍ１〜Ｍ１２）が取付けられている。
尚、前記永久磁石４１〜４３と枠体３Ｈ側に取付けられた１２個の電磁石（Ｍ１〜Ｍ１２）との間には、均一の隙間（ギャップ）が形成されている。
【００２７】
図２を参照して、図示の例では、発電機Ｇの近傍にはブレード２Ｈの回転速度を検出するための速度センサ６が設けられており、速度センサ６が検出した検出信号は信号ラインＬｉを介して制御手段であるコントロールユニット７に送られる。
そのコントロールユニット７は前記枠体３Ｈ側に取付けられた電磁石Ｍ１〜Ｍ１２のコイルＣと電力供給ラインＬｏによって接続されている。
尚、図１及び図２では電磁石Ｍ１のみが電力供給ラインＬｏによってコントロールユニット７に接続されているように示されているが、他の電磁石Ｍ２〜Ｍ１２の電力供給ラインによるコントロールユニット７への接続は省略して描かれている。
【００２８】
コントロールユニット７は、前記速度センサ６で計測されたブレード２Ｈの回転速度が閾値未満の場合には前記電磁石Ｍ１〜Ｍ１２の極性が前記永久磁石４１〜４３と反撥し合う極性となる様に電力を供給し、ブレード２Ｈの回転速度が閾値以上である場合には前記電磁石Ｍ１〜Ｍ１２には電力を供給しない制御を行う様に構成されている。
【００２９】
次に、第１実施形態の制御について、図６を参照して説明する。
ここで、本発明の実施形態では、従来では回転が不可能であった２．０ｍ／ｈ未満の微風時には磁力で風車を回転することが可能である。即ち、出力電力と入力（電磁石）との差だけの電力を得ることが出来る。
【００３０】
先ず、風速計によって風速を計測し（ステップＳ１）、風速が閾値（所定値）以上であるか否かを判断する（ステップＳ２）。閾値以上の風速であれば（ステップＳ２のＹＥＳ）、電力を電磁石に供給せずに、通常の風力発電を行って（ステップＳ３）ステップＳ５に進む。
【００３１】
一方、風速が閾値未満であれば（ステップＳ２のＮＯ）、電磁石（Ｍ１〜Ｍ１２）に継続的に通電して（ステップＳ４）、電磁石（Ｍ１〜Ｍ１２）の磁力を利用してブレード２Ｈを回転させた後、ステップＳ８まで進む。
【００３２】
ステップＳ５では、コントロールユニット７は風速が定格値例えば１２．７ｍ以上であるか否かを判断する（ステップＳ５）。
定格以上の風速の場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、は、磁力でブレーキを掛ける。即ち、電磁石（Ｍ１〜Ｍ１２）の極性がブレード２Ｈの永久磁石４１〜４３と逆性となる様に電力を供給して、ＮＳの吸引力によりブレードの回転を制動した（ステップＳ６）後、ステップＳ８に進む。
【００３３】
一方、風速が定格値を下回れば（ステップＳ５のＮＯ）、電磁石をＯＦＦにしたままの状態（ステップＳ７）で、ステップＳ８まで進む。
【００３４】
ステップＳ８ではコントロールユニット７は発電機Ｇの運転を終了するか否かを判断しており、運転終了であれば（ステップＳ８のＹＥＳ）、そのまま終了する。
一方終了しないのであれば（ステップＳ８のＮＯ）、再びステップＳ１以降を繰り返す。
【００３５】
本実施形態では、定期検査や、非常時の場合は、電磁石Ｍ１〜Ｍ１２の内の１極のみを引っ張り力が作用する様にＯＮとして、風車１Ｈを停止させておくことが出来る。
【００３６】
ここで、ステータ（枠体３Ｈ）側の電磁石Ｍ１〜Ｍ１２の一部を永久磁石にしても良い。そのようにすることによりさらなる省エネが可能となる。但し、ステータ（枠体）３Ｈ側の電磁石を永久磁石にした場合、図７で示す様に、永久磁石４により、ブレード２Ｈの回転が抑制される可能性が有る。
【００３７】
これに対して、永久磁石４の配置により、ブレード２Ｈの回転の抑制を極めて小さくすることが可能となる。
具体的には、図８で示す様に、ブレード２Ｈ先端の永久磁石４の長手方向中心軸を、ブレード２Ｈの中心軸（半径方向）に対して、所定の角度θ（θ=３５°〜５５°）だけ傾斜させることにより、ステータ（枠体）３Ｈ側の電磁石Ｍの磁界によりブレードの回転が抑制されてしまうことを防止出来る。
【００３８】
上述した第１実施形態の作用を列挙する。
（１）  微風でも、風車１Ｈを回転して、発電することが可能である。
（２）  電磁石Ｍ１〜Ｍ１２と永久磁石４１〜４３とが吸引し合う様に、電磁石Ｍ１〜Ｍ１２へ電力を供給することにより、強風時には、風車１Ｈの回転を抑制して、破損を防止しつつ、必要な発電を行うことが可能である。
（３）  電磁石Ｍ１〜Ｍ１２を構成するコイル中で、電力が供給される範囲が少なく、消費電力が少ない。そのため、熱をもたない。
（４）  消費電力が少ないため発熱量も少なく、冷却手段が不要である。
（５）  耐熱性が良好だが、比重の大きな鉄を使用する必要が無くなるので、軽量化が可能となる。
（６）  （１）及び（３）〜（５）によって高効率の発電が達成できる。
（７）  広い範囲の風速に亘って発電が可能であるため、風速が変化しやすい我国の風土にマッチしている。
（８）  本実施形態では、既存の風車に電磁石用の枠体を追加すれば実施可能であり、新たな設備投資が抑制される。
【００３９】
次に図９及び図１０を参照して第２実施形態である垂直軸風車タイプの１例を説明する。
【００４０】
図９は、垂直軸風車タイプの風力発電機Ｇｖ１を構成する垂直軸風車、即ち、ブレード部及びそのブレード部を回転支持する垂直軸及びブレードと垂直軸を連結する連結部材（支持部材）を立体的に示した図である。
【００４１】
図９において、発電機Ｇはベース１０１の内部に格納され、発電機Ｇの回転軸Ｇｓの先端を垂直上方に向けるように配置されている。
その発電機Ｇｖ１の回転軸Ｇｓの先端には垂直回転軸５Ｖを有する垂直軸風車１Ｖが接続されている。
【００４２】
その垂直軸風車１Ｖの垂直回転軸５Ｖの上下両端には、円盤状のハブ５ｈ、５ｈが設けられており、その垂直回転軸５Ｖの上下両端のハブ５ｈ、５ｈの外周には図示の例ではハブの外周を３等分するようにハブの半径方向外方に向かって１端部（１つのハブ）当り３本の支持部材５１Ｓ、５２Ｓ、５３Ｓ（以上上端側ハブの支持部材）、５４Ｓ、５５Ｓ、５６Ｓ（以上下端側ハブの支持部材）、が放射状に延在するように形成されている。
【００４３】
上端側の支持部材５１Ｓと下端側の支持部材５４Ｓ；上端側の支持部材５２Ｓと下端側の支持部材５５Ｓ；上端側の支持部材５３Ｓと下端側の支持部材５６Ｓは、夫々水平投影面に対して同じ位相となるように形成されている。
又、上端側の支持部材５１Ｓと下端側の支持部材５４Ｓとはブレード２１Ｖで、上端側の支持部材５２Ｓと下端側の支持部材５５Ｓとはブレード２２Ｖで、上端側の支持部材５３Ｓと下端側の支持部材５６Ｓとはブレード２３Ｖで、夫々連結されて垂直軸風車１Ｖを構成している。
【００４４】
前記ブレード２１Ｖには、風車の半径方向外方の表面２箇所に永久磁石４１、４４が取付けられている。又、前記ブレード２２Ｖには、同様に永久磁石４２、４５が取付けられている。そして前記ブレード２３Ｖには、同様に永久磁石４３、４６が取付けられている。
【００４５】
図１０は、前述の垂直軸風車（比較のため２点差線で示している）１Ｖのブレード２１Ｖ〜２３Ｖの外側に形成されたケージ（所謂ステータに相当）３Ｖを立体的に示した図である。
尚、図示ではケージ３Ｖの全体像は明確には示されていないが、ケージ３Ｖの主要部材である縦部材３１Ｖ、３２Ｖ、３３Ｖが示されている。その縦部材３１Ｖ、３２Ｖ、３３Ｖの軸中心は、垂直軸風車１Ｖの軸と同軸のピッチサークル円Ｒｃ上に存在するように構成されている。
【００４６】
また、縦部材３１Ｖ、３２Ｖ、３３Ｖの外周上で、ピッチサークル円Ｒｃの中心、即ち垂直軸風車１Ｖの中心に対向する面で、前記各ブレード２１Ｖ〜２３Ｖ上に設けた永久磁石４１〜４６に対応する位置には、電磁石Ｍ１〜Ｍ６が取付けられている。
そして、互いに対向する永久磁石４１〜４６と電磁石Ｍ１〜Ｍ６との間には均一の隙間が形成されるように構成されている。
【００４７】
前記垂直軸風車１Ｖの、例えば下端のハブ５ｈ近傍には風車１Ｖの回転速度を検出する速度センサ６が設置されており、その速度センサ６は信号ラインＬｉによってコントロールユニット７に接続されている。又、前記電磁石Ｍ１〜Ｍ６はラインＬｏによってコントロールユニット７に接続されている。
尚、図１０では電磁石Ｍ６のみが電力供給ラインＬｏによってコントロールユニット７に接続されているように示されているが、他の電磁石Ｍ１〜Ｍ５の電力供給ラインによるコントロールユニット７への接続は省略して描かれている。
尚、図１０の例では、縦部材は３本となっているが、ブレードの倍数としても良い。そのように縦部材を増やすことによってモータとして作用させる場合の駆動トルクを増加させることが出来る。
【００４８】
その他の作動原理、制御については、第１実施形態と同様であるので以降の説明は省略する。
【００４９】
次に、図１１を参照して、第３実施形態を説明する。図１１の第３実施形態は風車部分が第２実施形態と同様な垂直軸風車タイプであるため、風車部分を省略して描いた図である。
【００５０】
図９及び図１０の第２実施形態では、電磁石を、ブレード周囲を包囲する枠体側に設けているが、図１１の第３実施形態（風力発電機は符号Ｇｖ２で表す）では、垂直型風車（図１１では省略）の基礎部分８にモータ９を設け、微風時の回転に対処している。
【００５１】
図１１において、図示では省略してあるが、垂直軸風車の主軸５０Ｖの下部は発電機Ｇ及びモータ９を格納する基礎部分（格納室）８の天井部分８ａを貫通して格納室８の内部に挿通されている。
【００５２】
垂直軸風車の主軸５０Ｖの下端は減速機５９に接続されている。減速機５９は風車の主軸５０Ｖの下端に系止されたピニオン５５Ｖとモータ９側のギヤ９１とで構成され、ピニオン５５Ｖとモータ９側のギヤ９１とが噛合い、モータ９の回転力を減速して風車側に伝達するように構成されている。
【００５３】
又、主軸５０Ｖにおける主軸５０Ｖの下端と格納室の天井部分８ａの間の領域にはギヤ５６が固着され、発電機Ｇの主軸先端のピニオンＧｐと噛合っている。
【００５４】
モータ９の前記ギヤ９１と回転軸９２を共有するロータＲの外周には、図示の例では上下２段で且つ各段が等間隔となるように永久磁石４０が固着して配置されている。
そのロータＲを包囲するステータＳの内周面には、前記永久磁石４０に対向する位置に電磁石Ｍが設置されており、その電磁石Ｍに巻きついたコイルＣに通電することによって電磁石Ｍが励磁され、モータの機能を発揮するように構成されている。
【００５５】
図示の例では、風車主軸５０Ｖの下部に固着されたギヤの回転速度を速度センサ６が検出しており、その速度センサ６の信号は信号ラインＬｉを介してコントロールユニット７０に伝達されるように構成されている。
更に、コントロールユニット７０は電力供給ラインＬｏによってステータＳ側の電磁石ＭのコイルＣと接続されており、コントロールユニット７０の制御によって電磁石Ｍが励磁されるように構成されている。
その他詳細な作動原理、制御については、第１実施形態と同様である。
【００５６】
次に図１２を参照して第４実施形態を説明する。
図１１の第３実施形態では、垂直軸風車のシャフト５０Ｖは減速機５９を介してモータ９の出力軸９２に接続されているが、図１２の第４実施形態（風力発電機は符号Ｇｖ３で表す）では、減速機を介さないでモータ出力軸９２を垂直軸風車のシャフト５０Ｖに直結させた実施形態である。尚、図中、符号Ｆはモータ出力軸９２と垂直軸風車のシャフト５０Ｖとを接続するためのフランジを示す。
【００５７】
図示においては、モータ９のロータＲ及びステータＳの組合せは４段に構成されている。そのように、ロータＲ及びステータの組合せを多段化することによって、モータの駆動トルクを増大することが出来る。
その他の作動原理、制御については、第１実施形態及び第３実施形態と同様である。
【００５８】
なお、図１３は、図１１の第３実施形態および図１２の第４実施形態におけるモータ部分を立体的に示した図である。但し、図１３ではロータＲ側の永久磁石４０及びステータＳ側の電磁石Ｍは４極の１段のみで示している。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１実施形態である水平軸風車の風力発電機の正面図。
【図２】図１に対応する側面図。
【図３】実施形態の原理を説明するための第１過程図。
【図４】実施形態の原理を説明するための第２過程図。
【図５】実施形態の原理を説明するための第３過程図。
【図６】本発明の実施形態の制御方法を示すフローチャート。
【図７】ロータ側の永久磁石とステータ側の電磁石との位置関係を示す図。
【図８】ステータ側の電磁石に対するロータ側の永久磁石の配置状の戸育成を説明するための図。
【図９】本発明の第２実施形態である垂直軸風車の風力発電機のロータ部の斜視図。
【図１０】本発明の第２実施形態である垂直軸風車の風力発電機のステータ側の斜視図。
【図１１】本発明の第３実施形態である垂直軸風車の風力発電機の部分断面図。
【図１２】本発明の第４実施形態である垂直軸風車の風力発電機の部分断面図。
【図１３】第３及び第４実施形態のモータ部分を説明する立体図。
【符号の説明】
【００６０】
Ｇｈ・・・風力発電機
Ｍ、Ｍ１〜Ｍ１２・・・電磁石
Ｐ・・・ポール
１Ｖ・・・垂直軸風車
１Ｈ・・・水平軸風車
２Ｈ、２１Ｈ〜２３Ｈ、２１Ｖ〜２３Ｖ・・・ブレード
３Ｈ・・・リング状枠体
４０〜４６・・・永久磁石
５Ｈ・・・水平軸
５Ｖ・・・垂直軸
６・・・速度センサ
７、７０・・・コントロールユニット
２０・・・回転取付台
１００、１０１・・・ベース
Ｇ、Ｇｖ１・・・発電機
５ｃ・・・トップカバー
５ｈ・・・ハブ
２５・・・回転式枠体支持部材
Ｌｏ・・・電力供給ライン
Ｇｓ・・・発電機の回転軸
５１Ｓ〜５６Ｓ・・・支持部材
３１Ｖ〜３３Ｖ・・・縦部材
Ｒｃ・・・ピッチサークル円
８・・・垂直型風車の基礎部分（格納室）
８ａ・・・基礎部分の天井部分
９・・・モータ
５０Ｖ・・・垂直軸風車の主軸
５５Ｖ、Ｇｐ・・・ピニオン
５９・・・減速機
９１・・・ギヤ
Ｒ・・・ロータ
Ｓ・・・ステータ
Ｃ・・・コイル
Ｌｉ・・・信号ラインＬｉ
９２・・・モータ出力軸
Ｆ・・・フランジ
【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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