(57)【要約】【課題】風力発電機の製作には（１）風車の低速回転をいかに増速して発電機に伝導させるか（２）強風時の風車の高速回転をいかにして発電機に破損しない様、制御コントロールできるかが最大の課題で、この増速装置に大・小のギヤーを利用。（１）・（２）の課題解決の手段として、脱着式ギヤー回転増速伝導装置を提供するものである。【解決手段】今回の発明は、風車側の大形ギヤーと発電機側の小形ギヤーを接続して、風速の弱強にかかわらず回転させ、小形ギヤーの中心を中抜きにして発電機のシャフトを発電機と共に移動させる事で、自由に脱着する方法により従来から不可能といわれたのを可能にし、その為、ディスク、ブレーキを使用する事無く、風車の高回転にも対応でき、上記課題の（１）・（２）の両方を同時に解決し、更にコスト削減と安全性を可能にしたものである。【選択図】図１
2005320865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電機の風車の低速回転シャフト（軸ともいう、以下省略）を高速回転にして発電機側のシャフトに伝導する為に、大・小のギヤーを使用、そのギヤー大形を風車側のシャフトに取り付け、そのギヤーに接続して独立したピローブロックを使用した小形ギヤーを装着、その中心にシャフトを通しそのシャフトの先端に発電機を取り付け、大形ギヤーと小形ギヤー上とで風車の低速回転数を発電に必要な定格回転数に増速を可能とし、加えて、一定風速以上の強風により定格回転数が越えた時には、この独立したピローブロックを使用した小形ギヤーの中心のシャフトが熱センサーと連動して、発電機と共に数ミリ自動的に分離。しかし、大形ギヤーと小形ギヤーは接続している事で空転するが、発電機は回転を停止し破損を防止。その為、特殊なディスク、ブレーキを必要とする事なく発電機の回転をコントロールでき、発電機の数も複数個取付ける事ができ、コスト削減も可能な構造を特徴とした、脱着式ギヤー回転増速伝導装置。
【請求項２】
独立したピローブロックを使用した小形ギヤーの中心を適宜サイズに中抜き加工、発電機側のシャフトの先端も脱着しやすく、小形ギヤーの中抜部分及発電機側のシャフトの先端部両方共、特殊な防音材と摩擦防止を要した作りとし、発電機と回転中心シャフトの脱着移動には強力パワーモーター、ギヤー式、油圧式、ジャッキ式の中から、その小型機種に適した装置を選定使用した構造を特徴とした、請求項１に記載する脱着式ギヤー回転増速伝導装置。
【請求項３】
ピローブロックで小形ギヤーを固定し、小形ギヤーの中心シャフトを中抜きにして発電機の中心シャフトを風車側の大形ギヤーが高速回転した為に、脱着する方法として、（１）発電機とその中心シャフトを左右に強力モーターで操作して脱する方法、（２）逆に発電機側を固定、固定ハウジング側から腕状に出した突起物に伸縮する装置を取付けこの一部にピローブロックと小形ギヤーを数ミリ左右に移動させる。この２方法があり、小型風力発電機の機種や大型・小型の製作に応じ、（１）方法・（２）方法の中から１方法を選び装着した構造を特徴とした、請求項１・２項に記載する脱着式ギヤー回転増速伝導装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電機の風車の低速回転シャフトを高速回転にして、そのギヤー大形を風車側のシャフトに取付け、そのギヤーに接続して独立したピローブロックを使用したピローブロックを使用した小形ギヤーを装着。その中心にシャフトを通し、そのシャフトの先端部発電機を取付け、大形ギヤーと小形ギヤー上とで風車の低速回転数を発電に必要な定格回転数に増速を可能とし、加えて、一定風速以上の強風により、低格回転数が越えた時には、この独立したピローブロックを使用した小形ギヤーの中心のシャフトが熱センサーと連動して、発電機と共に数ミリ自動的に分離。しかし、大形ギヤーと小形ギヤーは接続している事で空転するが、発電機は回転を停止し、破損を防止。その為特殊なディスク、ブレーキを必要とする事なく、発電機の回転をコントロールでき、発電機の数も複数個取り付ける事ができ、コスト削減も可能な構造を特徴とした脱着式ギヤー回転増速伝導装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から風力や水力の発電機には、低速回転の増速装置用としては、ギヤーを使用するのが主流で、ヘルカルギヤーや大型の風力発電機では遊星ギヤー方式の増速が多く利用され、又、最近ではギヤーを使用しない低速回転可能な多極型発電機も開発されている。
【０００３】
しかし最近は、地球温暖化の防止上、風力発電機及水力発電機を利用した発電機の普及は欠かせないが、特に風力発電機で風車の回転は小型で１分間に40から100回転であり、これを900〜1,750回転とする為には、少なくとも20〜60倍の増速が必要で、多極型発電機は手造りで高額な為コスト高となり、普及型としては、ギヤーによる増速が主流で、強風時には大半がディスク、ブレーキで強制的に回転を止めるなどコスト高の要因になっていた。
【０００４】
風力発電機を普及させるには、弱風から一定の強風までの発電が可能で、風速に順応して発電し、しかも風速7m/s以下で発電、プロペラ（ブレード）の停止にもディスクブレーキを使用せず、安全で価格的にも安価で市街地でも設置可能な、製作しやすい、シンプルな作りの増速装置を利用した風力発電機の開発が望まれる。
【０００５】
特に実用化されている風力用発電機は定格回転数が900〜1,750回転で、風力の回転数では少なくても20〜60倍の増速が必要で、風速12m/s以上が不可欠で増速機も小型化はしにくく、強風時の制御にもディスク、ブレーキが大半使用され、全体の装置も複雑化し、価格高で一般家庭用から小規模事業用の２KWから20KWまでの、最も身近で必要な小型風力発電機の実用化に至らない欠点があった。
【０００６】
この改善として風速や水力で回転が低くても発電がしやすい、ギヤーによる増速の利用方法がある。ギヤーによる増速伝導にも(1)音が出やすい(2)風車に固定した大形ギヤーの回転中、接続した小形ギヤーの脱着は不可能(3)強風時には必ずディスク、ブレーキなどによる制御が必要と欠点がある。
【特許文献１】特開２００３−２５９６９５号公報
【特許文献２】特開２００３−１６１３５７号公報
【特許文献３】特開２００３−０６５２０９号公報
【特許文献４】特開２００２−０４８０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、(1)音が出にくいギヤーはないか(2)風車に固定した大形ギヤーと接続している小形ギヤーの脱着は不可能といわれているが、強風時には発電機の回転数が上がれば破損する為、大型ギヤーと小型ギヤーの回転伝導を脱着する方法はないか(3)ディスク、ブレーキや発電変換などの取付や制御なしでコスト削減ができないか、などの課題がある。本発明はこれらの欠点や課題を解決する為に、なされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、風力発電機の風車の低速回転シャフト（軸ともいう、以下省略）を高速回転にして、発電機側のシャフトに伝導する為に、大・小のギヤーを使用。そのギヤー大形を風車側のシャフトに取付け、そのギヤーに接続して独立したピローブロックを使用した小形ギヤーを装着。その中心シャフトを通し、そのシャフトの先端に発電機を取付け、大形ギヤーと小形ギヤー上とで、風車の低速回転数を発電に必要な定格回転数に増速を可能とし、加えて、一定風速以上の強風により定格回転数が越えた時には、この独立したピローブロックを使用した小形ギヤーの中心のシャフトが熱センサーと連動して、発電機と共に数ミリ自動的に分離。しかし、大形ギヤーと小形ギヤーは接続している事で空転するが、発電機は回転を停止し破損を防止。その為、特殊なディスク、ブレーキを必要とする事なく発電機の回転をコントロールでき、発電機の数も複数個取付ける事ができ、コスト削減も可能な構造を特徴とした、脱着式ギヤー回転増速伝導装置を提供するものである。
【０００９】
請求項２の発明は、独立したピローブロックを使用した小形ギヤーの中心を適宜サイズに中抜き加工。発電機側のシャフトの先端も脱着しやすく、小形ギヤーの中抜部分及発電機側のシャフトの先端部両方共、特殊な防音機と摩擦防止を要した作りとし、発電機と回転中心シャフトの脱着移動には、強力パワーモーター・ギヤー式・油圧式・ジャッキ式の中から、その小型機種に適した装置を選定使用した構造を特徴とした、請求項１に記載する脱着式ギヤー回転増速伝導装置を提供するものである。
【００１０】
請求項３の発明は、ピローブロックで小形ギヤーを固定し、小形ギヤーの中心シャフトを中抜きにして発電機の中心シャフトを風車側の大形ギヤーが高速回転した為に、脱着する方法として（１）発電機とその中心シャフトを左右に強力モーターで操作して脱着する方法（２）逆に発電機側を固定、固定ハウジング側から腕状に出した突起物に伸縮する装置を取付けこの一部にピローブロックと小形ギヤーを装着し、伸縮装置でこのピローブロックと小形ギヤーを数ミリ左右に移動させる。この２方法があり、小形風力発電機の機種や大型・小型の製作に応じ、（１）方法（２）方法の中から１方法を選び装着した構造を特徴とした請求項１・２に記載する脱着式ギヤー回転増速伝動装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により次の効果がある。
ギヤーによる増速装置は音が出るとの定評があるが、精度を上げた作りとしギヤーとギヤーの装着のしかたと、ケースによる密封をすればギヤーは音は出ず設置上問題になる事はない。
風車側の大形ギヤーと発電機側の小形ギヤーを当初から接続させる方法で、小形ギヤーが高速回転中であっても、その小形ギヤーの中心を中抜きにして、発電機の回転シャフトの先端をその中に差し込んでおき、数ミリの間を小形ギヤーの中心と発電機のシャフト先端を脱着する事で、事由に発電したり発電を停止させたりできる為、強風時の制御がしやすい。
ディスク、ブレーキが不要でコスト安になる。
特殊な発電機は不要で、直流・交流の市場に出回っている発電機が使用でき、メンテナンスもしやすく、その発電機の数も１台・２台と設置できる。ギヤーの性能も良くなっており、安全性も良く、価格においても安くでき、普及型の小型風力発電機や水力発電機への利用ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
風車とハウジングケース外部・ハウジング内部、共に最小の部品で仕上げハウジング内部に多極発電機に必要な部品、方向舵プロペラ・風車用方向変換バッテリー等すべて収納。外部ハウジングも強風でトラブルの発生がない作りが実現した。
【００１３】
以下、本発明の一実施例を図によって説明する。
図１は姿図である。１は風車で２は回転ハウジング、３は発電機BOX、４はメンテ金フタ、５は自動式プロペラ方向舵、６は風力発電機方向回転モーターBOX、７はギヤーBOX、８は縦型ハウジング、９は内側の固定パイプ、10は横向ハウジングを表す。ハウジングはすべて防水仕上げである。
【００１４】
図２は平面図である。全体がコンパクトに収納されている。数字の１・３・５・７・１０は図１の通りである。
【００１５】
図３は斜視図である。風車１の中心シャフト１３は１４・１５のラジアルベアリングにより指示され、１６のスラストベアリングにより風圧に耐える作りで、このシャフト１３は風車１の回転と同じで、１１の大形ギヤーと固定されて同時に回転する。この大形ギヤー１１に接続して小形ギヤー１２が１７のピローブロックに指示されて装着され、この小形ギヤーの中心に発電機１１のシャフトが挿入されており、この発電機１１は中空軸強力モーター１８と、強力ネジ型ジャッキ２３が連結されている。
【００１６】
この中空軸強力モーター１８は、発電機１１から回転子による電流取出装置２９への配線、−電極配線３０と＋電極配線３１が高速回転し、高電流の流れを微熱センサーライン３６を通じ、熱センサースイッチ２０が入となれば、それから１８の中空軸強力モーターが回転し、強力ネジ型ジャッキ２３と連動して指定された間隔のみ左右に動き、この時、発電機１１とシャフト３７が連動して１２の小形ギヤーの中心の中抜きへ脱着する事で、小形ギヤー１２と大形ギヤー１１の高速回転とは関係なく、発電機１１の発電と発電停止を事由にコントロールできる、特許請求項１に記載する最大のポイントである。
【００１７】
１９はダイオードセンサーBOXで、発電途中に一部の電力をバッテリー２２に蓄電し、風車が回転しない時の発電機１１の脱着用電源や、ヨー大形ギヤー２５を風車方向指示モーター２４の回転電源のコントロールを行う。２６はスラストベアリングで風力発電機全体を支え、ラジアルベアリング２７が小型で２８の大型ラジアルベアリングで上下の安定を支持し、５のプロペラ式方向舵から２１の方向舵配線ラインを通じ、風車方向指示モーター２４で風の吹く方向に風車１は常に向く作りである。
【００１８】
図４は部分使用説明図（A）である。１１の大形ギヤーと１２の小形ギヤーが接続してあり、小形ギヤー１２はピローブロックシャフト３９は、１７のピローブロックのダブルベアリングにより指示され独立した作りで、ピローブロックシャフト３９は３８のシングルボール球があり、右からの押えには十分耐える作りである。
【００１９】
小形ギヤー１２の中心は中抜きされ、横スリバチ状に加工され、４０の防音材が施され、反面、発電機１１の中心シャフト３７はヤスリ目かその他の摩擦防止４１をなされ、スベリ止めの役目となり、この状態が発電機１１は発電中の図である。
【００２０】
図５は部分使用説明図(B)で、小形ギヤー１２の中心中抜き、４０の防音材のスリバチ状より発電機シャフト３７の摩擦防止加工部４１が少し右へ移動、接続が分離され発電機シャフト４１が回転を停止した状態図で、数ミリの分離で脱着が可能で構造上、安全で安定した回転と脱着を保持できるものである。
【００２１】
図６は発電機移動拡大部分断面図で、風車側の大形ギヤー１１とピローブロック１７に指示された小形ギヤー１２は接続され、風車の回転と連動して常々回転、この大・小のギヤーは分離することなく、台風時にもこのまま高速回転するが、発電機側の１１とそのシャフト３７は熱センサーにより、１８の中空軸強力モーターで２３のジャッキネジが適宜の幅にて左右に脱着を行うシステムで、４４の発電機側の下のガイドローラー２ヶで指示されており、スムーズに連動する。小形ギヤーと発電機１１とそのシャフト３７は数ミリの左右移動で確実に安定して操作できる、簡単な作りでコストも安い。
【００２２】
図７は発電機移動説明平面図で、発電機ガイドローラー４４が左右にあり、発電機１１をしっかり支え、発電機は４３の発電機固定ネジ４ヶで固定され、更に発電機１１の後方では１８の中空軸型強力モーターとジャッキネジ２３で、連結部４５でしっかり支持されており、発電機１１等にズレはなく、精密に保たれ、１８・２３のモーター及協力ネジが左右に回転する事で、正確に１２の小形ギヤーの回転力が連結されたり分離されたり、重要なコントロールで長期に安定して操作を繰り返しても、当初の性能を保持できる構造である。。
【００２３】
図８風車側装置する大形ギヤー１１とこれに常に接続してこの風車側の低速回転を小形ギヤー１２を通じ、回転増速を伝導する大・小のギヤーの使用展開図である。近時は、風力発電機も低格回転数が600・950・1,100・1,750回転と、風車の低速回転に向く発電機が選定できる。
【００２４】
950回転でピークの発電をする発電機を使用すれば、風車が１分間に80〜90回転すれば、大形ギヤーは200歯数で直径が420m/m小形ギヤーは20歯数で直径が40m/mで10倍の増速が可能となり、シングルの大・小のギヤーを並列に使用する事で、いろいろな抵抗負荷にもかかわらず、スムーズに風車の回転力を増速できる、一番のシンプルな方法で価格も安く、メンテナンスもしやすい。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
ブレードがプロペラ式か垂直翼式を問わず、従来の方法より性能・効率・安全性が２〜３倍向上しなければ小型の実用型風力発電機の普及は不可能である。風力発電機とは風車の性能＋発電機を含めての総称で呼ぶが、製作メーカー側からは風車と発電機は別々の物である。従って、風車の性能が40％・発電機の性能が60％程度の重要性で発電機の性能アップが風力発電機全体の性能向上には不可欠である。本願発明品はギヤー増速方法でありながら、風車回転と発電機の自由な増速伝導が可能となり、大幅な発電効率のアップと小型風力発電機にはあまり必要ないディスクブレーキなしの構造を考案した事により、大幅な性能向上とコスト削減が可能となり、従来品は風速が10〜12m/s以上必要であるのに、本願発明品は風速７m/sで負荷発電（電力をしようする意味）するため海岸地区や市街地のビル屋上での利用が大幅に可能である。従って、強風７m/s以下での実用小型風力発電機として１KW〜20KWまでの普及ができ、全世界の流通商品として又一般家庭から軽工業用まで幅広く利用でき、自然エネルギーの利用向上にも役立つ画期的な風力発電機に利用ができ、産業上においても大きくプラス効果となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
大幅に発電効率と小型風力発電機には、
【図１】姿図
【図２】平面図
【図３】斜視図
【図４】部分使用説明図（A）
【図５】部分使用説明図（B）
【図６】発電機移動拡大部分断面図
【図７】発電機移動説明平面図
【図８】大形・小形、歯車の使用展開図
【符号の説明】
【００２７】
風車
回転ハウジング
発電機BOX
メンテ金フタ
プロペラ式方向舵（自動式）
風力発電機方向回転モーターBOX
ギヤーBOX
縦型ハウジング
固定パイプ
横向ハウジング
大形ギヤー
小形ギヤー
中心シャフト（軸）
ラジアルベアリング（イ）
ラジアルベアリング（ロ）
スラストベアリング
ピローブロック
中空軸型強力モーター
ダイオード・センサーBOX
熱センサースイッチ
方向舵配線ライン
バッテリー
強力・ネジ型ジャッキ
風車方向指示モーター
ヨー大型ギヤー
スラストベアリング
ラジアルベアリング（小）
ラジアルベアリング（大）
回転子による電流取出し装置
−電極配線
＋電極配線
三相電極配線
発電機から回転子への配線（−）
発電機から回転子への配線（＋）
磁気センサー
配線からの熱センサーライン
発電機のシャフト
ボール球（シングル）
ピローブロック、シャフト
防音材
摩擦防止加工（スベリ止め）
強力モーター、磁気回転部
発電機固定ネジ
発電機ガイドローラー
発電機後部と強力ネジジャックの連結部
発電機とコローラーの間のベース板
【図１】
2005320865.tif 000003
【図２】
2005320865.tif 000004
【図３】
2005320865.tif 000005
【図４】
2005320865.tif 000006
【図５】
2005320865.tif 000007
【図６】
2005320865.tif 000008
【図７】
2005320865.tif 000009
【図８】
2005320865.tif 000010