(57)【要約】【課題】垂直軸型風力発電装置は、比較的小型の風車での発電装置として使用されるため、必要から、風車の回転軸の摩擦を少なくして効率向上したいという課題があった。また、低風速での発電要求に対し、過剰な風速からの保護という、あい反する課題もあった。【解決手段】垂直に立てられた支柱１を中心とし、その外側に同心円状で回転する浮上用環状磁石７を備えた円筒形回転体２にカップ型風車羽根３および発電用環状磁石４と、円筒形回転体２の上方の支柱側にブレーキ接触板９を備え、回転数の上昇に応じて発電電力の一部を浮上コイル１０に追加供給して円筒形回転体２を上方に移動することで制動できる垂直軸型の風力発電装置が得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直軸型風車において、垂直に立てられた支柱を中心とし、その外側に同心円状で回転する円筒形回転体を備え、前記円筒形回転体に風力を受け回転力に変える受風手段と回転力から電気を発生する発電手段を取り付けたことを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
前記円筒形回転体の底部と頂部に環状の磁気浮上手段を取り付けたことを特徴とする、請求項１記載の風力発電装置。
【請求項３】
前記円筒形回転体の中間部に環状に磁気発生手段を配置し、対向する位置の前記支柱内部に発電電力抽出手段を内蔵することを特徴とする、請求項１または２記載の風力発電装置。
【請求項４】
前記円筒形回転体の中間部に環状に磁気発生手段を備え、前記磁気発生手段を複数組み、その磁気の相をずらして取り付けたことを特徴とする、請求項１から３いずれかに記載の風力発電装置。
【請求項５】
前記円筒形回転体の頂部から上方の位置の支柱側に摩擦減速手段を備え、回転時に発電する電力の一部を、全体の発電電力に比例して増加するように前記円筒形回転体の下側の磁気浮上手段に追加供給することで、回転数が増加するに応じて前記円筒形回転体をその軸に沿って上方に移動し、前記摩擦減速手段に接触させることで回転数を減速することを特徴とする、請求項１から４いずれかに記載の風力発電装置。
【請求項６】
前記円筒形回転体の頂部から上方の位置の支柱側に摩擦減速手段を備え、前記円筒形回転体の回転数が上昇すると共に軸に沿って上方向に空気力学的揚力を発生する揚力発生手段を備え、回転数が増加するに応じて前記円筒形回転体をその軸に沿って上方に移動し、前記摩擦減速手段に接触させることで回転数を減速することを特徴とする、請求項１から４いずれかに記載の風力発電装置。
【請求項７】
前記円筒形回転体の頂部から上方の位置の支柱側に摩擦減速手段を備え、前記円筒形回転体の底部を対向する下部支柱側より上方に押し上げる手動の機構を備え、手動操作にて前記円筒形回転体を上方に押し上げて前記摩擦減速手段に接触させることで回転数を減速および停止できることを特徴とする、請求項１から６いずれかに記載の風力発電装置。
【請求項８】
前記円筒形回転体の内側に円周方向に複数個の金属突起を等間隔に配置し、対向する支柱側に磁気的検知手段を備えることを特徴とする、請求項１から７いずれかに記載の風力発電装置。
【請求項９】
前記円筒形回転体に風力を受け回転力に変える受風手段と回転力から電気を発生する発電手段からなる風車部を持ち、前記支柱を延長して前記風車部の上方に太陽パネルを取り付けたことを特徴とする、請求項１から８いずれかに記載の風力発電装置。
【請求項１０】
前記円筒形回転体に風力を受け回転力に変える受風手段と回転力から電気を発生する発電手段からなる風車部を持ち、前記支柱を延長して前記風車部の上方に複数の同様な前記円筒形回転体を取り付けたことを特徴とする、請求項１から９いずれかに記載の風力発電装置。
【請求項１１】
前記円筒形回転体の中間部に環状に電気磁気結合手段を配置し、対向する位置の前記支柱内部に同様の電気磁気結合手段を内蔵することを特徴とする、請求項１から１０いずれかに記載の風力発電装置。
【請求項１２】
前記円筒形回転体の中間部に環状に磁気発生手段を配置し、対向する位置の前記支柱内部に回転磁界発生手段を備えることを特徴とする、請求項１から１１いずれかに記載の風力発電装置。
【請求項１３】
前記円筒形回転軸の底部と頂部に環状の反磁性体材料を配置し、対向する支柱側に電磁力発生手段を取り付けたことを特徴とする、請求項１から１２いずれかに記載の風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然エネルギーのひとつである風力エネルギーを、風向きに関係なくどの方向からの風も受け回転運動に変えることができる垂直軸型の風車を持つ風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー利用の多様化および発電技術の向上により、環境に配慮したクリーンな発電システムとして、太陽光や風力などの自然エネルギーを利用する発電システムが注目されており、大型のものではプロペラ型に代表される水平軸型風車が、また小型のものではサポニウス型やダリウス型に代表される垂直軸型風車が実用化されている。特に小型風力発電装置では単純な構造で、どの方向からの風でも回転することのできる垂直軸型の風車が広告塔や街路照明などへ実用的に使用されている。
【０００３】
従来この種の垂直軸型風力発電装置は、大出力を得るために風車を大型化しようとするとその風車を支えるための機構がプロペラ型風車より大掛かりになるため、比較的小型の風車での発電装置となるため、小型でも効率良く発電する必要があった（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
以下、その風力発電装置について図６を参照しながら説明する。図６（ａ）は従来の風力発電装置の鳥瞰図、図６（ｂ）は従来の風力発電装置の断面図である。
【０００５】
図に示すように、垂直方向に立設された回転軸１０１と、この回転軸に同芯状に回転する回転筒軸１０２のそれぞれに、反対方向に回転するように羽根が取り付けられており、それぞれの軸の一方に巻線１０３が、また他方には界磁磁石１０４が設けられ発電機が形成されており、巻線１０３の出力は整流子１０５の外周に接触するブラシ１０６で取り出される。この回転軸１０１の上端と下端、および回転筒軸１０２の下端は共に支柱１０７で支えられた軸受フレーム１０８に内蔵された磁石の反発力で常時浮上させ、かつ放射方向に非接触となるように構成された磁気軸受１０９にて支持されることで、微弱な風速でも発電機を反転駆動させることで効率的に発電でき、軸受に摩擦がなく風力を有効に回転運動に変換できる。
【特許文献１】特開２００１−１３２６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の垂直軸型風力発電装置では、風車上方および中央部の軸受を支える支柱に制限されてこれより大きな風車とすることができないため、低風速でも風車を回転起動してエネルギーを有効に取り出すために風車を大きくすることができないという課題があり、支柱による風車の大きさの制限が無く、低風速でも回転エネルギーが有効に取り出せる、簡単な構造の風車とすることが要求されている。
【０００７】
また、発電機の部分では、発電機を構成する２つの要素すなわち巻き線および界磁磁石が共に回転してしまうので、電力を取り出すためにはブラシなどによる電気的接触に頼らなければならず、必然的に機械的摩擦が発生するため、摩擦のない非接触の風車とすることができないという課題があり、さらに摩擦抵抗を低減させ風のエネルギーを有効に利用することが要求されている。
【０００８】
また、台風などで高風速となった場合、摩擦の少ない風車では過剰な回転数になり遠心力などで破損してしまうという課題があり、高風速でも回転数の上昇を抑え破損しない構造とすることが要求されている。
【０００９】
また、磁気浮上の軸受とするためには多数の磁石を複雑に配置しなければならず、かつ超電導磁石や超電導コイルはその特性を維持するために超低温にしなければならないため、発電するエネルギー以上のエネルギーを消費するという課題があり、簡単な構造でエネルギーが有効に取り出せることが要求されている。
【００１０】
本発明は、このような従来の課題を解決するもので、風車の形状を容易に設計して低風速でも回転でき、回転部分の機械的な接触すなわち摩擦抵抗が無く、台風など高風速状態でも回転数を抑え破損しない簡単な構造で風力エネルギーを取り出せる垂直軸型風力発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明の風力発電装置は、垂直軸型風車において、垂直に立てられた支柱を中心とし、その外側に同心円状で回転する円筒形回転体を備え、前記円筒形回転体に風力を受け回転力に変える受風手段と回転力から電気を発生する発電手段を取り付けた構成としたものである。
【００１２】
この構成によれば、円筒形回転体は風力を受ける受風手段と回転力から電気を発生する発電手段を搭載して回転できる強度を持てば良く、風車全体の支持と強度は中心の支柱が支える構造とすることができ、支柱の外形形状による風車の大きさの制限が無い、低風速でも回転エネルギーが有効に取り出せる垂直軸型の風力発電装置が得られる。
【００１３】
また、前記円筒形回転体の底部と頂部に環状の磁気浮上手段を取り付けた構成としたものである。
【００１４】
この構成によれば、回転部分の機械的接触すなわち摩擦抵抗を無くし風のエネルギーを有効に利用することができる垂直軸型の風力発電装置が得られる。
【００１５】
また、前記円筒形回転体の中間部に環状に磁気発生手段を配置し、対向する位置の前記支柱内部に発電電力抽出手段を内蔵する構成としたものである。
【００１６】
この構成によれば、回転する風車の磁気発生手段に対して発電電力抽出手段は中心部分に固定された状態となるため、風車を機械的に非接触の状態とすることができ、摩擦抵抗を無くし風のエネルギーを有効に利用できる垂直軸型の風力発電装置が得られる。
【００１７】
また、前記円筒形回転体の中間部に環状に磁気発生手段を備え、前記磁気発生手段を複数組み、その磁気の相をずらして取り付けた構成としたものである。
【００１８】
この構成によれば、ひとつの回転体に複数の発電機を取り付けた状態とすることができ、その出力を組み合わせて制御することで、出力電圧や電力を調整でき、かつ磁気の相をずらすことで発電機特有のコギングトルクを低減でき、より微風速でも回転起動して発電できる垂直軸型の風力発電装置が得られる。
【００１９】
また、前記円筒形回転体の頂部から上方の位置の支柱側に摩擦減速手段を備え、回転時に発電する電力の一部を、全体の発電電力に比例して増加するように前記円筒形回転体の下側の磁気浮上手段に追加供給することで、回転数が増加するに応じて前記円筒形回転体をその軸に沿って上方に移動し、前記摩擦減速手段に接触させることで回転数を減速する構成としたものである。
【００２０】
この構成によれば、台風などで高風速となった場合でも、風車を取り付けた円筒形回転体が回転軸に沿って上方に移動して摩擦減速手段に接触し、風車の回転を抑えることで遠心力などで破損しない垂直軸型の風力発電装置が得られる。
【００２１】
また、前記円筒形回転体の頂部から上方の位置の支柱側に摩擦減速手段を備え、前記円筒形回転体の回転数が上昇すると共に軸に沿って上方向に空気力学的揚力を発生する揚力発生手段を備え、回転数が増加するに応じて前記円筒形回転体をその軸に沿って上方に移動し、前記摩擦減速手段に接触させることで回転数を減速する構成としたものである。
【００２２】
この構成によれば、台風などで高風速となった場合でも、風車を取り付けた円筒形回転体が回転軸に沿って上方に移動して摩擦減速手段に接触し、風車の回転を抑えることで遠心力などで破損しない垂直軸型の風力発電装置が得られる。
【００２３】
また、前記円筒形回転体の頂部から上方の位置の支柱側に摩擦減速手段を備え、前記円筒形回転体の底部を対向する下部支柱側より上方に押し上げる手動の機構を備え、手動操作にて前記円筒形回転体を上方に押し上げて前記摩擦減速手段に接触させることで回転数を減速および停止できる構成としたものである。
【００２４】
この構成によれば、装置全体を整備や輸送する場合や台風などで高風速となることが予測される場合などに、風車を取り付けた円筒形回転体を回転軸に沿って上方に移動して摩擦減速手段に接触させ風車を減速および固定することができる垂直軸型の風力発電装置が得られる。
【００２５】
また、前記円筒形回転体の内側に円周方向に複数個の金属突起を等間隔に配置し、対向する支柱側に磁気的検知手段を備える構成としたものである。
【００２６】
この構成によれば、風車回転にともなう金属突起による磁気的変化を磁気的検知手段により検出することで、非接触にて風車の回転数を認識できる垂直軸型の風力発電装置が得られる。
【００２７】
また、前記円筒形回転体に風力を受け回転力に変える受風手段と回転力から電気を発生する発電手段からなる風車部を持ち、前記支柱を延長して前記風車部の上方に太陽パネルを取り付けた構成としたものである。
【００２８】
この構成によれば、支柱や風車の影を太陽パネルに落とすことが無く、簡単な構造で風車の上方の空間をより有効に利用できる垂直軸型の風力発電装置が得られる。
【００２９】
また、前記円筒形回転体に風力を受け回転力に変える受風手段と回転力から電気を発生する発電手段からなる風車部を持ち、前記支柱を延長して前記風車部の上方に複数の同様な前記円筒形回転体を取り付けた構成としたものである。
【００３０】
この構成によれば、支柱を軸として複数の風車を設置でき、簡単な構造で風車の上方の空間をより有効に利用できる垂直軸型の風力発電装置が得られる。
【００３１】
また、前記円筒形回転体の中間部に環状に電気磁気結合手段を配置し、対向する位置の前記支柱内部に同様の電気磁気結合手段を内蔵する構成としたものである。
【００３２】
この構成によれば、支柱側に内蔵した電気磁気結合手段に電力を供給することで非接触にて、回転する円筒形回転体に設置した電気磁気結合手段を通して電力エネルギーを伝達できる垂直軸型の風力発電装置が得られる。
【００３３】
また、前記円筒形回転体の中間部に環状に磁気発生手段を配置し、対向する位置の前記支柱内部に回転磁界発生手段を備える構成としたものである。
【００３４】
この構成によれば、支柱内部の回転磁界発生手段にエネルギーを供給することで、強制的に風車を取り付けた円筒形回転体を回転させることができる垂直軸型の風力発電装置が得られる。
【００３５】
また、前記円筒形回転軸の底部と頂部に環状の反磁性体材料を配置し、対向する支柱側に電磁力発生手段を取り付けた構成としたものである。
【００３６】
この構成によれば、磁気浮上のために反発する磁石をきちんと配置する必要が無く、より自由な磁気配列による磁気浮上方式の垂直軸型の風力発電装置が得られる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、風車全体の支持と強度は中心の支柱が支える構造とすることができ、支柱の外形形状による風車の大きさの制限が無い、低風速でも回転エネルギーが有効に取り出せる垂直軸型の風力発電装置を提供できる。
【００３８】
また、本発明によれば、回転部分の機械的接触すなわち摩擦抵抗を無くし風のエネルギーを有効に利用することができる垂直軸型の風力発電装置を提供できる。
【００３９】
また、本発明によれば、回転する風車の磁気発生手段に対して発電電力抽出手段は中心部分に固定された状態となるため、風車を機械的に非接触の状態とすることができ、摩擦抵抗を無くし風のエネルギーを有効に利用できる垂直軸型の風力発電装置を提供できる。
【００４０】
また、本発明によれば、ひとつの回転体に複数の発電機を取り付けた状態とすることができ、その出力を組み合わせて制御することで、出力電圧や電力を調整でき、かつ磁気の相をずらすことで発電機特有のコギングトルクを低減でき、より微風速でも回転起動して発電できる垂直軸型の風力発電装置を提供できる。
【００４１】
また、本発明によれば、台風などで高風速となった場合でも、風車を取り付けた円筒形回転体が回転軸に沿って上方に移動して摩擦減速手段に接触し、風車の回転を抑えることで遠心力などで破損しない垂直軸型の風力発電装置を提供できる。
【００４２】
また、本発明によれば、装置全体を整備や輸送する場合または台風などで高風速となることが予測される場合などに、風車を取り付けた円筒形回転体を回転軸に沿って上方に移動して摩擦減速手段に接触させ風車を減速および固定することができる垂直軸型の風力発電装置を提供できる。
【００４３】
また、本発明によれば、風車回転にともなう金属突起による磁気的変化を磁気的検知手段により検出することで、非接触にて風車の回転数を認識できる垂直軸型の風力発電装置を提供できる。
【００４４】
また、本発明によれば、支柱や風車の影を太陽パネルに落とすことが無く、簡単な構造で風車の上方の空間をより有効に利用できる垂直軸型の風力発電装置を提供できる。
【００４５】
また、本発明によれば、支柱を軸として複数の風車を設置でき、簡単な構造で風車の上方の空間をより有効に利用できる垂直軸型の風力発電装置を提供できる。
【００４６】
また、本発明によれば、支柱側に内蔵した電気磁気結合手段に電力を供給することで非接触にて、回転する円筒形回転体に設置した電気磁気結合手段を通して電力エネルギーを伝達できる垂直軸型の風力発電装置を提供できる。
【００４７】
また、本発明によれば、支柱内部の回転磁界発生手段にエネルギーを供給することで、強制的に風車を取り付けた円筒形回転体を回転させることができる垂直軸型の風力発電装置を提供できる。
【００４８】
また、本発明によれば、磁気浮上のために反発する磁石をきちんと配置する必要が無く、より自由な磁気配列による磁気浮上方式の垂直軸型の風力発電装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
本発明の請求項１記載の発明は、垂直軸型風車において、垂直に立てられた支柱を中心とし、その外側に同心円状で回転する円筒形回転体を備え、前記円筒形回転体に風力を受け回転力に変える受風手段と回転力から電気を発生する発電手段を取り付けた構成としたものであり、円筒形回転体は風力を受ける受風手段と回転力から電気を発生する発電手段を搭載して回転できる強度を持てば良く、風車全体の支持と強度は中心の支柱が支える構造とすることができ、風車全体を中心の支柱のみで支持しているので、支柱の外形形状による風車の大きさの制限が無く、低風速でも回転エネルギーが有効に取り出すことができるという作用を有する。
【００５０】
本発明の請求項２記載の発明は、前記円筒形回転体の底部と頂部に環状の磁気浮上手段を取り付けた構成としたものであり、回転部分の機械的接触すなわち摩擦抵抗を無くし風のエネルギーを有効に利用することができるという作用を有する。
【００５１】
本発明の請求項３記載の発明は、前記円筒形回転体の中間部に環状に磁気発生手段を配置し、対向する位置の前記支柱内部に発電電力抽出手段を内蔵する構成としたものであり、  回転する風車の磁気発生手段に対して発電電力抽出手段は中心部分に固定された状態となるため、風車を機械的に非接触の状態とすることができ、摩擦抵抗を無くし風のエネルギーを有効に利用することができるという作用を有する。
【００５２】
本発明の請求項４記載の発明は、前記円筒形回転体の中間部に環状に磁気発生手段を備え、前記磁気発生手段を複数組み、その磁気の相をずらして取り付けた構成としたものであり、ひとつの回転体に複数の発電機を取り付けた状態とすることができ、その出力を組み合わせて制御することで、出力電圧や電力を調整でき、かつ磁気の相をずらすことで発電機特有のコギングトルクを低減でき、より微風速でも回転起動して発電することができるという作用を有する。
【００５３】
本発明の請求項５記載の発明は、前記円筒形回転体の頂部から上方の位置の支柱側に摩擦減速手段を備え、回転時に発電する電力の一部を、全体の発電電力に比例して増加するように前記円筒形回転体の下側の磁気浮上手段に追加供給することで、回転数が増加するに応じて前記円筒形回転体をその軸に沿って上方に移動し、前記摩擦減速手段に接触させることで回転数を減速する構成としたものであり、台風などで高風速となった場合でも、風車を取り付けた円筒形回転体が回転軸に沿って上方に移動して摩擦減速手段に接触し、風車の回転を抑えることで遠心力などで破損しないという作用を有する。
【００５４】
本発明の請求項６記載の発明は、前記円筒形回転体の頂部から上方の位置の支柱側に摩擦減速手段を備え、前記円筒形回転体の回転数が上昇すると共に軸に沿って上方向に空気力学的揚力を発生する揚力発生手段を備え、回転数が増加するに応じて前記円筒形回転体をその軸に沿って上方に移動し、前記摩擦減速手段に接触させることで回転数を減速する構成としたものであり、台風などで高風速となった場合でも、風車を取り付けた円筒形回転体が回転軸に沿って上方に移動して摩擦減速手段に接触し、風車の回転を抑えることで遠心力などで破損しないという作用を有する。
【００５５】
本発明の請求項７記載の発明は、前記円筒形回転体の頂部から上方の位置の支柱側に環状の摩擦減速手段を備え、前記円筒形回転体の底部を前記支柱側より上方に押し上げる手動の機構を備え、手動操作にて前記円筒形回転体を上方に押し上げて前記摩擦減速手段に接触させることで回転数を減速および停止できる構成としたものであり、装置全体を整備や輸送する場合や台風などで高風速となることが予測される場合などに、風車を取り付けた円筒形回転体を回転軸に沿って上方に移動して摩擦減速手段に接触させ風車を減速および固定することができるという作用を有する。
【００５６】
本発明の請求項８記載の発明は、前記円筒形回転体の内側に円周方向に複数個の金属突起を等間隔に配置し、対向する支柱側に磁気的検知手段を備える構成としたものであり、風車回転にともなう金属突起による磁気的変化を磁気的検知手段により検出することで、非接触にて風車の回転数を認識することができるという作用を有する。
【００５７】
本発明の請求項９記載の発明は、前記円筒形回転体に風力を受け回転力に変える受風手段と回転力から電気を発生する発電手段からなる風車部を持ち、前記支柱を延長して前記風車部の上方に太陽パネルを取り付けた構成としたものであり、支柱や風車の影を太陽パネルに落とすことが無く、簡単な構造で風車の上方の空間をより有効に利用することができるという作用を有する。
【００５８】
本発明の請求項１０記載の発明は、前記円筒形回転体に風力を受け回転力に変える受風手段と回転力から電気を発生する発電手段からなる風車部を持ち、前記支柱を延長して前記風車部の上方に複数の同様な前記円筒形回転体を取り付けた構成としたものであり、支柱を軸として複数の風車を設置でき、簡単な構造で風車の上方の空間をより有効に利用することができるという作用を有する。
【００５９】
本発明の請求項１１記載の発明は、前記円筒形回転体の中間部に環状に電気磁気結合手段を配置し、対向する位置の前記支柱内部に同様の電気磁気結合手段を内蔵する構成としたものであり、支柱側に内蔵した電気磁気結合手段に電力を供給することで非接触にて、回転する円筒形回転体に設置した電気磁気結合手段を通して電力エネルギーを伝達することができるという作用を有する。
【００６０】
本発明の請求項１２記載の発明は、前記円筒形回転体の中間部に環状に磁気発生手段を配置し、対向する位置の前記支柱内部に回転磁界発生手段を備える構成としたものであり、支柱内部の回転磁界発生手段にエネルギーを供給することで、強制的に風車を取り付けた円筒形回転体を回転させることができるという作用を有する。
【００６１】
本発明の請求項１３記載の発明は、前記円筒形回転軸の底部と頂部に環状の反磁性体材料を配置し、対向する支柱側に電磁力発生手段を取り付けた構成としたものであり、磁気浮上のために反発する磁石をきちんと配置する必要が無く、より自由な磁気配列にすることができるという作用を有する。
【００６２】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００６３】
図１および図２に示すように、垂直に立てられた支柱１を中心とし、その外側に同心円状で回転する円筒形回転体２を備え、この円筒形回転体２に、風力を受け回転力に変える受風手段たとえばカップ型風車羽根３と、回転力から電気を発生する発電手段の片方である磁気発生手段たとえば発電用環状磁石４を取り付け、発電用環状磁石４に対向する位置の支柱１内部に発電手段のもう片方である発電電力抽出手段たとえば発電コイル５を取り付けた構成としたものである。図２（ａ）は全体構成の俯瞰図である。
【００６４】
この構成によれば、円筒形回転体２はカップ型風車羽根３と回転力から電気を発生する発電用環状磁石４を搭載して回転できる強度を持てば良く、風車全体の支持と強度は中心の支柱１が支える構造とすることができ、支柱の外形形状による風車の大きさの制限が無く、低風速でも回転エネルギーが有効に取り出せることとなる。
【００６５】
また、図３に示すように支柱１を上方に延長することで、そこに太陽光パネル１８または別な風車または両方を取り付けた構成としたものである。
【００６６】
この構成によれば、支柱や風車の影を太陽パネル１８に落とすことが無く、また支柱を軸として複数の風車を設置でき、簡単な構造で風車の上方の空間をより有効に利用できることとなる。
【００６７】
また、発電用環状磁石４は図２に示すように、円周方向に複数の磁区を持つ構造で、回転することにより対向する発電コイル５に磁界の変化を与えるように構成され、電磁誘導の原理により発電することができる。
【００６８】
なお、受風手段のひとつにカップ型風車羽根３を用いたが、カップ型風車羽根に代えてダリウス型風車、サボニウス型風車を用いても良く、その作用効果に差異を生じない。
【００６９】
また、円筒形回転体２の底部と頂部に環状の磁気浮上手段たとえば回転部環状磁石６を備え、対向する支柱１に向き合う極が同じ磁極となるように浮上用環状磁石７を設置するように構成される。図２（ｃ）は浮上用磁石の模式図である。
【００７０】
上記構成において、回転部環状磁石６および浮上用環状磁石７は、図２に示すように上下の面に単一の磁極を持つ構造で、円周方向に回転しても常に同一の極を保つため、同じ磁極を向き合わせることで、磁気的反発力をもって円筒形回転体２を浮上させ、機械的接触すなわち摩擦抵抗なく回転することとなる。
【００７１】
なお、回転部環状磁石６に代わって、反磁性体材料たとえばグラファイトなどを用いても良く、その作用効果に差異を生じない。
【００７２】
また、回転部環状磁石６の内側の面と同じ極を持つ水平保持環状磁石８を設置するように構成される。
【００７３】
上記構成において、水平保持環状磁石８は、内外の面に単一の磁極を持つ構造で、円周方向に回転しても常に同一の極を保つため、同じ磁極を向き合わせることで、磁気的反発力をもって円筒形回転体２を中心の支柱１から浮上させ、機械的接触すなわち摩擦抵抗なく回転することとなる。
【００７４】
また、図２に示すように円筒形回転体２に複数の発電用環状磁石４を、その磁気の相をずらして取り付け、対向する位置の支柱１内部に設置された発電コイル５の磁気の相はそろえるように構成される。図２（ｂ）は磁気の相のずれ模式図である。
【００７５】
上記構成において、どれかひとつの発電用環状磁石４の磁極が、対向する発電コイル５の磁気の相に合致して磁気的に吸引して固定しようとしても、他の発電用環状磁石４の磁気の相が異なるため別の磁気的な吸引力が発生することで、全体的に固定状態すなわちコギングとなるような回転角が無くなり、発電機特有のコギングトルクを低減できる。
【００７６】
また、図１に示すように円筒形回転体２の頂部から上方の位置の支柱側に摩擦減速手段たとえばブレーキ接触板９を備え、風車回転時に発生した電力の一部を全体の発電量に比例して増加するように円筒形回転体２の底部から下方の位置の支柱側に設置した磁気浮上手段たとえば浮上コイル１０に追加供給することように構成される。
【００７７】
上記構成において、台風などで高風速となった場合、発生電力の一部が浮上コイル１０に追加供給されて円筒形回転体２を浮上させる磁力を増加することにより円筒形回転体２が回転軸に沿って上方に移動してブレーキ接触板９に接触し、風車の回転を抑えることとなる。
【００７８】
また、図１に示すように円筒形回転体２の頂部から上方の位置の支柱側にブレーキ接触板９と、揚力発生手段たとえば図４に示すように風車の羽根に角度を付け揚力を発生できる揚力発生風車１１を備え、円筒形回転体２の回転数が上昇すると共に支柱１に沿って上方向に空気力学的揚力を発生するように構成される。
【００７９】
上記構成において、台風などで高風速となった場合、揚力発生風車１１により回転数が上昇すると共に円筒形回転体２を浮上させる揚力を増加することにより円筒形回転体２が回転軸に沿って上方に移動してブレーキ接触板９に接触し、風車の回転を抑えることとなる。
【００８０】
また、図１に示すように円筒形回転体２の頂部から上方の位置の支柱側にブレーキ接触板９と、図５に示すような円筒形回転体２の底部を対向する下部支柱側より上方に押し上げる手動の機構たとえば手動ブレーキ１２を備え、支柱１の下方より手動操作にて円筒形回転体２を上方に押し上げるように構成される。図５（ａ）は手動ブレーキ全体の俯瞰図、図５（ｂ）は手動ブレーキの透視模式図である。
【００８１】
この構成によれば、装置全体を整備や輸送する場合や台風などで高風速となることが予測される場合などに、円筒形回転体２を支柱１に沿って上方に移動してブレーキ接触板９に接触させ風車を減速および固定することとなる。
【００８２】
また、円筒形回転体２の内側に円周方向に複数個の金属突起１３を等間隔に配置し、対向する支柱側に磁気的検知手段たとえば検出コイル１４を備えるように構成する。
【００８３】
この構成によれば、風車回転にともなう金属突起１３による磁気的変化を検出コイル１４により検出することで、非接触にて風車の回転数を認識できる。
【００８４】
また、円筒形回転体２の中間部に環状に電気磁気結合手段たとえば２次励磁コイル１５を備え、対向する位置の支柱１内部に同様の電気磁気結合手段たとえば１次励磁コイル１６を内蔵するように構成する。
【００８５】
この構成によれば、支柱１側に内蔵した１次励磁コイル１６に電力を供給することで非接触にて、円筒形回転体２に設置した２次励磁コイル１５を通して電力エネルギーを円筒形回転体２に伝達でき、円筒形回転体２への電力供給ができる。この電力は風車のイルミネーションなどに利用可能である。
【００８６】
また、円筒形回転体２の中間部に環状に磁気発生手段たとえば発電用環状磁石４を配置し、対向する位置の前記支柱内部に回転磁界発生手段たとえば駆動コイル１７を設置する構成としたものである。
【００８７】
この構成によれば、支柱１内部の駆動コイル１７にエネルギーすなわち３相回転電流を供給することで、強制的に風車を取り付けた円筒形回転体２を回転させることができ、無風状態でも風車を回転することで衆目を集めることができる。
【００８８】
なお、実施の形態では、発電用環状磁石４に永久磁石を用いたが、支柱１側に内蔵した１次励磁コイル１６を通じて、円筒形回転体２に設置した２次励磁コイル１５に供給された電力を用いた電磁石を用いても良く、その作用効果に差異を生じない。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明による風力発電装置は、自然エネルギーである風力エネルギーから効率良く電力を作り出すことができ、太陽光など複数の自然エネルギーによる発電手段を持つ物への応用も容易であり、小型で設置の容易な独立電源や街路灯、風力発電電力の大きいプロペラ型風車の起動補助の用途にも適用できる。また、単純に広告を取り付けた広告塔に対して、自然にやさしく衆目を集めるモニュメントとしての用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施の形態１の全体構成を示す断面ブロック図
【図２】同概観図（（ａ）全体構成の俯瞰図、（ｂ）磁気の相のずれ模式図、（ｃ）浮上用磁石の模式図）
【図３】支柱延長時の風車上方使用例図
【図４】空気力学的揚力風車の概念図
【図５】手動ブレーキの構成を示すブロック図（（ａ）手動ブレーキ全体の俯瞰図、（ｂ）手動ブレーキの透視模式図）
【図６】従来の風力発電装置を示す構成図（（ａ）従来の風力発電装置の鳥瞰図、（ｂ）従来の風力発電装置の断面図）
【符号の説明】
【００９１】
１    支柱
２    円筒形回転体
３    カップ型風車羽根
４    発電用環状磁石
５    発電コイル
６    回転部環状磁石
７    浮上用環状磁石
８    水平保持環状磁石
９    ブレーキ接触板
１０  浮上コイル
１１  揚力発生風車
１２  手動ブレーキ
１３  金属突起
１４  検出コイル
１５  ２次励磁コイル
１６  １次励磁コイル
１７  駆動コイル
１８  太陽パネル
【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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