(57)【要約】      （修正有）【課題】移動体に取付けることにより、ガソリン・軽油・重油と言った化石燃料に変わり、環境にやさしいクリーンな移動体として使用することが可能となる発電機構を提供する。【解決手段】風のエネルギを動力エネルギに変換して発電を行う発電機構であって、斜流状のタービン羽根３が回転軸に取付けられ、軸には２層の円筒状の筒が組込まれ、円筒状の筒は、内面側の溝に鉄板と磁石を組込まれた外円筒６と外面側の溝に鉄板と磁石を組込まれた内円筒７とからなり、筒６、７の間には、内側ケーシング２の固定部に固定され、コイルをセットされた凸部の円盤状のフランジ１３が円周部に嵌合されて構成される。この発電機構を一段の円筒状の筒とし、外周方向に複数段、主軸方向に複数列増加することが可能である。【選択図】図１
0003220741.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
本考案は、風のエネルギを動力エネルギに変換して発電を行う発電機構であって、斜流状のタービン羽根により回転する主軸に対面して取付けられて、半径方向の大きさにより１段、２段、あるいは、ｎ段に配置された円周溝に磁石をセットされた一対の円筒状の筒と、この一対の筒間に位置し、外部固定部に固定され、前記円周溝に嵌合される、コイルをセットされた凸部を設けた円板状のフランジを設けてなることを特徴とする発電機構。
【請求項２】
前期一対の円筒状の筒と円板状のフランジとの組み合わせを、主軸方向に円筒状の発電機構を複数組セットしたことを特徴とする請求項１に記載の発電機構。
【請求項３】
前期円板状のフランジ、およびこれを固定するケース部を合成樹脂製としたことを特徴とする請求項１、および２に記載の発電機構。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本考案は、風のエネルギを動力エネルギに変換して発電を行う発電機構であって、斜流状のタービン羽根により回転する主軸に対面して取付けられて、半径方向の大きさにより１段、２段、あるいは、ｎ段に配置された円周溝に磁石をセットされた一対の円筒状の筒と、この一対の筒間に位置し、外部固定部に固定され、前記円周溝に嵌合される、コイルをセットされた凸部を設けた円板状のフランジを設けてなることを特徴とする発電機構。【０００２】    本考案は、前期一対の円筒状の筒と円板状のフランジとの組み合わせを、主軸方向に円筒状の発電機構を複数組セットしたことを特徴とする前記記載の発電機構。【０００３】    本考案は、前期円板状のフランジ、およびこれを固定するケース部を合成樹脂製としたことを特徴とする前記記載の発電機構。【０００４】    本考案は、粉塵、水分が電気系統に侵入されない構造となっていることを特徴とする前記記載の発電機構。【０００５】  本考案は、［図１］に示されるように、軸には羽根車と発電機構を取付けたもので、この装置を移動体に取付けることにより、燃料として使われている、ガソリン・軽油・重油と言った化石燃料に変わり、環境にやさしいクリーンな移動体として使用することが可能となる。【０００６】  本考案の装置を支柱に取付け、ビルの屋上、あるいは、家の庭に設置して家庭用発電機として使用することが可能となる。
【背景技術】
【０００７】  現在の一例として電気自動車は、大きな容量の蓄電池を搭載し、蓄電池の許容範囲内で走行が可能な車が実用化されている【０００８】    現在の一例として小型風力発電機の機構は、動力伝達軸、増速機、ブレーキ、電力機、および、これらの部品を接続するための接続カプリングで結合されている。このために、慣性モーメントが大きくなるため、大きな電力を必要とする場合には、当然羽根車の直径を大きくしすることが必要となる。このことから、小型風力発電装置の電力は、一般に小さな電力しか得られないのが現状である。【０００９】
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１４−１３０３４
【００１１】
【特許文献２】特許第４７８２３０３
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１２】  背景技術［０００７］は、大きな容量の蓄電池に充電を行い、その許容範囲内で走行し、蓄電池の容量が無くなる前に充電設備のある場所、あるいは、自宅に戻って充電を行わなければならない。また、走行条件が、高速道路の走行、冷房・暖房のエアコン、オーディオの使用により、走行距離が大幅に減少する。従って、風のエネルギを動力エネルギに変換して発電を行う発電機構を設けることにより、蓄電池の許容値を心配することなく、安心して長距離走行が可能となり、前述の欠点を解決しようとするものである。【００１３】    背景技術［０００８］は、水平軸型風車、および、垂直軸型風車いずれにおいても羽根車がむき出しの状態であり、夜鳥類の接触やメンテナンス時の安全上に問題が生じていると同時に、羽根車の回転による騒音についても問題とされている。本考案は、これらの欠点を解決するものである。
【考案の効果】
【００１４】  本考案は、このような従来の問題を解決しようとするものでる。すなわち、電気自動車では、エンジン、トランスミッションおよび排気マフラーが不要となるため、その空きスペースを用いて、［図１］示される発電装置を設置し、走行時に発生する風の流れが流入口を通り抜ける際に、タービン羽根▲４▼により回転する主軸に取付けられた円筒状の発電装置、すなわち、内円筒の磁石と外円筒の磁石が同時に回転し、内円筒と外円筒の間に設けた固定コイル▲７▼が設けられ、磁石とコイルとの間で磁力を発生し、フレミングの右手の法則により電気を生み出す仕組である。
これにより走行中は常に蓄電池に充電を行う事が可能となり、蓄電池の残容量を心配する事が無く安心して長い距離の走行ができる事で問題点を解決する事を目的としている。【００１５】  本考案は、回転する羽根車、発電機構はすべてケーシングに覆われている。このために、回転部分が露出することが無いので、取扱い上安全である。【００１６】  本考案は、羽根車の大きさや発電能力に準じて、円筒状の発電機構の系列Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ・・・を増やすか、あるいは、周方向のコの字型のコイルと磁石の数を増やすことが可能であることを目的としている。【００１７】  本考案は、発電装置の構造は、図２で示されるように、コキングトルク、渦電流の発生、および、磁場ブレーキの発生を押える事を目的に、磁石を固定する内輪円筒、および外輪円筒、さらにコイルを固定する台座はすべて樹脂材を用いる。これにより、回転むらを無くしスムースな回転力が得られる。さらに、樹脂材を使用することで、発電部分の重量を大幅に軽くすることができ、これにより回転負荷の低減がえられた。【００１８】  本考案は、図３で示されるように、車体に取付けた直列形、並列形に１基から数基の発電機装置を取付けられる構造であるため、メーン蓄電池およびサブ蓄電池にそれぞれ単独に充電か可能となることから、それぞれの充電がより強力となるため、効率の良い電力の供給が実現できる。さらに、蓄電池の軽減が図られコストの低減となる。【００１９】  本考案は、発電装置を効率よく発電するために、増幅回路が設置され電圧・電流の増幅が可能なシステムである。また、カットイン・カットアウトシステムも設置される。【００２０】  上述の考案は、従来の電気自動車に比べて、風力発電装置を設ける事で蓄電池の小型化が図られ、さらに、走行中に蓄電池の残量の不安を解消する。これによりＣＯ２の排出量を大幅に削減する事が出来る。【００２１】  本考案は、風力発電機として、ビルの屋上、電気の通らない山岳地帯、家庭の庭等どこでも安全に、また、手軽に設置する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】  本考案に基づく最良の実施例の発電装置の概要図である。
【図２】  本考案に基づく最良の実施例の発電部分の詳細図である。
【図３】  本考案に基づく最良の実施例の車に取付けられた、発電装置の概要図である。
【図４】  本考案に基づく最良の実施例の車に取付けられた、発電装置の概要を示す平面模式図である。
【図５】  本考案に基づく最良の実施例の発電および制御系の一例を示すブロック図である。
【考案を実施するための形態】
【００２３】    風エネルギを受ける羽根をタービン羽根にすることで、羽根が回転すると羽根の吸込み部分が大気圧以下（負圧）となり、風入口からの吸入量を増加させることが出来る。また、羽根入口から出口に向かって遠心力の効果により吸込まれた流体の圧力が増加する。さらに、水平方向に設けた静翼を設けることで、遠心力効果で高まった流れを軸方向にスムースに導くことが出来る。これにより、軸流フアンでは得られなかった回転出力を増加させる事が可能となる。
【００２４】  発電装置は、軸に組込まれたコの字型の外円筒の筒と内円筒の筒の外面と内面とに薄い帯鉄を張り付け、その帯鉄の円周面に複数の永久磁石を円順列に張り付けられている。また、コの字型の間には、凸型の台座に円順列に取付けたコイルを複数個固定したものを挿入する。これにより、固定されたコイルの面を磁石が回転することにより電力を発生させることが出来る。この構造は、発電機を回転させるための接続部品が無く、軸に取付けた円筒状の発電機が羽根車の回転に準じて回転するために、機械損失の低減が図られると共に、羽根車の大きさ、あるいは、半径方向の大きさに準じて、円周上にコの字型の発電機構の段を自由に増減させることが可能である。さらには、発電機構を取付けた円筒を軸方向にＩ列、ＩＩ列・・と増やすことが可能な装置である。これらの二つの機構により、電力の能力を自由に設定することが可能な装置である。
【００２５】  発電装置の材料は、磁性材料、非磁性材料を問わず、電力を発生させ場合にトラッキングトルク・渦電流、および、磁場ブレーキの発生等による現象により、発電に悪影響を及ぼすことが明らかとなった。そこで、発電機構の大部分に樹脂材を用いることにより、トラッキングトルク・渦電流の発生、および、磁場のブレーキ減少を抑えることを可能となることを明らかにした。
この結果、回転出力の増加と発電能力・効率の向上が可能となった。
【００２６】  また、タービン羽根を用いた風力発電装置を電気自動車の発電機として用いることで、蓄電池の重量の軽減並びに長距離の走行が可能となり、運転時に蓄電池の残量を気にすることなく、長距離走行の不安要素を大幅に改善することが出来る。
【００２７】  以下に、本考案の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２８】  図１は、ケーシング内１に収められた羽根車が風のエネルギを受け回転し、電気エネルギに変えて電力を発生させる発電装置である。風は入口ノズル４から流入し、タービン羽根３を回しながら軸方向に流れを変えて、静翼１５を通ることで流れを安定させ、流出口から大気に放出される。また、タービン羽根３、および、円筒形状の発電機構Ｉ、ＩＩ・・を同軸に組込むことで、回転部分が露出することが無いので、取扱う上で安全が確保される。
電力の大きさは、円筒状の発電機構Ｉ、ＩＩ・・・を水平軸に増やすが円筒状のコの字型の発電機構を円周上に増やすことで、羽根の大きさ（電力の大きさ）によって、自由に設置する事が可能である。
【００２９】  図２は、円筒形状の発電部分Ｉである。トラッキングトルク・渦電流、および、磁場ブレーキを抑える構造とするため、コイル７、磁石１１、１２、帯鉄１３，１４、軸１５以外はすべて樹脂材を使用する。これにより、発電部分の重量が大幅に軽量化され、しかも、回転出力の性能に悪影響を及ぼすトラッキングトルクおよび渦電流の発生や磁場ブレーキを抑え、回転出力の性能を向上させることが可能となった。
【００３０】  図３、４は、一例として、電気自動車１７の底面外側に発電装置１６を装着したハイブリッド車の概要を示しており、本実施形態では発電装置１６の前に空気（風）を取入れる入口ノズル４を設け、後段に空気（風）を排出する出口流路５を設けている。図４はその平面（底面）図であり、トランスミッションおよび排気マフラーが不要となった空きスペースを利用して、発電装置１６を取り付ける。
【００３１】  なお、本考案の発電装置１６は、ボンネットの中、あるいは車の屋根上に設けることも可能である。
【００３２】  タービン羽根車３の表面に微細な凹凸加工を施した場合には、タービン羽根車３が風エネルギを受け回転した時の風切り音を小さくすることができる。逆に、車の接近を歩行者等に通知したい場合には、タービン羽根車３の表面を滑らかに加工すれば良く、タービン羽根車３が風エネルギを受けて回転した時に、風切り音を自動的に出すことができ、歩行者に車の接近を自動的に報知することができる。
【００３３】  本考案は、発電装置のトラブルを未然に防ぐことを目的とするため、入口ノズルの前面に金網、あるいは、パンチ穴の開いたフイルターを設けることも可能である。
【００３４】  図５は、本考案の制御系を示しており、発電装置１６内にコの字型に設けられた外円筒磁石９と内円筒磁石１１、およびコイル１０との全体とでなる発電装置１６で発電された電力はコントローラ１９に入力され、蓄電池２３を充電する。また、コントローラ１９は、蓄電池２３からの電力若しくは発電装置１６からの電力のインバータ２０を経てモータ２２を駆動すると共に、電気機器２１の電源として供給する。
【００３５】  本例の発電装置１６の流入部に風力計１８Ａ、および、出口部に風力計１８Ｂが設けられている。また、入力部には入力風量を調整できるフイルタ２６が設けられている。そして、開閉制御部２５は、風量計１８で計測された風量に基づいてフイルタ２６の開閉を制御する。また、風量計１８で計測された風量はコントローラ１９にも入力され、表示部２４で表示され、運転者等に報告される。
【００３６】  本考案は、一体に取り付けた直列形、並列形に一基から数基の発電装置を取り付けられる構造であるため、メーン蓄電池およびサブ蓄電池にそれぞれ単独に充電が可能となることから、それぞれの充電がより強力となるため、効率の良い電力の供給が実現できる。さらに、蓄電池の軽減が図られコストの低減となる。本考案は、発電装置が効率よく発電するために、増幅回路が設置され電圧・電流の増幅が可能なシステムであり、カットイン・カットアウトシステムも設置される。
【符号の説明】  １・・・・・外側ケーシング
２・・・・・内側ケーシング
３・・・・・タービン羽根車
４・・・・・入口ノズル
５・・・・・出口ダクト
６・・・・・外円筒筒
７・・・・・内円筒筒
８・・・・・外円筒側帯鉄
９・・・・・外円筒側磁石
１０・・・・・コイル
１１・・・・・内円筒側磁石
１２・・・・・内円筒側帯鉄
１３・・・・・内外円筒固定用フランジ
１４・・・・・コイル固定用フランジ
１５・・・・・静翼
１６・・・・・発電装置
１７・・・・・車に取付けた発電装置の概要図
１８Ａ・・・・流入部風力計
１８Ｂ・・・・流出部風速計
１９・・・・・コントローラ
２０・・・・・インバータ
２１・・・・・電気機器
２２・・・・・モータ
２３・・・・・蓄電池
２４・・・・・表示部
２５・・・・・開閉制御部
２６・・・・・風量調整フィルター
【図１】
0003220741.tif 000003
【図２】
0003220741.tif 000004
【図３】
0003220741.tif 000005
【図４】
0003220741.tif 000006
【図５】
0003220741.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月13日(2018.11.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
風のエネルギを動力エネルギに変換して発電を行う発電機構であって、斜流状のタービン羽根により回転する主軸に対面して取付けられている。また、羽根の後方には円筒状の筒が主軸に組込まれる。この円筒状の筒は、外円筒の筒の内面側と内円筒の筒の外面側との円周溝に磁石をセットされた一対の円筒状の筒と、この一対の筒の間には、内側ケーシングの固定部に固定され、コイルをセットされた凸部を設けた円盤状のフランジが前記円周部に嵌合される。この一対の円筒状の筒と円板状のフランジとを組み合わせた発電機構は、半径方向に１段、２段、あるいは、ｎ段と増加することが可能であることを特徴とする発電機構である。
【請求項２】
前記一対の円筒状の筒と円板状のフランジとを組み合わせた発電機構を、主軸方向にＩ列、ＩＩ列、あるいはｎ列と複数組セットできることを特徴とする請求項１に記載の発電機構。
【請求項３】
前記円筒状の筒と円板状のフランジ、これを固定する内側ケーシング部、および外側ケーシング部を合成樹脂製の材料としたことを特徴とする請求項１、または２に記載の発電機構。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】  本考案は、風のエネルギを動力エネルギに変換して発電を行う発電機構であって、斜流状のタービン羽根により回転する主軸に対面して取付けられている。また、羽根の後方には円筒状の筒が主軸に組込まれる。この円筒状の筒は、外円筒の筒の内面側と内円筒の筒の外面側との円周溝に磁石をセットされた一対の円筒状の筒と、この一対の筒の間には、内側ケーシングの固定部に固定され、コイルをセットされた凸部を設けた円盤状のフランジが前記円周部に嵌合される。この一対の円筒状の筒と円板状のフランジとを組み合わせた発電機構は、半径方向に１段、２段、あるいは、ｎ段と増加することが可能であることを特徴とする発電機構である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】    本考案は、前記一対の円筒状の筒と円板状のフランジとを組み合わせた発電機構を、主軸方向にＩ列、ＩＩ列、あるいはｎ列と複数組セットしたことを特徴とする請求項１に記載の発電機構。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】    本考案は、前記円筒状の筒と円板状のフランジ、これを固定する内側ケーシング部、および外側ケーシング部を合成樹脂製の材料としたことを特徴とする請求項１、または２に記載の発電機構。
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月17日(2019.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
風のエネルギを動力エネルギに変換して発電を行う発電機構であって、斜流状のタービン羽根は、回転する軸に取付けられ、その軸には、さらに２層の円筒状の筒が組込まれ、この円筒状の筒の構造は、
（１）  外円筒の内面側の溝に鉄板と磁石を組込まれた筒
（２）  内円筒の外面側の溝に鉄板と磁石を組込まれた筒
（３）  （１）（２）との円筒状の筒の間には、内側ケーシングの固定部に固定され、コイルをセットされた凸部の円盤状のフランジが円周部に嵌合され、
以上の（１）〜（３）で構成された発電ユニットであり、この発電ユニットを一段の円筒状の筒とし、外周方向に１段、２段、あるいは、ｎ段と増加することが可能であることを特徴とする発電機構。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】  本考案は、風のエネルギを動力エネルギに変換して発電を行う発電機構であって、斜流状のタービン羽根は、回転する軸に取付けられ、その軸には、さらに２層の円筒状の筒が組込まれ、この円筒状の筒の構造は、
（１）  外円筒の内面側の溝に鉄板と磁石を組込まれた筒
（２）  内円筒の外面側の溝に鉄板と磁石を組込まれた筒
（３）  （１）（２）との円筒状の筒の間には、内側ケーシングの固定部に固定され、コイルをセットされた凸部の円盤状のフランジが円周部に嵌合され、
以上の（１）〜（３）で構成された発電ユニットであり、この発電ユニットを一段の円筒状の筒とし、外周方向に１段、２段、あるいは、ｎ段と増加することが可能であることを特徴とする発電機構である。