(57)【要約】      （修正有）【課題】低風速で起動するローター内蔵式の風力発電機を提供する。【解決手段】風車２０、発電機、組み合せユニット、及び尾翼５０を備える。風車２０はディスク２１及びディスク２１の周辺に取り付けられるユニットブレード２２を含む。発電機のローターはディスク２１に連接し、ディスク２１が届け渡す機械エネルギーを受けて電気エネルギーを発生する。組み合せユニットは発電機の送電導線と連接し、発電機が発生した電力を送り出す。発電機及び組み合せユニットはケーシング３２内に設置される。尾翼５０は連接棒５１をもってケーシング３２の底部に固定される。尾翼５０は風力の作用によって風車２０及びケーシング３２は有効に風を受ける方向へ転向する。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
低風速で起動するローター内蔵式の風力発電機であって、
風車と、発電機と、組み合せユニットと、尾翼を含み、
前記風車は、ディスク及び前記ディスクの周辺に取り付けられるユニットブレードを少なくとも備え、
前記発電機のローターは、前記ディスクに連接して前記ディスクが届け渡す機械エネルギーを受けて電気エネルギーを発生し、
前記組み合せユニットは、前記発電機の送電導線と連接して発電機が発生した電力を送り出し、
前記発電機及び前記組み合せユニットはケーシング内に設置され、
前記尾翼は連接棒をもって前記ケーシングの底部に固定され、
前記ディスクは円盤の構造で、該円盤構造の外周には接合縁が設けられ、
接合縁は前記ユニットブレードに取り付けられ、
前記ユニットブレードと前記接合縁が組み合せる端部には接合溝が設けられ、
前記接合縁は接合溝内に嵌め込まれ、固定部材でもって前記ユニットブレードが前記接合縁に固定され、
前記ディスクの半径及びユニットブレードの長さの合計は前記風車が占める面積における半径を構成し、
前記ディスクの直径は少なくとも前記ユニットブレードの長さの二分の一以上の比例を占め、
前記ディスク及び前記ユニットブレードで協働して風力エネルギーを取得し、
前記ユニットブレードは当該ユニットブレードの長幅の比例をもって幅広の板形状を構成してあり、かつ、少なくとも五枚のユニットブレードが、等間隔で前記ディスクの接合縁に取り付けられることを特徴とする、
低風速で起動するローター内蔵式の風力発電機。
【請求項２】
前記発電機は、ローターの慣性質量及びステップ回転モーメントが低特性の発電機であることを特徴とする、請求項１記載の低風速で起動するローター内蔵式の風力発電機。
【請求項３】
前記風力発電機の出力電圧は三相８０ボルトであり、前記電圧は後端転換システムもって特定電圧値に調整されることを特徴とする、請求項１記載の低風速で起動するローター内蔵式の風力発電機。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は風力発電設備に関し、更に詳しく言えば、それは低風速で起動するローター内蔵式の風力発電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１に示す風車は一つのディスクにブレードを連接し、ブレードは長帯型の三枚式であり、ディスクの面積は風車全体の中の極めて一部分だけを占める。構造力学によれば、長帯型ブレードの構造強度は不安定であり、風を受けると曲げの現象が起こり、かつ風によって揺れることが顕著であり、風切りが不安定な情況になる。
【０００３】
風力発電機が容易に起動されるか否かは、発電機のローターの慣性質量及びステップ回転回しモーメントが決定的要素である。ローターの慣性質量が小さいほど、起動しやすい。高ステップ回転回しモーメントの発電機はステップ回転ポイントがあり、低速起動はスムーズでなく、相対的に風車の起動風速は高くなる。
【０００４】
風力発電機には風車の後端に独立した発電機設備があり、前記発電機設備は発電機及び整流器をケーシング内に統合する。風力発電機を組み付ける段階において、まず後端の蓄電システムまたは給電負荷システムに採用される特定電圧（例えば、１２Ｖ、２４Ｖ、３６Ｖ、４８Ｖ）を確認しなければならず、それからその特定電圧を出力できる発電設備を選定する。発電設備を交換することをもって違う電圧出力に応じる手段は、風力発電機の設置コストを極めて高くしてしまうが、電圧の出力及び応用範囲は一定の範囲に限定される。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
前記分析に鑑み、本考案の発電機は、ブレードが風力エネルギーを摘み取る能力、風車の構造強度、風力エネルギーの利用率、発電機のローターの慣性質量、ステップ回転回しモーメント、起動風速、電圧の出力等方面に対して改良設計をおこなった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本考案は、低風速で起動する内ローター式風力発電機で、それは風車、発電機、カーボンブラシ滑り環の組み合せユニット、及び尾翼を備え、風車の主要はディスク及び前記ディスクの周辺に取り付けられるユニットブレードを含み、発電機のローターは前記ディスクに連接し、前記ディスクが届け渡す機械エネルギーを受けて電気エネルギーが発生し、前記カーボンブラシ滑り環の組み合せユニットは前記発電機の送電導線と連接し、発電機が発生した電力を送り出し、前記発電機及び前記カーボンブラシ滑り環の組み合せユニットはケーシング内に設置され、前記尾翼は連接棒をもって前記ケーシングの底部に固定され、前記ディスクは円盤の構造で、それの外周には接合縁が設けられ、接合縁は前記ユニットブレードとの取り付けに供され、前記ディスクの半径及びユニットブレードの長さの合計は前記風車が掠める面積の半径を構成する。前記ユニットブレードはそれの長幅の比例をもって寛板の形状を構成し、かつ五ないし六枚の数の平均間隔をもって前記ディスクの接合縁に取り付けられ、前記発電機は内ローター式であり、かつ低ローターの慣性質量及び低ステップ回転回しモーメントの特性を備え、前記風力発電機は高定額電圧の出力を採用し、並びに後端転換システムをもって電圧が調整される。
【０００７】
すなわち、本考案の第１考案は、低風速で起動するローター（ｒｏｔｏｒ）内蔵式の風力発電機であって、風車２０と、発電機３０と、組み合せユニット（ｕｎｉｔ）４０と、尾翼５０を含み、前記風車は、ディスク（ｄｉｓｋ）２１及び前記ディスク２１の周辺に取り付けられるユニットブレード（ｕｎｉｔ  ｂｌａｄｅ）２２を少なくとも備え、前記発電機のローター３１は、前記ディスク２１に連接して前記ディスク２１が届け渡す機械エネルギー（ｅｎｅｒｇｙ）を受けて電気エネルギーを発生し、前記組み合せユニット４０は、前記発電機３０の送電導線３４と連接して発電機が発生した電力を送り出し、前記発電機３０及び前記組み合せユニット４０はケーシング（ｃａｓｉｎｇ）３２内に設置され、前記尾翼５０は連接棒５１をもって前記ケーシング３２の底部に固定され、前記ディスク２１は円盤の構造で、該円盤構造の外周には接合縁２３が設けられ、接合縁２３は前記ユニットブレード２２に取り付けられ、前記ユニットブレード２２と前記接合縁２３が組み合せる端部には接合溝２４が設けられ、前記接合縁２３は接合溝２４内に嵌め込まれ、固定部材２５でもって前記ユニットブレード２２が前記接合縁２３に固定され、前記ディスク２１の半径及びユニットブレード２２の長さの合計は前記風車が占める面積における半径を構成し、前記ディスク２１の直径は少なくとも前記ユニットブレード２２の長さの二分の一以上の比例を占め、前記ディスク２１及び前記ユニットブレード２２で協働して風力エネルギーを取得し、前記ユニットブレード２２は当該ユニットブレードの長幅の比例をもって幅広の板形状を構成してあり、かつ、少なくとも五枚のユニットブレードが、等間隔で前記ディスク２１の接合縁２３に取り付けられることを特徴とする、低風速で起動するローター内蔵式の風力発電機であることを要旨としている。
【０００８】
また、本考案の第２考案は、前記発電機３０は、ローターの慣性質量及びステップ（ｓｔｅｐ）回転モーメント（ｍｏｍｅｎｔ）が低特性の発電機であることを特徴とする、本考案の第１考案に記載の低風速で起動するローター内蔵式の風力発電機であることを要旨としている。
【０００９】
また、本考案の第３考案は、前記風力発電機の出力電圧は三相８０ボルト（ｖｏｌｔ）であり、前記電圧は後端転換システム（ｓｙｓｔｅｍ）をもって特定電圧値に調整されることを特徴とする、本考案の第１考案に記載の低風速で起動するローター内蔵式の風力発電機であることを要旨としている。
【考案の効果】
【００１０】
本考案の風車は風力エネルギーの利用率を増やすことができ、低風速の風力環境において起動することができる。
【００１１】
本考案の風車は安定運転を増進する機能を備える。
【００１２】
本考案の発電機は低ローターの慣性質量を及び低ステップ回転回しモーメントの特性を備える。
【００１３】
本考案の風力発電機は後端の再生エネルギーを利用した費用を低減することができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本考案の実施例について説明する。
【実施例】
【００１５】
図面に示すように、本考案の風力発電機は風車２０、発電機３０、カーボンブラシ滑り環の組み合せユニット４０、及び尾翼５０を備える。風車２０の主要はディスク２１及び前記ディスク２１の周辺に取り付けられるユニットブレード２２を含む。発電機３０のローター３１は前記ディスク２１に連接し、前記ディスク２１が届け渡す機械エネルギーを受けて電気エネルギーを発生する。前記カーボンブラシ滑り環の組み合せユニット４０は前記発電機３０の送電導線３４と連接し、発電機３０が発生した電力を送り出す。前記発電機３０及び前記カーボンブラシ滑り環の組み合せユニット４０はケーシング３２内に設置される。前記尾翼５０は連接棒５１をもって前記ケーシング３２の底部に固定される。前記尾翼５０は風力の作用によって風車２０及び前記ケーシング３２は有効に風を受ける方向へ転向する。
【００１６】
前記尾翼５０の設計は前記ケーシング３２及び風車２０を風によって回転する機構になり、これは前記発電機の送電導線３４が絡まる問題に直面するので、前記カーボンブラシ滑り環の組み合せユニット４０を用いて解決する。前記カーボンブラシ滑り環の組み合せユニット４０のカーボンブラシ４１は発電機３０の送電導線３４に接続され、銅リング４２は固定軸４３の外側に取り付けられ、前記ケーシング３２は固定軸４３を回って回転することができ、カーボンブラシ４１はコネクター（ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）４４をもってケーシング３２と固定した関係を生じ、ケーシング３２に伴って回転するカーボンブラシ４１は固定した銅リング（ｒｉｎｇ）４２と接触し、電気エネルギーを銅リング４２に送り、銅リング４２は他の送電導線４５に接続され、前記送電導線４５は固定軸４３内に貫き入ってケーシング３２の外まで延伸する。このように、ケーシング３２がどんなに回転しても、前記送電導線４５はすべて影響を受けなく、電線が絡まる問題を生じない。
【００１７】
本考案の風車２０のディスク２１は円盤構造で、外周には厚さがディスクより薄い接合縁２３が設けられ、接合縁２３は前記ユニットブレード２２に取り付けられる。前記ユニットブレード２２と前記接合縁２３が組み合せる端部には接合溝２４が設けられ、前記接合縁２３は接合溝２４内に嵌め込み、かつ若干の固定部材２５をもって前記ユニットブレード２２を前記接合縁２３に固定する。
【００１８】
図面に示す本考案風力発電機のローターはステーター（ｓｔａｔｏｒ）の内部で回転する発電構造になっている。ローターの直径が小さいものはローターの慣性質量も小さく、起動しやすい。
【００１９】
本考案の風車のディスクの半径とユニットブレードの長さはおのおのそれの面積の半径の相当な比例を占め、大直径のディスクをもって風車の面積を増やし、ユニットブレードは幅広の板形状であるので風当たりの面積が増え、風車の風力エネルギーの利用率は向上する。
【００２０】
本考案の風車のディスクは風車全体に対して大きな面積比を有する構造であり、ディスクは風車の質量センター（ｃｅｎｔｅｒ）を構成し、風車の回転重心を安定する効果を備え、回転の騒音を小さくする。
【００２１】
本考案は永久磁石発電機を採用し、発電機ローターの直径を３２ｍｍ、磁石の厚さを３ｍｍ、全長さを９９ｍｍに設定している。ローターの慣性質量の式Ｊ＝１／４  ＧＤ2［Ｇはローターの重量（ＫＧ）、Ｄはローターの直径（ｍ）］によって演算すれば、本考案の発電機には低ローターの慣性質量の特性を備え、発電機自身が起動しやすいものであることがわかる。
【００２２】
永久磁石電機について云えば、ステップ回転を下げる方法の一つは誘導鎖交磁束の差異を下げることで、その手段は分数スロット（ｓｌｏｔ）の方法を採用し、磁石とスロット歯が真向かう機会を減らすか、または極力極数とスロット数の最小公倍数を高め、例えば８極９スロットで、３６０度の空間角度をもって磁極数とステーターのスロットの最小公倍数で割ると、８極９スロットの周期は５度であり、ステップ回転の機械角度が小さく、ステップ回転の状況は明らかな改善が得られる。
【００２３】
本考案の風力発電機は三相８０ボルト以上の高定額電圧出力を採用し、更に後端の転換システム（変圧器、整流器）を経て特定低電圧の交流電気または直流電気に転換する。これによって本考案の風力発電機は小電圧降下、小銅損、小熱損失の送電特性を備える。
【００２４】
なお、高定額電圧出力の風力発電機は後端転換システム（変圧器、整流器）を変える手段を用いて、後端の蓄電システムまたは給電消費システムの特定電圧に対処する。簡単に言えば、一台の風力発電機は違う蓄電システムまたは給電消費システムに対応することができ、それの違いは後端転換システム（変圧器、整流器）の変換だけであり、この変換は実施が容易でかつコストも安いので、風力発電機の建設コストを大幅に下げることができ、後端の再生エネルギーを利用する費用を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の風力発電機の風車の平面図である。
【図２】本考案の風力発電機の外観図である。
【図３】本考案の風力発電機の側面図である。
【図４】本考案の風力発電機の立体分解図である。
【図５】本考案の風車の側面図及び発電機内部の取り付け意表図である。
【図６】本考案の風車の底面図であり、風力発電機の底部の様態を示す。
【符号の説明】
【００２６】
２０    風車
２１    ディスク
２２    ユニットブレード
２３    接合縁
２４    接合溝
２５    固定ユニット
３０    発電機
３１    ローター
３２    ケーシング
３４    送電導線
４０    組み合せユニット
４１    カーボンブラシ
４２    銅リング
４３    固定軸
４４    コネクター
５０    尾翼
５１    連接棒
【図１】
0003133195.tif 000003
【図２】
0003133195.tif 000004
【図３】
0003133195.tif 000005
【図４】
0003133195.tif 000006
【図５】
0003133195.tif 000007
【図６】
0003133195.tif 000008