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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-27
(45)【発行日】2023-01-11
(54)【発明の名称】風力発電装置
(51)【国際特許分類】
F03D 1/06 20060101AFI20221228BHJP
【ＦＩ】
F03D1/06 A
【請求項の数】
1
(21)【出願番号】P 2021188994
(22)【出願日】2021-10-27
【審査請求日】2022-05-06
【権利譲渡・実施許諾】特許権者において、権利譲渡・実施許諾の用意がある。
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】521461579
【氏名又は名称】田松 国広
(72)【発明者】
【氏名】田松 国広
【審査官】北村 一
(56)【参考文献】
【文献】特開２００９－２８１２２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－２３７１２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－２１９９８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－１３２６１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０８５０７５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０３Ｄ １／００－８０／８０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
風洞（２００）の径方向中央部において、回転風車（１０１）を有し、前記回転風車（１０１）の先端部をドーナツリング（１０２）で支持し、前記ドーナツリング（１０２）の内周側の軸心方向に両磁極を配し且つ前記ドーナツリング（１０２）の周方向に沿って同一磁極を揃えた第１永久磁石（１０３）を配列し、前記ドーナツリング（１０２）の軸心方向の前後面各々において径方向に両磁極を配し且つ前記ドーナツリング（１０２）の周方向に沿って同一磁極を揃えた第２永久磁石（１０４）及び第３永久磁石（１０５）を配列し、前記ドーナツリング（１０２）の外周に磁極を径方向に交互に向けて第４永久磁石（１０６）を配列してなる風力回転体（１００）を備え、
前記風洞（２００）は、前記ドーナツリング（１０２）の軸心方向の前後面各々に所定間隔で対面して支持リング（２０１，２０２）を設け、
前記両支持リング（２０１，２０２）の一方の支持リング（２０１）の対面側において前記第１永久磁石（１０３）の磁極に磁極を反発関係にして第５永久磁石（２０３）を当該一方の支持リング（２０１）の周方向に配列すると共に前記第２永久磁石（１０４）の各磁極に磁極を反発関係で対面する一対の第７永久磁石（２０５）を当該一方の支持リング（２０１）の周方向に配列し、
又、前記両支持リング（２０１，２０２）の他方の支持リング（２０２）の対面側において前記第１永久磁石（１０３）の磁極に磁極を反発関係にして第６永久磁石（２０４）を当該他方の支持リング（２０２）の周方向に配列すると共に前記第３永久磁石（１０５）の各磁極に磁極を反発関係で対面する一対の第８永久磁石（２０６）を当該他方の支持リング（２０２）の周方向に配列し、前記両支持リング（２０１，２０２）間の前記風洞 （２００）の内壁に前記第４永久磁石（１０６）の回転方向に沿って電磁コイル（３００）を固定配列したことを特徴とする風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電動も可能な発電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
風力発電機或いは水力発電機は、回転軸に風又は水流を受けて回転する羽根を備え、該回転軸に発電モーターを連結しているのがスタンダードなタイプである。
これ等の発電機はいずれも回転軸の一端に羽根を他端に発電モーターを連結した長大なものである。したがって回転駆動ロスも大きい。
これ等の発電機はいずれも回転軸の一端に羽根を他端に発電モーターを連結した長大なものである。したがって回転駆動ロスも大きい。
【0003】
最近特許文献１で紹介の風洞発電の方法がある。
この技術の目的は、小規模構造の一般家庭用から中規模以上の業務施設用まで幅広い対応能力、安全性を有する風力発電装置の提供である。
そして特徴とする内容は「内部に発電機能部を収めた支柱Ｂに、口径の異なる内外二重の円筒からなり水平回転自在の風向性を有した風胴体Ａを回転動力部として載せ、円筒ドラム内壁に螺旋回転翼を固定して備え、風洞体Ａ内部を貫通する風力によって円筒ドラム自体が回転する。その回転を円筒ドラム外壁部に固定された円盤状ギアにより、発電機能部へギア伝達する。その回転伝達時の抵抗による反作用を制御する機能として風洞体Ａ風下に備えた方向舵の一部を任意可動の風向調整翼Ｃとする。内外二重構造の円筒風下側末端をそれぞれ外側へ拡大してそのディフューザ効果で風洞中央部の気流速度が増速される。加えて風胴体中心部に過剰風圧時の放圧調整バイパス機能を設ける。」である。
他に公知例として特許文献２～６を追加紹介する。
この技術の目的は、小規模構造の一般家庭用から中規模以上の業務施設用まで幅広い対応能力、安全性を有する風力発電装置の提供である。
そして特徴とする内容は「内部に発電機能部を収めた支柱Ｂに、口径の異なる内外二重の円筒からなり水平回転自在の風向性を有した風胴体Ａを回転動力部として載せ、円筒ドラム内壁に螺旋回転翼を固定して備え、風洞体Ａ内部を貫通する風力によって円筒ドラム自体が回転する。その回転を円筒ドラム外壁部に固定された円盤状ギアにより、発電機能部へギア伝達する。その回転伝達時の抵抗による反作用を制御する機能として風洞体Ａ風下に備えた方向舵の一部を任意可動の風向調整翼Ｃとする。内外二重構造の円筒風下側末端をそれぞれ外側へ拡大してそのディフューザ効果で風洞中央部の気流速度が増速される。加えて風胴体中心部に過剰風圧時の放圧調整バイパス機能を設ける。」である。
他に公知例として特許文献２～６を追加紹介する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１３－８３２３７号公報「風洞発電の方法」
【文献】特開２００９－２８１２２８号公報：引用文献１
【文献】特開２００５－２３７１２８号公報：引用文献２
【文献】特開２００６－２１９９８１号公報：引用文献３
【文献】特開２００１－１３２６１７号公報：引用文献４
【文献】特開２０１１－８５０７５号公報：引用文献５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に紹介の風洞発電装置は、特徴にあるように大変複雑な円筒ドラムを形成するが、螺旋回転翼の回転軸にギヤ－機構を介して発電機に連結する手段は従前と変わらず、回転駆動ロスも大きい。
【0006】
本発明は風力により回転駆動ロスが極めて極小でしかもコンパクトな機構にした簡単構造な風力発電装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本考案は前記課題を満足するものであり、その技術的特徴は次の（１）の通りである。
（１）、風洞（２００）の径方向中央部において、回転風車（１０１）を有し、前記回転風車（１０１）の先端部をドーナツリング（１０２）で支持し、前記ドーナツリング（１０２）の内周側の軸心方向に両磁極を配し且つ前記ドーナツリング（１０２）の周方向に沿って同一磁極を揃えた第１永久磁石（１０３）を配列し、前記ドーナツリング（１０２）の軸心方向の前後面各々において径方向に両磁極を配し且つ前記ドーナツリング（１０２）の周方向に沿って同一磁極を揃えた第２永久磁石（１０４）及び第３永久磁石（１０５）を配列し、前記ドーナツリング（１０２）の外周に磁極を径方向に交互に向けて第４永久磁石（１０６）を配列してなる風力回転体（１００）を備え、
前記風洞（２００）は、前記ドーナツリング（１０２）の軸心方向の前後面各々に所定間隔で対面して支持リング（２０１，２０２）を設け、
前記両支持リング（２０１，２０２）の一方の支持リング（２０１）の対面側において前記第１永久磁石（１０３）の磁極に磁極を反発関係にして第５永久磁石（２０３）を当該一方の支持リング（２０１）の周方向に配列すると共に前記第２永久磁石（１０４）の各磁極に磁極を反発関係で対面する一対の第７永久磁石（２０５）を当該一方の支持リング（２０１）の周方向に配列し、
又、前記両支持リング（２０１，２０２）の他方の支持リング（２０２）の対面側において前記第１永久磁石（１０３）の磁極に磁極を反発関係にして第６永久磁石（２０４）を当該 他方の支持リング（２０２）の周方向に配列すると共に前記第３永久磁石（１０５）の各磁極に磁極を反発関係で対面する一対の第８永久磁石（２０６）を当該他方の支持リング（２０２）の周方向に配列し、前記両支持リング（２０１，２０２）間の前記風洞（２００）の内壁に前記第４永久磁石（１０６）の回転方向に沿って電磁コイル（３００）を固定配列したことを特徴とする風力発電装置。
（１）、風洞（２００）の径方向中央部において、回転風車（１０１）を有し、前記回転風車（１０１）の先端部をドーナツリング（１０２）で支持し、前記ドーナツリング（１０２）の内周側の軸心方向に両磁極を配し且つ前記ドーナツリング（１０２）の周方向に沿って同一磁極を揃えた第１永久磁石（１０３）を配列し、前記ドーナツリング（１０２）の軸心方向の前後面各々において径方向に両磁極を配し且つ前記ドーナツリング（１０２）の周方向に沿って同一磁極を揃えた第２永久磁石（１０４）及び第３永久磁石（１０５）を配列し、前記ドーナツリング（１０２）の外周に磁極を径方向に交互に向けて第４永久磁石（１０６）を配列してなる風力回転体（１００）を備え、
前記風洞（２００）は、前記ドーナツリング（１０２）の軸心方向の前後面各々に所定間隔で対面して支持リング（２０１，２０２）を設け、
前記両支持リング（２０１，２０２）の一方の支持リング（２０１）の対面側において前記第１永久磁石（１０３）の磁極に磁極を反発関係にして第５永久磁石（２０３）を当該一方の支持リング（２０１）の周方向に配列すると共に前記第２永久磁石（１０４）の各磁極に磁極を反発関係で対面する一対の第７永久磁石（２０５）を当該一方の支持リング（２０１）の周方向に配列し、
又、前記両支持リング（２０１，２０２）の他方の支持リング（２０２）の対面側において前記第１永久磁石（１０３）の磁極に磁極を反発関係にして第６永久磁石（２０４）を当該 他方の支持リング（２０２）の周方向に配列すると共に前記第３永久磁石（１０５）の各磁極に磁極を反発関係で対面する一対の第８永久磁石（２０６）を当該他方の支持リング（２０２）の周方向に配列し、前記両支持リング（２０１，２０２）間の前記風洞（２００）の内壁に前記第４永久磁石（１０６）の回転方向に沿って電磁コイル（３００）を固定配列したことを特徴とする風力発電装置。
【発明の効果】
【0008】
本発明の風力発電装置は、前記風力回転体の前記第１永久磁石が前記両支持リングに固定した前記第５永久磁石及び第６永久磁石に対して無接触で浮遊回転して回転風車の回転軸方向の振動を防止する。しかも前記風力回転体の第２永久磁石及び第３永久磁石が前記第７永久磁石及び第８永久磁石に対しても無接触で浮遊回転して回転風車の径方向の振動を防止する。
この無接触浮遊回転により、風力回転体は回転駆動ロスが前記第４永久磁石と電磁コイル間の磁力のみとなり極めて極小に軽減されると共に回転風車の回転ブレを確実に防止して安定した回転作動をするので回転軸受けを原則不要となるが。回転軸受を設けることは一向に差し支えない。
また前記風力回転体と前記風洞とのコンパクト構造にしたものであり、製作的にも有利である。
利用分野としては、一般の風力発電装置として、或いは走行車両や列車はたまたドローンなどに併設して補助発電装置とする等々が揚げられ社会的利用価値が極めて高い。
この無接触浮遊回転により、風力回転体は回転駆動ロスが前記第４永久磁石と電磁コイル間の磁力のみとなり極めて極小に軽減されると共に回転風車の回転ブレを確実に防止して安定した回転作動をするので回転軸受けを原則不要となるが。回転軸受を設けることは一向に差し支えない。
また前記風力回転体と前記風洞とのコンパクト構造にしたものであり、製作的にも有利である。
利用分野としては、一般の風力発電装置として、或いは走行車両や列車はたまたドローンなどに併設して補助発電装置とする等々が揚げられ社会的利用価値が極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の実施例１を示す説明図であり風洞に風力発電装置を設けた一部縦断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
【実施例1】
【0011】
本例の図１～図４において、風力発電装置は、風力回転体１００と、風洞２００の内壁部に設置の両支持リング２０１，２０２と電磁コイル３００とからなる。
風力回転体１００は、風洞２００の中央部において、回転風車１０１を有し、前記回転風車１０１の先端部をドーナツリング１０２で支持する。
前記ドーナツリング１０２の内周側には両磁極Ｎ，Ｓをドーナツリング１０２の軸方向に配し、且つ前記ドーナツリング１０２の周方向に沿って同一磁極（Ｎ同士、Ｓ同士）を揃えた第１永久磁石１０３を配列する。
前記ドーナツリング１０２の軸方向の前後面各々において、径方向に両磁極Ｎ，Ｓを配し且つドーナツリング１０２の中央の周方向に沿って同一磁極（Ｎ同士、Ｓ同士）を揃えた第２永久磁石１０４，及び第３永久磁石１０５を配列する。
また前記ドーナツリング１０２の外周にて磁極を径方向に交互に向けて第４永久磁石１０６を配列する。
風力回転体１００は、風洞２００の中央部において、回転風車１０１を有し、前記回転風車１０１の先端部をドーナツリング１０２で支持する。
前記ドーナツリング１０２の内周側には両磁極Ｎ，Ｓをドーナツリング１０２の軸方向に配し、且つ前記ドーナツリング１０２の周方向に沿って同一磁極（Ｎ同士、Ｓ同士）を揃えた第１永久磁石１０３を配列する。
前記ドーナツリング１０２の軸方向の前後面各々において、径方向に両磁極Ｎ，Ｓを配し且つドーナツリング１０２の中央の周方向に沿って同一磁極（Ｎ同士、Ｓ同士）を揃えた第２永久磁石１０４，及び第３永久磁石１０５を配列する。
また前記ドーナツリング１０２の外周にて磁極を径方向に交互に向けて第４永久磁石１０６を配列する。
【0012】
前記風洞２００は、前記ドーナツリング１０２の軸方向の前後面の各々に所定間隔で支持リング２０１，２０２を垂下設置する。
前記両支持リング２０１，２０２の対面側の内周側には、前記第１永久磁石１０３の両磁極の各々に反発関係となる磁極間隔で第５永久磁石２０３、第６永久磁石２０４を配列する。
更に、前記支持リング２０１，２０２の各対面側の中央部には、両磁極を支持リング２０１，２０２の径方向に配して前記第２永久磁石１０４，及び第３永久磁石１０５のそれぞれの対面磁極に対して磁極を反発関係にして各一対の第７永久磁石２０５及び第８永久磁石２０６を前記支持リング２０１，２０２の対面中央部の周方向に沿って各々配列する。
叉、前記両支持リング２０１，２０２間の風洞２００内壁には前記第４永久磁石１０６の回転方向に沿って電磁コイル３００を固定配列する。
前記両支持リング２０１，２０２の対面側の内周側には、前記第１永久磁石１０３の両磁極の各々に反発関係となる磁極間隔で第５永久磁石２０３、第６永久磁石２０４を配列する。
更に、前記支持リング２０１，２０２の各対面側の中央部には、両磁極を支持リング２０１，２０２の径方向に配して前記第２永久磁石１０４，及び第３永久磁石１０５のそれぞれの対面磁極に対して磁極を反発関係にして各一対の第７永久磁石２０５及び第８永久磁石２０６を前記支持リング２０１，２０２の対面中央部の周方向に沿って各々配列する。
叉、前記両支持リング２０１，２０２間の風洞２００内壁には前記第４永久磁石１０６の回転方向に沿って電磁コイル３００を固定配列する。
【0013】
而して、前記風力回転体１００の前記第１永久磁石１０３は、前記両支持リング２０１，２０２の前記第５永久磁石２０３、第６永久磁石２０４に対して無接触で浮遊回転して回転風車１０１の回転軸方向の振動を確実に防止する。
しかも前記風力回転体１００の第２永久磁石及び第３永久磁石１０４、１０５は、第７永久磁石２０５及び第８永久磁石２０６に対しても無接触で浮遊回転して回転風車１０１の径方向の振動を確実に防止する。
これらの無接触回転により、風力回転体１００は回転駆動ロスが極めて極小であると共に安定した浮遊回転作動をするので接触式の回転軸受けを原則不要となる。しかし回転軸受を設けることは一向に差し支えない。
しかも前記風力回転体１００の第２永久磁石及び第３永久磁石１０４、１０５は、第７永久磁石２０５及び第８永久磁石２０６に対しても無接触で浮遊回転して回転風車１０１の径方向の振動を確実に防止する。
これらの無接触回転により、風力回転体１００は回転駆動ロスが極めて極小であると共に安定した浮遊回転作動をするので接触式の回転軸受けを原則不要となる。しかし回転軸受を設けることは一向に差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【0014】
本発明は前述の優れた作用効果を呈するため、一般家庭は勿論、発電産業界に貢献する事、多大なものが有り産業上の利用可能性は充分である。
【符号の説明】
【0015】
１００：風力回転体
１０１：回転風車
１０２：ドーナツリング
１０３：第１永久磁石
１０４、第２永久磁石
１０５：第３永久磁石
１０６：第４永久磁石
２００：風洞
２０１，２０２：支持リング
２０３：第５永久磁石
２０４：第６永久磁石
２０５：第７永久磁石
２０６：第８永久磁石
３００：電磁コイル
１０１：回転風車
１０２：ドーナツリング
１０３：第１永久磁石
１０４、第２永久磁石
１０５：第３永久磁石
１０６：第４永久磁石
２００：風洞
２０１，２０２：支持リング
２０３：第５永久磁石
２０４：第６永久磁石
２０５：第７永久磁石
２０６：第８永久磁石
３００：電磁コイル
【要約】 （修正有）
【課題】回転駆動ロスが極めて極小でしかもコンパクトな機構にした簡単構造な風力発電装置を提供する。
【解決手段】風洞の径方向中央部において、回転風車を有し、前記回転風車の先端部をドーナツリングで支持し、前記ドーナツリングの内周側の軸心方向に両磁極を配し且つ前記ドーナツリングの周方向に沿って同一磁極を揃えた第１永久磁石を配列し、前記ドーナツリングの軸心方向の前後面各々において径方向に両磁極を配し且つ前記ドーナツリングの周方向に沿って同一磁極を揃えた第２永久磁石及び第３永久磁石を配列し、前記ドーナツリングの外周に磁極を径方向に交互に向けて第４永久磁石を配列してなる風力回転体を備え、前記風洞は、前記ドーナツリングの軸心方向の前後面各々において所定間隔で対面して支持リングを設け、前記両支持リング間の前記風洞の内壁に前記第４永久磁石の回転方向に沿って電磁コイルを固定配列したことを特徴とする風力発電装置。
【選択図】図１
【解決手段】風洞の径方向中央部において、回転風車を有し、前記回転風車の先端部をドーナツリングで支持し、前記ドーナツリングの内周側の軸心方向に両磁極を配し且つ前記ドーナツリングの周方向に沿って同一磁極を揃えた第１永久磁石を配列し、前記ドーナツリングの軸心方向の前後面各々において径方向に両磁極を配し且つ前記ドーナツリングの周方向に沿って同一磁極を揃えた第２永久磁石及び第３永久磁石を配列し、前記ドーナツリングの外周に磁極を径方向に交互に向けて第４永久磁石を配列してなる風力回転体を備え、前記風洞は、前記ドーナツリングの軸心方向の前後面各々において所定間隔で対面して支持リングを設け、前記両支持リング間の前記風洞の内壁に前記第４永久磁石の回転方向に沿って電磁コイルを固定配列したことを特徴とする風力発電装置。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
