(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-02-09
(54)【発明の名称】風力発電装置
(51)【国際特許分類】
F03D 7/04 20060101AFI20220202BHJP
H02K 49/02 20060101ALI20220202BHJP
【ＦＩ】
F03D7/04 A
H02K49/02 B
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021533255
(86)(22)【出願日】2019-12-23
(85)【翻訳文提出日】2021-06-10
(86)【国際出願番号】 IB2019061262
(87)【国際公開番号】W WO2020136544
(87)【国際公開日】2020-07-02
(31)【優先権主張番号】107146804
(32)【優先日】2018-12-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】519076381
【氏名又は名称】華▲豊▼科技企業股▲分▼有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＨＥＲＯ ＰＯＷＥＲ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】２Ｆ．， Ｎｏ．８， Ｗｕｇｏｎｇ ５ｔｈ Ｒｄ．， Ｘｉｎｚｈｕａｎｇ Ｄｉｓｔ．， Ｎｅｗ Ｔａｉｐｅｉ Ｃｉｔｙ ２４８９０， Ｔａｉｗａｎ
(74)【代理人】
【識別番号】100094226
【弁理士】
【氏名又は名称】高木 裕
(74)【代理人】
【識別番号】100087066
【弁理士】
【氏名又は名称】熊谷 隆
(72)【発明者】
【氏名】陳泰維
(72)【発明者】
【氏名】葉友順
(72)【発明者】
【氏名】大森 成家
【テーマコード（参考）】
3H178
5H649
【Ｆターム（参考）】
3H178AA03
3H178AA40
3H178AA43
3H178BB08
3H178BB35
3H178CC02
3H178DD06X
3H178DD54X
3H178EE05
3H178EE08
3H178EE12
5H649BB02
5H649GG15
5H649HH16
(57)【要約】
風力発電装置は、回転シャフトと、回転シャフトに組み付けられた風力発電機と、加速度抑制機構とを含む。風力発電機は、回転シャフトに固定されたドラッグブレードと、ドラッグブレードの外縁に接続されたインナーハウジングと、インナーハウジングの周りに外装されたアウターハウジングとを含む。加速度抑制機構は、インナーハウジングに回動可能に接続された複数のスイングアームと、アウターハウジングに固定されたメタルリングとを含む。各スイングアームの磁気部は、初期位置から加速度抑制位置までインナーハウジングに相対的に移動可能である。各スイングアームの磁気部が加速度抑制位置にあるとき、磁気部は少なくとも部分的にメタルリングを覆い、よってメタルリングはドラッグブレードの回転加速度を制限する渦電流を生成する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
長手方向に平行な軸方向を画定する回転シャフトと；回転シャフトに組み付けられると共に、
螺旋形状をしており、回転シャフトに固定されたドラッグブレードと、
リング形状をしており、ドラッグブレードの外縁に接続されたインナーハウジングと、
インナーハウジングの外面に組み付けられ、互いに離間した第1の磁気吸引モジュールおよび第２の磁気吸引モジュールであり、第１の磁気吸引モジュールおよび第２の磁気吸引モジュールは互いに向き合い、その間に磁力を有するところの第１の磁気吸引モジュールおよび第２の磁気吸引モジュールと、
を有するロータアセンブリと、
インナーハウジングの周りに外装されたアウターハウジングと、
アウターハウジングの内面に固定された誘導モジュールであり、ドラッグブレードが風力によって駆動されたとき、ロータアセンブリは、回転シャフトを回転軸としてステータアセンブリに対して回転され、第1の磁気吸引モジュールと第２の磁気吸引モジュールとの間の領域は、誘導モジュールを通すので、誘導モジュールに誘導電流を発生させるところの誘導モジュールと、
を有するステータアセンブリと、
を備える風力発電機と；
インナーハウジングとアウターハウジングとの間に配置されると共に、
各々が少なくとも１つのスイングアームを有するＮ個のスイング構造であり、Ｎは１以上の正の整数で、スイング構造の各々の少なくとも１つのスイングアームは回動軸部と磁気部とを備え、スイング構造の各々の少なくとも１つのスイングアームにおいて、回動軸部はインナーハウジングに回動可能に接続され、磁気部は、回転するロータアセンブリによって生成される遠心力によって初期位置から加速度抑制位置までインナーハウジングに対して移動可能であるところのスイング構造と、
アウターハウジングに固定されたメタルリングであり、スイング構造の各々の少なくとも１つのスイングアームの磁気部が加速度抑制位置にあるとき、磁気部は軸方向に沿って少なくとも部分的にメタルリングを覆い、よってメタルリングはロータアセンブリの回転加速度を制限する渦電流を生成するところのメタルリングと、
を備える加速度抑制機構と；
を備えてなる風力発電装置。
【請求項2】
隣り合う２つのスイング構造にそれぞれ属する２つの回動軸部は、回転シャフトを基準として角度を有し、該角度は３６０／Ｎ度である、請求項１の風力発電装置。
【請求項3】
スイング構造の各々の少なくとも１つのスイングアームは、磁気部および回動軸部の２つの対向する外側にそれぞれ配された第１の端部と第２の端部とを有し、加速度抑制機構は複数の弾性部材を有し、２つのスイング構造にそれぞれ属し、隣接する第１の端部および第２の端部は、弾性部材のひとつに接続される、請求項１の風力発電装置。
【請求項4】
加速度抑制機構は複数の弾性部材を有し、弾性部材の各々の一端はインナーハウジングに接続され、弾性部材の各々の他端は磁気部に隣接して設けられたスイング構造の１つの部分に接続される、請求項１の風力発電装置。
【請求項5】
加速度抑制機構はスイング構造にそれぞれ組み付けられた複数のトーションスプリングを有し、トーションスプリングの各々は、弾性部と、第１の位置決め部と、第２の位置決め部とを有し、第１の位置決め部と第２の位置決め部はそれぞれ、弾性部の両端から延在し、スイング構造の各々と対応するトーションスプリングにおいては、弾性部は回動軸部に設けられ、第１の位置決め部は少なくとも１つのスイングアームに固定され、第２の位置決め部はインナーハウジングに組み付けられる、請求項１の風力発電装置。
【請求項6】
スイング構造の各々の少なくとも１つのスイングアームの数は２であり、スイング構造の各々は、その２つのスイングアームに接続された接続ロッドを有し、よってスイング構造の各々の２つのスイングアームは、接続ロッドを介してインナーハウジングに対して同時に移動可能である、請求項１の風力発電装置。
【請求項7】
加速度抑制機構は、インナーハウジングに固定された複数のインナーマグネットを有し、スイング構造の各々は、インナーマグネットの少なくとも１つと位置が対応しており、スイング構造の各々の磁気部が初期位置にあるとき、２つのスイングアームは、接続ロッドに関して鏡面対称であり、少なくとも１つの対応するインナーマグネットは間に位置し、２つのスイングアームの磁気部と磁力で引き付けられる、請求項６の風力発電装置。
【請求項8】
加速度抑制機構は、インナーハウジングに固定された複数のアウターマグネットを有し、スイング構造の各々は、アウターマグネットの少なくとも２つと位置が対応しており、スイング構造の各々の磁気部が初期位置にあるとき、２つのスイングアームは、接続ロッドに関して鏡面対称であり、少なくとも２つの対応するアウターマグネットは２つのスイングアームの磁気部の２つの対向する外側に位置して、２つのスイングアームの磁気部に磁力で引き付けられる、請求項６の風力発電装置。
【請求項9】
アウターハウジングは、互いに組み付けられた２つのサブケースを有し、メタルリングは２つのサブケースにそれぞれ固定された２つのサブリングを有し、２つのサブリングの一方の両端は２つのサブリングの他方の両端にそれぞれ接続している、請求項１の風力発電装置。
【請求項10】
長手方向に平行な軸方向を画定する回転シャフトと；回転シャフトに組み付けられると共に、
螺旋形状をしており、回転シャフトに固定されたドラッグブレードと、
リング形状をしており、ドラッグブレードの外縁に接続されたインナーハウジングと、
インナーハウジングの外面に組み付けられ、互いに離間した第1の磁気吸引モジュールおよび第２の磁気吸引モジュールであり、第１の磁気吸引モジュールおよび第２の磁気吸引モジュールは互いに向き合い、その間に磁力を有するところの第１の磁気吸引モジュールおよび第２の磁気吸引モジュールと、
を有するロータアセンブリと、
インナーハウジングの周りに外装されたアウターハウジングと、
アウターハウジングの内面に固定された誘導モジュールであり、ドラッグブレードが風力によって駆動されたとき、ロータアセンブリは、回転シャフトを回転軸としてステータアセンブリに対して回転され、第１の磁気吸引モジュールと第２の磁気吸引モジュールとの間の領域は、誘導モジュールを通すので、誘導モジュールに誘導電流を発生させるところの誘導モジュールと、
を有するステータアセンブリと、
を備える風力発電機と；
インナーハウジングとアウターハウジングとの間に配置されると共に、
各々が少なくとも１つのスイングアームを有するＮ個のスイング構造であり、Ｎは１以上の正の整数で、スイング構造の各々の少なくとも１つのスイングアームは回動軸部と金属部とを備え、スイング構造の各々の少なくとも１つのスイングアームにおいて、回動軸部はインナーハウジングに回動可能に接続され、金属部は、回転するロータアセンブリによって生成される遠心力によって初期位置から加速度抑制位置までインナーハウジングに対して移動可能であるところのスイング構造と、
アウターハウジングに固定された磁気リングであり、スイング構造の各々の少なくとも１つのスイングアームの金属部が加速度抑制位置にあるとき、金属部は軸方向に沿って少なくとも部分的に磁気リングを覆い、よって金属部はロータアセンブリの回転加速度を制限する渦電流を生成するところの磁気リングと、
を備える加速度抑制機構と；
を備えてなる風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、２０１８年１２月２４日出願の台湾特許出願第１０７１４６８０４号による優先権の利益を主張する。その出願の全内容が参照として本明細書に組み込まれる。
【0002】
特許、特許出願および様々な刊行物を含むいくつかの参考文献が、この開示の説明文に引用され論じられるであろう。そのような参考文献の引用および／または議論は、本開示の説明を明確にするために用いられるにすぎず、そのような参考文献が本書で説明された開示の「従来技術」であることを承認するものではない。本明細書で引用され論じられる全ての参考文献は、全体として参照により、また各参考文献が参照により個々に組み込まれるのと同程度に、本明細書に組み込まれる。
【0003】
本開示は、発電装置に関し、特に風力発電装置に関する。
【背景技術】
【0004】
従来の風力発電装置（例えば、水平軸風力タービン）は、風力によって駆動される複数の揚力型ブレードを用いており、風力は発電のための動力源として用いられる。従来の風力発電装置が高速の風で作動される場合、高速の風は、ブレードの回転速度を急上昇させる高回転加速を生じるように従来の風力発電装置を駆動し、その結果その内部部品にダメージを与えてしまう。したがって、従来の風力発電装置は、回転速度を抑える電子制動機構を用いる。しかしながら、電子制動機構は、単に突然の高速の風で作動するように従来の風力発電装置に適用されるが、連続する高速の風で作動するようには従来の風力発電装置に適用できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述した技術的不備に対応して、本開示は、従来の風力発電装置に関連する問題を効果的に改善する風力発電装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
一形態において、本開示は、回転シャフトと、風力発電機と、加速度抑制機構とを含む風力発電装置を提供する。回転シャフトは、長手方向に平行な軸方向を画定する。風力発電機は、回転シャフトに組み付けられ、ロータアセンブリおよびステータアセンブリを含む。ロータアセンブリは、ドラッグブレードと、インナーハウジングと、第１の磁気吸引モジュールおよび第２の磁気吸引モジュールとを含む。ドラッグブレードは、螺旋形状をしており、回転シャフトに固定される。インナーハウジングは、リング形状をしており、ドラッグブレードの外縁に接続される。第１の磁気吸引モジュールおよび第２の磁気吸引モジュールは、インナーハウジングの外面に組み付けられ、互いに離間される。第１の磁気吸引モジュールおよび第２の磁気吸引モジュールは、互いに向き合い、その間に磁力を有する。ステータアセンブリは、アウターハウジングおよび誘導モジュールを含む。アウターハウジングは、インナーハウジングの周りに外装される。誘導モジュールは、アウターハウジングの内面に固定される。ドラッグブレードが風力によって駆動されたとき、ロータアセンブリは、回転シャフトを回転軸としてステータアセンブリに対して回転され、第１の磁気吸引モジュールと第２の磁気吸引モジュールとの間の領域は、誘導モジュールを貫通するので、誘導モジュールに誘導電流を発生させる。加速度抑制機構は、インナーハウジングとアウターハウジングとの間に配置され、Ｎ個のスイング構造およびメタルリングを含む。スイング構造の各々は、少なくとも１つのスイングアームを有し、Ｎは１以上の正の整数である。スイング構造の各々の少なくとも１つのスイングアームは、回動軸部と磁気部とを含む。スイング構造の各々の少なくとも１つのスイングアームにおいて、回動軸部はインナーハウジングに回動可能に接続され、磁気部は、回転するロータアセンブリによって生成される遠心力によって初期位置から加速度抑制位置までインナーハウジングに対して移動可能である。メタルリングは、アウターハウジングに固定される。スイング構造の各々の少なくとも１つのスイングアームの磁気部が加速度抑制位置にあるとき、磁気部は軸方向に沿って少なくとも部分的にメタルリングを覆い、よってメタルリングはロータアセンブリの回転加速度を制限する渦電流を生成する。
【0007】
一態様において、本開示は、回転シャフトと、風力発電機と、加速度抑制機構とを含む風力発電装置を提供する。回転シャフトは、長手方向に平行な軸方向を画定する。風力発電機は、回転シャフトに組み付けられ、ロータアセンブリおよびステータアセンブリを含む。ロータアセンブリは、ドラッグブレードと、インナーハウジングと、第１の磁気吸引モジュールおよび第２の磁気吸引モジュールとを含む。ドラッグブレードは、螺旋形状をしており、回転シャフトに固定される。インナーハウジングは、リング形状をしており、ドラッグブレードの外縁に接続される。第１の磁気吸引モジュールおよび第２の磁気吸引モジュールは、インナーハウジングの外面に組み付けられ、互いに離間される。第１の磁気吸引モジュールおよび第２の磁気吸引モジュールは、互いに向き合い、その間に磁力を有する。ステータアセンブリは、アウターハウジングおよび誘導モジュールを含む。アウターハウジングは、インナーハウジングの周りに外装される。誘導モジュールは、アウターハウジングの内面に固定される。ドラッグブレードが風力によって駆動されたとき、ロータアセンブリは、回転シャフトを回転軸としてステータアセンブリに対して回転され、第１の磁気吸引モジュールと第２の磁気吸引モジュールとの間の領域は、誘導モジュールを貫通するので、誘導モジュールに誘導電流を発生させる。加速度抑制機構は、インナーハウジングとアウターハウジングとの間に配置され、Ｎ個のスイング構造およびメタルリングを含む。スイング構造の各々は、少なくとも１つのスイングアームを有し、Ｎは１以上の正の整数である。スイング構造の各々の少なくとも１つのスイングアームは回動軸部と金属部とを含む。スイング構造の各々の少なくとも１つのスイングアームにおいて、回動軸部はインナーハウジングに回動可能に接続され、金属部は、回転するロータアセンブリによって生成される遠心力によって初期位置から加速度抑制位置までインナーハウジングに対して移動可能である。磁気リングは、アウターハウジングに固定される。スイング構造の各々の少なくとも１つのスイングアームの金属部が加速度抑制位置にあるとき、金属部は軸方向に沿って少なくとも部分的に磁気リングを覆い、よって金属部はロータアセンブリの回転加速度を制限する渦電流を生成する。
【0008】
したがって、本開示の風力発電装置は、それに組み付けられた加速度抑制機構を用いて、ロータアセンブリの回転加速度を減少させるための渦電流をメタルリングに生成し、よって風力発電装置は、連続する高速の風で作動されることが可能である。
【0009】
本開示のこれらのおよび他の特徴は、以下の図面およびその見出しと併せて説明された実施形態の以下の詳細な説明により明らかになるであろうが、本開示の新規の概念の趣旨および範囲から逸脱することなく変更や改良がおこない得る。
【0010】
本開示は、以下の詳細な説明およびそれに付随する図面からさらに十分に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
当業者であれば多くの改良及び変更が明らかであろうことから、単に例示としてのものである以下の実施例において本開示がより詳細に記述されている。図面における同様の参照符号は図面全体にわたって同様の構成要素を示す。本明細書及び特許請求の範囲全体にわたって使用されているように、特に文脈において明確に指示されない限り、「a」、「an」及び「the」の意味には複数の指示対象も含まれており、「in」の意味には「in」や「on」も含まれている。題名や副題は、読者の利便性のために用いられたものであり、本開示の範囲に影響をもたらすものではない。
【0013】
本書で使用される用語は一般に、当該技術分野における通常の意味を有する。対立がある場合は、ここで述べられたあらゆる定義を含め、本文書が優先することになる。同じことが２つ以上の方法で表現されることがある。本書で論じられる用語（複数含む）に、代替的な用語及び同義語を使用してもよく、また、用語が本明細書において詳細に説明されたり、論じられるか否かは特に重要視されない。１つ又は複数の同義語の詳説は、他の同義語の使用を排除するものではない。あらゆる用語の用例を含む本明細書全体における用例の使用は一例にすぎず、本開示又は例を挙げた全ての用語の範囲及び意味を限定するものではない。同様に、本開示は本書で述べられた様々な実施形態に限定されるものでもない。「第１」、「第２」又は「第３」などの順位を示す用語は、様々な構成要素、信号などを説明する際に使用可能だが、１つの構成要素／信号と他のものとを区別するために使用することができ、構成要素、信号などにいかなる実質的な制限を与える意図はなく、そのように解釈されるものでもない。
【0014】
［第１実施形態］
図１ないし図１３を参照すると、本開示の第1実施形態は、風力発電装置１０００を提供する。風力発電装置１０００は、水平軸タイプの風力発電装置設備になり得るが、本開示はそれに限定されない。さらに、本実施形態における風力発電装置１０００の構造設計は、水力発電装置のそれとは異なるので、水力発電装置が本実施形態の構造設計にモチベーションを与え得ることはない。
図１ないし図１３を参照すると、本開示の第1実施形態は、風力発電装置１０００を提供する。風力発電装置１０００は、水平軸タイプの風力発電装置設備になり得るが、本開示はそれに限定されない。さらに、本実施形態における風力発電装置１０００の構造設計は、水力発電装置のそれとは異なるので、水力発電装置が本実施形態の構造設計にモチベーションを与え得ることはない。
【0015】
図１ないし図４に示されたように、風力発電装置１０００は、回転シャフト２００と、回転シャフト２００に固定された揚力ブレードセット３００と、回転シャフト２００に組み付けられた風力発電機１００と、風力発電機１００に接続された支持スタンド４００と、風力発電機１００と連携する加速度抑制機構５００とを含む。風力発電装置１０００の各構成要素（揚力ブレードセット３００や支持スタンド４００など）は、設計要件によっては少しの変更や省略が可能である。以下の説明では、風力発電装置１０００の構成や各構成要素の接続関係を記述する。
【0016】
図１ないし図４に示されたように、回転シャフト２００は、円筒形をしており、揚力ブレードセット３００および風力発電機１００に複数のベアリング（符号なし）および固定部材（ネジなど）によって固定され（または組み付けられ）、よって揚力ブレードセット３００および風力発電機１００は回転シャフト２００によって同時に運転される。回転シャフト２００は、以下の記述における説明を容易にするため、長手方向に平行に軸方向Ｃを画定する。
【0017】
本実施形態の揚力ブレードセット３００は、複数の揚力ブレード（符号なし）を含む。各揚力ブレードの端部は回転シャフト２００にほぼ垂直に接続され、揚力ブレードは好ましくは同じ角度で（すなわち、隣接する２つの揚力ブレードが同じ角度を有するように）配置されるが、本開示はこれに限定されない。
【0018】
図５ないし図７に示されたように、風力発電機１００は、ロータアセンブリ１と、ロータアセンブリ１に連携するステータアセンブリ２とを含む。ステータアセンブリ２の外形は実質的にリング形状であり、ロータアセンブリ１はステータアセンブリ２の内側に配されている。本実施形態のロータアセンブリ１は、ドラッグブレード１１と、インナーハウジング１２と、第１の磁気吸引モジュール１４と、第２の磁気吸引モジュール１５とを含む。
【0019】
図３に示されたように、本実施形態のドラッグブレード１１は、螺旋形状をしており、少なくとも２つのベアリング（符号なし）を介して回転シャフト２００に固定され、よってドラッグブレード１１と揚力ブレードセット３００とは回転シャフト２００によって同時に運転され、揚力ブレードセット３００の回転によりスイープエリアＡ３００を形成する。本実施形態においてドラッグブレード１１の外縁と回転シャフト２００との最大距離Ｄ１１は、スイープエリアＡ３００の半径Ａ３０１の７０．７％以下である。たとえば、最大距離Ｄ１１は半径Ａ３０１の１２．５～７０．７％が可能であり、半径Ａ３０１の２５～５７．７％が好ましい。
【0020】
したがって、風力発電装置１０００のドラッグブレード１１と揚力ブレードセット３００は上記の位置関係に従って配置され、両方とも回転シャフト２００に固定され、よって風力発電装置１０００が弱い風（たとえば、７ｍ／ｓ未満の風速）の環境にある場合、ドラッグブレード１１は、風力発電装置１０００の発電効果を上げるために、ブレードセット３００から生成されるトルクに追加するトルクを提供するよう使用される。
【0021】
より詳しくは、図１および図２に示されたように、本実施形態における揚力ブレードセット３００の対向する２つの側（たとえば、図１に示された揚力ブレードセット３００の左側と右側）は、それぞれ風上側Ｗ１と風下側Ｗ２として画定される。風力発電機１００は好ましくは風上側Ｗ１に設けられ、よってドラッグブレード１１は揚力ブレードセット３００のよりも先に風力をうける（風力によって駆動される）が、本開示はこれに限定されない。
【0022】
図６および図７に示されたように、インナーハウジング１２は、リング形状をしており、ドラッグブレード１１の外縁に接続されている。本実施形態では、ドラッグブレード１１はインナーハウジング１２内に配され、インナーハウジング１２に一体に接続されているが、本開示はこれに限定されない。たとえば、本開示の他の実施形態では、ドラッグブレード１１はインナーハウジング１２にはんだ付けや超音波溶接や他の方法を用いて固定することができたり、ドラッグブレード１１はインナーハウジング１２からわずかに突出することも可能である。
【0023】
さらに、インナーハウジング１２は実質的に円錐台形状をしており、インナーハウジング１２の重心軸は回転シャフト２００を貫通している。揚力ブレードセット３００に隣接するインナーハウジング１２の端部（たとえば、図７に示されたインナーハウジング１２の右側円形端部）によって囲まれた第1の部分は、インナーハウジング１２の他方の端部（たとえば、図６に示されたインナーハウジング１２の左側円形端部）によって囲まれた第２の部分よりも大きい。インナーハウジング１２の内面は、弧状をしており（図８に図示）、ドラッグブレード１１に接続される。インナーハウジング１２は、その外面に形成された、第１の保持スロット１２１と第２の保持スロット１２２とを有する。第１の保持スロット１２１と第２の保持スロット１２２の各々は、リング形状をしており、回転シャフト２００から離れる方向にスロット開口面を有する。
【0024】
図６ないし図９に示されるように、第1の磁気吸引モジュール１４および第２の磁気吸引モジュール１５は、インナーハウジング１２の外面（たとえば、第１の保持スロット１２１）に組み付けられ、互いに離間しており、また第1の磁気吸引モジュール１４および第２の磁気吸引モジュール１５は互いに向き合い、その間に磁力を有する。ロータアセンブリ１は、第1の磁気吸引モジュール１４と第２の磁気吸引モジュール１５との間に環状溝１６（図９に図示）を画定し、環状溝１６は第１の保持スロット１２１によって周囲を画定された空隙に位置する。
【0025】
より詳しくは、第１の磁気吸引モジュール１４は、第１の保持スロット１２１の内側の側壁上に配され、互いに離間した複数の第１の磁石１４１を含む。第２の磁気吸引モジュール１５は、第１の保持スロット１２１の別の内側の側壁上に配され、互いに離間した複数の第２の磁石１５１を含む。さらに、第２の磁石１５１と第１の磁石１４１とは、それぞれが互いに向き合い、互いから離間している。
【0026】
本実施形態における第1の磁気吸引モジュール１４および第２の磁気吸引モジュール１５はそれぞれ磁石１４１および１５１を含むように設けられているが、本開示はこれに限定されないことを注記しておく。たとえば、本開示の他の実施形態では、第1の磁気吸引モジュール１４および第２の磁気吸引モジュール１５の一方が複数の磁石を含み、第1の磁気吸引モジュール１４および第２の磁気吸引モジュール１５の他方が複数の磁気伝導体（たとえば、メタルコア）を含んでもよい。
【0027】
図５ないし図７に示されたように、ステータアセンブリ２は、アウターハウジング２１と誘導モジュール２３とを含む。アウターハウジング２１は、リング形状をしており、インナーハウジング１２の周りに外装される。本実施形態における支持スタンド４００は、アウターハウジング２１に固定される（図２に図示）が、本開示はこれに限定されない。
【0028】
より詳しくは、アウターハウジング２１は実質的に円錐台形状をしており、アウターハウジング２１の重心軸は回転シャフト２００を貫通している。アウターハウジング２１は、アウターハウジング２１の２つの対向する側にそれぞれが配された大径開口２１１および小径開口２１２を有する。最大外径Ｄ２１１を有するアウターハウジング２１の一部は、大径開口２１１の位置に相当し、最小外径Ｄ２１２を有するアウターハウジング２１の別の一部は、小径開口２１２の位置に相当する。さらに、大径開口２１１は、揚力ブレードセット３００に隣接するアウターハウジング２１の一方の側（たとえば、図２に示されるアウターハウジング２１の右側）に配され、小径開口２１２は、揚力ブレードセット３００から離れたアウターハウジング２１の反対側（たとえば、図１に示されるアウターハウジング２１の左側）に配される。
【0029】
本実施形態におけるアウターハウジング２１、インナーハウジング１２およびドラッグブレード１１は、弱い風の環境下において風力発電機１００に効果的に付与するために次の構成をさらに備えることが可能であることを注記する。
【0030】
アウターハウジング２１の外面は、円弧状である。回転シャフト２００に平行な風力発電機１００の断面においては（図８に図示）、インナーハウジング１２の内面の一部の半径Ｒ１２は、アウターハウジング２１の外面の一部の半径Ｒ２１よりも小さい。さらに、アウターハウジング２１の大径開口２１１と小径開口２１２との間には、風力発電機１００の厚みと等しい距離Ｈ１００がある。最大外径Ｄ２１１と最小外径Ｄ２１２との差は（図５に図示）、０よりも大きく、距離Ｈ１００にタンジェントαを乗じた大きさ以下である。詳しくは、αの値は、０度≦α≦４５度の条件を満たすものであり、好ましくは、αの値は、８度≦α≦２５度の条件を満たす。
【0031】
加えて、ドラッグブレード１１がアウターハウジング２１の小径開口２１２によって囲まれた領域に直角に突出させられ（図7に図示）突出部領域を形成する場合は、ドラッグブレード１１によって画定された突出部領域の面積は小径開口２１２によって囲まれた領域の面積の１０～７０％（たとえば、２５～６６．７％が好ましい）である。本実施形態において、風力発電機１００のドラッグブレード１１の数は１つであるが、風力発電機１００が上記の条件を満たす場合、設計要件に従って調整することができる。
【0032】
図６、図７および図９に示されたように、アウターハウジング２１は、その内側に配され、第１の保持スロット１２１に位置する環状溝１６と向かい合うキャリア２１３を含む。本実施形態では、アウターハウジング２１はキャリア２１３を組み付けることで形成され、キャリア２１３はリング形状をしており、環状溝１６内に少なくとも部分的に配されるが、本開示はこれに限定されない。
【0033】
さらには、誘導モジュール２３は、キャリア２１３に固定され、環状溝１６内に配される。本実施形態では、誘導モジュール２３は、複数の誘導コイル２３１を含み、誘導コイル２３１は、互いに離間し、環状溝１６に配されたキャリア２１３の一部に固定される。
【0034】
したがって、本実施形態におけるドラッグブレード１１および揚力ブレードセット３００が風力によって駆動されたとき、ロータアセンブリ１は、回転シャフト２００を回転軸としてステータアセンブリ２に対して回転され、第1の磁気吸引モジュール１４と第２の磁気吸引モジュール１５との間の領域は、誘導モジュール２３を通るので、誘導モジュール２３に誘導電流を発生させる。
【0035】
図６、図７および図９に示されたように、加速度抑制機構５００は、風力発電機１００のインナーハウジング１２とアウターハウジング２１との間に配置される。加速度抑制機構５００は、インナーハウジング１２に回動可能に接続されたＮ個のスイング構造５１０と、アウターハウジング２１に固定されたメタルリング５２０と、スイング構造５１０に接続された複数の弾性部材５３０と、インナーハウジング１２に固定された複数のアウターマグネット５４０とを含む。本実施形態においては、Ｎは５であるが、本開示はこれに限定されない。たとえば、本開示の他の実施形態では、Ｎは１以上の正の整数が可能である。
【0036】
本実施形態における加速度抑制機構５００は、風力発電機１００に組み込まれるものに限定される。したがって、風力発電機１００に組み込まれない加速度抑制機構（たとえば、風力発電機１００の外側に配された回転シャフト２００の一部に組み付けられた加速度抑制機構）は、本実施形態における加速度抑制機構５００とは異なる。
【0037】
スイング構造５１０は同じ構造なので、以下の記述では、説明を簡単にするために、スイング構造５１０の１つのみの構造を開示する。スイング構造５１０は、２つのスイングアーム５１１と、２つのスイングアーム５１１に接続した接続ロッド５１２とを含む。すなわち、スイング構造５１０の２つのスイングアーム５１１は、接続ロッド５１２を介して同時に動作可能（もしくは揺動可能）である。さらに、スイング構造５１０の２つのスイングアーム５１１は、好ましくは、接続ロッド５１２に関して鏡面対称であるが、本開示はこれに限定されない。たとえば、本開示の他の実施形態では、スイング構造５１０は、少なくとも１つのスイングアーム５１１を含めばよく、接続ロッド５１２を含まなくてもよい。
【0038】
より詳しくは、図１０および図１１に示されるように、２つのスイングアーム５１１は、各々、その対向する２つの側にそれぞれ配された回動軸部５１１１と磁気部５１１２とを含む。接続ロッド５１２は、２つのスイングアーム５１１の回動軸部５１１１に接続される。さらに、本実施形態における２つのスイングアーム５１１は、各々、磁気部５１１１および回動軸部５１１２の対向する外側にそれぞれ配された第１の端部５１１３と第２の端部５１１４とを含む。言い換えれば、図１１に示されるように、第１の端部５１１３および回動軸部５１１１はスイングアーム５１１の右側部分に配され、磁気部５１１２および第２の端部５１１４はスイングアーム５１１の左側部分に配される。さらに、本実施形態の第１の端部５１１３を除いたスイング構造５１０の部分は、ほぼＵ字型をしている。
【0039】
２つのスイングアーム５１１の各々の回動軸部５１１１は、インナーハウジング１２に回動可能に接続され（たとえば、スイング構造５１０の２つの回動軸部５１１１は第２の保持スロット１２２の２つの内側面の壁にそれぞれ回動可能に接続され）、よって２つのスイングアーム５１１の各々の磁気部５１１２が、回転するロータアセンブリ１によって生成される遠心力によって、初期位置（図１２に図示）から加速度抑制位置（図１３に図示）までインナーハウジング１２に対して移動可能になる。隣り合う２つのスイング構造５１０にそれぞれ属する２つの回動軸部５１１１は、回転シャフト２００を基準として角度σを有し、角度σは３６０／Ｎ度であることを注記しておく。
【0040】
図９ないし図１２に示されるように、スイングアーム５１１の各々の磁気部５１１２が初期位置にある場合、スイング構造５１０は実質的にインナーハウジング１２の第２の保持スロット１２２内に配される。さらに、図１３に示されるように、スイングアーム５１１の各々の磁気部５１１２が加速度抑制位置にある時、スイングアーム５１１の各々の磁気部５１１２は軸方向Ｃに沿って少なくとも部分的にメタルリング５２０を覆い、よってメタルリング５２０はロータアセンブリ１の回転加速度を制限する渦電流を生成する。
【0041】
したがって、メタルリング５２０によって生成された渦電流は、ロータアセンブリ１の回転加速度を減少させるために使用でき、よって風力発電装置１０００は連続する高速の風において稼働させられるのに適している。さらに、渦電流の大きさは、ロータアセンブリ１の回転加速度の減少度合いに影響を与えるものであり、軸方向Ｃに沿って磁気部５１１２の各々に作用するメタルリング５２０の領域を変更することによって調整可能であり、よって本実施形態における加速度抑制機構５００は、渦電流の特定値を達成するために次の部品をさらに含んでもよいが、本開示はこれに限定されない。
【0042】
加速度抑制機構５００のスイング構造５１０は、弾性部材５３０（たとえば、テンションスプリング）を介して一体として操作され、よってスイング構造５１０が遠心力によって揺動させられた場合、スイング構造５１０の各々は、ほぼ同じ大きさで揺動される。本実施形態では、２つのスイング構造５１０にそれぞれ属し、隣接する第１の端部５１１３および第２の端部５１１４は、弾性部材５３０のひとつによって互いに接続されるが、本開示はこれに限定されない。
【0043】
さらに、アウターマグネット５４０は、インナーハウジング１２（たとえば、第２の保持スロット１２２の２つの内側面の壁）に固定され、スイング構造５１０の各々は、アウターマグネット５４０の２つと位置が対応している。しかしながら、本開示の他の実施形態では、スイング構造５１０の各々はアウターマグネット５４０の少なくとも２つと位置が対応すればよい。
【0044】
より詳しくは、スイング構造５１０の各々の磁気部５１１２が初期位置にあるとき、２つの対応するアウターマグネット５４０は、２つのスイングアーム５１１の磁気部５１１２の２つの対向する外側に位置し、２つのスイングアーム５１１の磁気部５１１２と磁力で引き付けられる。言い換えれば、スイング構造５１０の各々の磁気部５１１２が２つの対応するアウターマグネット５４０に磁力で引き付けられるので、スイング構造５１０の各々は、風が特定の速度の場合は外方向に揺動するように制御される。したがって、風力発電装置１０００は、さまざまな要求に適合できる。
【0045】
加えて、図６および図７に示されるように、本実施形態の風力発電装置１０００をより簡単に製造するには、アウターハウジング２１は、互いに組み付けられた２つのサブケース２１ａを含み、メタルリング５２０は、２つのサブケース２１ａにそれぞれ固定された２つのサブリング５２０ａを含み、よって２つのサブケース２１ａのいずれか一方と対応するサブリング５２０ａは直接製造され、２つのサブケース２１ａおよび２つのサブリング５２０ａは互いに組み付けられてアウターハウジング２１とメタルリング５２０を形成するが、本開示はこれに限定されない。たとえば、本開示の他の実施形態では、アウターハウジング２１とメタルリング５２０の各々は、一体構造として形成されてもよい。
【0046】
本実施形態では、２つのサブリング５２０ａの一方の両端はそれぞれ、２つのサブリング５２０ａの他方の両端に接続されている。言い換えれば、本実施形態のメタルリング５２０は２つの個々のサブリング５２０ａから形成されるが、２つのサブリング５２０ａは互いに接続されて、リング型構造を形成する。
【0047】
本実施形態のメタルリング５２０は、スイングアーム５１１の各々の磁気部５１１２と相互に作用し、渦電流を生成するが、本開示はこれに限定されない。たとえば、スイングアーム５１１の各々の磁気部５１１２は、インナーハウジング１２に対して初期位置から加速度抑制位置に移動可能な金属部５１１２で置換可能であり、メタルリング５２０は磁気リング５２０で置換可能である。したがって、スイングアーム５１１の各々の金属部５１１２が加速度抑制位置にあるとき、金属部５１１２は軸方向Ｃに沿って少なくとも部分的に磁気リング５２０を覆い、よってメタル部５１１２はロータアセンブリ１の回転加速度を制限する渦電流を生成する。
【0048】
［第２実施形態］
図１４を参照すると、本開示の第２実施形態は本開示の第１実施形態と同様であり、本開示の第1と第２実施形態において同じ構成要素の説明は、簡潔にするために省略し、以下の説明は第1と第２実施形態とで異なる特徴（たとえば、本実施形態の弾性部材５３０と対応構成要素との接続は、第１実施形態のそれとは異なる）についてのみ開示する。
図１４を参照すると、本開示の第２実施形態は本開示の第１実施形態と同様であり、本開示の第1と第２実施形態において同じ構成要素の説明は、簡潔にするために省略し、以下の説明は第1と第２実施形態とで異なる特徴（たとえば、本実施形態の弾性部材５３０と対応構成要素との接続は、第１実施形態のそれとは異なる）についてのみ開示する。
【0049】
詳しくは、本実施形態では、弾性部材５３０の各々の一端は、インナーハウジング１２に接続され、弾性部材５３０の各々の他端は、磁気部５１１２に隣接して設けられたスイング構造５１０のひとつの部分（たとえば、第２の端部５１１４）に接続される。
【0050】
［第３実施形態］
図１５を参照すると、本開示の第３実施形態は本開示の第１実施形態と同様であり、本開示の第1と第３実施形態において同じ構成要素の説明は、簡潔にするために省略し、以下の説明は第1と第３実施形態とで異なる特徴（たとえば、本実施形態の加速度抑制機構５００は、スイング構造５１０にそれぞれ組み付けられ、第１実施形態の弾性部材５３０と取って代われる複数のトーションスプリング５５０を含む）についてのみ開示する。
図１５を参照すると、本開示の第３実施形態は本開示の第１実施形態と同様であり、本開示の第1と第３実施形態において同じ構成要素の説明は、簡潔にするために省略し、以下の説明は第1と第３実施形態とで異なる特徴（たとえば、本実施形態の加速度抑制機構５００は、スイング構造５１０にそれぞれ組み付けられ、第１実施形態の弾性部材５３０と取って代われる複数のトーションスプリング５５０を含む）についてのみ開示する。
【0051】
詳しくは、本実施形態では、スイングアーム５１１の各々は、トーションスプリング５５０の１つに組み付けられる。トーションスプリング５５０の各々は、弾性部５５１と、第１の位置決め部５５２と、第２の位置決め部５５３とを含み、第１の位置決め部５５２と第２の位置決め部５５３はそれぞれ、弾性部５５１の両端から延在する。さらに、スイングアーム５１１の各々とそれに対応するトーションスプリング５５０においては、弾性部５５１は回動軸部５１１１に設けられ、第1の位置決め部５５２はスイングアーム５１１に固定され、第２の位置決め部５５３はインナーハウジング１２に組み付けられる。
【0052】
［第４実施形態］
図１６を参照すると、本開示の第４実施形態は本開示の第１実施形態と同様であり、本開示の第1と第４実施形態において同じ構成要素の説明は、簡潔にするために省略し、以下の説明は第1と第４実施形態とで異なる特徴（たとえば、本実施形態の加速度抑制機構５００は、インナーハウジング１２に固定され、第１の実施例のアウターマグネット５４０と取って代われる複数のインナーマグネット５６０を含む）についてのみ開示する。
図１６を参照すると、本開示の第４実施形態は本開示の第１実施形態と同様であり、本開示の第1と第４実施形態において同じ構成要素の説明は、簡潔にするために省略し、以下の説明は第1と第４実施形態とで異なる特徴（たとえば、本実施形態の加速度抑制機構５００は、インナーハウジング１２に固定され、第１の実施例のアウターマグネット５４０と取って代われる複数のインナーマグネット５６０を含む）についてのみ開示する。
【0053】
詳しくは、本実施形態のスイング構造５１０の各々は、インナーマグネット５６０のひとつと位置が対応する。しかしながら、本開示の他の実施形態では、スイング構造５１０の各々はインナーマグネット５６０の少なくともひとつに位置が対応すればよい。
【0054】
さらに、スイング構造５１０の各々の磁気部５１１２が初期位置にあるとき、対応するインナーマグネット５６０は間に位置し、２つのスイングアーム５１１の磁気部５１１２と磁力で引き付けられる。言い換えれば、スイング構造５１０の各々の磁気部５１１２とそれと対応するインナーマグネット５６０とが互いに磁力で引き付けられるので、スイング構造５１０の各々は風が特定の速度の場合は外側に揺動するように制御される。したがって、風力発電装置１０００は、さまざまな要求に適合できる。
【0055】
本開示の例示的実施形態の上記記載は、例示および説明の目的のために示されたものであり、網羅されるものとしたり、この開示を正に開示した形態に限定する意図はない。上記の教示を踏まえて多くの変更や変形が可能である。
【0056】
実施形態は本開示の趣旨および実際の適用例を説明するために選択され記載されたものであり、当業者であれば、本開示および種々の実施形態を使用することが可能となり、様々な変更をもって、考えうる特別な使用に適用される。この趣旨及び範囲から逸脱することなく本開示が適用される他の実施形態が当業者に明らかとなるであろう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【国際調査報告】