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公開番号2024033643
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-13
出願番号2022137356
出願日2022-08-30
発明の名称風力発電機
出願人SDグリーンエナジー株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F03D 1/06 20060101AFI20240306BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約【課題】風力発電機の小型化が可能であり、風の向きに合わせてうまく追従して、発電を止めずに継続して安定して発電をすることができる風力発電機を提供すること。
【解決手段】風力発電機1の風車30は本体20の一端部20Aに回転可能に保持され、発電機40は本体20の他端部20Bに保持され、風車30から発電機40に回転運動を伝える水平軸部23が本体20に収容され、風車30は、発電機40側から風車30の方向に風Wの力を受ける複数のブレード31を有し、本体20における風車30と発電機40との間の重心Gが、タワーの軸中心Lと一致されている。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
風の力を利用して風車を回して、前記風車の回転運動を発電機に伝えて電気に変換する風力発電機であって、
タワーと、
前記タワーにおいて回転可能に支持されている本体と、を備え、
前記風車は前記本体の一端部に回転可能に保持され、前記発電機は前記本体の他端部に保持され、前記風車から前記発電機に前記回転運動を伝える水平軸部が前記本体に収容され、
前記風車は、前記発電機側から前記風車の方向に前記風の力を受ける複数の羽根部材を有し、
前記本体における前記風車と前記発電機との間の重心が、前記タワーの軸中心と一致されていることを特徴とする風力発電機。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記発電機は前記水平軸部の軸方向に関して薄型に形成されており、
前記発電機は、
前記水平軸に連結されておりマグネットを有するロータと、
前記風車の回転に同期して前記ロータが回転することにより発電を行うコイルを有するステータと、を有し、前記発電機はブラシレス発電機であることを特徴とする請求項１に記載の風力発電機。
【請求項３】
前記風車と前記発電機の前記ロータは、ギアボックスを介さずに、前記水平軸により直接的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の風力発電機。
【請求項４】
前記本体は、前記本体の向きを、前記発電機側から前記風車の方向に前記風の力を受ける方向になるように前記風の方向に正対させる風向案内部を有し、前記風向案内部は、前記本体と、前記タワーの上部と、の間に配置されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の風力発電機。
【請求項５】
前記本体は、前記発電機を保持している部分から、前記風車を保持している部分に掛けて先細りに形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の風力発電機。
【請求項６】
前記風車は、
前記水平軸部に固定された中心部材と、
前記中心部材に対して間隔をおいて対面した状態で前記水平軸部に固定された固定部材と、
複数の羽根部材と、
各前記羽根部材の基部と前記中心部材との間に配置されて、前記羽根部材の前記基部と前記中心部材とを連結する連結部材と、
前記羽根部材の前記基部側の前記連結部材の部分と前記固定部材との間に配置されて、前記羽根部材が前記発電機側から前記風車の方向に前記風の力を受ける際に前記風の力により生じる前記固定部材に対する前記羽根部材の移動を抑制する弾性機構部と、
を備え、
前記連結部材は、前記羽根部材の前記基部側に設けられて、前記風の力を受けると前記羽根部材を前記連結部材に対して屈曲させて前記風の力の方向に対する前記羽根部材のピッチ角を大きくさせる第１屈曲部と、前記中心部材側に設けられて、強い前記風の力を受けると前記連結部材を前記中心部材に対して屈曲させて前記風の力の方向に対する前記羽根部材のピッチ角をさらに大きくさせる第２屈曲部と、を有し、
前記第２屈曲部において前記連結部材を前記中心部材に対して屈曲させた後にさらにより強い前記風の力を受けると前記風の力を逃がすために前記第１屈曲部をさらに屈曲させて前記風の力の方向に対する前記羽根部材のピッチ角をさらに大きくさせる構成となることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の風力発電機。
【請求項７】
前記タワーは、前記タワーの設置部に対して直立状態から倒してメンテナンスするためのメンテナンス状態に移行可能なタワー駆動操作部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の風力発電機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力を用いて羽根を回すことで発電を行う風力発電機に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
風力発電機は、風の力を利用して風車を回し、風車の回転運動を発電機に伝えて発電機により電気を起こす。
特許文献１には、３枚の羽根と、支柱と、管状ハウジングを備える風力発電機が開示されている。この風力発電機の支柱の上部には管状ハウジングが取り付けられており、管状ハウジングには、シャフトが回転可能に支持されている。シャフトの先端には三角形平板が固定されている。一方、各羽根の根本は、各平板を介して主ハブ部材に連結されている。各羽根の根本と各平板の一端部とは機械的な連結構造の第１蝶番で連結され、主ハブ部材の端部と各平板の他端部とは機械的な連結構造の第２蝶番で連結されている。三角形平板と各平板は、コイルバネで連結されている。
【０００３】
このような風力発電機の構造により、第１蝶番と第２蝶番は、主ハブ部材に対して、各羽根の折り目の役割を果たし、しかもコイルバネの弾性力が各平板を三角形平板側に引き寄せているので、各羽根は三角形平板側に片寄らせた形で静止位置に位置される。すなわち、各羽根の先端は、風の力で羽根が押されて羽根が回転すると、羽根の長手方向沿いに作用する遠心力が、コイルバネの弾性力に抗して働いて、風速が回転して発電を行う。増加するにつれて羽根のピッチ角が徐々に減少していくようにすることで、羽根の回転速度を一定に保持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特表平５－５０３５５９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の風力発電機の構造であると、各羽根の根本と各平板の一端部とは第１蝶番で連結され、主ハブ部材の端部と各平板の他端部とは第２蝶番で連結されていて、スプリングで各羽根の動きを抑制しているだけである。
【０００６】
このため、風の力、特に強風や暴風が吹いて各羽根にかかる風の力がある一定以上増加すると、羽根や平板の第１蝶番と第２蝶番が耐えられずに破損してしまい、継続して安定して発電をすることができなくなる恐れがある。
【０００７】
しかも、管状ハウジングの一端部に３枚の羽根を有する風車が回転可能に取り付けられているが、管状ハウジングの他端部には何も取り付けられていないので、風の向きに合わせて回転する際の管状ハウジングの重量バランスが良くない。このため、管状ハウジングは、支柱に対して回転可能に取り付けられてはいるが、風の向きに合わせてうまく追従して回転することができない可能性があり、発電効率が低下する。
【０００８】
また、別の種類の従来の風力発電機には、風の力に応じて羽根の向きを機械的に変える可変ピッチ機構を備える風力発電機もある。しかし、この可変ピッチ機構を備える風力発電機は、構造が複雑であり大型化と重量増が避けられず、風力発電機の設置が容易ではない。
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、風力発電機の小型化が可能であり、風の向きに合わせてうまく追従して、発電を止めずに継続して安定して発電をすることができる風力発電機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】
【００１０】
前記課題は、本発明によれば、風の力を利用して風車を回して、前記風車の回転運動を発電機に伝えて電気に変換する風力発電機であって、タワーと、前記タワーにおいて回転可能に支持されている本体と、を備え、前記風車は前記本体の一端部に回転可能に保持され、前記発電機は前記本体の他端部に保持され、前記風車から前記発電機に前記回転運動を伝える水平軸部が前記本体に収容され、前記風車は、前記発電機側から前記風車の方向に前記風の力を受ける複数の羽根部材を有し、前記本体における前記風車と前記発電機との間の重心が、前記タワーの軸中心と一致されていることを特徴とする本発明の風力発電機により、達成される。
（【００１１】以降は省略されています）

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