專利名稱：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、永久磁鐵的配置構(gòu)造以及電/力變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、永久磁鐵的配置構(gòu)造以及電/力變換裝置。更詳細(xì)地講，涉及把線性電動(dòng)機(jī)的原理采用在發(fā)電機(jī)中的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)以及能夠適合于該風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中而采用的永久磁鐵的配置構(gòu)造以及電/力變換裝置。另外，這里所說的「電/力變換裝置」是包括具備把機(jī)械能的力變換為電能的發(fā)電功能的裝置和具備把電能變換為機(jī)械能的電動(dòng)機(jī)(原動(dòng)機(jī))功能的裝置，以及通過操作發(fā)揮雙方功能的裝置的概念。
背景技術(shù)：
在特公平3-10037號(hào)(特公平3-10037號(hào)公報(bào)，以下，稱為專利文獻(xiàn)1)中，公開了把葉輪的軸連接到環(huán)齒輪上，經(jīng)過與該環(huán)齒輪內(nèi)接的多個(gè)行星齒輪，使與葉輪的軸心同心狀地配置的太陽齒輪旋轉(zhuǎn)，把該太陽齒輪的軸連接到發(fā)電機(jī)上的風(fēng)力發(fā)電裝置。這些環(huán)齒輪、行星齒輪、太陽齒輪構(gòu)成行星齒輪減速機(jī)，與環(huán)齒輪連接的葉輪的旋轉(zhuǎn)用該減速器增速后傳遞給發(fā)電機(jī)。由此，即使在風(fēng)力弱，葉輪的轉(zhuǎn)數(shù)低的情況下，也能夠有效地使發(fā)電機(jī)動(dòng)作。
在特開2001-132617號(hào)公報(bào)(特開2001-132617號(hào)公報(bào)，以下，稱為專利文獻(xiàn)2)中，公開了具有葉輪的軸和與該旋轉(zhuǎn)軸同心狀地外嵌合的上下葉輪，使這些上下葉輪的受風(fēng)面之間相反朝向的風(fēng)力發(fā)電裝置。該裝置即使風(fēng)朝某個(gè)方向吹動(dòng)，上下某一個(gè)葉輪都強(qiáng)烈地被風(fēng)吹動(dòng)，因此能夠有效地發(fā)電。另外，還公開了用磁鐵的斥力使葉輪浮動(dòng)，使其低摩擦地旋轉(zhuǎn)的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的課題風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置利用的風(fēng)是自然現(xiàn)象，從弱風(fēng)狀態(tài)到強(qiáng)風(fēng)狀態(tài)變動(dòng)相當(dāng)大。因此，在風(fēng)力發(fā)電裝置中要求對(duì)于其變動(dòng)能夠敏感地對(duì)應(yīng)。在現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，為了與這樣大范圍的風(fēng)力的變動(dòng)相對(duì)應(yīng)，采用能夠與大范圍的轉(zhuǎn)數(shù)相對(duì)應(yīng)的性能的發(fā)電機(jī)，然而，能夠與從微風(fēng)到強(qiáng)風(fēng)廣泛對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)還沒有達(dá)到實(shí)用程度。上述專利文獻(xiàn)1的電風(fēng)力發(fā)電裝置通過向行星齒輪減速器的輸出一側(cè)即環(huán)齒輪輸入，從太陽齒輪一側(cè)輸出，謀求得到有效的增速作用，但是在微風(fēng)狀態(tài)下轉(zhuǎn)距不足而暫時(shí)停止。因此，直到開始刮起超過靜摩擦力的強(qiáng)風(fēng)之前，不能發(fā)電。另外，由于需要從周邊部分的縱葉片到中心軸由支撐棒等傳遞轉(zhuǎn)矩，因此葉輪的重量加重。從而，微風(fēng)下的旋轉(zhuǎn)更困難。
本發(fā)明的技術(shù)課題在于提供即使對(duì)于使現(xiàn)有的裝置停止工作的微風(fēng)，也不停止葉輪的旋轉(zhuǎn)，能夠有效地發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。進(jìn)而，本發(fā)明的技術(shù)課題在于提供在這樣的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中適宜使用的電/力變換裝置。
包括專利文獻(xiàn)1、2的風(fēng)力發(fā)電裝置在內(nèi)，由于現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電裝置強(qiáng)烈地受到風(fēng)的強(qiáng)度等自然環(huán)境的影響，因此受到地區(qū)選定條件的制約。另外，為了盡可能減少被風(fēng)吹動(dòng)時(shí)的障礙，用細(xì)的框架構(gòu)件等支撐葉輪，葉輪露出到外部。從而，在臺(tái)風(fēng)等時(shí)，葉輪有可能受到損壞。本發(fā)明的課題在于提供能夠不依賴于風(fēng)而使葉輪旋轉(zhuǎn)，易于保護(hù)不受到臺(tái)風(fēng)破壞，與風(fēng)向或者風(fēng)速等基于自然環(huán)境的地區(qū)選定條件無關(guān)，使用了能夠有效發(fā)電的葉輪的發(fā)電裝置。
用于解決課題的方法本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)特征是由框架、由該框架旋轉(zhuǎn)自由地支撐的葉輪、在該葉輪或者框架中，在某一方從葉輪的旋轉(zhuǎn)中心等距離地排列的多個(gè)勵(lì)磁用磁鐵(磁場(chǎng)磁鐵)、在另一方環(huán)狀地配置的繞組群構(gòu)成，構(gòu)成為通過使上述勵(lì)磁用磁鐵與繞組群接近進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在與線性電動(dòng)機(jī)相反的作用下，繞組群發(fā)電。勵(lì)磁用磁鐵既可以是永久磁鐵也可以是電磁鐵。
在這樣的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，上述勵(lì)磁用磁鐵最好環(huán)形地排列在葉輪的外周部分附近或者中央部分，在與上述框架中的這些繞組群接近的位置上，設(shè)置環(huán)形的構(gòu)件，在該環(huán)形的構(gòu)件上安裝上述繞組群。勵(lì)磁用磁鐵最好沿著圓周方向隔開間隔設(shè)置。
進(jìn)而，設(shè)置一對(duì)安裝了上述繞組群的環(huán)形的構(gòu)件以便把環(huán)形地安裝在葉片上的勵(lì)磁用磁鐵夾在中間，具備分別交互或者循環(huán)形排列的多個(gè)繞組群，使得一方的繞組群與另一方的繞組群發(fā)生交流，一方特定相位的繞組群和與該相位相對(duì)應(yīng)的相位的另一方繞組群沿著圓周方向錯(cuò)開排列的同時(shí)，一方繞組群和與該繞組群相對(duì)應(yīng)相位的另一方繞組群最好串聯(lián)連接。
另外，上述一方以及另一方繞組群分別具備循環(huán)排列的第1繞組群、第2繞組群以及第3繞組群以便發(fā)生三相交流，使一方第1繞組群最好與上述另一方的第2繞組群或者第3繞組群相對(duì)那樣相互錯(cuò)開。另外，上述環(huán)形構(gòu)件最好是把多個(gè)由重疊了多片的金屬組成的芯、纏繞在其外周的導(dǎo)線組成的繞組群和把它們固定為一體的合成樹脂構(gòu)成的預(yù)定長(zhǎng)度的環(huán)形片連接成環(huán)形的構(gòu)件。
風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最好在上述葉輪的外周部分或者中途部分與框架之間，存在允許葉輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，支撐葉輪重量的至少一部分的圓環(huán)形的支撐單元。
這樣的支撐單元能夠由在框架與葉輪中，設(shè)置在某一方的滾動(dòng)體群或者滑動(dòng)體群，設(shè)置在另一方的與滾動(dòng)體群或者滑動(dòng)體群接觸的移動(dòng)行程構(gòu)成。另外，上述支撐單元還能夠由設(shè)置在框架上的第1磁鐵群、設(shè)置在葉輪上使這些磁鐵群相互相斥的第2磁鐵群構(gòu)成。進(jìn)而，上述第1磁鐵群對(duì)于框架排列成實(shí)際上連續(xù)的環(huán)形，上述葉輪具有放射形排列的多個(gè)葉片，上述第2磁鐵群最好放射形排列以便支撐這些葉片。
進(jìn)而，在本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，最好具備用于調(diào)整上述框架、設(shè)置在葉輪上的多個(gè)勵(lì)磁用磁鐵和繞組群之間的間隙的間隔調(diào)整單元。
另外，最好構(gòu)成為當(dāng)風(fēng)力暫時(shí)減弱時(shí)，在上述繞組群的一部分或者全部中流過電流，使勵(lì)磁用磁鐵和繞組群發(fā)生線性電動(dòng)機(jī)的作用，由此，對(duì)風(fēng)車提供轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
另外，上述支撐單元最好由在上述框架或者葉輪中的一方設(shè)置的以旋轉(zhuǎn)中心為中心的圓環(huán)形導(dǎo)軌和設(shè)置在另一方沿著該導(dǎo)軌行走的滑塊構(gòu)成。
本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的第2形態(tài)的特征是，由框架、由該框架旋轉(zhuǎn)自由地支撐的葉輪、通過該葉輪的旋轉(zhuǎn)發(fā)電的發(fā)電機(jī)構(gòu)成，在上述框架或者葉輪中，在一方設(shè)置以旋轉(zhuǎn)中心為中心的圓環(huán)形的導(dǎo)軌，在另一方設(shè)置沿著該導(dǎo)軌行走的滑塊。
在用上述導(dǎo)軌以及滑塊旋轉(zhuǎn)自由地支撐葉輪的情況下，最好由線性滑動(dòng)球軸承的導(dǎo)軌和滑塊構(gòu)成導(dǎo)軌以及滑塊。上述圓環(huán)形的導(dǎo)軌在內(nèi)表面以及外表面具有平滑的圓柱形導(dǎo)軌面，上述滑塊最好具備沿著這些導(dǎo)軌面滾動(dòng)并且沿著垂直方向的軸心系旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)輥。另外，葉輪的旋轉(zhuǎn)中心也可以朝向水平方向。當(dāng)然也可以朝向垂直方向。
本發(fā)明的電/力變換裝置的第1形態(tài)具有移動(dòng)子和在其兩側(cè)配置的定子，在上述移動(dòng)子的兩個(gè)面上，沿著移動(dòng)子的圓周方向配置以N極和S極對(duì)構(gòu)成的磁鐵部分，使得N極和S極、S極和N極交互錯(cuò)開。在這樣的電/力變換裝置中，最好用非磁性金屬體連接相互鄰接的磁鐵部分。另外，在這里所說的「移動(dòng)子」中，包括旋轉(zhuǎn)的部分和直線形行走的部分。
在本發(fā)明的永久磁鐵的配置構(gòu)造中，特征是在相同的磁極面上并排設(shè)置永久磁鐵的一個(gè)面的同時(shí)，在兩個(gè)永久磁鐵之間，存在比該永久磁鐵的厚度短的磁性體。
在本發(fā)明的電/力變換裝置的第2形態(tài)中，在移動(dòng)子的磁極的兩側(cè)具有定子，使纏繞在上述兩側(cè)定子上的定子繞組在同相之間相互交差。這種情況下，在把一方定子繞組的相序取為u-z-v-x-w-y相時(shí)，把另一方的定子繞組的相序取為x-w-y-u-z-v相，把它們相對(duì)排列的同時(shí)，最好使兩側(cè)的定子繞組在同相之間相互交差。
本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的第3形態(tài)特征是具備多個(gè)葉片、把這些葉片環(huán)狀地排列進(jìn)行保持的環(huán)狀支撐構(gòu)件、與該支撐構(gòu)件相對(duì)設(shè)置，支撐上述支撐構(gòu)件的導(dǎo)軌構(gòu)件、設(shè)置在上述支撐構(gòu)件與導(dǎo)軌構(gòu)件一方上的勵(lì)磁用磁鐵、設(shè)置在另一方上，通過與上述勵(lì)磁用磁鐵相對(duì)運(yùn)動(dòng)發(fā)電的繞組，在葉片的中心部分沒有軸。
本發(fā)明的電/力變換裝置的第3形態(tài)特征是具備移動(dòng)子、配置在該移動(dòng)子兩側(cè)的定子、配置為與上述移動(dòng)子一起移動(dòng)的移動(dòng)側(cè)排斥磁鐵、與該移動(dòng)側(cè)排斥磁鐵排斥的固定側(cè)排斥磁鐵，在上述移動(dòng)側(cè)排斥磁鐵以及固定側(cè)排斥磁鐵中，把某一方配置成夾持另一方，以便把上述移動(dòng)子壓向中立位置。這種情況下，既可以配置一對(duì)上述固定側(cè)排斥磁鐵把移動(dòng)子夾在中間，也可以配置一對(duì)上述移動(dòng)側(cè)排斥磁鐵把固定側(cè)排斥磁鐵夾在中間。
另外，上述間隔調(diào)整單元當(dāng)因周圍的溫度變化使框架或者葉輪的尺寸發(fā)生了變化時(shí)，最好自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)整以便把上述勵(lì)磁用磁鐵與繞組群的間隙維持在預(yù)定的范圍。
這種情況下，上述間隔調(diào)整單元最好進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，以便當(dāng)風(fēng)力弱時(shí)擴(kuò)大勵(lì)磁用磁鐵與繞組群的間隙，當(dāng)風(fēng)力強(qiáng)時(shí)縮小間隙。
另外，在上述繞組群中，最好串聯(lián)/并聯(lián)切換自由地至少對(duì)某些繞組群進(jìn)行布線，構(gòu)成為在風(fēng)力弱時(shí)，切換為并聯(lián)，以低電壓發(fā)電，在風(fēng)力強(qiáng)時(shí)，切換為串聯(lián)，以高電壓發(fā)電。
使用了本發(fā)明的葉輪的發(fā)電裝置的特征是具備上部以及下部與外部空氣連通的縱向氣流通道、設(shè)置在該氣流通道內(nèi)，根據(jù)朝上的氣流轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪、與該葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)部分聯(lián)動(dòng)進(jìn)行動(dòng)作的發(fā)電機(jī)。在這樣的發(fā)電裝置中，上述葉輪最好圍繞著沿垂直方向延伸的旋轉(zhuǎn)軸心系旋轉(zhuǎn)。另外，上述氣流通道最好與建筑物構(gòu)成為一體。進(jìn)而，上述氣流通道最好由具備開閉自由的窗的具有圓柱形形態(tài)的外壁構(gòu)成。另外，在上述氣流通道的外表面以及內(nèi)部中，最好具備受太陽熱而使溫度上升的熱吸收單元。進(jìn)而，上述氣流通道最好兼用建筑物的廢熱通道。
進(jìn)而，環(huán)形排列多條構(gòu)成上述氣流通道的管路，最好還具備由這些管路支撐的橫風(fēng)用的風(fēng)力發(fā)電裝置。進(jìn)而，環(huán)形排列多條構(gòu)成上述氣流通道的管路，在這些管路列的下部，具備受太陽熱而使溫度上升的熱吸收單元，最好把上述熱吸收單元與管路的下部連通。本發(fā)明的熱交換系統(tǒng)的特征是具備設(shè)置在地上附近的第1熱交換器、設(shè)置在與地上附近溫度不同的位置的第2熱交換器、把上述第1熱交換器與第2交換器之間連成環(huán)形的管路、在沿著該管路內(nèi)流動(dòng)的熱媒介中產(chǎn)生循環(huán)流的單元。在這樣的熱交換系統(tǒng)中，最好通過風(fēng)力供給使上述熱媒介中產(chǎn)生循環(huán)流的單元的動(dòng)力。
上述葉輪最好具備一對(duì)環(huán)、用這些環(huán)保持的葉片、設(shè)置在環(huán)上的輻條形的支撐構(gòu)件、設(shè)置在該支撐構(gòu)件的中心的軸套。另外，上述移動(dòng)子最好用具備勵(lì)磁用磁鐵的薄片形的旋轉(zhuǎn)板構(gòu)成。旋轉(zhuǎn)板能夠做成圓板形或者圓柱形。進(jìn)而，最好在上述旋轉(zhuǎn)板端部設(shè)置與旋轉(zhuǎn)板正交朝向的增強(qiáng)壁，導(dǎo)行該增強(qiáng)壁。
發(fā)明的效果在本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，如果葉輪旋轉(zhuǎn)，則由分別環(huán)形排列在框架和葉輪上的勵(lì)磁用磁鐵和繞組，在所謂的與線性電動(dòng)機(jī)相反的作用下發(fā)電。而且，這樣的勵(lì)磁用磁鐵或者繞組能夠在葉輪的周圍以及中途的圓周排列多個(gè)，相對(duì)速度相當(dāng)快。進(jìn)而，由于在受到風(fēng)吹的葉輪的外周部分發(fā)電，因此不需要向中間部分傳遞很大的力，能夠減輕葉輪的重量。從而，即使在微風(fēng)下葉輪也易于旋轉(zhuǎn)，另外，即使在葉輪的旋轉(zhuǎn)速度慢的情況下，也能夠從繞組群得到充分的發(fā)電量。
上述勵(lì)磁用磁鐵環(huán)形地排列在葉輪的外周部分附近以及中央部分中，在與上述框架中的這些繞組群接近的位置，設(shè)置環(huán)形的構(gòu)件，在該環(huán)形構(gòu)件中安裝上述繞組群，在這樣的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，由于把需要電布線的繞組群設(shè)置在靜止的框架上，因此構(gòu)造簡(jiǎn)單。進(jìn)而，由于不需要滑動(dòng)的部件例如電刷等，因此旋轉(zhuǎn)阻力減少。從而，即使在微風(fēng)下也易于旋轉(zhuǎn)。另外，由于用設(shè)置在框架上的環(huán)形構(gòu)件支撐繞組群，因此能夠比較任意地選擇框架整體的形狀。
設(shè)置一對(duì)安裝了上述繞組群的環(huán)形構(gòu)件，以便把環(huán)形地安裝在葉輪上的勵(lì)磁用磁鐵夾在中間，具備分別交互或者循環(huán)形地排列的多個(gè)繞組群，使得一方繞組群以及另一方繞組群發(fā)生交流，在圓周方向錯(cuò)開排列一方特定相位的繞組群和與該相位相對(duì)應(yīng)的相位的另一方繞組群的同時(shí)，在串聯(lián)連接一方繞組群和與該繞組群相對(duì)應(yīng)的相位的另一方繞組群的情況下，在另一方繞組群與勵(lì)磁用磁鐵之間發(fā)生的磁力和一方繞組群與勵(lì)磁用磁鐵之間發(fā)生的磁力自然平衡。從而，即使沒有怎么加大勵(lì)磁用磁鐵與另一方繞組群之間的間隙，以及勵(lì)磁用磁鐵與一方繞組群之間的間隙，也不會(huì)在一方或者另一方向加入單方向大的力。
這種情況下，具備分別循環(huán)排列的第1繞組群、第2繞組群以及第3繞組群以便上述一方以及其它的繞組群發(fā)生三相交流，在使一方第1繞組群與另一方的第2繞組群或者第3繞組群相對(duì)那樣相互錯(cuò)開的情況下，隨著葉輪旋轉(zhuǎn)，勵(lì)磁用磁鐵在另一方繞組群與一方繞組群之間行走，能夠從第1繞組群、第2繞組群以及第3繞組群取出三相交流。
在上述環(huán)形的構(gòu)件由環(huán)形連接了多個(gè)由重疊了多片金屬板組成的芯、纏繞在其外周上的導(dǎo)線組成的繞組群、把它們固定為一體的合成樹脂構(gòu)成的預(yù)定長(zhǎng)度的環(huán)形片的情況下，由于能夠減小環(huán)形片，因此容易制造以及安裝。
在上述葉輪的外周部分或者中間部分與框架之間，存在允許葉輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，支撐葉輪重量的至少一部分的圓環(huán)形的支撐單元的情況下，葉輪的軸與軸承的阻力減少。因此，即使在微風(fēng)下也易于旋轉(zhuǎn)，難以停止。
在上述支撐單元在由設(shè)置在框架與葉輪中某一方的滾動(dòng)體群或者滑動(dòng)體群、以及設(shè)置在另一方的與滾動(dòng)體群或者滑動(dòng)體群接觸的移動(dòng)行程構(gòu)成的情況下，各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體或者滑動(dòng)體制分擔(dān)葉輪的重量，而且摩擦阻力很小，因此支撐構(gòu)件中的旋轉(zhuǎn)阻力也很少。
在上述支撐單元由設(shè)置在框架上的第1磁鐵群、設(shè)置在葉輪上使這些磁鐵群相互排斥的第2磁鐵群構(gòu)成的情況下，由于能夠無接觸地支撐，因此支撐構(gòu)件中的阻力進(jìn)一步減少。這種情況下，進(jìn)而在上述第1磁鐵群對(duì)于框架排列成實(shí)際上連續(xù)的環(huán)形，上述葉輪具有放射形排列的多個(gè)葉片，放射形地排列上述第2磁鐵群以便支撐這些葉片時(shí)，在重量集中的葉片部分，第2磁鐵群從框架的第1磁鐵群受到磁力的排斥。因此，能夠穩(wěn)定而且有效地支撐葉輪。
在具備用于調(diào)整安裝在上述框架和葉輪上的多個(gè)勵(lì)磁用磁鐵與繞組群的間隙的間隔調(diào)整單元的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的情況下，能夠根據(jù)風(fēng)力的大小或者是否有熱膨脹，調(diào)整勵(lì)磁用磁鐵與各繞組的間隙。從而，發(fā)電效率上升，即使在轉(zhuǎn)數(shù)低的情況下，發(fā)電量也很多。
在構(gòu)成為當(dāng)風(fēng)力暫時(shí)減弱時(shí)，在上述繞組群的一部分或者全部中流過電流，使勵(lì)磁用磁鐵和繞組群發(fā)生線性電動(dòng)機(jī)的作用，由此，對(duì)風(fēng)車提供轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，風(fēng)即使暫時(shí)減弱，也能夠不停止葉輪而維持旋轉(zhuǎn)。另外，在旋轉(zhuǎn)開始時(shí)能夠減少由發(fā)電產(chǎn)生的阻力。因此，即使靜止摩擦力大，也能夠平穩(wěn)地開始旋轉(zhuǎn)，即使是微風(fēng)也能夠有效地發(fā)電。
在上述支撐單元由設(shè)置在框架或者葉輪中一方上的以旋轉(zhuǎn)軸心系為中心的圓環(huán)形的導(dǎo)軌、設(shè)置在另一方，沿著該導(dǎo)軌行走的滑塊構(gòu)成的情況下，不僅支撐葉輪的重量，還支撐半徑方向的力，能夠?qū)?。因此，不需要提高葉輪的中心軸的強(qiáng)度以及剛性，還能夠省略中心軸或者軸承。由此，能夠進(jìn)一步減輕葉輪的重量。
本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的第2形態(tài)由于用圓環(huán)形的導(dǎo)軌和沿著該導(dǎo)軌行走的滑塊進(jìn)行葉輪對(duì)于框架的支撐，因此不需要提高葉輪的中心軸的強(qiáng)度以及剛性，還能夠省略中心軸或者軸承。由此，能夠很輕地構(gòu)成葉輪，即使葉輪很大也能夠容易地對(duì)應(yīng)。
在用上述導(dǎo)軌以及滑塊旋轉(zhuǎn)自由地支撐葉輪的系統(tǒng)中，在由線性滑動(dòng)球軸承的導(dǎo)軌和滑塊構(gòu)成導(dǎo)軌以及滑塊的情況下，滑動(dòng)阻力減少，葉輪的旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)。進(jìn)而，在上述圓環(huán)形的導(dǎo)軌在其兩面具有光滑的導(dǎo)軌面，上述滑塊具備沿著這些導(dǎo)軌面轉(zhuǎn)動(dòng)而且在垂直方向的軸心系旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)輥的情況下，即使不加大厚度，也能夠可靠地導(dǎo)行滑塊。由此，能夠在適宜地維持勵(lì)磁用磁鐵與繞組群的間隙的同時(shí)穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)。在把上述結(jié)構(gòu)適用在葉輪的旋轉(zhuǎn)中心朝向水平方向類型的風(fēng)車中的情況下，在風(fēng)向一定時(shí)，能夠有效地發(fā)電。
在本發(fā)明的電/力變換裝置的第1形態(tài)中，由于成對(duì)構(gòu)成移動(dòng)子兩側(cè)的磁極(磁鐵)，因此在相同的磁路上兩側(cè)的磁鐵動(dòng)作，即使發(fā)生移動(dòng)子的偏心，兩側(cè)磁鐵的磁引力平衡，在移動(dòng)子整體中，力為0，進(jìn)而在計(jì)算上忽視發(fā)生使移動(dòng)子移動(dòng)的力。另外，由于把磁鐵安裝在相同的磁路上，因此不需要在現(xiàn)有構(gòu)造的考慮中所必需的磁極之間的移動(dòng)子磁軛，起到能夠進(jìn)一步減少移動(dòng)子的重量和減少移動(dòng)子的寬度(對(duì)于移動(dòng)方向的橫向?qū)挾?的效果。另外，在用非磁性金屬體連接相互鄰接的磁鐵部分的情況下，在相鄰的磁極之間也沒有磁通漏泄。
在本發(fā)明的永久磁鐵的配置構(gòu)造中，能降低相鄰接的永久磁鐵的斥力和引力，因此，容易進(jìn)行永久磁鐵的安裝作業(yè)，能夠縮短現(xiàn)場(chǎng)中的安裝作業(yè)時(shí)間。另外，由于能夠減少永久磁鐵之間的引力，因此容易進(jìn)行發(fā)電機(jī)的拆卸檢修作業(yè)，進(jìn)而，具有作為永久磁鐵之間的斥力對(duì)策，不需要固定永久磁鐵的構(gòu)造物的效果。
本發(fā)明的電/力變換裝置的第2形態(tài)為了消除伴隨著兩個(gè)定子的磁通分布的差異引起的感應(yīng)電壓的差異，通過使移動(dòng)子的磁極對(duì)兩側(cè)的定子繞組交差，防止在兩側(cè)的定子繞組中發(fā)生長(zhǎng)時(shí)流過的循環(huán)電流，使兩側(cè)定子的發(fā)生電壓相同，能夠使負(fù)載電流的流動(dòng)均勻，使負(fù)載時(shí)的磁通分布在兩側(cè)定子中相同，能夠減少磁引力。特別是，把外側(cè)的定子繞組的排列取為u-z-v-x-w-y，把內(nèi)側(cè)定子繞組的排列取為x-w-y-u-z-v，在使這些繞組的排列相對(duì)，在各同相之間使定子繞組交差的情況下，發(fā)生電壓成為均等，能夠抑制在兩側(cè)的定子繞組之間發(fā)生循環(huán)電流。
本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的第3形態(tài)由于在中間部分沒有軸，因此能夠很輕地構(gòu)成，能夠在很小的風(fēng)下旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的電/力變換裝置的第3形態(tài)中，移動(dòng)側(cè)排斥磁鐵或者固定側(cè)排斥磁鐵被兩側(cè)的固定側(cè)排斥磁鐵或者移動(dòng)側(cè)排斥磁鐵排斥，被推到中立位置。即，如果變位成接近一側(cè)，則由另一側(cè)的排斥磁鐵產(chǎn)生的斥力增強(qiáng)，返回到原來的位置。從而，移動(dòng)子穩(wěn)定地移動(dòng)，在移動(dòng)子是轉(zhuǎn)子的情況下穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)。
在這樣的電/力變換裝置中，在配置一對(duì)上述固定側(cè)排斥磁鐵使得把移動(dòng)子夾在中間的情況下，由于在定子的兩側(cè)可以得到上述的穩(wěn)定作用，因此減少左右的傾斜，更穩(wěn)定地移動(dòng)。反之，在配置一對(duì)移動(dòng)側(cè)排斥磁鐵把定子夾在中間的情況下，由于兩側(cè)的移動(dòng)側(cè)排斥磁鐵被固定側(cè)排斥磁鐵推向中立位置，因此也穩(wěn)定地移動(dòng)。
另外，在上述間隔調(diào)整單元自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)整，使得當(dāng)在周圍的溫度變化下，框架或者葉輪的尺寸發(fā)生了變化時(shí)，把上述勵(lì)磁用磁鐵與繞組群的間隙維持在預(yù)定范圍內(nèi)的情況下，發(fā)電量穩(wěn)定。
另一方面，在上述間隔調(diào)整單元自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，使得當(dāng)風(fēng)力弱時(shí)擴(kuò)大勵(lì)磁用磁鐵與繞組群的間隙，當(dāng)風(fēng)力強(qiáng)時(shí)縮小間隙的情況下，當(dāng)風(fēng)力弱時(shí)，能夠使發(fā)電量降低，減少旋轉(zhuǎn)阻力，當(dāng)風(fēng)力強(qiáng)時(shí)，能夠增加發(fā)電量。因此，能夠提高發(fā)電效率。
在本發(fā)明的發(fā)電裝置中，在氣流通道的上部和下部與大氣連通的狀態(tài)下，在上部與下部之間產(chǎn)生氣壓差，在氣流通道內(nèi)產(chǎn)生上升氣流。因此，即使沒有刮風(fēng)，也能夠根據(jù)該上升氣流使葉輪旋轉(zhuǎn)，能夠發(fā)電。
在這樣的發(fā)電裝置中，在上述葉輪在沿著鉛直方向延伸的旋轉(zhuǎn)軸心系旋轉(zhuǎn)的情況下，能夠在葉片的整體受到上升氣流。因此，能夠充分地有效運(yùn)用由上升氣流發(fā)生的旋轉(zhuǎn)力。其中，也可以沿著水平方向的旋轉(zhuǎn)軸心系旋轉(zhuǎn)，這種情況下，例如，僅使向上旋轉(zhuǎn)的部分露出到氣流通路內(nèi)。而且，向下方旋轉(zhuǎn)的部分還能夠做成受雨水而旋轉(zhuǎn)的水車。
另外，在上述氣流通道與建筑物構(gòu)成為一體的情況下，能夠在葉輪的旋轉(zhuǎn)中有效地利用沿著建筑物產(chǎn)生的上升氣流。另外，由于能夠用建筑物的墻壁等構(gòu)成氣流通道，因此能夠容易而且廉價(jià)地制造大型的發(fā)電裝置，提高經(jīng)濟(jì)性。
上述氣流通道在由具備開閉自由的窗的具有圓柱形形態(tài)的外壁構(gòu)成的情況下，在風(fēng)強(qiáng)時(shí)，開放窗，把來自側(cè)方的風(fēng)導(dǎo)入到內(nèi)部，能夠用上升氣流使葉輪旋轉(zhuǎn)。因此，在風(fēng)弱的情況下，或者臺(tái)風(fēng)等過強(qiáng)的情況下，能夠關(guān)閉窗僅用上升氣流就可以發(fā)電。從而，能夠進(jìn)一步提高發(fā)電效率，而且能夠保護(hù)葉輪不受臺(tái)風(fēng)的破壞。
在上述氣流通道的外表面或者內(nèi)部，具備受太陽熱而使溫度上升的熱吸收單元的情況下，受太陽熱的部分的空氣溫度上升，通過膨脹空氣密度減小，由此，溫度上升了的空氣沿著氣流通道內(nèi)上升。從而，上升氣流進(jìn)一步加強(qiáng)，發(fā)電效率提高。作為熱吸收單元，可以使用設(shè)置了易于吸收紫外線的黑色或者暗色的涂裝面，或者粘貼了該顏色的薄膜的器件。在用透明的壁面構(gòu)成氣流通道的情況下，最好設(shè)置使來自外部的紫外線通過，使來自內(nèi)部的紫外線難以透過的薄膜。
進(jìn)而，在上述氣流通道兼作建筑物的廢氣通道的情況下，能夠由氣流通道有效地排出空調(diào)機(jī)等的廢熱，而且，能夠由該廢熱加強(qiáng)上升氣流使發(fā)電效率提高。上述繞組群中，在構(gòu)成為串聯(lián)/并聯(lián)切換自由地布線至少一些繞組群，使得當(dāng)風(fēng)力弱時(shí)切換為并聯(lián)以低電壓發(fā)電，當(dāng)風(fēng)力強(qiáng)時(shí)切換為串聯(lián)以高電壓發(fā)電的情況下，能夠從微風(fēng)到強(qiáng)風(fēng)有效地進(jìn)行發(fā)電。
本發(fā)明的熱交換系統(tǒng)由于能夠用地上附近的第1熱交換器取出在第2熱交換器中冷卻或者加熱的熱媒介的熱量，因此能夠節(jié)約在冷風(fēng)或者熱風(fēng)中使用的能量。進(jìn)而，通過在熱媒介的循環(huán)中使用上述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，能夠謀求進(jìn)一步節(jié)省能源。


圖1是概念性地表示本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施形態(tài)的平面圖。
圖2是表示該風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的整體的斜視圖。
圖3是該系統(tǒng)的正視剖面圖。
圖4是表示圖2的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的框架的斜視圖。
圖5是圖2的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的平面圖。
圖6是表示圖2的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的葉輪的斜視圖。
圖7是圖2的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的主要部分的正剖面圖。
圖8是表示本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的又一個(gè)實(shí)施形態(tài)的主要部分的正視剖面圖。
圖9a～c是分別表示本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的又一個(gè)實(shí)施形態(tài)的主要部分的正視剖面圖。
圖10是表示本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的又一個(gè)實(shí)施形態(tài)的主要部分的正視剖面圖。
圖11是表示本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的又一個(gè)實(shí)施形態(tài)的主要部分的正視剖面圖。
圖12是表示本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的又一個(gè)實(shí)施形態(tài)的主要部分的正視剖面圖。
圖13是該系統(tǒng)的主要部分的剖面圖。
圖14a以及圖14b分別是表示圖12的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的整體的縱剖面圖以及平面圖。
圖15a以及圖15b是分別表示本發(fā)明的系統(tǒng)的又一個(gè)實(shí)施形態(tài)的主要部分的正視剖面圖。
圖16a以及圖16b是分別表示本發(fā)明的系統(tǒng)的又一個(gè)實(shí)施形態(tài)的正面圖以及側(cè)面圖。
圖17是表示本發(fā)明的系統(tǒng)的又一個(gè)實(shí)施形態(tài)的斜視圖。
圖18是表示本發(fā)明的系統(tǒng)的又一個(gè)實(shí)施形態(tài)的斜視圖。
圖19是表示本發(fā)明的系統(tǒng)的又一個(gè)實(shí)施形態(tài)的主要部分的正視剖面圖。
圖20a以及圖20b分別是表示本發(fā)明的系統(tǒng)的又一個(gè)實(shí)施形態(tài)的主要部分的正視剖面圖。
圖21是表示本發(fā)明的系統(tǒng)的其它實(shí)施形態(tài)的主要部分的剖面圖。
圖22是圖21的XXII-XXII線的剖面圖。
圖23是表示本發(fā)明的系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子以及定子的實(shí)施形態(tài)的斜視圖。
圖24是表示本發(fā)明的系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子以及定子的實(shí)施形態(tài)的斜視圖。
圖25是表示本發(fā)明的系統(tǒng)的定子的磁場(chǎng)用線圈的接線狀態(tài)的接線圖。
圖26a～c是分別表示與本發(fā)明的系統(tǒng)有關(guān)的磁上浮構(gòu)造的其它實(shí)施形態(tài)的剖面圖。
圖27a～b分別是表示與本發(fā)明的系統(tǒng)有關(guān)的磁上浮構(gòu)造的其它實(shí)施形態(tài)的剖面圖。
圖28是縱向表示本發(fā)明的電/力變換裝置的第1形態(tài)的一個(gè)實(shí)施形態(tài)的剖面圖。
圖29是表示涉及本發(fā)明的發(fā)電機(jī)的磁極和轉(zhuǎn)子磁軛的構(gòu)造的說明圖。
圖30是表示在與本發(fā)明有關(guān)的兩側(cè)具備定子的發(fā)電機(jī)的其它實(shí)施形態(tài)的構(gòu)造圖。
圖31是表示在用以往構(gòu)造構(gòu)成本發(fā)明的轉(zhuǎn)子兩側(cè)的磁極的發(fā)電機(jī)中發(fā)生了偏心時(shí)的說明圖。
圖32是表示適用了本發(fā)明的永久磁鐵的旋轉(zhuǎn)機(jī)模型的磁路的說明圖。
圖33是使本發(fā)明的轉(zhuǎn)子兩側(cè)的磁鐵成對(duì)，在與兩側(cè)的定子之間構(gòu)成一個(gè)磁路的結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖34是使本發(fā)明的磁鐵成對(duì)時(shí)的磁路的模型圖。
圖35是表示本發(fā)明電/力變換裝置的具體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖36是表示本發(fā)明的用有限元法進(jìn)行的磁引力的計(jì)算結(jié)果的曲線圖。
圖37是表示具備本發(fā)明的永久磁鐵的配置構(gòu)造的磁上浮裝置的一個(gè)實(shí)施形態(tài)的剖面圖。
圖38是表示該磁上浮裝置的一部分的說明圖。
圖39是表示使本發(fā)明的兩個(gè)高性能磁鐵接近時(shí)的流體的磁通分布的說明圖。
圖40是用于說明本發(fā)明的設(shè)置在空氣中的高性能磁鐵的斥力的說明圖。
圖41是說明在本發(fā)明的磁鐵的側(cè)面安裝了磁性體時(shí)的端部的磁通分布的說明圖。
圖42是表示在本發(fā)明的空氣中設(shè)置的兩個(gè)高性能磁鐵之間夾住磁性體時(shí)的引力的說明圖。
圖43是說明在本發(fā)明的磁鐵側(cè)面安裝了磁性體時(shí)的端部的磁通分布的說明圖。
圖44是表示在本發(fā)明的空氣中設(shè)置的兩個(gè)高性能磁鐵之間夾住磁性體時(shí)的引力的說明圖。
圖45是表示本發(fā)明的電/力變換裝置的第2形態(tài)的實(shí)施形態(tài)的剖面構(gòu)造圖。
圖46是用于研究本發(fā)明的轉(zhuǎn)子磁鐵的外側(cè)定子與內(nèi)側(cè)定子的距離的說明圖。
圖47表示本發(fā)明的外側(cè)定子與內(nèi)側(cè)定子的磁通密度分布。
圖48是表示本發(fā)明的轉(zhuǎn)子磁鐵的外側(cè)定子與內(nèi)側(cè)定子的距離的說明圖。
圖49是表示本發(fā)明的定子繞組的排列的模型圖。
圖50是表示本發(fā)明的磁鐵位置，磁通密度的大小的模型圖。
圖51以與定子繞組的相序的關(guān)系表示把本發(fā)明的外側(cè)和內(nèi)側(cè)定子繞組交差時(shí)的發(fā)生電壓的評(píng)價(jià)。
圖52是表示本發(fā)明的定子繞組的交差的模式圖。
圖53是表示本發(fā)明的定子繞組的具體的接線方法的接線圖。
圖54是表示與本發(fā)明有關(guān)的葉輪的其它實(shí)施形態(tài)的斜視圖。
圖55是表示與本發(fā)明有關(guān)的葉輪的又一個(gè)實(shí)施形態(tài)的斜視圖。
圖56a、圖56b以及圖56c分別是表示與本發(fā)明有關(guān)的發(fā)電單元的又一個(gè)實(shí)施形態(tài)的概略平面圖以及概略剖面圖。
圖57a是表示與本發(fā)明有關(guān)的轉(zhuǎn)子的其它實(shí)施形態(tài)的主要部分的斜視圖，圖57b是其主要部分的剖面圖，圖57c是其主要部分的平面剖面圖。
圖58a以及58b分別是表示與本發(fā)明有關(guān)的轉(zhuǎn)子的又一個(gè)實(shí)施形態(tài)的主要部分的剖面圖。
圖59a～c分別是表示與本發(fā)明有關(guān)的轉(zhuǎn)子的又一個(gè)實(shí)施形態(tài)的概略平面圖。
圖60是表示本發(fā)明的電/力變換裝置的又一個(gè)實(shí)施形態(tài)的剖面圖。
圖61是表示使用了該電/力變換裝置的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施形態(tài)的主要部分的剖面斜視圖。
圖62是表示使用了該電/力變換裝置的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施形態(tài)的剖面斜視圖。
圖63是表示本發(fā)明的電/力變換裝置的又一個(gè)實(shí)施形態(tài)的主要部分的剖面圖。
圖64是表示圖63中的鏈輪周圍的主要部分的平面圖。
圖65是表示本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的其它實(shí)施形態(tài)的框圖。
圖66是表示本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的其它實(shí)施形態(tài)的框圖。
圖67是表示本發(fā)明的發(fā)電裝置的基本實(shí)施形態(tài)的概略剖面圖。
圖68是圖67的II-II線的剖面圖。
圖69是圖67的III-III線的剖面圖。
圖70是表示與本發(fā)明有關(guān)的葉輪的支撐構(gòu)造以及發(fā)電機(jī)的一個(gè)實(shí)施形態(tài)的剖面圖。
圖71是表示把本發(fā)明的發(fā)電裝置與建筑物組合起來時(shí)的實(shí)施形態(tài)的概略斜視圖以及概略剖面圖。
圖72是表示把本發(fā)明的發(fā)電裝置與建筑物組合起來時(shí)的實(shí)施形態(tài)的概略斜視圖以及概略剖面圖。
圖73是表示與本發(fā)明有關(guān)的葉輪的其它實(shí)施形態(tài)的斜視圖。
圖74是表示本發(fā)明的發(fā)電裝置的又一個(gè)實(shí)施形態(tài)的主要部分的剖面圖。
圖75是表示本發(fā)明的發(fā)電裝置的又一個(gè)實(shí)施形態(tài)的部分切開的斜視圖。
圖76是表示本發(fā)明的熱交換系統(tǒng)的實(shí)施形態(tài)的框圖。
圖77是表示本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的又一個(gè)實(shí)施形態(tài)的主要部分的斜視圖。
圖78是表示本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的又一個(gè)實(shí)施形態(tài)的主要部分的斜視圖。
圖79是表示在本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中使用的葉輪的又一個(gè)實(shí)施形態(tài)的概略斜視圖。
具體實(shí)施例方式
首先，參照?qǐng)D2說明風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的整體。圖2所示的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)10具備框架11和在其框架內(nèi)以上下兩級(jí)設(shè)置的葉輪12，葉輪12對(duì)于框架11旋轉(zhuǎn)自由地設(shè)置在鉛直方向的軸心系中。而且，在葉輪12的下端與框架11的環(huán)18之間，具備在與線性電動(dòng)機(jī)的作用相反的作用下發(fā)電的發(fā)電單元(所謂線性發(fā)電機(jī))14。
上述框架11如圖3以及圖4所示，具備沿著上下方向延伸的三條腿15和把這些腿在圓周方向等間隔連接的連接構(gòu)件16。在腿15的上端、比從其下端高一些的位置以及它們的中間的三級(jí)設(shè)置連接構(gòu)件16。在各連接構(gòu)件16之間的空間S1、S2中，收容上述葉輪12。連接構(gòu)件16具備放射形延伸的三條輻條17和把這些輻條17外側(cè)的端部附近之間連接起來的上述環(huán)18。進(jìn)而，在各連接構(gòu)件16的輻條17的中心部分中，設(shè)置上下一對(duì)用于支撐葉輪12使其旋轉(zhuǎn)自由的軸承19、20。
上述葉輪12如圖5以及圖6所示，由沿著上下方向延伸的軸22、固定在該軸上的上下一對(duì)軸套23、24、從各軸套放射形延伸的5片橫葉片25、固定在上下橫葉片25頂端的縱葉片26構(gòu)成。即，在該實(shí)施形態(tài)中，具備5片縱葉片26和其2倍的10片橫葉片25。進(jìn)而，在各縱葉片26的上端之間以及下端之間，由安裝在它們內(nèi)周面的增強(qiáng)環(huán)21、21相互連接，由此，提高葉輪12整體的強(qiáng)度。而也可以不設(shè)置增強(qiáng)環(huán)21。橫葉片25在該實(shí)施形態(tài)中在從上方觀看軸22時(shí)為反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，呈現(xiàn)具有向上作用了浮力那樣的剖面形狀的翼型。另外，關(guān)于旋轉(zhuǎn)方，也可以傾斜使前端朝上，還可以把特定的翼型與特定的傾斜組合起來。進(jìn)而，還能夠調(diào)節(jié)傾斜。另外，縱葉片26的片數(shù)既可以是3片左右，也可以是大于等于10片。另外，如想象線那樣，還能夠做成把葉輪12的上下軸22之間連接起來成為貫通上下的一個(gè)軸。
上述縱葉片26當(dāng)受到來自橫方向的風(fēng)時(shí)，5片縱葉片26中產(chǎn)生的力的合力產(chǎn)生從上面觀看時(shí)呈現(xiàn)反時(shí)針方向的力矩的翼型。縱葉片26也可以向鉛直方向的軸心系傾斜，也可以把翼型與傾斜組合起來。進(jìn)而也可以調(diào)節(jié)傾斜。
如圖3所示，分別用上側(cè)的軸承19以及下側(cè)的軸承20旋轉(zhuǎn)自由地支撐各葉輪12的軸22的上端以及下端。在圖2那樣安裝的狀態(tài)下，葉輪12的重量基本由下側(cè)的軸承20支撐。而如后述那樣，也可以由車輪或者通過磁上浮等支撐。另外，隨著旋轉(zhuǎn)，也可以由橫葉片25產(chǎn)生的升力支撐。
在圖7的實(shí)施形態(tài)中，在各縱葉片26的下端旋轉(zhuǎn)自由地安裝車輪27。而且，框架11的環(huán)18的內(nèi)側(cè)部分成為環(huán)形的移動(dòng)行程28。從而，縱葉片26或者橫葉片25的重量的全部或一部分經(jīng)過車輪27由框架11支撐。因此，軸承19、20的負(fù)擔(dān)少。另外，由于橫葉片25的撓性減少，因此發(fā)電單元14的作用穩(wěn)定。進(jìn)而由于撓性少，在用泡沫樹脂或者纖維強(qiáng)化塑料等輕材料構(gòu)成葉輪12整體時(shí)，旋轉(zhuǎn)也穩(wěn)定。
上述發(fā)電單元14由設(shè)置在葉輪12的縱葉片26的下端附近的永久磁鐵31組成的勵(lì)磁用磁鐵、設(shè)置在框架的環(huán)18上的繞組群32、圖1所示的控制單元33和蓄電單元34構(gòu)成。繞組群32如圖7所示，由環(huán)形的罩38覆蓋。另外，作為勵(lì)磁用磁鐵，除去永久磁鐵以外，也能夠使用電磁鐵。而由于永久磁鐵不需要布線，因此容易進(jìn)行設(shè)置工程以及維護(hù)。但在大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的情況下，電磁鐵具有易于操作的優(yōu)點(diǎn)。在以下的實(shí)施形態(tài)中作為勵(lì)磁用磁鐵也同樣能夠采用永久磁鐵或者電磁鐵的某一種。
上述繞組群32如圖1所示，由3個(gè)一組順序排列的第1繞組列35、第2繞組列36以及第3繞組列37構(gòu)成。而且，各個(gè)繞組列35、36、37的各繞組的端部并聯(lián)連接到用于取出電力的第1饋電線41、第2饋電線42以及第3饋電線43。但也可以串聯(lián)連接。另外，各饋電線41、42、43為2條，而也可以共用接地線。各饋電線41、42、43被導(dǎo)向控制單元33，以便能夠由外部饋電線45向外部饋電。另外，由饋電線46連接到控制單元33上的蓄電單元34是預(yù)先存儲(chǔ)所發(fā)出的一部分電力的部位，如后所述，當(dāng)把發(fā)電單元14作為電動(dòng)機(jī)利用時(shí)對(duì)其供電。另外，繞組群32的繞組的個(gè)數(shù)最好取為能用縱葉片26的片數(shù)整除的數(shù)量。在本實(shí)施形態(tài)中，由于分為3個(gè)組，因此是3×5＝15的倍數(shù)例如15個(gè)、30個(gè)或者45個(gè)。而也可以是大于等于60個(gè)。
以幾乎等間隔配置繞組群32的各繞組。而且，在各個(gè)縱葉片26下端外表面上設(shè)置的永久磁鐵31與繞組之間充分接近配置，永久磁鐵與繞組之間的間隔S3例如是1～5mm。在繞組群32的各個(gè)繞組中，既可以插入也可以不插入鐵芯。
如上所述，在所構(gòu)成的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)10中，如果被風(fēng)吹動(dòng)，則葉輪12沿著從上面觀看時(shí)的反時(shí)針方向(圖1的箭頭P1)旋轉(zhuǎn)。而且，由于永久磁鐵的磁力線順序切割繞組群32的繞組，因此通過與線性電動(dòng)機(jī)相反的作用，在繞組中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，能夠從兩端取出電力。另外，在該實(shí)施形態(tài)中，由于在3組繞組列35、36、37中順序發(fā)電，因此以三相交流的形式發(fā)電。所得到的電力由饋電線41、42、43傳輸?shù)娇刂茊卧?3。在控制單元33中，在使電力的脈動(dòng)平坦或者把良好的正弦曲線組合起來的三相交流的狀態(tài)下向外部饋電。這時(shí)，一部分電力存儲(chǔ)在蓄電單元34中。
在上述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)10中，由于永久磁鐵31設(shè)置在葉輪12的外周附近，因此葉輪的慣性大，為此，旋轉(zhuǎn)開始時(shí)所需要的轉(zhuǎn)矩大，但是如果一旦旋轉(zhuǎn)，則難以停止，即使風(fēng)力發(fā)生變化，轉(zhuǎn)數(shù)也難以變化。從而，能夠進(jìn)行穩(wěn)定的發(fā)電。進(jìn)而，受到風(fēng)的吹動(dòng)發(fā)生旋轉(zhuǎn)力的縱葉片和在發(fā)電的反作用下成為負(fù)載的發(fā)電單元32都在縱葉片26的外周圓的切線方向。因此，不需要橫葉片25傳遞轉(zhuǎn)矩，強(qiáng)度也可以降低。從而，能夠用泡沫樹脂成型品或者纖維強(qiáng)化塑料等輕材料構(gòu)成葉輪12。因此，旋轉(zhuǎn)的阻力小，發(fā)電效率高。
另外，最好構(gòu)成為當(dāng)風(fēng)力降低，葉輪的轉(zhuǎn)數(shù)降低了時(shí)，用控制單元33切換蓄電單元34與連接的饋電線46的接線狀態(tài)，從蓄電單元34向繞組群32供電。由此，發(fā)電單元14起到線性電動(dòng)機(jī)的作用，能夠使葉輪12沿著相同的方向旋轉(zhuǎn)。因此，葉輪12不停止，雖然很慢但是仍然繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。另外，在其期間由于不能夠發(fā)電，因此停止輸送電，或者從蓄電單元34供電。而且，如果再次強(qiáng)烈地刮風(fēng)，則控制單元33和蓄電單元34的饋電線46恢復(fù)到原來的狀態(tài)，進(jìn)行發(fā)電。在這種情況下，由于葉片沒有停止，因此不需要從停止?fàn)顟B(tài)到開始旋轉(zhuǎn)那樣的抵抗靜摩擦力而使其旋轉(zhuǎn)。從而，作為整體不浪費(fèi)電力，能夠進(jìn)行高效的發(fā)電。另外，上述各電動(dòng)機(jī)作用與發(fā)電作用的切換例如也可以設(shè)置檢測(cè)轉(zhuǎn)數(shù)的傳感器，根據(jù)比預(yù)定轉(zhuǎn)數(shù)的基準(zhǔn)值減少或增加來自動(dòng)地切換。
圖1的情況下，所有的繞組經(jīng)常連接到第1饋電線41、第2饋電線42、第3饋電線的某一個(gè)上，而在繞組與各饋電線之間經(jīng)由斷路器接點(diǎn)的同時(shí)，把這些繞組群例如分為四個(gè)組，從某一個(gè)組取出電力或者能夠用斷路器的切、入進(jìn)行選擇。在這種情況下，由于能夠使風(fēng)葉輪12的旋轉(zhuǎn)負(fù)載發(fā)生變化，因此能夠控制成在微風(fēng)狀態(tài)下使較少的繞組發(fā)電，如果恢復(fù)風(fēng)力，則增加發(fā)電繞組的數(shù)量。由此，能夠遍及大范圍的風(fēng)力進(jìn)行有效的發(fā)電。另外，工作繞組的增減除去每組各增減一個(gè)以外，也可以各增減2個(gè)或者3個(gè)等。另外，雖然一起切斷對(duì)于軸22處于對(duì)稱位置的2～3臺(tái)繞組，然而對(duì)于葉輪12的旋轉(zhuǎn)阻力可以取得平衡。另外，也能夠用一部分繞組發(fā)電的同時(shí)，用其它的繞組作為電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
另外，在圖7的實(shí)施形態(tài)中，在縱葉片26的下端安裝車輪27、在框架11的一側(cè)設(shè)置移動(dòng)行程28，而反之，也能夠在框架11的環(huán)18上朝上設(shè)置多個(gè)車輪27、在葉輪12上設(shè)置于這些車輪27搭接的環(huán)形的移動(dòng)行程28。進(jìn)而，還能夠在框架11或者葉輪12上設(shè)置橇或者橇形的滑塊，使橇或者滑塊對(duì)于移動(dòng)行程滑動(dòng)。
在圖8所示的實(shí)施形態(tài)中，對(duì)于縱葉片26的下端以及框架11的環(huán)18，在上下方向相互相對(duì)那樣設(shè)置磁鐵47和繞組48，構(gòu)成為以相互的磁力排斥的構(gòu)造。由此，通過磁上浮能夠負(fù)擔(dān)葉輪重量的全部或者一部分。由于這些構(gòu)件能夠不接觸地支撐重量，因此即使是高速旋轉(zhuǎn)阻力也很小。另外，也可以代替繞組48設(shè)置永久磁鐵。進(jìn)而，上述磁上浮的結(jié)構(gòu)也可以利用磁鐵的引力，在葉輪12的上端一側(cè)與框架11之間進(jìn)行。進(jìn)而，在葉輪的下端一側(cè)排斥的方式的基礎(chǔ)上，還能夠在縱葉片26的上端與其上側(cè)的框架上的環(huán)18之間設(shè)置相互排斥的磁鐵。在這種情況下，葉輪12被上下排斥，能夠在與重量平衡的高度旋轉(zhuǎn)。因此旋轉(zhuǎn)時(shí)的穩(wěn)定性高。關(guān)于上述繞組群48，既可以插入也可以不插入鐵芯。上述磁上浮的結(jié)構(gòu)不僅在葉輪的周圍附近，如后所述，也能夠設(shè)置在橫葉片25的中部與框架輻條的中部之間。
在上述實(shí)施形態(tài)中，把繞組群32固定在框架11一側(cè)，而如圖9a所示，也可以設(shè)置在葉輪12一側(cè)。另外，如圖9b所示，也可以沿著半徑方向隔開間隔設(shè)置一對(duì)繞組群32，在其間隙間通過永久磁鐵31等勵(lì)磁用磁鐵。反之，也可以如圖9c所示，隔開間隔設(shè)置永久磁鐵31等勵(lì)磁用磁鐵，在其間隙之間通過繞組群32。
進(jìn)而，在上述實(shí)施形態(tài)中，在縱葉片26的外側(cè)面與環(huán)18之間設(shè)置發(fā)電單元14，而也可以如圖10a所示那樣，設(shè)置在縱葉片26的下端與環(huán)18的上表面之間，使其在上下方向相對(duì)。在這種情況下，把車輪27設(shè)置在橫葉片25的中間，移動(dòng)行程28設(shè)置在輻條17的中間。另外，代替車輪27和移動(dòng)行程28，也可以在兩者中設(shè)置用于磁上浮的磁鐵。另外，如圖10b所示，還能夠在橫葉片25的中間設(shè)置支撐環(huán)52，在框架18的輻條17的上表面的中間設(shè)置與上述支撐環(huán)52相對(duì)的支撐環(huán)53，在兩個(gè)支撐環(huán)52、53之間，設(shè)置由永久磁鐵31等勵(lì)磁用磁鐵和繞組群32構(gòu)成的發(fā)電單元54。另外，該結(jié)構(gòu)還能夠在設(shè)置于圖7等的葉輪外周部分的發(fā)電單元32的基礎(chǔ)上，設(shè)置為第2發(fā)電單元。
如上所述，繞組群32和永久磁鐵31等勵(lì)磁用磁鐵是1～5mm左右的間隙，兩者高速相對(duì)移動(dòng)。因此，如果葉輪12受到太陽熱等熱膨脹則可能沒有間隙而互相干擾。反之，有時(shí)由于熱收縮間隙過大而使發(fā)電效率降低。如果框架11和葉輪12的材料相同，則兩者的熱膨脹系數(shù)相同，但是當(dāng)在框架11中使用強(qiáng)度高的鋼材，在葉輪中使用輕的合成樹脂的情況下，特別使由熱膨脹系數(shù)的差異產(chǎn)生的間隙增大量或者減少量增加。圖11表示在這種情況下使用的間隔調(diào)整裝置的實(shí)施形態(tài)。
在圖11所示的間隔調(diào)整裝置56中，把繞組群32收容在繞組箱57中，對(duì)于環(huán)18沿著半徑方向移動(dòng)自由地設(shè)置該繞組箱，設(shè)置對(duì)于環(huán)沿著半徑方向驅(qū)動(dòng)繞組箱57的電動(dòng)勢(shì)或者油壓式的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)58，進(jìn)而設(shè)置檢測(cè)橫葉片25的伸縮量的傳感器59，與橫葉片25的伸縮量相吻合控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)58的控制裝置60。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)58可以使用把滾珠螺桿與用電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的螺帽組合起來的機(jī)構(gòu)，或者使用了線性電動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)等。另外，還可以把固定了的螺帽與用電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的滾珠螺桿組合起來。
作為伸縮量的傳感器29，例如使用分別設(shè)置在縱葉片25以及框架11的輻條17上的應(yīng)變儀等。在這種情況下，運(yùn)算各傳感器檢測(cè)值的差，基于該差確定應(yīng)該補(bǔ)償?shù)闹怠Ａ硗?，例如能夠通過在橫葉片25上設(shè)置發(fā)光二極管，在框架的輻條17上設(shè)置沿著半徑方向排列了多個(gè)光傳感器的器件構(gòu)成。在這種情況下，能夠直接檢測(cè)相對(duì)的長(zhǎng)度變化，即熱膨脹量的差。上述間隔調(diào)整裝置56通常在使葉輪12停止的狀態(tài)下工作。但也可以構(gòu)成為在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中自動(dòng)地工作。
設(shè)置這種間隔調(diào)整裝置56的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)即使葉輪根據(jù)太陽熱或者氣候產(chǎn)生熱膨脹或者熱收縮，繞組群32與永久磁鐵31等勵(lì)磁用磁鐵的間隙也幾乎不變化。因此，能夠把兩者的間隙做成很小，能夠進(jìn)行有效地發(fā)電。而且，還能夠設(shè)置在四季的氣候或者一天的氣溫變化很大的區(qū)域中。另外，由于框架與葉輪的材質(zhì)也可以不同，因此能夠在葉輪中使用輕的泡沫樹脂或者纖維強(qiáng)化塑料。
在上述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)10中，與現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電用的風(fēng)車相同，例如，可以沿著海岸線設(shè)置，或者設(shè)置在利用山或者高地等高一點(diǎn)的地形，能夠更多地刮到風(fēng)的位置。還能夠設(shè)置在城市里的大廈屋頂上等。而且，如果刮風(fēng)，則縱葉片26被風(fēng)刮動(dòng)，葉輪12沿著圖5的反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。這時(shí)，在橫葉片25是剖面翼型的情況下，或者是上述的磁上浮類型的情況下，由于發(fā)生朝上的升力或者斥力，支撐葉輪12重量的下側(cè)的軸承20的負(fù)擔(dān)少。由此，旋轉(zhuǎn)阻力減少，即使是很小的風(fēng)，葉輪12也有效地旋轉(zhuǎn)。如果葉輪12旋轉(zhuǎn)，則工作繞組發(fā)電，其電力由圖1的饋電線36、37傳輸?shù)较M(fèi)地區(qū)，或者保存到蓄電單元34中。在饋電的地區(qū)是遠(yuǎn)方的情況下，使用交流發(fā)電機(jī)，用變壓器變壓后饋電。也可以使用直流發(fā)電機(jī)，用逆變器等暫時(shí)變換為交流后變壓，進(jìn)行饋電。
在上述各實(shí)施形態(tài)中，用軸承19、20旋轉(zhuǎn)自由地支撐軸22的上端以及下端，反之，也可以在軸承19、21一側(cè)設(shè)置軸，使得用這些軸旋轉(zhuǎn)自由地支撐上下軸套23、24。另外，在上述實(shí)施形態(tài)中，用橫葉片25連接葉輪12的縱葉片26與軸套23、24，而也可以僅采用棒材等支撐構(gòu)件。在這種情況下，不產(chǎn)生由橫葉片引起的升力。
在圖12以圖13所示的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)62中，在框架11的環(huán)18的內(nèi)表面安裝圓柱形的支撐環(huán)63，在該支撐環(huán)63上，同心圓狀地排列2列繞組群32使其相對(duì)而且隔開間隙。而且，在其間隙中，作為勵(lì)磁用磁鐵配置安裝在葉輪12上的一組永久磁鐵64。作為勵(lì)磁用磁鐵也能夠采用電磁鐵。特別是在大型的系統(tǒng)中，最好是電磁鐵。上述繞組群32安裝在例如由托架65支撐的環(huán)63上。另外，這些托架65能夠由調(diào)整螺栓66調(diào)節(jié)葉輪的半徑方向(在圖13中是左右方向)的位置。
另一方面，從縱葉片26的下端朝外設(shè)置葉片保持臂67，在該葉片保持臂67上安裝的增強(qiáng)環(huán)68的外周面以及內(nèi)周面上，分別固定上述磁鐵64、64。增強(qiáng)臂68由彎曲的方管構(gòu)成為環(huán)形(參照?qǐng)D14b)，用螺栓70a等固定在剖面U字形的罩70的下表面。該罩70覆蓋在安裝上述繞組群32的托架65的外側(cè)，由此，雨水不能夠侵入到繞組群32中。進(jìn)而，在支撐環(huán)63的外側(cè)的環(huán)18的上表面與罩70之間，以及罩70下端與托架65之間，也設(shè)置用于防止雨水侵入的密封環(huán)72、72。
在增強(qiáng)環(huán)68的上表面，把罩70的頂面夾在中間，安裝葉片保持構(gòu)件73。而且，在該葉片保持構(gòu)件73上嵌合上述葉片保持臂67使其沿著其長(zhǎng)度方向滑動(dòng)自由。由此，做成使增強(qiáng)臂68或者橫葉片(圖12的符號(hào)25)的熱膨脹/熱收縮自由的構(gòu)造。代替橫葉片，也能夠使用支撐條。在葉片保持臂67或者與保持構(gòu)件73中使用輕纖維強(qiáng)化樹脂(FRP)等。由該葉片支撐構(gòu)件73進(jìn)行的葉片保持臂67滑動(dòng)自如的保持構(gòu)造，或者上述的調(diào)整螺栓66每一個(gè)都構(gòu)成簡(jiǎn)易的間隔調(diào)整裝置。
在上述支撐環(huán)63上，與葉輪同心圓狀地配置環(huán)形導(dǎo)軌74使其大致通過2列繞組群32的中心，用螺栓等固定在支撐環(huán)63上。而且，在該導(dǎo)軌74上滑動(dòng)自由地設(shè)置多個(gè)滑塊75，在該滑塊75上固定上述增強(qiáng)環(huán)68的下表面。在該實(shí)施形態(tài)中，作為導(dǎo)軌74以及滑塊75，采用所謂的線性滑動(dòng)滾珠軸承的導(dǎo)軌和滑塊。而且，導(dǎo)軌74沿著橫方向彎曲，與多片彎曲的導(dǎo)軌片組合，形成環(huán)形的軌道。
線性滑動(dòng)滾珠軸承具有與球形花鍵等同樣的結(jié)構(gòu)。即，在滑塊一側(cè)，預(yù)先設(shè)置多個(gè)環(huán)狀滾珠軌條，保持在該滾珠軌條上的滾珠群在「前進(jìn)行程」出現(xiàn)在滑塊的表面，在「返回行程」下隱藏在滑塊內(nèi)。而且，出現(xiàn)在表面的滾珠群與導(dǎo)軌74的系合槽74a等嚙合，保持為使得滑塊75不會(huì)從導(dǎo)軌74脫離，而且進(jìn)行引導(dǎo)使滑塊75沿著導(dǎo)軌74以很小的摩擦力平滑地移動(dòng)。作為這樣的線性滑動(dòng)滾珠軸承，例如能夠使用THK公司制造的LM導(dǎo)軌等。
上述滑塊75的個(gè)數(shù)沒有特別限定，理想的是在支撐葉輪12重量的葉輪保持構(gòu)件73的附近緊密地配置，在其它的部位疏松地配置。而也可以按照等間隔設(shè)置。通過采用這種導(dǎo)軌構(gòu)造77，葉輪12對(duì)于框架11被旋轉(zhuǎn)自由地支撐在自軸心系上。從而，如圖14以及圖14b所示，在葉輪12的中心部分中不需要設(shè)置軸(參照?qǐng)D3的符號(hào)22)或者軸承。另外，由縱葉片26受到風(fēng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩不經(jīng)過橫葉片而經(jīng)過葉片保持臂67、葉片保持構(gòu)件73以及增強(qiáng)環(huán)68，傳遞到繞組群32與永久磁鐵64的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，能夠反抗由在該部位發(fā)電時(shí)產(chǎn)生的阻力或者由線性導(dǎo)軌產(chǎn)生的摩擦力等，使葉輪12旋轉(zhuǎn)。由此，能夠在與線性電動(dòng)機(jī)相反的原理下發(fā)電。
在上述實(shí)施形態(tài)中雖然不具備橫葉片或者軸，然而如圖14a以及圖14b中用想象線所示的那樣，設(shè)置橫葉片25，也能夠用在這些中心設(shè)置的軸套24或者軸22支撐葉片12。在設(shè)置這種橫葉片25的情況下，如圖14b中用想象線所示的那樣，在橫葉片25的中間部分設(shè)置增強(qiáng)環(huán)68以及支撐環(huán)，也能夠用安裝在這些增強(qiáng)環(huán)68上的滑塊和設(shè)置在支撐環(huán)上的導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn)自由地支撐葉輪12。在這種情況下，通過在增強(qiáng)環(huán)68上安裝永久磁鐵，在支撐環(huán)上安裝繞組群，也能夠在與線性電動(dòng)機(jī)相反的原理下發(fā)電。
另外，如圖15a、圖15b所示，還能夠在縱葉片26的縱方向的中間位置安裝增強(qiáng)環(huán)68，在上述框架11的相對(duì)應(yīng)的部位設(shè)置支撐環(huán)63。在圖15a的系統(tǒng)中，在增強(qiáng)環(huán)68上橫向安裝滑塊，在支撐環(huán)63的內(nèi)側(cè)面安裝引導(dǎo)滑塊的導(dǎo)軌74。另外，在支撐環(huán)63的內(nèi)表面一側(cè)設(shè)置繞組，在增強(qiáng)環(huán)68的上下面上安裝永久磁鐵。另一方面，在圖15b的系統(tǒng)中，在支撐環(huán)63的上方配置增強(qiáng)環(huán)68，與圖13的情況相同，配置滑塊、導(dǎo)軌、繞組、永久磁鐵。在這樣的系統(tǒng)中，即使是縱長(zhǎng)的葉輪也能夠穩(wěn)定地保持。
在上述實(shí)施形態(tài)中，使葉輪在沿著鉛直方向延伸的旋轉(zhuǎn)中心系旋轉(zhuǎn)，而如圖16a、圖16b所示，也能夠保持葉輪12使旋轉(zhuǎn)中心Ct沿著水平方向延伸。該結(jié)構(gòu)僅在與由環(huán)18、腿15以及輻條17等構(gòu)成的框架11的結(jié)構(gòu)上不同，葉輪12及其支撐構(gòu)造實(shí)質(zhì)上與圖3等的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)相同。這樣的橫向類型的風(fēng)車由于受限于使葉輪旋轉(zhuǎn)的風(fēng)的方向，因此最好設(shè)置在風(fēng)向一定的土地上。另外，由于能夠沿著軸向設(shè)置多個(gè)，因此適于大規(guī)模的發(fā)電設(shè)備。
圖17表示具備橫向類型的風(fēng)車，在框架11上設(shè)置的環(huán)18與在葉輪12上設(shè)置的增強(qiáng)環(huán)63之間存在滑動(dòng)導(dǎo)軌，省略了中間的軸或者橫葉片的情況。在這樣的系統(tǒng)中，最好采用由與圖13的情況相同的導(dǎo)軌以及滑塊構(gòu)成的導(dǎo)軌構(gòu)造77。
圖18的橫向類型的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)采用放射形地設(shè)置了多個(gè)螺旋槳形的葉片78的葉輪12。該系統(tǒng)通過在葉輪12上設(shè)置的增強(qiáng)環(huán)68與在框架11上設(shè)置的支撐環(huán)63之間存在上述那樣的導(dǎo)軌構(gòu)造，也能夠由框架11旋轉(zhuǎn)自由地支撐葉輪12。另外，如用想象線所示的那樣，還能夠用軸22旋轉(zhuǎn)自由地支撐在葉輪12的中心設(shè)置的軸套23。另外，還能夠用框架11上設(shè)置的軸承旋轉(zhuǎn)自由地支撐在葉輪12的中心設(shè)置的軸。這些情況下，通過增強(qiáng)環(huán)68與支撐環(huán)63之間存在繞組群和與其相對(duì)的永久磁鐵等勵(lì)磁用磁鐵的組合，也能夠在與線性電動(dòng)機(jī)相反的原理下發(fā)電。
圖19表示磁上浮方式的導(dǎo)軌構(gòu)造80的實(shí)施形態(tài)。在該導(dǎo)軌構(gòu)造80中，做成把磁鐵47特別是永久磁鐵用設(shè)置在電磁鐵(繞組48)外側(cè)的導(dǎo)軌突起81沿著水平方向進(jìn)行引導(dǎo)，對(duì)于上下方向由永久磁鐵和電磁鐵形成的磁上浮構(gòu)造。對(duì)于其它的部分，實(shí)質(zhì)上與上述的發(fā)電系統(tǒng)相同。該系統(tǒng)由于旋轉(zhuǎn)阻力小，因此發(fā)電效率高。另外，還能夠把旋轉(zhuǎn)的上側(cè)磁鐵采用為電磁鐵，把下側(cè)的固定一側(cè)采用為永久磁鐵。進(jìn)而，既可以上下都采用永久磁鐵，也可以上下都采用電磁鐵。
圖20a的導(dǎo)軌構(gòu)造83由圓環(huán)形的導(dǎo)軌84、設(shè)置成包圍其兩個(gè)側(cè)面以及上表面，具備沿著這些面滾動(dòng)的輥85的滑塊86構(gòu)成?；瑝K86的個(gè)數(shù)可以是與上述的線性滑動(dòng)滾珠軸承的滑塊相同的程度。通過在葉輪12上安裝的增強(qiáng)環(huán)68與框架11上安裝的支撐環(huán)63之間存在這樣的導(dǎo)軌構(gòu)造83，能夠?qū)τ诳蚣?1旋轉(zhuǎn)自由地支撐葉輪12。
在圖20b的導(dǎo)軌構(gòu)造中，在增強(qiáng)環(huán)68一側(cè)安裝線性滑動(dòng)滾珠軸承用的環(huán)形的導(dǎo)軌74，在支撐環(huán)63的一側(cè)安裝由該導(dǎo)軌74引導(dǎo)的滑塊75。其它的結(jié)構(gòu)與圖13的情況相同。該系統(tǒng)由于在葉輪12上設(shè)置導(dǎo)軌74，因此葉輪12的重要加重，然而具有其強(qiáng)度以及剛性提高的優(yōu)點(diǎn)。另外，上述線性滑動(dòng)滾珠軸承用的環(huán)形的導(dǎo)軌74和與該環(huán)形導(dǎo)軌滑動(dòng)(實(shí)際上滾動(dòng))的滑塊75的組合不限于具備在與線性電動(dòng)機(jī)相反的原理下發(fā)電的發(fā)電機(jī)的發(fā)電系統(tǒng)，在使用其它發(fā)電機(jī)的發(fā)電系統(tǒng)中也能夠適用，起到相同的作用效果。例如，能夠在框架11(特別是環(huán)18)上環(huán)形地配置多臺(tái)在葉輪的周沿部分或者中間部分中設(shè)置環(huán)形的齒列，在輸入軸上安裝了與該齒列嚙合的齒輪的通常的發(fā)電機(jī)。另外，在葉輪的中心部分中設(shè)置了旋轉(zhuǎn)的軸22的發(fā)電系統(tǒng)中，也可以在該軸22上連接通常發(fā)電機(jī)的輸入軸。
在圖21的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)88中，設(shè)置把在支撐環(huán)63的上部安裝的永久磁鐵89與在葉片保持臂67的下表面上安裝的永久磁鐵90相對(duì)構(gòu)成的磁上浮構(gòu)造J1。由此，能夠用永久磁鐵89、90之間的磁斥力支撐葉輪的重量。即，在該實(shí)施形態(tài)中，從平板形的支撐環(huán)63的半徑方向內(nèi)側(cè)(圖21的右側(cè))豎立起多個(gè)支撐桿91，在其上端固定內(nèi)側(cè)環(huán)平板92，在該內(nèi)側(cè)環(huán)平板92的上表面上環(huán)形地排列多個(gè)永久磁鐵89。而且，在葉片保持臂67的下表面上安裝多個(gè)永久磁鐵90。另外，在該實(shí)施形態(tài)中，如圖22所示，環(huán)形地配置多個(gè)矩形的內(nèi)側(cè)平板92a，構(gòu)成內(nèi)側(cè)環(huán)平板92，在一片內(nèi)側(cè)平板92a上，隔開預(yù)定的間隙排列多個(gè)例如3個(gè)矩形的永久磁鐵89，用磁鐵吸附的鐵片93介于這些間隙中。
這些永久磁鐵89和鐵片93用框體94固定支撐。永久磁鐵89的磁極的方向?yàn)橄嗤姆较?。即，使上?cè)與N極一致，或者與S極一致。這樣使鐵片93存在是因?yàn)槿绻褂谰么盆F90之間直接鄰接，則由于強(qiáng)烈的斥力(例如在圖42的情況下是10N左右)的作用，而安裝作業(yè)非常麻煩。而且，如上述那樣如果存在鐵片93，則由于各個(gè)永久磁鐵89與鐵片93磁吸引，因此經(jīng)過鐵片93，磁鐵群磁化成一體，容易安裝。另外，對(duì)于配置在葉片保持臂67的下表面上的永久磁鐵90也同樣隔開間隙，使鐵片介于該間隙中，如用框體95包圍那樣安裝到葉片保持臂67上。
另外，上述支撐環(huán)63如圖22所示，由預(yù)定寬度的矩形的平板63a構(gòu)成，環(huán)形排列構(gòu)成。另外，支撐桿91用內(nèi)側(cè)的1列和外側(cè)的1列共2列支撐內(nèi)側(cè)環(huán)平板92。另外，在該風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)88中，在支撐環(huán)63的外側(cè)也豎立2列支撐桿91a，在其上端固定外側(cè)環(huán)平板96。而且，在外側(cè)的支撐桿91a的內(nèi)側(cè)的列以及內(nèi)側(cè)的支撐桿91的外側(cè)的列中，安裝分別在其高度方向的中央部分構(gòu)成定子的繞組群32、32。而且，在兩者之間配置設(shè)置了永久磁鐵64的轉(zhuǎn)子，把轉(zhuǎn)子固定在葉輪上。
上述永久磁鐵64如圖23所示呈現(xiàn)矩形，在中間的增強(qiáng)環(huán)68的內(nèi)表面以及外表面的兩側(cè)，分別隔開間隙排列固定。最好使鐵片也介于這些間隙中。永久磁鐵64把將內(nèi)側(cè)作為N極的64a和作為S極的64b進(jìn)行交互排列。對(duì)于外側(cè)的永久磁鐵64也同樣，通常，內(nèi)側(cè)的永久磁鐵的磁極和與其相對(duì)應(yīng)的外側(cè)的永久磁鐵的磁極設(shè)為同極。在增強(qiáng)環(huán)68的中央部分中，形成上下貫通的孔68a，如圖21所示，在該孔68a中通過吊桿97。
該吊桿97從上開始貫通上端墊板98、上導(dǎo)軌圓板99、上側(cè)墊板100、增強(qiáng)環(huán)(芯子)68、下側(cè)墊板101以及下側(cè)導(dǎo)軌圓板102，整體被夾緊固定。上端墊板98、上側(cè)墊板100、下側(cè)墊板101能夠分別由不銹鋼等非磁性的金屬等構(gòu)成。另外，在內(nèi)側(cè)環(huán)平板92的外緣部分以及外側(cè)環(huán)平板96的內(nèi)緣部分中，旋轉(zhuǎn)自由地支撐與上導(dǎo)軌圓板99的上表面隔開間隙相對(duì)的導(dǎo)輥103、103。進(jìn)而，在下側(cè)的支撐環(huán)63中，分別旋轉(zhuǎn)自由地支撐與下導(dǎo)軌圓板102的下表面隔開間隙相對(duì)的導(dǎo)輥104、104。這些導(dǎo)輥103、104的旋轉(zhuǎn)中配置成水平，朝向葉輪的半徑方向。這些導(dǎo)輥103、104和上下導(dǎo)軌圓板99、102是即使由于磁上浮構(gòu)造J1的不良等使轉(zhuǎn)子沿著上下方向移動(dòng)，也維持最低限度的間隙使得轉(zhuǎn)子與定子不接觸的安全機(jī)構(gòu)。
上述繞組群32如圖24所示，在重疊了大量硅鋼板等金屬板形成的鐵芯32a的外周，纏繞了電線32b，為了通過支撐桿91、91a，沿著上下方向形成有孔108。而且，如圖21所示，固定并支撐在支撐桿91、91a的上下方向的中間部分。另外，在支撐繞組群32的支撐桿91、91a的上部分中，旋轉(zhuǎn)自由地設(shè)置與上導(dǎo)軌圓板99的內(nèi)周面或者外周面隔開間隙相對(duì)的導(dǎo)輥105、105。而且，在支撐繞組群32的支撐桿91、91a的下部分中，旋轉(zhuǎn)自由地設(shè)置與下導(dǎo)軌圓板102的內(nèi)周面或者外周面隔開間隙相對(duì)的導(dǎo)輥106、106。這些導(dǎo)輥105、106和上下導(dǎo)軌圓板99、102是用于即使轉(zhuǎn)子移動(dòng)到半徑方向外側(cè)或者內(nèi)側(cè)，也適宜地維持定子與轉(zhuǎn)子的間隙的安全機(jī)構(gòu)。另外，在圖23以及圖24中，分別用直線形的構(gòu)件形成轉(zhuǎn)子以及定子。而且，在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，使這些直線形的構(gòu)件帶有若干角度排列成多角形，構(gòu)成環(huán)形的轉(zhuǎn)子以及定子。這樣，通過連接多個(gè)構(gòu)件構(gòu)成環(huán)形構(gòu)件，容易操作。另外，還能夠把這些定子以及轉(zhuǎn)子的部件彎曲一些，在連接時(shí)構(gòu)成為圓環(huán)形。另外，轉(zhuǎn)子以及定子最好用玻璃纖維強(qiáng)化合成樹脂固定，精加工為預(yù)定的尺寸，以便當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)相互或者與周圍其它的構(gòu)件發(fā)生干擾。
進(jìn)而，在圖21的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)88中，在吊桿97的下端或者下導(dǎo)軌圓板102的下表面之間，配置相互排斥的磁鐵群107、108，設(shè)置支撐葉輪的重量，特別是轉(zhuǎn)子的重量的輔助磁上浮構(gòu)造J2。即，由于設(shè)置在上述上部中的磁上浮構(gòu)造J1針對(duì)每一個(gè)葉片保持臂67設(shè)置一側(cè)的永久磁鐵，因此能夠在其正下方支持多片縱葉片的重量，但是不能夠充分地支撐縱葉片之間的轉(zhuǎn)子的重量。因此，由輔助磁上浮構(gòu)造J2支撐其之間的轉(zhuǎn)子的重量。
接著參照?qǐng)D25，說明定子的繞組群32的排列以及接線狀態(tài)。外側(cè)以及內(nèi)側(cè)定子的繞組群32為了得到三相交流的電流，分別由三組繞組群111a、112a、113a、111b、112b、113b構(gòu)成。而且，內(nèi)側(cè)的第1繞組群111a和外側(cè)的第1繞組群111b沿著長(zhǎng)度方向僅錯(cuò)開一個(gè)塊配置，而且，內(nèi)側(cè)的第1繞組群111a的端部與外側(cè)的第1繞組群111b的端部用連接線111c連接。關(guān)于第2繞組群以及第3繞組群也相同。各繞組群的塊匝數(shù)取為相同。
如果在上述那樣構(gòu)成的定子的繞組群32之間，轉(zhuǎn)子的永久磁鐵64沿著單方向行走，則行走的永久磁鐵64的磁鐵對(duì)于定子的繞組群提供幾乎成為正弦曲線的磁場(chǎng)變化，由此，在各個(gè)繞組群32中產(chǎn)生交流。從而，能夠從各繞組群32取出交流電。而且，在該實(shí)施形態(tài)中，能夠從第1繞組群、第2繞組群、第3繞組群取出三相交流。
另外，如果像上述那樣在各繞組群32中流過電流，則在定子的繞組群32中產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)與定子的永久磁鐵64之間產(chǎn)生引力以及斥力。然而，由于內(nèi)側(cè)與外側(cè)相對(duì)應(yīng)的繞組群之間分別用連接線111c、112c、113c連接，因此向內(nèi)側(cè)拉伸的力與向外側(cè)按壓的力平衡。即，如果內(nèi)側(cè)的第1繞組群111a的電流減少，則由于外側(cè)的第1繞組群111b的電流也同樣減少，因此向內(nèi)側(cè)拉伸的力與向外側(cè)按壓的力平衡，同樣，第2繞組群112a、112b之間以及第3繞組群113a、113b之間的力也平衡。從而，轉(zhuǎn)子對(duì)于定子維持幾乎一定的間隔行走。從而，即使轉(zhuǎn)數(shù)發(fā)生變化，作為整體也能夠得到平穩(wěn)的旋轉(zhuǎn)。
圖26a所示的磁上浮構(gòu)造J3在旋轉(zhuǎn)的葉輪兩側(cè)，呈現(xiàn)例如在葉片保持臂上安裝的永久磁鐵90向下開口的剖面大致U字形。被固定的框架一側(cè)，例如支撐環(huán)上安裝的永久磁鐵89是縱向的平板形。這樣的剖面U字形的永久磁鐵90能夠通過把沿水平配置的中央的平板形的磁鐵90a、沿縱向配置的內(nèi)側(cè)以及外側(cè)的平板形的磁鐵90b、90c的三塊磁鐵組合成例如使N極成為內(nèi)側(cè)而得到。這種情況下，使相對(duì)一側(cè)的縱向的永久磁鐵89的上端一側(cè)也成為相同的N極。在使U字形的永久磁鐵90的內(nèi)面一側(cè)成為S極的情況下，縱向的永久磁鐵的上端一側(cè)也成為S極。而且，在基準(zhǔn)狀態(tài)下，固定一側(cè)的永久磁鐵89的頂端與連接旋轉(zhuǎn)一側(cè)的永久磁鐵90的頂端之間的線L幾乎一致。另外，關(guān)于把固定一側(cè)的永久磁鐵90配置成幾乎連續(xù)的環(huán)形，僅把旋轉(zhuǎn)一側(cè)的永久磁鐵89設(shè)置在葉片保持臂上的部分這一點(diǎn)，與上述的圖21的磁上浮構(gòu)造J1的情況相同。但也可以部分地設(shè)置固定一側(cè)，把旋轉(zhuǎn)一側(cè)配置成幾乎連續(xù)的環(huán)形。
這樣構(gòu)成的磁上浮構(gòu)造J3由于旋轉(zhuǎn)一側(cè)的中央磁鐵90a的N極與固定一側(cè)的永久磁鐵89上端的N極相互排斥，因此能夠支撐葉輪的重量。另外，由于在旋轉(zhuǎn)一側(cè)即使加入朝向中央的力，內(nèi)側(cè)的磁鐵90b與縱向的永久磁鐵89也相互排斥，因此產(chǎn)生與上述的力相對(duì)應(yīng)的力。反之，即使加入朝向外側(cè)的力，但在外側(cè)的磁鐵90c與縱向的永久磁鐵89之間要恢復(fù)到原始狀態(tài)的力發(fā)生作用。從而，該磁上浮構(gòu)造J3具備始終維持基準(zhǔn)位置的功能。另外，旋轉(zhuǎn)一側(cè)的永久磁鐵90的寬度如從圖22所示，由于可以與葉片保持臂的寬度相同，因此節(jié)約磁鐵。另外，由于每一種都使用平板形的磁鐵，因此能夠很容易用市場(chǎng)銷售的磁鐵構(gòu)成。
在圖8所示的實(shí)施形態(tài)中，對(duì)于縱葉片26的下端以及框架11的環(huán)18，在上下方向相互相對(duì)那樣設(shè)置磁鐵47和繞組48，構(gòu)成為以相互的磁力排斥的構(gòu)造。由此，通過磁上浮能夠負(fù)擔(dān)葉輪重量的全部或者一部分。由于這些構(gòu)件能夠不接觸地支撐重量，因此即使是高速旋轉(zhuǎn)阻力也很小。另外，也可以代替繞組48設(shè)置永久磁鐵。進(jìn)而，上述磁上浮的結(jié)構(gòu)也可以利用磁鐵的引力，在葉輪12的上端一側(cè)與框架11之間進(jìn)行。進(jìn)而，在葉輪的下端一側(cè)排斥的方式的基礎(chǔ)上，還能夠在縱葉片26的上端與其上側(cè)的框架上的環(huán)18之間設(shè)置相互排斥的磁鐵。在這種情況下，葉輪12被上下排斥，能夠在與重量平衡的高度旋轉(zhuǎn)。因此旋轉(zhuǎn)時(shí)的穩(wěn)定性高。關(guān)于上述繞組群48，既可以插入也可以不插入鐵芯。上述磁上浮的結(jié)構(gòu)不僅在葉輪的周圍附近，如后所述，也能夠設(shè)置在橫葉片25的中部與框架輻條的中部之間。
在上述實(shí)施形態(tài)中，把繞組群32固定在框架11一側(cè)，而如圖9a所示，也可以設(shè)置在葉輪12一側(cè)。另外，如圖9b所示，也可以沿著半徑方向隔開間隔設(shè)置一對(duì)繞組群32，在其間隙間通過永久磁鐵31等勵(lì)磁用磁鐵。反之，也可以如圖9c所示，隔開間隔設(shè)置永久磁鐵31等勵(lì)磁用磁鐵，在其間隙之間通過繞組群32。
進(jìn)而，在上述實(shí)施形態(tài)中，在縱葉片26的外側(cè)面與環(huán)18之間設(shè)置發(fā)電單元14，而也可以如圖10a所示那樣，設(shè)置在縱葉片26的下端與環(huán)18的上表面之間，使其在上下方向相對(duì)。在這種情況下，把車輪27設(shè)置在橫葉片25的中間，移動(dòng)行程28設(shè)置在輻條17的中間。另外，代替車輪27和移動(dòng)行程28，也可以在兩者中設(shè)置用于磁上浮的磁鐵。另外，如圖10b所示，還能夠在橫葉片25的中間設(shè)置支撐環(huán)52，在框架18的輻條17的上表面的中間設(shè)置與上述支撐環(huán)52相對(duì)的支撐環(huán)53，在兩個(gè)支撐環(huán)52、53之間，設(shè)置由永久磁鐵31等勵(lì)磁用磁鐵和繞組群32構(gòu)成的發(fā)電單元54。另外，該結(jié)構(gòu)還能夠在設(shè)置于圖7等的葉輪外周部分的發(fā)電單元32的基礎(chǔ)上，設(shè)置為第2發(fā)電單元。
如上所述，繞組群32和永久磁鐵31等勵(lì)磁用磁鐵是1～5mm左右的間隙，兩者高速相對(duì)移動(dòng)。因此，如果葉輪12受到太陽熱等熱膨脹則可能沒有間隙而互相干擾。反之，有時(shí)由于熱收縮間隙過大而使發(fā)電效率降低。如果框架11和葉輪12的材料相同，則兩者的熱膨脹系數(shù)相同，但是當(dāng)在框架11中使用強(qiáng)度高的鋼材，在葉輪中使用輕的合成樹脂的情況下，特別使由熱膨脹系數(shù)的差異產(chǎn)生的間隙增大量或者減少量增加。圖11表示在這種情況下使用的間隔調(diào)整裝置的實(shí)施形態(tài)。
在圖11所示的間隔調(diào)整裝置56中，把繞組群32收容在繞組箱57中，對(duì)于環(huán)18沿著半徑方向移動(dòng)自由地設(shè)置該繞組箱，設(shè)置對(duì)于環(huán)沿著半徑方向驅(qū)動(dòng)繞組箱57的電動(dòng)勢(shì)或者油壓式的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)58，進(jìn)而設(shè)置檢測(cè)橫葉片25的伸縮量的傳感器59，與橫葉片25的伸縮量相吻合控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)58的控制裝置60。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)58可以使用把滾珠螺桿與用電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的螺帽組合起來的機(jī)構(gòu)，或者使用了線性電動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)等。另外，還可以把固定了的螺帽與用電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的滾珠螺桿組合起來。
作為伸縮量的傳感器29，例如使用分別設(shè)置在縱葉片25以及框架11的輻條17上的應(yīng)變儀等。在這種情況下，運(yùn)算各傳感器檢測(cè)值的差，基于該差確定應(yīng)該補(bǔ)償?shù)闹怠Ａ硗?，例如能夠通過在橫葉片25上設(shè)置發(fā)光二極管，在框架的輻條17上設(shè)置沿著半徑方向排列了多個(gè)光傳感器的器件構(gòu)成。在這種情況下，能夠直接檢測(cè)相對(duì)的長(zhǎng)度變化，即熱膨脹量的差。上述間隔調(diào)整裝置56通常在使葉輪12停止的狀態(tài)下工作。但也可以構(gòu)成為在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中自動(dòng)地工作。
設(shè)置這種間隔調(diào)整裝置56的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)即使葉輪根據(jù)太陽熱或者氣候產(chǎn)生熱膨脹或者熱收縮，繞組群32與永久磁鐵31等勵(lì)磁用磁鐵的間隙也幾乎不變化。因此，能夠把兩者的間隙做成很小，能夠進(jìn)行有效地發(fā)電。而且，還能夠設(shè)置在四季的氣候或者一天的氣溫變化很大的區(qū)域中。另外，由于框架與葉輪的材質(zhì)也可以不同，因此能夠在葉輪中使用輕的泡沫樹脂或者纖維強(qiáng)化塑料。
在上述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)10中，與現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電用的風(fēng)車相同，例如，可以沿著海岸線設(shè)置，或者設(shè)置在利用山或者高地等高一點(diǎn)的地形，能夠更多地刮到風(fēng)的位置。還能夠設(shè)置在城市里的大廈屋頂上等。而且，如果刮風(fēng)，則縱葉片26被風(fēng)刮動(dòng)，葉輪12沿著圖5的反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。這時(shí)，在橫葉片25是剖面翼型的情況下，或者是上述的磁上浮類型的情況下，由于發(fā)生朝上的升力或者斥力，支撐葉輪12重量的下側(cè)的軸承20的負(fù)擔(dān)少。由此，旋轉(zhuǎn)阻力減少，即使是很小的風(fēng)，葉輪12也有效地旋轉(zhuǎn)。如果葉輪12旋轉(zhuǎn)，則工作繞組發(fā)電，其電力由圖1的饋電線36、37傳輸?shù)较M(fèi)地區(qū)，或者保存到蓄電單元34中。在饋電的地區(qū)是遠(yuǎn)方的情況下，使用交流發(fā)電機(jī)，用變壓器變壓后饋電。也可以使用直流發(fā)電機(jī)，用逆變器等暫時(shí)變換為交流后變壓，進(jìn)行饋電。
在上述各實(shí)施形態(tài)中，用軸承19、20旋轉(zhuǎn)自由地支撐軸22的上端以及下端，反之，也可以在軸承19、21一側(cè)設(shè)置軸，使得用這些軸旋轉(zhuǎn)自由地支撐上下軸套23、24。另外，在上述實(shí)施形態(tài)中，用橫葉片25連接葉輪12的縱葉片26與軸套23、24，而也可以僅采用棒材等支撐構(gòu)件。在這種情況下，不產(chǎn)生由橫葉片引起的升力。
在圖12以圖13所示的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)62中，在框架11的環(huán)18的內(nèi)表面安裝圓柱形的支撐環(huán)63，在該支撐環(huán)63上，同心圓狀地排列2列繞組群32使其相對(duì)而且隔開間隙。而且，在其間隙中，作為勵(lì)磁用磁鐵配置安裝在葉輪12上的一組永久磁鐵64。作為勵(lì)磁用磁鐵也能夠采用電磁鐵。特別是在大型的系統(tǒng)中，最好是電磁鐵。上述繞組群32安裝在例如由托架65支撐的環(huán)63上。另外，這些托架65能夠由調(diào)整螺栓66調(diào)節(jié)葉輪的半徑方向(在圖13中是左右方向)的位置。
另一方面，從縱葉片26的下端朝外設(shè)置葉片保持臂67，在該葉片保持臂67上安裝的增強(qiáng)環(huán)68的外周面以及內(nèi)周面上，分別固定上述磁鐵64、64。增強(qiáng)臂68由彎曲的方管構(gòu)成為環(huán)形(參照?qǐng)D14b)，用螺栓70a等固定在剖面U字形的罩70的下表面。該罩70覆蓋在安裝上述繞組群32的托架65的外側(cè)，由此，雨水不能夠侵入到繞組群32中。進(jìn)而，在支撐環(huán)63的外側(cè)的環(huán)18的上表面與罩70之間，以及罩70下端與托架65之間，也設(shè)置用于防止雨水侵入的密封環(huán)72、72。
在增強(qiáng)環(huán)68的上表面，把罩70的頂面夾在中間，安裝葉片保持構(gòu)件73。而且，在該葉片保持構(gòu)件73上嵌合上述葉片保持臂67使其沿著其長(zhǎng)度方向滑動(dòng)自由。由此，做成使增強(qiáng)臂68或者橫葉片(圖12的符號(hào)25)的熱膨脹/熱收縮自由的構(gòu)造。代替橫葉片，也能夠使用支撐條。在葉片保持臂67或者與保持構(gòu)件73中使用輕纖維強(qiáng)化樹脂(FRP)等。由該葉片支撐構(gòu)件73進(jìn)行的葉片保持臂67滑動(dòng)自如的保持構(gòu)造，或者上述的調(diào)整螺栓66每一個(gè)都構(gòu)成簡(jiǎn)易的間隔調(diào)整裝置。
在上述支撐環(huán)63上，與葉輪同心圓狀地配置環(huán)形導(dǎo)軌74使其大致通過2列繞組群32的中心，用螺栓等固定在支撐環(huán)63上。而且，在該導(dǎo)軌74上滑動(dòng)自由地設(shè)置多個(gè)滑塊75，在該滑塊75上固定上述增強(qiáng)環(huán)68的下表面。在該實(shí)施形態(tài)中，作為導(dǎo)軌74以及滑塊75，采用所謂的線性滑動(dòng)滾珠軸承的導(dǎo)軌和滑塊。而且，導(dǎo)軌74沿著橫方向彎曲，與多片彎曲的導(dǎo)軌片組合，形成環(huán)形的軌道。
線性滑動(dòng)滾珠軸承具有與球形花鍵等同樣的結(jié)構(gòu)。即，在滑塊一側(cè)，預(yù)先設(shè)置多個(gè)環(huán)狀滾珠軌條，保持在該滾珠軌條上的滾珠群在「前進(jìn)行程」出現(xiàn)在滑塊的表面，在「返回行程」下隱藏在滑塊內(nèi)。而且，出現(xiàn)在表面的滾珠群與導(dǎo)軌74的系合槽74a等嚙合，保持為使得滑塊75不會(huì)從導(dǎo)軌74脫離，而且進(jìn)行引導(dǎo)使滑塊75沿著導(dǎo)軌74以很小的摩擦力平滑地移動(dòng)。作為這樣的線性滑動(dòng)滾珠軸承，例如能夠使用THK公司制造的LM導(dǎo)軌等。
上述滑塊75的個(gè)數(shù)沒有特別限定，理想的是在支撐葉輪12重量的葉輪保持構(gòu)件73的附近緊密地配置，在其它的部位疏松地配置。而也可以按照等間隔設(shè)置。通過采用這種導(dǎo)軌構(gòu)造77，葉輪12對(duì)于框架11被旋轉(zhuǎn)自由地支撐在自軸心系上。從而，如圖14以及圖14b所示，在葉輪12的中心部分中不需要設(shè)置軸(參照?qǐng)D3的符號(hào)22)或者軸承。另外，由縱葉片26受到風(fēng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩不經(jīng)過橫葉片而經(jīng)過葉片保持臂67、葉片保持構(gòu)件73以及增強(qiáng)環(huán)68，傳遞到繞組群32與永久磁鐵64的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，能夠反抗由在該部位發(fā)電時(shí)產(chǎn)生的阻力或者由線性導(dǎo)軌產(chǎn)生的摩擦力等，使葉輪12旋轉(zhuǎn)。由此，能夠在與線性電動(dòng)機(jī)相反的原理下發(fā)電。
在上述實(shí)施形態(tài)中雖然不具備橫葉片或者軸，然而如圖14a以及圖14b中用想象線所示的那樣，設(shè)置橫葉片25，也能夠用在這些中心設(shè)置的軸套24或者軸22支撐葉片12。在設(shè)置這種橫葉片25的情況下，如圖14b中用想象線所示的那樣，在橫葉片25的中間部分設(shè)置增強(qiáng)環(huán)68以及支撐環(huán)，也能夠用安裝在這些增強(qiáng)環(huán)68上的滑塊和設(shè)置在支撐環(huán)上的導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn)自由地支撐葉輪12。在這種情況下，通過在增強(qiáng)環(huán)68上安裝永久磁鐵，在支撐環(huán)上安裝繞組群，也能夠在與線性電動(dòng)機(jī)相反的原理下發(fā)電。
另外，如圖15a、圖15b所示，還能夠在縱葉片26的縱方向的中間位置安裝增強(qiáng)環(huán)68，在上述框架11的相對(duì)應(yīng)的部位設(shè)置支撐環(huán)63。在圖15a的系統(tǒng)中，在增強(qiáng)環(huán)68上橫向安裝滑塊，在支撐環(huán)63的內(nèi)側(cè)面安裝引導(dǎo)滑塊的導(dǎo)軌74。另外，在支撐環(huán)63的內(nèi)表面一側(cè)設(shè)置繞組，在增強(qiáng)環(huán)68的上下面上安裝永久磁鐵。另一方面，在圖15b的系統(tǒng)中，在支撐環(huán)63的上方配置增強(qiáng)環(huán)68，與圖13的情況相同，配置滑塊、導(dǎo)軌、繞組、永久磁鐵。在這樣的系統(tǒng)中，即使是縱長(zhǎng)的葉輪也能夠穩(wěn)定地保持。
在上述實(shí)施形態(tài)中，使葉輪在沿著鉛直方向延伸的旋轉(zhuǎn)中心系旋轉(zhuǎn)，而如圖16a、圖16b所示，也能夠保持葉輪12使旋轉(zhuǎn)中心Ct沿著水平方向延伸。該結(jié)構(gòu)僅在與由環(huán)18、腿15以及輻條17等構(gòu)成的框架11的結(jié)構(gòu)上不同，葉輪12及其支撐構(gòu)造實(shí)質(zhì)上與圖3等的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)相同。這樣的橫向類型的風(fēng)車由于限制使葉輪旋轉(zhuǎn)的風(fēng)的方向，因此最好設(shè)置在風(fēng)向一定的土地上。另外，由于能夠沿著軸向設(shè)置多個(gè)，因此適于大規(guī)模的發(fā)電設(shè)備。
圖17表示具備橫向類型的風(fēng)車，在框架11上設(shè)置的環(huán)18與在葉輪12上設(shè)置的增強(qiáng)環(huán)63之間存在滑動(dòng)導(dǎo)軌，省略了中間的軸或者橫葉片的情況。在這樣的系統(tǒng)中，最好采用由與圖13的情況相同的導(dǎo)軌以及滑塊構(gòu)成的導(dǎo)軌構(gòu)造77。
圖18的橫向類型的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)采用放射形地設(shè)置了多個(gè)螺旋槳形的葉片78的葉輪12。該系統(tǒng)通過在葉輪12上設(shè)置的增強(qiáng)環(huán)68與在框架11上設(shè)置的支撐環(huán)63之間存在上述那樣的導(dǎo)軌構(gòu)造，也能夠由框架11旋轉(zhuǎn)自由地支撐葉輪12。另外，如用想象線所示的那樣，還能夠用軸22旋轉(zhuǎn)自由地支撐在葉輪12的中心設(shè)置的軸套23。另外，還能夠用框架11上設(shè)置的軸承旋轉(zhuǎn)自由地支撐在葉輪12的中心設(shè)置的軸。這些情況下，通過增強(qiáng)環(huán)68與支撐環(huán)63之間存在繞組群和與其相對(duì)的永久磁鐵等勵(lì)磁用磁鐵的組合，也能夠在與線性電動(dòng)機(jī)相反的原理下發(fā)電。
圖19表示磁上浮方式的導(dǎo)軌構(gòu)造80的實(shí)施形態(tài)。在該導(dǎo)軌構(gòu)造80中，做成把磁鐵47特別是永久磁鐵用設(shè)置在電磁鐵(繞組48)外側(cè)的導(dǎo)軌突起81沿著水平方向進(jìn)行引導(dǎo)，對(duì)于上下方向由永久磁鐵和電磁鐵形成的磁上浮構(gòu)造。對(duì)于其它的部分，實(shí)質(zhì)上與上述的發(fā)電系統(tǒng)相同。該系統(tǒng)由于旋轉(zhuǎn)阻力小，因此發(fā)電效率高。另外，還能夠把旋轉(zhuǎn)的上側(cè)磁鐵采用為電磁鐵，把下側(cè)的固定一側(cè)采用為永久磁鐵。進(jìn)而，既可以上下都采用永久磁鐵，也可以上下都采用電磁鐵。
圖20a的導(dǎo)軌構(gòu)造83由圓環(huán)形的導(dǎo)軌84、設(shè)置成包圍其兩個(gè)側(cè)面以及上表面，具備沿著這些面滾動(dòng)的輥85的滑塊86構(gòu)成?；瑝K86的個(gè)數(shù)可以是與上述的線性滑動(dòng)滾珠軸承的滑塊相同的程度。通過在葉輪12上安裝的增強(qiáng)環(huán)68與框架11上安裝的支撐環(huán)63之間存在這樣的導(dǎo)軌構(gòu)造83，能夠?qū)τ诳蚣?1旋轉(zhuǎn)自由地支撐葉輪12。
在圖20b的導(dǎo)軌構(gòu)造中，在增強(qiáng)環(huán)68一側(cè)安裝線性滑動(dòng)滾珠軸承用的環(huán)形的導(dǎo)軌74，在支撐環(huán)63的一側(cè)安裝由該導(dǎo)軌74引導(dǎo)的滑塊75。其它的結(jié)構(gòu)與圖13的情況相同。該系統(tǒng)由于在葉輪12上設(shè)置導(dǎo)軌74，因此葉輪12的重要加重，然而具有其強(qiáng)度以及剛性提高的優(yōu)點(diǎn)。另外，上述線性滑動(dòng)滾珠軸承用的環(huán)形的導(dǎo)軌74和與該環(huán)形導(dǎo)軌滑動(dòng)(實(shí)際上滾動(dòng))的滑塊75的組合不限于具備在與線性電動(dòng)機(jī)相反的原理下發(fā)電的發(fā)電機(jī)的發(fā)電系統(tǒng)，在使用其它發(fā)電機(jī)的發(fā)電系統(tǒng)中也能夠適用，起到相同的作用效果。例如，能夠在框架11(特別是環(huán)18)上環(huán)形地配置多臺(tái)在葉輪的周沿部分或者中間部分中設(shè)置環(huán)形的齒列，在輸入軸上安裝了與該齒列嚙合的齒輪的通常的發(fā)電機(jī)。另外，在葉輪的中心部分中設(shè)置了旋轉(zhuǎn)的軸22的發(fā)電系統(tǒng)中，也可以在該軸22上連接通常發(fā)電機(jī)的輸入軸。
在圖21的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)88中，設(shè)置把在支撐環(huán)63的上部安裝的永久磁鐵89與在葉片保持臂67的下表面上安裝的永久磁鐵90相對(duì)構(gòu)成的磁上浮構(gòu)造J1。由此，能夠用永久磁鐵89、90之間的磁斥力支撐葉輪的重量。即，在該實(shí)施形態(tài)中，從平板形的支撐環(huán)63的半徑方向內(nèi)側(cè)(圖21的右側(cè))豎立起多個(gè)支撐桿91，在其上端固定內(nèi)側(cè)環(huán)平板92，在該內(nèi)側(cè)環(huán)平板92的上表面上環(huán)形地排列多個(gè)永久磁鐵89。而且，在葉片保持臂67的下表面上安裝多個(gè)永久磁鐵90。另外，在該實(shí)施形態(tài)中，如圖22所示，環(huán)形地配置多個(gè)矩形的內(nèi)側(cè)平板92a，構(gòu)成內(nèi)側(cè)環(huán)平板92，在一片內(nèi)側(cè)平板92a上，隔開預(yù)定的間隙排列多個(gè)例如3個(gè)矩形的永久磁鐵89，用磁鐵吸附的鐵片93介于這些間隙中。
這些永久磁鐵89和鐵片93用框體94固定支撐。永久磁鐵89的磁極的方向?yàn)橄嗤姆较?。即，使上?cè)與N極一致，或者與S極一致。這樣使鐵片93存在是因?yàn)槿绻褂谰么盆F90之間直接鄰接，則由于強(qiáng)烈的斥力(例如在圖42的情況下是10N左右)的作用，而安裝作業(yè)非常麻煩。而且，如上述那樣如果存在鐵片93，則由于各個(gè)永久磁鐵89與鐵片93磁吸引，因此經(jīng)過鐵片93，磁鐵群磁化成一體，容易安裝。另外，對(duì)于配置在葉片保持臂67的下表面上的永久磁鐵90也同樣隔開間隙，使鐵片介于該間隙中，如用框體95包圍那樣安裝到葉片保持臂67上。
另外，上述支撐環(huán)63如圖22所示，由預(yù)定寬度的矩形的平板63a構(gòu)成，環(huán)形排列構(gòu)成。另外，支撐桿91用內(nèi)側(cè)的1列和外側(cè)的1列共2列支撐內(nèi)側(cè)環(huán)平板92。另外，在該風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)88中，在支撐環(huán)63的外側(cè)也豎立2列支撐桿91a，在其上端固定外側(cè)環(huán)平板96。而且，在外側(cè)的支撐桿91a的內(nèi)側(cè)的列以及內(nèi)側(cè)的支撐桿91的外側(cè)的列中，安裝分別在其高度方向的中央部分構(gòu)成定子的繞組群32、32。而且，在兩者之間配置設(shè)置了永久磁鐵64的轉(zhuǎn)子，把轉(zhuǎn)子固定在葉輪上。
上述永久磁鐵64如圖23所示呈現(xiàn)矩形，在中間的增強(qiáng)環(huán)68的內(nèi)表面以及外表面的兩側(cè)，分別隔開間隙排列固定。最好使鐵片進(jìn)行這些間隙中。永久磁鐵64把將內(nèi)側(cè)作為N極的64a和作為S極的64b進(jìn)行交互排列。對(duì)于外側(cè)的永久磁鐵64也同樣，通常，內(nèi)側(cè)的永久磁鐵的磁極和與其相對(duì)應(yīng)的外側(cè)的永久磁鐵的磁極設(shè)為同極。在增強(qiáng)環(huán)68的中央部分中，形成上下貫通的孔68a，如圖21所示，在該孔68a中通過吊桿97。
該吊桿97從上開始貫通上端墊板98、上導(dǎo)軌圓板99、上側(cè)墊板100、增強(qiáng)環(huán)(芯子)68、下側(cè)墊板101以及下側(cè)導(dǎo)軌圓板102，整體被夾緊固定。上端墊板98、上側(cè)墊板100、下側(cè)墊板101能夠分別由不銹鋼等非磁性的金屬等構(gòu)成。另外，在內(nèi)側(cè)環(huán)平板92的外緣部分以及外側(cè)環(huán)平板96的內(nèi)緣部分中，旋轉(zhuǎn)自由地支撐與上導(dǎo)軌圓板99的上表面隔開間隙相對(duì)的導(dǎo)輥103、103。進(jìn)而，在下側(cè)的支撐環(huán)63中，分別旋轉(zhuǎn)自由地支撐與下導(dǎo)軌圓板102的下表面隔開間隙相對(duì)的導(dǎo)輥104、104。這些導(dǎo)輥103、104的旋轉(zhuǎn)中配置成水平，朝向葉輪的半徑方向。這些導(dǎo)輥103、104和上下導(dǎo)軌圓板99、102是即使由于磁上浮構(gòu)造J1的不良等使轉(zhuǎn)子沿著上下方向移動(dòng)，也維持最低限度的間隙使得轉(zhuǎn)子與定子不接觸的安全機(jī)構(gòu)。
上述繞組群32如圖24所示，在重疊了大量硅鋼板等金屬板形成的鐵芯32a的外周，纏繞了電線32b，為了通過支撐桿91、91a，沿著上下方向形成有孔108。而且，如圖21所示，固定并支撐在支撐桿91、91a的上下方向的中間部分。另外，在支撐繞組群32的支撐桿91、91a的上部分中，旋轉(zhuǎn)自由地設(shè)置與上導(dǎo)軌圓板99的內(nèi)周面或者外周面隔開間隙相對(duì)的導(dǎo)輥105、105。而且，在支撐繞組群32的支撐桿91、91a的下部分中，旋轉(zhuǎn)自由地設(shè)置與下導(dǎo)軌圓板102的內(nèi)周面或者外周面隔開間隙相對(duì)的導(dǎo)輥106、106。這些導(dǎo)輥105、106和上下導(dǎo)軌圓板99、102是用于即使轉(zhuǎn)子移動(dòng)到半徑方向外側(cè)或者內(nèi)側(cè)，也適宜地維持定子與轉(zhuǎn)子的間隙的安全機(jī)構(gòu)。另外，在圖23以及圖24中，分別用直線形的構(gòu)件形成轉(zhuǎn)子以及定子。而且，在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，使這些直線形的構(gòu)件帶有若干角度排列成多角形，構(gòu)成環(huán)形的轉(zhuǎn)子以及定子。這樣，通過連接多個(gè)構(gòu)件構(gòu)成環(huán)形構(gòu)件，容易操作。另外，還能夠把這些定子以及轉(zhuǎn)子的部件彎曲一些，在連接時(shí)構(gòu)成為圓環(huán)形。另外，轉(zhuǎn)子以及定子最好用玻璃纖維強(qiáng)化合成樹脂固定，精加工為預(yù)定的尺寸，以便當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)相互或者與周圍其它的構(gòu)件發(fā)生干擾。
進(jìn)而，在圖21的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)88中，在吊桿97的下端或者下導(dǎo)軌圓板102的下表面之間，配置相互排斥的磁鐵群107、108，設(shè)置支撐葉輪的重量，特別是轉(zhuǎn)子的重量的輔助磁上浮構(gòu)造J2。即，由于設(shè)置在上述上部中的磁上浮構(gòu)造J1針對(duì)每一個(gè)葉片保持臂67設(shè)置一側(cè)的永久磁鐵，因此能夠在其正下方支持多片縱葉片的重量，但是不能夠充分地支撐縱葉片之間的轉(zhuǎn)子的重量。因此，由輔助磁上浮構(gòu)造J2支撐其之間的轉(zhuǎn)子的重量。
接著參照?qǐng)D25，說明定子的繞組群32的排列以及接線狀態(tài)。外側(cè)以及內(nèi)側(cè)定子的繞組群32為了得到三相交流的電流，分別由三組繞組群111a、112a、113a、111b、112b、113b構(gòu)成。而且，內(nèi)側(cè)的第1繞組群111a和外側(cè)的第1繞組群111b沿著長(zhǎng)度方向僅錯(cuò)開一個(gè)塊配置，而且，內(nèi)側(cè)的第1繞組群111a的端部與外側(cè)的第1繞組群111b的端部用連接線111c連接。關(guān)于第2繞組群以及第3繞組群也相同。各繞組群的塊匝數(shù)取為相同。
如果在上述那樣構(gòu)成的定子的繞組群32之間，轉(zhuǎn)子的永久磁鐵64沿著單方向行走，則行走的永久磁鐵64的磁鐵對(duì)于定子的繞組群提供幾乎成為正弦曲線的磁場(chǎng)變化，由此，在各個(gè)繞組群32中產(chǎn)生交流。從而，能夠從各繞組群32取出交流電。而且，在該實(shí)施形態(tài)中，能夠從第1繞組群、第2繞組群、第3繞組群取出三相交流。
另外，如果像上述那樣在各繞組群32中流過電流，則在定子的繞組群32中產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)與定子的永久磁鐵64之間產(chǎn)生引力以及斥力。然而，由于內(nèi)側(cè)與外側(cè)相對(duì)應(yīng)的繞組群之間分別用連接線111c、112c、113c連接，因此向內(nèi)側(cè)拉伸的力與向外側(cè)按壓的力平衡。即，如果內(nèi)側(cè)的第1繞組群111a的電流減少，則由于外側(cè)的第1繞組群111b的電流也同樣減少，因此向內(nèi)側(cè)拉伸的力與向外側(cè)按壓的力平衡，同樣，第2繞組群112a、112b之間以及第3繞組群113a、113b之間的力也平衡。從而，轉(zhuǎn)子對(duì)于定子維持幾乎一定的間隔行走。從而，即使轉(zhuǎn)數(shù)發(fā)生變化，作為整體也能夠得到平穩(wěn)的旋轉(zhuǎn)。
圖26a所示的磁上浮構(gòu)造J3在旋轉(zhuǎn)的葉輪兩側(cè)，呈現(xiàn)例如在葉片保持臂上安裝的永久磁鐵90向下開口的剖面大致U字形。被固定的框架一側(cè)，例如支撐環(huán)上安裝的永久磁鐵89是縱向的平板形。這樣的剖面U字形的永久磁鐵90能夠通過把沿水平配置的中央的平板形的磁鐵90a、沿縱向配置的內(nèi)側(cè)以及外側(cè)的平板形的磁鐵90b、90c的三塊磁鐵組合成例如使N極成為內(nèi)側(cè)而得到。這種情況下，使相對(duì)一側(cè)的縱向的永久磁鐵89的上端一側(cè)也成為相同的N極。在使U字形的永久磁鐵90的內(nèi)面一側(cè)成為S極的情況下，縱向的永久磁鐵的上端一側(cè)也成為S極。而且，在基準(zhǔn)狀態(tài)下，固定一側(cè)的永久磁鐵89的頂端與連接旋轉(zhuǎn)一側(cè)的永久磁鐵90的頂端之間的線L幾乎一致。另外，關(guān)于把固定一側(cè)的永久磁鐵90配置成幾乎連續(xù)的環(huán)形，僅把旋轉(zhuǎn)一側(cè)的永久磁鐵89設(shè)置在葉片保持臂上的部分這一點(diǎn)，與上述的圖21的磁上浮構(gòu)造J1的情況相同。但也可以部分地設(shè)置固定一側(cè)，把旋轉(zhuǎn)一側(cè)配置成幾乎連續(xù)的環(huán)形。
這樣構(gòu)成的磁上浮構(gòu)造J3由于旋轉(zhuǎn)一側(cè)的中央磁鐵90a的N極與固定一側(cè)的永久磁鐵89上端的N極相互排斥，因此能夠支撐葉輪的重量。另外，由于在旋轉(zhuǎn)一側(cè)即使加入朝向中央的力，內(nèi)側(cè)的磁鐵90b與縱向的永久磁鐵89也相互排斥，因此產(chǎn)生與上述的力相對(duì)應(yīng)的力。反之，即使加入朝向外側(cè)的力，但在外側(cè)的磁鐵90c與縱向的永久磁鐵89之間要恢復(fù)到原始狀態(tài)的力發(fā)生作用。從而，該磁上浮構(gòu)造J3具備始終維持基準(zhǔn)位置的功能。另外，旋轉(zhuǎn)一側(cè)的永久磁鐵90的寬度如從圖22所示，由于可以與葉片保持臂的寬度相同，因此節(jié)約磁鐵。另外，由于每一種都使用平板形的磁鐵，因此能夠很容易用市場(chǎng)銷售的磁鐵構(gòu)成。
圖26b所示的磁上浮構(gòu)造J4與圖26a的情況相反，在旋轉(zhuǎn)一側(cè)設(shè)置縱向的永久磁鐵90，在固定一側(cè)設(shè)置剖面U字形的永久磁鐵89。該磁上浮構(gòu)造J4也與圖26a所示的磁上浮構(gòu)造J3相同，具備葉輪的磁上浮作用和中心維持作用兩種功能，實(shí)際上起到同樣的作用效果。
圖26c所示的磁上浮構(gòu)造J5作為固定一側(cè)的永久磁鐵89、由具備朝內(nèi)開口的U字形剖面的外側(cè)的磁鐵89c和具備朝外開口的U字形剖面的內(nèi)側(cè)的磁鐵89b構(gòu)成。而且，旋轉(zhuǎn)一側(cè)的永久磁鐵90使用在該固定一側(cè)的永久磁鐵之間水平配置的平板形的磁鐵。旋轉(zhuǎn)一側(cè)的永久磁鐵90例如用由不銹鋼等非磁性體材料構(gòu)成的支撐構(gòu)件119安裝到葉輪一側(cè)，例如葉片保持臂等上。另外，在把外側(cè)的U字形的磁鐵90c的內(nèi)表面一側(cè)作為N極的情況下，內(nèi)側(cè)的U字形的磁鐵90b的內(nèi)表面一側(cè)成為相反的S極，旋轉(zhuǎn)一側(cè)的永久磁鐵90把外側(cè)的端部作為N極，把內(nèi)側(cè)的端部作為S極。由此，能夠發(fā)揮強(qiáng)有力的朝上的磁上浮作用和中心維持作用。
圖27a的磁上浮構(gòu)造J6與圖26c的磁上浮構(gòu)造J5相反，作為旋轉(zhuǎn)型的永久磁鐵90，采用配置在外側(cè)以及內(nèi)側(cè)的各個(gè)剖面U字形的磁鐵90c、90b，作為固定一側(cè)的永久磁鐵89采用沿水平方向配置的平板形的磁鐵。另外，在該實(shí)施形態(tài)中，用不銹鋼等非磁性體材料構(gòu)成的構(gòu)件把旋轉(zhuǎn)一側(cè)的外側(cè)的磁鐵90c與內(nèi)側(cè)的磁鐵90b的上部之間連接。由此容易操作。
圖27b所示的磁上浮構(gòu)造J7作為固定一側(cè)的磁鐵120，采用把與圖26b的情況幾乎相同的朝上開口的剖面U字形的磁鐵121和在其之間存在的電磁鐵122組合起來的磁鐵。該磁鐵通過控制在電磁鐵122的線圈中流過的電流，能夠調(diào)整電磁鐵122的磁力。由此能夠根據(jù)需要調(diào)整磁上浮力。
接著參照?qǐng)D28～36，說明本發(fā)明的電/力變換裝置的第1形態(tài)的實(shí)施形態(tài)。圖28是表示具有在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的前面的實(shí)施形態(tài)中的圖21所示的那樣的兩側(cè)具備磁極的轉(zhuǎn)子的發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖(剖面圖)，由在兩側(cè)具有永久磁鐵126的轉(zhuǎn)子127、對(duì)該轉(zhuǎn)子127進(jìn)行軸支撐的軸承部分128、支撐該軸承部分128的平臺(tái)129、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子127的葉輪12等構(gòu)成的原動(dòng)機(jī)130、與轉(zhuǎn)子127的永久磁鐵126相互相對(duì)的定子131構(gòu)成。另外，代替上述軸承部分128，也可以采用由上述永久磁鐵等產(chǎn)生的磁上浮構(gòu)造。電/力變換裝置對(duì)于紙面沿著直角方向延伸。在風(fēng)力發(fā)電裝置中使用的情況下配置成圓環(huán)形，但也可以延伸成直線形或者平緩的曲線形。在以下的說明中，說明配置成圓環(huán)形的情況。
在轉(zhuǎn)子127的兩側(cè)具有2個(gè)定子131的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子127以環(huán)狀轉(zhuǎn)子圓周狀地分布配置著。在這樣的發(fā)電機(jī)中，為了減少定子131的尺寸，要求減小轉(zhuǎn)子127的內(nèi)外徑差，為了減輕轉(zhuǎn)子127的軸承載荷，要求轉(zhuǎn)子127的重量輕。
圖29表示在一側(cè)具有定子131的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁軛部分132的構(gòu)造。在具有與圖28相同功能的單元上標(biāo)注相同的號(hào)碼。在轉(zhuǎn)子127與定子131相對(duì)的面中，按N極和S極交互配置永久磁鐵126，另外，箭頭表示磁通。在該一側(cè)具有定子131的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子127為了易于在N極的磁極與S極的磁極之間通過磁通，需要用鐵構(gòu)成的磁路。該轉(zhuǎn)子127的磁路的寬度是磁極寬度(永久磁鐵126的寬度)的一半大小。
另一方面，在定子131位于轉(zhuǎn)子127兩側(cè)的發(fā)電機(jī)中，在兩側(cè)構(gòu)成了具有磁極(永久磁鐵126)轉(zhuǎn)子127的情況下，如圖30所示，對(duì)于半徑方向需要大寬度的轉(zhuǎn)子磁軛132。從而，轉(zhuǎn)子127的內(nèi)外徑的差大，需要兩重的轉(zhuǎn)子磁軛132，轉(zhuǎn)子127的重量加重。
在該轉(zhuǎn)子127的兩側(cè)具有磁極的結(jié)構(gòu)下，當(dāng)在磁極中使用了永久磁鐵126時(shí)，在發(fā)生了軸的偏心(轉(zhuǎn)子127從軸芯偏移，靠近定子131一側(cè))的情況下，定子131與轉(zhuǎn)子127的間隙變窄，靠近一側(cè)的永久磁鐵126由于在轉(zhuǎn)子127上具有獨(dú)立的磁軛，因此與轉(zhuǎn)子127一側(cè)的其余的永久磁鐵126無關(guān)，只被獨(dú)自的磁阻所左右，消耗安匝減少，永久磁鐵126的發(fā)生磁通量增加。另外，由于其余一側(cè)也具有獨(dú)立的磁軛，因此永久磁鐵126的發(fā)生磁通量減少。圖31示出這種情況。由此，作用在圖31上側(cè)的轉(zhuǎn)子127的半徑方向的磁引力變大，端子127進(jìn)一步向上側(cè)的定子131移動(dòng)。用公式說明該力。
圖32表示使用了永久磁鐵134的旋轉(zhuǎn)機(jī)的模型的磁路，在由大致U字形的硅鋼板構(gòu)成的磁性體135相對(duì)的頂端一方配置永久磁鐵134，在該永久磁鐵134與磁性體135的另一端之間設(shè)置間隙。一般，永久磁鐵134發(fā)生的間隙的磁通密度B當(dāng)是圖32的位置關(guān)系時(shí)，表示為B＝Br·(t/μ)/(t/μ+A) ···(1)(其中，Br永久磁鐵134的剩余磁通密度，t永久磁鐵134的厚度，μ永久磁鐵134的磁導(dǎo)率，A間隙的長(zhǎng)度)在兩側(cè)具有磁軛的轉(zhuǎn)子構(gòu)造中，外側(cè)磁鐵的磁引力P1以及內(nèi)側(cè)磁鐵的磁引力P2當(dāng)假設(shè)把磁鐵(永久磁鐵134)的厚度t取為10.5mm，間隙A取為10mm，以k作為磁極面積時(shí)，是P1＝k·((Br·(t/μ)/(t/μ+A))2＝k·(Br)2/4 ····(2)P2＝k·((Br·(t/μ)/(t/μ+A))2＝k·(Br)2/4 ····(3)從而，相同間隙時(shí)的磁引力相同，轉(zhuǎn)子127不移動(dòng)。
假設(shè)轉(zhuǎn)子127從中心偏移5mm靠近了轉(zhuǎn)子127一側(cè)時(shí)，轉(zhuǎn)子127的(圖31中上側(cè)的間隙狹窄時(shí))P1、P2如下。
P1＝k·((Br·(t/μ)/(t/μ+A))2＝k·(Br)2*4/9 ····(4)P2＝k·((Br·(t/μ)/(t/μ+A))2＝k·(Br)2*4/25 ····(3)由此在磁引力中產(chǎn)生差異，在轉(zhuǎn)子127上作用力使其進(jìn)一步偏心。
進(jìn)而，在轉(zhuǎn)子127的兩側(cè)具有磁極(永久磁鐵126)時(shí)的磁引力與僅在轉(zhuǎn)子127的一側(cè)具有磁極(永久磁鐵126)的發(fā)電機(jī)相比較，由于對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸在180°的位置也在轉(zhuǎn)子127的兩側(cè)存在磁極(永久磁鐵126)，因此成為作用2倍的磁引力。從而，如果按照在一側(cè)具有磁極構(gòu)造的考慮制造在轉(zhuǎn)子127的兩側(cè)具有永久磁鐵126的磁極的發(fā)電機(jī)，則存在轉(zhuǎn)子127的重量加重或者軸偏心時(shí)的磁引力大的問題。該構(gòu)造的問題點(diǎn)在于轉(zhuǎn)子127的重量加重，或者軸偏心時(shí)的磁引力大。即，在于轉(zhuǎn)子127的結(jié)構(gòu)。在該轉(zhuǎn)子127的結(jié)構(gòu)下，成為在于需要兩重的轉(zhuǎn)子磁軛132?？梢钥紤]降低轉(zhuǎn)子磁軛132寬度、共用轉(zhuǎn)子磁軛132。
降低該轉(zhuǎn)子磁軛132的寬度有利于降低重量，但是使轉(zhuǎn)子磁軛132的磁阻增加，降低永久磁鐵126的能力，不能夠解決磁引力大的問題。另外，共用轉(zhuǎn)子磁軛132考慮把轉(zhuǎn)子127的外側(cè)磁極與內(nèi)側(cè)磁極的位置錯(cuò)開磁極的極距的一半，在降低重量方面有效，但是在共用方面，由于外側(cè)與內(nèi)側(cè)的磁極獨(dú)立地動(dòng)作，因此沒有解決磁引力大的問題。
從而，轉(zhuǎn)子127兩側(cè)的磁極如果把轉(zhuǎn)子127的外側(cè)與內(nèi)側(cè)兩個(gè)磁路做成為一體使得即使發(fā)生偏心在分別獨(dú)立的磁路中磁鐵也不動(dòng)作，則轉(zhuǎn)子磁軛132成為相同，既能夠減輕重量，又能夠減少磁引力。由此，課題就成為使轉(zhuǎn)子127的外側(cè)與內(nèi)側(cè)的永久磁鐵126的磁路成為一體。
因此，如果成對(duì)地構(gòu)成轉(zhuǎn)子127兩側(cè)的磁極即N極和S極的永久磁鐵，則能夠謀求把磁路構(gòu)成為一體。圖33表示該結(jié)構(gòu)。圖33中，以等間隔沿圓周方向配置把N極和S極的磁鐵136、136做成對(duì)的構(gòu)件即磁鐵單元137，使得該磁鐵單元137的N極與S極交互位于相反一側(cè)，而形成轉(zhuǎn)子127，在該轉(zhuǎn)子127的兩側(cè)配置定子131。通過做成這樣的結(jié)構(gòu)，相同的磁力線通過轉(zhuǎn)子127兩側(cè)的磁鐵單元137以及兩側(cè)的定子131，兩側(cè)間隙的磁通密度也相同，磁引力也相同。
圖34表示把這種狀態(tài)模型化了的狀態(tài)。該模型中的兩側(cè)磁極的磁通密度如下。2個(gè)磁鐵(磁鐵單元137)由于位于相同的磁路上，因此把磁鐵厚度與間隙相加，表示為B＝Br·(2t/μ)/(2t/μ+A+B) ····(6)(其中，Br磁鐵的殘留密度，t磁鐵的厚度，μ磁鐵的磁導(dǎo)率，A和B間隙的長(zhǎng)度)。
假設(shè)把A磁鐵和B磁鐵的厚度t取為10.5mm，把μ取為1.05，把間隙A和B取為10mm時(shí)，在轉(zhuǎn)子127兩側(cè)的磁鐵中發(fā)生作用的磁引力P1、P2用以下的公式表示。
P1＝k·((Br·(2t/)/(2t/μ+A+B))2＝k·(Br)2/4 ····(7)P2＝k·((Br·(2t/μ)/(2t/μ+A+B))2＝k·(Br)2/4 ····(8)進(jìn)而，假設(shè)轉(zhuǎn)子127的旋轉(zhuǎn)軸偏心了5mm時(shí)(設(shè)磁鐵A和磁鐵B向間隙A一側(cè)移動(dòng)了5mm)的磁引力P1、P2由于間隙的(A-5)+(B+5)是當(dāng)初的A+B，因此成為相同的磁引力。
從而，兩側(cè)磁鐵的磁引力在轉(zhuǎn)子127的兩側(cè)平衡，因此轉(zhuǎn)子127整體受到的力為0，即使偏心，在計(jì)算上表示出也不發(fā)生使轉(zhuǎn)子127進(jìn)一步向徑向移動(dòng)的力。
另外，如圖33所示，在轉(zhuǎn)子127的圓周方向，通過用非磁性金屬體138結(jié)合相互鄰接的磁極，因此對(duì)相鄰的磁極也沒有磁通泄漏。
通過做成這樣的結(jié)構(gòu)，即通過做成把轉(zhuǎn)子127兩側(cè)的磁鐵136、136形成N極和S極的對(duì)，使磁路成為一個(gè)的結(jié)構(gòu)，能夠用非磁性金屬體138沿著轉(zhuǎn)子127的圓周方向結(jié)合相鄰的磁極，從而產(chǎn)生不需要現(xiàn)有構(gòu)造的鐵的磁路，即使轉(zhuǎn)子127的軸發(fā)生偏心，在轉(zhuǎn)子127整體中計(jì)算上也不發(fā)生磁引力的作用效果。另外，產(chǎn)生不需要上述構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)機(jī)中所需要的在圓周方向相鄰的磁極之間的轉(zhuǎn)子磁軛的作用效果。
圖35表示具體的實(shí)施形態(tài)。如圖所示，在轉(zhuǎn)子127的兩側(cè)分別具有定子131。轉(zhuǎn)子127設(shè)置在沿著整個(gè)圓周設(shè)置了N極和S極的磁鐵136、136的非磁性金屬體138的上表面上。在轉(zhuǎn)子127的圓周方向上，在相互鄰接的磁鐵136、136(磁鐵單元137)之間，用非磁性金屬體138結(jié)合。這時(shí)，如果代替非磁性金屬體138，用磁性金屬體連接轉(zhuǎn)子127兩側(cè)的磁鐵136、136，則兩側(cè)的磁鐵136、136之間的磁阻減少。該轉(zhuǎn)子127兩側(cè)的磁鐵136、136之間的磁性金屬由于處在與轉(zhuǎn)子127兩側(cè)的磁鐵136、136相同的磁路上，因此其作用與圖31構(gòu)造的圓周方向上存在的鐵的磁路不同，不觸及到本發(fā)明的原理。
理論上，如上述(6)式和(7)式所示，在轉(zhuǎn)子127兩側(cè)的磁鐵136、136中發(fā)生的磁引力相同。然而，實(shí)際上，一般磁通為了降低磁通密度，具有在空間中擴(kuò)展的性質(zhì)，由于定子131存在于圓周方向，因此上述(6)式和(7)式的磁極面積的常數(shù)k在轉(zhuǎn)子127接近的一側(cè)和遠(yuǎn)離的一側(cè)不同。在接近的一側(cè)k增大，在遠(yuǎn)離的一側(cè)減小。因此，接近一側(cè)的磁引力比遠(yuǎn)離一側(cè)的大。該二次現(xiàn)象沒有直接觸及本發(fā)明的原理，而圖36中表示出包括該二次現(xiàn)象在內(nèi)的由磁引力的有限元法計(jì)算的基于磁場(chǎng)分析的磁引力的計(jì)算結(jié)果。該計(jì)算是把圖32的構(gòu)造和圖35兩側(cè)的磁鐵尺寸和間隙取為相同，使圖32的圓周方向的相鄰磁極之間的鐵的轉(zhuǎn)子磁軛為磁鐵寬度的一半進(jìn)行的。該結(jié)果也表示出圖35所示的構(gòu)造的磁引力比以往構(gòu)造的情況小。
這樣，在本實(shí)施形態(tài)中，如果成對(duì)構(gòu)成轉(zhuǎn)子127兩側(cè)的磁極，則在相同的磁路上，兩側(cè)的磁鐵136、136動(dòng)作，即使發(fā)生轉(zhuǎn)子127的偏心，兩側(cè)的磁鐵136、136的磁引力平衡，在轉(zhuǎn)子127整體中的力為0，并且在計(jì)算上不發(fā)生使轉(zhuǎn)子127移動(dòng)的力。另外，由于把磁鐵136、136安裝在相同的磁路上，因此不需要在以往構(gòu)造的考慮中所需要的相鄰磁極之間的轉(zhuǎn)子磁軛，起到能夠降低轉(zhuǎn)子127的重量和降低轉(zhuǎn)子127的徑向?qū)挾鹊男Ч?br> 以下，參照?qǐng)D37～圖44說明本發(fā)明的永久磁鐵的排列構(gòu)造的實(shí)施形態(tài)。在以下的實(shí)施形態(tài)中，說明把本發(fā)明的永久磁鐵的排列構(gòu)造適用在磁上浮方式中的情況。而該永久磁鐵的排列構(gòu)造不限于該情況，還能夠適用在把多個(gè)永久磁鐵排列成使得相同極性成為相同朝向時(shí)的各種結(jié)構(gòu)中。圖37表示在兩側(cè)具有定子的轉(zhuǎn)子的磁上浮的構(gòu)造，在與前面的實(shí)施形態(tài)同樣的原動(dòng)機(jī)單元153中，在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)子151的兩側(cè)具有定子152，該轉(zhuǎn)子151成為用磁上浮構(gòu)造J10上浮的構(gòu)造。該磁上浮構(gòu)造J10由轉(zhuǎn)子151一側(cè)的永久磁鐵154、固定在臺(tái)156一側(cè)的固定側(cè)的永久磁鐵155構(gòu)成，永久磁鐵154與永久磁鐵155的相對(duì)面成為相互排斥的N極或者S極。
如圖37所示，在兩側(cè)具有定子152的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子151被水平設(shè)置，沿著圓周方向分布配置。這種構(gòu)造的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子151如上述那樣由于能夠水平設(shè)置，因此能夠通過永久磁鐵154、155進(jìn)行磁上浮。而在永久磁鐵154、155的操作時(shí)，即使附著在所接近的磁性金屬上，也能夠脫離?；蛘?，在預(yù)定的位置經(jīng)過鋁等非磁性金屬體，安裝了永久磁鐵154、155以后，需要卸下該鋁材等。為了安裝永久磁鐵154、155，需要鋁材等，需要為了安裝而不能夠有效利用的空間。
另外，在根據(jù)永久磁鐵154、155的斥力使得磁上浮的狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子151移動(dòng)時(shí)，固定一側(cè)與旋轉(zhuǎn)一側(cè)需要無間隙地安裝大量的磁鐵(永久磁鐵154、155)。高性能磁鐵在最大尺寸上存在限制，需要多個(gè)。如圖38所示，為了進(jìn)行磁上浮，需要分別橫向配置相同極性的磁鐵(永久磁鐵154、155)。圖38中，把移動(dòng)側(cè)永久磁鐵154的間隙一側(cè)作為N極，把固定側(cè)永久磁鐵155的間隙一側(cè)作為S極，得到斥力。
然而，如圖39所示，如果使具有相同方向的磁極面的磁鐵的側(cè)面接近，則發(fā)生斥力，不容易并列設(shè)置安裝，需要大量的人力進(jìn)行固定。即，圖39表示使高性能的磁鐵A與磁鐵B接近時(shí)的兩個(gè)磁鐵A、B的流體的磁通分布狀態(tài)，即使磁鐵A與磁鐵B接近，在端部，由于從相同的N極發(fā)生的磁通(圖中的端部的漏磁通)接近(由于磁通沒有鏈交)因此發(fā)生斥力。從而，難以接近保持兩個(gè)磁鐵A、B。
另外，圖40表示放置于空氣中的高性能磁鐵A、B的斥力(把磁鐵A固定時(shí))的說明圖，把兩個(gè)磁鐵A、B的厚度取為5mm，長(zhǎng)度取為20mm，寬度取為10mm，在使磁鐵B吸附到磁鐵A的端面上的情況下，作用在磁鐵B上的斥力是大約30N，用人的手長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)保持非常困難。
另外，為了分解維修總體設(shè)備，在卸下磁鐵固定用的非磁性材料的作業(yè)方面也需要時(shí)間，使得所設(shè)置的磁鐵不會(huì)由于該斥力而飛出。進(jìn)而，如果不是使用設(shè)備有效地在工廠進(jìn)行，而是在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施該安裝和分解作業(yè)，則更需要時(shí)間。這樣，為了把高性能磁鐵組裝到設(shè)備(風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)等)中，在安裝作業(yè)中需要時(shí)間。
這樣高性能磁鐵安裝時(shí)的作業(yè)性的惡化在于因?yàn)樵摯盆F是高性能，因此磁通泄漏到空氣中，與所接近的磁性體之間發(fā)生引力。由于朝向所計(jì)劃的方向的磁通與磁性體之間發(fā)生引力，或者為了上浮在磁鐵之間的斥力也是使用高性能磁鐵的目的，因此該磁通產(chǎn)生的引力的對(duì)策在性能上是需要的，不成為問題。然而，通過預(yù)定方向以外的磁鐵側(cè)面的磁通是漏磁通，如果能夠防止該漏磁通與所接近的磁性體產(chǎn)生不需要的引力，或者與朝向相同方向的磁鐵之間產(chǎn)生不需要的斥力，則能夠提高作業(yè)性。
如果永久磁鐵安裝到鐵這樣的磁性體上，則降低位于該磁性體外側(cè)的磁性體的引力，這是眾所周知的事實(shí)。根據(jù)該事實(shí)，例如，如果單純以用數(shù)cm厚的鐵從側(cè)面包圍1cm立方的磁鐵，則雖然不發(fā)生不需要的引力，但是增加作業(yè)場(chǎng)內(nèi)的搬運(yùn)的重量，反而使作業(yè)性差。另外，如圖41所示，如果在用磁性體158包圍的磁鐵的構(gòu)件上配置其它的高性能磁鐵，則發(fā)生很大的引力，為了把它們分離需要非常大的力。
即，圖41表示在磁鐵A的側(cè)面安裝磁性體158時(shí)的端部的磁通分布，在磁鐵A的側(cè)面安裝了磁性體158時(shí)，磁鐵B的端部的磁通侵入到該磁性體158中，產(chǎn)生引力。另外，圖42表示放置在空氣中的高性能磁鐵A與磁鐵B之間夾住磁性體158時(shí)的引力。在該圖42中，在兩個(gè)磁鐵A、B都取為厚度5mm，長(zhǎng)度20mm，寬度10mm，磁性體158取為厚度5mm，長(zhǎng)度1mm，寬度10mm時(shí)，磁鐵B從磁性體158一側(cè)受到的引力是大約30N，如果要從磁性體158分離磁鐵B則需要很大的力。因此，分離兩個(gè)磁鐵A、B很困難。
反之，在排斥形的磁上浮中，安裝在磁鐵側(cè)面的磁性體如果從磁鐵表面突出，則在該部分表面中集中對(duì)方磁鐵的磁通，導(dǎo)致降低上浮用的斥力。
從而，安裝在當(dāng)使相同磁極面之間的高性能磁鐵接近時(shí)，斥力和引力減小那樣的磁鐵側(cè)面上的磁性體或者包圍磁鐵側(cè)面的磁性體的結(jié)構(gòu)謀求沿著磁鐵緊密排列的厚度很薄的磁性體成為一個(gè)課題。
在相同的磁極面之間，如果使高性能永久磁鐵接近，則將相互排斥，另外，如果在高性能磁鐵上安裝磁性體則相互吸引而不分離。如果使用磁性體發(fā)生該排斥和吸引的兩種狀態(tài)，則即使緊密排列相同磁極面的高性能磁鐵也不發(fā)生排斥和吸引。因此，如圖43所示，如一部分磁通沿著磁鐵側(cè)面的磁性體160的外側(cè)泄漏那樣，使磁性體160的高度比磁鐵的厚度短。
而且，如圖44所示，在高性能磁鐵A與B之間用側(cè)面把切開一部分的磁性體160夾在中間。高性能磁鐵A、B的漏磁通從該磁性體160的不足高度的部分泄漏的磁通相互排斥，發(fā)生斥力，在磁性體160的部分中，成為磁性體160相互吸引到高性能磁鐵A、B的狀態(tài)。從而，通過磁場(chǎng)分析，由于能夠依照該磁鐵A、B適當(dāng)設(shè)定磁性體160的高度和厚度使斥力和引力平衡，因此能夠解決課題。
這樣，把比高性能磁鐵A、B的厚度短的磁性體160安裝在磁鐵A、B的側(cè)面，通過在這方面下功夫，產(chǎn)生使相互鄰接的磁鐵A、B的斥力和引力平衡的作用。另外，磁性體160的長(zhǎng)度比磁鐵A、B的長(zhǎng)度小，磁鐵也是緊密排列的狀態(tài)。進(jìn)而，磁性體160從磁鐵A、B的面向內(nèi)側(cè)拉入，具有來自磁上浮的磁鐵154和固定一側(cè)的磁鐵155的磁通集中在該部分中的作用，對(duì)于磁上浮不會(huì)帶來惡劣影響。
圖44表示具體的實(shí)施形態(tài)，如圖所示，在磁鐵A、B的側(cè)面安裝比磁鐵A、B的厚度短的磁性體160。另外，這時(shí)的磁性體160的長(zhǎng)度是大約1mm，比磁鐵A、B的長(zhǎng)度20mm短。從而，接近于多個(gè)磁鐵緊密排列的狀態(tài)。圖44表示在該磁鐵的排列下，進(jìn)行磁場(chǎng)分析的計(jì)算結(jié)果。
把比磁鐵A、B的厚度5mm短1.2mm的磁性體160(厚度3.8mm，長(zhǎng)度1mm，寬度10mm)安裝在磁鐵A的側(cè)面時(shí)的作用在磁鐵B上的力是引力，大約是1N。該力與沒有用磁性體160連接圖44所示的相同大小的磁鐵A和磁鐵B時(shí)的大約30N的斥力(圖40)小。另外，比存在與磁鐵的厚度相同高度的磁性體時(shí)的大約10N的引力(圖42)小。從而，如該實(shí)施形態(tài)所示，通過存在比磁鐵的厚度短的磁性體160，則容易設(shè)置磁鐵，特別是作為斥力對(duì)策，不需要固定磁鐵的構(gòu)造物。
這樣在本實(shí)施形態(tài)中，把比高性能磁鐵A、B(永久磁鐵154、155)的厚度短的磁性體160安裝在該磁鐵A、B的側(cè)面，降低相鄰接的磁鐵A、B的斥力和引力，因此容易進(jìn)行磁鐵A、B(永久磁鐵154、155)的安裝作業(yè)，能夠縮短現(xiàn)場(chǎng)的組裝作業(yè)時(shí)間。另外，由于降低了磁鐵A、B之間的引力，因此容易進(jìn)行發(fā)電機(jī)的分檢維修作業(yè)。進(jìn)而，作為磁鐵A、B之間的斥力對(duì)策，不需要固定磁鐵A、B的構(gòu)造物，能夠起到以上的各種效果。
另外，使在圖38所示的移動(dòng)一側(cè)的多個(gè)永久磁鐵154之間存在圖44所示結(jié)構(gòu)的磁性體160。另外，同樣，磁性體160也介于固定一側(cè)的多個(gè)永久磁鐵155之間。
接著，參照?qǐng)D45～51，說明本發(fā)明的電/力變換裝置的第3形態(tài)的實(shí)施形態(tài)。圖45表示風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的前面的實(shí)施形態(tài)中的圖21所示的那樣的具有在兩側(cè)存在磁極的轉(zhuǎn)子的發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖，由在兩側(cè)具有永久磁鐵163的轉(zhuǎn)子164、支撐該轉(zhuǎn)子164的軸承部分165、支撐該軸承部分165的臺(tái)166、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子164的葉輪12等構(gòu)成的原動(dòng)機(jī)部分167、與轉(zhuǎn)子164的永久磁鐵163相對(duì)的定子170構(gòu)成。另外，代替上述軸承部分165，也可以采用由上述的永久磁鐵等產(chǎn)生的磁上浮構(gòu)造。
在轉(zhuǎn)子164的兩側(cè)具有定子170的發(fā)電機(jī)中，即使在外側(cè)和內(nèi)側(cè)的定子繞組上幾何學(xué)地配置繞組，也如圖46所示，轉(zhuǎn)子164的內(nèi)側(cè)與外側(cè)的磁通分布不同，有可能在外側(cè)的定子170a與內(nèi)側(cè)的定子170b中的U相、V相、W相的發(fā)生電壓的波形和峰值以及相位中產(chǎn)生差異。
圖46表示轉(zhuǎn)子164的磁鐵163的外側(cè)定子170a與內(nèi)側(cè)定子170b的距離，是為了說明磁鐵163的磁通分布在外側(cè)定子170a與內(nèi)側(cè)定子170b中不同而用距離差示出的圖。圖46中，當(dāng)把磁鐵163做成立方體時(shí)，磁鐵163與外側(cè)定子170a以及內(nèi)側(cè)定子170b的距離在各部位如下a磁鐵163的一端與外側(cè)定子170a的距離b磁鐵163的中央部分與外側(cè)定子170a的距離c磁鐵163的另一端與外側(cè)定子170a的距離d磁鐵163的一端與內(nèi)側(cè)定子170b的距離e磁鐵163的中央部分與內(nèi)側(cè)定子170b的距離f磁鐵163的另一端與內(nèi)側(cè)定子170b的距離這時(shí)，關(guān)于磁鐵163與外側(cè)定子170a的內(nèi)徑的距離如下b＞a，b＞c，a＝c關(guān)于內(nèi)側(cè)定子170b的外徑如下d＞e，f＞e，d＝f另外，如果設(shè)b＝e，則成為a＜b＜d。
在磁鐵163的每個(gè)部位，磁路長(zhǎng)度不同，則在外側(cè)定子170a與內(nèi)側(cè)定子170b中磁通分布不同。圖47表示該磁通分布的推斷。
圖47a表示外側(cè)定子170a的磁通密度分布，圖47b表示內(nèi)側(cè)定子170b的磁通密度分布。如圖46所示，在外側(cè)定子170a與內(nèi)側(cè)定子170b之間的間隙中，由于根據(jù)磁鐵163的部位，磁路長(zhǎng)度不同，因此在兩個(gè)定子170a、170b中，磁通密度分布如圖47所示那樣不同。
如圖47所示，推斷外側(cè)定子170a的磁通密度分布是梯形，內(nèi)側(cè)定子170b的磁通密度分布是三角形。從而，推測(cè)外側(cè)定子170a與內(nèi)側(cè)定子170b的繞組中感應(yīng)的電壓的峰值和波形不同，外側(cè)定子170a和內(nèi)側(cè)定子170b的電壓的峰值和波形不同有可能使兩個(gè)定子170a、170b的感應(yīng)電壓的基波成分的相位也不同。
另外，在轉(zhuǎn)子164的兩側(cè)具有定子170a的發(fā)電機(jī)中，在橫切外側(cè)和內(nèi)側(cè)繞組的磁通密度B相同的情況下，當(dāng)把外側(cè)定子170a的發(fā)生電壓記為e1，內(nèi)側(cè)定子170b的發(fā)生電壓記為e2時(shí)，用以下的公式表示e1＝B·l·v1e2＝B·l·v2其中，符號(hào)l表示繞組的長(zhǎng)度，v1、v2表示橫切外側(cè)和內(nèi)側(cè)繞組的磁通的速度。
這時(shí)，是v1＝v2·r1/r2。其中，r1是外側(cè)定子170a的內(nèi)徑，r2是內(nèi)側(cè)定子170b的外徑。
這樣，在轉(zhuǎn)子164的兩側(cè)具有定子170的發(fā)電機(jī)中，由于橫切繞組的磁通的速度在外側(cè)和內(nèi)側(cè)不同，因此發(fā)生電壓不同。另外，在上述中，雖然外側(cè)和內(nèi)側(cè)的定子繞組部分中的磁通密度取為相同，但是如上所述，磁通密度實(shí)際上也不同。如果單純地把它們接線，則在外側(cè)和內(nèi)側(cè)的繞組中之間有可能流過循環(huán)電流，有可能產(chǎn)生不需要的損失，產(chǎn)生更大的溫升。
如果在這里進(jìn)行一些彌補(bǔ)，則由于以往的一般發(fā)電機(jī)在轉(zhuǎn)子的外徑一側(cè)配置定子，因此如果沿著圓周方向幾何形、周期性地配置定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的磁極，則由于U相、V相、W相的發(fā)生電壓處在單側(cè)的相同圓周方向，因此難以發(fā)生相位差。
進(jìn)而，一般在使用了永久磁鐵的發(fā)電機(jī)中，在轉(zhuǎn)子磁極因偏心而接近的一側(cè)，由于間隙的尺寸變得狹窄，因此磁鐵的消耗安匝減少，磁勢(shì)的平衡被破壞，在接近的一側(cè)，與接近前狀態(tài)的磁勢(shì)相比較，接近了時(shí)，定子表面的磁通密度增大，磁通密度高的區(qū)域擴(kuò)展。另外，遠(yuǎn)離一側(cè)的磁通密度降低，其面積也狹窄。從而，在轉(zhuǎn)子作用的磁引力中，產(chǎn)生差異，在接近磁極的一側(cè)進(jìn)一步產(chǎn)生偏心。對(duì)此，在轉(zhuǎn)子的左右具有磁極，在轉(zhuǎn)子的兩側(cè)具有定子的該發(fā)電機(jī)中，關(guān)于磁極構(gòu)造進(jìn)行對(duì)策，在降低差異方面下了功夫，而如圖46以及圖47所示，關(guān)于磁通密度分布由于本質(zhì)上不均勻，因此有可能更接近偏心一側(cè)。
如果匯總在轉(zhuǎn)子164的兩側(cè)具有定子170的發(fā)電機(jī)的問題則如下所示。
(1)在外側(cè)和內(nèi)側(cè)的定子170的發(fā)生電壓的大小以及波形、相位中產(chǎn)生差異。從而，如果把各個(gè)定子繞組接線，則在兩個(gè)定子170a、170b之間流過循環(huán)電流，經(jīng)常發(fā)生損失。
(2)在轉(zhuǎn)子164的偏心時(shí)，由于在偏心了的一側(cè)有可能進(jìn)一步偏心，有可能在兩側(cè)的定子170a、170b的發(fā)生電壓中進(jìn)一步產(chǎn)生差異。
由于該原因在于磁鐵163的形狀，因此進(jìn)行該磁通密度分布的分析，能夠決定與磁通密度分布適宜的磁鐵形狀，然而如果考慮到解析所需要的時(shí)間和費(fèi)用、用于制作適宜的磁鐵形狀的模具等費(fèi)用則很不經(jīng)濟(jì)。另外，關(guān)于轉(zhuǎn)子164偏心時(shí)的發(fā)生電壓的問題，由于考慮到在正常形態(tài)的磁鐵形狀下也不能夠應(yīng)對(duì)，因此并不僅是磁鐵一側(cè)能夠解決的問題。
從而，作為要解決的課題需要在定子繞組一側(cè)謀求降低起因于磁通中密度分布的差異的發(fā)生電壓的差異和磁引力。在定子繞組一側(cè)尋求解決對(duì)策成為一個(gè)課題。
作為用于解決的課題的方法，由于問題是由于兩側(cè)定子的磁通密度分布不同而發(fā)生的，因此可以考慮該分布的差異，纏繞定子繞組，發(fā)生電壓。該發(fā)電機(jī)由于在兩側(cè)具有定子繞組，因此如果使同相的定子繞組交差，則定子繞組的發(fā)生電壓在不偏心的正常狀態(tài)下相同。這時(shí)，即使有轉(zhuǎn)子164的偏心，如果是與正常狀態(tài)相同的發(fā)生電壓，則能降低偏心的程度?？梢栽诙ㄗ永@組進(jìn)行這樣的交差。
在永久磁鐵的情況下，磁鐵的磁通密度由磁鐵的磁路的消耗安匝和定子的電樞反作用決定。其中，磁路的消耗安匝如圖46所示，大部分由定子170a、170b與磁鐵163之間的間隙的大小決定。圖48中用磁鐵163與定子170a、170b之間的間隙的尺寸研究發(fā)生了轉(zhuǎn)子164的偏心時(shí)的兩個(gè)定子170a、170b中的磁通密度。
圖48是研究轉(zhuǎn)子164偏心時(shí)的磁通密度的大小和關(guān)于繞組排列的轉(zhuǎn)子164一側(cè)的磁鐵163的外側(cè)定子170a與內(nèi)側(cè)定子170b的距離(間隙)用的圖，該圖中，當(dāng)把磁鐵163做成立方體時(shí)，磁鐵163與定子170a、170b的距離在各部位如下。這里為了方便，把磁鐵163的號(hào)碼作為磁鐵1、磁鐵2、磁鐵3進(jìn)行說明，a1、a2、a3的1、2、3的腳注與這些磁鐵1～3的號(hào)碼相對(duì)應(yīng)。
a磁鐵的一端與外側(cè)定子170a的距離b磁鐵的中央部分與外側(cè)定子170a的距離c磁鐵的另一端與外側(cè)定子170a的距離d磁鐵的一端與內(nèi)側(cè)定子170b的距離e磁鐵的中央部分與內(nèi)側(cè)定子170b的距離f磁鐵的另一端與內(nèi)側(cè)定子170b的距離轉(zhuǎn)子164偏心時(shí)的磁鐵163與定子170a、170b的距離的大小順序如下。
a1＜b1＜c2＜a2＜b2＜e2＜d2＜f2＜e1＜d1另外，a1＝c1，d1＝f1，f2＝d3，e2＝e3，d2＝f3從而，偏心時(shí)，定子170a、170b與磁鐵163的各部位的磁通密度的順序與上述相反。
a1＞b1＞c2＞a2＞b2＞e2＞d2＞f2＞e1＞d1圖49表示定子繞組172的排列，按照u-z-v-x-w-y的相序配置定子繞組172。按照該順序排列了外側(cè)定子170a的定子繞組172時(shí)，如圖49所示，在轉(zhuǎn)子164上安裝了磁極(磁鐵163(磁鐵2、磁鐵1、磁鐵3))的情況下，內(nèi)側(cè)定子170b的定子繞組172的排列有u-z-v-x-w-y的相序和x-w-y-u-z-v的相序。圖49表示該定子繞組172排列時(shí)的磁鐵163的位置和間隙部分的位置a、b、c、d、e、f。
圖50表示磁鐵163的位置和磁通密度的大小，假設(shè)a1為10，b1為9，圖50針對(duì)磁鐵163的每個(gè)部位表示大小。這時(shí)，接近正常狀態(tài)的間隙距離由于是d2和f3，因此在正常狀態(tài)下，磁通密度也能夠假定為是4。如圖50所示，根據(jù)相來判斷感應(yīng)電壓不同。如果把轉(zhuǎn)子164發(fā)生了偏心的情況也考慮在內(nèi)，則不能夠把兩側(cè)的定子繞組172單純地交差。
根據(jù)圖49以及圖50的模型圖，圖51中按照與定子繞組172的相序的關(guān)系表示外側(cè)的定子繞組172a與內(nèi)側(cè)的定子繞組172b交差時(shí)的發(fā)生電壓(總計(jì)的磁通密度)的評(píng)價(jià)。另外，定子繞組172的交差在同相之間進(jìn)行。根據(jù)上述，在進(jìn)行定子繞組172的交差的情況下，有偏心時(shí)的發(fā)生電壓與外側(cè)的定子繞組172a的相序和內(nèi)側(cè)的定子繞組172b的相序有關(guān)。這時(shí)，由于正常狀態(tài)是8，因此各相的發(fā)生電壓具有接近8的狀態(tài)的相序，即，在x-w-y-u-z-v的情況下，作為整體沒有大的發(fā)生電壓，在定子繞組172中流過的電流也很小。在定子繞組172的u-z-v-x-w-y的排列時(shí)發(fā)生電壓大，定子繞組172中流過的電流也大。
圖52把外側(cè)定子繞組172a的排列取為u-z-v-x-w-y，把內(nèi)側(cè)的定子繞組172b的排列取為x-w-y-u-z-v，使這些繞組的排列相對(duì)，在各同相之間使繞組交差。圖53表示向外側(cè)定子170a和內(nèi)側(cè)定子170b的定子繞組172的具體接線方法，該圖中，相序在外側(cè)和內(nèi)側(cè)改變180°。
這樣，按照伴隨著兩個(gè)定子170a、170b的磁通分布的差異產(chǎn)生的感應(yīng)電壓的差異，通過使轉(zhuǎn)子164的磁極對(duì)兩側(cè)的定子繞組172交差，防止在兩側(cè)定子繞組172中經(jīng)常流動(dòng)的循環(huán)電流，使兩側(cè)的定子170a、170b的發(fā)生電壓成為相同，能夠使負(fù)載電流的流動(dòng)均等，通過使負(fù)載時(shí)的磁通分布在兩側(cè)的定子170a、170b中相同，能夠降低磁引力。特別是，在把外側(cè)的定子繞組172a的排列取為u-z-v-x-w-y，把內(nèi)側(cè)的定子繞組172b的排列取為x-w-y-u-z-v，使這些繞組的排列相對(duì)，在各同相之間使定子繞組172交差，使發(fā)生電壓均等，能夠抑制在兩側(cè)的定子繞組172之間發(fā)生循環(huán)電流。
在上述的電/力變換裝置的實(shí)施形態(tài)中，使得每一種都能夠適用在風(fēng)力發(fā)電裝置中那樣，對(duì)于圓環(huán)形排列的轉(zhuǎn)子及其兩側(cè)的圓環(huán)形的定子進(jìn)行了說明，而左右一對(duì)定子也能夠排列成直線形或者曲折形曲線，在其之間使一定長(zhǎng)度的移動(dòng)子行走。由此，成為線性發(fā)電機(jī)。另外，在上述的實(shí)施形態(tài)中，說明了使用于風(fēng)力發(fā)電用的發(fā)電機(jī)的情況，但也能夠作為利用了其它動(dòng)力的發(fā)電機(jī)加以利用。反之，通過在定子的繞組中流過交流，還能夠作為電動(dòng)機(jī)加以利用。作為電動(dòng)機(jī)利用的情況下，作為旋轉(zhuǎn)型的交流電動(dòng)機(jī)能夠在動(dòng)力源中使用。另外，在作為線性電動(dòng)機(jī)使用的情況下，能夠用作為各種傳送機(jī)、乘坐物、滑行車等游戲機(jī)的各種動(dòng)力源。
圖54表示在與圖14a、圖14b的葉輪12大致同樣的中心部分沒有軸也沒有軸承的葉輪173。也沒有放射形設(shè)置的橫葉片。另外，在圖14a、圖14b的葉輪12中，在支撐環(huán)的內(nèi)周設(shè)置縱葉片26，而在圖54的葉輪173中，用支撐環(huán)52、53連接多片縱葉片26的上端以及下端，作為整體構(gòu)成為籠型。該籠型的葉輪173能夠用框架的環(huán)18行走自由地支撐上端以及下端的支撐環(huán)52、53。在支撐環(huán)52、53以及支撐它們的環(huán)18上，分別設(shè)置圖12等所示的發(fā)電機(jī)。另外，也可以只在上或者下的一方設(shè)置發(fā)電機(jī)。即，在支撐環(huán)52、53和環(huán)18中，在一方上設(shè)置勵(lì)磁用磁鐵，在另一方上設(shè)置繞組群。
圖55所示的葉輪174與圖54的葉輪173幾乎相同，縱葉片26的上端附近以及下端附近貫通支撐環(huán)52、53，作為整體呈現(xiàn)籠型。該葉輪也沒有橫葉片或者中心部分的軸。而且，框架的環(huán)18設(shè)置成分別與縱葉片26的上端以及下端相對(duì)。
在上述實(shí)施形態(tài)中，在轉(zhuǎn)子(移動(dòng)子)的兩側(cè)配置定子，用框架或者固定在該框架上的環(huán)等固定，而如圖56a所示的發(fā)電單元180那樣，也可以位置調(diào)節(jié)自由地構(gòu)成繞組群(定子)32使其沿半徑方向(寬度方向)錯(cuò)開。例如，能夠使支撐圖21的繞組群32的支撐桿91、91a的位置移動(dòng)到半徑方向外側(cè)或者內(nèi)側(cè)，而且，通過構(gòu)成為能夠固定在所移動(dòng)的位置上，能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)如果進(jìn)行調(diào)節(jié)使得外側(cè)的繞組群32移動(dòng)到外側(cè)，內(nèi)側(cè)的繞組群32移動(dòng)到內(nèi)側(cè)，展寬定子與完整的間隙，則發(fā)電量減少。反之，如果進(jìn)行調(diào)節(jié)使間隙變窄，則發(fā)電量增加。另外，在圓環(huán)形排列了定子的情況下，隔開間隔預(yù)先排列多個(gè)定子。在移動(dòng)到半徑方向內(nèi)側(cè)的情況下，這些間隙縮小，然而在通常的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)沒有問題。另外，圖56的情況下圓環(huán)形地排列，而也能夠像通常的線性電動(dòng)機(jī)那樣直線形地排列。
另外，如圖56b所示的發(fā)電單元那樣，也可以沿著上下方向的位置調(diào)節(jié)自由地構(gòu)成繞組群(定子)32。這種情況下，如果錯(cuò)開定子與轉(zhuǎn)子的上下方向的位置，則能夠減少發(fā)電量，如果對(duì)準(zhǔn)上下方向的位置，則發(fā)電量增加。另外，也可以把圖56a的半徑方向(寬度方向)的位置調(diào)節(jié)與圖56b的上下方向的位置調(diào)節(jié)組合起來。這樣的位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以在組裝時(shí)調(diào)節(jié)，或者能夠在維修時(shí)調(diào)節(jié)，也可以構(gòu)成使得由電動(dòng)機(jī)等驅(qū)動(dòng)源通過遠(yuǎn)程操作進(jìn)行調(diào)節(jié)。在這種情況下，還能夠構(gòu)成為例如根據(jù)所需要的電力或者當(dāng)時(shí)的風(fēng)力自由地調(diào)節(jié)。
圖56c所示的發(fā)電單元181在中心部分的支撐框182的外側(cè)和內(nèi)側(cè)，分別具備在半徑方向可進(jìn)行位置調(diào)節(jié)地安裝了永久磁鐵(勵(lì)磁用磁鐵)31的轉(zhuǎn)子。這樣的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)能夠通過構(gòu)成為使例如設(shè)置在支撐框182上的楔形構(gòu)件183與設(shè)置在永久磁鐵31上的楔形構(gòu)件184滑動(dòng)自由地，而且能夠固定在進(jìn)行了位置調(diào)節(jié)的位置來實(shí)現(xiàn)。其中，還能夠使用螺絲等其它的位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。在構(gòu)成為能夠這樣調(diào)節(jié)端子的永久磁鐵31的寬度(厚度)的情況下，如果展寬繞組群(定子)32與轉(zhuǎn)子的永久磁鐵31的間隙則發(fā)電量降低，如果縮小則發(fā)電量增加。從而，能夠依照風(fēng)力的增減或者所需要的發(fā)電量的增減，調(diào)節(jié)發(fā)電量。
在圖23等所示的轉(zhuǎn)子中，采用在由疊層的硅鋼板57等構(gòu)成的芯的內(nèi)表面以及外表面上分別安裝永久磁鐵，用玻璃纖維強(qiáng)化樹脂固定成一體的結(jié)構(gòu)，而也可以如圖57所示，用一片永久磁鐵31兼做外側(cè)的永久磁鐵和內(nèi)側(cè)的永久磁鐵。在該轉(zhuǎn)子中，分別在平板形的上導(dǎo)軌圓板99和下導(dǎo)軌圓板102之間安裝保持框186，用該保持框保持永久磁鐵31。在保持框186的上下分別用焊接等固定吊桿97a，用螺帽97b把這些吊桿97a安裝到上導(dǎo)軌圓板99以及下導(dǎo)軌圓板102上。轉(zhuǎn)子185如圖57c所示，多角形地排列平角形的永久磁鐵31，用由玻璃纖維或者碳纖維等增強(qiáng)纖維增強(qiáng)了的纖維強(qiáng)化合成樹脂31a把它們固定成圓環(huán)形。而且，在鄰接的永久磁鐵31之間的纖維強(qiáng)化合成樹脂31a的部位上形成半徑方向的通孔，如圖57b所示，用螺栓187以及螺帽188固定在支撐框186上。另外，永久磁鐵31的排列如圖57c所示，排列成使得N極和S極交互朝外。
圖57a所示的薄型的轉(zhuǎn)子185由于用一片永久磁鐵兼做外側(cè)的永久磁鐵和內(nèi)側(cè)的永久磁鐵，因此能夠使發(fā)電能力不怎么降低而謀求大幅度減輕重量以及減少成本。另外，如圖57b所示，為了減少螺栓187以及螺帽188的突出，最好在保持框186上形成凹洼，螺栓187的頭或者螺帽188進(jìn)入到該部分中。另外，雖然上述吊桿97a、97a上下分開，但也能夠用使纖維強(qiáng)化合成樹脂31a貫通上下的一根吊桿等保持。
在圖57a等中，用保持框186保持永久磁鐵31的整個(gè)圓周，而也可以例如像圖58a所示那樣，用U字形的保持框186a、186a僅保持永久磁鐵31的上端和上端。另外，這些保持框還能夠用U字形的外框190保持。另外，如圖58b所示，也能夠通過經(jīng)由方管形的上墊片100以及下墊片101，用上導(dǎo)軌圓板99以及下導(dǎo)軌圓板102把永久磁鐵31的上端和下端夾在中間，來保持永久磁鐵31。
圖59a所示的轉(zhuǎn)子(或者移動(dòng)子)對(duì)于與圖57a所示的轉(zhuǎn)子185幾乎相同的中心部分，表里交互地粘貼了添加的永久磁鐵31。通過這樣設(shè)置添加的永久磁鐵31，雖然重量增加，但是能夠增加磁力，能夠謀求增加發(fā)電量。
圖59b是對(duì)于與圖58b的轉(zhuǎn)子相同的中心部分，在兩面粘貼永久磁鐵31，做成3列的情況。永久磁鐵31表面的磁極配置成S極和N極交互地出現(xiàn)在表面，而且，在表面一側(cè)與背面一側(cè)磁極相反。這種情況下也能夠用簡(jiǎn)易的結(jié)構(gòu)增大磁力，能夠增大發(fā)電量。
圖59c所示的轉(zhuǎn)子(或者移動(dòng)子)與圖56c的轉(zhuǎn)子幾乎相同，在支撐框182的表面以及背面上分別安裝永久磁鐵31。各側(cè)的永久磁鐵31排列成N極和S極交互出現(xiàn)在外側(cè)，在表面一側(cè)和背面一側(cè)排列成相互成為相反的磁極。該轉(zhuǎn)子(或者移動(dòng)子)也能達(dá)到減輕重量和增大發(fā)電量。圖59a、圖59b以及圖59c的每一個(gè)轉(zhuǎn)子最好都在永久磁鐵31的間隙以及表面上充填纖維強(qiáng)化合成樹脂形成為一體。
在上述的風(fēng)力發(fā)電裝置的實(shí)施形態(tài)中，機(jī)械地把葉輪與轉(zhuǎn)子(或者移動(dòng)子)緊密結(jié)合在一起，而也能夠用具有可撓性的索條或者「軟線」連接。這種情況下，能夠經(jīng)過索條把拉伸方向的驅(qū)動(dòng)力傳遞到轉(zhuǎn)子。另外，還能夠與支撐葉輪的橫葉片等的伸縮柔性地對(duì)應(yīng)。進(jìn)而，還能夠用環(huán)連接葉輪和轉(zhuǎn)子。各個(gè)環(huán)的一端轉(zhuǎn)動(dòng)自如地連接到葉輪上，另一端轉(zhuǎn)動(dòng)自由地連接到轉(zhuǎn)子(或者移動(dòng)子)上。在用軟線或者環(huán)柔軟地連接葉輪和轉(zhuǎn)子的情況下，在葉輪中設(shè)置橫葉片等輻條形的支撐構(gòu)件和軸承或軸，或者設(shè)置其它的導(dǎo)行機(jī)構(gòu)或者支撐機(jī)構(gòu)，使葉輪的中心穩(wěn)定。
圖60所示的電/力變換裝置190沿著圖57的轉(zhuǎn)子185的上下方向把構(gòu)造材料延伸作為圓柱形的旋轉(zhuǎn)板191的同時(shí)，在其旋轉(zhuǎn)板的上端附近以及下端附近設(shè)置滾柱導(dǎo)軌192。進(jìn)而，在旋轉(zhuǎn)板191的上部以及下部，與發(fā)電用的永久磁鐵31分開，單獨(dú)配置移動(dòng)側(cè)排斥磁鐵193、194。而且，在上側(cè)的移動(dòng)側(cè)排斥磁鐵193的內(nèi)側(cè)以及外側(cè)，配置上側(cè)的固定側(cè)排斥磁鐵195、195，在下側(cè)的移動(dòng)側(cè)排斥磁鐵194的內(nèi)側(cè)以及外側(cè)，配置下側(cè)的固定側(cè)排斥磁鐵196、196。各個(gè)排斥磁鐵通常用永久磁鐵構(gòu)成，而也可以是電磁鐵。固定側(cè)排斥磁鐵195、196分別用螺栓197以及螺帽198等螺旋構(gòu)造支撐以便能夠調(diào)整與旋轉(zhuǎn)板的191的間隔。
上述那樣構(gòu)成的電/力變換裝置190用滾柱導(dǎo)軌192幾乎確保旋轉(zhuǎn)中心，而實(shí)際上，需要在滾柱導(dǎo)軌192與旋轉(zhuǎn)板191的表面之間設(shè)置若干間隙，而且，如果在該狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)則將左右振動(dòng)。這種情況下，由于移動(dòng)側(cè)排斥磁鐵193、194被它們兩側(cè)的固定側(cè)排斥磁鐵195、196夾在中間，因此當(dāng)一方移動(dòng)了時(shí)，反方向的斥力增強(qiáng)，返回到原來的左右的力均衡的位置。從而進(jìn)行穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
圖60的電/力變換裝置190例如在圓柱形的旋轉(zhuǎn)板191的上端安裝葉片，能夠作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)使用(參照?qǐng)D12、圖21)。另外，反之通過在定子中流過交流，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，還能夠作為電動(dòng)機(jī)使用。進(jìn)而，也能夠在進(jìn)行直進(jìn)運(yùn)動(dòng)的線性電動(dòng)機(jī)車輛等中使用。在旋轉(zhuǎn)機(jī)的情況下能夠作為既可以設(shè)置也可以不設(shè)置中心軸的無芯旋轉(zhuǎn)機(jī)。
圖60的電/力變換裝置190中，在圓柱形的旋轉(zhuǎn)板191的內(nèi)側(cè)以及外側(cè)配置把繞組內(nèi)置的定子200以及固定側(cè)排斥磁鐵195、196，而如圖61所示的風(fēng)力發(fā)電機(jī)那樣，把旋轉(zhuǎn)板191做成挖去中間部分的圓板形(盤形)，能夠在其上下配置定子200以及固定側(cè)排斥磁鐵195、196。圖60的情況能夠減少半徑方向的空間，圖61的情況能夠減少上下方向的空間。另外，采用這種盤型的旋轉(zhuǎn)板的結(jié)構(gòu)也能夠在圖12或者圖21等的風(fēng)力發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)、旋轉(zhuǎn)機(jī)中使用。
在上述實(shí)施形態(tài)中，把定子200以及旋轉(zhuǎn)板191做成分別連續(xù)的圓環(huán)形，而把定子200配置成實(shí)質(zhì)上連續(xù)的情況下，旋轉(zhuǎn)板(移動(dòng)子)191也可以部分地設(shè)置在例如有葉片的部位。反之，在連續(xù)地設(shè)置旋轉(zhuǎn)板(移動(dòng)子)191的情況下，也可以部分地設(shè)置定子200。
圖63所示的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)子(電/力變換裝置)205把定子200與旋轉(zhuǎn)板(移動(dòng)子)191的間隔做成調(diào)整自由。上下定子200配置成通過導(dǎo)軌206不進(jìn)行旋轉(zhuǎn)而且沿著上下滑動(dòng)自由。而且，在定子200的背面一側(cè)固定螺旋軸207的同時(shí)，把該螺旋軸207用螺帽構(gòu)件208支撐到托架209上。由此，如果螺帽構(gòu)件208沿著一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，則螺旋軸207上升，定子200與旋轉(zhuǎn)板191的距離擴(kuò)大，如果沿著相反方向旋轉(zhuǎn)，則距離縮小。
進(jìn)而，在該實(shí)施形態(tài)中，把螺帽構(gòu)件208與鏈輪210構(gòu)成為一體，或者連接到鏈輪210，使得用圖64所示的鏈條211旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)該鏈輪210。鏈輪210與鏈條211的嚙合狀態(tài)對(duì)于所排列的多個(gè)鏈輪210，每隔一個(gè)從相反一側(cè)嚙合，鏈條211以所謂的曲折形或者鋸齒形行走。由此，嚙合率變高，從鏈條211到鏈輪210的力的傳遞效率高。
伴隨著鋸齒形配置鏈條211，上述螺旋軸207的螺絲針對(duì)每一個(gè)相鄰接的定子200，右螺絲與左螺絲交互排列。另外，不需要用一條鏈條211連接所有的定子200，可以針對(duì)每組適當(dāng)個(gè)數(shù)的定子配置一條鏈條211。
雖然在圖63中沒有表示，但對(duì)于下側(cè)的定子200也同樣構(gòu)成為用鏈輪和鏈條沿著上下方向位置調(diào)節(jié)自由。而且，上側(cè)的鏈輪210和下側(cè)的鏈輪同步，構(gòu)成為當(dāng)上側(cè)的定子200上升時(shí)下側(cè)的定子下降，上側(cè)的定子200下降時(shí)下側(cè)的定子200上升。各個(gè)鏈條211能夠用連接到未圖示的調(diào)整用電動(dòng)機(jī)上的驅(qū)動(dòng)用鏈輪等驅(qū)動(dòng)。另外，如圖63所示，使返回的鏈條211通過鏈輪210的側(cè)面，但也能夠通過下側(cè)用相同的鏈條211的環(huán)把上下鏈輪210進(jìn)行同步驅(qū)動(dòng)。
在上述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)205中，構(gòu)成為基于檢測(cè)風(fēng)力的傳感器，或者發(fā)電量的檢測(cè)器，例如電壓計(jì)或者電流器等電計(jì)量?jī)x，自動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)鏈條211的電動(dòng)機(jī)。即，當(dāng)風(fēng)力弱時(shí)或者發(fā)電量低時(shí)，使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，使定子200與旋轉(zhuǎn)板191的距離變大。如果定子200與旋轉(zhuǎn)板191的距離變大，則定子200的繞組與旋轉(zhuǎn)板191的磁鐵的相互作用減弱，發(fā)電能力減少。由此，基于發(fā)電的阻力減少，當(dāng)風(fēng)力弱時(shí)或者即使是旋轉(zhuǎn)的初期也易于旋轉(zhuǎn)。
另一方面，如果風(fēng)力增強(qiáng)或者發(fā)電量增大，則使調(diào)整用的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)使距離減小。如果定子200與旋轉(zhuǎn)板191的距離減小，則定子200的繞組與旋轉(zhuǎn)板191的磁鐵的相互作業(yè)加強(qiáng)，發(fā)電能力增多。由此，基于發(fā)電的阻力增強(qiáng)，但是在風(fēng)力大的情況下能夠繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。在圖63的風(fēng)力發(fā)電機(jī)205中，如上述那樣在旋轉(zhuǎn)的初期能夠平滑地旋轉(zhuǎn)，無論風(fēng)力強(qiáng)還是弱，都能夠有效地繼續(xù)發(fā)電。
另外，在定子200一側(cè)固定螺帽構(gòu)件208，在鏈輪210上安裝螺旋軸207也起到相同的作用效果。另外，代替螺旋-螺帽機(jī)構(gòu)，也能夠使用齒輪齒條機(jī)構(gòu)等其它的旋轉(zhuǎn)-直進(jìn)變換機(jī)構(gòu)。進(jìn)而，除去圖63那樣的水平盤形的風(fēng)力發(fā)電機(jī)以外，例如在采用圖56a、圖60等圓柱形轉(zhuǎn)子的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的情況下，也能夠采用與圖63相同的自動(dòng)地調(diào)節(jié)定子與轉(zhuǎn)子的間隔的調(diào)節(jié)裝置。
圖65的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)212具備串聯(lián)連接定子200的繞組213的串聯(lián)電路214、并聯(lián)連接的并聯(lián)電路215、選擇這些電路的繼電器或者斷路器等選擇單元216。而且，在旋轉(zhuǎn)的初期或者當(dāng)風(fēng)力弱時(shí)用并聯(lián)電路215發(fā)電，如果風(fēng)力增強(qiáng)則切換到串聯(lián)電路214。由此當(dāng)風(fēng)力弱時(shí)由于發(fā)電的電壓低因此風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)阻力減少，易于旋轉(zhuǎn)。反之如果風(fēng)力增強(qiáng)則由于發(fā)電的電壓高，因此發(fā)電效率高。
另外，圖65中，為了便于理解而沒有針對(duì)每一個(gè)相位區(qū)別繞組群，實(shí)際上與要發(fā)電的交流的形態(tài)一致，如圖1或圖49那樣，采用針對(duì)每一個(gè)相位進(jìn)行了區(qū)別的繞組群。
圖66構(gòu)成為在多個(gè)繞組中，把若干個(gè)繞組215a與其它繞組215b分離，特定的繞組215a能夠切換到取出所發(fā)電的電力的發(fā)電電路217或者反之加入電力作為電動(dòng)機(jī)利用的電動(dòng)機(jī)電路218。由此，在葉輪旋轉(zhuǎn)的初期或者風(fēng)力弱的情況下，使特定的繞組215a作為電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，強(qiáng)制地使葉輪旋轉(zhuǎn)。然后，當(dāng)旋轉(zhuǎn)快到某種程度時(shí)，或者當(dāng)風(fēng)力強(qiáng)時(shí)，把上述特定的繞組215a用于發(fā)電。由此，旋轉(zhuǎn)的初期變得平滑，如果轉(zhuǎn)數(shù)上升則發(fā)電效率提高。
圖67所示的發(fā)電裝置220具備沿著上下方向延伸的圓柱形的壁體221、配置在其內(nèi)部的氣流通道222中，根據(jù)上升氣流旋轉(zhuǎn)的葉輪223、設(shè)置在該葉輪的支撐單元224上的線形的發(fā)電機(jī)225(參照?qǐng)D70)。進(jìn)而在該實(shí)施形態(tài)中，在圓柱形的壁體221的上端，把受到橫風(fēng)旋轉(zhuǎn)的橫風(fēng)用葉輪226以及第2發(fā)電機(jī)227設(shè)置在一起。壁體221是圓柱形，在其內(nèi)表面沿著上下方向排列多個(gè)支撐單元224。各支撐單元224滑動(dòng)自由或者滾動(dòng)自由地支撐根據(jù)上述的上升氣流旋轉(zhuǎn)的葉輪223的周緣部分。另外，在壁體221的上端附近，設(shè)置滑動(dòng)自由或者滾動(dòng)自由地支撐橫風(fēng)用的葉輪226的周緣部分的支撐單元228。發(fā)電機(jī)225以及第2發(fā)電機(jī)227最好是線型發(fā)電機(jī)，而也可以是把旋轉(zhuǎn)軸作為輸入軸的通常的旋轉(zhuǎn)型的發(fā)電機(jī)。
上述橫風(fēng)用的葉輪226具備在上端以及下端的環(huán)形的支撐環(huán)231、排列在這些支撐環(huán)之間的多片縱葉片232。縱葉片232如圖68所示，沿著支撐環(huán)231排列，各個(gè)縱葉片232具備對(duì)于旋轉(zhuǎn)方向朝向相同方向的翼型的剖面。從而，縱葉片232如果從側(cè)方受到風(fēng)則沿著一個(gè)方向(例如箭頭P方向)旋轉(zhuǎn)。圖68的情況下，橫風(fēng)用的葉輪226的中心部分做成空洞，而也可以如想象線所示那樣，設(shè)置把縱葉片232之間連接起來的橫梁或者橫葉片233。進(jìn)而，還能夠在橫梁或者橫葉片的中心部分設(shè)置旋轉(zhuǎn)支撐軸234。在采用橫葉片233的情況下，最好采用通過旋轉(zhuǎn)受到了升力朝向的翼型剖面。
上述上升氣流用的葉輪223如圖67所示，具備環(huán)形的支撐環(huán)236和在其內(nèi)部放射形排列的橫葉片237。各橫葉片237以一定的傾斜角θ安裝到支撐環(huán)236上。另外如圖69所示，各個(gè)橫葉片237還可以擴(kuò)展成向外側(cè)擴(kuò)大寬度。在橫葉片237的中心部分，設(shè)置有把放射形延伸的橫葉片237的中心一側(cè)之間相互連接起來的中心棒238。但也可以省略中心棒238。另外，還可以用連接棒239把上下葉輪223的中心部分之間連接起來。在這種情況下，上下一系列葉輪223一起朝向相同的方向以相同的轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)。葉輪223在一臺(tái)發(fā)電裝置220中上下排列2～20個(gè)左右，根據(jù)情況有時(shí)排列幾十個(gè)左右。在采用中心棒238或者連接棒239的情況下、可以把旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機(jī)的輸入軸連接到它們上。
進(jìn)而，在圖67的發(fā)電裝置220中，在壁體221上設(shè)置開閉自由的窗或門240。窗240既可以是滑動(dòng)窗也可以是用合頁開閉的窗。窗240最好設(shè)置在上下葉輪220的中間部分。另外，也可以集中設(shè)置在壁體221的下部分中，而不設(shè)置在上部分中。窗240沿著圓周方向配置在幾個(gè)位置，使其能夠單獨(dú)開閉。窗的開閉用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)等進(jìn)行，通常從操作室等通過遙控進(jìn)行開閉。另外，也可以在檢測(cè)是否有風(fēng)，壁體外部的風(fēng)的風(fēng)速為理想的運(yùn)轉(zhuǎn)速度(例如從幾米/秒到20米/秒左右)下自動(dòng)地打開，當(dāng)下降到下限(例如幾米/秒)時(shí)以及超過了上限(例如20米/秒)時(shí)自動(dòng)地關(guān)閉。
發(fā)電裝置220的壁體221的外徑?jīng)]有特別限定，例如能夠取為幾米到幾十米，根據(jù)情況能夠取為幾千米左右。壁體221的高度也能夠取為幾十米到幾千米。
上述那樣構(gòu)成的發(fā)電裝置220在大氣中開放設(shè)置在壁體221內(nèi)部的氣流通道222的上端，下端附近通常也在大氣中開放。其中，能夠使上端以及下端用各個(gè)開閉式的門或者窗聯(lián)通/遮斷自由。而且，把上端以及下端在大氣中開放，中間的窗240預(yù)先關(guān)閉。這種情況下，根據(jù)上空的氣壓和地面附近的氣壓差，在氣流通道222中產(chǎn)生上升氣流。從而，多個(gè)葉輪223旋轉(zhuǎn)，使設(shè)置在支撐這些葉輪的支撐單元224上的線型的發(fā)電機(jī)225發(fā)電。所發(fā)電的電力經(jīng)過頻率調(diào)整裝置，使用通常的饋電線輸送到需要地區(qū)。另外，發(fā)電機(jī)225是直流的情況下，變換為適當(dāng)頻率的交流后送電?；谏鲜鰵鈮翰畹纳仙龤饬饔捎谂c是否有風(fēng)無關(guān)始終產(chǎn)生，因此確?；镜陌l(fā)電量。
進(jìn)而，在上述的發(fā)電裝置220中，當(dāng)有風(fēng)時(shí)，壁體221上端的橫風(fēng)用的葉輪226旋轉(zhuǎn)，第2發(fā)電機(jī)227發(fā)電。由此發(fā)電量增加。另外，在橫風(fēng)適當(dāng)大，發(fā)電效率比由氣壓差產(chǎn)生的上升氣流的情況高時(shí)，打開風(fēng)上側(cè)的窗240，把橫風(fēng)導(dǎo)入到氣流通道222內(nèi)。由此，導(dǎo)入到氣流通道222內(nèi)的橫風(fēng)轉(zhuǎn)換為上升氣流，發(fā)電效率增大。在風(fēng)向改變的情況下，進(jìn)行與其相對(duì)應(yīng)打開風(fēng)上側(cè)的窗240，關(guān)閉除此以外的窗240的控制。由此，即使風(fēng)向改變也能夠得到適當(dāng)?shù)陌l(fā)電量。如上所述，在該發(fā)電裝置220中，當(dāng)有風(fēng)時(shí)當(dāng)然能夠發(fā)電，即使在風(fēng)弱或者沒有風(fēng)時(shí)，也能夠確保適當(dāng)?shù)陌l(fā)電量。
作為上述支撐桿224以及發(fā)電機(jī)225，例如圖70所示的線型的構(gòu)件是適宜的。在該實(shí)施形態(tài)中，作為支撐單元224使用線性滑動(dòng)滾珠軸承。該線性滑動(dòng)滾珠軸承由固定側(cè)的線性導(dǎo)軌242、對(duì)于該導(dǎo)軌安裝成滑動(dòng)自由的多個(gè)滑塊243構(gòu)成。圓環(huán)形地配置線性導(dǎo)軌242使得在底座244連續(xù)，用螺栓242a固定?；瑝K234具備沿著行走方向排列的滾珠列33a。滾珠列243a在與線性導(dǎo)軌242接觸的行走一側(cè)的導(dǎo)軌槽和返回一側(cè)的導(dǎo)軌槽連續(xù)的無接頭形的導(dǎo)軌槽內(nèi)滾動(dòng)。線性導(dǎo)軌242以及滑塊243由在上表面具有切縫的蓋245包圍。
在滑塊243的上面上，經(jīng)過剖面U字形的支撐平板246以及墊片塊247固定旋轉(zhuǎn)平板248。旋轉(zhuǎn)平板248由螺栓248a以及支撐平板246下表面一側(cè)的螺帽248b安裝到支撐平板246上。在支撐平板246的上表面上安裝葉輪的支撐環(huán)(參照?qǐng)D67的符號(hào)236)。由此，葉輪能夠在線性導(dǎo)軌242形成的環(huán)形導(dǎo)軌的中心軸心系中旋轉(zhuǎn)。
在支撐平板246與蓋245之間安裝線型的發(fā)電機(jī)(線性發(fā)電機(jī))225。該發(fā)電機(jī)225由安裝在墊板塊247兩側(cè)的磁鐵250、從外側(cè)和內(nèi)側(cè)把該磁鐵夾在中間的安裝在蓋245的上表面上的一對(duì)繞組251構(gòu)成。磁鐵250通常使用永久磁鐵。但也可以是電磁鐵。各繞組251在由疊層了的硅鋼板等構(gòu)成的芯252的周圍纏繞了繞線。外側(cè)以及內(nèi)側(cè)的繞組251用螺栓253固定在蓋245上。在該螺栓253的上端分別旋轉(zhuǎn)自由地安裝導(dǎo)輥254。而且在螺栓248a中，安裝介于外側(cè)的導(dǎo)輥254與內(nèi)側(cè)導(dǎo)輥254之間的導(dǎo)軌平板255。該導(dǎo)軌平板255是與導(dǎo)輥254一起，用于適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)磁鐵250與繞組251的間隙。
上述發(fā)電機(jī)225的內(nèi)側(cè)以及外側(cè)分別用蓋256、257包圍。在這些蓋256、257和旋轉(zhuǎn)平板248的間隙中，設(shè)置用于防止灰塵侵入到發(fā)電機(jī)225內(nèi)部的迷宮式密封(labyrinth seal)258。
上述那樣構(gòu)成的線型的發(fā)電機(jī)225如果葉輪旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)平板248旋轉(zhuǎn)，則磁鐵250通過左右的繞組251之間。由此，在繞組251中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，能夠從繞組251的繞線端部取出電力。所取出的電力如上述那樣進(jìn)行送電。上述那樣的線型的發(fā)電機(jī)225不需要中心的旋轉(zhuǎn)軸，能夠在大范圍支撐葉輪的重量。因此，能夠穩(wěn)定地支撐葉輪的重量。例如，即使在圖67以及圖69的葉輪223具有數(shù)噸左右的情況下，摩擦力也很小，葉輪平滑地旋轉(zhuǎn)。另外，關(guān)于橫風(fēng)用的葉輪226最好使用同樣的線型的發(fā)電機(jī)。但也能夠在上升氣流用以及橫風(fēng)用的葉輪的中心設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸，設(shè)置通常的旋轉(zhuǎn)型的發(fā)電機(jī)。
上述發(fā)電裝置220的外壁221可以只是產(chǎn)生上升氣流的煙囪形，而如圖71以及圖72所示，還能夠與建筑物構(gòu)成為一體。在圖71的情況下，建筑物主體260是圓柱形，在其周圍隔開間隙261設(shè)置外壁221。而且，在建筑物主體260的周圍環(huán)形地配置葉輪223，使其受到通過間隙261的上升氣流。另外，在建筑物主體260是收容通信設(shè)備等的不需要窗的建筑物的情況下，或者設(shè)置在地下的情況下，外壁221也可以不透明。但在是人進(jìn)入的大廈等建筑物的情況下，外壁221最好由透明平板構(gòu)成。在用這種透明的平板構(gòu)成外壁221的情況下，最好在外壁221的表面或者內(nèi)表面上粘貼透過來自外部的紅外線而不透過來自內(nèi)部的紅外線的透明的薄膜。作為起到這種所謂溫室效應(yīng)的薄膜，例如可以舉出粘貼在溫室玻璃上的合成樹脂薄膜等。由此，在外壁221與建筑物主體260的縫隙261中蓄熱，易于發(fā)生上升氣流。
圖71所示的建筑物262在內(nèi)部具有圓柱形的空間263，在該空間263內(nèi)設(shè)置根據(jù)上升氣流旋轉(zhuǎn)的葉輪223。該建筑物262的內(nèi)部空間263構(gòu)成氣流通道，由此發(fā)生上升氣流使葉輪223旋轉(zhuǎn)。另外這種情況下建筑物主體成為權(quán)利要求范圍中所說的外壁。該建筑物262由于外部沒有用平板遮擋，因此呈現(xiàn)通常的外觀，在設(shè)置窗方面也是自由的。無論是圖71的建筑物主體260的情況還是圖72的建筑物262的情況，如果在氣流通道中開放建筑物換氣的空調(diào)機(jī)的排風(fēng)通道，則由于通過排出的暖氣產(chǎn)生上升氣流，因此能夠使葉輪223進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，有效地利用廢熱。從而，起到節(jié)省能源的效果。
在上述實(shí)施形態(tài)中，單獨(dú)設(shè)定上升氣流用的葉輪和橫風(fēng)用的葉輪，而也能夠如圖73所示，用一個(gè)葉輪兼作橫風(fēng)用和上升氣流用。該葉輪265在具備圖67以及圖68的縱葉片的橫風(fēng)用的葉輪226的葉片上加入了扭曲。即，各葉片266具有螺旋式輸送機(jī)的形態(tài)，如果從下方受到上升氣流，則沿著箭頭Q方向旋轉(zhuǎn)。另外，在受到橫風(fēng)的情況下，由于風(fēng)向上穿過，因此沿著與箭頭Q相反朝向旋轉(zhuǎn)。從而，如果代替圖67情況的橫風(fēng)用的葉輪226使用，則對(duì)于橫風(fēng)和來自下方的上升氣流風(fēng)的兩種風(fēng)旋轉(zhuǎn)。另外，如果風(fēng)向下穿過，則由于葉輪265沿著箭頭Q方向旋轉(zhuǎn)，因此在上升氣流和橫風(fēng)下進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)。進(jìn)而，該葉輪265對(duì)于開辟圖67那樣的窗240，接受橫風(fēng)類型的發(fā)電裝置220的上升氣流用的葉輪223也能采用。這種情況下，對(duì)于來自窗240的橫風(fēng)和上升氣流的兩種風(fēng)旋轉(zhuǎn)，因此效率高。
圖74的發(fā)電裝置267具備配置在外壁221上形成的開口268上，在沿著水平方向延伸的軸心系旋轉(zhuǎn)的葉輪269、通過該葉輪的旋轉(zhuǎn)發(fā)電的發(fā)電機(jī)。葉輪269的旋轉(zhuǎn)中心沿著外壁221，從而葉輪268的一部分葉輪位于外壁221的內(nèi)部，其它的葉輪露出到外壁221的外部。因此，根據(jù)沿著外壁221內(nèi)的氣流通道222流動(dòng)的上升氣流，葉輪269的內(nèi)側(cè)葉輪被向上壓，葉輪沿著箭頭Q方向旋轉(zhuǎn)。而且，如果在露出到外部的葉輪上淋上雨水，則葉輪269的外側(cè)葉輪被向下壓。從而，葉輪269進(jìn)一步沿著箭頭R方向旋轉(zhuǎn)。
在上述實(shí)施形態(tài)中采用圓柱形的氣流通道，而也能夠采用四角柱、六角柱等角柱形的氣流通道。另外，上述氣流通道是作為一重的通道，而也能夠采用同心狀地重疊的二重或者三重以上的通道。設(shè)置在這種情況下的外側(cè)氣流通道中的葉輪例如采用圖71所示的環(huán)形的葉輪223。另外，作為氣流通道還能夠采用構(gòu)成建筑物的管路，例如管形柱子的內(nèi)部。
圖75中，在圖2的發(fā)電系統(tǒng)10中，把腿15做成管，把該管制的腿15的內(nèi)部作為電流通道。在這些情況下，例如用多個(gè)鋼管形成建筑物的柱子或者發(fā)電系統(tǒng)10的腿15，在用這些柱子或者腿包圍的空間中建設(shè)建筑物或者發(fā)電系統(tǒng)10的同時(shí)，在各鋼管內(nèi)部配置葉輪223，使與葉輪223連接的發(fā)電機(jī)245發(fā)電。在這種情況下，由于鋼管制的柱子在太陽光下成為高溫，因此在鋼管內(nèi)產(chǎn)生上升氣流，發(fā)電效率高。設(shè)置幾根到幾十根鋼管使其包圍建筑物。
另外，在圖75的情況下，進(jìn)而在腿15的下部設(shè)置用于提高蓄熱作用的紅外線吸收片或者用透明的平板包圍的區(qū)域(熱吸收單元)270，使該熱吸收單元270與鋼管制的腿15的下部分連通。由此，在熱吸收單元中成為高溫的空氣沿著腿15內(nèi)的氣流通道上升，有效地發(fā)電。在采用鋼管這樣的細(xì)氣流通道的情況下，與圖70等線型的發(fā)電機(jī)相比較，有時(shí)采用以葉輪的中心軸為輸入軸的旋轉(zhuǎn)型的發(fā)電機(jī)更好。
在具有包括上述開閉自由的窗的柱形氣流通道的發(fā)電裝置的實(shí)施形態(tài)中，說明在臺(tái)風(fēng)等強(qiáng)風(fēng)時(shí)關(guān)閉窗，反之也可以打開所有的窗，使關(guān)閉窗的平板隱藏到強(qiáng)度高的骨架部分的背后。進(jìn)而，也可以通過由強(qiáng)度高的骨架部分、在覆蓋該骨架部分表面的通常位置與隱藏到骨架部分背后的躲避位置之間移動(dòng)自由地設(shè)置的壁板來構(gòu)成柱形的外壁。在這樣的實(shí)施形態(tài)中，在通常的使用狀態(tài)下用平板構(gòu)成成為上升氣流的通道外壁，在強(qiáng)風(fēng)的情況下使壁板躲避到骨架部分的背后，以便能夠通風(fēng)。如上所述，在構(gòu)成覆蓋窗的平板或者壁板的情況下，能夠用低強(qiáng)度的平板構(gòu)成壁。另外，在使平板躲避的情況下，由于葉輪暴露在強(qiáng)風(fēng)中，因此最好設(shè)置例如使用了油壓缸等的鎖定機(jī)構(gòu)，鎖定葉輪的旋轉(zhuǎn)。由此，能夠保護(hù)外壁以及葉輪不受強(qiáng)風(fēng)的破壞。
上述骨架的構(gòu)造例如與圖2所示的發(fā)電系統(tǒng)10的情況相同，能夠由沿著縱向延伸的多根支柱15、隔開預(yù)定的間隔沿上下方向配置的把支柱之間連接起來的環(huán)形的構(gòu)件16構(gòu)成。這種情況下，可以預(yù)先把環(huán)形的構(gòu)件16的上下方向的寬度擴(kuò)展到某種程度，把壁板隱藏在該環(huán)形構(gòu)件16的內(nèi)表面一側(cè)。另外，由于壁板做成折疊自由型或者能夠折疊收容型，能夠減小環(huán)形構(gòu)件16的寬度，擴(kuò)大開放時(shí)的開口，因此很理想。
在圖70的實(shí)施形態(tài)中，用線性滑動(dòng)滾珠軸承支撐葉輪的重量，同時(shí)限制旋轉(zhuǎn)中心，而還能夠與圖63的情況相同，利用磁鐵的斥力或者吸力支撐葉輪的重量。例如，在葉輪的支撐環(huán)和與該支撐環(huán)相對(duì)配置的環(huán)形的框架上，互相排斥那樣配置永久磁鐵，可用斥力支撐葉輪重量的全部或者大部分。在這種情況下，與使用電磁鐵情況相比較，由于不消耗過多的電力因此很理想。另外，還能夠把電磁鐵配置在框架一側(cè)或者葉輪一側(cè)，使雙方排斥。在這種情況下，通過調(diào)整在電磁鐵中流過的電流調(diào)整斥力，易于調(diào)整間隙。
進(jìn)而，還能夠在一方采用永久磁鐵，在另一方采用電磁鐵。在這種情況下，在葉輪一側(cè)采用永久磁鐵可使布線很容易。另外，通過在框架一側(cè)以及葉輪一側(cè)分別設(shè)置永久磁鐵的同時(shí)，在一方設(shè)置間隙調(diào)整用的弱的電磁鐵。在這種情況下，在框架一側(cè)配置電磁鐵可使布線很容易。通過這樣做，能夠減少使用電力，而且調(diào)整電磁鐵的電流，能夠容易地調(diào)整間隙的大小。特別是在長(zhǎng)期使用的情況下，永久磁鐵的斥力減弱，而通過增大電磁鐵的電流，能夠把間隙維持為最佳的狀態(tài)。另外，還能夠與磁鐵一起，共用輥或者軸承、滑瓦等支撐重量。這些輥等既可以設(shè)置在葉輪一側(cè)，也可以設(shè)置在框架一側(cè)。
另外，還可以在葉輪上設(shè)置永久磁鐵或者電磁鐵，使這些磁鐵相對(duì)，在框架上設(shè)置永久磁鐵或者電磁鐵，使得相互吸引那樣加力。在這種情況下，用實(shí)際上不吸附程度的磁力或者輥等導(dǎo)行。在利用磁鐵的引力的情況下，還能夠采用可以用磁鐵吸附單面的鋼材，特別是軟鐵等。在用吸引葉輪的磁力浮起的情況下，能夠在設(shè)置于葉輪上端的支撐環(huán)和配置在其上側(cè)的環(huán)形框架之間設(shè)置上述的磁鐵等。
在圖67的發(fā)電裝置220中，在壁體221的上端設(shè)置一個(gè)橫風(fēng)用的葉輪226，而也可以如圖70所示，把中心的支柱向上方延伸，多級(jí)設(shè)置在中心軸心系旋轉(zhuǎn)的多組葉輪以及發(fā)電機(jī)?；蛘?，從壁體221的上端把多根支柱向上方延伸，設(shè)置多級(jí)圓環(huán)形的支撐單元224，多級(jí)設(shè)置多組葉輪以及發(fā)電機(jī)。另外，用連接棒239把這些橫風(fēng)用的葉輪226和壁體221內(nèi)的上升氣流用的葉輪223連接起來，當(dāng)橫風(fēng)強(qiáng)時(shí)，可以用橫風(fēng)用的葉輪226的旋轉(zhuǎn)力驅(qū)動(dòng)上升氣流用的發(fā)電機(jī)。在這種情況下，最好通過在連接棒239上存在的連接/分離自由的離合器等，根據(jù)需要切換連接/分離。
圖76所示的熱交換系統(tǒng)271具備設(shè)置在地表的第1熱交換器272、設(shè)置在比地表溫度低的上空的第2熱交換器273、把兩者連接成環(huán)形的管路274、用于使熱媒介在該環(huán)形管路274中循環(huán)的泵275。泵275的驅(qū)動(dòng)源最好使用由上述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)10發(fā)生的電力。也能夠采用圖67的風(fēng)力發(fā)電機(jī)220。另外，還能夠把風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)10或者風(fēng)力發(fā)電機(jī)220的旋轉(zhuǎn)軸與泵275的旋轉(zhuǎn)軸連接。
在該熱交換系統(tǒng)271中，用上空第2熱交換器273冷卻熱媒介，能夠經(jīng)過地表的熱交換器272取出其冷熱。另外，如用想象線所示，構(gòu)成為能夠與埋在地下的第3熱交換器276的管路277切換，還能夠構(gòu)成為在冬季取出溫?zé)帷Ｈ绻扇±蒙峡找约暗叵碌臏夭畹臒峤粨Q系統(tǒng)271，則能夠減少空調(diào)機(jī)的使用能量。
圖76所示的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)(電/力變換裝置)280是把圖63的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)205的一部分變更了的系統(tǒng)。在該風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)280中，在扁平的旋轉(zhuǎn)板191的內(nèi)側(cè)設(shè)置柱形的增強(qiáng)壁281的同時(shí)，在該增強(qiáng)壁281的下部設(shè)置車輪或者輥282，在其下方配置輥282轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形的護(hù)軌283。增強(qiáng)壁281也可以設(shè)置在旋轉(zhuǎn)板191的外周。通過設(shè)置這樣的增強(qiáng)壁281，能夠提高旋轉(zhuǎn)板191的剛性。進(jìn)而，在該實(shí)施形態(tài)中，在增強(qiáng)壁281的上端也設(shè)置輥282，由配置在其上部的護(hù)軌(省略圖示)導(dǎo)行。上下的護(hù)軌283固定在框架上。其它的部分與圖63的情況幾乎相同。即，在旋轉(zhuǎn)板191上設(shè)置發(fā)電用的永久磁鐵31，隔開間隙上下配置繞組群(定子)200以便把該永久磁鐵夾在中間。為了調(diào)整繞組200與旋轉(zhuǎn)板191的間隙，繞組200用螺旋軸207保持，該螺旋軸207與在托架209上旋轉(zhuǎn)自由而且不向軸方向移動(dòng)那樣保持的螺帽構(gòu)件208螺合。螺帽構(gòu)件208例如能夠用鏈輪210和鏈條驅(qū)動(dòng)(參照?qǐng)D63、圖64)。
另外，如用想象線所示，也可以在繞組200上安裝導(dǎo)輥285，使其與在旋轉(zhuǎn)板191的延長(zhǎng)部分中設(shè)置的導(dǎo)軌191a相對(duì)。由此，能夠確保繞組200與旋轉(zhuǎn)板191的最小間隙，避開兩者干擾。即，導(dǎo)輥285與導(dǎo)軌191a用作對(duì)于繞組200的移動(dòng)的限制器。另外，也能夠在旋轉(zhuǎn)板191一側(cè)配置導(dǎo)輥285，在繞組200一側(cè)設(shè)置與該導(dǎo)輥285相對(duì)的導(dǎo)軌。
圖77的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)287僅在薄圓柱形的旋轉(zhuǎn)板(轉(zhuǎn)子)191的外側(cè)設(shè)置繞組(定子)200，構(gòu)成為能夠用螺旋軸207調(diào)整與旋轉(zhuǎn)板191的間隔。而且，在旋轉(zhuǎn)板191上安裝與自行車車輪的輻條相同的支撐構(gòu)件288，連接到其中心的軸套23。該輻條形的支撐構(gòu)件288由于由鋼絲或者細(xì)的棒材構(gòu)成，因此不能夠支撐旋轉(zhuǎn)板191的重量以及連接在該旋轉(zhuǎn)板上的葉輪的重量。從而，用設(shè)置在旋轉(zhuǎn)191下端的輥282和設(shè)置在其下方的護(hù)軌283等支撐。也可以在葉輪的下端，例如縱葉片的下端設(shè)置輥。在使用上述那樣輻條形的支撐構(gòu)件288的情況下，能夠不接觸地支撐旋轉(zhuǎn)板191的中心位置，而且能夠很輕地構(gòu)成旋轉(zhuǎn)部分。
圖78的葉輪290用上下的環(huán)291支撐縱葉片的同時(shí)，在各個(gè)環(huán)291上設(shè)置輻條形的支撐構(gòu)件292，用其中心的軸套23支撐葉輪整體。這些軸套23與圖2的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)10相同，能夠用軸承或者軸支撐。在上或者下環(huán)291的外周面或者上表面或下表面上，設(shè)置圖76、圖77等的上述某一種力-電變換機(jī)構(gòu)。即，在環(huán)一側(cè)設(shè)置具備磁鐵的轉(zhuǎn)子，與該轉(zhuǎn)子鄰接，配置具備繞組的定子。另外，代替輻條形的支撐構(gòu)件292，或者與支撐構(gòu)件292一起，還能夠設(shè)置與圖6相同的橫葉片(參照?qǐng)D2的符號(hào)25)。在上述那樣用輻條形的支撐構(gòu)件292支撐縱葉片的情況下，能夠使葉輪的重量很輕。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于由框架、由該框架旋轉(zhuǎn)自由地支撐的葉輪、在該葉輪或者框架中的某一方上從葉輪的旋轉(zhuǎn)中心等距離地排列的多個(gè)勵(lì)磁用磁鐵、在另一方上環(huán)狀地配置的繞組群構(gòu)成，構(gòu)成為通過使上述勵(lì)磁用磁鐵與繞組群接近并進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在與線性電動(dòng)機(jī)相反的作用下，繞組群發(fā)電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于上述勵(lì)磁用磁鐵環(huán)狀地排列在葉輪的外周部分附近或者中間部分，在與上述框架中的這些繞組群接近的位置上，設(shè)置環(huán)形的構(gòu)件，在該環(huán)形的構(gòu)件上安裝上述繞組群。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于設(shè)置一對(duì)安裝了上述繞組群的環(huán)形的構(gòu)件，以便把環(huán)形地安裝在葉片上的勵(lì)磁用磁鐵夾在中間，具備分別交互或者循環(huán)排列的多個(gè)繞組群，使得一方的繞組群與另一方的繞組群發(fā)生交流，一方特定相位的繞組群和與該相位相對(duì)應(yīng)的相位的另一方繞組群沿著圓周方向錯(cuò)開排列的同時(shí)，一方繞組群和與該繞組群相對(duì)應(yīng)相位的另一方繞組群串聯(lián)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于上述一方以及另一方繞組群分別具備循環(huán)排列的第1繞組群、第2繞組群以及第3繞組群以便發(fā)生三相交流，使一方第1繞組群與上述另一方的第2繞組群或者第3繞組群相對(duì)那樣相互錯(cuò)開。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于上述環(huán)形構(gòu)件是把多個(gè)由重疊的多片金屬組成的芯、纏繞在其外周的導(dǎo)線組成的繞組群和把它們固定為一體的合成樹脂構(gòu)成的預(yù)定長(zhǎng)度的環(huán)形片連接成環(huán)形的構(gòu)件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于在上述葉輪的外周部分或者中途部分與框架之間，存在允許葉輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，支撐葉輪重量的至少一部分的圓環(huán)形的支撐單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于上述支撐單元由設(shè)置在框架與葉輪中的某一方上的滾動(dòng)體群或者滑動(dòng)體群，設(shè)置在另一方上的與滾動(dòng)體群或者滑動(dòng)體群接觸的移動(dòng)行程構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于上述支撐單元由設(shè)置在框架上的第1磁鐵群、設(shè)置在葉輪上使這些磁鐵群相互相斥的第2磁鐵群構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于上述第1磁鐵群相對(duì)于框架排列成實(shí)際上連續(xù)的環(huán)形，上述葉輪具有放射形排列的多個(gè)葉片，放射形排列上述第2磁鐵群以便支撐這些葉片。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于具備用于調(diào)整上述框架、設(shè)置在葉輪上的多個(gè)勵(lì)磁用磁鐵和繞組群之間的間隙的間隔調(diào)整單元。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于構(gòu)成為當(dāng)風(fēng)力暫時(shí)減弱時(shí)，在上述繞組群的一部分或者全部中流過電流，使勵(lì)磁用磁鐵和繞組群發(fā)生線性電動(dòng)機(jī)的作用，由此，對(duì)風(fēng)車提供轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于上述支撐單元由設(shè)置在上述框架或者葉輪中的一方上的以旋轉(zhuǎn)中心為中心的圓環(huán)形導(dǎo)軌和設(shè)置在另一方沿著該導(dǎo)軌行走的滑塊構(gòu)成。
13.一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于由框架、由該框架旋轉(zhuǎn)自由地支撐的葉輪、通過該葉輪的旋轉(zhuǎn)發(fā)電的發(fā)電機(jī)構(gòu)成，在上述框架或者葉輪中的一方上設(shè)置以旋轉(zhuǎn)中心為中心的圓環(huán)形的導(dǎo)軌，在另一方上設(shè)置沿著該導(dǎo)軌行走的滑塊。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于上述導(dǎo)軌以及滑塊是線性滑動(dòng)球軸承的導(dǎo)軌和滑塊。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于上述圓環(huán)形的導(dǎo)軌在其兩個(gè)面具有平滑的導(dǎo)軌面，上述滑塊具備沿著這些導(dǎo)軌面滾動(dòng)并且沿著垂直方向的軸心系旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)輥。
16.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于上述葉輪的旋轉(zhuǎn)中心朝向水平方向。
17.一種電/力變換裝置，其特征在于具有移動(dòng)子和在其兩側(cè)或者一側(cè)配置的定子，在上述移動(dòng)子的兩個(gè)面上，沿著移動(dòng)子的圓周方向配置由N極和S極對(duì)構(gòu)成的磁鐵部分，使N極和S極、S極和N極交互配置。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電/力變換裝置，其特征在于用非磁性金屬體連接相互鄰接的磁鐵部分。
19.一種永久磁鐵的配置構(gòu)造，其特征在于在相同的磁極面上并排設(shè)置永久磁鐵的一個(gè)面的同時(shí)，在兩個(gè)永久磁鐵之間，存在比該永久磁鐵的厚度短的磁性體。
20.一種電/力變換裝置，其特征在于在移動(dòng)子的磁極的兩側(cè)具有定子，使纏繞在上述兩側(cè)定子上的定子繞組在同相之間相互交差。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電/力變換裝置，其特征在于在把一方定子繞組的相序取為u-z-v-x-w-y相時(shí)，把另一方定子繞組的相序取為x-w-y-u-z-v相，把它們相對(duì)排列的同時(shí)，使兩側(cè)的定子繞組在同相之間相互交差。
22.一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于具備多個(gè)葉片、把這些葉片環(huán)狀地排列進(jìn)行保持的環(huán)狀支撐構(gòu)件、與該支撐構(gòu)件相對(duì)設(shè)置，支撐上述支撐構(gòu)件的導(dǎo)軌構(gòu)件、設(shè)置在上述支撐構(gòu)件與導(dǎo)軌構(gòu)件一方上的勵(lì)磁用磁鐵、設(shè)置在另一方上，通過與上述勵(lì)磁用磁鐵相對(duì)運(yùn)動(dòng)發(fā)電的繞組，在葉片的中心部分沒有軸。
23.一種電、力變換裝置，其特征在于具備移動(dòng)子、配置在該移動(dòng)子兩側(cè)的定子、配置為與上述移動(dòng)子一起移動(dòng)的移動(dòng)側(cè)排斥磁鐵、與該移動(dòng)側(cè)排斥磁鐵排斥的固定側(cè)排斥磁鐵，在上述移動(dòng)側(cè)排斥磁鐵以及固定側(cè)排斥磁鐵中，把某一方配置成夾持另一方，以便把上述移動(dòng)子壓向中立位置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電/力變換裝置，其特征在于配置一對(duì)上述固定側(cè)排斥磁鐵把移動(dòng)子夾在中間。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電/力變換裝置，其特征在于配置一對(duì)上述移動(dòng)側(cè)排斥磁鐵把固定側(cè)排斥磁鐵夾在中間。
26.根據(jù)權(quán)利要求10所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于上述間隔調(diào)整單元當(dāng)因周圍的溫度變化，使框架或者葉輪的尺寸發(fā)生了變化時(shí)，自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)整以使上述勵(lì)磁用磁鐵與繞組群的間隙維持在預(yù)定的范圍。
27.根據(jù)權(quán)利要求10所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于上述間隔調(diào)整單元進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，以使在風(fēng)力弱時(shí)擴(kuò)大勵(lì)磁用磁鐵與繞組群的間隙，在風(fēng)力強(qiáng)時(shí)縮小間隙。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于在上述繞組群中，至少對(duì)某些繞組群進(jìn)行串聯(lián)/并聯(lián)切換自由地布線，構(gòu)成為在風(fēng)力弱時(shí)，切換為并聯(lián)，以低電壓發(fā)電，在風(fēng)力強(qiáng)時(shí)，切換為串聯(lián)，以高電壓發(fā)電。
29.一種發(fā)電裝置，其特征在于具備上部以及下部與外部空氣連通的縱向的氣流通道、設(shè)置在該氣流通道內(nèi)，基于朝上的氣流轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪、與該葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)部分聯(lián)動(dòng)進(jìn)行動(dòng)作的發(fā)電機(jī)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的發(fā)電裝置，其特征在于上述葉輪圍繞著沿垂直方向延伸的旋轉(zhuǎn)軸心旋轉(zhuǎn)。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的發(fā)電裝置，其特征在于上述氣流通道與建筑物構(gòu)成為一體。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的發(fā)電裝置，其特征在于上述氣流通道由具有圓柱形形態(tài)的外壁構(gòu)成，所述圓柱形態(tài)的外壁具備開閉自由的窗。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的發(fā)電裝置，其特征在于在上述氣流通道的外表面或者內(nèi)部中，具備受太陽熱而使溫度上升的熱吸收單元。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的發(fā)電裝置，其特征在于上述氣流通道兼用建筑物的廢熱通道。
35.根據(jù)權(quán)利要求29所述的發(fā)電裝置，其特征在于環(huán)狀地排列多條構(gòu)成上述氣流通道的管路，還具備由這些管路支撐的橫風(fēng)用的風(fēng)力發(fā)電裝置。
36.根據(jù)權(quán)利要求29所述的發(fā)電裝置，其特征在于環(huán)狀地排列多條構(gòu)成上述氣流通道的管路，在這些管路列的下部，具備受太陽熱而使溫度上升的熱吸收單元，該熱吸收單元與管路的下部連通。
37.一種熱交換系統(tǒng)，其特征在于具備設(shè)置在地上附近的第1熱交換器、設(shè)置在與地上附近溫度不同的位置的第2熱交換器、把第1熱交換器與第2交換器之間連成環(huán)狀的管路、在沿著該管路內(nèi)流動(dòng)的熱媒介中產(chǎn)生循環(huán)流的單元。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的熱交換系統(tǒng)，其特征在于依靠風(fēng)力供給使上述熱媒介產(chǎn)生循環(huán)流的單元的動(dòng)力。
39.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于上述葉輪具備一對(duì)環(huán)、用這些環(huán)保持的葉片、設(shè)置在環(huán)上的輻條形的支撐構(gòu)件、設(shè)置在該支撐構(gòu)件的中心的軸套。
40.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電/力變換裝置，其特征在于上述移動(dòng)子由具備勵(lì)磁用磁鐵的薄片形的旋轉(zhuǎn)板構(gòu)成。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的電/力變換裝置，其特征在于在上述旋轉(zhuǎn)板端部設(shè)置與旋轉(zhuǎn)板正交的朝向的增強(qiáng)壁，導(dǎo)行該增強(qiáng)壁。
全文摘要
本發(fā)明是由框架、由該框架支撐為旋轉(zhuǎn)自由的葉輪(12)、設(shè)置在葉輪(12)上的，從其旋轉(zhuǎn)中心開始等距離排列的多個(gè)永久磁鐵(31)、設(shè)置在框架上，環(huán)形排列的繞組群(32)構(gòu)成的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)(101)，通過永久磁鐵(31)與繞組群(32)接近并且相對(duì)地運(yùn)動(dòng)，在與線性電動(dòng)機(jī)相反的作用下，繞組群(32)發(fā)電，繞組群(32)安裝在框架上設(shè)置的環(huán)上，永久磁鐵(31)設(shè)置在葉輪的縱葉片(26)的下端。
文檔編號(hào)F03D3/04GK1833104SQ20048002264
公開日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2004年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月8日
發(fā)明者內(nèi)山久和 申請(qǐng)人:宇宙設(shè)備公司