专利名称：圆盘型同轴反转式发电机及使用了该圆盘型同轴反转式发电机的风力发电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及圆盘型同轴反转式发电机及使用了该圆盘型同轴反转式发电机的风力发电装置。
背景技术：
众所周知，例如，在近年来受到重视的风力发电装置中，利用作为自然能源的风力来使风车旋转，通过发电机利用风车的旋转力来发电，获得基于作为自然能源的风力产生的电力来对各种负载设备供给电力。在这样的风力发电装置中，尤其是使用了垂直轴/垂直翼型风车的风力发电装置中，结构大多如下在支柱的上部配置风车，在风车的正下方同轴地配置圆盘型发电机，将风车的旋转力传递至圆盘型发电机，在圆盘型发电机内获得基于磁铁和线圈间产生的相对速度的发电输出，其中，磁铁和线圈的一方固定，另一方能够旋转。并且，为了高效利用风能而获得更大的发电输出，要求加大磁铁和线圈间产生的相对速度。而且，作为风力发电装置上所使用的发电机，由于风力发电装置大多设置在市区等居住有很多居民的地域，所以还要求尽可能的牢固且低噪声。作为这种技术领域的发电机，例如提出有专利文献1的发电机。该专利文献1的发电机，在箱体内具有磁铁和具有芯件的线圈，具有将该箱体相邻地固定于外部旋转体的固定部，在该发电机中，设置有受到来自外部旋转体的驱动而使磁铁旋转的第一旋转机构和使芯件或线圈向与磁铁的旋转方向相反的方向旋转的第二旋转机构，由第一辊、第二辊驱动来使第一旋转机构、第二旋转机构旋转，该第一辊、第二辊以隔着外部旋转体的中心而与相反侧分别接触并旋转的方式配置。并且，该发电机能够应用于风力发电机、自行车用发电机等。上述的专利文献1的发电机，虽然提高了磁铁、线圈之间的相对速度而增大发电输出，但是采用了隔着外部旋转体的中心使各辊与相反侧接触的结构，因而推断作为在上述的使用垂直轴/垂直翼型风车的风力发电装置中使用的发电机，实际上难以应用。专利文献1 日本特开2003-235223号公报
发明内容
本发明要解决的问题在于提供如下的圆盘型同轴反转式发电机，能够获得大的发电输出，另外，减少机械接触部分，降低磨损等机械损失，并且，能够实现低噪声结构，还能够提高维护性，能够良好地应用于使用垂直轴/垂直翼型的风车的风力发电装置。本发明的圆盘型同轴反转式发电机的主要特征在于，具有固定圆环状轴，在中心部安装支撑用支柱，该固定圆环状轴与该支撑用支柱相固定，内部中空的圆盘状的壳主体， 中心部具有支撑用支柱插通孔，被所述固定圆环状轴支撑并能够旋转，并且被利用自然能源的驱动源驱动旋转，圆盘状的磁链用磁体，安装于所述壳主体内表面，圆盘状的线圈体， 在所述壳主体内，使该线圈体的线圈部以非接触状态面对所述磁链用磁体所产生的磁场区域，并且，使该线圈体的中心部以不与所述壳主体接触的方式能够旋转地安装于所述固定圆环状轴，能够旋转的多个反转用磁体，从所述固定圆环状轴的外周沿与所述固定圆环状轴的轴向垂直的方向呈放射状地突出有旋转支撑轴，圆盘状的驱动用磁体，以非接触状态与所述反转用磁体对向的配置方式，安装于所述壳主体的内表面，圆盘状的从动用磁体，以在非接触状态下与所述反转用磁体对向且隔着所述反转用磁体与所述驱动用磁体对向的配置方式，安装于所述圆盘状的线圈体，以及，发电输出取出部，跨于所述线圈体内周部和所述固定圆环状轴而配置；借助与圆盘状的壳主体一起被所述驱动源驱动而旋转的驱动用磁体的磁力，以非接触的方式使所述反转用磁体旋转，根据该反转用磁体的旋转，通过其磁力以非接触的方式使所述从动用磁体及线圈体向所述壳主体的旋转方向相反的方向旋转， 所述壳主体的磁链用磁体与所述线圈体的线圈部间的相对速度大于壳主体自身的旋转速度，经由所述发电输出取出部、与该发电输出取出部连接的电缆将在所述线圈体的线圈部产生的发电输出取出到外部。根据本发明，能够提供如下的圆盘型同轴反转式发电机，S卩，以利用了自然能源的驱动源的驱动力为基础，利用磁力使壳主体和其内部的线圈体以非接触的方式同轴反转， 从而使壳主体的磁链用磁体和线圈体的线圈部间的相对速度大于壳主体自身的旋转速度， 能够获得大的发电输出，另外，减少机械接触部分，降低磨损等机械损失，并且，能够通过减少机械接触部分而形成低噪声结构，还能够提高维护性。另外，根据本发明，能够提供如下的使用了圆盘型同轴反转式发电机的风力发电装置，即，降低圆盘型同轴反转式发电机中的机械损失、形成低噪声结构，提高维护性，并使得发电输出极大(即，风能转换为电力的转换效率大)，使用价值高。
图1是本发明的实施例的圆盘型同轴反转式发电机的概略的外观立体图。图2是本实施例的圆盘型同轴反转式发电机的概略的分解立体图。图3是本实施例的圆盘型同轴反转式发电机的概略的分解主视图。图4是表示本实施例的圆盘型同轴反转式发电机的通过固定圆环状轴支撑线圈体的轴支撑结构及发电输出取出部的局部放大图。图5是表示本实施例的圆盘型同轴反转式发电机的第一磁链用磁体、反转用磁体、第二磁链用磁体利用磁力传递旋转力的方式的说明图。图6是表示本实施例的圆盘型同轴反转式发电机的动作原理的概略说明图。图7是使用了上述的圆盘型同轴反转式发电机的风力发电装置的概略主视图。图8是表示在使用了上述的圆盘型同轴反转式发电机的风力发电装置中，将支撑用支柱、圆盘型同轴反转式发电机、风车分解了的状态的局部立体图。图9是表示在使用了上述的圆盘型同轴反转式发电机的风力发电装置中的支撑用支柱、圆盘型同轴反转式发电机、风车的安装结构的概略剖视图。
具体实施例方式
1
本发明的目的在于提供一种如下的圆盘型同轴反转式发电机，能够获得大的发电输出，另外减少机械接触部分，降低磨损等机械损失，并且，形成低噪声结构，还能够提高维护性，能够应用于使用了垂直轴/垂直翼型的风车的风力发电装置，通过如下的方式实现了该目的具有固定圆环状轴，在中心部安装支撑用支柱，该固定圆环状轴与该支撑用支柱相固定；圆盘状的壳主体，是在中心部具有支撑用支柱插通孔的圆盘状的上壳体和在中心部具有支撑用支柱插通孔的圆盘状的下壳体的一体结构，被所述固定圆环状轴支撑并能够旋转，并且，被利用自然能源的驱动源驱动而旋转，圆盘状的第一磁链用磁体，安装于所述上壳体内表面，圆盘状的第二磁链用磁体，以与所述第一磁链用磁体对向配置的方式安装于所述下壳体内表面，圆盘状的线圈体，在所述上壳体、下壳体内，使该线圈体的线圈部以非接触状态面对所述第一磁链用磁体和第二磁链用磁体之间，并且以与所述上壳体、下壳体非接触的方式使该线圈体的中心部能够旋转地安装于所述固定圆环状轴，能够旋转的多个反转用磁体，在与所述固定圆环状轴的轴向垂直的方向上，从所述固定圆环状轴的外周呈放射状地突出有旋转支撑轴，圆盘状的驱动用磁体，以非接触状态与所述反转用磁体对向的配置方式，安装于所述下壳体的内表面，圆盘状的从动用磁体，以在非接触状态下与所述反转用磁体对向且隔着所述反转用磁体与所述驱动用磁体对向的配置方式，安装于所述圆盘状的线圈体，发电输出取出部，跨于所述线圈体内周部和固定圆环状轴而配置；借助与圆盘状的壳主体一起被所述驱动源驱动而旋转的驱动用磁体的磁力，以非接触的方式使所述反转用磁体旋转，按照该反转用磁体的旋转，通过其磁力以非接触的方式使所述从动用磁体及线圈体向与所述壳主体的旋转方向相反的方向旋转，所述壳主体的第一磁链用磁体、第二磁链用磁体与所述线圈体的线圈部间的相对速度为磁链用磁体、线圈体中的一方被驱动旋转而另一方被固定时的旋转速度的2倍，在所述线圈体的线圈部产生磁链用磁体、线圈体中的一方被驱动旋转而另一方被固定时的发电输出的4倍的发电输出，并经由所述发电输出取出部及与该发电输出取出部相连接的电缆取出到外部。实施例下面，参照图1-图6，详细说明本发明的实施例的圆盘型同轴反转式发电机1。如图1所示，本实施例的圆盘型同轴反转式发电机1具有整体形状为圆盘状的壳主体11，被利用了自然能源的驱动源，例如后述的借助风力来旋转的风车101驱动而旋转， 从而高效地获得发电输出。如图2所示，所述圆盘型同轴反转式发电机1具备固定圆环状轴2，例如在中心部的贯通孔3中安装有构成后面详述的风车101的支撑用支柱102的带阶梯支柱部103，该固定圆环状轴2与该带阶梯支柱部103相固定；中空圆盘状的壳主体11，具有圆盘状的上壳体12和圆盘状的下壳体13，其中，所述圆盘状的上壳体12具有在中心部具有支撑用支柱插通孔12c的圆形端面部1 和以垂直配置的方式从该圆形端面部1 的整个外周突出设置的圆筒状侧面部12b，所述圆筒状侧面部12b朝向下方配置，所述圆盘状的下壳体13具有在中心部具有支撑用支柱插通孔13c的圆形端面部13a和以垂直配置的方式从该圆形端面部13a的整个外周突出设置的圆筒状侧面部13b，所述圆筒状侧面部1 朝向上方配置，并且，所述圆筒状侧面部12b、l!3b彼此紧密接合而构成一体，圆形端面部12a、13a平行配置； 平坦圆盘状的第一磁链用磁体21，例如通过粘接等安装在所述上壳体12的内表面且所述上壳体12的外周侧；平坦圆盘状的第二磁链用磁体22，例如通过粘接等以与所述第一磁链用磁体21对向的配置方式安装于所述下壳体13的内表面且所述下壳体13的外周侧；整体为大致圆盘状的线圈体31，在所述上壳体12、下壳体13内，使外周侧所设置的通过卷绕导线而形成的线圈部32以非接触状态面对所述第一磁链用磁体21和第二磁链用磁体22之间，并且，以与所述上壳体12、下壳体13非接触的方式，通过线圈轴承33将线圈体31的中心部安装于所述固定圆环状轴2 ；能够旋转的6个反转用磁体41，在与所述固定圆环状轴2 的轴向垂直的方向上，并且例如以间隔60度的配置方式，从所述固定圆环状轴2的外周呈放射状地突出有圆棒状的旋转支撑轴42 ；平坦圆盘状的驱动用磁体51，以非接触状态与所述反转用磁体41对向的配置方式，例如通过粘接等安装于所述下壳体13的内表面上接近所述固定圆环状轴2的外周的位置；圆盘状的从动用磁体61，以在非接触状态下与所述反转用磁体41对向且隔着所述反转用磁体41与所述驱动用磁体51对向的配置方式，例如通过粘接等安装于所述圆盘状的线圈体31的面对所述反转用磁体41 一侧的面；发电输出取出用的发电输出取出部71，跨于所述线圈体31和所述固定圆环状轴2而配置；电缆72，一端连接于该发电输出取出部71，另一端侧经由所述固定圆环状轴2的内部导出到本实施例的圆盘型同轴反转式发电机1的外部。作为所述电缆72的导出路径能够列举在所述固定圆环状轴2的厚壁部预先设置有电缆72插通用的孔的例子。另外，所述发电输出取出部71的结构为，使线圈部32的线圈端子3 面对线圈体 31的内周部，将例如刷(例如碳刷等)73以与所述线圈端子3 相对应的配置方式设置于所述固定圆环状轴2的外周部，所述电缆72的一端连接于该刷73。能够代替所述刷73，应用使用了例如水银等液体金属的液体金属刷机构、无火花刷机构等，还能够采用无刷结构。作为隔着所述线圈部32非接触地对向的第一磁链用磁体21、第二磁链用磁体22 的磁极排列例如为第一磁链用磁体21的与所述线圈部32 —侧对向的部分和第二磁链用磁体22的与所述线圈部32 —侧对向的部分为不同的磁极、即一方为N极而另一方为S极这样的磁极排列在第一磁链用磁体21、第二磁链用磁体22的整周上等间隔且交互式地连续。由此，由第一、第二磁链用磁体21、22产生的交变磁通在所述线圈部32交汇，从而在所述线圈部32生成交流输出，来从所述线圈部32的线圈端子3 取出交流输出。如图5所示，从所述驱动用磁体51向反转用磁体41的旋转力传递通过如下方式实现使驱动用磁体51的反转用磁体41侧的面和反转用磁体41的与驱动用磁体51对向的部分为不同磁极，在驱动用磁体51旋转时，对反转用磁体41作用吸引力，通过驱动用磁体51非接触地牵引来使反转用磁体41旋转。同样地，从所述反转用磁体41向从动用磁体61的旋转力传递通过如下方式实现 (同轴反转)反转用磁体41的与从动用磁体61对向的部分和从动用磁体61的反转用磁体41侧的面为不同磁极，在反转用磁体41如图5所示那样旋转时，对从动用磁体61作用吸引力，通过反转用磁体41非接触地牵引而使从动用磁体61向与所述驱动用磁体51的旋转方向相反的方向旋转，从而也使所述线圈体31向与所述驱动用磁体51的旋转方向相反的方向旋转。向所述固定圆环状轴2安装反转用磁体41的安装方式能够列举如下方式，如图2所示，从所述固定圆环状轴2的外周突出圆棒状的旋转支撑轴42，在该旋转支撑轴42的外周部的固定圆环状轴2 —侧和突出端一侧设置有2个圆槽43、44，首先在圆槽43上安装E 型圈45，接着在旋转支撑轴42上依次套装垫圈46、反转用磁体41、垫圈47，最后在圆槽44 上安装E型圈48，从而通过旋转支撑轴42能够旋转地支撑所述反转用磁体41。接着，说明所述上壳体12、下壳体13支撑于固定圆环状轴2的轴支撑结构，所述上壳体12的内周部经由上部圆环状轴承81能够旋转地安装于固定圆环状轴2的上部外周， 所述下壳体13的内周部经由下部圆环状轴承82能够旋转地安装于固定圆环状轴2的下部外周。由此，由所述上壳体12、下壳体13的一体结构构成的壳主体11由上部圆环状轴承 81、下部圆环状轴承82轴支撑，能够围绕固定圆环状轴2旋转。接着，参照图6，详细说明本实施例的圆盘型同轴反转式发电机1的发电动作。在本实施例的圆盘型同轴反转式发电机1中，由所述上壳体12、下壳体13的一体结构形成的壳主体11，在例如被利用了自然能源的驱动源驱动而围绕所述固定圆环状轴2 向图6所示的箭头a方向(逆时针方向)旋转时，安装于所述壳主体11的下壳体13的圆盘状的驱动用磁体51也被驱动而与壳主体11 一起向箭头a方向旋转。随着所述驱动用磁体51向箭头a方向的旋转，所述各反转用磁体41被所述驱动用磁体51非接触地牵引，围绕所述旋转支撑轴42向图6所示的箭头c方向旋转。在所述各反转用磁体41向图6所示的箭头c方向旋转时，从所述各反转用磁体 41对从动用磁体61作用吸引力，由此通过所述各反转用磁体41非接触地牵引从动用磁体 61，从而也非接触地牵引所述线圈体31，向与所述驱动用磁体51的旋转方向相反的方向即箭头b方向(逆时针方向)旋转。结果，所述壳主体11向箭头a方向旋转，其内部的所述线圈体31向方向与箭头a 方向相反的箭头b方向旋转(同轴反转)。这样，在所述壳主体11和其内部的所述线圈体31同轴反转时，关于所述壳主体11 内的第一、第二磁链用磁体21、22和所述线圈体31的线圈部32之间的相对速度VI，假设磁链用磁体、线圈体中的一方被驱动旋转而另一方被固定时的速度V2(旋转速度)为“1”，相对速度Vl为速度V2的2倍即“2” (VI = 2V2)，结果，在所述线圈体31的线圈部32能够产生磁链用磁体、线圈体中的一方被驱动旋转而另一方被固定时的发电输出的“4倍”的发电输出，从而能够得到发电输出极大(即，自然能源转换为电力的转换效率大)的圆盘型同轴反转式发电机1。另外，根据本实施例的圆盘型同轴反转式发电机1，从所述驱动用磁体51向反转用磁体41的旋转力传递、以及从所述反转用磁体41向从动用磁体61的旋转力传递都以利用磁力的非接触方式实现，因而作为壳主体11和线圈体31的同轴反转机构，与例如使用作为机械部件的齿轮的情况相比，能够起到如下的显著效果减少机械接触部分，降低磨损等机械损失，并且通过降低机械接触部分而实现低噪声结构。而且，作为同轴反转机构没有采用作为机械部件的齿轮，因而该机构部分不需要具有润滑油，还能够提高圆盘型同轴反转式发电机1的维护性。接着，参照图7 图9说明使用了本实施例的圆盘型同轴反转式发电机1的风力发电装置100。
所述风力发电装置100具有除了上部以外的部分为中空的支撑用支柱102，使上部形成为直径比除了该上部以外的部分的直径小的圆棒状的带阶梯支柱部103，垂直立设于例如市区、市区的郊外、山间部、海岸部等各处的设置场所；所述圆盘型同轴反转式发电机1，具有间隙地配置于所述带阶梯支柱部103的阶梯部104上；例如竖轴式(gyro mill type)(垂直轴/垂直翼型)风车101，从所述带阶梯支柱部103的上方嵌装配置于所述带阶梯支柱部103。所述风车101具有圆筒状风车轴体111，配置为能够围绕所述带阶梯支柱部103 旋转；上下为一组的3组臂112，从所述圆筒状风车轴体111向侧方以规定的间隔(从圆筒状风车轴体111以120度间隔)的放射状配置方式突出设置；3片叶片113，为分别被上下为一组的各臂112的突出端支撑的垂直配置，并且，与长度方向垂直的方向的截面或端面形状为流线形状。在所述各叶片113的背面设置有用于高效地从背面侧捕捉风能的开口部113a。所述圆筒状风车轴体111，在所述圆盘型同轴反转式发电机1上，从上方外套在带阶梯支柱部103的外周，并且，在上部的内周部分具备安装于所述带阶梯支柱部103的上端部的轴承部121，另外，在所述圆筒状风车轴体111的下部具备与所述壳主体11的上壳体 12的圆形端面部1 连接的连接部122，使该连接部122套装在所述上壳体12的圆形端面部1 的支撑用支柱插通孔12c的周围，由此，基于由所述轴承部121和所述圆盘型同轴反转式发电机1的壳主体11构成的两端轴支撑结构，将所述风车101能够旋转地支撑于所述带阶梯支柱部103的周围。此外，所述圆筒状风车轴体111的上端形成为例如被盖部Illa堵塞，防止雨水等进入圆筒状风车轴体111内部的结构。所述叶片113为了确保其大型化及强风时的强度以及减轻重量，由从铝合金、钛合金、碳纤维材料、FRP(增强塑料)材料等中选择的材料形成叶片113本身的外形部，在叶片113的内部注入聚氨酯泡沫、增强发泡聚苯乙烯等，来增强所述叶片113内部的强度。而且，在成形所述叶片113的外径部时，采用利用弯折机等进行的弯折加工、利用型箱等的一体成型技术。另外，在所述风力发电装置100中，将从所述圆盘型同轴反转式发电机1导出的电缆72插通于支撑用支柱102内，从适当位置引出并与未图示的控制器等相连接。接着，对使用了本实施例的圆盘型同轴反转式发电机1的风力发电装置100的发电动作进行说明。所述风力发电装置100将借助作为自然能源的风力产生的所述风车101的旋转力经由所述圆筒状风车轴体111传递至所述壳主体11，如上所述，通过与壳主体11 一起被驱动旋转的所述驱动用磁体51的磁力非接触地使所述反转用磁体41旋转，根据该反转用磁体41的旋转，通过其磁力非接触地使所述从动用磁体61及线圈体31向与所述壳主体11的旋转方向相反的方向旋转，所述壳主体11的第一、第二磁链用磁体21、22与所述线圈体31 的线圈部32间的相对速度大于壳主体11自身的旋转速度，例如为壳主体11自身的旋转速度的2倍，则能够在所述线圈体31的线圈部32产生磁链用磁体、线圈体中的一方被旋转旋转而另一方被固定时的发电输出的“4倍”的发电输出，能够将该发电输出经由所述发电输出取出部71、所述电缆72发送至未图示的控制器。结果，能够实现发电输出极大(即，风能转换为电力的转换效率大)且实用价值高的风力发电装置100。另外，根据所述风力发电装置100，基于所述轴承部121和所述圆盘型同轴反转式发电机1的壳主体11形成的两端轴支撑结构，能够围绕所述带阶梯支柱部103旋转地支撑所述风车101。因此，与采用在风车的上部侧的臂部分不使用轴承，而与在风车的下部的轴支撑部作用有大的叶片引起的力矩载荷的单臂轴支撑结构的、现有的风车轴支撑结构相比，能够使叶片长期稳定地旋转，实现具备耐久性好的风车101的风力发电装置100。而且，根据使用了本实施例的圆盘型同轴反转式发电机1的风力发电装置100，具有如下优点降低了圆盘型同轴反转式发电机1中的机械损失，实现了低噪声结构，还能够提高维护性。此外，在所述风力发电装置100中，所述风车101的叶片113说明了 3片结构的情况，但不限于此，可以使用2片结构的风车101，还能够使用4片、6片……等更多片结构的风车101。此外，所述圆盘型同轴反转式发电机1中的驱动用磁体51、反转用磁体41、从动用磁体61间的磁体齿数比除了设定为上述那样的1 2的情况之外，还通过改变磁体排列个数而进行各种变更，例如1 n(n为正数，例如1 1. 1 1 20等，而且η为理论上可能范围内的正数)，在线圈体31的线圈部32产生与上述的磁体齿数比相对应的相当于其2次方倍的发电输出，并经由所述电缆72发送至外部。另外，使用这样构成的圆盘型同轴反转式发电机1，能够构成获得与磁体齿数比的 2次方倍相当的发电输出的风力发电装置100。产业上的可利用性本发明的圆盘型同轴反转式发电机除了适用于上述的风力发电装置的情况之外， 还能够形成利用借助作为自然能源的水力进行旋转的水车的旋转力，获得大的发电输出的水车发电装置等来应用。另外，还能够作为自行车、带发电机的自行车的发电机、水力的涡轮发电机、蒸气涡轮发电机、螺旋式发电机等将旋转能变换为电能的发电机来使用。符号的说明
1圆盘型同轴反转式发电机
2固定圆环状轴
3贯通孔
11壳主体
12上壳体
12a圆形端面部
12b圆筒状侧面部
12c支撑用支柱插通孔
13下壳体
13a圆形端面部
13b圆筒状侧面部
13c支撑用支柱插通孔
21第一磁链用磁体
22第二磁链用磁体
31线圈体
32线圈部
3 线圈端子
33线圈轴承
41反转用磁体
42旋转支撑轴
43圆槽
44圆槽
45E型圈
46垫圈
47垫圈
48E型圈
51驱动用磁体
61从动用磁体
71发电输出取出部
72电缆
73刷
81上部圆环状轴承
82下部圆环状轴承
100风力发电装置
101风车
102支撑用支柱
103带阶梯支柱部
104阶梯部
111圆筒状风车轴体
Illa盖部
112臂
113叶片
113a开口部
121轴承部
122连接部
权利要求
1.一种圆盘型同轴反转式发电机，其特征在于， 具有固定圆环状轴，在中心部安装支撑用支柱，该固定圆环状轴与该支撑用支柱相固定， 内部中空的圆盘状的壳主体，中心部具有支撑用支柱插通孔，被所述固定圆环状轴支撑并能够旋转，并且，被利用自然能源的驱动源驱动而旋转， 圆盘状的磁链用磁体，安装于所述壳主体内表面，圆盘状的线圈体，在所述壳主体内，使该线圈体的线圈部以非接触状态面对所述磁链用磁体所产生的磁场区域，并且，使该线圈体的中心部以不与所述壳主体接触的方式能够旋转地安装于所述固定圆环状轴，能够旋转的多个反转用磁体，在与所述固定圆环状轴的轴向垂直的方向上，从所述固定圆环状轴的外周呈放射状地突出有旋转支撑轴，圆盘状的驱动用磁体，以非接触状态与所述反转用磁体对向的配置方式，安装于所述壳主体的内表面，圆盘状的从动用磁体，以在非接触状态下与所述反转用磁体对向且隔着所述反转用磁体与所述驱动用磁体对向的配置方式，安装于所述圆盘状的线圈体，以及， 发电输出取出部，跨于所述线圈体内周部和所述固定圆环状轴而配置； 借助与圆盘状的壳主体一起被所述驱动源驱动旋转的驱动用磁体的磁力，以非接触的方式使所述反转用磁体旋转，根据该反转用磁体的旋转，通过其磁力以非接触的方式使所述从动用磁体及线圈体向所述壳主体的旋转方向相反的方向旋转，所述壳主体的磁链用磁体和所述线圈体的线圈部间的相对速度大于壳主体自身的旋转速度，经由所述发电输出取出部、与该发电输出取出部相连接的电缆将在所述线圈体的线圈部产生的发电输出取出到外部。
2.一种圆盘型同轴反转式发电机，其特征在于， 具有固定圆环状轴，在中心部安装支撑用支柱，该固定圆环状轴与该支撑用支柱相固定， 圆盘状的壳主体，是在中心部具有支撑用支柱插通孔的圆盘状的上壳体和在中心部具有支撑用支柱插通孔的圆盘状的下壳体的一体结构，该壳主体被所述固定圆环状轴支撑并能够旋转，并且被利用自然能源的驱动源驱动而旋转， 圆盘状的第一磁链用磁体，安装于所述上壳体内表面，圆盘状的第二磁链用磁体，以与所述第一磁链用磁体对向的配置方式，安装于所述下壳体内表面，圆盘状的线圈体，在所述上壳体、下壳体内，使该线圈体的线圈部以非接触状态面对所述第一磁链用磁体和第二磁链用磁体之间，并且以与所述上壳体、下壳体非接触的方式使该线圈体的中心部能够旋转地安装于所述固定圆环状轴，能够旋转的多个反转用磁体，在与所述固定圆环状轴的轴向垂直的方向上，从所述固定圆环状轴的外周呈放射状地突出有旋转支撑轴，圆盘状的驱动用磁体，以非接触状态与所述反转用磁体对向的配置方式，安装于所述下壳体的内表面，圆盘状的从动用磁体，以在非接触状态下与所述反转用磁体对向且隔着所述反转用磁体与所述驱动用磁体对向的配置方式，安装于所述圆盘状的线圈体，以及， 发电输出取出部，跨于所述线圈体内周部和固定圆环状轴而配置； 借助与圆盘状的壳主体一起被所述驱动源驱动旋转的驱动用磁体的磁力，以非接触的方式使所述反转用磁体旋转，根据该反转用磁体的旋转，通过其磁力以非接触的方式使所述从动用磁体及线圈体向与所述壳主体的旋转方向相反的方向旋转，所述壳主体的第一磁链用磁体、第二磁链用磁体和所述线圈体的线圈部间的相对速度大于壳主体自身的旋转速度，经由所述发电输出取出部和与该发电输出取出部相连接的电缆，将在所述线圈体的线圈部产生的发电输出取出到外部。
3.—种圆盘型同轴反转式发电机，其特征在于， 具有固定圆环状轴，在中心部安装支撑用支柱，该固定圆环状轴与该支撑用支柱相固定， 圆盘状的壳主体，是在中心部具有支撑用支柱插通孔的圆盘状的上壳体和在中心部具有支撑用支柱插通孔的圆盘状的下壳体的一体结构，该壳主体被所述固定圆环状轴支撑并能够旋转，并且被利用自然能源的驱动源驱动而旋转， 圆盘状的第一磁链用磁体，安装于所述上壳体内表面，圆盘状的第二磁链用磁体，以与所述第一磁链用磁体对向的配置方式，安装于所述下壳体内表面，圆盘状的线圈体，在所述上壳体、下壳体内，使该线圈体的线圈部以非接触状态面对所述第一磁链用磁体和第二磁链用磁体之间，并且以与所述上壳体、下壳体非接触的方式使该线圈体的中心部能够旋转地安装于所述固定圆环状轴，能够旋转的多个反转用磁体，在与所述固定圆环状轴的轴向垂直的方向上，从所述固定圆环状轴的外周呈放射状地突出有旋转支撑轴，圆盘状的驱动用磁体，以非接触状态与所述反转用磁体对向的配置方式，安装于所述下壳体的内表面，圆盘状的从动用磁体，以在非接触状态下与所述反转用磁体对向且隔着所述反转用磁体与所述驱动用磁体对向的配置方式，安装于所述圆盘状的线圈体，以及， 发电输出取出部，跨于所述线圈体内周部和固定圆环状轴而配置； 所述驱动用磁体、反转用磁体、从动用磁体间的磁体齿数比设定为1 n，其中，η为大于1的正数；借助与圆盘状的壳主体一起被所述驱动源驱动旋转的驱动用磁体的磁力，以非接触的方式使所述反转用磁体旋转，根据该反转用磁体的旋转，通过其磁力以非接触的方式使所述从动用磁体及线圈体向与所述壳主体的旋转方向相反的方向旋转，使所述壳主体的第一磁链用磁体、第二磁链用磁体和所述线圈体的线圈部间的相对速度与所述磁体齿数比相对应，经由所述发电输出取出部和与该发电输出取出部连接的电缆，将在所述线圈体的线圈部产生的相当于磁体齿数比的平方倍的发电输出取出到外部。
4.一种圆盘型同轴反转式发电机，其特征在于， 具有固定圆环状轴，在中心部安装支撑用支柱，该固定圆环状轴与该支撑用支柱相固定， 圆盘状的壳主体，是在中心部具有支撑用支柱插通孔的圆盘状的上壳体和在中心部具CN 102549894 A有支撑用支柱插通孔的圆盘状的下壳体的一体结构，该壳主体被所述固定圆环状轴支撑并能够旋转，并且被利用自然能源的驱动源驱动而旋转， 圆盘状的第一磁链用磁体，安装于所述上壳体内表面，圆盘状的第二磁链用磁体，以与所述第一磁链用磁体对向的配置方式，安装于所述下壳体内表面，圆盘状的线圈体，在所述上壳体、下壳体内，使该线圈体的线圈部以非接触状态面对所述第一磁链用磁体和第二磁链用磁体之间，并且以与所述上壳体、下壳体非接触的方式使该线圈体的中心部能够旋转地安装于所述固定圆环状轴，能够旋转的多个反转用磁体，在与所述固定圆环状轴的轴向垂直的方向上，从所述固定圆环状轴的外周呈放射状地突出有旋转支撑轴，圆盘状的驱动用磁体，以非接触状态与所述反转用磁体对向的配置方式，安装于所述下壳体的内表面，圆盘状的从动用磁体，以在非接触状态下与所述反转用磁体对向且隔着所述反转用磁体与所述驱动用磁体对向的配置方式，安装于所述圆盘状的线圈体，以及， 发电输出取出部，跨于所述线圈体内周部和固定圆环状轴而配置； 借助与圆盘状的壳主体一起被所述驱动源驱动而旋转的驱动用磁体的磁力，以非接触的方式使所述反转用磁体旋转，根据该反转用磁体的旋转，通过其磁力以非接触的方式使所述从动用磁体及线圈体向与所述壳主体的旋转方向相反的方向旋转，所述壳主体的第一磁链用磁体、第二磁链用磁体和所述线圈体的线圈部间的相对速度为磁链用磁体、线圈体中的一方被驱动旋转而另一方被固定时的相对速度的2倍，在所述线圈体的线圈部产生磁链用磁体、线圈体中的一方被驱动旋转而另一方被固定时的发电输出的4倍的发电输出，并经由所述发电输出取出部及与该发电输出取出部相连接的电缆取出到外部。
5. 一种使用圆盘型同轴反转式发电机的风力发电装置，具有 支撑用支柱，上部形成为直径比除了该上部以外的部分的直径小的风车安装用的带阶梯支柱部，垂直地立设于设置场所，圆盘型同轴反转式发电机，具有间隙地配置于所述带阶梯支柱部的阶梯部上，以及， 垂直轴/垂直翼型风车，从所述带阶梯支柱部的上方嵌装配置于所述带阶梯支柱部； 所述风力发电装置的特征在于， 所述圆盘型同轴反转式发电机具有固定圆环状轴，在中心部以贯通状态嵌装有支撑用支柱的带阶梯支柱部，该固定圆环状轴与该带阶梯支柱部相固定，内部中空的圆盘状的壳主体，该壳主体在中心部具有支撑用支柱插通孔，该壳主体被所述固定圆环状轴支撑并能够旋转，并且被所述风车的旋转力驱动而旋转， 圆盘状的磁链用磁体，安装于所述壳主体内表面，圆盘状的线圈体，在所述壳主体内，使该线圈体的线圈部以非接触状态面对所述磁链用磁体所产生的磁场区域，并且，使该线圈体的中心部以不与所述壳主体接触的方式能够旋转地安装于所述固定圆环状轴，能够旋转的多个反转用磁体，在与所述固定圆环状轴的轴向垂直的方向上，从所述固定圆环状轴的外周呈放射状地突出有旋转支撑轴，圆盘状的驱动用磁体，以非接触状态与所述反转用磁体对向的配置方式，安装于所述壳主体的内表面，圆盘状的从动用磁体，以在非接触状态下与所述反转用磁体对向且隔着所述反转用磁体与所述驱动用磁体对向的配置方式，安装于所述圆盘状的线圈体，以及， 发电输出取出部，跨于所述线圈体内周部和所述固定圆环状轴而配置； 所述风车具有圆筒状风车轴体，在所述圆盘型同轴反转式发电机上，从上方嵌装于带阶梯支柱部的外周，并且在上部具备安装于所述带阶梯支柱部的上端部的轴承部，在下部具备与所述壳主体连接的连接部，该圆筒状风车轴体基于所述轴承部和壳主体形成的两端轴支撑结构配置成能够围绕所述带阶梯支柱部旋转，上下为一组的多组臂，以规定的间隔从所述圆筒状风车轴体向侧方突出设置，以及， 垂直配置的多个叶片，分别被上下为一组的各臂支撑；将借助风力的所述风车的旋转力经由所述圆筒状风车轴体传递至圆盘状的壳主体，通过与圆盘状的壳主体一起被驱动旋转的驱动用磁体的磁力以非接触的方式使所述反转用磁体旋转，根据该反转用磁体的旋转，通过其磁力以非接触的方式使所述从动用磁体及线圈体向与所述壳主体的旋转方向相反的方向旋转，使所述壳主体的磁链用磁体和所述线圈体的线圈部间的相对速度大于壳主体自身的旋转速度，经由所述发电输出取出部和与该发电输出取出部连接的电缆将在所述线圈体的线圈部产生的发电输出取出到外部。
6. 一种使用圆盘型同轴反转式发电机的风力发电装置，具有 支撑用支柱，上部形成为直径比除了该上部以外的部分的直径小的风车安装用的带阶梯支柱部，垂直地立设于设置场所，圆盘型同轴反转式发电机，具有间隙地配置于所述带阶梯支柱部的阶梯部上，以及， 垂直轴/垂直翼型风车，从所述带阶梯支柱部的上方嵌装配置于所述带阶梯支柱部； 所述风力发电装置的特征在于， 所述圆盘型同轴反转式发电机具有固定圆环状轴，在中心部安装支撑用支柱，与该支撑用支柱相固定， 圆盘状的壳主体，为在中心部具有支撑用支柱插通孔的圆盘状的上壳体和在中心部具有支撑用支柱插通孔的圆盘状的下壳体的一体结构，该壳主体被所述固定圆环状轴支撑而能够旋转，并且被利用自然能源的驱动源驱动而旋转， 圆盘状的第一磁链用磁体，安装于所述上壳体内表面，圆盘状的第二磁链用磁体，以与所述第一磁链用磁体对向配置的方式安装于所述下壳体内表面，圆盘状的线圈体，在所述上壳体、下壳体内，使该线圈体的线圈部以非接触状态面对所述第一磁链用磁体和第二磁链用磁体之间，并且以与所述上壳体、下壳体非接触的方式使该线圈体的中心部能够旋转地安装于所述固定圆环状轴，能够旋转的多个反转用磁体，在与所述固定圆环状轴的轴向垂直的方向上，从所述固定圆环状轴的外周呈放射状地突出有旋转支撑轴，圆盘状的驱动用磁体，以非接触状态与所述反转用磁体对向的配置方式，安装于所述下壳体的内表面，圆盘状的从动用磁体，以在非接触状态下与所述反转用磁体对向且隔着所述反转用磁体与所述驱动用磁体对向的配置方式，安装于所述圆盘状的线圈体，以及， 发电输出取出部，跨于所述线圈体内周部和固定圆环状轴而配置； 所述风车具有圆筒状风车轴体，在所述圆盘型同轴反转式发电机上，从上方嵌装于带阶梯支柱部的外周，并且在上部具备安装于所述带阶梯支柱部的上端部的轴承部，在下部具备与所述壳主体连接的连接部，该圆筒状风车轴体基于由所述轴承部和壳主体形成的两端轴支撑结构配置成能够围绕所述带阶梯支柱部旋转，上下为一组的多组臂，以规定的间隔从所述圆筒状风车轴体向侧方突出设置，以及， 垂直配置的多个叶片，分别被上下为一组的各臂支撑；将借助风力的所述风车的旋转力经由所述圆筒状风车轴体传递至圆盘状的壳主体，通过与圆盘状的壳主体一起被驱动旋转的驱动用磁体的磁力以非接触的方式使所述反转用磁体旋转，根据该反转用磁体的旋转，通过其磁力以非接触的方式使所述从动用磁体及线圈体向与所述壳主体的旋转方向相反的方向旋转，使所述壳主体的第一磁链用磁体、第二磁链用磁体和所述线圈体的线圈部间的相对速度大于壳主体自身的旋转速度，经由所述发电输出取出部和与该发电输出取出部连接的电缆将在所述线圈体的线圈部产生的发电输出取出到外部。
7. 一种使用圆盘型同轴反转式发电机的风力发电装置，具有 支撑用支柱，上部形成为直径比除了该上部以外的部分的直径小的风车安装用的带阶梯支柱部，垂直地立设于设置场所，圆盘型同轴反转式发电机，具有间隙地配置于所述带阶梯支柱部的阶梯部上，以及， 垂直轴/垂直翼型风车，从所述带阶梯支柱部的上方嵌装配置于所述带阶梯支柱部； 所述使用圆盘型同轴反转式发电机的风力发电装置的特征在于， 所述圆盘型同轴反转式发电机具有固定圆环状轴，在中心部安装支撑用支柱，与该支撑用支柱相固定， 圆盘状的壳主体，为在中心部具有支撑用支柱插通孔的圆盘状的上壳体和在中心部具有支撑用支柱插通孔的圆盘状的下壳体的一体结构，该壳主体被所述固定圆环状轴支撑而能够旋转，并且通过利用自然能源的驱动源驱动而旋转， 圆盘状的第一磁链用磁体，安装于所述上壳体内表面，圆盘状的第二磁链用磁体，以与所述第一磁链用磁体对向的配置方式，安装于所述下壳体内表面，圆盘状的线圈体，在所述上壳体、下壳体内，使该线圈体的线圈部以非接触状态面对所述第一磁链用磁体和第二磁链用磁体之间，并且以与所述上壳体、下壳体非接触的方式使该线圈体的中心部能够旋转地安装于所述固定圆环状轴，能够旋转的多个反转用磁体，在与所述固定圆环状轴的轴向垂直的方向上，从所述固定圆环状轴的外周呈放射状地突出有旋转支撑轴，圆盘状的驱动用磁体，以非接触状态与所述反转用磁体对向的配置方式，安装于所述下壳体的内表面，圆盘状的从动用磁体，以在非接触状态下与所述反转用磁体对向且隔着所述反转用磁体与所述驱动用磁体对向的配置方式，安装于所述圆盘状的线圈体，以及， 发电输出取出部，跨于所述线圈体内周部和固定圆环状轴而配置； 所述驱动用磁体、反转用磁体、从动用磁体间的磁体齿数比设定为1 n，其中，η为大于1的正数；所述风车具有圆筒状风车轴体，在所述圆盘型同轴反转式发电机上，从上方嵌装于带阶梯支柱部的外周，并且在上部具备安装于所述带阶梯支柱部的上端部的轴承部，在下部具备与所述壳主体的上壳体连接的连接部，该圆筒状风车轴体基于由所述轴承部和壳主体构成的两端轴支撑结构配置成能够围绕所述带阶梯支柱部旋转，上下为一组的多组臂，以规定的间隔从所述圆筒状风车轴体向侧方突出设置，以及， 垂直配置的多个叶片，分别被上下为一组的各臂支撑；将借助风力的所述风车的旋转力经由所述圆筒状风车轴体传递至圆盘状的壳主体，通过与圆盘状的壳主体一起被驱动旋转的驱动用磁体的磁力以非接触的方式使所述反转用磁体旋转，根据该反转用磁体的旋转，通过其磁力以非接触的方式使所述从动用磁体及线圈体向与所述壳主体的旋转方向相反的方向旋转，使所述壳主体的第一磁链用磁体、第二磁链用磁体和所述线圈体的线圈部间的相对速度与所述磁体齿数比对应，经由所述发电输出取出部和与该发电输出取出部连接的电缆将在所述线圈体的线圈部产生的相当于磁体齿数比的平方倍的发电输出取出到外部。
8. 一种使用圆盘型同轴反转式发电机的风力发电装置，具有 支撑用支柱，上部形成为直径比除了该上部以外的部分的直径小的风车安装用的带阶梯支柱部，垂直地立设于设置场所，圆盘型同轴反转式发电机，具有间隙地配置于所述带阶梯支柱部的阶梯部上，以及， 垂直轴/垂直翼型风车，从所述带阶梯支柱部的上方嵌装配置于所述带阶梯支柱部； 所述使用圆盘型同轴反转式发电机的风力发电装置的特征在于， 所述圆盘型同轴反转式发电机具有固定圆环状轴，在中心部安装支撑用支柱，与该支撑用支柱相固定， 圆盘状的壳主体，为在中心部具有支撑用支柱插通孔的圆盘状的上壳体和在中心部具有支撑用支柱插通孔的圆盘状的下壳体的一体结构，该壳主体被所述固定圆环状轴支撑而能够旋转，并且被利用自然能源的驱动源驱动而旋转， 圆盘状的第一磁链用磁体，安装于所述上壳体内表面，圆盘状的第二磁链用磁体，以与所述第一磁链用磁体对向的配置方式，安装于所述下壳体内表面，圆盘状的线圈体，在所述上壳体、下壳体内，使线圈体的线圈部以非接触状态面对所述第一磁链用磁体和第二磁链用磁体之间，并且使该线圈体的中心部以与所述上壳体、下壳体非接触的方式能够旋转地安装于所述固定圆环状轴，能够旋转的多个反转用磁体，在与所述固定圆环状轴的轴向垂直的方向上，从所述固定圆环状轴的外周呈放射状地突出有旋转支撑轴，圆盘状的驱动用磁体，以非接触状态与所述反转用磁体对向的配置方式，安装于所述下壳体的内表面，圆盘状的从动用磁体，以在非接触状态下与所述反转用磁体对向且隔着所述反转用磁体与所述驱动用磁体对向的配置方式，安装于所述圆盘状的线圈体，以及， 发电输出取出部，跨于所述线圈体内周部和固定圆环状轴而配置； 所述风车具有圆筒状风车轴体，在所述圆盘型同轴反转式发电机上，从上方嵌装于带阶梯支柱部的外周，并且在上部具备安装于所述带阶梯支柱部的上端部的轴承部，在下部具备与所述壳主体的上壳体连接的连接部，该圆筒状风车轴体基于由所述轴承部和壳主体构成的两端轴支撑结构配置成能够围绕所述带阶梯支柱部旋转，上下为一组的3组臂，以规定的间隔从所述圆筒状风车轴体向侧方突出设置，以及， 垂直配置的3片叶片，分别被上下为一组的各臂支撑；将借助风力的所述风车的旋转力经由所述圆筒状风车轴体传递至圆盘状的壳主体，通过与圆盘状的壳主体一起被驱动旋转的驱动用磁体的磁力以非接触的方式使所述反转用磁体旋转，根据该反转用磁体的旋转，通过其磁力以非接触的方式使所述从动用磁体及线圈体向与所述壳主体的旋转方向相反的方向旋转，所述壳主体的第一磁链用磁体、第二磁链用磁体和所述线圈体的线圈部间的相对速度为磁链用磁体、线圈体中的一方被驱动旋转而另一方被固定时的旋转速度的2倍，在所述线圈体的线圈部产生为磁链用磁体、线圈体中的一方被驱动旋转而另一方被固定时的发电输出的4倍的发电输出，并经由所述发电输出取出部及与该发电输出取出部相连接的电缆取出到外部。
全文摘要
本发明提供一种能够获得大的发电输出，还能够降低机械损失、以低噪声结构提高维护性的圆盘型同轴反转式发电机。本发明的圆盘型同轴反转式发电机(1)具有固定圆环状轴(2)，中心部安装支撑用支柱，与该支撑用支柱相固定；圆盘状的壳主体(11)，为圆盘状的上壳体(12)和圆盘状的下壳体(13)的一体结构，被固定圆环状轴(2)能够旋转地支撑，被风车等驱动旋转；圆盘状的第一磁链用磁体(21)，安装于上壳体(12)的内表面；圆盘状的第二磁链用磁体(22)，安装于下壳体内表面；圆盘状的线圈体(31)，在上壳体(12)、下壳体(13)内，使线圈部(32)以非接触状态面对第一磁链用磁体(21)、第二磁链用磁体(22)之间，使中心部能够旋转地安装于固定圆环状轴(2)；从固定圆环状轴(2)的外周突出设置的反转用磁体(41)；圆盘状的驱动用磁体(51)，以非接触状态与反转用磁体(41)对向的配置方式，安装于下壳体的内表面；圆盘状的从动用磁体(61)，以非接触状态与反转用磁体(41)对向的配置方式，安装于线圈体(31)；发电输出取出部(71)，跨于线圈体(31)的内周部和固定圆环状轴(2)而配置。
文档编号H02K7/10GK102549894SQ20108003695
公开日2012年7月4日 申请日期2010年9月3日 优先权日2010年9月3日
发明者原明绪 申请人:风力发电株式会社