专利名称：电源装置、发电装置及风力发电装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种将风力能源等的自然能转换成电能以作为各种设备的电力的电源装置、发电装置及风力发电装置。
背景技术：
利用风力等的自然能产生电力发电的发电装置有记载于日本专利特开2003-284393号公报、特开2003-21046号公报、特开2003-327678号公报、特开2003-278637号公报等。这些发电装置具备在风力转动的转轴上连接发电机，将动能转换成电能的电力，并将该电力一边充电至电池内一边作为电灯等各种设备的电源的电源装置，由此可供给不为风力的有无或变化所左右的稳定电力。
但是，例如在强风中，一方面利用高压电的充电电压进行充电，在弱风时，利用低压电的充电电压进行充电，会在大变动的充电电压下进行充电，因此会有现有的发电装置的充电效率低的问题。
并且，自然能是极为不稳定的能源，而有不能从发电机长时间供给电力，或从自然能获得的电力本身对于外部负载的不充分时，一但对于外部负载持续供给电力时，会有电池过放电而缩短电池寿命的问题。
并且，无风的状态一旦长时间持续时，即使对于外部的设备停止电力供给，进行电池放电使得充电电压降至极低。其结果，外部的控制器会因为过小电压的电力导致误动作，或造成不能动作的不当等问题。
又，为了发电将利用风力转动的转轴连接在发电机时，使发电机动作的负载施加在转轴上。此时，风力小于负载时，会有使得风车停止不能充分发电的问题。
另外，设置微风时使风车空转用的电磁式离合器的动作开始时至动作停止时为止，一旦始终持续地供给最上限的电流时，就会增大供给电流的消耗量，而有导致发电机所获得电力量增益系数不良的问题。
发明内容
因此，本发明以即使因风力的变化而增大充电电压的变化时仍可有效进行对于电池的充电为第1目的。
并且，本发明以即使从发电单元所供给的电力不稳定时仍可以防止蓄电单元的过放电从而保护蓄电单元为第2目的。
本发明以即使长期间持续着无风状态时仍可以使电池维持在预定以上的充电电压为第3目的。
本发明以即使自然能小时仍可以进行充分发电为第4目的。
另外，本发明以能够有效进行发电为第5目的。
本发明的电源装置具有蓄电单元，将充电后的电力使用在各种设备的动作中；充电单元，将自然能转换为电能，对蓄电单元供给由该电能构成的电力并进行充电；充电切换单元，能切换从充电单元对蓄电单元的电力供给和停止；以及充电切换控制单元，控制充电切换单元，以便若对蓄电单元进行电力充电时的充电电压为预定值以上，就重复电力的供给和停止，若充电电压小于预定值，就持续进行电力的供给。
由此，利用大的自然能对于蓄电单元的充电电压一旦到达预定值以上时，重复对于蓄电单元的电力供给和停止，由此在高的充电电压下一边压缩充电电流一边进行蓄电单元的充电。另一方面，利用小的自然能对于蓄电单元的充电电压小于预定值时，持续进行对于蓄电单元的电力供给，在低的充电电压下尽可能地以大的充电电流进行对于蓄电单元的充电。由此，即使因自然能的增减使得充电电压产生大的变化时，仍可有效地进行蓄电单元的充电。
并且，本发明的电源装置具有蓄电单元，将充电后的电力使用在各种设备的动作中；充电单元，将自然能转换为电能，对蓄电单元供给由该电能构成的电力并进行充电；充电切换单元，能切换从充电单元对蓄电单元的电力供给和停止；以及充电切换控制单元，控制充电切换单元，以便以对应将电力充电至蓄电单元时的充电电压的停止时间间隔，进行电力的供给和停止的切换。
由此，从大的自然能对于蓄电单元的充电电压一旦提高时，通过停止时间间隔的扩大而缩短供电时间，所以可一边压缩充电电流一边进行蓄电单元的充电。另一方面，利用小的自然能降低对于蓄电单元的充电电压时，由于停止时间间隔的减少而增长了供给时间，因此在低充电电压下可尽可能地以大的充电电流进行对于蓄电单元的充电。由此，即使因自然能的增减使得充电电压产生大的变化时，仍可有效地进行蓄电单元的充电。
又，本发明的电源装置具有蓄电单元，将充电后的电力使用在各种设备的动作中；充电单元，将自然能转换成电能，对蓄电单元供给由该电能构成的电力并进行充电；充电切换单元，能切换从充电单元对蓄电单元的电力供给和停止；以及充电切换控制单元，控制充电切换单元，以便若将电力充电至蓄电单元时的充电电压为预定值以上，就以对应充电电压大小的停止时间间隔重复电力的供给和停止的切换，若充电电压小于预定值，就持续电力的供给。
由此，当蓄电单元的充电电压到达预定值以上时，重复对于蓄电单元的电力供给和停止，可以在高的充电电压下一边压缩充电电流进行蓄电单元的充电。另一方面，蓄电单元的充电电压小于预定值时，可持续对于蓄电单元的电力供给，由此可于低的充电电压下尽可能地以大的充电电流进行蓄电单元的充电。
并且，本发明的发电装置具备发电单元，产生电力；蓄电单元，将发电单元所产生的电力加以蓄电；输出单元，将蓄电于蓄电单元的电输出至外部的外部负载，或停止输出；电压检测单元，检测发电单元所产生电力的电压；以及控制单元，控制输出单元，控制单元在电压检测单元所检测的电压为预定值以下时，通过输出控制单元停止对外部负载的电力输出。
由此，发电单元所产生的电压不充分时停止电的输出，由此可以防止蓄电单元的过放电。由此，可以保护蓄电单元。
并且，本发明的电源装置具有蓄电单元，将充电后的电力使用在各种设备的动作中；充电单元，将自然能转换成电能，将由该电能所构成的电力充电至蓄电单元；辅助充电单元，能将辅助电力充电至蓄电单元；以及充电控制单元，监视蓄电单元的充电电压，当该充电电压小于预定值时，容许辅助充电器对于蓄电单元进行辅助电力的充电。
由此，蓄电单元的充电电压降低至小于预定值时，利用来自辅助充电单元进行辅助电力的充电，使蓄电单元的充电电压始终维持在预定值以上的充电电压。由此，可以防止各种设备因过小电压的电力产生的误作动，或不动作等问题。并且，可以防止蓄电单元的过放电。
另外，本发明的电源装置具有蓄电单元，将充电后的电力使用于各种设备的动作中；充电单元，将自然能转换成电力，将电力充电至蓄电单元；以及辅助充电单元，以预定值以上的充电电压将辅助电力充电至蓄电单元。
由此，蓄电单元的充电电压降低至小于预定值时，利用来自辅助充电单元进行辅助电力的充电，使蓄电单元的充电电压始终维持在预定值以上的充电电压。由此，可以防止各种设备因过小电压的电力产生的误作动，或不动作等问题。并且，可以防止蓄电单元的过放电。进而，可以用较少的零件数对蓄电单元进行辅助电力的充电。
另外，本发明的电源装置具备驱动力产生单元，将自然能转换成动能并产生驱动力；测定单元，测定驱动力的大小；发电单元，通过驱动力产生单元的驱动力而动作并发电；切换单元，切换驱动力产生单元对发电单元的驱动力的传达和切断；以及切换控制单元，对切换单元进行控制，以便当测定单元测定的驱动力的大小小于预定值时，切断从驱动力产生单元至发电单元的驱动力，当驱动力的大小为预定值以上时，使驱动力从驱动力产生单元传达至发电单元。
由此，驱动力的大小变小时，即自然能即使在小的状况下，通过切换控制单元交替重复进行对于发电单元驱动力的传达及切断，发电单元可获得良好的发电效率。自然能的大小较小时，驱动力的大小也变小，并且驱动力传达至发电单元时，会有稍微的负载施加在驱动产生单元上。因此，驱动力小于该负载时，会有驱动力产生单元停止之虞。
驱动力小于预定值时，切断对于发电单元驱动力的传达，可以消除施加的负载，使驱动力产生单元不致停止，可以持续地动作。并且，利用此时的惯性力，将驱动力传达至发电单元，可以使驱动力产生单元不致停止，驱动力再次小于预定值时，切断对于发电单元的驱动力的传达，使驱动力产生单元不致停止而可持续驱动。并可以由此当自然能的大小较小时，仍可尽可能地使驱动力上升，获得充分的发电。
并且，本发明的电源装置具有驱动力产生单元，将自然能转换成动能并产生驱动力；发电单元，通过驱动力而动作并发电；激磁动作型的离合器单元，以对应动作电流的离合器力，切换从驱动力产生单元向发电单元的驱动力的传达和切断；以及离合器控制单元，一边控制动作电流一边将其输出至离合器单元以便对应驱动力增大离合器力。
由此，由于对应驱动力控制供给离合器单元的动作电流，所以可以降低动作电流的消耗量。在与始终持续供给一定动作电流至离合器单元时的对比中，形成良好的发电所使用的动作电流和发电所获得电力的比例，可以有效地进行发电。
图1是本发明第1实施方式的有关风力发电装置的方块图。
图2是表示图1的风力发电装置的整体构成的说明图。
图3是辅助充电器的方块图。
图4是图1表示的操作显示器3的外观图。
图5是针对转轴离合器动作的流程图。
图6是表示电池的充电状态的说明图。
图7是表示根据图1所示控制部的电池保护功能的动作顺序的流程图。
图8是辅助充电器的方块图。
图9是表示辅助充电状态的说明图。
图10是表示利用转动支撑机构的转速及风力发电装置所发电的电压变动的图。
图11是表示本发明第2实施方式所涉及的风力发电装置的整体构成的图。
图12中，图12(a)是表示风车的转速和转动驱动力的关系的图。图12(b)是相对于图12(a)所示风车的转速，将以往的离合器动作电流供给至转轴离合器的时间图。图12(c)是相对于图12(a)所示风车的转速，将以往的离合器动作电流供给至转轴离合器的时间图。图12(d)是相对于图12(a)所示风车的转速，表示优选实施方式的关于将离合器动作电流供给至转轴离合器的时间图。图12(e)是图12(d)的变形例。
图13是表示转轴离合器相关动作的流程图。
符号说明1 风力发电装置主体2 控制器3 操作显示器4 电池5 变换器7 辅助充电器7a 电源输入端子7b 电源输入端子7c 信号输入端子11 风车12 风车叶片13 回转支撑构件14 转动支撑机构15 第1转轴构件16 转轴离合器16a离合器板16b线圈构件17 第2转轴构件18 转速检测器19 发电机20 停止装置20a状构件20b推压构件21 短路制动装置22 短路用继电器31 控制部32 整流部33 桥式二极管34 充电电容器35 二极管
36 充电控制部37 线圈38 发电机电压检测器39 充电状态检测器41 转速输入部42 离合器驱动部43 短路驱动部44 辅助充电动作部45 充电控制驱动部46 变换器驱动部47 操作显示输入输出部51 运算处理部61 显示部62 重置开关63 显示切换开关71 电源72 变压器72a初级侧线圈部72b次级侧线圈部73 电容器74 桥式二极管75 辅助电源继电器75a开关部75b线圈部具体实施方式
(第1实施方式)根据第1图～第10图说明本发明第1实施方式如下。
本实施方式有关的电源装置是如第1图所示搭载在风力发电装置上。风力发电装置具有将作为自然能的一种的风能转换成由电能构成的交流电而输出的风力发电装置主体1；具备风力发电装置主体1的控制功能和交流电向直流电的整流功能等的控制器2；可切换显示风力发电装置的动作状态或设定状态等的操作显示器3；将控制器2所整流的直流电充电的电池4(充电单元)；将充电于电池4的电力转换成交流电而供给外部负载6的变换器5(含输出单元)；及对电池4供给辅助电力的辅助充电器7。
上述的风力发电装置主体1是如第2图表示，具有产生对应风力的转动驱动力的风车11(驱动力产生单元)。风车11具有受风的多片风车叶片12(转动体)；支撑使这些风车叶片12于水平方向回转的回转支撑构件13；及支撑回转支撑构件13的旋转中心的旋转支撑机构14。旋转支撑机构14是垂直方向竖立设置，具有在回转支撑构件13的旋转中心处连结上端部的第1转轴构件15(转轴)、以及第1转轴构件15上经转轴离合器16(切换单元)而连结的第2转轴构件17。
上述第1转轴构件15设有转速检测器18(电压检测单元)。转速检测器18为编码器所构成，输出对应第1转轴构件15的转速(每单位时间的转数)的脉冲数的转速信号。此外，转速检测器18也可以构成在回转支撑构件13的侧面安装磁铁或反射板等的检测对象物，每检测出该检测对象物时输出脉冲状的转速信号。
又，间隔设置在转轴构件15、17间的转轴离合器16为无激磁动作型的构成。具体而言，转轴离合器16具有2片的离合器板16a、16a；接合离合器板16a、16a彼此而作用的未图示弹簧构件；及对于弹簧构件的作用力产生反方向电磁力的线圈构件16b。由此，不供给离合器动作电流时，通过弹簧作用力牢固地接合(连结)离合器板16a、16a彼此之间，可以将第1转轴构件15的转动驱动力充分地传达至第2转轴构件17。并且，供给离合器动作电流时，通过反应电流值的电磁力减少作用力的作用，减弱离合器板16a、16a彼此间的接合力，电磁力为作用力以上时，形成可隔离离合器板16a、16a彼此。
另外，通过后述控制器2的离合器驱动部42(切换控制单元·传达禁止单元)，对应转速检测器18检测的转速(以下，称转速N)，隔离及接合转轴离合器16的离合器板16a、16a。具体而言，比较转速N和预定的转速(以下，称转速N1)，转速N小于转速N1时，形成隔离2片的离合器板16a、16a。即，形成对于转轴离合器16供给离合器动作电流。
接合2片的离合器板16a、16a彼此间，第1转轴构件15的转动驱动力传达至第2转轴构件17时，对于第2转轴构件17产生使发电机19动作时的负载。因此，风力较此负载小的场合，停止第1转轴构件15及转动叶片12。因此，转速N小于转速N1时，通过2片的离合器板16a、16a彼此间的隔离，使得第2转轴构件17产生的负载不致传达于第1转轴构件，防止第1转轴构件15及转动叶片12的停止。
另外，隔离2片的离合器板16a、16a彼此间，无须停止转动叶片12而转动后，使转速N上升，超过转速N1，更使得转速N大于转速N2时，再度形成2片的离合器板16a、16a彼此的接合。即，形成停止对于转轴离合器16的离合器动作电流的供给。对此并无施加第1转轴构件15及转动叶片12的负载而无须停止地使转速上升，利用此一转动所持续的惯性力，接合2片的离合器板16a、16a彼此之后，使第1转轴构件15及转动叶片12不致停止。
通过以上动作的交替进行，即使风力减弱时，转动叶片12也不会停止而可持续的转动。此外，转速N2是在转速N1加上一定值的转速，发出以后述电池4可充电的电压值(以下，称充电电压V)以上的电压的转速(参阅第10图)。发电机19的发电电压为充电电压V以下时，形成对电池4不充电。
在经上述转轴离合器16传达转动驱动力的第2转轴构件17处，设有三相交流方式等的发电机19(发电单元)。发电机19形成输出对应第2转轴构件17转速的交流电。发电机19的输出侧连接有短路制动装置21。短路制动装置21具有连接发电机19各端子的短路用继电器22。短路用继电器22通过来自控制器2的通电使开关部形成开启状态，通过来自控制器2通电的停止使开关部形成关闭状态，由此在控制器2故障等的异常时使得发电机19的输出侧短路。因此，短路制动装置21通过对于发电机19产生大的负载，以制动风车叶片12所产生转动支撑机构14的转动。
此外，第2转轴构件17的下端部设有以手动操作固定转动支撑构件14的停止装置20。停止装置20具有安装在第2转动构件17的环状构件20a、以及可接离地设置在环状构件20a外围面的推压构件20b。推压构件20b是设置在部分未图示的架台或基底面等的固定部上。并且，停止装置20是以手动操作将推压构件20b推压于环状构件20a，通过大的制动力固定第2转轴构件17，其结果可以完全停止转动支撑构件14的转动。此外，也可以通过后述的操作显示器3的操作指示构成可自动地动作。
如上述构成的风力发电装置主体1连接于控制器2。控制器2是如第1图表示，具有控制风力发电装置的控制部31、以及将风力发电装置主体1的发电机19输出的交流电整流为直流电的整流部32。控制部31具有转速输入部41、离合器驱动部42和短路驱动部43。这些各部41～43分别连接在上述的风力发电装置主体1的转速检测器18、转轴离合器16和短路制动装置21上。
转速输入部41具有将来自转速检测器18的转速信号转换成适合信号处理的信号形态的功能。离合器驱动部42具有通过离合器信号输出至转轴离合器16，控制转轴离合器16的动作状态，即减弱或消除第2图的第1转轴构件15和第2转轴构件17的连结力的功能。短路驱动部43具有通常动作时通过驱动信号对短路制动装置21的短路用继电器22的输出，异常时使发电机19呈短路状态的功能。
并且，控制器2具有辅助充电动作部44、充电控制驱动部45、变换器驱动部46和操作显示输入输出部47，同时具有监视及控制各部41～47的运算处理部51。另外，针对运算处理部51的详细如后述。
上述辅助充电动作部44是连接在辅助电力充电至电池4的称为DC电源组的辅助充电器7上。辅助充电器7如第3图表示，安装在1配电盘上，或者收纳在框体内形成一体化。辅助充电器7设有电源输入端子7a、电源输出端子7b和信号输入端子7c。电源输入端子7a可自由拆装地连接有商业用或工业用电源71。电源输出端子7b可自由拆装地连接有电池4，信号输入端子7c则可自由拆装地连接有辅助充电动作部44。
上述的电源输入端子7a连接有变压器2的初级侧线圈部72a。变压器72的次级侧线圈部72b设有恒流化的电容器73和全波整流变化为交流状态的电压的桥式二极管74。并且，桥式二极管74是将负极侧通过电源输出端子7b连接在电池4的正电极侧，正极侧通过电源输出端子7b连接在电池4的负电极侧上。由此，辅助充电器7具有将来自电源71的交流电以变压器72变化为预定电压后对电池4充电的功能。
又，辅助充电器7具备辅助电源继电器75。辅助电源继电器75具有设置构成初级侧线圈部72a的电流部的一部分的开关部75a和开关该开关部75a的线圈部75b。开关部75a设定为对线圈部75b进行通电时形成开启状态。又，线圈部75b是经信号输入端子7c连接在辅助充电动作部44上。由此，辅助充电器7具有可通过来自辅助充电动作部44的动作信号切换对于电池4的辅助充电的实施和停止的功能。
利用上述的辅助充电器7进行辅助充电的电池4是如第1图表示，同时连接在控制器2的整流部32上。整流部32为将来自风力发电装置主体1的发电机19的交流电转换成直流电而充电至电池4的构成。
即，整流部32是如第2图表示，具有连接在发电机19上的桥式二极管33；并联连接在桥式二极管33的正极侧和负极侧的充电电容器34；位于较充电电容器34更下游侧、和桥式二极管33同方向并联连接的二极管35；设在充电电容器34和二极管35之间，切换控制电流的通过和切断的充电控制部36；以及设在较二极管35更下游侧的线圈37。上述的充电控制部36为变压器等的半导体开关所构成，连接在第1图的充电控制驱动部45上。充电控制驱动部45通过充电控制信号的输出，形成控制从桥式二极管33对于二极管35的通电时间。并且，以上构成的整流部32是连接在电池4及变换器5上，形成将对应充电控制部36所控制通电时间的充电电压的电力充电于电池4。
上述的充电控制部36为变压器等的半导体开关所构成，连接在第1图的充电控制驱动部45上。充电控制驱动部45通过充电控制信号的输出，形成控制从桥式二极管33对于二极管35的通电时间。并且，以上构成的整流部32是连接在电池4及变换器5上，形成将对应充电控制部36所控制通电时间的充电电压的电力充电于电池4。
并且，整流部32是如第1图表示，具有检测从发电机19输入的交流电的发电机电压的发电机电压检测器38、以及检测充电至电池4的充电电压(电池电压)、交流电及充电至电池4的充电电力的充电状态检测器39(蓄电检测单元)。此外，转动支撑机构14的转速也表示发电机19发电电力的电压变动。即，通常的发电时，和发电机电压检测器38所检测的发电机电压实质上相同。这些电压检测器38、39是连接在运算处理部51上，将检测的电压分别输出至运算处理部51。
又，和上述充电控制驱动部45同样连接在运算处理部51的变换器驱动器46是连接在变换器5上。变换器5具有将充电至电池4的直流电例如转换成家庭用的交流电输出于外部负载6的输出功能、以及利用来自变换器驱动部46的信号切换输出功能的动作及停止的功能。
另外，连接在运算处理部51的操作显示输入输出部47是可自由拆装地连接在操作显示器3上。
在此针对操作显示器3说明如下。如第4图表示，操作显示器3具有7段LED或LCD等的显示部61、重置开关62和显示切换开关63(操作单元)。显示部61构成以文字或数值显示风力发电装置的动作状态。再者，动作状态是指利用转速输入部41所获得的转动支撑机构14的转速(风速)、以发电机电压检测器38所检测的发电机电压、充电状态检测器39所检测的充电电压(电池电压)及其它各部的动作状态等。重置开关62是作为操作显示器3重置用的。
显示切换开关63是设定可以手动操作切换显示部61的动作状态的显示。所显示的动作状态具有转动支撑机构14的转速(图中转数)；发电机电压(图中发电电压)；充电电压(图中电池电压)；及形成供给通过变换器5所检测的外部负载6的电流的负载电流。这些动作状态在每按下显示切换开关63时依序切换显示在显示部61上。并且，第4图中显示有发电机电压。另外，表示确保对外部负载6的100V输出(图中100V输出)。
另外，显示切换开关63是设定可以手动操作切换始终维持着变换器5输出的标准模式(模式0)；转动支撑机构14的转速为设定值以下时，通过变换器控制部46停止变换器5输出的省电模式(模式1)；及转动支撑机构14的转速为设定值以下经过一定时间后，通过变换器控制部46停止变换器5输出的间隔省电模式(模式2)。将显示切换开关63以5秒钟以上的长时间按压依次切换各模式。将所设定的内容存储在未图示的存储部内。
另外，操作显示器3具备有未图示的运算部和存储部等的控制部。控制部除了控制操作显示器3本身的功能外，具有以程序形态和控制器2间的通信功能。再者，操作显示器3的各功能也可以硬件的形态形成以代替程序的软件形态。
在控制器2的运算处理部51中，同样具有未图示的运算部及存储部，具有以程序的形态控制风力发电装置的各种的功能。
运算处理部51，具有辅助充电处理功能或异常运转制动功能、转动增速功能、低电压充电功能、电池保护功能等。辅助充电处理功能是监视充电电压检测器39所检测的充电电压，在充电电压小于第1预定值时容许辅助充电器7对电池4进行辅助电力充电的功能。异常运转制动功能是在正常运转时通电至短路制动装置21的短路用继电器22形成开启状态时，可以将发电机19的交流电供给桥式二极管33，通过异常运转停止通电时使发电机19的输出短路，对于发电机19产生制动力的功能。转动增速功能是通过风力的降低使转动支撑机构14的转速小于第2预定值时，释放转轴离合器16的连结状态仅使得第1转轴构件15自由转动，第1转轴构件15的转速增速至一定以上为止时，恢复转轴离合器16的连结状态的功能。低电压充电功能是当转动支撑机构14的转速为第3预定值以上时，进行充电控制部36的ON状态和OFF状态切换的充电控制，当转速降低至小于第3预定值时，充电控制部36维持着ON状态的功能。电池保护功能为防止电池4过放电用的功能，根据存储在存储部的各动作模式，根据转动支撑机构14的转速进行变换器5的电力输出部的ON/OFF控制的功能。
上述的构成中，针对风力发电装置的动作说明如下。
在一般的运转停止时，如第2图表示，停止对于无激磁动作型的转轴离合器16的通电，使转轴离合器16形成牢固的连结状态。由此，转轴支撑机构14的第1转轴构件15和第2转轴构件17是以转轴离合器16形成一体化。并且，停止对于短路制动装置21的短路用继电器22的通电，使发电机19形成短路状态。由此，形成对于发电机19的动作需要大负载的状态。其结果，即使较风大的转动驱动力赋予转动支撑机构14时，转动支撑机构14越是以高速转动发电机19使其动作，越是可通过大的负载作为相对于转动支撑机构14转动的制动力作用，禁止转动支撑机构14的高速转动。
另外，强风时或维修等特别的运转停止时，产生停止装置20的制动力。并且，固定转动支撑机构14的第2转轴构件17，可以完全停止转动支撑机构14的转动。
其次，运转时，根据需要将操作显示器3连接在控制器2之后，对控制器2及操作显示器3接入电源。在控制器2开始进行对转轴离合器16的通电。由此，解除转轴离合器16的连结状态，将第1转轴构件15从第2转轴构件17切离。其结果，第1转轴构件15相对于第2转轴构件17形成自由转动的状态，因此虽然仅微弱的风接触风车叶片12，第1转轴构件15仍可以形成急速增大其转速。并且，对短路制动装置21进行通电，可解除发电机19的短路状态，可将发电机19发电的交流电供给控制器2。另一方面，操作显示器3是以数值等显示控制部31的动作状态，即例如第1转轴构件15的转速。
其次，控制器2在运算处理部51中，可发挥辅助充电处理功能或异常运转制动功能、转动增速功能、低电压充电功能、电池保护功能等的动作。
(转动增速功能)首先，继续参阅第5图说明转动增速功能如下。第5图的S301是监视第1转轴构件15的转速N。并移至S302，判断转速N是否小于转速N2。转速N小于转速N2时(S302“是”)，移至S303，判断转速N是否小于转速N1。转速N小于转速N1时(S303“是”)，即风力弱时，移至S304，激活转轴离合器16。即，对转轴离合器16导通离合器动作电流，由此隔离离合器板16a、16a彼此间。其结果，以无负载状态转动第1转轴构件15，因此风力弱时同样可以转动。随后再度回到S301。
转速N小于转速N1时(S303“否”)，即风力不弱时，回到S301。转速N小于转速N2时(S302“否”)，移至S305，判断转轴离合器16是否为ON。转轴离合器16为ON时(S306“是”)关闭转轴离合器16。即，停止对于转轴离合器16的离合器动作电流的通电，接合离合器板16a、16a彼此间。即使接合离合器板16a、16a彼此间，会因为第1转轴构件15惯性的作用，而以较高速进行第1转轴构件15和第2转轴构件17形成一体化的转轴支撑机构14的转动。转轴离合器16为非激活时(S306“否”)，回到S301。
即，风弱时，通过发电机19动作时的负载减少转动支撑机构14的转速。此时，发电机19通过转动支撑机构14的转动而发电的发电机电压低于电池4的充电电压V时，不能对电池4进行充电。因此，如第10图表示，转速N减至小于转速N1时，通过对于转轴离合器16的通电，解放转轴离合器16的连结状态，仅使得第1转轴构件可自由转动。并且，即使在弱风下仍可以短时间使得第1转轴构件15形成增速的状态，转速N增速至转速N2以上为止时，即到达可以发电至可对电池充电至充电电压V以上电压的转速为止时，恢复转轴离合器16的连结状态，由此在激活发电机19的发电。由此，即使是弱风时，仍可间歇性地将高电压的交流电供给于控制器2。
(低电压充电功能)如上述供给于控制器2的交流电在桥式二极管33全波整流后，以充电电容器34、二极管35及线圈37所构成的平滑电路加以平滑化，充电至电池4。并且，利用充电至电池4内的电力作为控制器2的电源，同时在变换器5转换成交流电之后，作为外部负载6的电源利用。
此时，如第6图表示，充电至电流4的充电电压及充电电流是通过充电控制部36加以控制。即，转动支撑机构14的转速为第3预定值以上时，判断为对电池4的额定电压以大幅度高压的充电电压进行充电，进行充电控制部36为ON状态和OFF状态切换的充电控制以降低充电电压。
即，通过大的风力判断为充电电压为第3预定值以上时，重复对电池4的电力的供给(充电控制部36的ON状态)和停止(充电控制部36的OFF状态)。在充电控制部36的ON状态时，以对应储存在第2图的充电电容器34的电力的大的放电电流作为充电电流供给至电池4。又，当充电控制部36的OFF状态时，以在线圈37和二极管35的闭合电路内流动的小电流作为充电电流而供给至电池4。其结果，在第3预定值以上的高充电电压下，一边压缩充电电流进行对电池4的充电。
另一方面，转速降低至小于第3预定值时，判断为以接近电池4的额定电压的充电电压进行充电，进行维持着充电控制部36呈ON状态的充电控制，而以尽可能大的充电电流进行电池4的充电。
即，通过小的风力判断为对电池的充电电压小于预定值时，持续进行对于电池4电力的供给(充电控制部36的ON状态)。并以桥式二极管33整流后的全电流作为充电电流而供给电池4。其结果，在低电充电电压下尽可能以大的充电电流进行电池的充电。
(辅助充电处理功能)
又，如第1图表示，在电池4的充电中，监视充电电压检测器39所检测的充电电压。充电电压小于第1预定值时，容许辅助充电器7进行对于电池4的辅助电力的充电。
即，如第3图表示，充电电压为第1预定值以上时，通过对辅助电源继电器75的通电使开关部75a形成开启状态，由此禁止对电池4进行辅助充电。另一方面，充电电压降低至小于第1预定值时，判断为大幅地降低电池4的充电电压(电池电压)，停止对于辅助电源继电器75的通电。通电停止后的辅助电源继电器75将开关部75a从开启状态切换到关闭状态。由此使来自电源71的交流电供给至变压器72，以变压器2变化为预定电压后，通过电容器73产生恒流的辅助电力。并且，通过该辅助电力对电池4进行辅助充电。此外，对于电池4的充电电流决定为IωCE。其中，ω＝27πf，C为电容器73的容量μF，E为充电电压。并且，电池4的充电电压降至极低的结果，即使控制器2不再动作时，由于停止对于辅助电源继电器5的通电，辅助充电器5仍可对电池4进行辅助充电。
(异常运转制动功能)又，如第2图表示，风力发电装置在正常运转时，通过通电使短路制动装置21的短路用继电器22形成激活状态。并且，将发电机19的交流电供给至桥式二极管33等的整流部32，对电池4进行充电。另一方面，由于零件消耗或破损等的异常而紧急停止控制器2时，停止风力发电装置主体1等输出中的所有信号输出。其结果，停止对短路制动装置21的短路用继电器22的通电，使发电机19形成短路状态。
停止对转轴离合器16的通电时，由于转轴离合器16为无激磁动作型，因此离合器板16a、16a彼此间形成牢固的连结状态。因此，通过转轴离合器16使得转动支撑机构14的第1转轴构件15和第2转轴构件17形成一体化。并且，通过短路状态的发电机19产生大的负载使转动支撑机构14的转速急速减速。
(电池保护功能)另外，如上述电池保护功能具有标准模式、省电模式及间隔省电模式的3种模式，这些是通过操作显示器3的显示切换开关63来设定。将电池保护功能设定为标准模式(模式0)时，可始终维持着变换器5的输出。此外，电池4在过放电的状态中，停止变换器5的输出。设定为省电模式1(模式1)时，转动支撑机构14的转速为设定值(例如，50rpm)以下时，利用变换器控制部46停止变换器5的输出。并且在省电模式及间隔省电模式中，停止变换器5的输出后，通过一定的风力以转动支撑机构14的转速(例如50rpm)以上维持预定的时间(例如5分钟)，再度开始变换器5的输出。此外，电池4充满电时，维持变换器5的输出。并且，此时转动支撑机构14的转速是以发电机19发电电力的电压基准进行检测。因此并非转动支撑机构14的转速，也可以是进行发电机电压的检测，也可以检测充电电压。
其次针对电池保护功能的动作顺序参阅第7图的流程图说明如下。移至步骤S101，利用转速检测器18检测转动支撑机构14的转速。电池4的充电电压是利用转动支撑机构14的转速来决定。随后，移至步骤S102，判断转动支撑机构14的转速是否在0～50rpm的状态下经过1个小时以上。判断为转动支撑机构14的转速未在0～50rpm的状态下经过1个小时以上时(S102“否”)，再次移至步骤S101重复以上的处理。判断为转动支撑机构14的转速在0～50rpm的状态下经过1个小时以上时(S102“是”)，移至步骤S103。
步骤S103中，判断设定在存储部的模式为标准模式(模式0)。判断为所设定模式为标准模式(模式0)时(S103“是”)时，维持着该状态变换器5的输出再次移至步骤S101。判断为所设定模式并非标准模式(模式0)时(S103“否”)时，移至步骤S104，判断所设定的模式是否为省电模式(模式1)。判断为所设定模式为省电模式(模式1)时(S104“是”)时，移至步骤S106，立即停止变换器5的输出。判断为所设定模式并非省电模式(模式1)时(S104“否”)时，判断为间隔省电模式(模式2)而移至步骤S105，设置预定时间间隔。之后，移至步骤S106停止变换器5的输出。
随后，移至步骤S107，判断转动支撑机构14的转速是否在50rpm以上的状态下经过5分钟以上。判断为转动支撑机构14的转速在50rpm以上的状态下经过5分钟以上时(S107“是”)，移至步骤S110。判断为转动支撑机构14的转速未在50rpm以上的状态下经过5分钟以上时(S107“否”)，移至步骤S108，使用者判定是否进行重置动作。其中重置动作为按压操作显示器3的重置开关62的动作。使用者判断为未进行重置动作时(S108“否”)，再次移至步骤S107。使用者判断为已进行重置动作时(S108“是”)，移至步骤S109。在步骤S109中，动作模式设定为模式0，移至步骤S110。步骤S110中，变换器5的输出设定为ON。随后再次移至步骤S101。
如上述，本实施方式的电源装置具有电池4(蓄电单元)，将充电后的电力使用于各种设备的动作中；充电单元(发电机19、转动支撑机构14、整流部32)，将自然能转换成电能，将电能所构成的电力供给至电池4；充电控制单元36(充电切换单元)，可切换充电单元对于电池4电力的供给和停止；及充电切换控制单元(充电控制驱动部45、运算处理部51的低电压充电功能)，控制充电控制部36，以便电力充电至电池4时的充电电压为第3预定值以上时，重复电力的供给和停止，充电电压小于第3预定值时，继续进行电力供给。
其中，外部负载6的各种设备包含风力发电装置的控制器2或外部负载6的冰箱等的电动设备、电灯或空调等的光热设备等。自然能是含风力、太阳电池、水力、波动力等存在于自然界的能源。
根据上述的构成，利用大的自然能进行对于电池4的充电电压为第3预定值以上时，重复对于电池4的电力供给和停止，在高的充电电压下可一边压缩充电电流进行对于电池4的充电。另一方面，利用小的自然能进行对于电池4的充电电压小于3预定值时，继续进行对于电池4的电力供给，在低的充电电压下尽可能地以大的充电电流进行对于电池4的充电。由此，可通过自然能的增减即使充电电压产生大的变化时，仍可以有效地进行电池4的充电。
另外，本实施方式的电源装置具有电池4(蓄电单元)，将充电后的电力使用于各种设备的动作中；充电单元(发电机19、整流部32)，将自然能的一种的风能转换成电能，将电能所构成的电力供给至电池4；辅助充电器7(辅助充电单元)，可将辅助电力充电至电池4；及充电控制单元(辅助充电动作部44、运算处理部51的辅助充电处理功能)，监视电池4的充电电压，当充电电压小于第1预定值时，容许辅助充电器7对电池4进行辅助电力充电。
根据上述的构成，电池4的充电电压降低至小于预定值时，从辅助充电器7进行辅助电力充电，使电池4的充电电压始终维持在预定值以上的充电电压。因此，可以防止控制器2等各种设备因过小电压的电力产生错误动作，或不动作等问题的发生。并且，防止电池4过放电的同时，其结果，只要具备该电源装置的风力发电装置，即使风较弱的地区仍然可以确实进行电池4的充电，可以高可靠度进行运转。
又，如第3图所示，本实施方式的辅助充电器7，具有输出预定电压的直流电所构成辅助电力的电源71(辅助电源单元)、以及通过充电控制单元切换对电池4的辅助电力的供给和停止的辅助电源继电器75(切换单元)的构成。由此，可以简单构成电源装置的辅助充电器7。
另外，如第2图表示，电源装置还具有进行桥式二极管33所输出电力的充电，将此电力使用于各种设备动作的电池4(蓄电单元)。由此，即使在自然能小的环境下，仍可以获得对电池4进行充电的充电电压的高电压化，效率良好地进行充电。
又，本发明在风力发电装置上具备上述电源装置。因此，即使在风力的变动大的环境下，同样可适当地使用风力发电装置。
另外，本实施方式即使在风力小的状况下，交替重复风力能源对于发电机19的传达及切断，可以获得良好发电机19的发电效率。风力大小为小，将风力传达至发电机19时，对于转动支撑机构14会因发电机19多少产生负载，因此会有使得转动支撑机构14停止之虞。
通过转轴离合器16隔离第1转轴构件15和第2转轴构件17，可以不致将此一负载传达第1转轴构件15，第1转轴构件15及转动叶片12不会停止而可持续转动，并且形成转速可以上升的状态。另外，利用此时的惯性力，切断对转轴离合器16的离合器动作电流，即使接合第1转轴构件15和第2转轴构件17，仍然可以获得大于所产生负载的转动驱动力，因此第1转轴构件15及转动叶片12不会停止而可持续转动。重复此一动作，不会停止可以进行发电。并且，可以尽可能地转动驱动力上升，即使风力大小较小的场合仍可进行发电机19充分地发电。
又，风车叶片12的转速N大于转速N2时，使转动离合器动作，接合离合器板16a、16a彼此之间，以至获得必要的转动驱动力为止，即对于电池4可进行充电的充电电压以上电压发电的转速为止，以无负载状态转动风车叶片12，因此发电机19可以有效进行发电。此外，利用风车11将自然能的一种的风力转换成转动驱动力，因此可以从风车叶片12的转速测定施加转动驱动力的大小，和其它比较可以简单的构造构成。
另外，本实施方式中，通过电池保护功能，在发电机19产生电力的电压仍然不充分时，可停止电力的输出，因而可防止电池4的过放电。可由此保护电池4。
并且，本实施方式中，由于是通过转速检测器18检测转动支撑机构14的转速，因此可以容易且廉价地检测发电机19所产生的电力。
此外，本实施方式是以风力使转动支撑机构14转动让发电机19发电的风力发电的系统，因此即使以上产生的为不稳定的风力发电，仍然可以防止电池4的过放电。
另外，本实施方式中，是通过变换器控制部46控制变换器5具备的电力输出部，因此不需要具备其它的输出单元。
又，本实施方式在电池保护功能的间隔省电模式(模式2)中，在降低转动支撑机构14的转速经过预定的时间后停止对于外部负载6的电力输出，因此使用者可进行对电力输出的停止。
此外，本实施方式中，具备显示切换开关63，可以容易进行电池保护功能的各模式的切换操作，柔性对应状况的发生。
并且，本实施方式中，可以在显示部61显示转动支撑机构14的转速、发电机电压、充电电压及负载电流，因此使用者可容易确认其动作状态。
本实施方式是在电池保护功能的省电模式或变换器省电模式中，电池4未充满电时，根据从转动支撑机构14的转速所求得的发电机电压判断是否停止对变换器5输出的构成，但是也可以根据蓄电于电池4的电量变化判断是否停止对变换器5输出的构成。由此可持续防止电池4的过放电，对外部负载6可稳定地供给电力。
虽已根据适当实施方式说明本发明，但是本发明在不超越其主旨的范围内可进行变更。即，第1实施方式的电源装置的充电切换控制单元也可以构成控制充电控制部36，以对应于电力对电池4进行充电时充电电压的停止时间间隔进行电力的供给和停止的切换。
根据上述的构成，以大的自然能对于电池的充电电压增高时，通过停止时间间隔的扩大缩短供给时间，可一边压缩充电电流进行对电池4的充电。另一方面，小的自然能对于电池的充电电压降低时，通过停止时间间隔的减少增长供给时间，可以在低的充电电压下尽可能地以大的充电电流进行对电池4的充电。由此，即使因自然能的增减而形成充电电压大的变化时，仍可以有效地进行电池的充电。
并且，本实施方式的电源装置的充电切换控制单元也可以在电力充电至电池4时的充电电压为第3预定值以上时，以对应充电电压大小的停止时间间隔重复进行电力的供给和停止的切换，充电电压小于第3预定值时，控制充电控制部(充电切换单元)继续进行电力供给的构成。
根据上述的构成，对电池4的充电电压在第3预定值以上时，重复对于电池4电力的供给和停止，可以在高的充电电压下一边压缩充电电流一边对电池进行充电。另一方面，对于电池4的充电电压小于第3预定值时，重复对于电池4电力的供给和停止，可以在高的充电电压下一边压缩充电电流一边对电池进行充电。另一方面，对于电池4的充电电压小于第3预定值时，继续进行对于电池4电力的供给，可在低的充电电压下尽可能地以大的充电电流进行对于电池4的充电。
此外，对于电池4的充电电压在第3预定值以上的条件下形成高的充电电压时，通过停止时间间隔的扩大以缩短供给时间，因此可一边压缩充电电流进行对电池4的充电。另一方面，对于电池4的充电电压在预定值以上的条件下对于电池4形成低的充电电压时，通过停止时间间隔的减少以增长供给时间，因此在低的充电电压下尽可能地以大的充电电流进行对电池4的充电。因此，即使因自然能的增减形成充电电压大的变化时，仍可有效地进行电池4的充电。
又，本实施方式的电源装置是形成充电切换控制单元根据自然能的大小求得充电电压的构成。由此，可容易求得充电电压。并且，风力发电装置具备有上述各构成的电源装置，可以有效地使容易受自然环境变化影响的风力发电机运转。
本实施方式的辅助充电器7是以变压器72和整流电路将外部电源71所供给的交流电转换成直流的辅助电力而充电于电池4的构成，但是不仅限于此。即，辅助充电器7也可以是储存从太阳电池等的电源71所供给直流电的大容量的电容器，也可以将太阳电池等的直流电转换为预定电压的直流电而输出的DC·DC变换器。
并且，本实施方式中，虽然使用辅助电源继电器75作为切换单元使用，但是不仅限定于此，也可以使用晶体管或晶闸管等的半导体开关。并且，辅助电源继电器75等的切换单元也可以设置在变压器72的次级侧线圈部72b。或者，变压器72也可以采用中心抽头式，此时可以2个二极管构成桥式二极管74。另外，辅助充电器7也可以构成将辅助电源继电器5等的切换单元配置在次级侧线圈部72b上，将电容器73配置在初级侧线圈部72a上。
另外，电源装置是如第8图表示，也可以具有将充电后的电力使用于各种设备的动作的电池4(蓄电单元)；将自然能的风力能转换成电力，该电力充电至上述蓄电单元的第1图的充电单元(发电机19、整流部32)；及以预定值以上的充电电压将辅助电力充电于电池4的辅助充电器80(辅助充电单元)所构成。并且，辅助充电器80是和除去上述第3图表示电路构成所构成的辅助继电器75和电容器73的物品相同，例如以桥式二极管74设定变压器72的卷线使全波整流后的辅助电压的电压最大值形成22V等的预定值左右。
根据上述构成，如第9图表示，电池4的充电电压降低至小于辅助电压的22等的预定值时，从辅助充电器80进行辅助电力的充电，可以使蓄电单元的充电电压经常维持在预定值以上的充电电压。此外，根据上述的构成，可以少数的零件数将辅助电力充电至蓄电单元。并且，变压器72以具有可例如变更12V、22V、48V等多个输出电压的变压器开关为佳。此时，对应电池4的规格可容易进行辅助电压的变更。
本实施方式是利用风力使转动支撑机构14转动，以进行获得电力的风力发电用的构成，但是不仅限于此一构成，也可构成以水力等其它能源转动转动支撑机构，或者以不具备转动支撑机构14的太阳电池等具备获得电力的发电机的构成。
并且，本实施方式中，具备变换器5，通过变换器5电力输出的控制，对于连接在此的外部负载6供给电力的构成，但是不仅限于此一构成，也可以另外具备电力输出部的构成。此时也可以不须经由变换器从电力输出部直接将电力供给外部负载。
另外，本实施方式中，具备作为电池保护功能的标准模式或变换器省电模式，有选择地执行这些模式的构成，但是不仅限于这些构成，也可以不具备该等其中的一种模式的构成，仅执行省电模式的构成。
此外，本实施方式中，操作显示器3具备显示部61，显示各动作状态的构成，但是也可以不仅限于上述构成而是显示其它的动作状态，也可以不显示所有的动作状态。
又，本实施方式中，转轴离合器大于转速N2时，虽然形成第1转轴构件和第2转轴构件的接合，但是也可以一旦转速N大于转速N1时，以一定间隔接合第1转轴构件和第2转轴构件。并且，上述实施方式虽针对利用风力的发电装置已作说明，但是也可以利用水力的发电装置，也可以利用其它自然能。此外，虽是转动风车，将自然能转换成动能，但是也可以例如使用形成上下的活塞等构件，进行能源的转换。
(第2实施方式)其次，根据第11～第13图说明以下本发明第2实施方式的说明。本实施方式涉及的风力发电装置在转轴离合器为激磁动作型的点是和第1实施方式不同。以下，仅针对其不同点说明如下。并且，和第1实施方式相同的构件赋予相同的符号，并省略其说明。
首先，针对转轴离合器说明如下。
如第11图表示，间设在转轴构件15、17间的转轴离合器16为激磁动作型的构成。具体而言，转轴离合器16，具有2片离合器板16a、16a；隔离离合器板16a、16a彼此间而作用的未图示弹簧构件；及相对于弹簧构件的作用力产生反方向电磁力的线圈构件16b。由此，供给离合器动作电流时，通过对应电流值的电磁力减少作用力的作用，增强离合器板16a、16a彼此间的接合力(离合力)，当电磁力形成作用力以上时，通过离合器板16a、16a彼此间的接合，形成将第1转轴构件15的转动驱动力充分传达至第2转轴构件17。并且，未供给离合器动作电流时，离合器板16a、16a彼此间因弹簧的作用力，使得离合器板16a、16a彼此间的接合减弱，将离合器板16a、16a彼此间隔离。
又，线圈构件16b连接有辅助电源16c。线圈构件16b和辅助电源16c之间设有连接用继电器16d。连接用继电器16d为无激磁动作型，控制器2在正常动作时，形成信号传送至连接用继电器16d的开启状态。因此，形成来自辅助电源16c不供给电流至线圈构件16d的状态。并且，控制器2在异常时，停止对连接用继电器16d信号的传送，使连接用继电器16d形成关闭状态。由此，从辅助电源16供给电流至线圈构件，激磁动作型的线圈构件16d为关闭状态，形成第1转轴构件15和第2转轴构件17的接合。因此，如后述异常时一旦使短路制动装置21动作时，形成风车11停止的状态。再者，对于其它构造、功能由于和第1实施方式相同，省略其说明。
其次，上述的构成中，针对风力发电装置的动作，和第1实施方式不同的运转开始时的转轴构件16的动作方法详述如下。如第12(a)图表示，随着风车11的转速N的增加所获得的转动驱动力增大。及所获得的电力变大。以往如第12(b)所示，离合器动作电流一旦供给转轴离合器16时，经常导通一定量的离合器动作电流，形成必须要大的离合器动作电流。此时，例如风力减弱时，由于转速N缓慢地增大，因此获得充电电压具有长的时间。因此，对于转轴离合器16经常持续供给离合器动作时，消除发电所获得电量和消耗的电量间大的差上，并不具成效。
又，如第12(c)所示，仅转轴离合器16的动作时供给大的离合器动作电流，转轴离合器16的动作后，形成第1转轴构件15和第2转轴构件17彼此的滑动。此系转速N一旦增大时，第1转轴构件15的转动力同时增大，造成大于作用在接合第1转动构件15和第2转动构件17的离合器板16a、16a彼此间的摩擦力的起因。
因此，本实施例首先在第3图的S401中，转速检测器18检测出第1转轴构件15的转速N，移至S401，判断转速N是否形成预定的转速N1以上。转速N不在预定转速N1以上时(S402“否”)，回到S401，重复转速N以至形成预定的转速N1以上为止。即，第1转轴构件15是在无负载状态下转动，形成转速N可增大的状态。转速N在预定的转速N1以上时(S402“是”)，移至S403，供给离合器动作电流至转轴离合器16。此时，如第12(d)图表示，供给最大离合器动作电流以确实接合转轴离合器16的离合器板16a、16a彼此间。此外，转速N1即使第1转轴构件15和第2转轴构件17形成一体，即，即使因接合而产生负载时，转动不会停止的转速。
将预定时间电流供给线圈构件16b后，在S404中，减少电流不致为0。此时，即使减少电流，第1转轴构件15和第2转轴构件17通过离合器板16a、16a彼此的摩擦力形成一体转动。使风车11的转速N上升的同时，在S404中，同样增大供给的电流。转速增加的同时增大离合器动作电流，使得第1转动构件15和第2转动构件17形成一体转动。
再者，离合器动作电流增加的大小是在第1图的运算处理部51内决定。作用于离合器板16a、16a之间的摩擦力和第1转动构件15的转动力形成平衡状态时，第1转动构件15和第2转动构件17是形成一体转动。如上述，第1转动构件15的转速N增加时同时会增加转动力的大小，因此为了维持力的平衡状态，增大离合器板16a、16a彼此间的摩擦力即可。即，只要增大离合器板16a、16a彼此的接合力即可，即增大供给转轴离合器16的离合器动作电流即可。
因此，在运算处理部51内，首先求得对于第1转轴构件15的各转速的转动力，和其转动力形成平衡状态的摩擦力，即，求得离合器板16a、16a彼此间的接合力。并且，求得获得上述相关接合利用的离合器动作电流的供给量。导出所导出转速N和离合器动作电流的关系式，如第12(d)图表示，离合器驱动部42根据该式，增加转速N的同时，并增大离合器动作电流。
其次，针对异常运转制动功能的动作说明如下。
(异常运转制动功能)如第2图表示，风力发电装置在正常运转时，通过通电使短路制动装置21的短路用继电器22形成开启状态。并且，将发电机19的交流电供给于桥式二极管33等的整流部32，对于电池4进行充电。另一方面，由于零件的消耗或破损等的异常使得控制器2紧急停止时，停止风力发电装置主体1等输出中所有的信号输出。其结果，停止对于短路制动装置21的短路用继电器22的通电，使发电机19形成短路状态。
又，转轴离合器16连接有上述的辅助电源16c，紧急停止控制器2时，使无激磁动作型的连接用继电器16d动作，将来自辅助电源16c的电流供给至线圈构件16b。由此，由于转轴离合器16为激磁动作型，离合器板16a、16a彼此间形成牢固的连结状态。因此，转动支撑机构14的第1转轴构件15和第2转轴构件17通过转轴离合器16形成一体化。并且，通过短路状态的发电机19产生大的负载使得转动支撑机构14的转速急速减速。
如上述，本实施方式的电源装置形成，具有将自然能转换成动能而产生驱动力的驱动力产生单元(风车11)；通过驱动力动作而发电的发电单元(发电机19)；以对应动作电流的离合器力(接合力)切换从驱动力产生单元对发电单元的驱动力的传达和切断用的激磁动作型的离合器单元(转轴离合器16)；及对应驱动力增大离合器力而一边进行动作电流的控制输出至上述离合器单元的离合器控制单元(离合器驱动部42)的构成。
如以上说明，根据本实施方式时，对应第1转轴构件15的转速控制供给转轴离合器16的离合器动作电流，因此可降低离合器动作电流的消耗量。和持续供给一定的离合器动作电流至转轴离合器16时的对比中，形成良好的使用于发电用的离合器动作电流和发电所获得的电力量的良好比例，可以有效地进行发电。即可以少的消耗量获得大的电力量。
并根据本实施方式时，通过自然能的一种风力进行的发电，尤其可不须刻意选择场所设置发电装置。例如，利用水力的场合可限定在河川附近等。并且，可以运用以风力转动的风车11，较使用其它构造进行发电，可使用更简单的构造。
另外，本实施方式的变形例有如第12(e)所示，也可以阶段式增大离合器动作电流。此时，在位于控制器2内的未图示内存区域内，制作转换表。并且，表内存储着上述转速N和离合器动作电流的关系值。此时，某一转速N中，在离合器板16a、16a彼此不滑动的范围内决定离合器动作电流的大小。由此，即使转速N上升，在一定范围内供给一定的离合器动作电流，可以使离合器动作电流阶段式地增大。此时，即使在一定范围内使转速N上升时，由于在其范围内供给一定的离合器动作电流，因此更可以降低消耗量，形成简单的控制。
并且，虽根据最佳实施方式针对本发明已作说明，但是本发明在不超过其主旨的范围内可加以变更。
即，本实施方式中，离合器动作电流虽是呈曲线形或阶段式增大，但是不仅限于此。也可以使第1转动构件15和第2转动构件17形成一体转动。或者，转轴离合器16的动作开始时，供给大的离合器动作电流，可以确实接合第1转动构件15和第2转动构件17，但是为了更降低离合器动作电流的消耗量，从转轴离合器16的动作开始时即缓慢供给离合器动作电流。
又，实现上述第1及第2实施方式的各功能的程序也可以写入预先读入存储部的ROM的专用器，纪录在CD等纪录媒体的程序也可以在必要时读出并写入存储部内，或者经由网络等的电通信电路传送而写入存储部内。
本发明虽是记载于上述最佳实施方式中，但是本发明不仅限于此。在不离开本发明的精神和范围内可进行其它的各种实施方式。并且，本实施方式中，虽已说明本发明根据构成所产生的作用及效果，但是这些作用及效果，仅为其中的一例，本发明不仅限于此。
权利要求
1.一种电源装置，其特征在于，具有蓄电单元，将充电后的电力使用在各种设备的动作中；充电单元，将自然能转换为电能，对上述蓄电单元供给由该电能构成的电力从而进行充电；充电切换单元，能切换从上述充电单元对上述蓄电单元的电力供给和停止；以及充电切换控制单元，控制上述充电切换单元，以便若对上述蓄电单元进行电力充电时的充电电压为预定值以上，就重复上述电力的供给和停止，若上述充电电压小于预定值，就持续进行电力的供给。
2.如权利要求1记载的电源装置，其中上述充电切换控制单元根据上述自然能的大小求得上述充电电压。
3.一种风力发电装置，其特征在于具备权利要求1记载的电源装置。
4.一种电源装置，其特征在于，具有蓄电单元，将充电后的电力使用在各种设备的动作中；充电单元，将自然能转换为电能，对上述蓄电单元供给由该电能构成的电力从而进行充电；充电切换单元，能切换从上述充电单元对上述蓄电单元的电力供给和停止；以及充电切换控制单元，控制上述充电切换单元，以便以对应将电力充电至上述蓄电单元时的充电电压的停止时间间隔，进行电力的供给和停止的切换。
5.一种电源装置，其特征在于，具有蓄电单元，将充电后的电力使用在各种设备的动作中；充电单元，将自然能转换成电能，对上述蓄电单元供给由该电能构成的电力从而进行充电；充电切换单元，能切换从上述充电单元对上述蓄电单元的电力供给和停止；以及充电切换控制单元，控制上述充电切换单元，以便若将电力充电至上述蓄电单元时的充电电压为预定值以上，就以对应上述充电电压大小的停止时间间隔重复上述电力的供给和停止的切换，若上述充电电压小于预定值，就持续电力的供给。
6.一种发电装置，其特征在于，具备发电单元，产生电力；蓄电单元，将上述发电单元所产生的电力加以蓄电；输出单元，将蓄电于上述蓄电单元的电输出至外部的外部负载，或停止输出；电压检测单元，检测上述发电单元所产生电力的电压；以及控制单元，控制上述输出单元，上述控制单元在上述电压检测单元所检测的电压为预定值以下时，通过上述输出控制单元停止对上述外部负载的电力输出。
7.如权利要求6记载的发电装置，其中还具备检测蓄电于上述蓄电单元的电力量的蓄电检测单元，上述控制单元在上述电压检测单元所检测的电压为预定值以下时，且上述蓄电检测单元所检测的电力量为预定值以下时，通过上述输出控制单元停止对上述外部负载的电力的输出。
8.如权利要求6记载的发电装置，其中上述发电单元是将转动转轴的动能转换成电力而产生电力，上述电压检测单元根据上述转轴的转数来检测电压。
9.如权利要求6记载的发电装置，其中上述发电单元的转轴是以风力转动。
10.如权利要求6记载的发电装置，其中还具备变换器，将上述蓄电单元所蓄电的电力转换成具有特定波长的电力并输出至上述外部装置，上述输出单元包含在上述变换器中。
11.如权利要求6记载的发电装置，其中上述控制单元在停止对上述外部负载的电力输出时，经过预定时间后停止。
12.如权利要求6记载的发电装置，其中还具备存储上述控制单元的动作内容的存储单元，上述控制单元根据存储在上述存储单元的动作内容，当上述电压检测单元所检测的电压为预定值以下时，有选择地进行是否停止对上述外部负载的电力的输出。
13.如权利要求12记载的发电装置，其中还具备根据使用者的操作而改写上述存储单元的存储内容的操作单元。
14.如权利要求6记载的发电装置，其中还具备显示单元，显示上述发电单元的上述转轴的转数、上述发电单元所产生的电力、上述蓄电单元所储蓄的电量、上述蓄电单元所储蓄电力的电流、上述外部负载所消耗电力的电流、以及上述存储单元所存储的存储内容的至少其中的一个。
15.一种电源装置，其特征在于，具有蓄电单元，将充电后的电力使用在各种设备的动作中；充电单元，将自然能转换成电能，将由该电能所构成的电力充电至上述蓄电单元；辅助充电单元，能将辅助电力充电至上述蓄电单元；以及充电控制单元，监视上述蓄电单元的充电电压，当该充电电压小于预定值时，容许上述辅助充电器对于上述蓄电单元进行辅助电力的充电。
16.如权利要求15记载的电源装置，其中上述辅助充电单元具有辅助电源单元，输出由预定电压的直流电所形成的辅助电力；以及切换单元，通过上述充电控制单元能切换对于上述蓄电单元的上述辅助电力的供给和停止。
17.一种风力发电装置，其特征在于具备权利要求15记载的电源装置。
18.一种电源装置，其特征在于，具有蓄电单元，将充电后的电力使用于各种设备的动作中；充电单元，将自然能转换成电力，将该电力充电至上述蓄电单元；以及辅助充电单元，以预定值以上的充电电压将辅助电力充电至上述蓄电单元。
19.一种风力发电装置，其特征在于具备权利要求18记载的电源装置。
20.一种电源装置，其特征在于，具备驱动力产生单元，将自然能转换成动能并产生驱动力；测定单元，测定上述驱动力的大小；发电单元，通过上述驱动力产生单元的驱动力而动作并发电；切换单元，切换上述驱动力产生单元对上述发电单元的驱动力的传达和切断；以及切换控制单元，对切换单元进行控制，以便当上述测定单元测定的上述驱动力的大小小于预定值时，切断从上述驱动力产生单元至上述发电单元的驱动力，当上述驱动力的大小为预定值以上时，使驱动力从上述驱动力产生单元传达至上述发电单元。
21.如权利要求20记载的电源装置，其中上述切换控制单元具有传达禁止单元，当上述测定值从小于上述预定值上升至上述预定值以上时，进行从上述驱动力产生单元向上述发电单元的驱动力的传达禁止，直到上述测定值上升至在上述预定值上外加一定值的传达开始值以上为止。
22.如权利要求20记载的电源装置，其中上述驱动力产生单元具有利用上述自然能转动的转动体、以及和上述转动体一起转动的转轴。
23.如权利要求20记载的电源装置，其中上述测定单元测定上述转动体的转速。
24.如权利要求20记载的电源装置，其中上述自然能为风力。
25.一种发电装置，其特征在于具备权利要求20记载的电源装置。
26.一种电源装置，其特征在于，具有驱动力产生单元，将自然能转换成动能并产生驱动力；发电单元，通过上述驱动力而动作并发电；激磁动作型的离合器单元，以对应动作电流的离合器力，切换从上述驱动力产生单元向上述发电单元的驱动力的传达和切断；以及离合器控制单元，一边控制上述动作电流一边将其输出至上述离合器单元以便对应上述驱动力而增大上述离合器力。
27.如权利要求26记载的电源装置，其中上述离合器控制单元在将上述离合器单元从切断状态切换为传达状态时，输出产生激活开始用的大离合器力的动作电流。
28.如权利要求26记载的电源装置，其中上述离合器控制单元控制上述动作电流使上述离合器力呈阶段式增大。
29.如权利要求26记载的电源装置，其中上述驱动力产生单元具有利用上述自然能转动的转动体、以及和上述转动体一起转动的转轴。
30.如权利要求29记载的电源装置，其中上述自然能为风力。
31.一种发电装置，其特征在于具备权利要求26记载的电源装置。
全文摘要
本发明的电源装置具有电池(4)，将充电后的电力使用在各种设备的动作中；发电机(19)、转动支撑机构(14)及整流部(32)，将自然能转换为电能，对于电池(4)供给由电能构成的电力并进行充电的充电单元；充电控制部(36)，可切换从充电单元至上述蓄电单元的电力供给和停止；以及作为充电切换控制单元的充电控制驱动部(45)、运算处理部(51)的低电压充电功能，控制充电控制部(36)，以便对于电池(4)进行电力充电时的充电电压为预定值以上时，重复上述电力的供给和停止，上述充电电压小于预定值时，持续进行上述电力的供给。
文档编号H02P15/00GK1871433SQ200480031379
公开日2006年11月29日 申请日期2004年1月7日 优先权日2003年10月24日
发明者大久保和夫, 加藤一路, 森田正实, 中野克好, 新谷勉 申请人:神钢电机株式会社