楓樹與小型風車

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【日經BP社報導】日本福島大學理工學院共生系統理工學類產業系統工學專業教授島田邦雄正在開發的小型發電風車，因發電量大幅高於傳統風車而備受關注。

乍看上去，這種風車與傳統風車的不同之處在於風葉的形狀。雖然是朝著外徑方向逐漸變寬的扇形平板，但靠近旋轉軸一側的半徑的三分之二處朝著下風方向傾斜了約45 °，靠近外週一側的其餘三分之一則呈現彎曲，正交于旋轉軸。其實，這些都是受到楓樹種子的啟發而設計出的形狀（圖1）。「此前的大多數工業產品都與自然無關，而是按照科學公式反覆推敲製造出來的。但自然界中肯定存在著最佳方案。如果一開始就從生物及植物等自然界中尋找啟發，肯定會提高開發效率」（島田）。

圖1：福島大學的島田正在開發的小型風車 由楓樹種子的葉片狀形狀獲得啟發開發而成。只需彎曲外周部較寬的平板葉片。但要相對於旋轉軸稍微傾斜一些角度安裝。

雖然因專利尚未公開，無法透露詳細數據，但據說這些島田命名為「風友」的風車，與直徑和風葉面積相同的傳統型風車相比，轉速達到了後者的5倍以上，發電量也有望達到5倍以上。儘管理論方面的驗證才剛剛開始，但有望在微風時獲得實用的發電量。

得益於興趣愛好

楓樹種子帶有類似於扇形平板彎曲後形成的小葉片狀部分，其頂端是種子（圖2）。雖然乍看上去呈現出左右非對稱的不平衡形狀，但因為帶有葉片狀部分，所以從果實上脫落時會不停地轉動。旋轉時的渦流會產生升力，與單純落下時相比，停留在空中的時間變長，種子容易隨風飄向遠方。這種形狀是為了擴大傳播種子的範圍、提高留下後代的機率而進化來的。

圖2：楓樹及其種子 種子帶有葉片狀部分，離開楓樹時會旋轉落下。由此產生升力，隨風飄向遠方。

島田本來就很喜歡紅葉和楓樹，2011年秋季的一天，他看著落下時旋轉的楓樹種子突然產生了靈感。「這種用來傳播種子的構造可以應用到風車上」。島田的專業是流體力學，此前並未接觸過風力發電。但這種來源於興趣愛好的靈感對風友的開發起到了有益作用。

聯想到兒童玩具

不過，楓樹種子的葉片狀部分稍微有些彎曲，很難直接倣造。於是島田想到了兒童玩具。這種玩具是將兩張長方形紙重疊在一起，然後以夾子固定其中的一端製作而成。在夾子的相反一側彎折，使兩張紙相互分離，然後將其固定，使兩張紙縱長方向的中心線在夾子處交差（圖3）。將這種玩具從高處拋下，便可像楓樹種子一樣旋轉落下。島田由旋轉降落的共性想到，這種紙玩具可用於風車，並決定將其應用在小型風車上。

圖3：以夾子固定兩張紙的玩具 以作為重物的夾子固定長方形紙的一端，並稍微傾斜一些角度。由楓樹種子聯想到這種玩具，並應用在了小型風車的風葉上。

由於沒有理論根據，為了在風葉變寬的程度以及向後彎曲的角度等方面找出最佳方案，島田反覆研究嘗試了多種類型的風葉形狀和數量。最後調整為現在使用的3片風葉形狀。

可輕鬆製造

這種風車並非只是發電量大。「風友」的另一大特點是製造方法簡單。

普通風車的風葉採用像飛機翅膀一樣鼓起的截面形狀。而風友的風葉只需彎曲扇形平板，非常簡單。因此，只需相對於旋轉軸傾斜一定角度來安裝風葉即可，所以有望非常容易地量產。

現已製造出了直徑60～70cm左右的測試用風車，目前正獲取相關數據。今後將面向家庭用途製造直徑1米左右的大型試製品並進行實驗。屆時將探索發電量及強度等實用化之前所面臨的課題。同時，還計劃從流體力學角度解釋風友具有較高效率的原因。

雖然研究剛剛就緒，但據介紹因為有望獲得遠遠高於原來的發電量，所以已有很多企業來諮詢這種風車。災後重建也是這種風車實用化的一股東風。福島縣啟動了利用重建預算的再生能源項目，風友被列為候選項之一。島田充滿信心地表示，就算為了災後重建，也要儘快實用化。

http://big5.nikkeibp.com.cn/news/elec/61011-20120514.html?ref=ML&start=1

有無可能多5倍發電量{:asking:}

孤寂如雲

轉速和電流頻率的關係更大一點吧？