JP2001298902A - タービン一体型発電機 - Google Patents

タービン一体型発電機

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JP2001298902A
JP2001298902A JP2001129351A JP2001129351A JP2001298902A JP 2001298902 A JP2001298902 A JP 2001298902A JP 2001129351 A JP2001129351 A JP 2001129351A JP 2001129351 A JP2001129351 A JP 2001129351A JP 2001298902 A JP2001298902 A JP 2001298902A
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JP
Japan
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fluid
turbine
outer frame
generator
integrated generator
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JP2001129351A
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English (en)
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Isao Urano
勲 浦野
Mitsugi Nakano
貢 中野
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NAKANO DENKI KK
Original Assignee
NAKANO DENKI KK
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy
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    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

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  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流体の運動エネルギーを羽根車に効率良く伝
えて回転力に変換でき、設置が容易な軽量・小型なター
ビン一体型発電機を提供する。 【解決手段】 本発明のタービン一体型発電機(1)
は、両端(2a、2b)が開口して流体(3)が内側を
通過する中空な外枠(2)と、流体(3)の通過方向と
平行な軸を有しこの外枠(2)に回転可能に支持された
回転軸(4)と、この回転軸(4)に取付けられて流体
(3)を受けて回転する羽根(5)と、この羽根(5)
の外周付近に設けられて羽根(5)と一体的に回転する
永久磁石(6)と、この永久磁石(6)と対向する外枠
(2)に取付けられたコイル(7)と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に発電機に関
する。本発明は、詳細には流体により回転力を発生する
羽根車の外周側に発電機の磁石が取付けられたタービン
一体型構造の発電機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の発電機と発電機に回転力を与える
タービン(又は水車、以下、タービンは水車と区別せず
に、流体により回転力を発生する装置全般を指すものと
する)は典型的には別々に構成されて各々の外枠内に収
納されていて、各々の外枠から突出した回転軸を相互に
結合する構造がほとんどである。例えば、水力を受けて
回転するフランシス水車やカプラン水車やペルトン水車
の回転軸に直流発電機の回転軸が結合されて、水車の回
転力を直流発電機に伝える構造を有する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この従来のタービンと
発電機の組合せの構造は、発電機とタービンとは別々の
外枠を有し、各外枠から突出する互いの回転軸を結合す
る構成のため、発電機とタービンの組み合わせを軽量・
小型化するには問題を有する。
【0004】さらに、この従来のタービンと発電機の構
造は、流体が流れて羽根車に作用して回転力を発生する
空間と発電機が配置されて発電する空間とを隔離するた
めに隔壁が設けられる。この隔壁が羽根車に作用する流
体の流れを邪魔して抵抗を与えて、流体の運動エネルギ
ーを羽根車に効率良く伝えて回転力に変換することがで
きない問題点がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した従来
技術の問題点を解決することを目的とする。
【0006】すなわち、本発明によれば、両端が開口し
て流体が内側を通過する中空な外枠と、流体の通過方向
と平行な軸を有しこの外枠に回転可能に支持された回転
軸と、この回転軸に取付けられて流体を受けて回転する
羽根と、この羽根の外周付近に設けられて羽根と一体的
に回転する永久磁石と、この回転する永久磁石と対向す
る外枠に取付けられたコイルと、を有することを特徴と
するタービン一体型発電機が提供される。
【0007】本発明のタービン一体型発電機の構造によ
れば、タービンと発電機とが外枠を共有する一体的な構
成のために軽量・小型化に適している。
【0008】また、本発明のタービン一体型発電機の構
造によれば、流体が外枠の両端間を通過する際、流体が
作用する羽根と回転軸以外に流体の流れを邪魔する隔壁
は存在せず、流体は回転軸に沿ってほぼ直線的に流れる
ことができる。従って、流体の流れを水車の前後で変更
せずに流体の運動エネルギーを効率良く羽根車に伝えて
回転力に転換し、これにより発電機の効率を高めること
がてきる。
【0009】また、本発明のタービン一体型発電機の構
造によれば、流体の進路方向を変更することが無いの
で、余分な隔壁等を必要とせず、従って流体の進路方向
を変更しないことが望まれる個所にも設置できる。
【0010】以下、本発明を添付図面を参照して詳細に
説明する。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の1つの実施の形
態のタービン一体型発電機の要部を示す流体の流れと平
行な面で切断した縦断面図である。図2は、図1のター
ビン一体型発電機の要部を示す流体の流れと垂直な面
(図1中のII−II線)で切断した横断面図である。
図1及び図2に示すタービン一体型発電機1は、両端が
開口した円筒形の中空な外枠2を有し、流体3が外枠2
の前端の流入口2aから後端の排出口2bに向けて円筒
形の外枠2の軸に沿って直線的に流れるようになってい
る。流体3は、水や海水などの液体、又は燃焼ガスや水
蒸気などの気体であってよい。外枠2は流入口2a側と
排出口2b側とは同じ内径であっても良いが、図1に示
すように、流入口2a側の内径の大きさを若干の傾斜を
設けて流入口の外側を内側より大きくして流体をより多
く外枠2内に流入させるようにしても良い。
【0012】外枠2の内部には回転軸4が、外枠2に支
持腕に支持された軸受9及び10より回転自在に支持さ
れている。この回転軸4は円筒形の外枠2の中心軸とほ
ぼ一致しており、外枠2内を流れる流体3の方向と平行
に配されている。この回転軸4には、複数のタービンの
羽根5が取付けられている。羽根5は、流入口2aから
排出口2bへ向けて流れる流体3の作用を受けて、流体
の運動エネルギーを回転軸4と一体の回転運動に変換す
るように、最適な形状と配置でもって回転軸4に取付け
られている。この羽根5と回転軸4は共にタービン(流
体3が気体の場合)又は水車(流体3が水等の液体の場
合)を構成する。この複数の羽根5の直径は同じ大きさ
であっても良いが、流入口2a側の羽根5の直径は外枠
2の内径の大きさに合わせて外枠2の内部の他の羽根5
の直径よりも若干大きくしても良い。
【0013】外枠2の内部にある羽根5の外周側には、
複数の永久磁石6が取付けられている。この永久磁石6
は、外枠2の内部にある羽根5の外周端に外枠2内に収
納される大きさの円筒形のスリーブ8を取付けて、その
スリーブ8上に永久磁石6を配置するようにしてもよ
い。永久磁石6は、外枠2の内周面と対面して離間して
いて、外枠2内で回転軸4及び羽根4と一体的に回転す
るようになっている。すなわち、羽根5は発電機の永久
磁石6を外周に取付けて一体的に回転して、回転する永
久磁石6により回転する界磁を発生する。
【0014】外枠2には複数の固定のコイル7が永久磁
石6と対向するように取付けられていて、永久磁石6の
回転に伴ない、永久磁石6から発生する磁力線がコイル
7を横切りながら移動するようになっている。このコイ
ル7は、当業者には良く知られているような鉄心入りの
巻線を有し、また、このコイル7には図示しないリード
線が導出されていて、発電された電気出力を外枠2の外
部に取り出すようになっている。
【0015】このタービン一体型発電機1は、図1に示
す矢印の流体3の進行方向を変更したり又は妨げたりす
る隔壁等を有しない。このため流体3は外枠2内を流入
口2aから直線的に流れて排出口2bから出る。その
際、流体3は実質的に羽根5のみに流体の運動エネルギ
ーを与えて、回転軸4回りの回転運動に変換する。永久
磁石6が羽根5と一体的に回転し、永久磁石6から図示
しない磁力線が外枠2に固定されたコイル7を横切って
移動する。これによりコイル7に起電力が発生して図示
しない導線より電力が外枠2の外部に取り出される。こ
のように、このタービン一体型発電機1は流体の運動エ
ネルギーを効率良く回転運動に変え、そして電気エネル
ギーに変換することができる。
【0016】このタービン一体型発電機1は、回転軸4
と羽根5と発電機の磁石6とコイル7とが共通の外枠2
内に収納されていて、小型化及び軽量化を図ることが容
易である。
【0017】このタービン一体型発電機1は、流体3の
流れ方向を変更せずに流体の流れる経路中に設置するこ
とができるので、設置可能な場所の範囲を広く選択でき
る。
【0018】また、このタービン一体化型発電機1は、
流体の流れの方向を変更するための特別の隔壁を必要と
しないので、一層の小型化と軽量化を図ることができ
る。
【0019】上述したように本発明のタービン一体型発
電機1は、回転力を発生するタービン(又は水車)と発
電用マグネットとを一体化しているため、軽量小型化で
き設置が容易な発電装置を実現することができる。例え
ば、本発明のタービン一体型発電機は岸壁等に取り付け
て、波の上下運動や海流により海水を流入口から排出口
に流して海水により羽根を回転させて発電を行なうこと
により、無人灯台等の補助発電として用いることができ
る。その他、河川や滝を利用した水力発電や風を利用し
た風力発電にも、本発明のタービン一体型発電機は利用
できる。
【0020】上述した図1及び図2の本発明の実施の形
態は、当業者には容易に理解されるように、さまざまな
変形や修正が可能である。例えば、タービン用の羽根の
形状とその配置は流体の種類(水、海水、風、水蒸気な
ど)及びその流量に応じて様々に選択できる。また、羽
根と一体的に回転する羽根の外周に設けられた永久磁石
の形状とその配置、及び外枠に設けられたコイルの形状
と配置についても、さまざま変形や修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1つの実施の形態のタービン一体型発
電機の要部を示す流体の流れと平行な面で切断した縦断
面図。
【図2】図1のタービン一体型発電機の要部を示す流体
の流れと垂直な面(図1中のII−II線)で切断した
横断面図。
【符号の説明】
1 タービン一体型発電機 2 外枠 3 流体 4 回転軸 5 羽根 6 永久磁石 7 コイル 8 スリーブ 9 軸受 10 軸受

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 両端が開口して流体が通過する中空な外
    枠と、流体の通過方向と平行な軸を有しこの外枠に回転
    可能に支持された回転軸と、この回転軸に取付けられて
    流体を受けて回転する羽根と、この羽根の外周付近に設
    けられて羽根と一体的に回転する永久磁石と、この回転
    する永久磁石と対向する前記外枠に取付けられたコイル
    と、を有することを特徴とするタービン一体型発電機。
JP2001129351A 2001-04-26 2001-04-26 タービン一体型発電機 Pending JP2001298902A (ja)

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040802