JP2003514500A - 水圧タービン発電機 - Google Patents

水圧タービン発電機

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JP2003514500A JP2001537847A JP2001537847A JP2003514500A JP 2003514500 A JP2003514500 A JP 2003514500A JP 2001537847 A JP2001537847 A JP 2001537847A JP 2001537847 A JP2001537847 A JP 2001537847A JP 2003514500 A JP2003514500 A JP 2003514500A
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Abstract

(57)【要約】 タービン羽根車（４１）と発電機（５０）とを備えた水圧タービン発電機が提案される。発電機（５０）はロータ（５１）と、励磁巻線（５５）を備えたステータ（５４）とを有しており、その場合、ロータ（５１）とタービン羽根車（４１とが１つの軸を共有している。ステータ（５４）の励磁巻線（５５）はケーシング室（３２）の内部において軸方向でロータ（５１）の半径方向の投影の外部に配置されている。ステータ（５４）はさらにクローポール形磁気誘導薄板（５６）を有しており、この磁気誘導薄板は軸方向でロータ（５１）の半径方向の投影内へ案内されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は請求項１の上位概念による水圧タービン発電機から出発する。
【０００２】 背景技術 この種の水圧タービン発電機はアメリカ国特許第７４０７２５号明細書から公
知である。この水圧タービン発電機は流れる水圧媒体によって駆動されるタービ
ン羽根車を有している。タービン羽根車の軸上には２極形永久磁石の形状のロー
タが座着している。ステータはその磁気誘導薄板によって半径方向で、ロータを
受容する室の周りに案内されている。磁気誘導薄板は、励磁巻線を備えていて半
径方向でロータと並んで位置するコアへ磁束を誘導する。
【０００３】 この種の水圧タービン発電機での問題点は、励磁巻線を備えたステータが水圧
媒体に接触してはならず、従ってタービンからの気密な隔離が必要であることに
ある。タービン室とロータ室との間のいかなるシールも摩擦損失を生じ、従って
、ロータは有利にはタービン室に対してシールされておらず、それゆえ、やはり
水力媒体により負荷されている。それゆえ、ロータ室およびステータ室は気密な
シールを保証すべき複数のケーシング部分から構成されている。
【０００４】 本発明の課題は、コンパクトな、かつ簡単に組付け可能な水圧タービン発電機
を提供することにある。
【０００５】 発明の利点 請求項１の特徴概念に記載の特徴を有する本発明による水圧タービン発電機は
、それがコンパクトに形成されており、かつ個々の部分が簡単な組立ステップで
組付けられるという利点を有している。要するに、例えばステータの磁気誘導薄
板および励磁巻線の費用の高い射出被覆が不要である。コンパクトな構造は個々
の部分が唯１つの室内で容易に組付け可能に取付けられることができることを可
能にする。
【０００６】 従属請求項に記載の手段によれば、本発明による水圧タービン発電機の有利な
実施形および改善が可能である。流体を案内するロータ室をステータ室から気密
にシールすることが、プラスチックから成る簡単な仕切キャップによって可能で
ある。さらに、軸のための受容部を仕切キャップ内に形成することにより、軸が
付加的なシールを必要としないことが保証される。
【０００７】 本発明の１実施例が図面に示されており、かつ以下の記載で詳細に説明される
。
【０００８】 実施例の説明 図１は水を案内する導管トレーン１４内に挿入可能なアーマチュア１０の断面
を示す。アーマチュア１０は流入側区分１２と流出側区分１３とを備えた導管ケ
ーシング１１並びに発電機ケーシング１５を有している。導管ケーシング１１内
には圧縮ばね１７によって負荷された絞り弁１８が配置されており、この絞り弁
は導管トレーン内の図示されていない出口弁の開放時に圧力に依存して開放され
る。水の流れ方向は矢印によって示されている。
【０００９】 導管ケーシング１１内にはさらにバイパス‐入口２１とバイパス‐出口２２と
が設けられており、これらは例えば発電機ケーシング１５の底部内に形成された
バイパス３０へ通じている。この場合、絞り弁１８は著しくコンスタントな流量
がバイパス３０を介して流れるように調整されている。発電機ケーシング１５内
にはロータ５１とステータ５４とを備えていてタービン４０によって駆動される
発電機５０が配置されている。
【００１０】 タービン４０はタービン羽根４２を備えたタービン羽根車４１を有しており、
その場合、タービン羽根４２はバイパス３０の平面内に位置しており、かつその
幅はほぼバイパス３０の高さに相応している。導管ケーシング１１内には盲孔２
５を備えた凹所２４が形成されており、その場合、この凹所２４内でタービン羽
根車４１の下方区分が回転する。盲孔２５内に不動の軸４６のための受容部４４
が配置されている。軸４６上には２つの軸受４７が座着しており、これらの軸受
はタービン羽根車４１に回動不能に結合されている。さらに、タービン羽根車４
１の上方区分には永久磁石５２がロータ５１として固定されている。永久磁石５
２は例えば１６の極内で半径方向に磁化されている。かくして、タービン羽根車
４１は永久磁石５２と一緒に回転可能に不動の軸４６上に支承されている。しか
しまた、タービン羽根車４１および永久磁石５２を軸４６に回動不能に結合し、
かつ軸４６を回転可能に支承することも同じように考えられる。
【００１１】 発電機ケーシング１５は発電機５０を受容するための室３２を備えている。室
３２はステータ側の室３４とロータ側の室３５とに分割されている。室３２内に
は励磁巻線５５とクローポール形磁気誘導薄板５６とを備えたステータ５４が回
動不能に配置されている。その場合ステータ５４のこの配置は軸方向でロータ５
２の上方で行われており、その結果、励磁巻線５５はほぼ永久磁石５２の半径方
向の投影の外部に位置し、かつこのことにより、永久磁石５２の極によって形成
された磁力線のすぐ近くには位置していない。
【００１２】 クローポール形磁気誘導薄板５６はそれぞれＮ極およびＳ極のために励磁巻線
５５の半径方向の巻付け方向から、軸方向区分５８によって軸方向へ屈曲して位
置している。これにより、永久磁石５２の磁力線はクローポール形磁気誘導薄板
５６と交差して、磁束を励磁巻線５５へ誘導する。励磁巻線内では相応する交流
電圧が誘導され、この交流電圧が接続線５９によって電力消費器へ導かれる（図
３および図４）。
【００１３】 ステータ側の室３４とロータ側の室３５は非磁性的な例えばプラスチックから
成る仕切キャップ６０によって分離されている。仕切キャップ６０は軸方向区分
６１と、第１の半径方向区６２と、フランジ状の第２の半径方向区分６３と、軸
４６のための受容部６５とを有しており、その場合、受容部６５はステータ５４
の開口５７内に挿入係合している。このことにより、軸４６はステータ側の室３
４に対してシールされている。軸方向区分６１はクローポール形磁気誘導薄板５
６の軸方向区分５８に沿って延びている。
【００１４】 発電機ケーシング１５内には環状溝６８を備えた内側の底部６７が形成されて
いる。環状溝６８内にはパッキン６９が配置されている。ロータ側の室３５のシ
ールのために仕切キャップ６０のフランジ状区分６３がこのパッキン６９上に位
置している。その場合、スリーブ７１が設けられており、このスリーブは室３２
内へ挿入されて、区分６３をパッキン６９に圧着せしめている。このシールはロ
ータ側の室３５が水によって負荷されてもよいことを可能にする。それゆえ、本
タービン発電機では、ステータ５４に対するシールしか必要とされない。軸４６
が仕切キャップ６０の受容部６５内に座着していることにより、その他には回転
する部分のためのパッキンは不要である。
【００１５】 スリーブ７１の固定のために、室３２は上方区分にねじ山７３を有しており、
このねじ山内に、やはりねじ山を備えたカバー７５がねじ込み可能である。カバ
ー７５のねじ込みによって、スリーブ７１は仕切キャップ６０の第２の半径方向
区分６３に圧着され、これにより、ロータ側の室３５とステータ側の室３４との
間の前述のシールが得られる。
【００１６】 さらに、ステータ５３を湿りから保護するために、カバー７５内にポリマ樹脂
を充填するための開口を設けることが考えられ、このポリマ樹脂は次いで仕切キ
ャップ６０の上方に拡散して、励磁巻線５５を包囲する。
【００１７】 以上説明した実施例はタービン発電機のコンパクトな構造を可能にし、その際
、個々の部分は唯１の室内に容易に組み付け可能に取付けられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による水圧タービン発電機を備えたアーマチュアの断面図である。
【図２】 図１のＡの部分の詳細の拡大断面図である。
【図３】 本発明によるタービン発電機のステータの端面図である。
【図４】 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランス フロマンス オランダ国 ティルブルク ピイリイサー ストラート 25 Ｆターム(参考） 3H072 AA05 BB07 BB33 BB40 CC01 CC08 CC42 CC99 5H002 AA07 AB01 AE01 5H607 AA05 BB02 BB07 BB14 BB25 CC05 DD03 FF27 5H621 BB07 GA07 GA12

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 タービン羽根車と発電機とを備えた水圧タービン発電機であ
    って、発電機が、ケーシング内に配置されたロータと励磁巻線を備えたステータ
    とを有しており、かつ、ロータおよびタービン羽根車が共通の１つの軸を有して
    いる形式のものにおいて、ステータ（５４）の励磁巻線（５５）が、軸方向でロ
    ータ（５１）の半径方向の投影の外部に配置されており、かつ、ステータ（５４
    ）が、ロータ（５１）の半径方向の投影内に軸方向で案内されたクローポール形
    磁気誘導薄板（５６）を有していることを特徴とする水圧タービン発電機。
  2. 【請求項２】 ステータ（５４）がケーシング室（３４）内に配置されてお
    り、このケーシング室が仕切キャップ（６０）によって別のケーシング室（３５
    ）から気密に分離されていることを特徴とする請求項１記載の水圧タービン発電
    機。
  3. 【請求項３】 仕切キャップ（６０）が半径方向のフランジ区分（６３）を
    有しており、このフランジ区分によって、ケーシング（１５）と仕切キャップ（
    ６０）との間の密な結合が形成可能であることを特徴とする請求項２記載の水圧
    タービン発電機。
  4. 【請求項４】 ケーシング（３４）内にスリーブ（７１）が配置されており
    、このスリーブが半径方向のフランジ区分（６３）へ圧着されていることを特徴
    とする請求項３記載の水圧タービン発電機。
  5. 【請求項５】 クローポール形磁気誘導薄板（５６）が、軸方向に延びた区
    分（６１）を有しており、この区分がケーシング（１５）と仕切キャップ（６０
    ）との間で延びていることを特徴とする水圧タービン発電機。
  6. 【請求項６】 ケーシング（１５）内にスリーブ（７１）が配置されており
    、かつ、磁気誘導薄板（５６）の軸方向に延びた区分（６１）がスリーブ（７１
    ）と仕切キャップ（６０）との間で延びていることを特徴とする請求項５記載の
    水圧タービン発電機。
  7. 【請求項７】 仕切キャップ（６０）が軸（４６）のための受容部（６５）
    を有していることを特徴とする請求項２記載の水圧タービン発電機。
  8. 【請求項８】 軸（４６）が不動にケーシング（１５）内と仕切キャップ（
    ６０）内とに配置されており、かつ、ロータ（５１）およびタービン羽根車（４
    １）が回転可能にこの軸（４６）上に支承されていることを特徴とする請求項７
    記載の水圧タービン発電機。
  9. 【請求項９】 軸（４６）が回転可能にケーシング（１５）内と仕切キャッ
    プ（６０）内とに支承されており、かつ、ロータ（５１）とタービン羽根車（４
    １）とがこの軸上に回動不能に配置されていることを特徴とする請求項７記載の
    水圧タービン発電機。
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