JP2015050892A - Power generation system - Google Patents

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武恒 中村
Taketsune Nakamura
武恒 中村
啓太 今井
Keita Imai
啓太 今井
伊久夫 ▲高▼畑
伊久夫 ▲高▼畑
Ikuo Takahata
嘉孝 木村
Yoshitaka Kimura
嘉孝 木村
大介 松下
Daisuke Matsushita
大介 松下
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DAINICHI CORP
MATSUBA CO Ltd
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MATSUBA CO Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power generation system capable of obtaining high generation efficiency at a low revolution operation using the flow of a fluid.SOLUTION: A power generation system includes: a rotation section that has a plurality of blades provided between end marginal parts of an upper side support part and a lower side support part, each being fixed onto a rotation shaft, and rotates about the rotation shaft with the flow of a fluid being a driving source when disposed in the fluid; and a power generation section having a field section for generating a magnetic flux and an armature section provided with a plurality of coils interlinking with the magnetic flux. In the power generation section, one of the field section and the armature section is specified as a rotor and the other as a stator. The rotor of the power generation section is integrated with the rotation section. An inductive electric motive force is adapted to be generated by rotating the rotation section by the flow of the fluid at the armature section.

Description

本発明は、発電システムに関し、特に、流体−機械エネルギー変換部を低速で回転させて発電する発電システムに関する。   The present invention relates to a power generation system, and more particularly to a power generation system that generates power by rotating a fluid-mechanical energy conversion unit at a low speed.

2011年の東日本大震災以降、マイクロ水力発電システムやマイクロ風力発電システムなど、分散電源へのニーズが大きく高まっている。特に、地産地消の電力消費の考え方が重要な概念として位置付けられ、安価でかつ高効率な発電システムの開発が望まれている。   Since the Great East Japan Earthquake in 2011, needs for distributed power sources such as micro hydroelectric power generation systems and micro wind power generation systems have greatly increased. In particular, the concept of power consumption in local production for local consumption is positioned as an important concept, and development of an inexpensive and highly efficient power generation system is desired.

そうした分散電源の一例として、マイクロ水力発電システムであって駆動源にダリウス型水車を利用したものがすでに公知である(例えば、非特許文献1参照)。   As an example of such a distributed power source, a micro hydroelectric power generation system using a Darrieus type turbine as a drive source is already known (for example, see Non-Patent Document 1).

http://www.riam.kyushu-u.ac.jp/gikan/report/08/hydro_power.pdfhttp://www.riam.kyushu-u.ac.jp/gikan/report/08/hydro_power.pdf

従来のマイクロ水力発電システムやマイクロ風力発電システムの流体−機械エネルギー変換部の回転数は、数十〜数百rpm程度である一方、従来の一般的な発電機の多くは、1000rpmを上回る回転数(回転速度)で運転することで高い効率が得られるように設計されている。そのような発電機を数百rpm以下の回転数で運転したとしても、十分な効率を得ることは難しい。   While the rotation speed of the fluid-mechanical energy conversion unit of the conventional micro hydropower generation system and the micro wind power generation system is about several tens to several hundred rpm, many of the conventional general generators have a rotation speed exceeding 1000 rpm. It is designed to obtain high efficiency by operating at (rotational speed). Even if such a generator is operated at a rotational speed of several hundred rpm or less, it is difficult to obtain sufficient efficiency.

この点を鑑み、流体−機械エネルギー変換部と発電機との間に増速機(ギア)を設けるなどして発電機に与える回転数を増やすことにより、発電機の効率を高める態様がある。   In view of this point, there is an aspect in which the efficiency of the generator is increased by increasing the number of rotations applied to the generator by providing a speed increaser (gear) between the fluid-mechanical energy conversion unit and the generator.

しかしながら、そもそも水力発電や風力発電における流体エネルギー密度は原子力や火力発電に比較して非常に低いことから、ギアを介してしまうとその損失によって得られる電力がわずかになってしまうという問題がある。   However, in the first place, the fluid energy density in hydroelectric power generation and wind power generation is very low compared to nuclear power generation and thermal power generation, so that there is a problem that the electric power obtained by the loss becomes small if it is through a gear.

また、高回転の発電機をユーザの近くに設置するのは、安全性の点で問題があり、さらには、水力発電用や風力発電用の発電機は通常、野外に設置されることから、防水が施されているとしても、ベアリングの寿命も含めて故障のリスクが高くなる。   In addition, installing a high-speed generator near the user is problematic in terms of safety, and furthermore, generators for hydroelectric power generation and wind power generation are usually installed outdoors, Even if waterproofing is applied, the risk of failure, including the life of the bearing, increases.

なお、非特許文献1には、ダリウス型水車に自転車用の発電機を接続した構成が開示されているが、係る構成は、発電システムが発電可能なものであることを実証してはいるものの、必ずしも高い発電効率での発電が実現されているわけではない。   Non-Patent Document 1 discloses a configuration in which a generator for a bicycle is connected to a Darrieus-type turbine, but such a configuration has been proved that the power generation system can generate power. However, power generation with high power generation efficiency is not necessarily realized.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、流体の流れを利用して発電する発電システムであって、低回転動作で高い発電効率が得られる発電システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a power generation system that generates electric power using a fluid flow, and that can achieve high power generation efficiency with low rotation operation.

上記課題を解決するため、第1の発明は、流体の流れを利用して発電する発電システムであって、流体中に配置され、流体の流れを駆動源として回転軸を中心に回転する回転部と、磁束を発生させる界磁部と前記磁束に鎖交する複数のコイルが設けられた電機子部とを備える発電部と、を有し、前記発電部においては、前記界磁部と前記電機子部の一方が回転子とされ他方が固定子とされてなり、前記発電部の前記回転子が前記回転部と一体に設けられてなり、前記回転部を前記流体の流れによって回転させることにより前記電機子部において誘導起電力を発生させる、ことを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, a first invention is a power generation system that generates electric power by using a fluid flow, and is a rotating unit that is disposed in the fluid and rotates about a rotation axis using the fluid flow as a driving source. And a power generation section provided with a field section for generating magnetic flux and an armature section provided with a plurality of coils interlinking with the magnetic flux. In the power generation section, the field section and the electric machine One of the child parts is a rotor and the other is a stator, the rotor of the power generation part is provided integrally with the rotating part, and the rotating part is rotated by the flow of the fluid. An induced electromotive force is generated in the armature portion.

第2の発明は、第1の発明の発電システムであって、前記回転部が、それぞれに前記回転軸に固設されてなり、ともに円板状をなしている上側支持部および下側支持部と、前記上側支持部の端縁部と前記下側支持部の端縁部との間に設けられた複数の翼と、を備え、前記複数の翼が前記流体から揚力または抗力の少なくとも一方を得ることによって前記回転部を回転させる、ことを特徴とする。   A second invention is the power generation system according to the first invention, wherein the rotating parts are fixed to the rotating shafts, respectively, and both of the upper supporting part and the lower supporting part are formed in a disk shape. And a plurality of blades provided between an end edge portion of the upper support portion and an end edge portion of the lower support portion, and the plurality of blades receive at least one of lift or drag from the fluid. The rotating part is rotated by obtaining.

第3の発明は、第1または第2の発明の発電システムであって、前記界磁部が前記回転子であり、前記電機子部が前記固定子である、ことを特徴とする。   A third invention is the power generation system according to the first or second invention, wherein the field part is the rotor and the armature part is the stator.

第4の発明は、第3の発明の発電システムであって、前記界磁部が、中心位置において前記回転軸と直交するように前記回転部と一体に設けられた円板状の永久磁石である、ことを特徴とする。   A fourth invention is a power generation system according to the third invention, wherein the field magnet part is a disk-like permanent magnet provided integrally with the rotating part so as to be orthogonal to the rotating shaft at a central position. It is characterized by that.

第5の発明は、第4の発明の発電システムであって、前記界磁部が、前記回転部の一部をなしている、ことを特徴とする。   A fifth invention is the power generation system according to the fourth invention, wherein the field magnet part forms part of the rotating part.

第6の発明は、第3の発明の発電システムであって、前記界磁部が、複数の永久磁石を前記回転部の側部または上面部において周方向に沿ってN極とS極とが交互に配列するように列設することによって設けられてなる、ことを特徴とする。   A sixth invention is the power generation system of the third invention, wherein the field magnet portion includes a plurality of permanent magnets having a north pole and a south pole along a circumferential direction on a side portion or an upper surface portion of the rotating portion. It is provided by arranging in rows so as to be alternately arranged.

第7の発明は、第1または第2の発明の発電システムであって前記界磁部が前記固定子であり、前記電機子部が前記回転子である、ことを特徴とする。   A seventh invention is the power generation system of the first or second invention, wherein the field part is the stator and the armature part is the rotor.

第8の発明は、第3ないし第7の発明のいずれかの発電システムであって、前記界磁部において発生する磁束の向きおよび前記複数のコイルのそれぞれの中心軸方向が前記回転軸の延在方向と一致する、ことを特徴とする。   An eighth invention is the power generation system according to any one of the third to seventh inventions, wherein the direction of the magnetic flux generated in the field portion and the direction of the central axis of each of the plurality of coils are the extension of the rotating shaft. It is characterized in that it coincides with the current direction.

第9の発明は、第3ないし第7の発明のいずれかの発電システムであって、前記複数のコイルのそれぞれは、中心軸方向が前記回転軸の延在方向と直交するように、前記界磁部の外周位置に列設されてなる、ことを特徴とする。   A ninth invention is the power generation system according to any one of the third to seventh inventions, wherein each of the plurality of coils has the field such that a central axis direction is orthogonal to an extending direction of the rotating shaft. It is characterized by being arranged in an outer peripheral position of the magnetic part.

第10の発明は、第1ないし第9の発明のいずれかの発電システムであって、前記発電部においては、効率および出力が最大となる前記回転子の回転数が50rpm〜1000rpmである、ことを特徴とする。   A tenth aspect of the present invention is the power generation system according to any one of the first to ninth aspects, wherein in the power generation unit, the rotational speed of the rotor that maximizes efficiency and output is 50 rpm to 1000 rpm. It is characterized by.

第1ないし第10の発明によれば、河川における水流や、大気の流れ(自然風)などの流体の流れを回転部の駆動源としつつも、高効率かつ高出力な発電が可能な発電システムを実現することができる。   According to the first to tenth inventions, a power generation system capable of generating power with high efficiency and high output while using a flow of fluid such as a water flow in a river or a flow of air (natural wind) as a driving source of a rotating unit. Can be realized.

発電システム1の構成を概念的に示す図である。1 is a diagram conceptually showing the configuration of a power generation system 1. FIG. 発電部1Bがアキシャルギャップ型をなしている発電システム1の構成図である。It is a lineblock diagram of power generation system 1 in which power generation part 1B has constituted an axial gap type. 発電部1Bがラジアルギャップ型をなしている発電システム1の構成図である。It is a block diagram of the electric power generation system 1 in which the electric power generation part 1B has comprised the radial gap type | mold. 翼7が回転部1Aの回転効率をより高めるのに適した形状を有する場合における、翼7の長手方向に垂直な発電システム1の断面図である。It is sectional drawing of the electric power generation system 1 perpendicular | vertical to the longitudinal direction of the blade | wing 7 in the case where the blade | wing 7 has a shape suitable for improving the rotation efficiency of 1 A of rotation parts more. 筐体20を備えた発電システム1を水力発電に使用する場合の設置例を示す図である。It is a figure which shows the example of installation in the case of using the electric power generation system 1 provided with the housing | casing 20 for hydroelectric power generation. 発電システム1の回転部1Aと同様の構成を有するダリウス型水車ついての回転数Nと出力Pとの関係の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the relationship between the rotation speed N and the output P about a Darrieus type water turbine which has the same composition as rotation part 1A of power generation system 1. 界磁部9に所定の回転を与えた場合の発電部1Bにおける回転数と最大効率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the rotation speed in the electric power generation part 1B at the time of giving predetermined rotation to the field magnet part 9, and maximum efficiency. 界磁部9に所定の回転を与えた場合の発電部1Bにおける回転数と出力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the rotation speed in the electric power generation part 1B at the time of giving predetermined rotation to the field magnet part 9, and an output.

図1は本発明の実施の形態に係る発電システム1の構成を概念的に示す図である。発電システム1は、概略、基台2の上に設けられた回転部1Aを、河川における水流や、大気の流れ(自然風)などといった流体の流れを駆動源として回転させ、係る回転部1Aの回転力によって発電部1Bにおいて三相交流発電を行うものである。   FIG. 1 is a diagram conceptually showing the configuration of a power generation system 1 according to an embodiment of the present invention. The power generation system 1 roughly rotates the rotating unit 1A provided on the base 2 using a fluid flow such as a water flow in the river or an atmospheric flow (natural wind) as a drive source, and the rotating unit 1A Three-phase AC power generation is performed in the power generation unit 1B by the rotational force.

図2は、発電部1Bがアキシャルギャップ型をなしている発電システム1の構成図であり、図3は、発電部1Bがラジアルギャップ型をなしている発電システム1の構成図である。なお、図2および図3には、水平面において互いに直交する方向をX軸方向およびY軸方向とし、回転軸4(後述)の延在方向でもある鉛直方向をZ軸方向とする右手系のXYZ座標を付している。より詳細にいえば、図2(a)に示すのは、アキシャルギャップ型の発電システム1の正面図であり、図2(b)に示すのは、同じ発電システム1のX軸に垂直な側面図である。また、図3に示すのは、ラジアルギャップ型の発電システム1のX軸に垂直な側面図である。なお、ラジアルギャップ型の発電システム1の正面図は、図2(a)と同様となる。   FIG. 2 is a configuration diagram of the power generation system 1 in which the power generation unit 1B is an axial gap type, and FIG. 3 is a configuration diagram of the power generation system 1 in which the power generation unit 1B is a radial gap type. 2 and 3 are right-handed XYZ in which the directions orthogonal to each other in the horizontal plane are the X-axis direction and the Y-axis direction, and the vertical direction that is also the extending direction of the rotation shaft 4 (described later) is the Z-axis direction. Coordinates are attached. More specifically, FIG. 2A shows a front view of the axial gap type power generation system 1, and FIG. 2B shows a side surface of the same power generation system 1 perpendicular to the X axis. FIG. FIG. 3 is a side view perpendicular to the X-axis of the radial gap type power generation system 1. The front view of the radial gap type power generation system 1 is the same as FIG.

回転部1Aは、上下端部をベアリング3において軸支された(ただし、図1においては上端側のみ図示)回転軸4と、それぞれに回転軸4に固設されてなり、ともに円板状をなしている上側支持部5および下側支持部6と、上側支持部5の端縁部とその直下の下側支持部6の端縁部との間に設けられた複数の翼7とを主として備える。回転部1Aは、いわゆるダリウス型などの垂直軸型の水車あるいは風車の構成を有するものである。   The rotating portion 1A is supported by the bearing 3 at the upper and lower ends (however, only the upper end side is shown in FIG. 1), and is fixed to the rotating shaft 4 respectively. The upper support portion 5 and the lower support portion 6 that are formed, and the plurality of blades 7 provided between the end edge portion of the upper support portion 5 and the end edge portion of the lower support portion 6 immediately below the upper support portion 5 are mainly used. Prepare. The rotating unit 1A has a configuration of a so-called Darius type vertical axis type water turbine or wind turbine.

より詳細にいえば、上側支持部5および下側支持部6とは、回転軸4の上下端部の間の相異なる位置において、互いに平行に、かつ、それぞれの中心位置が回転軸4に対する固設位置となるように、設けられてなる。   More specifically, the upper support portion 5 and the lower support portion 6 are parallel to each other at different positions between the upper and lower end portions of the rotation shaft 4 and the respective center positions are fixed with respect to the rotation shaft 4. It is provided so that it may become a setting position.

また、翼7は、上側支持部5および下側支持部6の端縁部の周方向において等間隔に、該周方向に沿う形状にて、かつ、それぞれの上下端部を上側支持部5と下側支持部6に固定する態様にて設けられてなる。   Further, the wings 7 have a shape along the circumferential direction at equal intervals in the circumferential direction of the edge portions of the upper support portion 5 and the lower support portion 6, and upper and lower ends of the wings 7 are connected to the upper support portion 5. It is provided in a manner of being fixed to the lower support portion 6.

翼7においては、流体の流れを受けると揚力または抗力の少なくとも一方が発生する。係る揚力等が発生すると、回転部1A全体に回転軸4周りのトルクが生じ、その大きさが所定のしきい値を上回るようになると、回転軸4をベアリング3によって軸支されてなる回転部1Aが、トルクの作用する方向へと回転する。図1においては、回転部1Aが矢印ARに示すように反時計回りに回転する場合を例示している。   In the blade 7, at least one of lift and drag is generated when a fluid flow is received. When such lift or the like is generated, a torque around the rotation shaft 4 is generated in the entire rotation unit 1A, and when the magnitude exceeds a predetermined threshold value, the rotation unit 4 is rotatably supported by the bearing 3. 1A rotates in the direction in which the torque acts. FIG. 1 illustrates a case where the rotating unit 1A rotates counterclockwise as indicated by an arrow AR.

翼7の形状および配置数は、回転部1Aの回転が、できるだけ効率的に生じるように、換言すれば、流体の流れが弱くても回転部1Aが回転しやすいように定められるのが好ましい。それゆえ、図1においては回転部1Aに3つの翼7が備わる場合を、図2および図3においては回転部1Aに5つの翼7が備わる場合を、それぞれ例示しているが、翼7の配置数はこれらに限られるものではない。   The shape and the number of the blades 7 are preferably determined so that the rotation of the rotating unit 1A occurs as efficiently as possible, in other words, the rotating unit 1A can easily rotate even if the fluid flow is weak. Therefore, FIG. 1 illustrates a case where the rotating unit 1A includes three blades 7 and FIGS. 2 and 3 illustrate a case where the rotating unit 1A includes five blades 7, respectively. The number of arrangements is not limited to these.

また、図1においては、図示の簡単のため、翼7を(厚みが一様な)平面視長方形状のものとしているが、翼7の形状(断面形状)はこれに限られるものではない。図4は、翼7が回転部1Aの回転効率をより高めるのに適した形状を有する場合における、翼7の長手方向に垂直な発電システム1の断面図である。図4に示す翼7は、回転部1Aが回転する際の翼7の周回軌道(水平面内における上側支持部5および下側支持部6の端縁部と略一致する)となる円Rの接線Tを軸として線対称をなし、その進行方向先端部側は所定の曲率半径の曲面となっている一方で後端部側は鋭角をなしており、かつ、接線Tを基準として先端部側が後端部側よりも膨らんだ形状を有してなる。なお、図4の例示においては、図面視左側の上流側から水流Fを受けることに伴い、回転部1Aが矢印ARにて示す反時計回りに回転する場合を想定しているので、翼7も円R上を反時計回りに周回することとなる。   In FIG. 1, for simplicity of illustration, the wing 7 has a rectangular shape in plan view (uniform thickness), but the shape (cross-sectional shape) of the wing 7 is not limited thereto. FIG. 4 is a cross-sectional view of the power generation system 1 perpendicular to the longitudinal direction of the blade 7 when the blade 7 has a shape suitable for further improving the rotation efficiency of the rotating unit 1A. The blade 7 shown in FIG. 4 is a tangent to a circle R that becomes the orbit of the blade 7 when the rotating portion 1A rotates (substantially coincides with the edge portions of the upper support portion 5 and the lower support portion 6 in the horizontal plane). Axisymmetrical with respect to T, the front end side in the advancing direction is a curved surface with a predetermined radius of curvature, while the rear end side has an acute angle, and the front end side is rearward with respect to the tangent line T. It has a shape swollen more than the end side. In the illustration of FIG. 4, it is assumed that the rotating part 1A rotates counterclockwise as indicated by the arrow AR in response to receiving the water flow F from the upstream side on the left side in the drawing. It will go around the circle R counterclockwise.

回転部1Aのうち、上側支持部5や下側支持部6や翼7などは、例えばプラスチック、アルミニウム、ステンレス等、耐食性や対候性に優れる金属および産業用樹脂などで作成するのが好適である。回転軸4やベアリング3は、金属製(鉄鋼製)であるのが好適である。   Of the rotating part 1A, the upper support part 5, the lower support part 6, the wings 7 and the like are preferably made of, for example, plastic, aluminum, stainless steel, etc., metal having excellent corrosion resistance and weather resistance, and industrial resin. is there. The rotating shaft 4 and the bearing 3 are preferably made of metal (made of steel).

発電部1Bは、界磁部9と電機子部10とを主として備える。本実施の形態に係る発電システム1においては、界磁部9が、回転部1Aの上側支持部5と一体のものとして設けられてなる。より一般的にいえば、界磁部9が、回転部1Aと一体に回転する回転子(ロータ)として設けられてなる。   The power generation unit 1 </ b> B mainly includes a field magnet unit 9 and an armature unit 10. In the power generation system 1 according to the present embodiment, the field portion 9 is provided integrally with the upper support portion 5 of the rotating portion 1A. More generally speaking, the field portion 9 is provided as a rotor (rotor) that rotates integrally with the rotating portion 1A.

より詳細には、発電システム1は、図1に例示するように、円板状の上側支持部5の側部または上面部の少なくとも一方において、界磁部9をなすN極9nとS極9sとを、周方向に沿って繰り返し交互に配置させた構成を有する。界磁部9は、例えば、N極9nとS極9sとを周方向に沿って交互に備える一の円板状の永久磁石によって構成されてもよいし、複数の微小な永久磁石を、上側支持部5の側部または上面部に周方向に沿ってN極9nとS極9sとが交互に配列するように列設することによって構成されていてもよい。前者の場合は、円板状の永久磁石自体が上側支持部5を構成してもよい。すなわち、界磁部9が回転部1Aの一部をなしていてもよい。図1は、係る態様を例示している。   More specifically, as illustrated in FIG. 1, the power generation system 1 includes an N pole 9 n and an S pole 9 s that form a field portion 9 on at least one of a side portion and an upper surface portion of the disk-shaped upper support portion 5. Are repeatedly arranged alternately in the circumferential direction. The field magnet portion 9 may be configured by, for example, a single disk-shaped permanent magnet that alternately includes N poles 9n and S poles 9s along the circumferential direction, and a plurality of minute permanent magnets may be The N pole 9n and the S pole 9s may be arranged in a row along the circumferential direction on the side or upper surface of the support portion 5 so as to be arranged alternately. In the former case, the disk-shaped permanent magnet itself may constitute the upper support portion 5. That is, the field part 9 may form a part of the rotating part 1A. FIG. 1 illustrates such an embodiment.

一方、電機子部10は、回転子としての界磁部9に対する固定子(ステータ)として、回転部1Aの上側支持部5と同軸状に設けられてなり、その中央部分は、回転部1Aの回転軸4の一方のベアリング3となっている。なお、他方のベアリング3は、基台2に設けられてなる。   On the other hand, the armature part 10 is provided coaxially with the upper support part 5 of the rotating part 1A as a stator (stator) for the field part 9 as a rotor, and its central part is the rotating part 1A. One bearing 3 of the rotating shaft 4 is provided. The other bearing 3 is provided on the base 2.

また、具体的な構成態様は様々であるために図1においては図示を省略するが、図2および図3に例示するように、電機子部10においては、周方向に沿って等間隔に、複数の鉄心ティース10Aが列設されてなるとともに、それぞれの鉄心ティース10Aには、三相(u相、v相、w相)各々についてのコイル10Bが券装されてなる。コイル10Bは銅線やアルミニウム線などの導電材料からなる。また、電機子部10からは、各相に対応する引出線11(11u、11v、11w)が引き出されてなる。   In addition, since the specific configuration modes are various, illustration is omitted in FIG. 1, but as illustrated in FIGS. 2 and 3, in the armature portion 10, at equal intervals along the circumferential direction, A plurality of core teeth 10A are arranged in a row, and coils 10B for each of the three phases (u phase, v phase, w phase) are ticketed on each of the core teeth 10A. The coil 10B is made of a conductive material such as a copper wire or an aluminum wire. Moreover, from the armature part 10, the leader line 11 (11u, 11v, 11w) corresponding to each phase is drawn out.

鉄心ティース10Aおよびコイル10Bは、コイル10Bが磁束に鎖交するように、より具体的には、界磁部9の磁極(S極9sとN極9n)における磁束の向きとコイルの中心軸方向とが一致するように、界磁部9と対向配置されてなる。例えば、図2に示すアキシャルギャップ型の発電システム1の場合であれば、磁束の向きがZ軸方向と一致するため、コイル10BはZ軸方向に延在させた鉄心ティース10Aに券装されてなる。すなわち、コイル10Bの中心軸方向もZ軸方向と一致してなる。   More specifically, the iron core teeth 10A and the coil 10B are arranged such that the direction of the magnetic flux in the magnetic poles (S pole 9s and N pole 9n) of the field portion 9 and the central axis direction of the coil are such that the coil 10B is linked to the magnetic flux. Is arranged opposite to the field magnet portion 9 so as to match. For example, in the case of the axial gap type power generation system 1 shown in FIG. 2, since the direction of the magnetic flux coincides with the Z-axis direction, the coil 10B is ticketed on the iron core teeth 10A extending in the Z-axis direction. Become. That is, the central axis direction of the coil 10B also coincides with the Z-axis direction.

一方、図3に示すラジアルギャップ型の発電システム1の場合であれば、界磁部9が円板状をなしていることで磁束の向きがXY面内において回転軸4を中心に界磁部9の径方向(回転軸4に直交する方向)へと向いていることから、コイル10Bは界磁部9と同じXY面内において界磁部9の外周位置に径方向に延在する態様にて列設させた鉄心ティース10Aに券装されてなる。すなわち、コイル10Bの中心軸方向も界磁部9の径方向と一致してなる。   On the other hand, in the case of the radial gap type power generation system 1 shown in FIG. 3, the field portion 9 has a disk shape so that the direction of the magnetic flux is centered around the rotation axis 4 in the XY plane. Since the coil 10B is oriented in the radial direction (direction perpendicular to the rotation axis 4) 9 in the same XY plane as the field part 9, the coil 10B extends in the radial direction to the outer peripheral position of the field part 9. The iron core teeth 10A arranged in a row are ticketed. That is, the central axis direction of the coil 10 </ b> B also coincides with the radial direction of the field portion 9.

ただし、図2および図3に示す発電システム1の構成は例示に過ぎず、例えば、発電システム1は、界磁部9として円板状の永久磁石を用いつつもアキシャルギャップ型の構成を有していてもよいし、複数の永久磁石にて界磁部9を構成しつつもラジアルギャップ型の構成を有していてもよい。   However, the configuration of the power generation system 1 shown in FIGS. 2 and 3 is merely an example. For example, the power generation system 1 has a configuration of an axial gap type while using a disk-shaped permanent magnet as the field magnet portion 9. Alternatively, the magnetic field portion 9 may be configured by a plurality of permanent magnets, but may have a radial gap type configuration.

なお、電機子部10のうち、少なくとも鉄心ティース10Aとコイル10Bには、防水処理が施されてなる。例えば、樹脂コーティングによる防水処理が施されてなる。   In addition, at least the iron core teeth 10 </ b> A and the coil 10 </ b> B of the armature portion 10 are subjected to waterproofing treatment. For example, the waterproofing process by resin coating is performed.

また、図2および図3に例示する場合においてはいずれも、発電システム1は筐体20に収容されている。筐体20は、その下部が基台2を兼ねるとともに、その上部において電機子部10を(例えば鉄心ティース10Aなどを)上方および側方から支持してなる。また、図2(b)および図3に示すように、筐体20の一方側部(図2および図3においてはX軸に垂直な側部の一方)にはコの字型の凹部20Bが設けられており、かつ、図2(a)に示すように、該凹部20Bの底部部分の中央付近には、矩形状の開口部20Aが設けられてなる。これにより、凹部20Bのところに位置する翼7が、開口部20Aから筐体20の外側へと突出する態様となっている。   In both cases illustrated in FIGS. 2 and 3, the power generation system 1 is housed in the housing 20. The lower part of the housing 20 also serves as the base 2, and the armature part 10 (for example, the iron core teeth 10 </ b> A) is supported from above and from the upper part thereof. As shown in FIGS. 2B and 3, a U-shaped recess 20 </ b> B is formed on one side of the housing 20 (one of the sides perpendicular to the X axis in FIGS. 2 and 3). As shown in FIG. 2A, a rectangular opening 20A is provided in the vicinity of the center of the bottom portion of the recess 20B. Thereby, the wing | blade 7 located in the recessed part 20B becomes the aspect which protrudes to the outer side of the housing | casing 20 from the opening part 20A.

図5は、係る筐体20を備えた発電システム1を水力発電に使用する場合の設置例を示す図である。なお、図5においては、図3に例示したラジアルギャップ型の発電システム1を設置する場合を例示しているが、他の発電システム1を設置する場合も同様である。   FIG. 5 is a diagram illustrating an installation example when the power generation system 1 including the casing 20 is used for hydroelectric power generation. 5 illustrates the case where the radial gap type power generation system 1 illustrated in FIG. 3 is installed, but the same applies to the case where other power generation systems 1 are installed.

図5においては詳細な図示を省略するが、発電システム1は、基台2を直接に水路の底部Tに載置するか、あるいはワイヤー等で懸架するなどして外部より何らかの手法にて支持することにより、あるいはさらに両者を併用する態様にて、水流F内に設置される。係る場合においては、図5に示すように、筐体20を備えた発電システム1は、開口部20Aおよび凹部20Bが備わる側部(発電システム1の正面側)を流体の上流側に向ける態様にて設置される。これは開口部20Aを通じて筐体20の内側へと流体を流入させることで、凹部20B以外のところに位置する翼7についても、より回転しやすくするためである。なお、発電システム1の設置場所は、図5に示すような傾斜した水路に限られるものではなく、上方から下方に向けて水が流れる垂直な水管内に設置されて使用される態様であってもよい。   Although detailed illustration is omitted in FIG. 5, the power generation system 1 supports the base 2 from the outside by placing it directly on the bottom T of the water channel or by suspending it with a wire or the like. Or in a mode in which both are used in combination. In such a case, as shown in FIG. 5, the power generation system 1 including the housing 20 has a mode in which the side portion (the front side of the power generation system 1) provided with the opening 20 </ b> A and the recess 20 </ b> B faces the upstream side of the fluid. Installed. This is because the fluid flows into the inside of the housing 20 through the opening 20A, so that the blades 7 other than the recess 20B can be rotated more easily. The installation location of the power generation system 1 is not limited to the inclined water channel as shown in FIG. 5, and is a mode in which the power generation system 1 is installed and used in a vertical water pipe in which water flows from the upper side to the lower side. Also good.

発電システム1が図5に例示するような態様にて流体中に配置されると、翼7が流体の流れ(図5中に矢印にて例示)を受けることで回転部1Aにトルクが生じ、その結果、基台2と電機子部10に備わるベアリング3によって回転軸4が軸支されてなる回転部1A全体が、矢印ARに示すように回転する。   When the power generation system 1 is disposed in the fluid in the manner illustrated in FIG. 5, the blades 7 receive a fluid flow (illustrated by arrows in FIG. 5) to generate torque in the rotating unit 1 </ b> A. As a result, the entire rotating portion 1A, in which the rotating shaft 4 is pivotally supported by the bearing 2 provided in the base 2 and the armature portion 10, rotates as indicated by an arrow AR.

回転部1Aの上側支持部5には、発電部1Bの界磁部9が一体に設けられているので、回転部1Aが回転することで、電機子部10に設けられたコイルを通過する界磁部9からの磁束が時間変化する。これにより、各コイルに誘導起電力が生じる。すなわち、発電システム1が駆動される。これが、発電システム1における発電の概略的なメカニズムである。   Since the field support section 9 of the power generation section 1B is integrally provided on the upper support section 5 of the rotation section 1A, the field passing through the coil provided in the armature section 10 by the rotation of the rotation section 1A. The magnetic flux from the magnetic part 9 changes over time. Thereby, an induced electromotive force is generated in each coil. That is, the power generation system 1 is driven. This is a schematic mechanism of power generation in the power generation system 1.

ただし、一般に、河川における水流や、大気の流れ(自然風)を駆動源として水車や風車の回転部を回転させることで得られる回転数は、せいぜい、数十〜数百rpm程度である。しかも、必ずしも回転数が大きいほど高い出力が得られるわけでもないことも、実験的に確認されている。   However, in general, the number of rotations obtained by rotating the rotating part of the water turbine or wind turbine using a water flow in a river or an air flow (natural wind) as a drive source is about several tens to several hundreds rpm at most. Moreover, it has been experimentally confirmed that a higher output is not necessarily obtained as the rotational speed is larger.

例えば、図6は、発電システム1の回転部1Aと同様の構成を有するダリウス型水車(上側支持部5に界磁部9は設けられていない)に評価用の発電機として風力発電用の低速・小型発電機(流体の回転による発電に最適化されたものではない)を接続し、該ダリウス式水車を実験用ダクト(深さ280mm、幅300mm)に浸漬して、該ダクトにおける水流の流量Q(単位:l(リットル)/s)を変化させたときの、回転数N(単位:rpm)と出力P(単位:W)との関係の変化を示すグラフである。図6に示す結果は、少なくとも、100rpm〜200rpmの範囲に出力の最大値(ピーク)があることを示している。なお、前記はダクト内における試験データであるが、大気に開放されている開水路においても同様の傾向を示す。   For example, FIG. 6 shows a low speed for wind power generation as a generator for evaluation in a Darrieus type turbine (the field support portion 9 is not provided in the upper support portion 5) having the same configuration as the rotating portion 1A of the power generation system 1.・ Connect a small generator (not optimized for power generation by rotation of fluid) and immerse the Darrieus water turbine in a test duct (depth 280 mm, width 300 mm) to flow the water flow in the duct It is a graph which shows the change of the relationship between the rotation speed N (unit: rpm) and the output P (unit: W) when Q (unit: l (liter) / s) is changed. The results shown in FIG. 6 indicate that there is a maximum output value (peak) in the range of at least 100 rpm to 200 rpm. In addition, although the said is test data in a duct, the same tendency is shown also in the open water channel open | released by air | atmosphere.

ただし、発電システム1が河川等で実使用される場合においては、流路における流体の流速は、環境によって大きく変わることが本質的であり、発電システム1は、係る環境条件に適したものとして設計すべきである。この点を踏まえると、流体の流れによる発電を想定している発電システム1は、発電部1Bにおいて50rpm〜1000rpmという回転数の範囲内で高効率・高出力が得られるのが好ましい。そして、そのためには、回転部1Aの最大効率時回転数と発電部1Bの最大効率時回転数を一致させるのが好ましいといえる。   However, when the power generation system 1 is actually used in a river or the like, it is essential that the flow velocity of the fluid in the flow path varies greatly depending on the environment, and the power generation system 1 is designed to be suitable for such environmental conditions. Should. In view of this point, it is preferable that the power generation system 1 that assumes power generation by the flow of fluid can obtain high efficiency and high output within the range of the rotation speed of 50 rpm to 1000 rpm in the power generation unit 1B. For that purpose, it can be said that it is preferable to match the maximum efficiency rotation speed of the rotating section 1A with the maximum efficiency rotation speed of the power generation section 1B.

この点を鑑み、本実施の形態に係る発電システム1においては、回転部1Aの上側支持部5と発電部1Bの界磁部9とを一体に設け、かつ、発電部1Bの電機子部10に、回転部1Aの回転軸4の軸受けであるベアリング3の一方を設けることによって、回転部1Aの回転がそのまま、発電部1Bにおける界磁部9の回転とされてなる。すなわち、発電システム1は、回転部1Aにおける回転数と発電部1Bの界磁部9の回転数とが自ら等しくなるように構成されてなる。係る場合においては、回転部1Aと発電部1Bの間に増速ギアなどの機械的なエネルギー伝達要素が介在しないので、当該要素を原因とした損失が全く生じることはない。   In view of this point, in the power generation system 1 according to the present embodiment, the upper support portion 5 of the rotating portion 1A and the field portion 9 of the power generation portion 1B are provided integrally, and the armature portion 10 of the power generation portion 1B. Further, by providing one of the bearings 3 which are bearings of the rotating shaft 4 of the rotating part 1A, the rotating part 1A is rotated as it is and the field part 9 in the power generating part 1B is rotated. That is, the power generation system 1 is configured such that the number of rotations in the rotating unit 1A is equal to the number of rotations of the field magnet unit 9 of the power generating unit 1B. In such a case, since no mechanical energy transmission element such as a speed increasing gear is interposed between the rotating part 1A and the power generation part 1B, there is no loss caused by the element.

また、一般論として、発電機の出力は、以下の式で与えられる。   In general, the output of the generator is given by the following equation.

(出力)=(回転子体積)×(電機子巻線の有効アンペアターン(=電流×巻数):電気装荷)×(ギャップ磁束密度:磁気装荷)×(回転数)
回転数が低い場合、磁束を高くするだけの励磁電流が得られなくなるので、全体として出力が低下する。
(Output) = (rotor volume) x (effective ampere turn of armature winding (= current x number of turns): electrical loading) x (gap magnetic flux density: magnetic loading) x (number of revolutions)
When the rotational speed is low, an excitation current sufficient to increase the magnetic flux cannot be obtained, so that the output decreases as a whole.

一方、磁束の減少分を永久磁石の数を増やして補うには、多極にする必要があるが、あまり極数を多くすると、毎極辺りの磁束量が小さくなり、かつ、磁束が通るための磁路を確保するために鉄心ティースが太くなり、発電機の体格が大きくなる、などの問題が生じる。   On the other hand, in order to compensate for the decrease in magnetic flux by increasing the number of permanent magnets, it is necessary to use multiple poles. However, if the number of poles is increased too much, the amount of magnetic flux around each pole decreases and the magnetic flux passes. In order to secure the magnetic path, the iron core teeth are thickened, and the physique of the generator is increased.

それゆえ、本実施の形態に係る発電システム1の発電部1Bにおいては、1000rpmを下回る回転数でも効率を維持するために一般的に多用される多極型発電機に比して、界磁部9に使用する永久磁石の量を相対的に低減する一方、コイル10Bの巻数(つまり電気装荷)を相対的に多くすることで、低速での特性の改善を図っている。概略的に言えば、本実施の形態に係る発電システム1は、一般的な発電機に比して、(磁気装荷)に対する(電気装荷)の比率をより高くしたものであるといえる。   Therefore, in the power generation section 1B of the power generation system 1 according to the present embodiment, the field section is larger than a multipolar generator generally used to maintain efficiency even at a rotational speed lower than 1000 rpm. While the amount of the permanent magnets used for 9 is relatively reduced, the number of turns of the coil 10B (that is, electrical loading) is relatively increased, thereby improving the characteristics at low speed. Generally speaking, it can be said that the power generation system 1 according to the present embodiment has a higher ratio of (electric loading) to (magnetic loading) than a general generator.

図7は、界磁部9に所定の回転を与えた場合の発電部1Bにおける回転数(Rotation Speed、単位:rpm)と最大効率(Efficiency、単位:%)との関係を示すグラフである。また、図8は、同じ場合の発電部1Bにおける回転数(Rotation Speed、単位:rpm)と出力(Output Power、単位:W)との関係を示すグラフである。いずれも、鉄心ティース10Aの構成材料として、ケイ素鋼板を用いた場合と、ケイ素鋼板よりも材質が劣り鉄損が生じやすいとされているSPCC(冷間圧延鋼板)を用いた場合の2通りについての評価結果を示している。なお、いずれの場合も負荷は150Ωとした。また、発電部1Bとしては、ラジアル型の構成を有するものを用いた。   FIG. 7 is a graph showing the relationship between the rotational speed (Rotation Speed, unit: rpm) and the maximum efficiency (Efficiency, unit:%) in the power generation unit 1B when a predetermined rotation is applied to the field magnet unit 9. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the rotation speed (Rotation Speed, unit: rpm) and the output (Output Power, unit: W) in the power generation unit 1B in the same case. In either case, as a constituent material of the iron core teeth 10A, there are two cases: a case where a silicon steel plate is used, and a case where SPCC (cold rolled steel plate), which is considered to be less likely to cause iron loss than a silicon steel plate, is used. The evaluation results are shown. In either case, the load was 150Ω. Moreover, what has a radial type | mold structure was used as the electric power generation part 1B.

図7のグラフからは、50〜200rpmという低速回転の範囲においては、回転数が大きいほど最大効率が大きくなるが、増加率は徐々に小さくなり、150rpmを超えたあたりで飽和し始める傾向があることがわかる。特に、鉄心ティース10Aにケイ素鋼板を用いた場合には、50rpmであっても約85%という最大効率が得られ、200rpmでは最大効率が約91%にまで到達している。一方、鉄心ティース10AにSPCCを用いた場合、ケイ素鋼板を用いた場合よりは値が劣るとはいえ、50rpmであっても81%という最大効率が実現され、200rpmの場合には90%弱という、ケイ素鋼板に比して遜色のない値が得られている。   From the graph of FIG. 7, in the low speed rotation range of 50 to 200 rpm, the maximum efficiency increases as the rotation speed increases, but the increase rate gradually decreases, and tends to saturate around 150 rpm. I understand that. In particular, when a silicon steel sheet is used for the iron core teeth 10A, the maximum efficiency of about 85% is obtained even at 50 rpm, and the maximum efficiency reaches about 91% at 200 rpm. On the other hand, when SPCC is used for the iron core teeth 10A, the maximum efficiency of 81% is realized even at 50 rpm, although the value is inferior to that when using a silicon steel plate, and it is less than 90% at 200 rpm. A value comparable to that of a silicon steel plate is obtained.

一方、図8のグラフからは、50〜200rpmという低速回転の範囲においては、回転数が大きいほど出力が大きくなり、しかも、その増加率も徐々に大きくなる傾向があることがわかる。出力値は、100rpmでは約250W、150rpmでは500W強、200rpmにおいて約1000Wである。また、ケイ素鋼板の場合とSPCCの場合とで、出力にほとんど差がないこともわかる。   On the other hand, it can be seen from the graph of FIG. 8 that in the low speed rotation range of 50 to 200 rpm, the output increases as the rotation speed increases, and the increase rate tends to gradually increase. The output value is about 250 W at 100 rpm, just over 500 W at 150 rpm, and about 1000 W at 200 rpm. It can also be seen that there is almost no difference in output between the silicon steel plate and SPCC.

図7および図8に示す結果は、少なくとも100rpm〜200rpm程度の低速回転において高効率かつ高出力を得ることが出来る発電部1Bが実現されてなることを意味している。係る回転数の範囲は、図6に例示した、実験用ダクトでの実験にて回転部1Aにおいて出力が最大となる回転数の範囲と同じである。このことは、水流や自然風の流れを回転部1Aの駆動源としつつも、高効率かつ高出力の発電が可能となることを意味している。なお、上述のように、実使用の局面では、水流や自然風の流れを受けた回転部1Aは、50rpm〜1000rpmの範囲の回転数にて回転することが想定されるので、発電部1Bの各部の具体的構成要件を適宜に調整することによって、係る回転数の範囲で十分に大きな最大効率を得るようにすればよく、実際にそれは可能である。   The results shown in FIGS. 7 and 8 mean that the power generation unit 1B capable of obtaining high efficiency and high output at low speed rotation of at least about 100 rpm to 200 rpm is realized. The range of the rotational speed is the same as the rotational speed range in which the output is maximum in the rotating unit 1A in the experiment with the experimental duct illustrated in FIG. This means that high-efficiency and high-output power generation is possible while using a flow of water or natural wind as a drive source for the rotating unit 1A. Note that, as described above, in an actual use situation, it is assumed that the rotating unit 1A that has received the flow of water or natural wind rotates at a rotational speed in the range of 50 rpm to 1000 rpm. It is only necessary to obtain a sufficiently large maximum efficiency within the range of the rotational speed by appropriately adjusting the specific configuration requirements of each part, and this is actually possible.

また、鉄心ティース10Aの材質による差異が小さいということは、本実施の形態に係る発電システム1の構成が、鉄心ティース10Aにおける鉄損を生じさせにくいものであることを意味している。これにより、発電システム1においては、ケイ素鋼板に比して安価なSPCCを用いる場合であっても、高効率かつ高出力な発電を実現することが可能となる。   Moreover, that the difference by the material of 10 A of iron core teeth is small means that the structure of the electric power generation system 1 which concerns on this Embodiment is hard to produce the iron loss in 10 A of iron core teeth. Thereby, in the electric power generation system 1, even if it is a case where SPCC cheaper than a silicon steel plate is used, it becomes possible to implement | achieve high efficient and high output electric power generation.

以上、説明したように、本実施の形態によれば、50rpm〜1000rpmという比較的低い回転数のもとで出力の最大値(ピーク)を有する回転部と、当該回転数の範囲において高効率かつ高出力での発電が可能な発電部とを、後者に備わる界磁部が回転部と一体のものとなるように構成することで、河川における水流や、大気の流れ(自然風)などの流体の流れを回転部の駆動源としつつも、高効率かつ高出力な発電が可能な発電システムを実現することができる。   As described above, according to the present embodiment, the rotating unit having the maximum output value (peak) under a relatively low rotational speed of 50 rpm to 1000 rpm, and high efficiency in the range of the rotational speed, By constructing a power generation section capable of generating power at high output so that the field section provided in the latter is integrated with the rotating section, fluid such as water flow in the river and atmospheric flow (natural wind) It is possible to realize a power generation system capable of generating power with high efficiency and high output while using this flow as a drive source for the rotating part.

<変形例>
上述の実施の形態において図1ないし図3において例示した発電システム1は、流体の流れ方向に対して回転軸4の延在方向が垂直となる立軸型の構成を有しているが、発電システム1は、流体の流れと回転軸4の延在方向とが一致する横軸型の構成を有するものであってもよい。係る場合においては、翼7の形状および配置を初めとする各部の構成が適宜、横軸型において高効率化と高出力化とを好適に実現できるものとされればよい。
<Modification>
The power generation system 1 illustrated in FIGS. 1 to 3 in the above embodiment has a vertical axis configuration in which the extending direction of the rotary shaft 4 is perpendicular to the fluid flow direction. 1 may have a horizontal axis type configuration in which the flow of the fluid and the extending direction of the rotating shaft 4 coincide with each other. In such a case, the configuration of each part including the shape and arrangement of the blades 7 may be appropriately configured to suitably achieve high efficiency and high output in the horizontal axis type.

また、上述の実施の形態においては、発電システム1を、三相交流発電を行うものとして説明しているが、これに代わり、単相による発電を行うものであってもよいし、3n相(n: 自然数)による発電を行うものであってもよい。係る場合においては、それぞれの場合に高効率化と高出力化とが実現されるように、電機子部10が構成されればよい。   Moreover, in the above-mentioned embodiment, although the electric power generation system 1 is demonstrated as what performs a three-phase alternating current electric power generation, instead of this, you may perform the electric power generation by a single phase, 3n phase ( n: a natural number). In such a case, the armature unit 10 may be configured such that high efficiency and high output are realized in each case.

また、上述の実施の形態においては、界磁部9を永久磁石にて形成する態様となっているが、これに代わり、直流電磁石にて界磁部9を構成する態様であってもよい。   Moreover, in the above-mentioned embodiment, although it has become the aspect which forms the field part 9 with a permanent magnet, the aspect which comprises the field part 9 with a DC electromagnet instead may be sufficient.

また、上述の実施の形態においては、電機子部10は固定子とされ、界磁部9が回転部1Aと一体的に回転する回転子とされていたが、これに代わり、界磁部9を固定子とし、電機子部10を回転部1Aと一体的に回転する回転子とする構成であってもよい。   In the above-described embodiment, the armature part 10 is a stator and the field magnet part 9 is a rotor that rotates integrally with the rotating part 1A. Instead, the field magnet part 9 May be a stator, and the armature portion 10 may be a rotor that rotates integrally with the rotating portion 1A.

1 発電システム
2 基台
3 ベアリング
4 回転軸
5 上側支持部
6 下側支持部
7 翼
8 回転軸
9 界磁部
10 電機子部
10A 鉄心ティース
10B コイル
1A 回転部
1B 発電部
20 筐体
20A 開口部
20B 凹部
F 水流
T 底面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power generation system 2 Base 3 Bearing 4 Rotating shaft 5 Upper support part 6 Lower support part 7 Wing 8 Rotating shaft 9 Field part 10 Armature part 10A Iron core teeth 10B Coil 1A Rotating part 1B Power generating part 20 Housing 20A Opening part 20B Concave part F Water flow T Bottom

Claims (10)

流体の流れを利用して発電する発電システムであって、
流体中に配置され、流体の流れを駆動源として回転軸を中心に回転する回転部と、
磁束を発生させる界磁部と前記磁束に鎖交する複数のコイルが設けられた電機子部とを備える発電部と、
を有し、
前記発電部においては、前記界磁部と前記電機子部の一方が回転子とされ他方が固定子とされてなり、
前記発電部の前記回転子が前記回転部と一体に設けられてなり、
前記回転部を前記流体の流れによって回転させることにより前記電機子部において誘導起電力を発生させる、
ことを特徴とする発電システム。
A power generation system that uses a fluid flow to generate power,
A rotating unit that is disposed in the fluid and rotates about the rotation axis using the flow of the fluid as a driving source;
A power generation unit comprising a field part for generating magnetic flux and an armature part provided with a plurality of coils interlinked with the magnetic flux;
Have
In the power generation part, one of the field part and the armature part is a rotor and the other is a stator.
The rotor of the power generation unit is provided integrally with the rotation unit,
Generating an induced electromotive force in the armature portion by rotating the rotating portion by the flow of the fluid;
A power generation system characterized by that.
請求項1に記載の発電システムであって、
前記回転部が、
それぞれに前記回転軸に固設されてなり、ともに円板状をなしている上側支持部および下側支持部と、
前記上側支持部の端縁部と前記下側支持部の端縁部との間に設けられた複数の翼と、を備え、
前記複数の翼が前記流体から揚力または抗力の少なくとも一方を得ることによって前記回転部を回転させる、
ことを特徴とする発電システム。
The power generation system according to claim 1,
The rotating part is
An upper support portion and a lower support portion, each fixed to the rotating shaft, both having a disk shape;
A plurality of wings provided between an end edge portion of the upper support portion and an end edge portion of the lower support portion, and
The plurality of wings rotate the rotating unit by obtaining at least one of lift and drag from the fluid;
A power generation system characterized by that.
請求項1または請求項2に記載の発電システムであって、
前記界磁部が前記回転子であり、前記電機子部が前記固定子である、
ことを特徴とする発電システム。
The power generation system according to claim 1 or claim 2,
The field part is the rotor, and the armature part is the stator;
A power generation system characterized by that.
請求項3に記載の発電システムであって、
前記界磁部が、中心位置において前記回転軸と直交するように前記回転部と一体に設けられた円板状の永久磁石である、
ことを特徴とする発電システム。
The power generation system according to claim 3,
The field portion is a disk-like permanent magnet provided integrally with the rotating portion so as to be orthogonal to the rotating shaft at a center position.
A power generation system characterized by that.
請求項4に記載の発電システムであって、
前記界磁部が、前記回転部の一部をなしている、
ことを特徴とする発電システム。
The power generation system according to claim 4,
The field portion forms part of the rotating portion;
A power generation system characterized by that.
請求項3に記載の発電システムであって、
前記界磁部が、複数の永久磁石を前記回転部の側部または上面部において周方向に沿ってN極とS極とが交互に配列するように列設することによって設けられてなる、
ことを特徴とする発電システム。
The power generation system according to claim 3,
The field portion is provided by arranging a plurality of permanent magnets in such a manner that N poles and S poles are alternately arranged along a circumferential direction on a side portion or an upper surface portion of the rotating portion.
A power generation system characterized by that.
請求項1または請求項2に記載の発電システムであって、
前記界磁部が前記固定子であり、前記電機子部が前記回転子である、
ことを特徴とする発電システム。
The power generation system according to claim 1 or claim 2,
The field part is the stator, and the armature part is the rotor;
A power generation system characterized by that.
請求項3ないし請求項7のいずれか1項に記載の発電システムであって、
前記界磁部において発生する磁束の向きおよび前記複数のコイルのそれぞれの中心軸方向が前記回転軸の延在方向と一致する、
ことを特徴とする発電システム。
The power generation system according to any one of claims 3 to 7,
The direction of magnetic flux generated in the field portion and the central axis direction of each of the plurality of coils coincide with the extending direction of the rotating shaft,
A power generation system characterized by that.
請求項3ないし請求項7のいずれか1項に記載の発電システムであって、
前記複数のコイルのそれぞれは、中心軸方向が前記回転軸の延在方向と直交するように、前記界磁部の外周位置に列設されてなる、
ことを特徴とする発電システム。
The power generation system according to any one of claims 3 to 7,
Each of the plurality of coils is arranged in a row at the outer peripheral position of the field portion such that the central axis direction is orthogonal to the extending direction of the rotating shaft.
A power generation system characterized by that.
請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の発電システムであって、
前記発電部においては、効率および出力が最大となる前記回転子の回転数が50rpm〜1000rpmである、
ことを特徴とする発電システム。
The power generation system according to any one of claims 1 to 9,
In the power generation unit, the rotational speed of the rotor that maximizes efficiency and output is 50 rpm to 1000 rpm.
A power generation system characterized by that.
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