JP5004730B2

JP5004730B2 - Axial flow generator

Info

Publication number: JP5004730B2
Application number: JP2007236468A
Authority: JP
Inventors: 彰吾田中; 行宣弓田; 伸一吉川; 正宏黒石
Original assignee: Toto Ltd; Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Toto Ltd; Nidec Instruments Corp
Priority date: 2007-09-12
Filing date: 2007-09-12
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2027-09-12
Also published as: JP2009068393A

Description

本発明は、ケース内の流路に対して回転体が配置された軸流発電機に関するものである。 The present invention relates to an axial generator in which a rotating body is disposed with respect to a flow path in a case.

水力発電装置は様々な用途に用いられている。例えば、蛇口の下方位置に手を差し出したとき、それをセンサが感知すると、蛇口から水を自動的に流すように構成した自動水栓装置において、水道水の流路の途中位置に小型の水力発電装置を設けるとともに、この水力発電装置によって得た電力を蓄え、この電力を自動水栓装置のセンサ回路などに供給することが提案されている。 Hydroelectric power generators are used for various purposes. For example, in an automatic faucet device configured to automatically flow water from the faucet when a sensor is detected when a hand is pushed out to the lower position of the faucet, a small hydraulic power is placed in the middle of the tap water flow path. It has been proposed to provide a power generation device, store power obtained by the hydropower generation device, and supply this power to a sensor circuit of an automatic water faucet device.

近年、自動水栓用発電機については、小型化を目的にパイプ状の軸流発電機が案出されている。このような軸流発電機は、静止翼、動翼やマグネットを備えた回転体、この回転体に対する支軸、軸受、シール部材、マグネットと磁気回路を構成するステータコアおよびコイルを備えたステータ、ケースなどの部品によって構成されており、流路内を通る水の水圧を受けて回転体が回転すると、マグネットが回転し、その回転により、ステータで起電する。ここで、マグネットの外側には、マグネットの磁力を通過させることができ、かつ、水をシールすることのできるシール部材が配置されており、かかるシール部材として、従来は、非磁性のステンレス薄板が用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開２００４−３３６９８２号公報特開２００５−３１４９０４号公報 In recent years, pipe-type axial generators have been devised for automatic faucet generators for the purpose of miniaturization. Such an axial flow generator includes a stationary blade, a rotating body including a moving blade and a magnet, a support shaft for the rotating body, a bearing, a seal member, a stator and a stator including a magnet and a magnetic circuit, and a case. When the rotating body rotates under the pressure of water passing through the flow path, the magnet rotates, and the rotation generates electricity in the stator. Here, a seal member that can pass the magnetic force of the magnet and seal water is disposed outside the magnet. Conventionally, a non-magnetic stainless thin plate is used as the seal member. Used (for example, see Patent Documents 1 and 2).
JP 2004-336882 A JP 2005-314904 A

しかしながら、従来のシール部材は、非磁性のステンレス薄板を絞りプレス工法にて製作されることから、金型が必要であり、多大なコストが発生する。また、ステンレス薄板を絞りプレスするため、応力腐食割れが発生しやすいとともに、金型管理が難しい。また、従来の軸流水力発電機は、部品数が多く、組み立てに多大なコストが発生するとともに、これらの部品を製作するにも金型が必要であり、多大なコストが発生する。なお、シール部材を樹脂製にしただけでは、磁気伝達効率を高めるために薄くすると水圧に耐えられないという問題点がある。 However, since the conventional sealing member is manufactured by drawing and pressing a non-magnetic stainless steel thin plate, a mold is necessary and a great cost is generated. Further, since the stainless steel sheet is drawn and pressed, stress corrosion cracking is likely to occur, and die management is difficult. In addition, the conventional axial hydropower generator has a large number of parts and requires a large cost for assembling, and a mold is also required to produce these parts, resulting in a great cost. It should be noted that there is a problem that if the sealing member is simply made of resin, it cannot withstand water pressure if it is made thin in order to increase the magnetic transmission efficiency.

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、軸流発電機において、部品点数を削減することにより、低コスト化を図ることのできる構成を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a configuration capable of reducing the cost by reducing the number of parts in an axial flow generator.

上記課題を解決するために、本発明では、液体の流路を内側に有する筒状のケースと、前記流路内に配置され、動翼部およびロータマグネットを備えた回転体と、前記ロータマグネットの外周面と対向するステータとを有する軸流発電機において、前記回転体は、前記流路内において前記ケースと同軸に配置された円筒状ロータケースと、前記動翼部の外周側を囲み、前記動翼部と一体に回転する外側円筒部とを備えており、前記円筒状ロータケースは、流体入側の入側端部分に胴部を備えており、前記胴部の流体入側の入側端部には、前記外側円筒部が同軸状態で連結されており、前記胴部と前記ケースの内周面とによって形成された環状隙間の隙間寸法は、前記回転体と前記ケースとの隙間寸法のうち、最小寸法に設定されているとともに、前記ステータを構成するステータコアが前記ケースにインサート成形されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, in the present invention, a cylindrical case having a liquid flow path on the inside, a rotating body disposed in the flow path and including a moving blade portion and a rotor magnet, and the rotor magnet In the axial generator having a stator facing the outer peripheral surface of the rotor, the rotating body surrounds a cylindrical rotor case disposed coaxially with the case in the flow path, and an outer peripheral side of the moving blade portion. An outer cylindrical portion that rotates integrally with the moving blade portion, and the cylindrical rotor case includes a trunk portion at an inlet end portion on the fluid inlet side, and the inlet portion on the fluid inlet side of the trunk portion. The outer cylindrical portion is connected to the side end portion in a coaxial state, and the gap dimension of the annular gap formed by the body portion and the inner peripheral surface of the case is the gap between the rotating body and the case. Among the dimensions, it is set to the minimum dimension. Characterized in that the stator core constituting the stator is insert-molded in the case.

本発明によれば、ステータコアがケースにインサート成形されているため、ステータとマグネットとの間に別のシール部材を配置する必要がない。このため、Ｏリングなどを用いたシールが不要になるため、防水性を向上することができる。また、部品点数を削減できるので、組み立てコストを低減することができる。さらに、ステータとマグネットとの間に配置される部分を樹脂製にしただけでは、十分な厚みを確保しないと強度が不足するが、本発明においては、ステータとマグネットとの間に配置される部材は、ステータコアのインサートにより補強された樹脂部分からなるため、十分な磁気伝達効率を確保できるほど薄くても、水圧に耐え得る十分な強度を備えている。 According to the present invention, since the stator core is insert-molded in the case, it is not necessary to arrange another seal member between the stator and the magnet. For this reason, since a seal using an O-ring or the like is not necessary, waterproofness can be improved. Further, since the number of parts can be reduced, the assembly cost can be reduced. Furthermore, if the portion disposed between the stator and the magnet is only made of resin, the strength is insufficient unless a sufficient thickness is ensured. In the present invention, the member disposed between the stator and the magnet. Since it consists of a resin portion reinforced by the insert of the stator core, it has sufficient strength to withstand water pressure even if it is thin enough to ensure sufficient magnetic transmission efficiency.

また、本発明は、前記ステータコアにおいて、前記ロータマグネットとの半径方向外側で対向するコア底部と、該コア底部から外周側に拡径するステータコアのフランジ部の少なくとも一部とが前記ケースにインサート成形され、前記ケースにおいて前記ステータコアがインサートされたインサート部は、当該ケースの外径で周囲より凹んでいる溝部を構成していることを特徴とする。ステータコアのコア底部やフランジ部といった壁状部分がインサートされている構成を採用すれば、流体圧によるケースの膨張などに耐え得る強度を実現することができる。さらに、本発明は、前記ケースの径方向の厚みは、前記インサート部が最小であることを特徴とする。例えば、インサート部におけるケース（樹脂部分）の厚さを０．５ｍｍ程度まで薄くすると、ステータコアとロータマグネットの隙間を狭くできるので、発電効率を向上することができる。また、インサート部が薄くても、かかる部分の強度は、ステータコアがインサートされていることによって十分なレベルにまで高めることができる。 Further, according to the present invention, in the stator core, a core bottom portion opposed to the outer side in the radial direction of the rotor magnet and at least a part of a flange portion of the stator core whose diameter is expanded from the core bottom portion to the outer peripheral side are insert-molded in the case. In the case, the insert portion into which the stator core is inserted constitutes a groove portion that is recessed from the periphery at the outer diameter of the case . By adopting a configuration in which a wall-like portion such as a core bottom portion or a flange portion of the stator core is inserted, it is possible to realize strength that can withstand expansion of the case due to fluid pressure. Furthermore, the present invention is characterized in that the insert portion has a minimum thickness in the radial direction of the case. For example, when the thickness of the case (resin portion) in the insert portion is reduced to about 0.5 mm, the gap between the stator core and the rotor magnet can be narrowed, so that power generation efficiency can be improved. Moreover, even if the insert portion is thin, the strength of the portion can be increased to a sufficient level by inserting the stator core.

本発明において、前記ケースでは、前記ロータマグネットと前記ステータとが対向する部分での流路断面積が、前記動翼部が配置されている部分での流路断面積よりも狭いことが好ましい。このように構成すると、動翼の外径を大きくすることができるので、回転効率が向上する。また、インサート部の径を小さくすると、インサート部に加わる水圧が低下するので、インサート部での膨張や水漏れを確実に防止することができる。In the present invention, in the case, it is preferable that a flow passage cross-sectional area at a portion where the rotor magnet and the stator face each other is narrower than a flow passage cross-sectional area at a portion where the moving blade portion is disposed. If comprised in this way, since the outer diameter of a moving blade can be enlarged, rotational efficiency will improve. Moreover, since the water pressure added to an insert part will fall if the diameter of an insert part is made small, the expansion | swelling and water leak in an insert part can be prevented reliably.

本発明において、前記動翼に対して流体入側には、前記流体を前記動翼に導く静翼が配設され、当該静翼は、前記ケースと別体であり、当該ケースに固定されていることが好ましい。このように構成すると、ケースを１部品で構成した場合でも、ケースに回転体を配置した後、その入側に静翼を配置すればよいので、組み立てを容易に行なうことができる。In the present invention, a stationary blade that guides the fluid to the moving blade is disposed on the fluid inlet side with respect to the moving blade, and the stationary blade is separate from the case and is fixed to the case. Preferably it is. If comprised in this way, even if it comprises a case with one component, after arrange | positioning a rotary body to a case, what is necessary is just to arrange | position a stationary blade on the entrance side, Therefore Assembling can be performed easily.

本発明において、前記円筒状ロータケースは、外周面に前記ロータマグネットが固定されたマグネット保持部と、前記マグネット保持部の流体入側の入側端部で半径方向外側に広がる当該円筒状ロータケースのフランジ部と、前記円筒状ロータケースのフランジ部の外周縁から流体入側に向けて等径で延びるロータ側大径胴部とを備えており、前記ロータ側大径胴部が前記胴部である構成を採用することができる。In the present invention, the cylindrical rotor case includes a magnet holding portion in which the rotor magnet is fixed to an outer peripheral surface, and the cylindrical rotor case spreading outward in the radial direction at an inlet end portion on the fluid inlet side of the magnet holding portion. And a rotor-side large-diameter trunk extending at an equal diameter from the outer periphery of the flange of the cylindrical rotor case toward the fluid inlet side, and the rotor-side large-diameter trunk is the trunk The structure which is can be employ | adopted.

本発明では、ステータコアがケースにインサート成形されているため、ステータとマグネットとの間に別のシール部材を配置する必要がない。このため、Ｏリングなどを用いたシールが不要になるため、防水性を向上することができる。また、部品点数を削減できるので、組み立てコストを低減することができる。さらに、ステータとマグネットとの間に配置される部分を樹脂製にしただけでは、十分な厚みを確保しないと強度が不足するが、本発明においては、ステータとマグネットとの間に配置される部材は、ステータコアのインサートにより補強された樹脂部分からなるため、十分な磁気伝達効率を確保できるほど薄くても、水圧に耐え得る十分な強度を備えている。 In the present invention, since the stator core is insert-molded in the case, it is not necessary to arrange another seal member between the stator and the magnet. For this reason, since a seal using an O-ring or the like is not necessary, waterproofness can be improved. Further, since the number of parts can be reduced, the assembly cost can be reduced. Furthermore, if the portion disposed between the stator and the magnet is only made of resin, the strength is insufficient unless a sufficient thickness is ensured. In the present invention, the member disposed between the stator and the magnet. Since it consists of a resin portion reinforced by the insert of the stator core, it has sufficient strength to withstand water pressure even if it is thin enough to ensure sufficient magnetic transmission efficiency.

以下、本発明の実施の形態として軸流水力発電機を説明する。 Hereinafter, an axial flow hydroelectric generator will be described as an embodiment of the present invention.

（全体構成）
図１は、本発明を適用した軸流水力発電機の断面図である。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、図１に示すケース（インサート成形体）の側面図、このケースにインサートされたステータコアの側面図、およびステータコアの斜視図である。 (overall structure)
FIG. 1 is a sectional view of an axial hydroelectric generator to which the present invention is applied. 2A, 2B, and 2C are a side view of the case (insert molded body) shown in FIG. 1, a side view of the stator core inserted in the case, and a perspective view of the stator core, respectively.

図１および図２（ａ）において、本形態の軸流水力発電機１（軸流発電機）は、水道水、井水、雨水などによって発電する装置であり、例えば、水道管の途中位置に介挿されて使用される。本形態において、軸流水力発電機１は、軸線方向に延びて内側を液体が通過可能な円筒状のケース２（インサート成形体）を有しており、その内側に流路２０が構成されている。 In FIG. 1 and FIG. 2 (a), the axial-flow hydroelectric generator 1 (axial-flow generator) of this form is an apparatus which produces electric power with tap water, well water, rain water, etc., for example, in the middle of a water pipe It is inserted and used. In this embodiment, the axial flow hydroelectric generator 1 has a cylindrical case 2 (insert molded body) that extends in the axial direction and allows liquid to pass inside, and a flow path 20 is formed on the inside thereof. Yes.

ケース２の内部において、軸線方向の略中央部には静翼構成体３１が保持されている。静翼構成体３１は、ケース２の入側部分の内径寸法と略同一の外径寸法を備えたパイプ部３１１を備えており、このパイプ部３１１の出側端部の内側には、静翼部３１２と、静翼部３１２から内側に位置する円環状の隔壁部３１５とを備えており、隔壁部３１５の内側には、入側軸保持部３１０が形成されている。なお、ケース２の内部において、入側ではパイプ部３１１が流路を構成するため、ケース２とパイプ部３１１との間にはＯリング２９が配置されている。 Inside the case 2, a stationary blade component 31 is held at a substantially central portion in the axial direction. The stationary blade component 31 includes a pipe portion 311 having an outer diameter that is substantially the same as the inner diameter of the inlet side portion of the case 2, and a stationary blade is disposed inside the outlet end of the pipe portion 311. Part 312 and an annular partition wall 315 located on the inner side of the stationary blade part 312, and an entrance-side shaft holding part 310 is formed inside the partition wall 315. In the case 2, since the pipe portion 311 forms a flow path on the entry side, an O-ring 29 is disposed between the case 2 and the pipe portion 311.

本形態において、ケース２の内側には、軸線方向に延びた支軸４が配置されており、支軸４の入側端部は、静翼構成体３１の入側軸保持部３１０に形成された軸穴３１０ａに保持されている。また、ケース２において、出側では、複数本の連結板部によって、軸穴２２０ａを備えた円筒状の出側軸保持部２２０が保持されており、出側軸保持部２２０の軸穴２２０ａには支軸４の出側端部が支持されている。 In this embodiment, the support shaft 4 extending in the axial direction is disposed inside the case 2, and the input side end portion of the support shaft 4 is formed in the input side shaft holding portion 310 of the stationary blade constituting body 31. It is held in the shaft hole 310a. Further, in the case 2, the cylindrical outlet side shaft holding portion 220 having the shaft hole 220 a is held by the plurality of connecting plate portions on the outlet side, and the shaft hole 220 a of the outlet side shaft holding portion 220 is held in the shaft hole 220 a. Is supported at the exit end of the support shaft 4.

支軸４には回転体８が回転可能に支持されており、回転体８は、樹脂製の円筒状ロータケース８４を備えている。円筒状ロータ８４の入側端部には、動翼部８３４を備えた動翼構成部材８３が保持されている。円筒状ロータケース８４は、その内側に連結板部によって保持された円筒状軸受８２を備えており、この円筒状軸受８２が支軸４に回転可能に嵌っている。円筒状軸受８２の出側端面と、出側軸保持部２２０の入側端面との間にはスラストワッシャ４５が挟まれており、回転体８が回転する際、回転体８は、出側方向における位置が規制された状態で回転する。 A rotating body 8 is rotatably supported on the support shaft 4, and the rotating body 8 includes a cylindrical rotor case 84 made of resin. A moving blade constituent member 83 having a moving blade portion 834 is held at the inlet end of the cylindrical rotor 84. The cylindrical rotor case 84 includes a cylindrical bearing 82 held by a connecting plate portion on the inner side thereof, and the cylindrical bearing 82 is rotatably fitted to the support shaft 4. A thrust washer 45 is sandwiched between the outlet side end surface of the cylindrical bearing 82 and the inlet side end surface of the outlet side shaft holding portion 220. When the rotating body 8 rotates, the rotating body 8 moves in the outlet direction. It rotates in a state where the position at is restricted.

円筒状ロータケース８４は、出側において等径で軸線方向に延びるマグネット保持部８４１と、このマグネット保持部８４１の入側端部で半径方向外側に広がるフランジ部８４２と、フランジ部８４２の外周縁から入側に向けて等径で延びるロータ側大径胴部８４３とを備えており、マグネット保持部８４１の外周面には、周方向に多極着磁された円筒状のロータマグネット８１がリング８５により固定されている。従って、回転体８では、ロータマグネット８１が円筒状ロータケース８４と一体に回転可能である。 The cylindrical rotor case 84 includes a magnet holding portion 841 having the same diameter on the exit side and extending in the axial direction, a flange portion 842 that extends radially outward at the entrance end of the magnet holding portion 841, and an outer peripheral edge of the flange portion 842. And a rotor-side large-diameter body portion 843 extending at an equal diameter from the entrance side to the entrance side, and a cylindrical rotor magnet 81 that is multipolarly magnetized in the circumferential direction is provided on the outer peripheral surface of the magnet holding portion 841. It is fixed by 85. Therefore, in the rotating body 8, the rotor magnet 81 can rotate integrally with the cylindrical rotor case 84.

円筒状ロータケース８４の出側端部は、ケース２の内面のうち、出側軸保持部２２０の周りで凹む凹部内に位置しており、筒状ロータケース８４の出側端面は、凹部の底部に対して軸線方向で近接した状態で対向している。この状態で、円筒状ロータケース８４の出側端部の外周面の外周側には、ケース２の凹部の内周側面がラジアル方向で近接した状態で対向している。このようにして、ケース２と回転体８の出側端部とは、屈曲した環状隙間を間に形成した状態で対向している。 The exit end portion of the cylindrical rotor case 84 is located in a recess that is recessed around the exit shaft holding portion 220 among the inner surface of the case 2, and the exit end surface of the cylindrical rotor case 84 is the recess of the recess. It is opposed to the bottom in the axial direction. In this state, the inner peripheral side surface of the concave portion of the case 2 faces the outer peripheral side of the outer peripheral surface of the outlet end portion of the cylindrical rotor case 84 in a state of being close in the radial direction. In this way, the case 2 and the exit end of the rotating body 8 are opposed to each other with a bent annular gap formed therebetween.

回転体８に対して外側には、ロータマグネット８１に対して外周側で対向する位置にステータ７が配置されており、ステータ７は、４枚のステータコア７３とコイル７２とを備えている。 The stator 7 is disposed outside the rotating body 8 at a position facing the rotor magnet 81 on the outer peripheral side. The stator 7 includes four stator cores 73 and coils 72.

図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、ステータコア７３はいずれも、円環状のフランジ部７３１と、フランジ部７３１の周縁で起立した極歯７３２とを備えており、周方向で互いの極歯７３２が交互に位置するように配向配置された２枚ステータコア７３を一組として、２組のステータ組が軸線方向に配置されている。 As shown in FIGS. 2B and 2C, each of the stator cores 73 includes an annular flange portion 731 and pole teeth 732 standing at the periphery of the flange portion 731, and each other in the circumferential direction. Two sets of stators are arranged in the axial direction with two stator cores 73 oriented and arranged so that the pole teeth 732 are alternately positioned.

（ケースとステータとの一体化構造）
このように構成した軸流水力発電機１において、本形態では、ステータ７に用いたステータコア７３がケース２にインサート成形されている。ここで、ステータコア７３において、ロータマグネット８１と対向する極歯７３２（コア底部）と、極歯７３２から外周側に拡径するフランジ部７３１とがケース２にインサート成形されている。従って、ステータコア７３のフランジ部７３１の外周縁には、インサート成形時、金型内でステータコア７３のラジアル方向の位置決めを行なうための切り欠き７３３が形成されている、また、ステータコア７３のフランジ部７３１には、その両側で樹脂を連通させるための連通穴７３４が形成されている。 (Integrated structure of case and stator)
In the axial flow hydroelectric generator 1 configured as described above, in this embodiment, the stator core 73 used for the stator 7 is insert-molded in the case 2. Here, in the stator core 73, pole teeth 732 (core bottom portion) facing the rotor magnet 81 and a flange portion 731 whose diameter increases from the pole teeth 732 to the outer peripheral side are insert-molded in the case 2. Therefore, a notch 733 for positioning the stator core 73 in the radial direction in the mold during insert molding is formed on the outer peripheral edge of the flange portion 731 of the stator core 73. Also, the flange portion 731 of the stator core 73 is formed. Are formed with communication holes 734 for communicating the resin on both sides thereof.

このようにしてステータコア７３がインサート成形されたケース２（インサート成形品）においては、図２（ａ）に示すように、ステータコア７３がインサートされたインサート部２１が、ケース２の外径で周囲より凹んでいる溝部２２として構成され、かかる溝部２２に対して、図１に示すコイル７２が直接巻回されている。従って、本形態では、コイルボビンが省略されている。ここで、ケース２の径方向の厚みは、インサート部２１で最小になっている。このため、ケース２において、ステータ７の内周側に位置する樹脂部分の肉厚は、極めて薄い。 In the case 2 (insert molded product) in which the stator core 73 is insert-molded in this way, the insert portion 21 in which the stator core 73 is inserted has an outer diameter of the case 2 from the periphery as shown in FIG. A coil 72 shown in FIG. 1 is directly wound around the groove 22. Therefore, in this embodiment, the coil bobbin is omitted. Here, the radial thickness of the case 2 is minimized at the insert portion 21. For this reason, in case 2, the thickness of the resin part located in the inner peripheral side of stator 7 is very thin.

再び図１において、本形態のケース２の内周面には、インサート部２１よりやや入側に段部２３が形成されている。かかる段部２３によって、動翼部８３４が配置されている部分の流路２１の断面積は、インサート部８１が形成されている部分の流路２１の断面積に比して拡大されている。このため、流路２１は、ロータマグネット８１とステータ７とが対向する部分（インサート部８１）での開口断面積が、動翼部８３４が構成されている部分での開口断面積よりも狭い。 Referring again to FIG. 1, a step portion 23 is formed on the inner peripheral surface of the case 2 of this embodiment slightly on the entry side from the insert portion 21. Due to the step portion 23, the cross-sectional area of the flow passage 21 in the portion where the moving blade portion 834 is arranged is enlarged compared to the cross-sectional area of the flow passage 21 in the portion where the insert portion 81 is formed. For this reason, in the flow path 21, the opening cross-sectional area at the portion where the rotor magnet 81 and the stator 7 face each other (insert portion 81) is narrower than the opening cross-sectional area at the portion where the moving blade portion 834 is configured.

また、ケース２の内周面と、ロータ側大径胴部８４３の外周面との間には環状微小隙間が構成されている。本形態において、ケース２の内周面とロータ側大径胴部８４３とによって形成された環状微小隙間の隙間寸法は、回転体８とケース２との隙間寸法のうち、最小寸法に設定されている。 An annular minute gap is formed between the inner peripheral surface of the case 2 and the outer peripheral surface of the rotor-side large-diameter body 843. In this embodiment, the gap dimension of the annular minute gap formed by the inner peripheral surface of the case 2 and the rotor-side large-diameter body 843 is set to the minimum dimension among the gap dimensions between the rotating body 8 and the case 2. Yes.

このように構成したケース２において、インサート部２１の周りはスリーブ６で囲まれている。ここで、スリーブ６の入側端部には、内周側に向けて屈曲して、ケース２の環状段部の入側端面に対して周方向の全体にわたって引っ掛かる環状の係合突部６１が形成されている。また、スリーブ６の出側端部において、その内側には、ポッティング樹脂９が充填されており、かかるポッティング樹脂９は、ステータ７の外周部分まで充填されている。スリーブ６は、磁性体から形成されており、スリーブ６は、コイル７２の外周側を覆うコアとしての機能も発揮する。なお、ステータ７にはフレキシブル基板７４を介して端子７５が電気的に接続されており、フレキシブル基板７４の全体、および端子７５の根元は、ポッティング樹脂９に埋まった状態にある。 In the case 2 configured as described above, the insert portion 21 is surrounded by the sleeve 6. Here, an annular engagement protrusion 61 that is bent toward the inner peripheral side and is hooked over the entire circumferential direction with respect to the input end surface of the annular stepped portion of the case 2 is formed at the input end of the sleeve 6. Is formed. In addition, a potting resin 9 is filled inside the sleeve 6 on the inner side, and the potting resin 9 is filled up to the outer peripheral portion of the stator 7. The sleeve 6 is made of a magnetic material, and the sleeve 6 also functions as a core that covers the outer peripheral side of the coil 72. A terminal 75 is electrically connected to the stator 7 via a flexible substrate 74, and the entire flexible substrate 74 and the base of the terminal 75 are embedded in the potting resin 9.

（動翼周辺の構成）
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明を適用した軸流水力発電機１に設けた弁機構を拡大して示す断面図、回転体８の出側端部を構成する動翼構成部材８３を入側からみた外観図、および弁機構を入側からみた外観図である。 (Configuration around the rotor blade)
3 (a), 3 (b), and 3 (c) are cross-sectional views showing an enlarged valve mechanism provided in the axial-flow hydroelectric generator 1 to which the present invention is applied, and constitute the exit end of the rotating body 8. FIG. 3 is an external view of a moving blade constituent member 83 viewed from the entrance side, and an external view of the valve mechanism viewed from the entrance side.

図１に示す回転体８において、円筒状ロータケース８４のロータ側大径胴部８４３の入側端部には、樹脂製の動翼構成部材８３が連結されている。動翼構成部材８３は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、中央部の内側円筒部８３０と、内側円筒部８３０の外側を囲む連結用円筒部８３５と、連結用円筒部８３５の外側を囲む外側円筒部８３２とを備えている。ここで、連結用円筒部８３５と外側円筒部８３２とは、複数枚の羽根８３３を備えた動翼部８３４によって連結されている。 In the rotating body 8 shown in FIG. 1, a resin moving blade constituent member 83 is connected to an inlet side end portion of the rotor-side large-diameter trunk portion 843 of the cylindrical rotor case 84. As shown in FIGS. 3A and 3B, the rotor blade constituting member 83 includes a central inner cylindrical portion 830, a connecting cylindrical portion 835 that surrounds the outer side of the inner cylindrical portion 830, and a connecting cylindrical portion 835. And an outer cylindrical portion 832 that surrounds the outside. Here, the connecting cylindrical portion 835 and the outer cylindrical portion 832 are connected by a moving blade portion 834 including a plurality of blades 833.

本形態において、内側円筒部８３０と連結用円筒部８３５との間はバイパス部８３７になっている。バイパス部８３７には、複数枚のバイパス翼８３６が形成されており、内側円筒部８３０と連結用円筒部８３５とは、バイパス翼８３６によって連結されている。 In this embodiment, a bypass portion 837 is provided between the inner cylindrical portion 830 and the connecting cylindrical portion 835. A plurality of bypass blades 836 are formed in the bypass portion 837, and the inner cylindrical portion 830 and the connecting cylindrical portion 835 are connected by the bypass blade 836.

ここで、動翼部８３４の羽根８３３は、垂直面に対して一方方向に６０°傾いており、流体圧を受けたとき、回転体８に一方方向の大きな回転トルクを発生させる。これに対して、バイパス翼８３６は、動翼部８３４より内周側で垂直面に対して他方方向に６０°傾いており、流体圧を受けたとき、動翼部８３４とは反対に、回転体８に他方方向の回転トルクを発生させる。但し、バイパス翼８３６は、動翼部８３４より内周側に形成されているので、動翼部８３４に比較して、回転体８に小さな回転トルクを印加するだけである。 Here, the blades 833 of the moving blade portion 834 are inclined at 60 ° in one direction with respect to the vertical plane, and when the fluid pressure is received, the rotating body 8 generates a large rotational torque in one direction. On the other hand, the bypass blade 836 is inclined at 60 ° in the other direction with respect to the vertical surface on the inner peripheral side from the moving blade portion 834 and rotates in the opposite direction to the moving blade portion 834 when subjected to fluid pressure. The body 8 is caused to generate a rotational torque in the other direction. However, since the bypass blade 836 is formed on the inner peripheral side from the moving blade portion 834, only a small rotational torque is applied to the rotating body 8 compared to the moving blade portion 834.

このように構成した動翼構成部材８３において、内側円筒部８３０では、図３（ａ）に示すように、円筒状軸受８２の入側端部がさらに入側に突き出るように挿入された後、内側円筒部８３０の底部で円筒状軸受８２の端部が加締されて、内側円筒部８３０と円筒状軸受８２とが連結されている。また、動翼構成部材８３において、外側円筒部８３２は、出側端部の外周面に段部が形成されている一方、ロータ側大径胴部８４３の入側端部は、その内周面に段部が形成されており、動翼構成部材８３の外側円筒部８３２と、ロータ側大径胴部８４３とは、段部同士が嵌った状態で連結されている。このようにして、動翼構成部材８３は、円筒状ロータケース８４に連結され、円筒状ロータケース８４と一体に回転可能である。また、外側円筒部８３２の出側端部がロータ側大径胴部８４３の入側端部に嵌ることにより、動翼構成部材８３の内側から回転体８の外側への漏水が防止されている。 In the rotor blade constituent member 83 configured as described above, in the inner cylindrical portion 830, as shown in FIG. 3A, after the insertion side end portion of the cylindrical bearing 82 is further inserted so as to protrude toward the entry side, The end of the cylindrical bearing 82 is crimped at the bottom of the inner cylindrical portion 830, and the inner cylindrical portion 830 and the cylindrical bearing 82 are connected. Further, in the rotor blade constituent member 83, the outer cylindrical portion 832 has a stepped portion formed on the outer peripheral surface of the outlet side end portion, while the inlet side end portion of the rotor-side large-diameter trunk portion 843 has an inner peripheral surface thereof. The outer cylindrical portion 832 of the rotor blade constituent member 83 and the rotor-side large-diameter trunk portion 843 are connected in a state in which the step portions are fitted to each other. In this way, the moving blade constituent member 83 is connected to the cylindrical rotor case 84 and can rotate integrally with the cylindrical rotor case 84. Further, the outlet side end portion of the outer cylindrical portion 832 is fitted into the inlet side end portion of the rotor-side large-diameter trunk portion 843, thereby preventing water leakage from the inner side of the rotor blade constituent member 83 to the outer side of the rotating body 8. .

（静翼構成体３１の構成）
図４（ａ）、（ｂ）は各々、図１に示す軸流水力発電機に設けた弁機構の分解斜視図、および弁体とプレートとの固定構造を示す説明図である。 (Configuration of the stationary blade component 31)
4A and 4B are respectively an exploded perspective view of a valve mechanism provided in the axial flow hydroelectric generator shown in FIG. 1 and an explanatory view showing a fixing structure between a valve body and a plate.

本形態において、図１に示す静翼構成体３１は、図３（ａ）、（ｃ）および図４（ａ）に示すように、最も外周側にケース２の段部２８によって軸線方向に位置決めされた円筒状のパイプ部３１１を備えているとともに、パイプ部３１１の出側端部の内側には、回転体８の動翼部８３４に向けて流体を導く複数枚の静翼３１２が形成されている。静翼３１２は、動翼部８３４に軸線方向で対向するように形成され、流体を噴流として動翼部８３４の羽根８３３に効率よく衝突させるように垂直面に対して約３０°傾いている。 In this embodiment, the stationary blade structure 31 shown in FIG. 1 is positioned in the axial direction by the step portion 28 of the case 2 on the outermost peripheral side, as shown in FIGS. 3 (a), 3 (c) and 4 (a). A plurality of stationary blades 312 for guiding fluid toward the moving blade portion 834 of the rotating body 8 are formed inside the outlet end portion of the pipe portion 311. ing. The stationary blade 312 is formed so as to face the moving blade portion 834 in the axial direction, and is inclined by about 30 ° with respect to the vertical plane so as to efficiently collide the fluid with the blade 833 of the moving blade portion 834 as a jet.

ここで、静翼構成体３１は、静翼３１２の内周縁と、中央の入側軸保持部３１０との間に環状の隔壁部３１５を備えており、この隔壁部３１５には、流体の圧力が上昇したときに、回転体８のバイパス部８３７に向かう流路を閉状態から開状態に切り換える弁体１１を備えた弁機構１０が構成されている。 Here, the stationary blade constituting body 31 includes an annular partition wall portion 315 between the inner peripheral edge of the stationary blade 312 and the central entrance shaft holding portion 310, and the partition wall portion 315 has a fluid pressure. The valve mechanism 10 including the valve body 11 that switches the flow path toward the bypass portion 837 of the rotator 8 from the closed state to the open state when the angle rises is configured.

（弁機構の構成）
本形態において、弁機構１０は、まず、隔壁部３１５において入側軸保持部３１０の周りで周方向に所定の間隔をあけて形成された３つの開口部３１６と、隔壁部３１５に対して出側に円盤部１１１を備えた弁体１１とを備えている。隔壁部３１５に形成された開口部３１６は、回転体８のバイパス部８３７に軸線方向で対向する位置に形成されている。 (Configuration of valve mechanism)
In this embodiment, first, the valve mechanism 10 is provided with respect to the partition wall portion 315 and the three opening portions 316 formed at predetermined intervals in the circumferential direction around the entrance-side shaft holding portion 310. And a valve body 11 having a disk part 111 on the side. The opening 316 formed in the partition wall 315 is formed at a position facing the bypass portion 837 of the rotating body 8 in the axial direction.

弁体１１において、円盤部１１１には支軸４が貫通する中央穴１１１ａが形成されているとともに、円盤部１１１の入側端面では、その同一円周上で入側に向けて突出した３本の弁体爪部１１２が形成されている。３本の弁体爪部１１２は、開口部３１６を貫通して先端側が隔壁部３１５より入側まで突出しており、その先端側の途中部分には、円盤状のプレート１２が固定されている。隔壁部３１５に対して入側において、弁体爪部１１２の周りにはコイルバネ１３が装着されており、コイルバネ１３は、３本の弁体爪部１１２の周りで圧縮された状態で両端が各々隔壁部３１５の入側端面とプレート１２の出側端面とに当接し、圧縮した状態が保持されている。このようにして、静翼構成体３１は、弁体１１を軸線方向に移動可能に支持する弁体支持部としても機能し、この静翼構成体３１には入側軸保持部３１０も一体に形成されている。 In the valve body 11, a central hole 111 a through which the support shaft 4 passes is formed in the disc portion 111, and three pieces projecting toward the entrance side on the same circumference on the entrance side end surface of the disc portion 111. The valve body claw portion 112 is formed. The three valve element claw portions 112 pass through the opening 316 and the tip side protrudes from the partition wall portion 315 to the entry side, and a disc-shaped plate 12 is fixed to the middle portion of the tip side. On the entry side with respect to the partition wall portion 315, a coil spring 13 is mounted around the valve body claw portion 112, and both ends of the coil spring 13 are compressed around the three valve body claw portions 112, respectively. The compressed state is maintained by abutting the entrance side end surface of the partition wall 315 and the exit side end surface of the plate 12. In this manner, the stationary blade constituent body 31 also functions as a valve body supporting portion that supports the valve body 11 so as to be movable in the axial direction, and the stationary shaft constituent portion 310 is also integrated with the stationary blade constituent body 31. Is formed.

このように構成した弁機構１０において、弁体１１はコイルバネ１３によって入側に向けて付勢されており、通常時（流量が低くて流体圧が低い時）、円盤部１１１は、隔壁部３１５の開口部３１６を塞いだ状態にある。本形態において、円盤部１１１の入側端面には、支軸４が貫通する中央穴１４１、および３本の弁体爪部１１２が各々貫通する３つのスリット１４２が形成された円形のシート１４が固着されており、通常時、弁体１１の円盤部１１１は、シート１４を介して隔壁部３１５の開口部３１６を塞いだ状態にある。このようなシート１４としては、フッ化ビニリデン系ゴム（ＫＦＭ）、テトラフロオロエチレン−プロピレン系ゴム（ＦＥＰＭ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロビニルエーテル系ゴム（ＦＦＫＭ）等のフッ素系ゴム製シートを用いることができる。 In the valve mechanism 10 configured as described above, the valve element 11 is urged toward the entry side by the coil spring 13, and the disk part 111 has a partition part 315 at normal times (when the flow rate is low and the fluid pressure is low). The opening 316 is closed. In this embodiment, a circular sheet 14 in which a central hole 141 through which the support shaft 4 penetrates and three slits 142 through which each of the three valve element claw portions 112 penetrates is formed on the entrance side end surface of the disc part 111. Normally, the disk portion 111 of the valve body 11 is in a state of closing the opening 316 of the partition wall portion 315 via the sheet 14. As such a sheet 14, a fluorine rubber sheet such as vinylidene fluoride rubber (KFM), tetrafluoroethylene-propylene rubber (FEPM), tetrafluoroethylene-perfluorovinyl ether rubber (FFKM), or the like is used. be able to.

（プレートの固定構造）
本形態において、弁体爪部１１２の突出方向の途中位置でプレート１２を固定するにあたって、まず、弁体爪部１１２の外周面にはプレート１２に対する抜け防止用の溝部１１２ａ（抜け防止用の段部）が形成されている。 (Plate fixing structure)
In this embodiment, when the plate 12 is fixed at an intermediate position in the protruding direction of the valve body claw portion 112, first, a groove portion 112a for preventing the plate 12 from coming off (a step for preventing the removal) is provided on the outer peripheral surface of the valve body claw portion 112. Part) is formed.

これに対して、プレート１２には、図４（ｂ）に示すように、３本の弁体爪部１１２の先端側を各々挿入するための３つの挿入用孔部１２１と、３つの挿入用孔部１２１の各々から周方向の一方側に延びて３本の弁体爪部１１２の一方側部分が各々内側に保持されるスリット状孔部１２２とが形成されている。ここで、挿入用孔部１２１とスリット状孔部１２２とは、各々の外周縁が連続した円弧を形成している。また、スリット状孔部１２２の幅寸法（半径方向における寸法）は、弁体爪部１１２全体の厚さ寸法（半径方向における寸法）と略同一であるのに対して、挿入用孔部１２１は半径方向に内側に拡張されており、弁体爪部１１２全体の厚さ寸法に対して十分な幅寸法（半径方向における寸法）を備えている。 On the other hand, as shown in FIG. 4B, the plate 12 has three insertion holes 121 for inserting the tip ends of the three valve element claws 112, and three insertion holes. A slit-like hole 122 is formed which extends from each of the hole parts 121 to one side in the circumferential direction and holds one side part of each of the three valve element claw parts 112 inside. Here, the insertion hole portion 121 and the slit-shaped hole portion 122 form an arc in which the respective outer peripheral edges are continuous. Further, the width dimension (dimension in the radial direction) of the slit-shaped hole portion 122 is substantially the same as the thickness dimension (dimension in the radial direction) of the entire valve pawl portion 112, whereas the insertion hole portion 121 is It is expanded inward in the radial direction and has a sufficient width dimension (dimension in the radial direction) with respect to the thickness dimension of the entire valve body pawl portion 112.

また、プレート１２には、弁体爪部１１２に固定する前の状態で、３つの挿入用孔部１２１の各々の内縁部から入側に向けて起立するように屈曲した抜け止め部１２３が形成されており、３つの挿入用孔部１２１の各々の外縁部には、抜け止め部１２３の起立位置と対向する位置に切り欠き１２４が形成されている。 Further, the plate 12 is formed with a retaining portion 123 that is bent so as to stand up from the inner edge portion of each of the three insertion hole portions 121 toward the entry side before being fixed to the valve body claw portion 112. A notch 124 is formed at each outer edge of each of the three insertion holes 121 at a position facing the standing position of the retaining portion 123.

このような構成のプレート１２を弁体爪部１１２に固定するには、まず、３本の弁体爪部１１２をプレート１２の３つの挿入用孔部１２１に各々、挿入する。ここで、挿入用孔部１２１の外周縁に対する仮想の外接円は、３本の弁体爪部１１２の外周面に対する仮想の外接円よりも小さいので、弁体爪部１１２はわずかに内側に撓み、溝部１１２ａがプレート１２の挿入用孔部１２１の外周縁に嵌った時点で弁体爪部１１２は基の形状の復帰し、挿入用孔部１２１の外周縁が弁体爪部１１２の溝部１１２ａに係合する。 In order to fix the plate 12 having such a configuration to the valve body claw portion 112, first, the three valve body claw portions 112 are respectively inserted into the three insertion hole portions 121 of the plate 12. Here, since the virtual circumscribed circle with respect to the outer peripheral edge of the insertion hole 121 is smaller than the virtual circumscribed circle with respect to the outer peripheral surface of the three valve element claws 112, the valve element nail 112 is bent slightly inward. When the groove portion 112a is fitted to the outer peripheral edge of the insertion hole portion 121 of the plate 12, the valve body claw portion 112 returns to the original shape, and the outer peripheral edge of the insertion hole portion 121 is the groove portion 112a of the valve body claw portion 112. Engage with.

次に、３本の弁体爪部１１２を周方向の一方側に移動させると、３本の弁体爪部１１２の一方側部分が各々、スリット状孔部１２２に嵌る。この状態で、スリット状孔部１２２の外周縁は弁体爪部１１２の溝部１１２ａに係合する。また、弁体爪部１１２は、内側に撓もうしても、スリット状孔部１２２の内周縁に干渉し、弁体爪部１１２は、内側に撓むことができない。従って、プレート１２を軸線方向に引っ張っても、弁体爪部１１２から抜けることがない。 Next, when the three valve body claw portions 112 are moved to one side in the circumferential direction, one side portions of the three valve body claw portions 112 are fitted into the slit-shaped hole portions 122, respectively. In this state, the outer peripheral edge of the slit-like hole portion 122 engages with the groove portion 112 a of the valve body claw portion 112. Further, even if the valve body claw portion 112 is bent inward, it interferes with the inner peripheral edge of the slit-like hole portion 122, and the valve body claw portion 112 cannot be bent inward. Therefore, even if the plate 12 is pulled in the axial direction, it does not come off from the valve element claw portion 112.

また、本形態では、弁体爪部１１２の一方側部分をスリット状孔部１２２に嵌めた後、それまで起立していた抜け止め部１２３を外周側に向けて倒す。その結果、抜け止め部１２３は、弁体爪部１１２に対して周方向の他方側で、挿入用孔部１２１内で平伏し、先端部が切り欠き１２４内に嵌る。従って、弁体爪部１１２の周方向の他方側への変位が阻止される。それ故、プレート１２を周方向に回そうとしても回らないため、弁体爪部１１２が挿入用孔部１２１に戻ることがないので、プレート１２が弁体爪部１１２から抜けることはない。 Further, in this embodiment, after fitting one side portion of the valve body claw portion 112 into the slit-like hole portion 122, the retaining portion 123 that has been standing up to then is tilted toward the outer peripheral side. As a result, the retaining portion 123 is flattened in the insertion hole portion 121 on the other side in the circumferential direction with respect to the valve body claw portion 112, and the tip portion is fitted in the notch 124. Therefore, the displacement of the valve body claw 112 to the other side in the circumferential direction is prevented. Therefore, since the plate 12 does not rotate even if it tries to rotate in the circumferential direction, the valve body claw portion 112 does not return to the insertion hole portion 121, so that the plate 12 does not come out of the valve body claw portion 112.

（動作）
このように構成した軸流水力発電機１において、流量が少なくて流体圧が低いときには、弁体１１はコイルバネ１３によって入側に付勢されており、開口部３１６が閉鎖されている。従って、ケース２の入側開口（パイプ部３１１の入側開口）から入った水は、図３（ａ）に矢印Ｌ１で示すように、全てが静翼構成体３１の静翼３１２で渦流となって回転体８の動翼部８３１に衝突し、動翼部８３１は、その水圧を受ける。ここで、動翼部８３１は、回転体８に対して一体に形成されているので、回転体８は、支軸４周りに回転する。また、回転体８にはロータマグネット８１が固定されているため、ロータマグネット８１が回転する。その結果、ロータマグネット８１は、その磁力を外側のステータコア７３に誘導する。ステータコア７３は、スリーブ６とともに磁気回路を構成しており、ステータコア７３とスリーブ６とにより区画形成された空間内にはコイル７２が巻回されている。このため、コイル７２に起電力が生じることになる。 (Operation)
In the axial-flow hydroelectric generator 1 configured as described above, when the flow rate is small and the fluid pressure is low, the valve body 11 is biased to the entry side by the coil spring 13 and the opening 316 is closed. Therefore, all of the water that has entered from the inlet side opening of the case 2 (the inlet side opening of the pipe portion 311) is swirled by the stationary blade 312 of the stationary blade structure 31 as indicated by the arrow L1 in FIG. Then, the rotor 8 collides with the rotor blade 831 of the rotating body 8, and the rotor blade 831 receives the water pressure. Here, since the moving blade portion 831 is formed integrally with the rotating body 8, the rotating body 8 rotates around the support shaft 4. Further, since the rotor magnet 81 is fixed to the rotating body 8, the rotor magnet 81 rotates. As a result, the rotor magnet 81 induces the magnetic force to the outer stator core 73. The stator core 73 forms a magnetic circuit together with the sleeve 6, and a coil 72 is wound in a space defined by the stator core 73 and the sleeve 6. For this reason, an electromotive force is generated in the coil 72.

これに対して、流量が増大して弁体１１に対する流体圧がコイルバネ１３の付勢力により高くなると、弁体１１が出側に変位し、開口部３１６が開放される。従って、入側パイプ２１の入側開口から入った水の一部は、図３（ａ）に矢印Ｌ２で示すように、開口部３１６を通って回転体８のバイパス部８３７に流れ込み、図３（ａ）に矢印Ｌ１で示すように、他の一部が動翼部８３１に導かれ、動翼部８３１に衝突する。従って、動翼部８３１に衝突する水量が減少する。また、バイパス翼８３６は、回転体８に対して動翼部８３１とは反対側の回転トルクを印加する。従って、回転体８の回転速度が低下し、所定以上に増大することなく、略一定値に維持される。 On the other hand, when the flow rate increases and the fluid pressure on the valve body 11 is increased by the biasing force of the coil spring 13, the valve body 11 is displaced to the outlet side and the opening 316 is opened. Therefore, a part of the water that has entered from the inlet side opening of the inlet side pipe 21 flows into the bypass part 837 of the rotating body 8 through the opening part 316 as shown by an arrow L2 in FIG. As indicated by an arrow L <b> 1 in (a), another part is guided to the moving blade portion 831 and collides with the moving blade portion 831. Accordingly, the amount of water that collides with the moving blade portion 831 decreases. Further, the bypass blade 836 applies a rotational torque on the opposite side of the rotor blade 831 to the rotating body 8. Accordingly, the rotational speed of the rotating body 8 is reduced and maintained at a substantially constant value without increasing beyond a predetermined value.

なお、動翼部８３１を回転させた後の水は、円筒状ロータケース８４の内側に導かれ、ロータマグネット８１が位置する円筒状ロータケース８４の外側に流れない。このため、ロータマグネット８１に接触する水量を少量に抑えることができるので、水が鉄粉を含んでいる場合でも、ロータマグネット８１に付着する鉄粉量が少ない。それ故、長期間にわたって、ロータマグネット８１に吸着された鉄粉に起因する回転体８の回転不良が発生しないので、軸流水力発電機１の信頼性を向上することができる。また、ロータ側大径胴部８４３とケース２の内周面とによって形成された環状微小隙間の隙間寸法は、回転体８とケース２との隙間寸法のうち、最小寸法に設定されている。このため、鉄粉その他の異物が流れ込んだ場合でも、かかる異物が回転体８とケース２との間で詰まることがないので、長期間にわたって、回転体８が安定した状態で回転する。 The water after rotating the moving blade portion 831 is guided to the inside of the cylindrical rotor case 84 and does not flow to the outside of the cylindrical rotor case 84 where the rotor magnet 81 is located. For this reason, since the amount of water contacting the rotor magnet 81 can be suppressed to a small amount, the amount of iron powder adhering to the rotor magnet 81 is small even when the water contains iron powder. Therefore, since the rotation failure of the rotating body 8 due to the iron powder adsorbed on the rotor magnet 81 does not occur over a long period of time, the reliability of the axial hydraulic power generator 1 can be improved. Further, the gap dimension of the annular minute gap formed by the rotor-side large-diameter body 843 and the inner peripheral surface of the case 2 is set to the minimum dimension among the gap dimensions between the rotating body 8 and the case 2. For this reason, even when iron powder or other foreign matter flows in, the foreign matter is not clogged between the rotating body 8 and the case 2 , so that the rotating body 8 rotates in a stable state for a long period of time.

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の軸流水力発電機１においては、ステータコア７３がケース２にインサート成形されているため、ステータ７とロータマグネット８１との間に別の部材を配置する必要がない。このため、Ｏリングなどを用いたシールが不要になるため、防水性を向上することができる。また、部品点数を削減できるので、組み立てコストを低減することができる。また、ステータ７とロータマグネット８１との間に配置される部材は、磁気伝達効率の面から薄くて非磁性体であることが求められるが、かかる部分を樹脂製とすると、十分な厚みを確保しないと強度が不足するが、本形態において、ステータ７とロータマグネット８１との間に配置される部材は、ステータコア７３のインサートにより補強された樹脂部分からなるため、十分な磁気伝達効率を確保できるほど薄くても、水圧に耐え得る十分な強度を備えている。また、ステータコア７３がケース２にインサート成形されているので、ステータコア７３からの異音の発生を防止することができる。 (Main effects of this form)
As described above, in the axial flow hydroelectric generator 1 of this embodiment, since the stator core 73 is insert-molded in the case 2, there is no need to arrange another member between the stator 7 and the rotor magnet 81. . For this reason, since a seal using an O-ring or the like is not necessary, waterproofness can be improved. Further, since the number of parts can be reduced, the assembly cost can be reduced. In addition, the member disposed between the stator 7 and the rotor magnet 81 is required to be thin and non-magnetic in terms of magnetic transmission efficiency. However, if such a part is made of resin, a sufficient thickness is ensured. Otherwise, the strength is insufficient, but in this embodiment, the member disposed between the stator 7 and the rotor magnet 81 is made of a resin portion reinforced by the insert of the stator core 73, so that sufficient magnetic transmission efficiency can be secured. Even if it is so thin, it has sufficient strength to withstand water pressure. Further, since the stator core 73 is insert-molded in the case 2, it is possible to prevent abnormal noise from the stator core 73.

また、ステータコア７３においては、ロータマグネット８１との対向面である極歯７３２とフランジ部７３１がケース２にインサート成形され、ケース２においてステータコア７３がインサートされたインサート部２１は、ケース２の外径で周囲より凹んでいる溝部２２を構成している。従って、ステータコア７３のうち、極歯７３２やフランジ部７３１といった壁状部分がインサートされているので、流体圧によるケース２の膨張などに耐え得る強度を実現することができる。また、溝部２２を利用してコイル７２を直接、巻回することもできる。 Further, in the stator core 73, the pole teeth 732 and the flange portion 731 which are the surfaces facing the rotor magnet 81 are insert-molded in the case 2, and the insert portion 21 into which the stator core 73 is inserted in the case 2 has an outer diameter of the case 2. The groove portion 22 is recessed from the periphery. Therefore, since the wall portions such as the pole teeth 732 and the flange portion 731 of the stator core 73 are inserted, the strength that can withstand expansion of the case 2 due to fluid pressure can be realized. Further, the coil 72 can be directly wound using the groove 22.

また、ケース２の径方向の厚みは、インサート部２１で最小であり、例えば、インサート部２１での樹脂部分の厚さは０．５ｍｍ程度である。従って、ステータコア７３とロータマグネット８１との隙間が狭いので、発電効率を向上することができる。また、インサート部２１の樹脂部分が薄くなっても、かかる部分の強度は、ステーアコア７３がインサートされていることによって十分なレベルにまで高めることができる。 Further, the thickness in the radial direction of the case 2 is the smallest at the insert portion 21. For example, the thickness of the resin portion at the insert portion 21 is about 0.5 mm. Therefore, since the gap between the stator core 73 and the rotor magnet 81 is narrow, the power generation efficiency can be improved. Moreover, even if the resin part of the insert part 21 becomes thin, the strength of the part can be increased to a sufficient level by inserting the steer core 73.

さらに、本形態において、流路２１は、ロータマグネット８１とステータ７とが対向する部分での開口断面積が、動翼部８３４が配設されている部分での開口断面積よりも狭い。このため、動翼部８３４の外径を大きくすることができるので、回転効率が向上する。また、インサート部２１の径を小さくすると、インサート部２１に加わる水圧が低下するので、インサート部２１での膨張や水漏れを確実に防止することができる。 Furthermore, in this embodiment, the flow path 21 has a smaller opening cross-sectional area at a portion where the rotor magnet 81 and the stator 7 face each other than an opening cross-sectional area at a portion where the moving blade portion 834 is disposed. For this reason, since the outer diameter of the moving blade portion 834 can be increased, the rotational efficiency is improved. Moreover, since the water pressure added to the insert part 21 will fall if the diameter of the insert part 21 is made small, the expansion | swelling and water leak in the insert part 21 can be prevented reliably.

さらにまた、動翼部８３４に対して入側には、静翼３１２を備えた静翼構成体３１０が配設され、この静翼構成体３１０は、ケース２と別体である。このため、ケース２を１部品で構成した場合でも、ケース２に回転体８を配置した後、その入側に静翼構成体３１０を挿入した後、固定すればよいので、組み立てを容易に行なうことができる。 Furthermore, a stationary blade component 310 having a stationary blade 312 is disposed on the inlet side with respect to the moving blade portion 834, and the stationary blade component 310 is separate from the case 2. For this reason, even when the case 2 is composed of one part, the rotating body 8 is arranged in the case 2 and then the stationary blade constituting body 310 is inserted and fixed on the entry side, so that the assembly is facilitated. be able to.

しかも、本形態では、回転体８の動翼部８３４に対する射出口および動翼部８３４と並列に、回転体８のバイパス部８３７に対する射出口（開口部３１６）およびバイパス部８３７からなるバイパス流路が構成されている。このため、ケース２内の中央部に回転体８が同軸状に配置された軸流水力発電機１であっても、流量が低いときには、弁機構１０によってバイパス部への水の導入を停止する一方、流量が高くなりすぎたときには、弁機構１０によって、流入した水の一部をバイパス部８３７に導くことができる。このため、ケース２外にバイパス流路を設けるなどといった構成を採用しなくてもよいので、小型で簡素な構成のまま、高流量時に回転体８が高速となり過ぎるのを防止することができる。それ故、回転体８の回転速度が高くなりすぎて、がたつきやノイズが発生するという問題、回転体８に対する軸受などが磨耗してしまう等の問題、出力電圧が規格上限値を超えてしまうという問題を回避することができる。 Moreover, in this embodiment, a bypass flow path including the injection port (opening 316) and the bypass unit 837 for the bypass unit 837 of the rotating body 8 in parallel with the injection port and the moving blade unit 834 of the rotating unit 8. Is configured. For this reason, even if it is the axial flow hydroelectric generator 1 by which the rotary body 8 was coaxially arrange | positioned in the center part in case 2, when the flow volume is low, introduction of the water to a bypass part is stopped by the valve mechanism 10. On the other hand, when the flow rate becomes too high, the valve mechanism 10 can guide a part of the inflowed water to the bypass portion 837. For this reason, since it is not necessary to employ a configuration such as providing a bypass flow path outside the case 2, it is possible to prevent the rotating body 8 from becoming too fast at a high flow rate with a small and simple configuration. Therefore, the rotational speed of the rotating body 8 becomes too high, causing problems such as rattling and noise, problems such as wear of bearings on the rotating body 8, and the output voltage exceeding the upper limit of the standard. Can be avoided.

また、回転体８は、外周側に動翼部８３４を備え、内周側にパイパス部８３７を備えているため、回転体８に大きな回転トルクを得ることができるので、発電効率が高い。しかも、回転体８において、動翼部８３４とバイパス部８３７は、回転体８の回転中心軸線に対して同心円状に構成されているので、回転体８の回転によって流路の位置や大きさが変化することがない。さらに、静翼構成体３１には入側軸保持部３１０が形成されているとともに、静翼構成体３１は、弁体１１を軸線方向に移動可能に支持する弁体支持部としても機能するため、軸線方向の１箇所で支軸４の保持と、弁体１１の保持を行なうことができる。それ故、軸流水力発電機１の軸線方向の寸法を短縮することができる。また、入側軸保持部３１０が構成された静翼構成体３１は、ケース２と別部材で構成されているので、弁体１１を保持した状態で静翼構成体３１をケース２内に取り付けられることができる。それ故、複雑な取り付けをケース２内部で行なう必要がないので、組み立て工程の簡素化を図ることができる。 Moreover, since the rotary body 8 is provided with the moving blade part 834 on the outer peripheral side and the bypass part 837 on the inner peripheral side, a large rotational torque can be obtained in the rotary body 8, and thus power generation efficiency is high. Moreover, in the rotating body 8, the moving blade portion 834 and the bypass portion 837 are concentrically formed with respect to the rotation center axis of the rotating body 8. There is no change. Further, the stationary blade constituting body 31 is formed with an inlet side shaft holding portion 310, and the stationary blade constituting body 31 also functions as a valve body supporting portion that supports the valve body 11 so as to be movable in the axial direction. The support shaft 4 and the valve body 11 can be held at one place in the axial direction. Therefore, the axial dimension of the axial flow hydroelectric generator 1 can be shortened. Further, the stationary blade constituting body 31 in which the inlet side shaft holding portion 310 is configured is constituted by a member different from the case 2, so that the stationary blade constituting body 31 is attached in the case 2 while holding the valve body 11. Can be done. Therefore, since it is not necessary to perform complicated attachment inside the case 2, the assembly process can be simplified.

さらに、回転体８は、バイパス部８３７に、動翼部８３４と逆方向のトルクを発生するバイパス翼８３６を備えているので、流量が増大したとき、バイパス翼８３６によって、回転体８にブレーキをかけることができ、回転体８の回転数を迅速に下げることができる。なお、バイパス部８３７に、動翼部８３４と逆方向のトルクを発生するバイパス翼８３６を設けた構成に代えて、動翼部８３４と同方向であるが、動翼部８３４に比較して小さなトルクを発生するがバイパス翼を設けてもよい。このように構成すると、流量が増大したときには、流体の流れを急激に変化させずに、回転体８の回転数を迅速に下げることができる。また、回転体８は、半径方向に延びた複数枚の羽根を備え、複数枚の羽根において静翼３１２と対向する外周側部分を動翼部８３４とし、複数枚の羽根の内周側部分をバイパス部８３７としてもよい。このように構成すると、簡素な構成の回転体８によって、流量が増大したときに回転体８の回転数を下げることができる。さらに、回転体８において、静翼３１２と対向する外周側部分には羽根を備えた動翼部８３４とする一方、その内周側部分（バイパス部８３７）については、羽根を設けない構成を採用してもよい。 Further, since the rotating body 8 includes a bypass blade 836 that generates torque in a direction opposite to that of the moving blade portion 834 in the bypass portion 837, the bypass blade 836 brakes the rotating body 8 when the flow rate increases. The number of rotations of the rotating body 8 can be quickly reduced. The bypass portion 837 has the same direction as the moving blade portion 834 in place of the bypass blade 836 that generates torque in the opposite direction to the moving blade portion 834, but is smaller than the moving blade portion 834. Although a torque is generated, a bypass blade may be provided. If comprised in this way, when the flow volume increases, the rotation speed of the rotary body 8 can be rapidly reduced, without changing the fluid flow rapidly. The rotating body 8 includes a plurality of blades extending in the radial direction, and the outer peripheral portion of the plurality of blades facing the stationary blade 312 is a moving blade portion 834, and the inner peripheral portion of the plurality of blades is The bypass unit 837 may be used. If comprised in this way, the rotation speed of the rotary body 8 can be reduced by the rotary body 8 of a simple structure, when the flow volume increases. Further, in the rotating body 8, a moving blade portion 834 provided with blades is provided on the outer peripheral side portion facing the stationary blade 312, while the inner peripheral side portion (bypass portion 837) is provided with no blades. May be.

（他の実施の形態）
なお、上記形態では、フレキシブル基板７４および端子７５の根元がポッティング樹脂９で固定されている構成であったが、端子７５についてはケース２にインサート成形した構成を採用してもよい。また、支軸４に対する入側軸保持部については、ケース２と一体に形成してもよい。 (Other embodiments)
In addition, in the said form, although the base of the flexible substrate 74 and the terminal 75 was fixed with the potting resin 9, the structure insert-molded in the case 2 about the terminal 75 may be employ | adopted. Further, the entrance side shaft holding portion with respect to the support shaft 4 may be formed integrally with the case 2.

本発明を適用した軸流水力発電機の断面図である。It is sectional drawing of the axial flow hydroelectric generator to which this invention is applied. （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、図１に示すケース（インサート成形体）の側面図、このケースにインサートされたステータコアの側面図、およびステータコアの斜視図である。(A), (b), (c) is the side view of the case (insert molding) shown in Drawing 1, the side view of the stator core inserted in this case, and the perspective view of a stator core, respectively. （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明を適用した軸流水力発電機に設けた弁機構を拡大して示す断面図、回転体の出側端部を構成する動翼構成部材を入側からみた外観図、および弁機構を入側からみた外観図である。(A), (b), (c) is sectional drawing which expands and shows the valve mechanism provided in the axial flow hydroelectric generator to which this invention is applied, respectively, The moving blade structure which comprises the exit side edge part of a rotary body It is the external view which looked at the member from the entrance side, and the external view which looked at the valve mechanism from the entrance side. （ａ）、（ｂ）は各々、図１に示す軸流水力発電機に設けた弁機構の分解斜視図、および弁体とプレートとの固定構造を示す説明図である。(A), (b) is respectively a disassembled perspective view of the valve mechanism provided in the axial-flow hydroelectric generator shown in FIG. 1, and explanatory drawing which shows the fixing structure of a valve body and a plate.

Explanation of symbols

１軸流水力発電装置
２ケース
４支軸
７ステータ
８回転体
１０弁機構
１１弁体
２１インサート部
７２コイル
７３ステータコア DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Axial-flow hydroelectric generator 2 Case 4 Support shaft 7 Stator 8 Rotor 10 Valve mechanism 11 Valve body 21 Insert part 72 Coil 73 Stator core

Claims

An axial flow having a cylindrical case having a liquid flow path on the inside, a rotating body disposed in the flow path and provided with a moving blade portion and a rotor magnet, and a stator facing the outer peripheral surface of the rotor magnet In the generator,
The rotating body includes a cylindrical rotor case disposed coaxially with the case in the flow path, and an outer cylindrical portion that surrounds an outer peripheral side of the moving blade portion and rotates integrally with the moving blade portion. And
The cylindrical rotor case is provided with a body portion at the inlet end portion on the fluid inlet side,
The outer cylindrical portion is connected in a coaxial state to the inlet end portion of the body portion on the fluid inlet side,
The stator includes a stator core ,
In the stator core, a core bottom portion facing radially outward with the rotor magnet, and at least a part of a flange portion of the stator core whose diameter increases from the core bottom portion to the outer peripheral side are insert-molded in the case,
The insert portion in which the stator core is inserted in the case constitutes a groove portion that is recessed from the periphery at the outer diameter of the case,
The radial thickness of the case is the smallest in the insert part,
An axial flow power generation characterized in that a gap dimension of an annular gap formed by the body portion and an inner peripheral surface of the case is set to a minimum dimension among the gap dimensions between the rotating body and the case. Machine.

The flow path cross-sectional area at a portion where the rotor magnet and the stator face each other is narrower than a flow path cross-sectional area at a portion where the moving blade portion is disposed in the case. The axial flow generator according to 1.

A stationary blade that guides the fluid to the moving blade portion is disposed on the fluid inlet side with respect to the moving blade portion,
The axial flow generator according to claim 1 or 2, wherein the stationary blade is separate from the case and is fixed to the case.

The cylindrical rotor case includes a magnet holding portion in which the rotor magnet is fixed to an outer peripheral surface, and a flange portion of the cylindrical rotor case that spreads radially outward at an inlet end portion on the fluid inlet side of the magnet holding portion; And a rotor-side large-diameter trunk extending at an equal diameter from the outer peripheral edge of the flange portion of the cylindrical rotor case toward the fluid inlet side,
The axial flow generator according to any one of claims 1 to 3, wherein the rotor-side large-diameter trunk is the trunk.