JPH06153476A - 発電機 - Google Patents
発電機Info
- Publication number
- JPH06153476A JPH06153476A JP29011992A JP29011992A JPH06153476A JP H06153476 A JPH06153476 A JP H06153476A JP 29011992 A JP29011992 A JP 29011992A JP 29011992 A JP29011992 A JP 29011992A JP H06153476 A JPH06153476 A JP H06153476A
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- JP
- Japan
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- cylindrical conductor
- exciting current
- field coil
- drive shaft
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Abstract
(57)【要約】
【目的】タービンや水車等の回転駆動源の高速回転数
と、発電機による供給電力の周波数との適応が容易な発
電機を提供する。 【構成】円筒状導体内の同軸上に駆動軸を設置すると共
に、この駆動軸の外側に、前記円筒状導体の長さ方向に
配置した界磁コイルを設置し、この界磁コイルは励磁電
流源に接続すると共に、前記円筒状導体の両端部と中央
部間を電力出力部に構成する。 【効果】 機械的減速手段を用いないので、損失が低
減される、 装置全体としての規模を小さくすること
ができる、 可動部品数が少ないので、保守や管理が
容易である、 出力周波数の安定化が非常に容易であ
る。
と、発電機による供給電力の周波数との適応が容易な発
電機を提供する。 【構成】円筒状導体内の同軸上に駆動軸を設置すると共
に、この駆動軸の外側に、前記円筒状導体の長さ方向に
配置した界磁コイルを設置し、この界磁コイルは励磁電
流源に接続すると共に、前記円筒状導体の両端部と中央
部間を電力出力部に構成する。 【効果】 機械的減速手段を用いないので、損失が低
減される、 装置全体としての規模を小さくすること
ができる、 可動部品数が少ないので、保守や管理が
容易である、 出力周波数の安定化が非常に容易であ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はコージェネシステムや水
力、火力あるいは原子力発電システムに利用する発電機
に関するものである。
力、火力あるいは原子力発電システムに利用する発電機
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】周知のように各種の発電システムに用い
られている従来の多くの回転駆動式発電機では、駆動軸
の回転数に応じて出力電力の周波数が変化するので、供
給電力の周波数を所定の値に維持するためには、タービ
ンや水車等の回転駆動源の高速回転数と、発電機による
供給電力の周波数とを適応させる手段が必要である。
られている従来の多くの回転駆動式発電機では、駆動軸
の回転数に応じて出力電力の周波数が変化するので、供
給電力の周波数を所定の値に維持するためには、タービ
ンや水車等の回転駆動源の高速回転数と、発電機による
供給電力の周波数とを適応させる手段が必要である。
【０００３】そしてこの手段としては、上記高速回転体
と発電機の駆動軸をギヤ等の機械的減速手段を介して接
続して回転数を落したり、発電機の極数を調整したりし
て、所定の周波数の出力電力が得られるように発電機を
動作させる方法や、回転駆動源の高速回転数で発電機の
駆動軸を駆動して高周波数の発電を行い、しかる後、周
波数変換装置により所定の周波数に変換して供給する方
法がある。
と発電機の駆動軸をギヤ等の機械的減速手段を介して接
続して回転数を落したり、発電機の極数を調整したりし
て、所定の周波数の出力電力が得られるように発電機を
動作させる方法や、回転駆動源の高速回転数で発電機の
駆動軸を駆動して高周波数の発電を行い、しかる後、周
波数変換装置により所定の周波数に変換して供給する方
法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上の従来技術では、
以下に示すような課題がある。 機械的減速手段を用いる方法では、供給されるエネ
ルギーの１％程度の損失が生じる。 上記いずれの方法を適用する場合にも、装置全体と
しての規模が大きくなり、また機械的減速手段を用いる
方法では、可動部品数の増大により保守や管理が困難に
なる。 回転数制御が難しいので、周波数の安定化が困難で
ある。 本発明は以上の課題を解決することを目的とするもので
ある。
以下に示すような課題がある。 機械的減速手段を用いる方法では、供給されるエネ
ルギーの１％程度の損失が生じる。 上記いずれの方法を適用する場合にも、装置全体と
しての規模が大きくなり、また機械的減速手段を用いる
方法では、可動部品数の増大により保守や管理が困難に
なる。 回転数制御が難しいので、周波数の安定化が困難で
ある。 本発明は以上の課題を解決することを目的とするもので
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明では、円筒状導体内の同軸上に駆動軸を
設置すると共に、この駆動軸の外側に、前記円筒状導体
の長さ方向に配置した界磁コイルを設置し、この界磁コ
イルは励磁電流源に接続すると共に、前記円筒状導体の
両端部と中央部間を電力出力部に構成した発電機を提案
する。
ために、本発明では、円筒状導体内の同軸上に駆動軸を
設置すると共に、この駆動軸の外側に、前記円筒状導体
の長さ方向に配置した界磁コイルを設置し、この界磁コ
イルは励磁電流源に接続すると共に、前記円筒状導体の
両端部と中央部間を電力出力部に構成した発電機を提案
する。
【０００６】そして本発明は上記の構成において、界磁
コイルを駆動軸の外側に複数設けること、また界磁コイ
ルには、両端部を外側に曲げて円筒状導体の内壁に近接
させた磁心を設けることを提案する。
コイルを駆動軸の外側に複数設けること、また界磁コイ
ルには、両端部を外側に曲げて円筒状導体の内壁に近接
させた磁心を設けることを提案する。
【０００７】更に本発明は上記構成において、界磁コイ
ルには直流の励磁電流を供給すること、また電力出力部
から供給する出力電力の周波数に対応する周波数の励磁
電流を供給することを提案する。
ルには直流の励磁電流を供給すること、また電力出力部
から供給する出力電力の周波数に対応する周波数の励磁
電流を供給することを提案する。
【０００８】また本発明は、上述したように界磁コイル
に直流の励磁電流を供給することに代えて、永久磁石を
用いることを提案する。
に直流の励磁電流を供給することに代えて、永久磁石を
用いることを提案する。
【０００９】
【作用】以上の構成において、界磁コイルに励磁電流源
から励磁電流を供給すると、界磁コイルによって発生す
る磁束は、円筒状導体の一端側において内側から外側に
向かって鎖交すると共に、他端側において外側から内側
に向かって鎖交する。
から励磁電流を供給すると、界磁コイルによって発生す
る磁束は、円筒状導体の一端側において内側から外側に
向かって鎖交すると共に、他端側において外側から内側
に向かって鎖交する。
【００１０】そこで、タービンや水車等の回転駆動源に
より駆動軸を回転すると、界磁コイルは、駆動軸と円筒
状導体の内壁間の空間部を、筒状の回転軌跡を画きなが
ら回転移動するので、円筒状導体の長さ方向には、一端
側と他端側で互いに逆向きの誘導起電力が発生し、従っ
てこれらの逆向きの誘導起電力は、いずれも電力出力部
に同方向の出力電圧として現れる。
より駆動軸を回転すると、界磁コイルは、駆動軸と円筒
状導体の内壁間の空間部を、筒状の回転軌跡を画きなが
ら回転移動するので、円筒状導体の長さ方向には、一端
側と他端側で互いに逆向きの誘導起電力が発生し、従っ
てこれらの逆向きの誘導起電力は、いずれも電力出力部
に同方向の出力電圧として現れる。
【００１１】界磁コイルに流す励磁電流が直流の場合に
は、円筒状導体に発生する誘導起電力の方向は変化せ
ず、従って本発明の発電機は直流発電機として動作す
る。そして、この動作は、駆動軸の回転数には全く影響
を受けない。
は、円筒状導体に発生する誘導起電力の方向は変化せ
ず、従って本発明の発電機は直流発電機として動作す
る。そして、この動作は、駆動軸の回転数には全く影響
を受けない。
【００１２】一方、界磁コイルに流す励磁電流が交流の
場合には、上記円筒状導体に発生する誘導起電力の方向
は励磁電流の方向に応じて変化し、従って電力出力部に
は励磁電流の周波数と等しい交番電圧が得られる。この
場合には本発明の発電機は、励磁電流の周波数が出力周
波数となる交流発電機として動作し、上述の直流動作と
同様に、交流動作においても駆動軸の回転数には全く影
響を受けない。そして励磁電流源における励磁電流の周
波数の安定化は容易に行うことができるので、本発明を
交流発電機として利用する場合において出力周波数の安
定化が容易である。
場合には、上記円筒状導体に発生する誘導起電力の方向
は励磁電流の方向に応じて変化し、従って電力出力部に
は励磁電流の周波数と等しい交番電圧が得られる。この
場合には本発明の発電機は、励磁電流の周波数が出力周
波数となる交流発電機として動作し、上述の直流動作と
同様に、交流動作においても駆動軸の回転数には全く影
響を受けない。そして励磁電流源における励磁電流の周
波数の安定化は容易に行うことができるので、本発明を
交流発電機として利用する場合において出力周波数の安
定化が容易である。
【００１３】以上の動作において、界磁コイルの磁心
を、両端部を外側に曲げて円筒状導体の内壁に近接させ
た構成とすれば鎖交磁束を増すことができるので、誘導
起電力、従って電力出力部からの出力電圧を高くするこ
とができる。
を、両端部を外側に曲げて円筒状導体の内壁に近接させ
た構成とすれば鎖交磁束を増すことができるので、誘導
起電力、従って電力出力部からの出力電圧を高くするこ
とができる。
【００１４】一方、界磁コイルを、駆動軸の外側に複数
設置することにより、電力出力部からの出力電流容量を
大きくすることができる。
設置することにより、電力出力部からの出力電流容量を
大きくすることができる。
【００１５】また上述したように、直流発電機として動
作させる場合には、円筒状導体に発生する誘導起電力の
方向を変化させる必要がないので、界磁コイルに代え
て、上記磁心と同様な形状で、同様な磁極を有する永久
磁石を用いることができ、この構成では励磁電流源を省
略することができる。
作させる場合には、円筒状導体に発生する誘導起電力の
方向を変化させる必要がないので、界磁コイルに代え
て、上記磁心と同様な形状で、同様な磁極を有する永久
磁石を用いることができ、この構成では励磁電流源を省
略することができる。
【００１６】
【実施例】次に本発明の実施例を図について説明する。
図１は本発明の発電機の構成の一例を表した説明的縦断
面図であり、図２は図１のＸ−Ｘ線横断面図である。
図１は本発明の発電機の構成の一例を表した説明的縦断
面図であり、図２は図１のＸ−Ｘ線横断面図である。
【００１７】これらの図において、符号１は銅やアルミ
ニウム製の円筒状導体であり、この円筒状導体１内の同
軸上に駆動軸２を設置しており、駆動軸２はタービンや
水車等の回転駆動源の出力軸（図示省略）に接続してい
る。符号３は駆動軸の軸受である。
ニウム製の円筒状導体であり、この円筒状導体１内の同
軸上に駆動軸２を設置しており、駆動軸２はタービンや
水車等の回転駆動源の出力軸（図示省略）に接続してい
る。符号３は駆動軸の軸受である。
【００１８】符号４は磁心であり、この磁心４は前記円
筒状導体１の長さ方向に配置して、駆動軸２の外側に固
定している。この磁心４は両端部５を外側に曲げて円筒
状導体１の内壁に近接させた構成としている。そしてこ
の磁心４は回転角９０毎に４個設けている。勿論、この
磁心４の数はこれ以上でも良いし、これ以下でも良く、
必要に応じて適数配置して固定すれば良い。この磁心４
は強磁性体でない材質の支持部材６により駆動軸２に支
持されている。
筒状導体１の長さ方向に配置して、駆動軸２の外側に固
定している。この磁心４は両端部５を外側に曲げて円筒
状導体１の内壁に近接させた構成としている。そしてこ
の磁心４は回転角９０毎に４個設けている。勿論、この
磁心４の数はこれ以上でも良いし、これ以下でも良く、
必要に応じて適数配置して固定すれば良い。この磁心４
は強磁性体でない材質の支持部材６により駆動軸２に支
持されている。
【００１９】磁心４には界磁コイル７を巻着けており、
この界磁コイル７の両端部は駆動軸２に設置したスリッ
プリング８ａ，８ｂに夫々接続している。そしてこれら
のスリップリング８ａ，８ｂには励磁電流源９に連なる
電極１０ａ，１０ｂを圧接させる構成としている。そし
て全ての界磁コイル７は励磁電流源９からの励磁電流に
より、全て同じ方向に磁極が生じるように構成してい
る。そして円筒状導体１の両端部と中央部間を電力出力
部１１に構成している。
この界磁コイル７の両端部は駆動軸２に設置したスリッ
プリング８ａ，８ｂに夫々接続している。そしてこれら
のスリップリング８ａ，８ｂには励磁電流源９に連なる
電極１０ａ，１０ｂを圧接させる構成としている。そし
て全ての界磁コイル７は励磁電流源９からの励磁電流に
より、全て同じ方向に磁極が生じるように構成してい
る。そして円筒状導体１の両端部と中央部間を電力出力
部１１に構成している。
【００２０】以上の構成において、界磁コイル７に励磁
電流源９から交流の励磁電流を流すと、ある半周期にお
いて全ての界磁コイル７によって発生する磁束１２は、
磁心４の一方の端部５ａにおいて円筒状導体１を内側か
ら外側に向かって鎖交すると共に、他方の端部５ｂにお
いて外側から内側に向かって鎖交する。そして他の半周
期においては逆方向に鎖交する。
電流源９から交流の励磁電流を流すと、ある半周期にお
いて全ての界磁コイル７によって発生する磁束１２は、
磁心４の一方の端部５ａにおいて円筒状導体１を内側か
ら外側に向かって鎖交すると共に、他方の端部５ｂにお
いて外側から内側に向かって鎖交する。そして他の半周
期においては逆方向に鎖交する。
【００２１】そこで、タービンや水車等の回転駆動源に
より駆動軸２を回転すると、界磁コイル７は、駆動軸２
と円筒状導体１の内壁間の空間部を、筒状の回転軌跡を
画きながら回転移動し、従って鎖交する磁束１２が円筒
状導体１の両端側において円周上に移動するので、円筒
状導体１の長さ方向には、一端側と他端側で互いに逆向
きの誘導起電力が発生し、従ってこれらの逆向きの誘導
起電力は、いずれも電力出力部１１に同方向の出力電圧
として現れる。
より駆動軸２を回転すると、界磁コイル７は、駆動軸２
と円筒状導体１の内壁間の空間部を、筒状の回転軌跡を
画きながら回転移動し、従って鎖交する磁束１２が円筒
状導体１の両端側において円周上に移動するので、円筒
状導体１の長さ方向には、一端側と他端側で互いに逆向
きの誘導起電力が発生し、従ってこれらの逆向きの誘導
起電力は、いずれも電力出力部１１に同方向の出力電圧
として現れる。
【００２２】即ち、交流の励磁電流のある半周期におい
ては、実線矢印ａで示すように互いに背を向けた方向に
誘導起電力が発生すると共に、他の半周期においては二
点鎖線矢印ｂで示すように互いに向いあった方向に誘導
起電力が発生し、こうして電力出力部１１には、励磁電
流の周波数と等しい周波数の交番電圧が発生し、交流発
電機として動作する。
ては、実線矢印ａで示すように互いに背を向けた方向に
誘導起電力が発生すると共に、他の半周期においては二
点鎖線矢印ｂで示すように互いに向いあった方向に誘導
起電力が発生し、こうして電力出力部１１には、励磁電
流の周波数と等しい周波数の交番電圧が発生し、交流発
電機として動作する。
【００２３】以上の動作における誘導起電力ｅは、次式
で表すことができる。 ｅ ∝ L・R・n・M・Ｉf 但し、Ｌ：円筒状導体の長さ、Ｒ：円筒状導体の半径、
ｎ：駆動軸の回転数、Ｍ：係数、If：励磁電流であり、
磁束密度Ｂ＝Ｍ・Ifである。
で表すことができる。 ｅ ∝ L・R・n・M・Ｉf 但し、Ｌ：円筒状導体の長さ、Ｒ：円筒状導体の半径、
ｎ：駆動軸の回転数、Ｍ：係数、If：励磁電流であり、
磁束密度Ｂ＝Ｍ・Ifである。
【００２４】一方、界磁コイル７に流す励磁電流が直流
の場合には、電力出力部１１の出力電圧の方向は変化せ
ず、従って本発明の発電機は直流発電機として動作す
る。
の場合には、電力出力部１１の出力電圧の方向は変化せ
ず、従って本発明の発電機は直流発電機として動作す
る。
【００２５】上述したように、本発明の発電機を直流発
電機として動作させる場合には、界磁コイルに代えて、
上記磁心と同様な形状で、同様な磁極を有する永久磁石
を用いることができる。
電機として動作させる場合には、界磁コイルに代えて、
上記磁心と同様な形状で、同様な磁極を有する永久磁石
を用いることができる。
【００２６】以上説明したように、電力出力部１１に発
生する出力電圧の周波数は、励磁電流の周波数と同一
で、駆動軸の回転数には全く影響を受けず、そして励磁
電流源９における励磁電流の周波数の安定化は容易に行
うことができるので、出力周波数の安定化が非常に容易
である。
生する出力電圧の周波数は、励磁電流の周波数と同一
で、駆動軸の回転数には全く影響を受けず、そして励磁
電流源９における励磁電流の周波数の安定化は容易に行
うことができるので、出力周波数の安定化が非常に容易
である。
【００２７】また電力出力部１１は、回転しない円筒状
筒体１の両端部と中央部間として構成しているので、回
転部分から固定部分に給電するためのスリップリング等
の装置が不要であり、保守や管理が容易である。
筒体１の両端部と中央部間として構成しているので、回
転部分から固定部分に給電するためのスリップリング等
の装置が不要であり、保守や管理が容易である。
【００２８】
【発明の効果】本発明は以上の通りであるので、次のよ
うな効果がある。 タービンや水車等の高速の回転駆動源から発電機の
駆動軸への機械的減速手段を用いないので、その分、損
失が低減される。 上記機械的減速手段や、周波数変換装置を用いる必
要がないので、装置全体としての規模を小さくすること
ができる。 可動部品数が少ないので、保守や管理が容易であ
る。 交流発電機として利用する場合において出力周波数
の安定化が非常に容易である。
うな効果がある。 タービンや水車等の高速の回転駆動源から発電機の
駆動軸への機械的減速手段を用いないので、その分、損
失が低減される。 上記機械的減速手段や、周波数変換装置を用いる必
要がないので、装置全体としての規模を小さくすること
ができる。 可動部品数が少ないので、保守や管理が容易であ
る。 交流発電機として利用する場合において出力周波数
の安定化が非常に容易である。
【図１】本発明の発電機の構成の一例を表した説明的縦
断面図である。
断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線横断面図である。
１ 円筒状導体 ２ 駆動軸 ３ 軸受 ４ 磁心 ５ 端部 ６ 支持部材 ７ 界磁コイル ８ａ，８ｂ スリップリング ９ 励磁電流源 １０ａ，１０ｂ 電極 １１ 電力出力部 １２ 磁束
Claims (6)
- 【請求項１】 円筒状導体内の同軸上に駆動軸を設置す
ると共に、この駆動軸の外側に、前記円筒状導体の長さ
方向に配置した界磁コイルを設置し、この界磁コイルは
励磁電流源に接続すると共に、前記円筒状導体の両端部
と中央部間を電力出力部に構成したことを特徴とする発
電機 - 【請求項２】 請求項１の界磁コイルは駆動軸の外側に
複数設けたことを特徴とする発電機 - 【請求項３】 請求項１または２の界磁コイルは、両端
部を外側に曲げて円筒状導体の内壁に近接させた磁心を
設けていることを特徴とする発電機 - 【請求項４】 請求項１の界磁コイルには直流の励磁電
流を供給することを特徴とする発電機 - 【請求項５】 請求項１の界磁コイルと、この界磁コイ
ルに励磁電流を流す励磁電流源に代えて、永久磁石を設
置したことを特徴とする発電機 - 【請求項６】 請求項１の界磁コイルには、電力出力部
から供給する出力電力の周波数に対応する周波数の励磁
電流を供給することを特徴とする発電機
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4290119A JP2933151B2 (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 発電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4290119A JP2933151B2 (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 発電機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06153476A true JPH06153476A (ja) | 1994-05-31 |
| JP2933151B2 JP2933151B2 (ja) | 1999-08-09 |
Family
ID=17752053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4290119A Expired - Fee Related JP2933151B2 (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 発電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2933151B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8097972B2 (en) | 2009-06-29 | 2012-01-17 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Gas turbine with magnetic shaft forming part of a generator/motor assembly |
| US8278774B2 (en) | 2009-06-29 | 2012-10-02 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Gas turbine with wired shaft forming part of a generator/motor assembly |
| JP2016196699A (ja) * | 2015-04-03 | 2016-11-24 | 悠一 桐生 | 原子力水素供給システム |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4821102U (ja) * | 1971-07-19 | 1973-03-10 | ||
| JPS57199462A (en) * | 1981-06-01 | 1982-12-07 | Hitachi Ltd | Alternating current generator |
| JPS59159178U (ja) * | 1983-04-08 | 1984-10-25 | 日産自動車株式会社 | 始動兼充電装置 |
| JPS61254051A (ja) * | 1985-05-06 | 1986-11-11 | Nippon Denso Co Ltd | 車両用交流発電機の回転子 |
| JPS62145475U (ja) * | 1986-03-04 | 1987-09-14 |
-
1992
- 1992-10-28 JP JP4290119A patent/JP2933151B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
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| JP2016196699A (ja) * | 2015-04-03 | 2016-11-24 | 悠一 桐生 | 原子力水素供給システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2933151B2 (ja) | 1999-08-09 |
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