專利名稱：渦輪發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有無電刷勵(lì)磁式勵(lì)磁裝置的渦輪發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
作為現(xiàn)有的具有無電刷勵(lì)磁式勵(lì)磁裝置的渦輪發(fā)電機(jī)的構(gòu)造，如專利文 獻(xiàn)l一日本特表2003-515308號(hào)公報(bào)作為現(xiàn)有技術(shù)所表明的，公知的有在與渦 輪相對(duì)一側(cè)的軸端部安裝了交流勵(lì)磁機(jī)和副勵(lì)磁機(jī)。
在上述現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)中，副勵(lì)磁機(jī)的安裝需要旋轉(zhuǎn)軸的外伸部，從而 使軸的長(zhǎng)度加長(zhǎng)。該外伸部也成為軸振動(dòng)的原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于解決上述問題。
本發(fā)明的渦輪發(fā)電機(jī)，具有配置了勵(lì)磁線圈的轉(zhuǎn)子，配置于上述轉(zhuǎn)子 上的永磁及利用上述永磁的磁場(chǎng)來產(chǎn)生電流的勵(lì)磁用發(fā)電機(jī)及利用上述勵(lì)磁 用發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流對(duì)上述轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈供給電流的勵(lì)磁機(jī)，作為使上述轉(zhuǎn) 子旋轉(zhuǎn)的原動(dòng)力的渦輪機(jī)，其特征是上述交流勵(lì)磁機(jī)用發(fā)電機(jī)的永磁配置 于極靴和上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸之間。
本發(fā)明可防止了磁通從極靴到轉(zhuǎn)子軸的泄漏。


圖l表示本發(fā)明的實(shí)施例l。
圖2表示本發(fā)明的實(shí)施例2。
圖3表示本發(fā)明的實(shí)施例3。
圖4表示本發(fā)明的實(shí)施例4。
圖5是從渦輪側(cè)的軸向見到的圖4的部位的圖。
圖6表了本發(fā)明的實(shí)施例5。
圖7表示本發(fā)明的實(shí)施例6。
圖8是圖7的徑向剖視圖。
圖9是表示氣隙和永磁溫度的關(guān)系圖。
圖10是表示極靴和轉(zhuǎn)子軸的距離和氣隙的比與感應(yīng)電壓的關(guān)系圖。 圖11是表示磁鐵厚度和氣隙的比與感應(yīng)電壓的關(guān)系圖。 圖12是表示現(xiàn)有的具有無電刷勵(lì)磁式勵(lì)磁裝置的渦輪發(fā)電機(jī)圖。 圖13是表示無電刷勵(lì)磁方式的電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
圖12表示比較例的具有無電刷勵(lì)磁式勵(lì)磁裝置的渦輪發(fā)電機(jī)的例子以 便說明本發(fā)明的效果。上述渦輪發(fā)電機(jī)在渦輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸端的外伸部上具 有交流勵(lì)磁機(jī)4和副勵(lì)磁機(jī)5。副勵(lì)磁機(jī)5在轉(zhuǎn)子磁極上具有永磁13，且永 磁13產(chǎn)生了直達(dá)副勵(lì)磁機(jī)的電機(jī)子線圈8的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)隨旋轉(zhuǎn)軸1的旋轉(zhuǎn) 而旋轉(zhuǎn)，并通過電磁感應(yīng)作用在上述電機(jī)子線圈8上感應(yīng)出交流電流Ia,。具 有整流功能的自動(dòng)電壓調(diào)整裝置16檢測(cè)發(fā)電機(jī)電壓，并將該交流電流^轉(zhuǎn) 換成直流電流Ia2，以供給交流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁線圈18。交流勵(lì)磁機(jī)的電機(jī)子線 圈19安裝于交流勵(lì)磁機(jī)的轉(zhuǎn)子20上，由于旋轉(zhuǎn)軸1的旋轉(zhuǎn)可在上述電機(jī)子
線圈19上感應(yīng)出交流電流Ia2。交流電流Ia2通過旋轉(zhuǎn)整流裝置17轉(zhuǎn)換為直流，
以供給渦輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈21。由于旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)可在渦輪發(fā)電機(jī)電機(jī)子線 圈22上感應(yīng)出交流電流，并可向外部供給電力。圖13表示比較例的無電刷 勵(lì)磁方式的電路結(jié)構(gòu)圖的例子。
下面根據(jù)事實(shí)例來說明本發(fā)明的實(shí)施方式。 實(shí)施例1
圖1表示本發(fā)明的實(shí)施例1。轉(zhuǎn)子軸1通過聯(lián)軸器3與渦輪機(jī)連接。副 勵(lì)磁機(jī)5與定子2相比安裝在靠近渦輪機(jī)一側(cè)，交流勵(lì)磁機(jī)4則安裝在與渦 輪機(jī)相反的軸端部。
這樣，通過將副勵(lì)磁機(jī)安裝到渦輪機(jī)一側(cè)，可縮短設(shè)置永磁所需的外伸部。
實(shí)施例2
圖2表示本發(fā)明的實(shí)施例2。通過將副勵(lì)磁機(jī)安裝在支撐旋轉(zhuǎn)軸1的渦
輪機(jī)一側(cè)的軸承6和聯(lián)軸器3之間，可縮短安裝副勵(lì)磁機(jī)所需的外伸部。 實(shí)施例3
圖3表示本發(fā)明的實(shí)施例3。在配備有由轉(zhuǎn)子軸一體化地加工出的聯(lián)軸 器的渦輪發(fā)電機(jī)中，當(dāng)通過對(duì)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行軸熱壓配合將具有環(huán)狀轉(zhuǎn)子的副勵(lì)磁 機(jī)安裝到渦輪機(jī)一側(cè)時(shí)，需要將副勵(lì)磁機(jī)的轉(zhuǎn)子內(nèi)徑作得大于聯(lián)軸器的外徑。 因此如圖3所示，在旋轉(zhuǎn)軸上切削出直徑大于聯(lián)軸器3的底座部，便可進(jìn)行 環(huán)狀轉(zhuǎn)子的熱壓配合。 實(shí)施例4
圖4及圖5表示本發(fā)明的實(shí)施例4。由于副勵(lì)磁機(jī)的轉(zhuǎn)子設(shè)置于以高速 旋轉(zhuǎn)的渦輪發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上，所以外徑尺寸的擴(kuò)大增加了離心力。
因此，如圖4及圖5所示，使配備有電機(jī)子線圈8的副勵(lì)磁機(jī)的定子7 在圓周方向上可以分開，如果將磁極23直接安裝到旋轉(zhuǎn)軸上，即使定子內(nèi)徑 比聯(lián)軸器3的外徑小也可以安裝。圖4是從徑向見到的圖，圖5是從渦輪機(jī) 一側(cè)軸向見到的圖。 實(shí)施例5
圖6表示本發(fā)明的實(shí)施例5。圖6表示被分開的定子的一半，副勵(lì)磁機(jī) 的電機(jī)子線圈8a和8b被巻繞在副勵(lì)磁機(jī)的定子鐵芯9的一個(gè)T字極10上。 容納于其它線槽內(nèi)的電機(jī)子線圈也予以同樣的集中巻繞。因此，可用任意的 線槽11在圓周方向上分割副勵(lì)磁機(jī)的定子9。 實(shí)施例6
圖7及圖8表示本發(fā)明的實(shí)施例6。圖7表示本發(fā)明的渦輪發(fā)電機(jī)所具 有的副勵(lì)磁機(jī)磁極的軸向剖面。在旋轉(zhuǎn)軸1和極靴12之間安裝有永磁13， 永磁13為防止飛散，用了非磁性材料的磁鐵外罩14覆蓋。將磁鐵外罩14做 成非磁性，可防止從極靴12到旋轉(zhuǎn)軸1的磁通量的短路。
在圖7中，副勵(lì)磁機(jī)的定子7及其轉(zhuǎn)子間的最小間隙Ga(mm)為大于等于 5mm，以防止因極靴12表面的渦流損失而引起的發(fā)熱。此外，極靴12與旋 轉(zhuǎn)軸1之間的距離Gp(mm)及永磁13的厚度Gm(mm)皆滿足0.9〈G/Ga及0.9 <Gm/Ga。因此，防止了磁通從極靴12到轉(zhuǎn)子軸1的泄漏。
圖9表示了對(duì)上述間隙Ga和永磁溫度T的關(guān)系的分析結(jié)果。T。表示永磁
的不可逆熱退磁溫度，例如釹磁鐵中約為從9(TC到220'C左右。據(jù)此，通過 將上述間隙做成大于或等于5mm，則可使永磁不出現(xiàn)熱減磁地使用。
圖10中表示了對(duì)Gp/Ga與副勵(lì)磁機(jī)的感應(yīng)電壓V的關(guān)系的分析結(jié)果。據(jù) 此，雖然當(dāng)Gp/Ga小于0.9時(shí)，由于從極靴到轉(zhuǎn)子軸的磁通泄漏引起了感應(yīng)電 壓下降，但是如果Gp/Ga大于等于0.9，則可防止感應(yīng)電壓的下降。此外，圖 11中表示了對(duì)GJGa與副勵(lì)磁機(jī)的感應(yīng)電壓V的關(guān)系的分析結(jié)果。如該結(jié)果 所示，通過使磁鐵的厚度滿足0.9<Gm/Ga，則可在磁鐵周圍不產(chǎn)生磁隙，從 而可防止感應(yīng)電壓的下降。
圖8表示本發(fā)明的渦輪發(fā)電機(jī)所具有的副勵(lì)磁機(jī)磁極的徑向剖面。極靴 12比永磁13軸向較長(zhǎng)，且在該軸向延長(zhǎng)部分上設(shè)有螺栓孔，并用非磁性螺 栓15緊固。通過將螺栓安裝用的孔的位置做成軸向延長(zhǎng)部分，可以在磁鐵上 不設(shè)置孔，此外，還可在不妨礙極靴的主磁通的情況下使用螺栓安裝。此外， 通過使用非磁性螺栓，可防止從極靴到轉(zhuǎn)子軸的磁通短路。
將作為本發(fā)明的實(shí)施例可以考慮的結(jié)構(gòu)列舉如下
(1) 渦輪發(fā)電機(jī)，具有配置了勵(lì)磁線圈的轉(zhuǎn)子，配置于上述轉(zhuǎn)子上的
永磁及利用上述永磁的磁場(chǎng)來產(chǎn)生電流的勵(lì)磁用發(fā)電機(jī)及利用上述勵(lì)磁用發(fā) 電機(jī)產(chǎn)生的電流對(duì)上述轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈供給電流的勵(lì)磁機(jī)，作為使上述轉(zhuǎn)子旋
轉(zhuǎn)的原動(dòng)力的渦輪機(jī)，其特征是上述交流勵(lì)磁機(jī)用發(fā)電機(jī)的永磁配置于極
靴和上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸之間。
(2) 渦輪發(fā)電機(jī)的特征是在(1)的渦輪發(fā)電機(jī)中，將上述副勵(lì)磁機(jī)
的永磁做成已充磁的永磁。
(3) 渦輪發(fā)電機(jī)的特征是在(1)的渦輪發(fā)電機(jī)中，將使用了非磁性 材料的外罩安裝在上述副勵(lì)磁機(jī)的永磁上。 、
(4) 渦輪發(fā)電機(jī)的特征是在(1)的渦輪發(fā)電機(jī)中，用非磁性螺栓緊 固安裝上述副勵(lì)磁機(jī)的極靴。
(5) 渦輪發(fā)電機(jī)的特征是在(1)的渦輪發(fā)電機(jī)中，上述副勵(lì)磁機(jī)的 極靴的軸向長(zhǎng)度大于永磁軸向長(zhǎng)度，并在該延長(zhǎng)部分上設(shè)有螺栓孔。
(6) 渦輪發(fā)電機(jī)的特征是在(1)的渦輪發(fā)電機(jī)中，將上述副勵(lì)磁機(jī) 定子和轉(zhuǎn)子間的最小間隙取為大于或等于5mm。
(7) 渦輪發(fā)電機(jī)的特征是在(1)的渦輪發(fā)電機(jī)中，設(shè)上述副勵(lì)磁機(jī)
定子和轉(zhuǎn)子之間的最小間隙為Ga(mm)、極靴與轉(zhuǎn)子軸之間的距離為Gp(mm) 時(shí)，滿足0.9〈Gp/Ga的條件。
(8) 渦輪發(fā)電機(jī)的特征是在(1)的渦輪發(fā)電機(jī)中，設(shè)上述副勵(lì)磁機(jī) 定子和轉(zhuǎn)子之間的最小間隙為Ga(mm)、永磁的厚度為Gm(mm)時(shí)，滿足0.9
〈Gm/Ga的條件。
權(quán)利要求
1.一種渦輪發(fā)電機(jī)，具有配置了勵(lì)磁線圈的轉(zhuǎn)子，配置于上述轉(zhuǎn)子上 的永磁及利用上述永磁的磁場(chǎng)來產(chǎn)生電流的勵(lì)磁用發(fā)電機(jī)及利用上述勵(lì)磁用發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流對(duì)上述轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈供給電流的勵(lì)磁機(jī)，作為使上述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的原動(dòng)力的渦輪機(jī)，其特征是上述副勵(lì)磁機(jī)的永磁配置于極靴和上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪發(fā)電機(jī)，其特征是上述極靴具有比上述 永磁軸向長(zhǎng)度更長(zhǎng)的延長(zhǎng)部分，并在上述延長(zhǎng)部分上設(shè)有螺栓孔，利用插入 上述螺栓孔的螺栓將上述極靴固定到上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪發(fā)電機(jī)，其特征是上述勵(lì)磁機(jī)用發(fā)電機(jī)的定子和上述轉(zhuǎn)子之間的最小間隙為大于或等于5mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪發(fā)電機(jī)，其特征是設(shè)上述勵(lì)磁機(jī)用發(fā)電 機(jī)的定子和上述轉(zhuǎn)子之間的最小間隙為Ga(mm)、永磁的厚度為Gm(mm)時(shí)，滿足0.9〈Gm/Ga的條件。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有無電刷勵(lì)磁式勵(lì)磁裝置的渦輪發(fā)電機(jī)。本發(fā)明要解決的問題是副勵(lì)磁機(jī)的安裝需要旋轉(zhuǎn)軸的外伸部，從而使軸的長(zhǎng)度加長(zhǎng)。該外伸部也成為軸振動(dòng)的原因。本發(fā)明的渦輪發(fā)電機(jī)，具有配置了勵(lì)磁線圈的轉(zhuǎn)子，配置于上述轉(zhuǎn)子上的永磁及利用上述永磁的磁場(chǎng)來產(chǎn)生電流的勵(lì)磁用發(fā)電機(jī)及利用上述勵(lì)磁用發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流對(duì)上述轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈供給電流的勵(lì)磁機(jī)，作為使上述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的原動(dòng)力的渦輪機(jī)，其特征是上述交流勵(lì)磁機(jī)用發(fā)電機(jī)的永磁配置于極靴和上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸之間。
文檔編號(hào)H02K19/16GK101170269SQ200710196098
公開日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2005年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月24日
發(fā)明者中原明仁, 井出一正, 木村守, 高橋和彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所