[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公布说明书
[11]公开号CN 101170269A [43]公开日2008年4月30日
[21]申请号200710196098.2[22]申请日2005.08.05
[21]申请号200710196098.2
[30]优先权
[32]2004.12.24 [33]JP [31]2004－372481
[62]分案原申请数据
200510089182.5 2005.08.05
[71]申请人株式会社日立制作所
地址日本东京都
[72]发明人中原明仁 高桥和彦 井出一正 木村守 [74]专利代理机构北京银龙知识产权代理有限公司代理人张敬强
[51]Int.CI.H02K 19/38 (2006.01)H02K 7/20 (2006.01)
权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 7 页
[54]发明名称
[57]摘要
要旋转轴的外伸部，从而使轴的长度加长。该外伸
部也成为轴振动的原因。本发明的涡轮发电机，具
永磁及利用上述永磁的磁场来产生电流的励磁用发
电机及利用上述励磁用发电机产生的电流对上述转
子励磁线圈供给电流的励磁机，作为使上述转子旋
转的原动力的涡轮机，其特征是：上述交流励磁机
用发电机的永磁配置于极靴和上述转子的旋转轴之
间。
200710196098.2权 利 要 求 书第1/1页 1.一种涡轮发电机，具有：配置了励磁线圈的转子，配置于上述转子上的永磁及利用上述永磁的磁场来产生电流的励磁用发电机及利用上述励磁用发电机产生的电流对上述转子励磁线圈供给电流的励磁机，作为使上述转子旋转的原动力的涡轮机，其特征是：上述副励
磁机的永磁配置于极靴和上述转子的旋转轴之间。
2.根据权利要求1所述的涡轮发电机，其特征是：上述极靴具有比上述永磁轴向长度更长的延长部分，并在上述延长部分上设有螺栓孔，利用插入上述螺栓孔的螺栓将上述极靴固定到上述转子的旋转轴上。
3.根据权利要求1所述的涡轮发电机，其特征是：上述励磁机用发电机的定子和上述转子之间的最小间隙为大于或等于5mm。
4.根据权利要求1所述的涡轮发电机，其特征是：设上述励磁机用发电机的定子和上述转子之间的最小间隙为G a(mm)、永磁的厚度为G m(mm)时，满足0.9＜G m/G a的条件。
200710196098.2说 明 书第1/5页
涡轮发电机
本申请为分案申请，原申请的申请日为2005年8月5日，中国申请号为200510089182.5，发明名称为涡轮发电机
技术领域
本发明涉及具有无电刷励磁式励磁装置的涡轮发电机。
背景技术
作为现有的具有无电刷励磁式励磁装置的涡轮发电机的构造，如专利文献1一日本特表2003-515308号公报作为现有技术所表明的，公知的有在与涡轮相对一侧的轴端部安装了交流励磁机和副励磁机。
在上述现有技术的结构中，副励磁机的安装需要旋转轴的外伸部，从而使轴的长度加长。该外伸部也成为轴振动的原因。
发明内容
本发明的目的就在于解决上述问题。
本发明的涡轮发电机，具有：配置了励磁线圈的转子，配置于上述转子上的永磁及利用上述永磁的磁场来产生电流的励磁用发电机及利用上述励磁用发电机产生的电流对上述转子励磁线圈供给电流的励磁机，作为使上述转子旋转的原动力的涡轮机，其特征是：上述交流励磁机用发电机的永磁配置于极靴和上述转子的旋转轴之间。
本发明可防止了磁通从极靴到转子轴的泄漏。
附图说明
图1表示本发明的实施例1。
图2表示本发明的实施例2。
图3表示本发明的实施例3。
图4表示本发明的实施例4。
图5是从涡轮侧的轴向见到的图4的部位的图。
图6表了本发明的实施例5。
图7表示本发明的实施例6。
图8是图7的径向剖视图。
图9是表示气隙和永磁温度的关系图。
图10是表示极靴和转子轴的距离和气隙的比与感应电压的关系图。 图11是表示磁铁厚度和气隙的比与感应电压的关系图。
图12是表示现有的具有无电刷励磁式励磁装置的涡轮发电机图。 图13是表示无电刷励磁方式的电路结构图。
具体实施方式
图12表示比较例的具有无电刷励磁式励磁装置的涡轮发电机的例子以便说明本发明的效果。上述涡轮发电机在涡轮发电机转子轴端的外伸部上具有交流励磁机4和副励磁机5。副励磁机5在转子磁极上具有永磁13，且永磁13产生了直达副励磁机的电机子线圈8的磁场，该磁场随旋转轴1的旋转而旋转，并通过电磁感应作用在上述电机子线圈8上感应出交流电流I a1。具有整流功能的自动电压调整装置16检测发电机电压，并将该交流电流I a1转换成直流电流I a2，以供给交流励磁机的励磁线圈18。交流励磁机的电机子线圈19安装于交流励磁机的转子20上，由于旋转轴1的旋转可在上述电机子线圈19上感应出交流电流I a2。交流电流I a2通过旋转整流装置17转换为直流，以供给涡轮发电机励磁线圈21。由于旋转轴的旋转可在涡轮发电机电机子线圈22上感应出交流电流，并可向外部供给电力。图13表示比较例的无电刷励磁方式的电路结构图的例子。
下面根据事实例来说明本发明的实施方式。
实施例1
图1表示本发明的实施例1。转子轴1通过联轴器3与涡轮机连接。副励磁机5与定子2相比安装在靠近涡轮机一侧，交流励磁机4则安装在与涡轮机相反的轴端部。
这样，通过将副励磁机安装到涡轮机一侧，可缩短设置永磁所需的外伸部。
实施例2
图2表示本发明的实施例2。通过将副励磁机安装在支撑旋转轴1的涡
轮机一侧的轴承6和联轴器3之间，可缩短安装副励磁机所需的外伸部。 实施例3
图3表示本发明的实施例3。在配备有由转子轴一体化地加工出的联轴器的涡轮发电机中，当通过对旋转进行轴热压配合将具有环状转子的副励磁机安装到涡轮机一侧时，需要将副励磁机的转子内径作得大于联轴器的外径。因此如图3所示，在旋转轴上切削出直径大于联轴器3的底座部，便可进行环状转子的热压配合。
实施例4
图4及图5表示本发明的实施例4。由于副励磁机的转子设置于以高速旋转的涡轮发电机的旋转轴上，所以外径尺寸的扩大增加了离心力。 因此，如图4及图5所示，使配备有电机子线圈8的副励磁机的定子7
在圆周方向上可以分开，如果将磁极23直接安装到旋转轴上，即使定子内径比联轴器3的外径小也可以安装。图4是从径向见到的图，图5是从涡轮机一侧轴向见到的图。
实施例5
图6表示本发明的实施例5。图6表示被分开的定子的一半，副励磁机的电机子线圈8a和8b被卷绕在副励磁机的定子铁芯9的一个T字极10上。容纳于其它线槽内的电机子线圈也予以同样的集中卷绕。因此，可用任意的线槽11在圆周方向上分割副励磁机的定子9。
实施例6
图7及图8表示本发明的实施例6。图7表示本发明的涡轮发电机所具有的副励磁机磁极的轴向剖面。在旋转轴1和极靴12之间安装有永磁13，永磁13为防止飞散，用了非磁性材料的磁铁外罩14覆盖。将磁铁外罩14做成非磁性，可防止从极靴12到旋转轴1的磁通量的短路。
在图7中，副励磁机的定子7及其转子间的最小间隙G a(mm)为大于等于5mm，以防止因极靴12表面的涡流损失而引起的发热。此外，极靴12与旋转轴1之间的距离G p(mm)及永磁13的厚度G m(mm)皆满足0.9＜G p/G a及0.9＜G m/G a。因此，防止了磁通从极靴12到转子轴1的泄漏。
图9表示了对上述间隙G a和永磁温度T的关系的分析结果。T0表示永磁
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