本发明专利技术的水力发电装置具备上游侧配管（1）、下游侧配管（2）、叶轮壳体（3）、在上游侧配管的内壁方向上引导水流的轮毂（4a、4b）、以及在叶轮壳体的轴心周围可旋转地容纳于叶轮壳体内的叶轮（5），轮毂沿着叶轮壳体的轴心方向分割成固定于上游侧配管的一个固定轮毂（4a）与嵌合于叶轮的一个旋转轮毂（4b），固定轮毂上设置有电枢（70），旋转轮毂上以与电枢对置配置的形式设置有永久磁石励磁（80）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术的水力发电装置具备上游侧配管（1）、下游侧配管（2）、叶轮壳体（3）、在上游侧配管的内壁方向上引导水流的轮毂（4a、4b）、以及在叶轮壳体的轴心周围可旋转地容纳于叶轮壳体内的叶轮（5），轮毂沿着叶轮壳体的轴心方向分割成固定于上游侧配管的一个固定轮毂（4a）与嵌合于叶轮的一个旋转轮毂（4b），固定轮毂上设置有电枢（70），旋转轮毂上以与电枢对置配置的形式设置有永久磁石励磁（80）。【专利说明】 水力发电装置
本专利技术涉及安装并使用于水路(大多数情况下为水管)的水力发电装置。
技术介绍
如专利文献I所公开的那样，开发有形成为在水车的外侧环状地配置发电机部分的结构，且在不建造水坝的情况下安装并使用于存在高低差的上下水道、小河川、农业用水路及工厂排水路等的水路的水力发电装置。该水力发电装置作为实现山间部等难以设置来自已建发电所的送电线的场所处的能量自产自销的手段的一种而被注目。 图11是示出专利文献I所公开的水力发电装置的结构的剖视图。具备卷绕电枢铁心305b的电枢绕组305a的圆环状的定子306，以包围将上游侧配管310与下游侧配管312接合的管路的外周的形式设置。又，以包围圆环状的定子306的外周的形式设置有用于冷却电枢绕组305a的发热的冷却机构315。又，外周上贴付有永久磁石304且内周上具备比该内周更向径向内侧突出的螺旋桨叶片的圆环状的转子(叶轮)303，以可旋转的形式设置在定子306的内侧。又，在卡合了上游侧配管310与下游侧配管312的壳体的轴心上，在上游侧配管310的内壁侧固设有引导水流的轮毂302。又，将进入转子303的水流向适合转子303的螺旋桨叶片的倾斜度的方向引导的引导叶片301，设置于轮毂302的外周面与上游侧配管310的内壁之间。又，以与设置有永久磁石304的转子303的外周中央部的圆环的侧面对置的形式设置有水润滑轴承307a，307b。 现有技术文献:专利文献1:日本特开2006-189014号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的问题:在将图11所示的现有水力发电装置安装并使用于截面积较大的水路时，有必要加大外周上贴付有的永久磁石304的转子303的直径。又，这种情况下，如图12所示，贴付于转子303的外周曲面的永久磁石304的使用量增加的同时，也需要使从转子303的外周沿着径向外侧阶梯式地设置的水润滑轴承307a、307b，具备电枢绕组305a的定子306及冷却机构315大型化。 可是，水力发电装置的发电容量一般通过“K (比例定数)X流速2X流量”来表示。借助于此，安装于高扬程(高流速)且小流量的水路(即由于高流速与小流量之间的关系而截面积较小的水路)的水力发电装置的发电容量与安装于低扬程(低流速)且大流量的水路(即由于低流速与小流量之间的关系而截面积较大的水路)的水力发电装置的发电容量有时几乎没有变化。这种情况下，将安装有水力发电装置的水路从高扬程且小流量的水路变更至低扬程且大流量的水路时，没有必要连发动机部分的大小也变更。然而，在图11所示的现有的水力发电装置的情况下，根据所适用的水路的截面积的增加，不仅需要转子的大型化(大口径化)，还需要使从转子的外周沿着径向阶梯化的结构(水润滑轴承307a、307b、定子306以及冷却结构315)也大型化(大口径化)。 像这样，在与发电容量相比截面积较大的低扬程且大流量等的水路中适用现有水力发电装置的情况下，会有不仅将转子还不得不将装置整体大型化，且生产性与经济性等较低的问题。 本专利技术是为了解决像这样的课题而提出的，其目的在于提供一种具有与作为适用对象的水路的各要素(流速、流量、截面积等)相应且从生产性、经济性及小型化的观点出发适合的结构的水力发电装置。 解决问题的手段:为了解决所述问题，根据本专利技术的某形态的安装并使用于水路的水力发电装置具备:安装于所述水路的上游侧配管及下游侧配管，被夹持地设置于所述上游侧配管与所述下游侧配管之间的叶轮壳体，配置于所述叶轮壳体的轴心方向的轮毂，和以可在所述叶轮壳体的轴心周围旋转的形式容纳于所述叶轮壳体内的叶轮，所述轮毂分割成旋转轮毂与至少一个固定轮毂，所述旋转轮毂嵌合于所述叶轮，所述至少一个固定轮毂相对于所述旋转轮毂在所述叶轮壳体的轴心方向上隔着规定间隔地固定配置，所述至少一个固定轮毂中设置有电枢，所述旋转轮毂中以与所述至少一个固定轮毂的电枢对置的形式设置有永久磁石励磁或电磁石励磁。 根据所述结构，形成为例如将设置有发电机的永久磁石励磁的旋转轮毂嵌合于叶轮上，且在与旋转轮毂相独立的至少一个固定轮毂上设置发电机的电枢的结构。这种情况下，可独立地设计/制作叶轮与发电机部分(旋转轮毂、固定轮毂)，同时可提供实现了对应于水路的各要素(流量、流速、截面积等)从生产性、经济性及小型化的观点出发合适的规模的水力发电装置。 例如可以与叶轮的直径无关地决定发电机的容量，使得在现有的水力发电装置中相对于导入较困难的低扬程(低流速)且大流量的水路(截面积较大的水路)可以仅将叶轮大型化的设计。更详细地说明的话，水力发电装置的发电容量一般通过“K (比例定数)X流速2X流量”来表示，因此安装于高扬程(高流速)且小流量的水路(即截面积较小的水路)的水力发电装置的发电容量与安装于低扬程(低流速)且大流量的水路(即截面积较大的水路)的水力发电装置的发电容量有时没有太大变化。这种情况下，以截面积较大的水路作为适用对象时，甚至没有必要变更发动机部分的大小。然而，在现有的水力发电装置的结构的情况下，不仅需要转子的大型化(大口径化)还需要将发电机部分也大型化(大口径化)。与此相对，由于可独立地设计/制作叶轮与发电机部分，因此不需要将发电机部分大型化而仅将叶轮大型化即可。 反之，从低扬程且大流量的水路(截面积较大的水路)向高扬程且小流量的水路(截面积较小的水路)变更适用对象时，水力发电装置的发电容量有时没有太大变化。这种情况下，由于可独立地设计/制作叶轮与发动机部分，因此不改变发动机部分的大小而仅将叶轮小型化即可。 又，由于是容易从叶轮处脱卸发电机部分的结构，因此可以使水力发电装置的制造工序简单化的同时提高水力发电装置的维护性。 又，虽然发电机部分的设置场所从叶轮变更至轮毂，但没有必要从现有的水力发电装置的结构特意改变叶轮的形状。因此，例如可以原封不动地继承具备叶轮的完全不接触、低震动、低噪音及无需油等的特征的现有水力发电装置的水润滑轴承的结构。 又，通过将发电机部分设置于比叶轮靠近叶轮壳体的轴心侧位置的旋转轮毂及固定轮毂上，借助于此发电时该发电部分暴露于水路内的水流中，因此不需要以包围像现有的水力发电装置那样的水路的外周的形式设置对应于水路的直径的规模的冷却机构。此夕卜，也不需要以包围像现有的水力发电装置那样的水路的外周的形式设置对应于水路的直径的规模的发电机的定子。 又，现有的水力发电装置的情况下，在叶轮的外周曲面贴付具有重量的永久磁石，因此叶轮的惯性力矩较大，叶轮的启动/停止需要较多的能量。又，由于旋转时的离心力永久磁石容易从叶轮的外周曲面脱离。相对于此，通过将发电机部分设置于比叶轮靠近叶轮壳体的轴心侧位置的旋转轮毂及固定轮毂上，借助于此叶轮的惯性力矩本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水力发电装置，在安装并使用于水路的水力发电装置中，具备：安装于所述水路的上游侧配管及下游侧配管；被夹持地设置于所述上游侧配管与所述下游侧配管之间的叶轮壳体；配置于所述叶轮壳体的轴心方向的轮毂；和以可在所述叶轮壳体的轴心周围旋转的形式容纳于所述叶轮壳体内的叶轮；所述轮毂分割成旋转轮毂与至少一个固定轮毂；所述旋转轮毂嵌合于所述叶轮；所述至少一个固定轮毂相对于所述旋转轮毂在所述叶轮壳体的轴心方向上隔着规定间隔地固定配置；所述至少一个固定轮毂上设置有电枢；所述旋转轮毂上以与所述至少一个固定轮毂的电枢对置的形式设置有永久磁石励磁或电磁石励磁。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：西田洋二，船越保博，德田则昭，
申请(专利权)人：川崎重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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