JP2002262487A5 - 発電システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石を界磁に用いた回転電機を搭載した発電システムに関する。

【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、発電システムにおいて、吸入した空気と供給された燃料からなる媒体を圧縮する圧縮機と、この圧縮機によって圧縮された媒体を燃焼する燃焼器と、この燃焼器によって燃焼された媒体を受けて回転するタービンと、このタービンに機械的に接続された回転電機と、この回転電機に電気的に接続された電力変換装器と、この電力変換器を制御するコントローラとを有し、回転電機は、一次巻線及び固定子磁極を有する固定子と、固定子磁極に対向する界磁用磁石及びシャフトを有する回転子と、この回転子に設けられた変位機構とを備えており、界磁用磁石は、回転方向に順次異なった極性の磁極が並んでいる第１の界磁用磁石と、この第１の界磁用磁石に対して相対回転が可能であり、かつ回転後方に順次異なった磁性の磁極が並んでいる第２の界磁用磁石とから構成されており、変位機構は、第１の界磁用磁石と第２の界磁用磁石との間の磁気作用力と回転子に発生するトルクの方向との釣合いに応じて、第１の界磁用磁石に対して第２の界磁用磁石を軸方向及び回転方向に変位させるものであって、タービンの速度に応じて、第１の界磁用磁石と第２の界磁用磁石との間の磁気作用力と回転子に発生する回転トルクの方向との釣合いにより第１の界磁用磁石と第２の界磁用磁石の同磁極中心を並ばせる変位機能と、回転子の発生する回転トルクの方向が反対になることにより第１の界磁用磁石と第２の界磁用磁石の同磁極中心位置をずらす変位機能とを備えていることを特徴とする。

Claims (15)

1. 発電システムにおいて、
   吸入した空気と供給された燃料からなる媒体を圧縮する圧縮機と、
   該圧縮機によって圧縮された媒体を燃焼する燃焼器と、
   該燃焼器によって燃焼された媒体を受けて回転するタービンと、
   該タービンに機械的に接続された回転電機と、
   該回転電機に電気的に接続された電力変換装器と、
   該電力変換器を制御するコントローラとを有し、
   前記回転電機は、
   一次巻線及び固定子磁極を有する固定子と、
   前記固定子磁極に対向する界磁用磁石及びシャフトを有する回転子と、
   該回転子に設けられた変位機構とを備えており、
   前記界磁用磁石は、
   回転方向に順次異なった極性の磁極が並んでいる第１の界磁用磁石と、
   該第１の界磁用磁石に対して相対回転が可能であり、かつ回転後方に順次異なった磁性の磁極が並んでいる第２の界磁用磁石とから構成されており、
   前記変位機構は、
   前記第１の界磁用磁石と前記第２の界磁用磁石との間の磁気作用力と前記回転子に発生するトルクの方向との釣合いに応じて、前記第１の界磁用磁石に対して前記第２の界磁用磁石を軸方向及び回転方向に変位させるものであって、
   前記タービンの速度に応じて、前記第１の界磁用磁石と前記第２の界磁用磁石との間の磁気作用力と前記回転子に発生する回転トルクの方向との釣合いにより前記第１の界磁用磁石と前記第２の界磁用磁石の同磁極中心を並ばせる変位機能と、前記回転子の発生する回転トルクの方向が反対になることにより前記第１の界磁用磁石と前記第２の界磁用磁石の同磁極中心位置をずらす変位機能とを備えている
   ことを特徴とする発電システム。
2. 請求項１に記載の発電システムにおいて、
   前記回転電機は、
   前記タービンの始動時であり、かつ前記回転電機を電動機として動作させて、前記タービンの速度をゼロから前記タービンの自律速度まで上昇させる場合には、前記第１の界磁用磁石と前記第２の界磁用磁石との間の磁気作用力と前記回転子に発生する回転トルクの方向との釣合いにより前記第１の界磁用磁石と前記第２の界磁用磁石の同磁極中心を並ばせ、
   前記タービンが自律速度を超えた速度で動作する時であり、かつ前記回転電機を発電機として動作させて発電する場合には、前記回転子に発生する回転トルクの方向が反対になることにより前記第１の界磁用磁石と前記第２の界磁用磁石の同磁極中心位置をずらす
   ことを特徴とする発電システム。
3. 請求項１に記載の発電システムにおいて、
   前記第１の界磁用磁石は前記シャフトに対して固定されており、
   前記第２の界磁用磁石は前記シャフトに対して可動自在に設けられており、
   前記第２の界磁用磁石と前記シャフトは、前記シャフトにもたせたボルト機能と、前記第２の界磁用磁石にもたせたナット機能との関係からなるねじ機能によってお互いに接続されている
   ことを特徴とする発電システム。
4. 請求項３に記載の発電システムにおいて、
   前記第２の界磁用磁石の側面には、前記第２の界磁用磁石の所定以上の変位を防止するためのストッパーが設けられており、
   前記ストッパーは前記シャフトに対して平行に可変する
   ことを特徴とする発電システム。
5. 請求項４に記載の発電システムにおいて、
   前記ストッパーは、回転速度に応じて前記シャフトと平行にサーボ機構によって可変させられる
   ことを特徴とする発電システム。
6. 請求項１に記載の発電システムにおいて、
   前記コントローラは、前記第１の界磁用磁石と前記第２の界磁用磁石との合成磁極位置のずれに応じて電流供給の進角を制御する
   ことを特徴とする発電システム。
7. 請求項１に記載の発電システムにおいて、
   前記コントローラは、前記第１の界磁用磁石と前記第２の界磁用磁石との合成磁極位置のずれ角に応じて電流供給の進角を制御する
   ことを特徴とする発電システム。
8. 請求項３に記載の発電システムにおいて、
   前記第２の界磁用磁石と前記シャフトとの間には、回転運動と往復運動及び複合運動を案内するための支持機構が複数設けられている
   ことを特徴とする発電システム。
9. 請求項３に記載の発電システムにおいて、
   前記第２の界磁用磁石と前記シャフトとの間には、それらの間を電気的及び磁気的に絶縁するためのスリーブが設けられており、
   前記スリーブは前記第２の界磁用磁石の内周側に固定されている
   ことを特徴とする発電システム。
10. 請求項９に記載の発電システムにおいて、
    前記スリーブは、鉄よりも電気抵抗率が高い非磁性体である
    ことを特徴とする発電システム。
11. 請求項３に記載の発電システムにおいて、
    前記第２の界磁用磁石の前後には、前記第２の界磁用磁石の回転運動と往復運動及び複合運動を案内するばねが設けられている
    ことを特徴とする発電システム。
12. 請求項３に記載の発電システムにおいて、
    前記第１の界磁用磁石の側面で前記第２の界磁用磁石と接する側面には凹部が設けられており、
    前記第２の界磁用磁石の側面で前記第１の界磁用磁石と接する側の側面には突起部が設けられており、
    前記突起部は、前記第２の界磁用磁石と前記シャフトとの間を電気的及び磁気的に絶縁するためのスリーブを兼ねている
    ことを特徴とする発電システム。
13. 請求項４に記載の発電システムにおいて、
    前記ストッパーは、前記第２の界磁用磁石と前記シャフトに対して回転運動と往復運動及び複合運動を案内する支持機構を備えている
    ことを特徴とする発電システム。
14. 請求項３に記載の発電システムにおいて、
    前記第２の界磁用磁石を有する回転子と前記固定子との間のエアギャップは、前記第１の界磁用磁石を有する回転子と前記固定子との間のエアギャップよりも大きい
    ことを特徴とする発電システム。
15. 請求項５に記載の発電システムにおいて、
    前記ストッパーと前記サーボ機構は前記第２の界磁用磁石の内周側に設けられている
    ことを特徴とする発電システム。