JPH0828425A - 発電用水車のガイドベーン駆動装置 - Google Patents
発電用水車のガイドベーン駆動装置Info
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- JPH0828425A JPH0828425A JP6188907A JP18890794A JPH0828425A JP H0828425 A JPH0828425 A JP H0828425A JP 6188907 A JP6188907 A JP 6188907A JP 18890794 A JP18890794 A JP 18890794A JP H0828425 A JPH0828425 A JP H0828425A
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- motor
- guide vane
- guide
- water turbine
- guide ring
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Hydraulic Turbines (AREA)
- Control Of Water Turbines (AREA)
- Linear Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 装置の設置スペースが小さく、しかも電動方
式でありながら、中容量機以上にも利用でき、制御応答
性にも優れたものを得ることを目的とする。 【構成】 ガイドリング21に設けたガイドベーン16
の開度で主軸13の回転速度を制御する水車において、
渦巻きケーシング11側にモータの1次固定子36を設
け、ガイドリング21側に回転子を設け、このモータ
は、ガイドリング21の外周に同心円状に複数個を配置
し、略目標値までは駆動用誘導型リニアモータにより行
ない、誤差範囲を越えているときに位置制御用パルス型
モータにより微小移動を行なう。目標値の開度を小さく
するときには、駆動用モータの電流値を減少することに
より、ガイドベーン16は水圧による自己閉鎖力で、ま
たは逆駆動用モータの電流値を増加させて徐々に閉鎖
し、目標値に達したら前記同様の微小移動を行なう。
式でありながら、中容量機以上にも利用でき、制御応答
性にも優れたものを得ることを目的とする。 【構成】 ガイドリング21に設けたガイドベーン16
の開度で主軸13の回転速度を制御する水車において、
渦巻きケーシング11側にモータの1次固定子36を設
け、ガイドリング21側に回転子を設け、このモータ
は、ガイドリング21の外周に同心円状に複数個を配置
し、略目標値までは駆動用誘導型リニアモータにより行
ない、誤差範囲を越えているときに位置制御用パルス型
モータにより微小移動を行なう。目標値の開度を小さく
するときには、駆動用モータの電流値を減少することに
より、ガイドベーン16は水圧による自己閉鎖力で、ま
たは逆駆動用モータの電流値を増加させて徐々に閉鎖
し、目標値に達したら前記同様の微小移動を行なう。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フランシス水車、プロ
ペラ水車などのガイドベーンの開度を制御するための発
電用水車のガイドベーン駆動装置に関するものである。
ペラ水車などのガイドベーンの開度を制御するための発
電用水車のガイドベーン駆動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、この種の水車に設けられてい
るガイドベーンを操作する操作方式には、油圧式と電動
式が知られている。油圧式は、大容量機から小容量機ま
で広範囲に使用され、また電動式は、小容量機に使用さ
れている。
るガイドベーンを操作する操作方式には、油圧式と電動
式が知られている。油圧式は、大容量機から小容量機ま
で広範囲に使用され、また電動式は、小容量機に使用さ
れている。
【0003】電動式のガイドベーン駆動装置を図9によ
りさらに詳しく説明する。ダムから高速で送りこまれた
水は、渦巻きケーシング11に案内され、ガイドベーン
16の間を通り、吸い出し管15へ吸い出されるが、こ
のとき、ランナ14の付いた主軸13が高速で回転して
発電をする。ここで、水量の変動、消費電力の変動など
により、主軸13の回転数を設定値に即座に制御するこ
とが必要である。そのため、前記ガイドベーン16の開
度が制御される。
りさらに詳しく説明する。ダムから高速で送りこまれた
水は、渦巻きケーシング11に案内され、ガイドベーン
16の間を通り、吸い出し管15へ吸い出されるが、こ
のとき、ランナ14の付いた主軸13が高速で回転して
発電をする。ここで、水量の変動、消費電力の変動など
により、主軸13の回転数を設定値に即座に制御するこ
とが必要である。そのため、前記ガイドベーン16の開
度が制御される。
【0004】ガイドベーン16は、カバー12に、ベー
ン軸17によって回動可能に軸支され、このベーン軸1
7の外部への突出部分は、第1リンク18、軸20、第
2リンク19に順次連結され、第2リンク19の他端
は、ガイドリング21に軸22によって軸支されてい
る。前記渦巻きケーシング11の外側には、電動式の駆
動装置30が設けられ、駆動アーム23を介して連結さ
れている。この電動式の駆動装置30は、モータ25の
回転を減速機26で減速し、ボールねじ、ボールナット
などからなる回転を往復動に変換する手段27を介して
スライド軸29に伝達し、駆動軸24によって、駆動ア
ーム23に連結したものである。
ン軸17によって回動可能に軸支され、このベーン軸1
7の外部への突出部分は、第1リンク18、軸20、第
2リンク19に順次連結され、第2リンク19の他端
は、ガイドリング21に軸22によって軸支されてい
る。前記渦巻きケーシング11の外側には、電動式の駆
動装置30が設けられ、駆動アーム23を介して連結さ
れている。この電動式の駆動装置30は、モータ25の
回転を減速機26で減速し、ボールねじ、ボールナット
などからなる回転を往復動に変換する手段27を介して
スライド軸29に伝達し、駆動軸24によって、駆動ア
ーム23に連結したものである。
【0005】ガイドベーン16の開閉制御信号により、
モータ25は、正転または逆転して減速機26、回転を
往復動に変換する手段27を介してスライド軸29を進
退し、駆動アーム23に連結されたガイドリング21を
正方向または逆方向に回動してガイドベーン16の開度
を所定値に制御するものである。なお、電動式の駆動装
置30は、スライド軸29の進退により揺動するので、
基端部に回動自在に取付けた揺動吸収手段28が設けら
れている。前記スライド軸29の駆動源として油圧シリ
ンダなどからなる圧油装置に連結すれば、油圧方式にな
る。
モータ25は、正転または逆転して減速機26、回転を
往復動に変換する手段27を介してスライド軸29を進
退し、駆動アーム23に連結されたガイドリング21を
正方向または逆方向に回動してガイドベーン16の開度
を所定値に制御するものである。なお、電動式の駆動装
置30は、スライド軸29の進退により揺動するので、
基端部に回動自在に取付けた揺動吸収手段28が設けら
れている。前記スライド軸29の駆動源として油圧シリ
ンダなどからなる圧油装置に連結すれば、油圧方式にな
る。
【0006】
電動式の問題点 (1)電動式の駆動装置30が渦巻きケーシング11の
外側に離れて設けられているため、装置が大型化し、か
つ電動式の駆動装置30を設置するための大きなスペー
スを必要とする。 (2)電動式の駆動装置30が渦巻きケーシング11の
外側に離れて設けられているため、モータ25の容量に
限度があり、中容量機以上には使用できない。 (3)減速機26の歯車、回転を往復動に変換する手段
27におけるボールねじ、ボールナット、揺動吸収手段
28などは、機械的接触による金属疲労などのため、使
用期間に限度がある。 (4)減速機26の歯車、回転を往復動に変換する手段
27におけるボールねじ、ボールナットなどは、摩耗、
錆び付きによる一定期間毎の交換、グリースの取替え、
トルクギャップの校正など面倒な定期点検が必要であ
る。 (5)機械的な伝達であるため、制御応答性をよくする
には精密な加工精度が要求される。また、機構各部にが
たつきが生じると、制御応答性に悪影響を及ぼす場合が
ある。
外側に離れて設けられているため、装置が大型化し、か
つ電動式の駆動装置30を設置するための大きなスペー
スを必要とする。 (2)電動式の駆動装置30が渦巻きケーシング11の
外側に離れて設けられているため、モータ25の容量に
限度があり、中容量機以上には使用できない。 (3)減速機26の歯車、回転を往復動に変換する手段
27におけるボールねじ、ボールナット、揺動吸収手段
28などは、機械的接触による金属疲労などのため、使
用期間に限度がある。 (4)減速機26の歯車、回転を往復動に変換する手段
27におけるボールねじ、ボールナットなどは、摩耗、
錆び付きによる一定期間毎の交換、グリースの取替え、
トルクギャップの校正など面倒な定期点検が必要であ
る。 (5)機械的な伝達であるため、制御応答性をよくする
には精密な加工精度が要求される。また、機構各部にが
たつきが生じると、制御応答性に悪影響を及ぼす場合が
ある。
【0007】油圧式の問題点 (1)ポンプ、タンク、調圧装置などからなる圧油装置
を必要とするので、電動式よりさらに装置が大型化し、
かつ駆動装置を設置するための大きなスペースを必要と
する。 (2)油交換、オーリング交換、油洩れなどに対する定
期的な保守管理に手間がかかる。 (3)油を使用するので、資源や環境に対する問題があ
る。 (4)電動式と同様、機械的な伝達であるため、制御応
答性をよくするには精密な加工精度が要求される。ま
た、機構各部にがたつきが生じると、制御応答性に悪影
響を及ぼす場合がある。
を必要とするので、電動式よりさらに装置が大型化し、
かつ駆動装置を設置するための大きなスペースを必要と
する。 (2)油交換、オーリング交換、油洩れなどに対する定
期的な保守管理に手間がかかる。 (3)油を使用するので、資源や環境に対する問題があ
る。 (4)電動式と同様、機械的な伝達であるため、制御応
答性をよくするには精密な加工精度が要求される。ま
た、機構各部にがたつきが生じると、制御応答性に悪影
響を及ぼす場合がある。
【0008】本発明は、装置の設置スペースが小さく、
しかも電動方式でありながら、中容量機以上にも利用で
き、さらに制御応答性にも優れたものを得ることを目的
とする。
しかも電動方式でありながら、中容量機以上にも利用で
き、さらに制御応答性にも優れたものを得ることを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、ランナ14つ
き主軸13を、渦巻きケーシング11から吸い出し管1
5への水流により回転し、ガイドリング21に設けたガ
イドベーン16の開度で主軸13の回転速度を制御する
ようにした水車において、前記渦巻きケーシング11側
にモータの1次固定子36を設け、ガイドリング21側
にこのモータの回転子を設け、このモータは、1ないし
複数の駆動用誘導型リニアモータと、1ないし複数の位
置制御用パルス型モータとからなり、ガイドリング21
の外周に同心円状に配置して前記ガイドベーン16の開
閉を制御するようにしたことを特徴とする発電用水車の
ガイドベーン駆動装置である。
き主軸13を、渦巻きケーシング11から吸い出し管1
5への水流により回転し、ガイドリング21に設けたガ
イドベーン16の開度で主軸13の回転速度を制御する
ようにした水車において、前記渦巻きケーシング11側
にモータの1次固定子36を設け、ガイドリング21側
にこのモータの回転子を設け、このモータは、1ないし
複数の駆動用誘導型リニアモータと、1ないし複数の位
置制御用パルス型モータとからなり、ガイドリング21
の外周に同心円状に配置して前記ガイドベーン16の開
閉を制御するようにしたことを特徴とする発電用水車の
ガイドベーン駆動装置である。
【0010】
【作用】開度80%にせよとの指令が入力したものとす
ると、第1駆動用モータ33に交流電流が流れ、誘導型
回転子部40と一体のガイドリング21が移動を開始す
るので、ガイドベーン16を徐々に開放する。ガイドベ
ーン16の開度が目標値に達したら、その開度を保持す
る。このとき、第1駆動用モータ33と第2駆動用モー
タ34はともにオンして、正逆バランスしている状態で
開度を保持するとともに、位置制御用モータ35にも電
流を流す。開度が位置精度誤差範囲内かどうかを判断
し、誤差範囲を越えているとき、位置制御用モータ35
により0.5または1ステップずつ時計方向に移動す
る。逆に、すでに目標値を越えているときには、0.5
または1ステップずつ反時計方向に移動する。
ると、第1駆動用モータ33に交流電流が流れ、誘導型
回転子部40と一体のガイドリング21が移動を開始す
るので、ガイドベーン16を徐々に開放する。ガイドベ
ーン16の開度が目標値に達したら、その開度を保持す
る。このとき、第1駆動用モータ33と第2駆動用モー
タ34はともにオンして、正逆バランスしている状態で
開度を保持するとともに、位置制御用モータ35にも電
流を流す。開度が位置精度誤差範囲内かどうかを判断
し、誤差範囲を越えているとき、位置制御用モータ35
により0.5または1ステップずつ時計方向に移動す
る。逆に、すでに目標値を越えているときには、0.5
または1ステップずつ反時計方向に移動する。
【0011】ガイドベーン16を開度70%にせよの信
号が入力したものとすると、第1駆動用モータ33と第
2駆動用モータ34の電流値を減少するか、または第2
駆動用モータ34の電流値を増加することにより、ガイ
ドベーン16は水圧による自己閉鎖力、または自己閉鎖
力とモータとの合力で徐々に閉鎖する。変更後の目標値
70%に達したら、微小移動の制御をする。
号が入力したものとすると、第1駆動用モータ33と第
2駆動用モータ34の電流値を減少するか、または第2
駆動用モータ34の電流値を増加することにより、ガイ
ドベーン16は水圧による自己閉鎖力、または自己閉鎖
力とモータとの合力で徐々に閉鎖する。変更後の目標値
70%に達したら、微小移動の制御をする。
【0012】停止信号が入力したときは、1段閉鎖また
は2段閉鎖により閉鎖し、ガイドベーン16の開度が0
%になると、水車は停止する。
は2段閉鎖により閉鎖し、ガイドベーン16の開度が0
%になると、水車は停止する。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図1において、11は渦巻きケーシングで、この渦
巻きケーシング11の中心部分には、カバー12が固定
的に取付けられている。このカバー12の中心には、吸
い出し管15が設けられるとともに、ランナ14付きの
主軸13が回動自在に設けられ、この主軸13の他端に
は、図示しない発電装置が設けられている。
る。図1において、11は渦巻きケーシングで、この渦
巻きケーシング11の中心部分には、カバー12が固定
的に取付けられている。このカバー12の中心には、吸
い出し管15が設けられるとともに、ランナ14付きの
主軸13が回動自在に設けられ、この主軸13の他端に
は、図示しない発電装置が設けられている。
【0014】前記カバー12の外周縁近くの全周囲に、
複数個のガイドベーン16、例えば20度の中心角の間
隔で18個のガイドベーン16がベーン軸17によって
回動自在に設けられている。前記ベーン軸17には、第
1リンク18が連結固定され、この第1リンク18の他
端には、軸20によって第2リンク19が回動自在に連
結され、この第2リンク19の他端は、前記カバー12
の外周に回動自在に設けられたガイドリング21に軸2
2によって軸支されている。
複数個のガイドベーン16、例えば20度の中心角の間
隔で18個のガイドベーン16がベーン軸17によって
回動自在に設けられている。前記ベーン軸17には、第
1リンク18が連結固定され、この第1リンク18の他
端には、軸20によって第2リンク19が回動自在に連
結され、この第2リンク19の他端は、前記カバー12
の外周に回動自在に設けられたガイドリング21に軸2
2によって軸支されている。
【0015】前記渦巻きケーシング11の外側の前記ガ
イドリング21に臨ませた位置に、モータの1次固定子
36を設け、またガイドリング21側にこのモータの回
転子を設ける。このモータには、駆動用と、位置制御用
とがあり、図1(a)の例では、45度と135度の位
置に誘導型リニアモータからなる第1駆動用モータ33
が設けられ、225度と315度の位置に誘導型リニア
モータからなる第2駆動用モータ34が設けられ、0度
と180度の位置にパルス型リニアモータからなる位置
制御用モータ35が設けられている。
イドリング21に臨ませた位置に、モータの1次固定子
36を設け、またガイドリング21側にこのモータの回
転子を設ける。このモータには、駆動用と、位置制御用
とがあり、図1(a)の例では、45度と135度の位
置に誘導型リニアモータからなる第1駆動用モータ33
が設けられ、225度と315度の位置に誘導型リニア
モータからなる第2駆動用モータ34が設けられ、0度
と180度の位置にパルス型リニアモータからなる位置
制御用モータ35が設けられている。
【0016】前記第1駆動用モータ33と第2駆動用モ
ータ34は、図2に示すように、固定台37が渦巻きケ
ーシング11に固着され、この固定台37に鉄心38が
取付けられ、この鉄心38に巻線39が巻かれて、これ
ら固定台37、鉄心38、巻線39によって1次固定子
36が構成されている。また、前記鉄心38の端面にわ
ずかな間隙をおいて誘導型回転子部40が設けられてい
る。この誘導型回転子部40は、ガイドリング21の左
右に揺動する範囲が例えば10度であるとすると、巻線
39よりも10度分だけ長く形成する。前記第1駆動用
モータ33は正転用であり、また第2駆動用モータ34
は逆転用であるから、図示例ではそれぞれの巻線39の
巻き方向を互いに逆にしたが、両方共に同じ方向とし、
3相電源のU、V、Wの切換で正転と逆転を切換えるよ
うにしてもよい。
ータ34は、図2に示すように、固定台37が渦巻きケ
ーシング11に固着され、この固定台37に鉄心38が
取付けられ、この鉄心38に巻線39が巻かれて、これ
ら固定台37、鉄心38、巻線39によって1次固定子
36が構成されている。また、前記鉄心38の端面にわ
ずかな間隙をおいて誘導型回転子部40が設けられてい
る。この誘導型回転子部40は、ガイドリング21の左
右に揺動する範囲が例えば10度であるとすると、巻線
39よりも10度分だけ長く形成する。前記第1駆動用
モータ33は正転用であり、また第2駆動用モータ34
は逆転用であるから、図示例ではそれぞれの巻線39の
巻き方向を互いに逆にしたが、両方共に同じ方向とし、
3相電源のU、V、Wの切換で正転と逆転を切換えるよ
うにしてもよい。
【0017】前記位置制御用モータ35は、図3および
図5に示すように、1次固定子36は、固定台37、鉄
心38、巻線39の他に永久磁石42からなり、鉄心3
8の端面は歯車形をなし、また鉄心38と対峙するパル
ス型回転子部41も歯車形をなしている。前記パルス型
回転子部41は0.1〜1mm程度の等間隔で構成され
るが、説明の都合上1mm間隔とする。このパルス型回
転子部41の凸部と凹部に図5のようにNo.0から1
20までの番号付けたものとすると、前記鉄心38の凸
部は、ガイドベーン16の開度0%のとき、パルス型回
転子部41のNo.0、2、7、9、14.5、16.
5、21.5、23.5に対応させる。整数は、凸部ま
たは凹部に全部対応し、0.5は、凸部または凹部に半
分だけ対応しているものとする。
図5に示すように、1次固定子36は、固定台37、鉄
心38、巻線39の他に永久磁石42からなり、鉄心3
8の端面は歯車形をなし、また鉄心38と対峙するパル
ス型回転子部41も歯車形をなしている。前記パルス型
回転子部41は0.1〜1mm程度の等間隔で構成され
るが、説明の都合上1mm間隔とする。このパルス型回
転子部41の凸部と凹部に図5のようにNo.0から1
20までの番号付けたものとすると、前記鉄心38の凸
部は、ガイドベーン16の開度0%のとき、パルス型回
転子部41のNo.0、2、7、9、14.5、16.
5、21.5、23.5に対応させる。整数は、凸部ま
たは凹部に全部対応し、0.5は、凸部または凹部に半
分だけ対応しているものとする。
【0018】図6は、制御回路のブロック図であり、配
電盤45、演算部46、入力部47、メモリ48、ガイ
ドリングの位置センサ49、下限目標値の比較器50、
速度検出部51、目標値の検出部52、モータ電流値の
比較器53からなる。
電盤45、演算部46、入力部47、メモリ48、ガイ
ドリングの位置センサ49、下限目標値の比較器50、
速度検出部51、目標値の検出部52、モータ電流値の
比較器53からなる。
【0019】以上のような構成によるガイドベーン16
の開操作と閉操作の動作順序を図7および図8を用いて
説明する。 ・スタートから目標値に達するまでは、ループ1により
制御する。水車停止、ガイドベーン16の開度0%の状
態で配電盤45から「開度80%にせよ」との指令が入
力部47に入力したものとする。すると、演算部46を
介して第1駆動用モータ33の巻線39に3相交流電流
が流れ、巻線39をある方向、例えば図1(a)の時計
方向に励磁し、誘導型回転子部40と一体のガイドリン
グ21が移動を開始するので、第2リンク19、第1リ
ンク18を介してベーン軸17を回動し、ガイドベーン
16を徐々に開放する。
の開操作と閉操作の動作順序を図7および図8を用いて
説明する。 ・スタートから目標値に達するまでは、ループ1により
制御する。水車停止、ガイドベーン16の開度0%の状
態で配電盤45から「開度80%にせよ」との指令が入
力部47に入力したものとする。すると、演算部46を
介して第1駆動用モータ33の巻線39に3相交流電流
が流れ、巻線39をある方向、例えば図1(a)の時計
方向に励磁し、誘導型回転子部40と一体のガイドリン
グ21が移動を開始するので、第2リンク19、第1リ
ンク18を介してベーン軸17を回動し、ガイドベーン
16を徐々に開放する。
【0020】ガイドリング21が時計方向に回り出し、
ガイドベーン16が開き始めると、ガイドリングの位置
センサ49によりガイドリング21の周動速度が検出さ
れ、速度検出部51で制御信号として出力される。同時
に水圧の上昇、主軸13の回転数も検出される。ガイド
リング21の速度が速い場合、モータ電流値の比較器5
3からの出力で第2駆動用モータ34に電流を流し、ガ
イドリング21を反時計方向の力を与えてガイドリング
21の速度を調整する。ガイドリング21の速度が遅い
場合、モータ電流値の比較器53からの出力で第1駆動
用モータ33の電流を増加し、ガイドリング21の時計
方向の速度を速める。
ガイドベーン16が開き始めると、ガイドリングの位置
センサ49によりガイドリング21の周動速度が検出さ
れ、速度検出部51で制御信号として出力される。同時
に水圧の上昇、主軸13の回転数も検出される。ガイド
リング21の速度が速い場合、モータ電流値の比較器5
3からの出力で第2駆動用モータ34に電流を流し、ガ
イドリング21を反時計方向の力を与えてガイドリング
21の速度を調整する。ガイドリング21の速度が遅い
場合、モータ電流値の比較器53からの出力で第1駆動
用モータ33の電流を増加し、ガイドリング21の時計
方向の速度を速める。
【0021】・目標値での微小制御は、ループ2によ
る。ガイドベーン16の開度が目標値(例えば80%)
に達したら、その開度を保持する。このとき、第1駆動
用モータ33と第2駆動用モータ34はともにオンし
て、正逆バランスしている状態で、位置制御用モータ3
5にも電流を流す。開度を検出した後、位置精度誤差範
囲内かどうかを判断する。開度が誤差範囲を越えている
とき、例えば、図5の状態(鉄心38のNo.0と2が
パルス型回転子部41のNo.80と82に対峙状態)
で、まだ目標値まで達していないときには、鉄心38の
No.14.5と16.5を励磁してパルス型回転子部
41のNo.94と96に対峙させる。さらに移動しよ
うとするときには、鉄心38のNo.7と9を励磁して
パルス型回転子部41のNo.86と88に対峙させ
る。このように、鉄心38のNo.14.5と16.
5、No.7と9、No.21.5と23.5、No.
0と2の順序で励磁すれば0.5ステップずつ時計方向
に移動する。
る。ガイドベーン16の開度が目標値(例えば80%)
に達したら、その開度を保持する。このとき、第1駆動
用モータ33と第2駆動用モータ34はともにオンし
て、正逆バランスしている状態で、位置制御用モータ3
5にも電流を流す。開度を検出した後、位置精度誤差範
囲内かどうかを判断する。開度が誤差範囲を越えている
とき、例えば、図5の状態(鉄心38のNo.0と2が
パルス型回転子部41のNo.80と82に対峙状態)
で、まだ目標値まで達していないときには、鉄心38の
No.14.5と16.5を励磁してパルス型回転子部
41のNo.94と96に対峙させる。さらに移動しよ
うとするときには、鉄心38のNo.7と9を励磁して
パルス型回転子部41のNo.86と88に対峙させ
る。このように、鉄心38のNo.14.5と16.
5、No.7と9、No.21.5と23.5、No.
0と2の順序で励磁すれば0.5ステップずつ時計方向
に移動する。
【0022】逆に、図5の状態(鉄心38のNo.0と
2がパルス型回転子部41のNo.80と82に対峙状
態)で、すでに目標値を越えているときには、鉄心38
のNo.21.5と23.5を励磁してパルス型回転子
部41のNo.102と104に対峙させる。さらに移
動しようとするときには、鉄心38のNo.7と9を励
磁してパルス型回転子部41のNo.88と90に対峙
させ、以下、鉄心38のNo.14.5と16.5、N
o.0と5の順序で励磁すれば0.5ステップずつ反時
計方向に移動する。検出流量が変化しない限り、位置制
御用モータ35をオンして開度がよいかどうかを常に監
視する。
2がパルス型回転子部41のNo.80と82に対峙状
態)で、すでに目標値を越えているときには、鉄心38
のNo.21.5と23.5を励磁してパルス型回転子
部41のNo.102と104に対峙させる。さらに移
動しようとするときには、鉄心38のNo.7と9を励
磁してパルス型回転子部41のNo.88と90に対峙
させ、以下、鉄心38のNo.14.5と16.5、N
o.0と5の順序で励磁すれば0.5ステップずつ反時
計方向に移動する。検出流量が変化しない限り、位置制
御用モータ35をオンして開度がよいかどうかを常に監
視する。
【0023】・目標値を変更するときは、ループ3とル
ープ4による。流量の変化に対応した信号が配電盤45
から入力部47に常に送られてくる。ガイドベーン16
を開く場合には、スタート直後に戻り、起動時と同様の
制御をする。「ガイドベーン16を開度70%にせよ」
の信号が入力したものとすると、第1駆動用モータ33
と第2駆動用モータ34の電流値を減少することによ
り、ガイドベーン16は水圧による自己閉鎖力、または
自己閉鎖力とモータ34との合力により徐々に閉鎖す
る。閉鎖速度が速いときには、第2駆動用モータ34を
オフし、また遅いときには、第1駆動用モータ33をオ
フする。
ープ4による。流量の変化に対応した信号が配電盤45
から入力部47に常に送られてくる。ガイドベーン16
を開く場合には、スタート直後に戻り、起動時と同様の
制御をする。「ガイドベーン16を開度70%にせよ」
の信号が入力したものとすると、第1駆動用モータ33
と第2駆動用モータ34の電流値を減少することによ
り、ガイドベーン16は水圧による自己閉鎖力、または
自己閉鎖力とモータ34との合力により徐々に閉鎖す
る。閉鎖速度が速いときには、第2駆動用モータ34を
オフし、また遅いときには、第1駆動用モータ33をオ
フする。
【0024】・変更後の目標値70%に達したら、前記
ループ2により微小移動の制御をする。
ループ2により微小移動の制御をする。
【0025】・配電盤45から停止信号が入力したとき
は、入力ループ3を経てループ4で制御する。第1駆動
用モータ33の電流値を減少すると、ガイドベーン16
は水圧に基づく自己閉鎖力、または自己閉鎖力とモータ
34との合力により閉鎖する。このとき、前記同様、閉
鎖速度が速いときには、第2駆動用モータ34をオフ
し、また遅いときには、第1駆動用モータ33をオフす
る。ここで、ガイドベーン16を一定速度で一気に閉鎖
する、いわゆる1段閉鎖と、途中までは高速閉鎖し、途
中からゆっくりと閉鎖する、いわゆる2段閉鎖があり、
負荷遮断時の回転上昇率と水圧上昇率の関係により定め
られる。
は、入力ループ3を経てループ4で制御する。第1駆動
用モータ33の電流値を減少すると、ガイドベーン16
は水圧に基づく自己閉鎖力、または自己閉鎖力とモータ
34との合力により閉鎖する。このとき、前記同様、閉
鎖速度が速いときには、第2駆動用モータ34をオフ
し、また遅いときには、第1駆動用モータ33をオフす
る。ここで、ガイドベーン16を一定速度で一気に閉鎖
する、いわゆる1段閉鎖と、途中までは高速閉鎖し、途
中からゆっくりと閉鎖する、いわゆる2段閉鎖があり、
負荷遮断時の回転上昇率と水圧上昇率の関係により定め
られる。
【0026】・ガイドベーン16の開度が0%になる
と、水車は停止する。
と、水車は停止する。
【0027】前記図1の実施例では、2台の第1駆動用
モータ33、2台の第2駆動用モータ34、2台の位置
制御用モータ35を設けた場合について説明したが、さ
らに大きな容量機に使用する場合には、図4に示すよう
に、ガイドリング21をさらに直角に延長して誘導型回
転子部40とパルス型回転子部41を形成し、かつ、固
定台37もそれに応じて延長して1次固定子36を多重
に取付けるようにしてもよい。また、渦巻きケーシング
11の同一面だけでなく、ガイドベーン16の他面のベ
ーン軸17側にもガイドリング21を設けて、第1リン
ク18、第2リンク19を介して連結し、このガイドリ
ング21に誘導型回転子部40とパルス型回転子部41
を取付け、この1次固定子36に対峙して1次固定子3
6を設けるようにしてもよい。
モータ33、2台の第2駆動用モータ34、2台の位置
制御用モータ35を設けた場合について説明したが、さ
らに大きな容量機に使用する場合には、図4に示すよう
に、ガイドリング21をさらに直角に延長して誘導型回
転子部40とパルス型回転子部41を形成し、かつ、固
定台37もそれに応じて延長して1次固定子36を多重
に取付けるようにしてもよい。また、渦巻きケーシング
11の同一面だけでなく、ガイドベーン16の他面のベ
ーン軸17側にもガイドリング21を設けて、第1リン
ク18、第2リンク19を介して連結し、このガイドリ
ング21に誘導型回転子部40とパルス型回転子部41
を取付け、この1次固定子36に対峙して1次固定子3
6を設けるようにしてもよい。
【0028】前記実施例では、モータは、駆動用として
誘導型リニアモータを用い、また位置制御用としてパル
ス型リニアモータを用いたが、駆動用として同期型リニ
アモータを用いよく、また位置制御用として直流型リニ
アモータを用いてもよい。
誘導型リニアモータを用い、また位置制御用としてパル
ス型リニアモータを用いたが、駆動用として同期型リニ
アモータを用いよく、また位置制御用として直流型リニ
アモータを用いてもよい。
【0029】前記実施例では、駆動用としての第1駆動
用モータ33と第2駆動用モータ34は、巻線39の巻
き方向により正転用と逆転用としたが、同一方向に巻い
て、3相電源の切換により正転用と逆転用として作用せ
しめるようにしてもよい。
用モータ33と第2駆動用モータ34は、巻線39の巻
き方向により正転用と逆転用としたが、同一方向に巻い
て、3相電源の切換により正転用と逆転用として作用せ
しめるようにしてもよい。
【0030】
【発明の効果】本発明は、以上のように構成したので、
電動式の駆動装置30でありながら以下の特有な効果を
有する。 (1)電動式の駆動装置30が渦巻きケーシング11に
直接取付けられているため、装置の小型化が可能とな
り、かつ電動式の駆動装置30を設置するための余分な
スペースを必要としない。ポンプ、タンク、調圧装置な
どの圧油装置を必要としないので、特に、油圧式に比較
して効果が大きい。 (2)モータを渦巻きケーシング11の外側に直接、か
つ多数個設けることができるため、水車の容量に応じて
設置でき、小容量機はもちろん、中容量機以上にも充分
使用できる。
電動式の駆動装置30でありながら以下の特有な効果を
有する。 (1)電動式の駆動装置30が渦巻きケーシング11に
直接取付けられているため、装置の小型化が可能とな
り、かつ電動式の駆動装置30を設置するための余分な
スペースを必要としない。ポンプ、タンク、調圧装置な
どの圧油装置を必要としないので、特に、油圧式に比較
して効果が大きい。 (2)モータを渦巻きケーシング11の外側に直接、か
つ多数個設けることができるため、水車の容量に応じて
設置でき、小容量機はもちろん、中容量機以上にも充分
使用できる。
【0031】(3)機械的可動部分がほとんどないの
で、長期間の使用に耐えられる。 (4)摩耗したり、錆びついたりする部分がなく、また
油交換、オーリング交換、油洩れなどもないので、定期
点検その他のメンテナンスが不必要である。 (5)機械的な伝達がないので、制御応答性がよい。 (6)油を使用しないので、資源や環境に対する問題が
ない。
で、長期間の使用に耐えられる。 (4)摩耗したり、錆びついたりする部分がなく、また
油交換、オーリング交換、油洩れなどもないので、定期
点検その他のメンテナンスが不必要である。 (5)機械的な伝達がないので、制御応答性がよい。 (6)油を使用しないので、資源や環境に対する問題が
ない。
【図1】本発明による発電用水車のガイドベーン駆動装
置の一実施例を示すもので、(a)は一部省略した正面
図、(b)は縦断面図である。
置の一実施例を示すもので、(a)は一部省略した正面
図、(b)は縦断面図である。
【図2】第1駆動用モータ33、第2駆動用モータ34
の説明図である。
の説明図である。
【図3】位置制御用モータ35の説明図である。
【図4】本発明による発電用水車のガイドベーン駆動装
置の他の実施例を示す縦断面図である。
置の他の実施例を示す縦断面図である。
【図5】位置制御用モータ35の展開説明図である。
【図6】制御回路のブロック図である。
【図7】本発明による作用の流れ図である。
【図8】ガイドベーン16の動作説明図である。
【図9】従来の電動式の駆動装置30の正面図である。
11…渦巻きケーシング、12…カバー、13…主軸、
14…ランナ、15…吸い出し管、16…ガイドベー
ン、17…ベーン軸、18…第1リンク、19…第2リ
ンク、20…軸、21…ガイドリング、22…軸、23
…駆動アーム、24…駆動軸、25…モータ、26…減
速機、27…回転を往復動に変換する手段、28…揺動
吸収手段、29…スライド軸、30…電動式の駆動装
置、33…第1駆動用モータ、34…第2駆動用モー
タ、35…位置制御用モータ、36…1次固定子、37
…固定台、38…鉄心、39…巻線、40…誘導型回転
子部、41…パルス型回転子部、42…永久磁石、45
…配電盤、46…演算部、47…入力部、48…メモ
リ、49…ガイドリングの位置センサ、50…下限目標
値の比較器、51…速度検出部、52…目標値の検出
部、53…モータ電流値の比較器。
14…ランナ、15…吸い出し管、16…ガイドベー
ン、17…ベーン軸、18…第1リンク、19…第2リ
ンク、20…軸、21…ガイドリング、22…軸、23
…駆動アーム、24…駆動軸、25…モータ、26…減
速機、27…回転を往復動に変換する手段、28…揺動
吸収手段、29…スライド軸、30…電動式の駆動装
置、33…第1駆動用モータ、34…第2駆動用モー
タ、35…位置制御用モータ、36…1次固定子、37
…固定台、38…鉄心、39…巻線、40…誘導型回転
子部、41…パルス型回転子部、42…永久磁石、45
…配電盤、46…演算部、47…入力部、48…メモ
リ、49…ガイドリングの位置センサ、50…下限目標
値の比較器、51…速度検出部、52…目標値の検出
部、53…モータ電流値の比較器。
フロントページの続き (72)発明者 生田目 修三 神奈川県横浜市港北区新吉田町2940番地 日本工営株式会社横浜事業所内 (72)発明者 松井 真 神奈川県横浜市港北区新吉田町2940番地 日本工営株式会社横浜事業所内 (72)発明者 小池 秀明 神奈川県横浜市港北区新吉田町2940番地 日本工営株式会社横浜事業所内
Claims (6)
- 【請求項1】 ランナ14つき主軸13を、渦巻きケー
シング11から吸い出し管15への水流により回転し、
ガイドリング21に設けたガイドベーン16の開度で主
軸13の回転速度を制御するようにした水車において、
前記渦巻きケーシング11側にモータの1次固定子36
を設け、ガイドリング21側にこのモータの回転子を設
けて前記ガイドベーン16の開閉を制御するようにした
ことを特徴とする発電用水車のガイドベーン駆動装置。 - 【請求項2】 モータは、1ないし複数の駆動用誘導型
リニアモータと、1ないし複数の位置制御用パルス型モ
ータとからなり、ガイドリング21の外周に同心円状に
配置してなることを特徴とする請求項1記載の発電用水
車のガイドベーン駆動装置。 - 【請求項3】 モータは、駆動用としての誘導型リニア
モータまたは同期型リニアモータと、位置制御用として
のパルス型リニアモータまたは直流型リニアモータとか
らなり、ガイドリング21の外周に同心円状に配置して
なることを特徴とする請求項2記載の発電用水車のガイ
ドベーン駆動装置。 - 【請求項4】 複数の駆動用誘導型リニアモータは、正
転用と逆転用からなることを特徴とする請求項1記載の
発電用水車のガイドベーン駆動装置。 - 【請求項5】 複数の駆動用誘導型リニアモータは、3
相電源の切換により正転用と逆転用として作用せしめる
ようにしたことを特徴とする請求項2記載の発電用水車
のガイドベーン駆動装置。 - 【請求項6】 モータは、位置制御用としてのパルス型
リニアモータまたは直流型リニアモータとからなること
を特徴とする請求項1記載の発電用水車のガイドベーン
駆動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6188907A JPH0828425A (ja) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | 発電用水車のガイドベーン駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6188907A JPH0828425A (ja) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | 発電用水車のガイドベーン駆動装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0828425A true JPH0828425A (ja) | 1996-01-30 |
Family
ID=16231980
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6188907A Pending JPH0828425A (ja) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | 発電用水車のガイドベーン駆動装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0828425A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014169767A (ja) * | 2013-03-05 | 2014-09-18 | Hitachi Automotive Systems Ltd | モータの駆動装置 |
DE102021115286A1 (de) | 2021-06-14 | 2022-04-28 | Voith Patent Gmbh | Wasserkraftmaschine mit einem Leitapparat |
-
1994
- 1994-07-19 JP JP6188907A patent/JPH0828425A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014169767A (ja) * | 2013-03-05 | 2014-09-18 | Hitachi Automotive Systems Ltd | モータの駆動装置 |
DE102021115286A1 (de) | 2021-06-14 | 2022-04-28 | Voith Patent Gmbh | Wasserkraftmaschine mit einem Leitapparat |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041021 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041109 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050308 |