[发明专利]潜水式发电机

说明书

技术领域

本发明涉及潜水式发电机。

背景技术

在专利文献1中公开了具备相对旋转的内外电枢，驱动内外电枢相对旋转的螺旋桨，以及收容电枢的壳体的潜水式发电机，其特征在于，具备具有前后两级的外侧旋转电枢和内侧固定电枢的发电机构，向互为相反的方向旋转、驱动前后两级的外侧旋转电枢向互为相反的方向旋转的前后两级的螺旋桨，以及将前后两级的内侧固定电枢相对于外部环境密闭地收容的壳体，经由系留索连结在置于水底的锚上，以潜水状态置于水流中工作，作用在潜水式发电机上的浮力大于作用在潜水式发电机上的重力。

在作用在专利文献1的潜水式发电机上的重力大于浮力的情况下，该潜水式发电机通过从水面上或者水面上方的构造物延伸的系留索或者支撑部件系留在水中。

专利文献1：日本国特开2007－016786号公报。

在上述的潜水式发电机中，由于被前级螺旋桨驱动而旋转的前级外侧旋转电枢和被后级螺旋桨驱动而旋转的后级外侧旋转电枢不是动作卡合，所以当在发电时外加在前级外侧旋转电枢所对峙的前级内侧固定电枢上的转矩，和在发电时外加在后级外侧旋转电枢所对峙的后级内侧固定电枢上的转矩相互在力学以及电磁学上是独立的，两转矩的大小未必一致。因此，上述的潜水式发电机不能够稳定地系留在水中。

发电机构的启动电压与旋转电枢切割磁场的速度成比例。在潜水式发电机中，根据抑制螺旋桨气穴的发生的观点，必须要抑制螺旋桨旋转速度的上升。因此，在对峙的外侧旋转电枢和内侧固定电枢的组分别独立地配设的上述潜水式发电机中，为了得到高启动电压、或者为了得到电气的高效率，必须要安装増速齿轮或滑轮机构，将螺旋桨的旋转増速后向外侧旋转电枢传递，导致了发电机的大型化。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种在水中外加比浮力大的重力的潜水式发电机，能够稳定地在水中系留，并且不会导致大型化地得到高启动电压和高效率。

为了解决上述课题，在本发明中提供一种潜水式发电机，具备相对旋转的内外电枢，驱动内外电枢相对旋转的螺旋桨，和收容电枢的壳体，其特征在于，具备内外双层旋转电枢形发电机构和一组的螺旋桨，其中，内外双层旋转电枢形发电机构具有外侧旋转电枢和与外侧旋转电枢对峙并向与外侧旋转电枢相反的方向旋转的内侧旋转电枢，使一组的螺旋桨的轴心一致地配设，螺旋桨的桨叶相对于轴心的延伸方向的扭转方向为互为相反的方向，前述一组的螺旋桨的一方连结在前述内外的旋转电枢的一方上，前述一组的螺旋桨的另一方连结在前述内外的旋转电枢的另一方上，进而具备将内外双层旋转电枢形发电机构相对于外部环境密闭地收容的壳体，以潜水状态置于水流中工作，在工作时，作用在潜水式发电机上的重力W大于作用在潜水式发电机上的浮力F，在子午面（包含螺旋桨旋转轴的竖直面）上观察，作用在潜水式发电机上的前述重力W、前述浮力F、和水流中作用在潜水式发电机上的阻力D形成的旋转力矩之和为零的旋转力矩中心存在于壳体上。

在本发明所涉及的潜水式发电机中，由于在发电中作用在内外双层旋转电枢上的相反转矩的大小根据运动的第3法则（作用反作用）而在力学以及电磁学上一致，进而作用在由内侧旋转电枢和与该电枢连结的螺旋桨所形成的内侧旋转系统、和作用在由外侧旋转电枢和与该电枢连结的螺旋桨所形成的外侧旋转系统上的相反扭矩一致而抵消，所以在壳体上根本不发生作为反作用的转矩。因此，本发明所涉及的潜水式发电机与发电量或流速无关，不会引起壳体绕螺旋桨轴心的旋转，能够稳定地系留在水中。

在本发明所涉及的潜水式发电机中，由于在子午面上观察，旋转力矩中心存在于壳体上，所以通过在穿过旋转力矩中心而与子午面正交的轴线上通过某种机构支撑壳体，能够将潜水式发电机稳定地保持在水中。

在本发明所涉及的潜水式发电机中，由于使轴心一致地配设并且桨叶相对于轴心的延伸方向的扭转方向为互为相反的方向的一组螺旋桨向互为相反的方向旋转，驱动内外旋转电枢向互为相反的方向旋转，所以能够抑制螺旋桨的旋转速度的上升，使内外旋转电枢的相对旋转速度上升，增加内外旋转电枢切割磁场的速度，其结果，不会导致増速齿轮或滑轮机构的配设等产生的大型化，与以往的潜水式发电机相比，能够得到高启动电压和高效率。另一方面，由于内外旋转电枢切割磁场的速度比以往的潜水式发电机大，所以在使启动电压与以往的潜水式发电机同等的情况下，由于电枢的绕组数减少、形成同步发电机的电枢的永久磁铁的小型化、电枢的旋转半径减小等，与以往的潜水式发电机相比，能够使发电机小型化。还能够使螺旋桨的旋转速度降低，防止气穴。