JPH01133564A - 超電導回転電機の回転子及びその製造方法 - Google Patents

超電導回転電機の回転子及びその製造方法

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JPH01133564A
JPH01133564A JP62291360A JP29136087A JPH01133564A JP H01133564 A JPH01133564 A JP H01133564A JP 62291360 A JP62291360 A JP 62291360A JP 29136087 A JP29136087 A JP 29136087A JP H01133564 A JPH01133564 A JP H01133564A
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JP
Japan
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superconducting
slot
insulating material
mounting shaft
coil
Prior art date
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Application number
JP62291360A
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English (en)
Inventor
Akinori Ueda
明紀 上田
Kenji Kataoka
片岡 憲二
Toshiki Hirao
平尾 俊樹
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は超電導回転電機の回転子、特に超電導界磁コ
イルをコイル取付軸に保持する構造に関するものである
〔従来の技術〕
従来この種の一般的な回転子として例えば特開昭61−
18346号公報に開示された第3図に示すものがあっ
た。第3図において、(1)はトルクチューブ、(2)
はトルクチューブ+11の中央部を形成するコイル取付
軸、(3)はコイル取付軸(2)に固定されている超電
導界磁コイル、(4)はトルクチューブ+11とコイル
取付軸(2)を囲繞する常温ダンパ、(5)はこの常温
ダンパ(4)とコイル取付軸(2)の間に配設されてい
る低温ダンパ、(6)及び(7)はコイル取付軸(2)
のそれぞれ外周部及び側面部に取り付けられたヘリウム
外筒及びヘリウム端板、(8)及び(9)はそれぞれ駆
動側2反駆動側端部軸、 QIllはこれらの端部軸(
81,+91を軸支する軸受、aυは界磁電流供給用の
スリップリング、a3はトルクチューブ(11に形成或
いは配置されている熱交換器、■は側部輻射シールド、
 04+は真空部である。
上記構成からなる超電導回転電機の回転子においては、
コイル取付軸(2)に配置されている超電導界磁コイル
(3)を極低温に冷却することにより5電気砥抗を零の
状態とし、励M1損失をなくすことにより、この超電導
界磁コイル(3)に強力な界磁を発生させ2固定子(図
示せず)に交流電力を発生させる。この超電導界磁コイ
ル(3)を極低温に冷却。
保持するために液体ヘリウムを反駆動側端部軸(9)の
中央部から導入管(図示せず)を通じ、ヘリウム外筒(
6)、ヘリウム端板(7)により形成される液体ヘリウ
ム容器部に供給する一方1回転子内部を真空部0旬によ
り高真空に保つと共に、極低温の超電導界磁コイル(3
)及びコイル取付軸(2)に回転トルクを伝えるトルク
チューブ(1)を薄肉円筒とし、且つ熱交換器(2)を
設け、このトルクチューブfl)を通じ極低温部に侵入
する熱を極力減らす構造が最も一般的である。さらに、
側面からの輻射により侵入する熱を低減するため、側部
輻射シールドαlが設けられている。
一方、常温ダンパ(4)及び低温ダンパ(5)は、固定
子からの高調波磁界をシールドし、超電導界磁コイル(
3)を保護すると共に、電力系統のしよう乱による回転
子振動を減衰させる機能を有する一方。
常温ダンパ(4)は真空外筒としての機能、低温ダンパ
(5)はヘリウム容器部への輻射シールドとしての機能
を兼ねる方式が一般的である。尚、第1図においては1
回転子内部のヘリウム導入、排出系を構成する配管類及
び回転子に接続されているヘリウム導入、排出装置は省
略している。
第4図は第3図のIV−IV線における断面図断面図を
示し、第4図において、(2)はコイル取付軸、(3)
は超電導界磁コイル、0りは楔、 01はコイル取付軸
(2)の表面に軸方向に形成されたスロット。
Olはスロット内絶縁スペーサ、 01は上部絶縁スペ
ーサである。この構成において、超電導界磁コイル(3
)は、A−A線を取り巻くように巻回しており。
従って、A−A線を極中心として強力な界磁を発生する
。喫α9は超電導界磁コイル(3)をスロットal内に
堅固に保持するように打ち込まれている。
第5図はコイル取付軸端部を示す斜視図、第6図は第5
図のVr−Vr線における断面図であり、第5図、第6
図において、(2)はコイル取付軸、(3)は超電導界
磁コイル、 Qlはコイル取付軸(2)に形成され、超
電導界磁コイル(3)を収納するスロット、αすはスロ
ッ) Q8)に挿着され、超電導界磁コイル(3)を堅
固に保持する模である。Qlはスロット内絶縁スペーサ
、 12mは上部絶縁スペーサ、 (21)は下部絶縁
スペーサ、 (22)はコイル取付軸(2)のスロット
O1とコイル取付軸(2)の軸中心内部の液体ヘリウム
の液溜め部(図示せず)とに連通して設けられたヘリウ
ム流通孔である。
スロット081はコイル取付軸(2)の軸表面に軸方向
に沿った直線スロット、軸両端部で円周方向に沿ったア
ークスロット、その直線スロットとアークスロットとに
連設するコーナスロットにより構成されている。したが
って、喫0りはそれらスロットに応じた形状とし、スロ
ットα鴫内に超電導界磁コイル(3)を収納した後、ス
ロットα曖に喫09を挿着して超電導界磁コイル(3)
を堅固に保持している。
このような回転子に使用される超電導界磁コイルとして
は例えば特開昭57−186960号公報に開示された
ものがあり、その構成を第7図に示す0図において、(
3)は超電導界磁コイル、(3a)は複数の超電導素線
を撚り線等により成形された超電導線であり、複数列、
複数層巻回されている。 (23)はこれら超電導線(
3a)の列間に挿入された列間絶縁、(24)は超電導
線(3a)の眉間に挿入された眉間絶縁である。尚、超
電導界磁コイル(3)は、超電導線(3a)を1本持ち
で、かつ超電導線(3a)列間には列間絶縁(23)を
、超電導線(3a)の眉間には眉間絶縁(24)をそれ
ぞれ挿入しながら巻回し、巻回後はエポキシ樹脂で処理
してモールド状に形成され、超電導線(3a)の短絡防
止がなされている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら上述した従来装置では、超電導界磁コイル
(3)を堅固に保持する模αりはスロット0曖の各形状
に応じた形状とする必要があり、特にコイル取付軸(2
)の軸両端部に配置された模09の形状は複雑な形状と
なりその製作加工並びに打ち込み作業に多大の労力を要
していた。また、超電導界磁コイル(3)の冷却がその
外周面からしか冷却されない構造となっており、超電導
界磁コイル(3)内部の超電導&1(3a)で発熱した
場合、超電導線(3a)の熱は列間絶縁(23)、層間
絶縁(24)、また他の超電導線(3a)を介した熱伝
導を経て超電導界磁コイル(3)外周のヘリウムで冷却
されて除去されることになり、冷却効果が悪く、超電導
線(3a)の温度が上昇し、超電導破壊(クエンチ)を
生ずる問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たものであり、多大の労力を要することなく超電導界磁
コイルを堅固に保持できると共に冷却効果を高め超電導
破壊を生ずることのない超電導回転電機の回転子を提供
することを目的とする。C問題点を解決するための手段
〕 この発明に係る超電導回転電機の回転子は、超電導界磁
コイルの超電導線の幅方向がスロットの幅方向に沿うよ
う半径方向に積層されて超電導線群を複数形成し、超電
gL線群間に半径方向の冷却路を形成する絶縁材を挿着
し、超電導界磁コイルの外周側に上部絶縁材を配設し、
超電導界磁コイルとコイル取付軸のスロット壁面との間
にスロット内絶縁材を装着して冷媒の冷却路を形成し、
コイル取付軸の外周側に円筒体を嵌着して上部絶縁材を
介して超電導界磁コイルをスロット内に堅固に保持する
ようにしたものである。
〔作用〕
この発明における超電導回転電機の回転子は。
超電導界磁コイルをスロット内に装着した後、コイル取
付軸の外周側に円筒体を嵌着させて超電導界磁コイルを
スロット内に堅固に保持する。又。
各冷却路を冷媒が流通して超電導界磁コイルを冷却する
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図に基づいて説明する。第
1図〜第3図において、(2)はコイル取付軸、 (2
a)はコイル取付軸(2)の外周部に形成された冷媒で
ある液体ヘリウムの冷却路、 Qlはスロット。
(22)はヘリウム流通孔、 (25)はスロットα樽
内に装着された超電導界磁コイルであり、超電導線(2
5a)がその幅方向がスロットaI6の幅方向に沿うよ
う半径方向に積層されて超電導線群(25A)を形成し
この超電導線群(25A)をスロッ) 01の幅方向に
復数設けている。 (26)はこれら超電導線群(25
A)間に挿着され、半径方向の冷却路(27)を形成す
る絶縁材、 (2B)は超電導界磁コイル(25)とス
ロット011底面との間に装着された下部絶縁材であり
、ヘリウム流通孔(22)と連設する軸方向に延在する
冷却路(28a)  と、この冷却路(28a)  と
連設する半径方向の冷却路(28b)と、この冷却路(
28b)と連設する周方向の冷却路(28c)が形成さ
れており、冷却路(27)とヘリウム流通孔(22)と
はこれら冷却路(28a) 。
(28b) 、 (28c)を介して連設されている。
 (29)は超電導界磁コイル(25)の外周側に配設
され1例えば超電導界磁コイル(25)に樹脂含浸して
硬化させることにより固持される上部絶縁材であり、コ
イル取付軸(2)の冷却路(2a)と連設する周方向の
冷却路(29a)  と、この冷却路(29a)  と
連設する軸方向の冷却路(29b)  と、この冷却路
(29b)  と連設する周方向の冷却路(29c)が
形成されており、冷却路(2a)と冷却路(27)とは
これら冷却路(29a) 、 (29b) 。
(29c)を介して連設されている。 (30)は超電
導界磁コイル(25)とスロットαl壁面との間に装着
されたスロット内絶縁材であり、冷却路(30a)が形
成されている。(31)はコイル取付軸(2)の外周側
に例えば焼嵌め等により嵌着され、スロットQ81内に
装着された超電導界Ellコイル(25)を上部絶縁材
(29)を介してスロット0呻内に堅固に保持する円筒
体である。
次に動作について説明する。コイル取付軸(2)のスロ
ットO1の底面に下部絶縁材(27) 、スロット0田
の両壁面にスロット内絶縁材(29)を装着する。次い
で、超電導線(25a)に薄い絶縁シート(図示せず)
を挿着した超電導線群(25A)を複数形成し。
超電導線群(25A)間に絶縁材(26)を挿着して半
径方向の冷却路(27)を形成して超電導界磁コイル(
25)をスロットO1内に装着する。そして、超電導界
磁コイル(25)に樹脂含浸を施し超電導界磁コイル(
25)の外周側に上部絶縁材(29)を配設する。樹脂
を適宜の粘度に調整することにより隣接する相互間は密
着状態に保持される。樹脂の硬化は回転加熱により行う
が、その加熱硬化時に冷却路からは樹脂が流出し、超電
導線(25a)間あるいは超電導&1l(25a)と上
部絶縁材(29)等の密着した部分へ浸透した樹脂は表
面張力作用のため流出しない。
従って超電導界磁コイル(25)の固定が堅固となり上
部絶縁材(29)の固定もできる。硬化後、コイル取付
軸(2)の外周面を旋盤により加工した後、コイル取付
軸(2)の外周側に円筒体(31)を焼嵌めにより嵌着
して超電導界磁コイル(25)を上部絶縁材(29)を
介してスロッ) Qll内に堅固に保持する。
以上のように円筒体(31)をコイル取付軸(2)の外
周側に焼嵌めにより嵌着することによって超電導界磁コ
イル(25)をスロットQ81内に堅固に保持できるの
で)従来のような形状の複雑な8IQ!9を全く使用し
なくてよくその製作加工並びに打ち込み作業が皆無なる
。又、82Q!9をスロットQl内に挿着するための横
溝も不要となる。さらに、tJQ51を省略したこによ
り、その厚さ寸法分外径を小さくすることができ、しか
も超電導界磁コイル(25)の極脂硬化後にコイル取付
軸(2)の外表面を加工するようにしたので、コイル高
さの調整作業が不要となる。
又、超電導界磁コイル(25)の超電導線(25a)の
冷却は次のようにして行われる。コイル取付軸(2)の
外周部に形成した冷却路(2a)を通じて液体ヘリウム
が供給されスロット内絶縁材(30)によって形成され
た半径方向の冷却路(30a) 、と上部絶縁材(29
)の冷却路(29a) に流入する。冷却路(29a)
に流入した液体ヘリウムは冷却路(29b)に流入して
冷却路(29c)を経て絶縁材(26)によって形成さ
れた超電導線群(25A)間の冷却路(27)に流入す
る。
これら冷却路(27)、 (30a)を液体ヘリウムが
流通することにより超電導線(25a)が冷却される。
超電導線(25a)を冷却した後の液体ヘリウムは冷却
路(28c) 、 (28b) 、 (28a)を経て
ヘリウム流通孔(22)に流出する。
尚、上記実施例では超電導線(25a)の間に薄い絶縁
シートを挿着した場合についても述べたが。
超電導線(25a)に薄い絶縁材を巻回してもよく。
又絶縁テープによりスパイラル状に巻回してもよい。
又、上記実施例は超電導界磁コイルを樹脂含浸する場合
について述べたが、絶縁材あるいは絶縁テープに樹脂を
含浸して半硬化状とし、それら絶縁材あるいは絶縁テー
プを超電導線に巻回した後に硬化させて超電導界磁コイ
ルをスロット内に堅固に保持させるようにしてもよい。
゛ また、上記実施例では上部絶縁材(29) 、下部
絶縁材(28)に形成した冷却路は種々の形状のものと
したが、上部絶縁材(29)においては冷却路(2a)
と冷却路(27)を連設する冷却路であればよく、下部
絶縁材(28)においては冷却路(27)とヘリウム流
通孔(22)を連設する冷却路であればよい。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明した通り、超電導界磁コイルの超電
導線の幅方向がスロットの幅方向に沿うよう半径方向に
積層されて超電導線群を複数形成し、超電導線群間に半
径方向の冷却路を形成する絶縁材を挿着し、その冷却路
を冷媒が流通することにより超電導線を冷却することが
でき、冷却効果が向上し、超電導破壊を生ずることがな
く信頼性が向上する。又、コイル取付軸のスロット内に
装着された超電導界磁コイルをコイル取付軸の外周側に
嵌着した円筒体により堅固に保持するようにしたので、
複雑な形状の模を全く使用しなくてよくその製作加工並
びに打ち込み作業が皆無となり1作業性が著しく向上す
ると共に経済的にも優れた効果が得られる。又、スロッ
ト内に装着された超電導界磁コイルを樹脂硬化させて上
部絶縁材を固定し、コイル取付軸の外表面を加工した後
コイル取付軸の外周側に円筒体を嵌着させて超電導界磁
コイルを堅固に保持するようにしたので。
超電導界磁コイルのスロット内でのコイル高さ調整を不
要とすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による超電導回転電機の回
転子における超電導界磁コイルを示す断面図、第2図は
第1図のn−n線における断面図、第3図は従来の一般
的な超電導回転電機の回転子を示す縦断面図、第4図は
第3図のV−V線における断面図、第5図は従来のコイ
ル取付軸端部を示す斜視図、第6図は第5図のVl−V
l線における断面図、第7図は従来の超電導界磁コイル
を示す断面図である。 図において、(2)はコイル取付軸、(2a)は冷却路
、0樽はスロット、(25)は超電導界磁コイル、(2
5a)は超電導線、(25A)は超電導線群、(26)
は絶縁材、(27)は冷却路、(28)は下部絶縁材、
(29)は上部絶縁材、(30)はスロット内絶縁材、
(31)は円筒体である。 尚、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)外周部に冷媒の冷却路が形成されたコイル取付軸
    、このコイル取付軸に形成されたスロット、このスロッ
    ト内に装着され、超電導線の幅方向が上記スロットの幅
    方向に沿うよう配設し上記超電導線を半径方向に積層し
    た超電導群を複数群有する超電導界磁コイル、上記超電
    導界磁コイルの超電導線群間に挿着され、半径方向の冷
    却路を形成する絶縁材、上記超電導界磁コイルと上記ス
    ロット底面との間に装着され、上記超電導線群間に形成
    された冷却路と連設する冷却路が形成された下部絶縁材
    、上記超電導界磁コイルと上記スロット壁面との間に装
    着され、冷媒の冷却路が形成されたスロット内絶縁材、
    上記超電導界磁コイルの外周側に装着され、上記コイル
    取付軸の冷却路と上記超電導線群間の冷却路と連設する
    冷却路が形成された上部絶縁材、上記コイル取付軸の外
    周側に嵌着され、上記スロットに内に装着された上記超
    電導界磁コイルを上記上部絶縁材を介して上記スロット
    内に堅固に保持する円筒体を備えたことを特徴とする超
    電導回転電機の回転子。
  2. (2)超電導線間に薄い絶縁シートが挿着されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の超電導回転
    電機の回転子。
  3. (3)超電導線に薄い絶縁材が巻回されていることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の超電導回転電機の
    回転子。
  4. (4)超電導線に絶縁材がスパイラル状に巻回されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の超電導
    回転電機の回転子。
  5. (5)超電導線に樹脂が含浸された半硬化状の絶縁テー
    プが巻回されたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の超電導回転電機の回転子。
  6. (6)コイル取付軸のスロット内に装着された超電導線
    が半径方向に積層された超電導線群を複数群有する超電
    導界磁コイルを樹脂含浸して硬化させて上部絶縁材を固
    定し、上記コイル取付軸の外周面を加工した後、上記コ
    イル取付軸の外周側に円筒体を嵌着させて上記超電導界
    磁コイルを上記スロット内に上記上部絶縁材を介して堅
    固に保持するようにしたことを特徴とする超電導回転電
    機の回転子の製造方法。
  7. (7)コイル取付軸のスロット内に装着された超電導線
    が半径方向に積層された超電導線群を複数群有する超電
    導界磁コイルに巻回された樹脂が含浸され半硬化状から
    なる絶縁材又は絶縁テープを硬化させて上部絶縁材を固
    定し、上記コイル取付軸の外周面を加工した後、上記コ
    イル取付軸の外周側に円筒体を嵌着させて上記超電導界
    磁コイルを上記スロット内に上記上部絶縁材を介して堅
    固に保持するようにしたことを特徴とする超電導回転電
    機の回転子の製造方法。
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