JPH01157263A - 超電導回転電機の回転子 - Google Patents
超電導回転電機の回転子Info
- Publication number
- JPH01157263A JPH01157263A JP62314208A JP31420887A JPH01157263A JP H01157263 A JPH01157263 A JP H01157263A JP 62314208 A JP62314208 A JP 62314208A JP 31420887 A JP31420887 A JP 31420887A JP H01157263 A JPH01157263 A JP H01157263A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- rotor
- coils
- superconducting
- teeth
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- 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
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（発明の利用分野）
本発明は超電導線を回転子コイルに用いた超電導回転子
に関する。
に関する。
（従来の技術）
超電導回転子は、その回転子コイルに超電導線を用いて
液体ヘリウム等で極低温に保持すると。
液体ヘリウム等で極低温に保持すると。
電気抵抗が殆ど生じないという超電導現象を利用して、
効率向上、小形軽量化を図るようにしたものであり、近
年、タービン発電機、同期調相機に実用化されつつある
。
効率向上、小形軽量化を図るようにしたものであり、近
年、タービン発電機、同期調相機に実用化されつつある
。
従来、この種の超電導回転子として、タービン発電機に
適用した第３図に示す如く３重構造よりなるものが知ら
れている。即ち、最外径側は軸の剛性、並びに真空容器
と固定子とからの高周波の交流磁界をシールドして超電
導界磁コイルを保護するダンパ効果を有する常温ロータ
ー１と、その内径側に配置され常温ローター１からの熱
輻射による熱侵入を低減するラジエーションシールド２
と、その内径側に極低温（４，２に程度）の液体ヘリウ
ムで冷却されている界磁コイル３とそれを収納するコイ
ル支持筒４よりなる低温ローター５とからなる３重構造
となっている。
適用した第３図に示す如く３重構造よりなるものが知ら
れている。即ち、最外径側は軸の剛性、並びに真空容器
と固定子とからの高周波の交流磁界をシールドして超電
導界磁コイルを保護するダンパ効果を有する常温ロータ
ー１と、その内径側に配置され常温ローター１からの熱
輻射による熱侵入を低減するラジエーションシールド２
と、その内径側に極低温（４，２に程度）の液体ヘリウ
ムで冷却されている界磁コイル３とそれを収納するコイ
ル支持筒４よりなる低温ローター５とからなる３重構造
となっている。
界磁コイル３を収納するコイル支持筒４と界磁コイル３
の遠心力及び電磁力を支持する外円筒６とが配置され構
成されている。
の遠心力及び電磁力を支持する外円筒６とが配置され構
成されている。
コイル支持筒４の両端は、電気トルクは伝えるが低温部
への熱侵入を極力減らすため薄肉円筒の薄肉部（トルク
チューブ）７が形成されている。
への熱侵入を極力減らすため薄肉円筒の薄肉部（トルク
チューブ）７が形成されている。
コイル支持筒４とトルクチューブ７とは一体構成され、
常温ローター１と同様に回転自在に回転子を支持する軸
受８を貫通する継シャフト９，１０に直結されている。
常温ローター１と同様に回転自在に回転子を支持する軸
受８を貫通する継シャフト９，１０に直結されている。
常温ローター１、コイル支持筒４．外円筒６及び継シャ
フト９，１０で囲まれた真空部分１１は１Ｏ−４〜１０
−’ｔｏｒｒの真空に保持し、常温部から低温部への輻
射による熱侵入を最小限におさえるようになっている。
フト９，１０で囲まれた真空部分１１は１Ｏ−４〜１０
−’ｔｏｒｒの真空に保持し、常温部から低温部への輻
射による熱侵入を最小限におさえるようになっている。
液体ヘリウムは、継シヤフト１０に形成された中心孔の
供給パイプ１２より、コイル支持筒４の内側中空部の液
溜め部１３に導かれ、界磁コイル３廻りの低温ローター
５を４．２にの極低温に保持している。
供給パイプ１２より、コイル支持筒４の内側中空部の液
溜め部１３に導かれ、界磁コイル３廻りの低温ローター
５を４．２にの極低温に保持している。
このような構成において従来界磁コイル３を収納するコ
イル支持筒４は第４図のように鉄心より出た所コイルエ
ンド部１４はコイルスロットが無く、コイル間にアキシ
ャルブロック１５を軸方向にはラジアルブロック１６を
入れることにより支持しているのが特に円周方向の押さ
えが不十分であった。
イル支持筒４は第４図のように鉄心より出た所コイルエ
ンド部１４はコイルスロットが無く、コイル間にアキシ
ャルブロック１５を軸方向にはラジアルブロック１６を
入れることにより支持しているのが特に円周方向の押さ
えが不十分であった。
（発明が解決しようとする問題点）
超電導回転子はコイルの電流密度を上げ細い線を多数巻
装するので大きなアンペアターンを持ち大きな磁束を発
生させる。そのため界磁コイルには強大な電磁力が働き
、特にその大きさはコイルエンド部コーナにおいて最大
値を示している。超電導線は僅かな動きがあってもフリ
クションロスにより極部的に発熱し、その部分の超電導
状態から常電導状態になり、それがコイル全体に広がる
（クエンチ現象）恐れがある。
装するので大きなアンペアターンを持ち大きな磁束を発
生させる。そのため界磁コイルには強大な電磁力が働き
、特にその大きさはコイルエンド部コーナにおいて最大
値を示している。超電導線は僅かな動きがあってもフリ
クションロスにより極部的に発熱し、その部分の超電導
状態から常電導状態になり、それがコイル全体に広がる
（クエンチ現象）恐れがある。
本発明の目的は上記問題点を解決するため、コイルエン
ド部の接線方向電磁力に対し確実に強固に抑えつけ超電
導線の僅かな動きさえ起させないようにしクエンチ等を
起さない信頼性の高い超電導回転電機の回転子を提供す
ることにある。
ド部の接線方向電磁力に対し確実に強固に抑えつけ超電
導線の僅かな動きさえ起させないようにしクエンチ等を
起さない信頼性の高い超電導回転電機の回転子を提供す
ることにある。
（問題点を解決するための手段）
かかる目的を達成するため本発明では、スロット鉄心テ
ィース部を界磁巻線のコイルエンド長さに応じて延長さ
せ、且つティース先端のコイルコーナ部にはコイルのコ
ーナに合った形のコーナブロックを入れる。軸方向には
コイル支持筒のつばとの間にラジアルブロックを入れで
ある。
ィース部を界磁巻線のコイルエンド長さに応じて延長さ
せ、且つティース先端のコイルコーナ部にはコイルのコ
ーナに合った形のコーナブロックを入れる。軸方向には
コイル支持筒のつばとの間にラジアルブロックを入れで
ある。
（作用）
コイルエンド部に働く強大な電磁力に対し、接線方向に
対しては従来ストッパーが無かったコイル支持筒と一体
のテースとコーナブロックにより隙間無く堅固にコイル
を固定する。また軸方向にはコイル支持筒と一体のつば
とラジアルブロックにより固定するようにした。
対しては従来ストッパーが無かったコイル支持筒と一体
のテースとコーナブロックにより隙間無く堅固にコイル
を固定する。また軸方向にはコイル支持筒と一体のつば
とラジアルブロックにより固定するようにした。
（実施例）
以下本発明に依る超電導回転子を超電導タービン発電機
に適用した一実施例に従い説明する。
に適用した一実施例に従い説明する。
第１図は一実施例の縦断面である。第３図と同じ部品は
同一符号を付している。常温ローター１は回転子内の真
空保持と回転子の曲げ剛性を受けもつ外側シャフト２１
とその外側に嵌入された良電気伝導機の常温ダンパー２
２とその外側に高強度非磁性機のダンパーサポート２３
の３層より構成されている。外側シャフト２１の内側に
は、常温ローター１より低温ローター５への熱輻射を極
力抑制するためのラジエーションシールド２が真空部１
１を介して設けられている。コイル支持筒４は円筒状に
形成され外周囲近傍に軸方向に延び且つ周方向に所定の
ピッチで設けられた複数のスロットを有しそのスロット
内に超電導界磁コイル３が収納されている。
同一符号を付している。常温ローター１は回転子内の真
空保持と回転子の曲げ剛性を受けもつ外側シャフト２１
とその外側に嵌入された良電気伝導機の常温ダンパー２
２とその外側に高強度非磁性機のダンパーサポート２３
の３層より構成されている。外側シャフト２１の内側に
は、常温ローター１より低温ローター５への熱輻射を極
力抑制するためのラジエーションシールド２が真空部１
１を介して設けられている。コイル支持筒４は円筒状に
形成され外周囲近傍に軸方向に延び且つ周方向に所定の
ピッチで設けられた複数のスロットを有しそのスロット
内に超電導界磁コイル３が収納されている。
界磁コイルに作用する遠心力と電磁力は冷却通路を有す
る絶縁スペーサ２４を介してコイル支持筒４と内側シャ
フト２５で保持されている。コイル支持筒４のタービン
側端部には内側シャフト２５より内径側に張り出したフ
ランジ２６が設けられトルク伝達のためボルト結合され
ている。また、内側シャフト２５のコイル支持筒４より
軸方向外側はトルクは伝えるが熱の伝導量を極力抑制す
るため中央部の肉厚の１７３〜１１５に薄肉化したトル
クチューブ７を設けている。トルクチューブ７の内部に
は。
る絶縁スペーサ２４を介してコイル支持筒４と内側シャ
フト２５で保持されている。コイル支持筒４のタービン
側端部には内側シャフト２５より内径側に張り出したフ
ランジ２６が設けられトルク伝達のためボルト結合され
ている。また、内側シャフト２５のコイル支持筒４より
軸方向外側はトルクは伝えるが熱の伝導量を極力抑制す
るため中央部の肉厚の１７３〜１１５に薄肉化したトル
クチューブ７を設けている。トルクチューブ７の内部に
は。
常温部と低温部が合理的温度勾配になるような蒸発ガス
が通る通路を有する冷却円筒２７を設ける。
が通る通路を有する冷却円筒２７を設ける。
タービン側のトルクチューブ７の端部のフランジ２８と
外側シャフト２１及び継シヤフト９は王者が一体となる
ようにボルト結合されており、継シヤフト９は軸受８に
より回転自在に支持されている。
外側シャフト２１及び継シヤフト９は王者が一体となる
ようにボルト結合されており、継シヤフト９は軸受８に
より回転自在に支持されている。
コレクター側はフレキシブルサポート２９を介して同様
に外側シャフト２１と継シヤフト１０とボルト結合され
ている。第２図のコイルエンド部の表面により見た展開
図において、コイル支持筒４のポール部鉄心端３０より
コイル間のスロットチーイス３１は軸方向にコイルのエ
ンド部長さに応じたティース延長部３１′ が設けられ
、端部は界磁コイル３の曲げ尺に合ったコーナ尺を有し
ておリコーナブロック３２がコイルとの隙間にぴったり
入るように圧入されている。コイル支持筒フランジ３３
とティース延長部３１′はコイル支持筒より一体削り出
しとなっている。円周方向コイルの間はラジアルブロッ
ク１６が固く挿入されている。
に外側シャフト２１と継シヤフト１０とボルト結合され
ている。第２図のコイルエンド部の表面により見た展開
図において、コイル支持筒４のポール部鉄心端３０より
コイル間のスロットチーイス３１は軸方向にコイルのエ
ンド部長さに応じたティース延長部３１′ が設けられ
、端部は界磁コイル３の曲げ尺に合ったコーナ尺を有し
ておリコーナブロック３２がコイルとの隙間にぴったり
入るように圧入されている。コイル支持筒フランジ３３
とティース延長部３１′はコイル支持筒より一体削り出
しとなっている。円周方向コイルの間はラジアルブロッ
ク１６が固く挿入されている。
上記の如く構成された本実施例の作用について説明する
。常温ローター１は外側シャフト２１とダンパーサポー
ト２３にサンドインチされた常温ダンパー２２により固
定子からの交流磁界の侵入を防ぎ、超電導界磁コイル３
のロスの発生を無くシ、且つ比較的強度の弱いダンパー
を三層の中央にもってきたことにより常温ローターの楕
円変形にも耐えるようにした。また外側シャフト２１は
継シヤフト９と共に回転子内を真空に保持すると同時に
回転子の曲げ剛性をもたせている。コイル支持筒４と内
側シャフト２５とのトルク伝達においても内径側に引出
されたフランジ２６によりボルト取付スペースが多く持
て、事故時の過大トルクに対しても十分耐える構造とし
、高強度が要求されるトルクチューブ７部は内側シャフ
トと一体構造となっているのでトルク伝達部の溶接が無
く信頼性が向上する。電磁力の集中するコイルエンド部
においてはティス延長部３１’ とコーナブロック３
２により接線方向及び軸と４５°方向の電磁力に対し強
固に固定し、軸方向電磁力に対してはコイル支持筒フラ
ンジ３３とラジアルブロック１６により固定する。ティ
ース延長３１′ とフランジ３３はコイル支持筒を一
体の為界磁コイルの全体的ずれもほとんどＯにおさえら
れる。
。常温ローター１は外側シャフト２１とダンパーサポー
ト２３にサンドインチされた常温ダンパー２２により固
定子からの交流磁界の侵入を防ぎ、超電導界磁コイル３
のロスの発生を無くシ、且つ比較的強度の弱いダンパー
を三層の中央にもってきたことにより常温ローターの楕
円変形にも耐えるようにした。また外側シャフト２１は
継シヤフト９と共に回転子内を真空に保持すると同時に
回転子の曲げ剛性をもたせている。コイル支持筒４と内
側シャフト２５とのトルク伝達においても内径側に引出
されたフランジ２６によりボルト取付スペースが多く持
て、事故時の過大トルクに対しても十分耐える構造とし
、高強度が要求されるトルクチューブ７部は内側シャフ
トと一体構造となっているのでトルク伝達部の溶接が無
く信頼性が向上する。電磁力の集中するコイルエンド部
においてはティス延長部３１’ とコーナブロック３
２により接線方向及び軸と４５°方向の電磁力に対し強
固に固定し、軸方向電磁力に対してはコイル支持筒フラ
ンジ３３とラジアルブロック１６により固定する。ティ
ース延長３１′ とフランジ３３はコイル支持筒を一
体の為界磁コイルの全体的ずれもほとんどＯにおさえら
れる。
以上述べたような本発明によればエンド部界磁コイルに
働く軸方向、接線方向及び軸４５″方向すべてに対しコ
ーナブロック３２とティース延長部３１′ とコイル支
持筒フランジ３３により強固に完全に押さえることがで
き、コイルの微少な動きによる発熱で生ずるクエンチを
防止し安全で信頼性の高いタービン超電導発電機の超電
導回転子が提供できる。
働く軸方向、接線方向及び軸４５″方向すべてに対しコ
ーナブロック３２とティース延長部３１′ とコイル支
持筒フランジ３３により強固に完全に押さえることがで
き、コイルの微少な動きによる発熱で生ずるクエンチを
防止し安全で信頼性の高いタービン超電導発電機の超電
導回転子が提供できる。
第１図は本発明による超電導回転子の一実施例を示す縦
断面図、第２図は第１図における界磁コイルエンド部を
外表面より見た展開図、第３図は従来の超電導回転子を
示す縦断面図、第４図は第３図の界磁コイルエンド部の
斜視図である。 １・・・常温ローター ２・・・ラジエションシールド ３・・・界磁コイル ４・・・コイル支持筒５・
・・低温ローター ６・・・外円筒７・・・トルク
チューブ ８・・・軸受９．１０・・・継シヤフト
１１・・・真空部１２・・・供給パイプ １３
・・・液溜め部１４・・・コイルエンド部 １５・・・アキシャルブロック １６・・・ラジアルブロック ２１・・・外側シャフト
２２・・・常温ダンパー ２３・・・ダンパーサポ
ート２４・・・絶縁スペーサ ２５・・・内側シャ
フト２６．２８・・・フランジ ２７・・・冷却円
筒２９・・・フレキシブルサポート ３０・・・ホール部鉄心端 ３１・・・スロットティ
ース３１′・・・ティース延長部 ３２・・・コーナブ
ロック３３・・・コイル支持筒フランジ 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 第子丸 健
断面図、第２図は第１図における界磁コイルエンド部を
外表面より見た展開図、第３図は従来の超電導回転子を
示す縦断面図、第４図は第３図の界磁コイルエンド部の
斜視図である。 １・・・常温ローター ２・・・ラジエションシールド ３・・・界磁コイル ４・・・コイル支持筒５・
・・低温ローター ６・・・外円筒７・・・トルク
チューブ ８・・・軸受９．１０・・・継シヤフト
１１・・・真空部１２・・・供給パイプ １３
・・・液溜め部１４・・・コイルエンド部 １５・・・アキシャルブロック １６・・・ラジアルブロック ２１・・・外側シャフト
２２・・・常温ダンパー ２３・・・ダンパーサポ
ート２４・・・絶縁スペーサ ２５・・・内側シャ
フト２６．２８・・・フランジ ２７・・・冷却円
筒２９・・・フレキシブルサポート ３０・・・ホール部鉄心端 ３１・・・スロットティ
ース３１′・・・ティース延長部 ３２・・・コーナブ
ロック３３・・・コイル支持筒フランジ 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 第子丸 健
Claims (1)
- 円筒状コイル支持筒の外周近傍にて軸方向に延出し且つ
周方向に所定ピッチで設けられた複数スロット内に超電
導回転子コイルを収納し該コイル支持筒外周全体を内側
シャフトより覆ってなる超電導回転子において、上記コ
イル支持筒と一体のスロットテイース部を各コイルのエ
ンド部の長さに応じ延長させ、コイルコーナ部にはコイ
ルコーナＲに合ったコーナブロックを固く挿入したこと
を特徴とする超電導回転電機の回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62314208A JPH01157263A (ja) | 1987-12-14 | 1987-12-14 | 超電導回転電機の回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62314208A JPH01157263A (ja) | 1987-12-14 | 1987-12-14 | 超電導回転電機の回転子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01157263A true JPH01157263A (ja) | 1989-06-20 |
Family
ID=18050579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62314208A Pending JPH01157263A (ja) | 1987-12-14 | 1987-12-14 | 超電導回転電機の回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01157263A (ja) |
-
1987
- 1987-12-14 JP JP62314208A patent/JPH01157263A/ja active Pending
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