JPH02211052A - 超電導回転電機の回転子の製造方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、超電導界磁コイルをコイル取付軸に保持す
る構造を有する超電導回転電機の回転子の製造方法に関
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
−１８８４６号公報に開示された第４図に示すものがあ
った。第４図において、（１）はトルクチューブ、（２
）はトルクチューブ（１）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（１）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（））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
駆動側端部軸、反駆動側端部軸、（１０）はこれらの端
部軸（８）　、（９）を軸支する軸受、（１１）は界磁
電流供給用のスリップリング、’　（１２）はトルクチ
ューブ（１）に形成或いは配置されている熱交換器、（
１３）は側部輻射シールド、（１４）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）に配設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、電気抵抗を零の
状態とし、励磁損失をなくすことにより、この超電導界
磁コイル（３）に強力な磁界を発生させ、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、回
転子内部を真空部（１４）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（１２）を設け、このトルクチュ
ーブ（１）を通じ極低温部に侵入する熱を極力減らすよ
うになっている。また、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（１３）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。尚、
第１図においては、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５図は第４図のＶ−ｖ線における断面図を示し、第５
図において、（１５）は楔、（１８）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、（１９）は
スロット内絶縁スペーサ、（２０）は上部絶縁スペ、−
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。ｆｌｌ
ｌ（１５）は超電導界磁コイル（３）をスロット（１８
）内に堅固に保持するように打ち込まれている。

第６図はコイル取付軸端部を示す斜視図、第７図は第６
図の■−■線における断面図であり、第６図、第７図に
おいて、（２１）は下部絶縁スペーサ、（２２）はコイ
ル取付軸（２）のスロット（１８）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（１８）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、楔（１５）はそれらスロットに応じた形状とし
、スロット（１８）内に超電導界磁コイル（３）を収納
した後、スロット（１８）に楔（１５）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８図に示す０図において、（
３ａ）は複数の超電導素線を撚り線などにより形成され
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ＩＩ　（３ｍ）の列間に挿入さ
れた列間絶縁、（２４）は超電導線（３ａ）Ｑ層間に挿
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（３
ａ）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課題〕 しかしながら上述した従来の超電導回転電機の回転子に
おいては、超電導界磁コイル（３）を堅固に保持する楔
（１５）はスロット（１８）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
置された楔（１５）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するという問
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超電導回転電機の回転子の
製造方法を提供することを目的とする。

〔課題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の製造方法は、
超電導界磁コイルをスロット内に装着し、その後前記超
電導界磁コイルの外周側に上部絶縁材をコイル取付軸の
外周面から突出した状態で配設し、次にその上部絶縁材
の表面を加工し、その後突出した前記上部絶縁材を円筒
体により前記超電導界磁コイルに面圧を与えて押し込ん
で、円筒体をコイル取付軸に嵌着したものである。

〔作　用〕

この発明における超電導回転電機の回転子の製造方法は
、超電導界磁コイルをスロット内に装着した後、超電導
界磁コイルの外周側に上部絶縁材をコイル取付軸の外周
面から突出した状態で配設し、その後コイル取付軸の外
周側に円筒体を嵌着させ、超電導界磁コイルは所定の面
圧を上部絶縁材から受けてコイル取付軸に固定される。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第３ＦＭはこの発明の一実施例を示すもの
で、第４図ないし第８図と同一または相当部分は同一符
号を付し、その説明は省略する。

図において、（２ａ）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、（２５）
はスロット（１８）内に装着された超電導界磁コイルで
あり、超電導線（２５ｍ）が複数列、複数層巻面されて
形成されている。　（２６）は超電導界磁コイル（２５
）の超電導線（２５ｍ）にスパイラル状に巻回され樹脂
が含浸された半硬化状からなり巻回後硬化される絶縁テ
ープ、（２７）はこの絶縁テープ（２６）間の空隙に形
成された冷却路、（２８）は超電導界磁コイル（２５）
とスロット（１８）の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（２８ｍ）と、この冷却路（２８ｍ）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（２８ｍ）　、（２８ｂ）　、（２８ｅ
）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た上部絶縁材であり、
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（２９ＪＬ）と連設
する半径方向の冷却路（２９ｂ）と、この冷却路（２９
ｂ）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（２９ｍ）。

（２９ｂ）　、（２９ｅ）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（１８）
の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（１８）内に装着された超電導界磁コイル（
２５）を上部絶縁材（２９）を介してスロット（１８）
内に堅固に保持する円筒体である。

また、（３２）は上部絶縁材（２９）の外側面を加工し
た後でのコイル取付軸（２）の外周面からの突出量であ
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（１８）の底面に下部絶縁材（２８）、スロット
（１８）の両壁面にスロット内絶縁材（３０）を装着す
る１次いで、超電導線（２５ｍ）に樹脂が含浸された半
硬化状の絶縁テープ（２６）をスパイラル状に巻回して
超電導界磁コイル（２５）を形成してスロッ）　（１８
）内に装着する。そして、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。

絶縁テープ（２６）の樹脂の硬化はコイル取付軸（２）
の回転加熱により行なわれる。硬化後上部絶縁材（２９
）の外側面を旋盤加工するが、この旋盤加工は上部絶縁
材（２９）のみを加工するものであってコイル取付軸（
２）の外表面は削ることなく加工が完了するように上部
絶縁材（２９）のコイル取付軸（２）からの突出量（３
２）を決めておく、また、この突出量（３２）は円筒体
（３１）を嵌着した場合に超電導界磁コイル（２５）の
上面に所定の面圧を与えるよう予め設定しておく。

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）を介してスロット（１
８）内に堅固に保持する。

この時、上部絶縁材（２９）の旋盤加工された外周面は
円筒体（３１）の内面によって押し下げられコイル取付
軸（２）の外表面と一致し、超電導界磁コイル（２５）
に所定の面圧を与えることになる。

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（１８）内に堅固に保持できる
ので、従来のような形状の複雑な楔（１５）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に
なる。又、楔（１５）をスロット（１Ｂ）内に挿着する
ための楔溝も不要となる。さらに、楔（１５）を省略し
たことにより、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）の樹脂硬化後に
コイル取付軸（２）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なわれる。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（２９）によって形成さ
れた半径方向の冷却路（３０ｍ）と上部絶縁材（２９）
の冷却路（２９ｍ）に流入する。冷却路（２９ｍ）に流
入した液体ヘリウムは冷却路（２９ｂ）に流入して冷却
路（２９ａ）を経て超電導線（２５ｍ＋）に絶縁テープ
（２６）をスパイラル状に形成することにより形成した
冷却路（２））に流入する。これら冷却路（２７）　。

（３０ｍ）を液体ヘリウがム流通することにより超電導
線（２５ｍ）が直接冷却される。超電導線（２５ｍ）を
冷却した後の液体ヘリウムは冷却路（２８ｅ）　、　（
２８ｂ）　。

（２８ｍ）を経てヘリウム流通孔（２２）に流出する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の超電導回転電機の回転
子の製造方法により、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され、複雑な形状の楔を全
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、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。また、上部絶縁材のコイル取付
軸からの突出量を任意に変化させることによって超電導
界磁コイルをコイル取付軸に固定のための必要面圧を自
由に変え得るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図は第
１図の超電導線の正面図、第３図は第１図の上部絶縁材
の表面加工後の状態を示す断面図、第４図は従来の超電
導回転電機の回転子の一例を示す断面図、第５図は第４
図のｖ−Ｖ線に沿う断面図、第６図は第４図の要部斜視
図、第７図は第６図の■−■線に沿う断面図、第８図は
第７図の超電導界磁コイルの断面図である。 図において、（２）はコイル取付軸、（１８）はスロッ
ト、（２５）は超電導界磁コイル、（２９）は上部絶縁
材、（３１）は円筒体である。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 ３１−円筒体 元７図 手 続 補 正 書 事件の表示 特願昭６３−３２０４２４号 発明の名称 超電導回転電機の回転子の製造方法 補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号
名　称　　（６０１）三菱電機株式会社代表者　志岐守
哉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）外周部にスロットが形成されたコイル取付軸と、
   このスロット内に装着され超電導線が複数列、複数層巻
   回されて形成された超電導界磁コイルと、前記コイル取
   付軸の外周面に嵌着され前記超電導界磁コイルを上部絶
   縁材を介して前記スロットに保持する円筒体とを備えた
   超電導回転電機の回転子の製造方法において、前記超電
   導界磁コイルを前記スロット内に装着し、その後前記超
   電導界磁コイルの外周側に前記上部絶縁材を前記コイル
   取付軸の外周面から突出した状態で配設し、次にその上
   部絶縁材の表面を加工し、その後突出した前記上部絶縁
   材を前記円筒体により前記超電導界磁コイルに面圧を与
   えて押し込んで、円筒体をコイル取付軸に嵌着したこと
   を特徴とする超電導回転電機の回転子の製造方法。