JPH04285462A - 超電導回転電機の固定子 - Google Patents
超電導回転電機の固定子Info
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- JPH04285462A JPH04285462A JP4795591A JP4795591A JPH04285462A JP H04285462 A JPH04285462 A JP H04285462A JP 4795591 A JP4795591 A JP 4795591A JP 4795591 A JP4795591 A JP 4795591A JP H04285462 A JPH04285462 A JP H04285462A
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Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超電導回転電機の固定
子に係り、特に空隙巻線方式を採用した超電導回転電機
の固定子に関するものである。
子に係り、特に空隙巻線方式を採用した超電導回転電機
の固定子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超電導回転電機に設けられた空隙巻線方
式の固定子は、一般に例えば特開昭５８−１５４３５８
号公報に記載されているように、鉄心スロット方式にお
ける固定子ティース部が、すべて非磁性材から構成され
ている。すなわち、空隙巻線方式の固定子においては、
電機子巻線底面の外周側にしか、磁気シールドする磁性
材が存在しない。このため、回転子から発生する磁束は
電機子巻線内部をも通過し、電磁力を発生する原因とな
っていた。特に、界磁巻線が超電導材などからなる場合
は、強磁場により強大な電磁力が電機子巻線に働くこと
になる。
式の固定子は、一般に例えば特開昭５８−１５４３５８
号公報に記載されているように、鉄心スロット方式にお
ける固定子ティース部が、すべて非磁性材から構成され
ている。すなわち、空隙巻線方式の固定子においては、
電機子巻線底面の外周側にしか、磁気シールドする磁性
材が存在しない。このため、回転子から発生する磁束は
電機子巻線内部をも通過し、電磁力を発生する原因とな
っていた。特に、界磁巻線が超電導材などからなる場合
は、強磁場により強大な電磁力が電機子巻線に働くこと
になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したように空隙電
機子巻線方式を採用した固定子では、超電導界磁巻線か
ら高磁束密度の交流磁界が直接電機子巻線に加わる。こ
のため、電機子巻線には強大な電磁力が働く上、この電
磁力に基づく振動も加わる。従ってこの巻線方式による
と、電機子巻線胴部内の各構成部材に高い機械的強度が
要求されるという問題があった。
機子巻線方式を採用した固定子では、超電導界磁巻線か
ら高磁束密度の交流磁界が直接電機子巻線に加わる。こ
のため、電機子巻線には強大な電磁力が働く上、この電
磁力に基づく振動も加わる。従ってこの巻線方式による
と、電機子巻線胴部内の各構成部材に高い機械的強度が
要求されるという問題があった。
【０００４】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、電機子巻線に働く強大な電磁力を低減し、この電
磁力による電機子巻線胴部の振動を抑制し、電機子巻線
胴部自体の剛性を増大することのできる超電導回転電機
の固定子を提供することを目的とする。
あり、電機子巻線に働く強大な電磁力を低減し、この電
磁力による電機子巻線胴部の振動を抑制し、電機子巻線
胴部自体の剛性を増大することのできる超電導回転電機
の固定子を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明は、ティース部が非磁性材からなる空隙電機子
巻線方式の固定子と、超電導界磁巻線を有する回転子と
が、所定の空隙を介し対向してなる超電導回転電機の固
定子において、前記固定子の電機子巻線底面付近、及び
電機巻線周囲の絶縁材とティースとの境界部分に、非磁
性材料からなる振動吸収材を埋設したことを特徴として
いる。
、本発明は、ティース部が非磁性材からなる空隙電機子
巻線方式の固定子と、超電導界磁巻線を有する回転子と
が、所定の空隙を介し対向してなる超電導回転電機の固
定子において、前記固定子の電機子巻線底面付近、及び
電機巻線周囲の絶縁材とティースとの境界部分に、非磁
性材料からなる振動吸収材を埋設したことを特徴として
いる。
【０００６】また、固定子のティースの一部分を磁性材
で構成したことを特徴としている。さらに、電機子巻線
胴部内に埋設されている冷却パイプ内の軸方向断面中央
部近傍に、中間支持板を設けたことを特徴としている。
で構成したことを特徴としている。さらに、電機子巻線
胴部内に埋設されている冷却パイプ内の軸方向断面中央
部近傍に、中間支持板を設けたことを特徴としている。
【０００７】
【作用】上記構成によると、電機子巻線胴部の底面に埋
設した非磁性材から成る振動吸収材の断面形状、及びテ
ィースを構成する非磁性部分と磁性部分との占積率や配
置などを適当に選択することによって、電機子巻線胴部
付近の磁束分布を変化させることができる。これにより
、電機子巻線に働く電磁力を低減できる上に、この電磁
力に基づく電機子巻線胴部の径方向の振動を抑制できる
。
設した非磁性材から成る振動吸収材の断面形状、及びテ
ィースを構成する非磁性部分と磁性部分との占積率や配
置などを適当に選択することによって、電機子巻線胴部
付近の磁束分布を変化させることができる。これにより
、電機子巻線に働く電磁力を低減できる上に、この電磁
力に基づく電機子巻線胴部の径方向の振動を抑制できる
。
【０００８】また、電機子巻線周囲の絶縁材とティース
との境界部分に埋設した振動吸収材により、電機子巻線
胴部の周方向の振動が抑制される。
との境界部分に埋設した振動吸収材により、電機子巻線
胴部の周方向の振動が抑制される。
【０００９】更に、電機子巻線胴部内の冷却パイプの軸
方向断面中央部付近に設けた中間支持板は、電機子巻線
胴部の径方向の剛性を増大する作用がある。
方向断面中央部付近に設けた中間支持板は、電機子巻線
胴部の径方向の剛性を増大する作用がある。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。
明する。
【００１１】図１は本実施例による超電導回転電機の固
定子の、電機子巻線胴部近傍の軸方向部分断面図である
。固定子１は図示しない回転子と所定の空隙を介して対
向配置され、回転子側の絶縁ティース３と底部側の鉄心
ティース４とがタブテールを介して固定されてなってい
る。また鉄心ティース４の底部には磁束が固定子１の外
部に漏れないように、鉄などの強磁性材からなる磁気シ
ールド２が形成されている。また、鉄心ティース４には
周方向に対して所定の間隔で溝６が設けられており、溝
６には電機子巻線胴部５の一部分及び振動吸収材である
底面ダンパ７が埋設されている。
定子の、電機子巻線胴部近傍の軸方向部分断面図である
。固定子１は図示しない回転子と所定の空隙を介して対
向配置され、回転子側の絶縁ティース３と底部側の鉄心
ティース４とがタブテールを介して固定されてなってい
る。また鉄心ティース４の底部には磁束が固定子１の外
部に漏れないように、鉄などの強磁性材からなる磁気シ
ールド２が形成されている。また、鉄心ティース４には
周方向に対して所定の間隔で溝６が設けられており、溝
６には電機子巻線胴部５の一部分及び振動吸収材である
底面ダンパ７が埋設されている。
【００１２】絶縁ティース３は、ＦＲＰ（繊維強化プラ
スチック）などの高い機械的強度を有する非磁性材料か
ら構成されている。また電機子巻線胴部５は、多数の素
線を束ねた小導体９、ステンレス合金などの高い電気抵
抗を有する金属材料から成る冷却パイプ１０、マイカな
ど絶縁性の高い非磁性材料から成る対地絶縁材１１、お
よびウエッジ１２などから構成される。
スチック）などの高い機械的強度を有する非磁性材料か
ら構成されている。また電機子巻線胴部５は、多数の素
線を束ねた小導体９、ステンレス合金などの高い電気抵
抗を有する金属材料から成る冷却パイプ１０、マイカな
ど絶縁性の高い非磁性材料から成る対地絶縁材１１、お
よびウエッジ１２などから構成される。
【００１３】底面ダンパ７は特殊シリコンゴムなどの弾
性が小さく、耐熱性、絶縁性に優れた非磁性材で形成さ
れており、電機子巻線胴部５の底面に密着して鉄心ティ
ース４内に埋設されている。また、電機子巻線胴部５と
ティース３，４との境界部には、底面ダンパ７と同様に
特殊シリコンゴムなどの非磁性材からなる振動吸収材で
ある側面ダンパ８が設けられている。
性が小さく、耐熱性、絶縁性に優れた非磁性材で形成さ
れており、電機子巻線胴部５の底面に密着して鉄心ティ
ース４内に埋設されている。また、電機子巻線胴部５と
ティース３，４との境界部には、底面ダンパ７と同様に
特殊シリコンゴムなどの非磁性材からなる振動吸収材で
ある側面ダンパ８が設けられている。
【００１４】次に本実施例の作用を説明する。鉄心ティ
ース４の長さ（径方向長さ）を適度に設定することで、
回転子から固定子１に流入する磁束の流路の最適化を図
ることができる。つまり、鉄心ティース４が固定子１の
内径部まで伸びている場合、すなわち、ティース部がす
べて磁性材で構成される場合には、回転子からの磁束が
すべてティース部に集中しようとする。この結果、ティ
ース先端付近での磁束密度は飽和磁束密度を大幅に越え
、鉄損が増大する。
ース４の長さ（径方向長さ）を適度に設定することで、
回転子から固定子１に流入する磁束の流路の最適化を図
ることができる。つまり、鉄心ティース４が固定子１の
内径部まで伸びている場合、すなわち、ティース部がす
べて磁性材で構成される場合には、回転子からの磁束が
すべてティース部に集中しようとする。この結果、ティ
ース先端付近での磁束密度は飽和磁束密度を大幅に越え
、鉄損が増大する。
【００１５】逆に、空隙巻線方式と呼ばれる、ティース
部をすべて非磁性材で構成する方式においては、回転子
から固定子１に流入する磁束は、鉄などの強磁性材から
構成される磁気シールド２に至るまでは、共に非磁性材
から成る電機子巻線胴部５及びティース内にほぼ等密度
に分布する。このため、電機子巻線胴部５内部の導体９
に流れる電流の大きさと、この部分の磁束密度との積に
比例した大きさの電磁力が、電機子巻線胴部５に働くた
め、固定子を構成する各部材に対し、高い機械的強度を
有することが要求される。
部をすべて非磁性材で構成する方式においては、回転子
から固定子１に流入する磁束は、鉄などの強磁性材から
構成される磁気シールド２に至るまでは、共に非磁性材
から成る電機子巻線胴部５及びティース内にほぼ等密度
に分布する。このため、電機子巻線胴部５内部の導体９
に流れる電流の大きさと、この部分の磁束密度との積に
比例した大きさの電磁力が、電機子巻線胴部５に働くた
め、固定子を構成する各部材に対し、高い機械的強度を
有することが要求される。
【００１６】しかしながら本実施例のようにティース先
端部付近にＦＲＰなどの非磁性材を用い、ティース根元
付近に鉄などの強磁性材を用いる方式においては、それ
まで電機子巻線胴部５の内部を通過していた磁束の一部
が透過率がより大きい鉄心ティース４の中を通過するよ
うになり、電機子巻線胴部５に働く電磁力を低減するこ
とができる。また、ティース根元付近では、ティース先
端部に比較して、底面ダンパ７の幅（周方向長さ）を調
整することなどで、磁束の通過する断面積を大きく取る
ことができる。このため、この付近での磁束密度は飽和
磁束密度を越えることなく、鉄損に関しては、空隙電機
子巻線方式を作用した場合と同程度に小さく抑えること
ができる。
端部付近にＦＲＰなどの非磁性材を用い、ティース根元
付近に鉄などの強磁性材を用いる方式においては、それ
まで電機子巻線胴部５の内部を通過していた磁束の一部
が透過率がより大きい鉄心ティース４の中を通過するよ
うになり、電機子巻線胴部５に働く電磁力を低減するこ
とができる。また、ティース根元付近では、ティース先
端部に比較して、底面ダンパ７の幅（周方向長さ）を調
整することなどで、磁束の通過する断面積を大きく取る
ことができる。このため、この付近での磁束密度は飽和
磁束密度を越えることなく、鉄損に関しては、空隙電機
子巻線方式を作用した場合と同程度に小さく抑えること
ができる。
【００１７】また、床面ダンパ７は小さな弾性率を有す
るので変形しやすく、前述の電磁力に基づく電機子巻線
胴部５の歪エネルギを吸収して、内部摩擦などで熱に変
えることにより、電機子巻線胴部５の径方向の振動を減
衰させることができる。また床面ダンパ７の材料は非磁
性材であるので、この付近に分布する磁束の流路を最適
化することができる。すなわち、床面ダンパ７の厚み（
径方向長さ）、幅（周方向長さ）を変え、適当な断面形
状にすることにより、ティース根本付近の磁束分布を変
化させることができる。このため、それまで電機子巻線
胴部５の内部を通過していた磁束の一部をティース内を
通過させるようにし、電機子巻線胴部５に働く電磁力を
低減することができる。
るので変形しやすく、前述の電磁力に基づく電機子巻線
胴部５の歪エネルギを吸収して、内部摩擦などで熱に変
えることにより、電機子巻線胴部５の径方向の振動を減
衰させることができる。また床面ダンパ７の材料は非磁
性材であるので、この付近に分布する磁束の流路を最適
化することができる。すなわち、床面ダンパ７の厚み（
径方向長さ）、幅（周方向長さ）を変え、適当な断面形
状にすることにより、ティース根本付近の磁束分布を変
化させることができる。このため、それまで電機子巻線
胴部５の内部を通過していた磁束の一部をティース内を
通過させるようにし、電機子巻線胴部５に働く電磁力を
低減することができる。
【００１８】また、側面ダンパ８は非磁性材で形成され
ているため、磁束集中による鉄損の集中を防ぐことがで
きる。そして、底面ダンパが、電磁力による電機子巻線
胴部５の径方向の振動を抑制するのに対して、側面ダン
パ８は主に、周方向の電磁力による振動を抑制する効果
がある。
ているため、磁束集中による鉄損の集中を防ぐことがで
きる。そして、底面ダンパが、電磁力による電機子巻線
胴部５の径方向の振動を抑制するのに対して、側面ダン
パ８は主に、周方向の電磁力による振動を抑制する効果
がある。
【００１９】上述したように、超電導回転電機固定子に
おいて、電機子巻線付近を以上のような構造とすること
で、回転子から固定子内に流入する磁束の流路に関する
最適化を図ることができる。これにより、磁束集中によ
る鉄損を最小限に抑えながら、電機子巻線胴部５に働く
電磁力を低減し、かつこの電磁力に基づく振動を抑制す
ることができる。
おいて、電機子巻線付近を以上のような構造とすること
で、回転子から固定子内に流入する磁束の流路に関する
最適化を図ることができる。これにより、磁束集中によ
る鉄損を最小限に抑えながら、電機子巻線胴部５に働く
電磁力を低減し、かつこの電磁力に基づく振動を抑制す
ることができる。
【００２０】図２に本発明の他の実施例を示す。図２は
冷却パイプ１０の拡大断面図であり、冷却パイプ１０の
中央部に中間支持板１３を設けたものである。前述した
実施例によっても電機子巻線胴部５に働く電磁力をかな
り低減できるが、それでもなお、超電導界磁巻線による
強磁場のため従来機に比べて強大な電磁力が働くことは
避けられない。このため、電機子巻線胴部５の径方向の
剛性を増大するため、冷却パイプ１０の中央部に中間支
持板１３のある断面構造とする。このような断面構造に
すると、まず、径方向電磁力に基づく冷却パイプの上下
方向の圧縮力に関し、これを支持する断面積が増大して
、パイプ内部に発生する圧縮応力を小さく抑えることが
できる。また、この電磁力による冷却パイプ１０の上下
辺の曲げに関しては、中央に支持部を増やしたことで、
径方向電磁力に対する曲げ剛性が増大することになる。
冷却パイプ１０の拡大断面図であり、冷却パイプ１０の
中央部に中間支持板１３を設けたものである。前述した
実施例によっても電機子巻線胴部５に働く電磁力をかな
り低減できるが、それでもなお、超電導界磁巻線による
強磁場のため従来機に比べて強大な電磁力が働くことは
避けられない。このため、電機子巻線胴部５の径方向の
剛性を増大するため、冷却パイプ１０の中央部に中間支
持板１３のある断面構造とする。このような断面構造に
すると、まず、径方向電磁力に基づく冷却パイプの上下
方向の圧縮力に関し、これを支持する断面積が増大して
、パイプ内部に発生する圧縮応力を小さく抑えることが
できる。また、この電磁力による冷却パイプ１０の上下
辺の曲げに関しては、中央に支持部を増やしたことで、
径方向電磁力に対する曲げ剛性が増大することになる。
【００２１】断面構造の変更に伴い、冷却パイプ１０内
を流れる水などの冷媒の流量が中間支持板１３がない場
合に比較して減少し、冷却特性が低下することが考えら
れる。これに対しては、冷却パイプ１０の内表面に凹凸
をつけ、伝熱面積を増大することにより熱伝達率を向上
させ、冷却効率の低下を防ぐことができる。
を流れる水などの冷媒の流量が中間支持板１３がない場
合に比較して減少し、冷却特性が低下することが考えら
れる。これに対しては、冷却パイプ１０の内表面に凹凸
をつけ、伝熱面積を増大することにより熱伝達率を向上
させ、冷却効率の低下を防ぐことができる。
【００２２】更に、以上延べた断面構造を有する冷却パ
イプ１０は、図３に示すように、中間支持板１３の部分
で分割した構造、すなわち内表面に凹凸を持つ２本のパ
イプを並列させて形成することも可能である。
イプ１０は、図３に示すように、中間支持板１３の部分
で分割した構造、すなわち内表面に凹凸を持つ２本のパ
イプを並列させて形成することも可能である。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
超電導回転電機固定子の電機子巻線胴部及びティース部
一帯の磁束流路を制御できるので、電機子巻線に直接作
用する超電導界磁巻線からの磁束量を低減でき、電機子
巻線に働く電磁力を低減できる効果がある。
超電導回転電機固定子の電機子巻線胴部及びティース部
一帯の磁束流路を制御できるので、電機子巻線に直接作
用する超電導界磁巻線からの磁束量を低減でき、電機子
巻線に働く電磁力を低減できる効果がある。
【００２４】また、埋設した材料は振動吸収材でもある
ため、上記電磁力に基づく電機子巻線胴部の、径方向及
び周方向の振動を抑制する効果がある。
ため、上記電磁力に基づく電機子巻線胴部の、径方向及
び周方向の振動を抑制する効果がある。
【００２５】更に、電機子巻線胴部内の冷却パイプ内部
に設けた中間支持板は、電機子巻線胴部の径方向の剛性
を増大させる効果がある。
に設けた中間支持板は、電機子巻線胴部の径方向の剛性
を増大させる効果がある。
【図１】本発明の一実施例による超電導回転電機固定子
の電機子巻線胴部の構成を示す部分断面図である。
の電機子巻線胴部の構成を示す部分断面図である。
【図２】本発明の他の実施例による冷却パイプの構成を
示す拡大断面図である。
示す拡大断面図である。
【図３】同じく冷却パイプの他の構成を示す拡大断面図
である。
である。
１ 固定子
３ 絶縁ティース
４ 鉄心ティース
７ 底面ダンパ（振動吸収材）
８ 側面ダンパ（振動吸収材）
１０ 冷却パイプ
１３ 中間支持板
Claims (3)
- 【請求項１】 ティース部が非磁性材からなる空隙電
機子巻線方式の固定子と、超電導界磁巻線を有する回転
子とが、所定の空隙を介し対向してなる超電導回転電機
の固定子において、前記固定子の電機子巻線底面付近、
及び電機巻線周囲の絶縁材とティースとの境界部分に、
非磁性材料からなる振動吸収材を埋設したことを特徴と
する超電導回転電機の固定子。 - 【請求項２】 固定子のティースの一部分を磁性材で
構成したことを特徴とする請求項１記載の超電導回転電
機の固定子。 - 【請求項３】 電機子巻線胴部内に埋設されている冷
却パイプ内の軸方向断面中央部近傍に、中間支持板を設
けたことを特徴とする請求項１または２記載の超電導回
転電機の固定子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3047955A JP2743122B2 (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | 超電導回転電機の固定子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3047955A JP2743122B2 (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | 超電導回転電機の固定子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04285462A true JPH04285462A (ja) | 1992-10-09 |
| JP2743122B2 JP2743122B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=12789778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3047955A Expired - Fee Related JP2743122B2 (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | 超電導回転電機の固定子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2743122B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011030874A1 (ja) * | 2009-09-11 | 2011-03-17 | 川崎重工業株式会社 | 超電導回転電機及び超電導回転電機用固定子 |
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| WO2014068827A1 (ja) * | 2012-11-01 | 2014-05-08 | 川崎重工業株式会社 | 超電導回転機の固定子、超電導回転機 |
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