JPH04334966A - 超電導回転電機の回転子 - 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】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超電導回転電機の回転子
の巻線固定構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の回転子として図４に示すも
のがあった。図において１は超電導界磁コイル、２は超
電導界磁コイル１を収納するコイル取付軸で内部に液体
ヘリウムを貯蔵する中心孔３を有している。４はコイル
取付軸２の両端に形成されたトルクチューブ、５はコイ
ル取付軸２の外周部に取付けられたヘリウム外筒、６は
回転子の外筒を形成しダンパー機能を有し、かつ真空容
器を兼ねる常温ロータ、７はヘリウム外筒５と常温ロー
タ６の間に配された低温ダンパー、８はコイル取付軸２
を常温ロータ６に対してフレキシブルに支持するフレキ
シブルサポート、９および１０は回転軸、１１はこの回
転軸９，１０を支持する軸受、１２はコイル取付軸２の
両端部に嵌められた保持環である。

【０００３】コイル取付軸２の中に収納されている超電
導界磁コイル１は、極低温に冷却されることにより、電
磁抵抗が０となり、かつ励磁損失がなくなる。上記構成
から成る超電導回転電機の回転子は、この超電導界磁コ
イル１に強力な磁界を発生させ、固定子（図示しない）
に交流電力を発生させる。

【０００４】超電導界磁コイル１には回転によって大き
な遠心力が作用すると共に、励磁によって強力な電磁力
が作用する。もしも超電導界磁コイル１がコイル取付軸
２に堅固に固定されていない場合、超電導界磁コイル１
は電磁力により移動が生じその摩擦熱により超電導界磁
コイル１の温度が上昇し超電導破壊を引き起こす。

【０００５】超電導界磁コイル１の超電導破壊は回転電
機の運転停止を余儀無くさせるので、超電導界磁コイル
取付軸２への固定、即ち組立て時の超電導界磁コイル１
への圧縮荷重の与え方は重要な技術課題である。

【０００６】一般に超電導界磁コイルの圧縮荷重−変位
線図は図５に示すように、全体的に非線形性を示す低荷
重領域における剛性の低下が見られる。従って固定力即
ち組立時の圧縮荷重が小さいと、超電導界磁コイルの圧
縮剛性が低いため電磁力による変形量、移動量が大きく
なり、摩擦による発熱が増加する。逆に組立時の圧縮荷
重が十分に与えられていれば、超電導界磁コイルの剛性
が高く電磁力による変形量、移動量は小さくなり、摩擦
による発熱を低減させることができる。

【０００７】従来の保持環を用いた超電導界磁コイルの
固定方法としては、図６のコイル取付軸端部の縦断面図
に示すものがある。１３はコイル取付軸２の表面の周方
向に設けられたスロット、１４は上部ツメモノ、１５は
下部ツメモノ、１６はサイドツメモノ、１７はコイル取
付軸に設けられた半径方向貫通孔で冷媒の流路をなす。 円筒状の絶縁物１８でコイル取付軸端部を覆い、その外
周に保持環１２を焼き嵌め、締め付けてコイルを固定す
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の、保持環を焼き
嵌める方法では、保持環の加熱温度、内筒側の許容温度
、組立に必要な隙間等によって圧縮量が制限を受け、コ
イルに与える圧縮荷重が不十分になる場合があった。

【０００９】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたもので、超電導界磁コイルの固定に必要な
圧縮荷重を所定の大きさに精度良くかつ確実に与えるこ
とにより、電磁力による超電導界磁コイルの動きを抑え
、摩擦による温度上昇から生ずる超電導破壊の発生を防
止して、信頼性の高い超電導回転電機の回転子を提供す
ることを目的としている。 ［発明の構成］

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明による超電導回転電機の回転子は、保持環の内周
にテーパ部を設けるとともに、この保持環と超電導界磁
コイルとの間にに、周方向に分割部を有する円筒状でか
つ外周面に前記保持環のテーパ部に対向する位置に軸方
向にテーパを有する構造物を介在させて超電導界磁コイ
ルをコイル取付軸内径方向に締め付け超電導界磁コイル
の固定力を得ようとするものである。

【００１１】

【作用】本発明による超電導回転電機の回転子は、保持
環のテーパ角の選定により嵌め代を大きく取ることがで
きるので、従来よりも強固な固定力を得られると共に、
圧縮力を定量的に管理できるため、超電導界磁コイルの
固定が確実となる。また、分解が容易であり、熱で絶縁
物を損傷させることもない。

【００１２】

【実施例】以下本発明の一実施例について説明する。図
１は本発明を実施した超電導回転電機の回転子のコイル
取付軸端部のスロット縦断面図を示しており、前述した
従来構造の構成と同一部分には同符号を付し説明を省略
する。１９はコイル取付軸端部の段落ち部を覆う絶縁物
で、図２（ａ）に示すように軸方向の切り欠きを有し、
外周側にテーパを有する。この絶縁物１９の形状は、図
２（ｂ）に示す様に２分割、またはそれ以上に分割して
もよい。２０はコイル取付軸２の端部に嵌めるテーパ付
保持環で、絶縁物１９と接する面にテーパを有し、軸方
向に押しながら嵌める際に絶縁物１９を内径方向に押し
付け、コイル取付軸２との間で所定の圧縮力を超電導界
磁コイル１に均等に与える働きを有する。

【００１３】本実施例の構成によれば、テーパ付保持環
２０の内径とテーパ付絶縁物１９の厚さを予め調整する
ことにより、超電導界磁コイル端部に均等に所定の圧縮
力が容易に得られる。

【００１４】尚、本実施例に於いては圧縮力は直接的に
はスロット深さ方向に与えているが、スロット深さ方向
の圧縮力による導体の潰れの分だけ幅方向の圧縮力も従
来に比べ増大し、よって超電導界磁コイルの固定は両方
向に対して改善される。

【００１５】図３は本発明の他の実施例を示すものであ
り、円筒状の絶縁物１８の外側に、テーパ付絶縁物１９
と同様の形状の金属２１を嵌め、その外側にテーパ付保
持環２０を嵌めたものである。

【００１６】以上２つの実施例について述べたが、保持
環支持構造は端部のみでも良いし、全長でもよい。また
、テーパ付絶縁物とコイルの外周を覆う絶縁物を一体物
としても上記と同様の効果が得られる。

【００１７】

【発明の効果】以上の様に本発明によれば、テーパ付保
持環を軸方向に押し込んで嵌めることによってコイルを
内径方向に締め付け、スロット幅方向、深さ方向に超電
導界磁コイルの固定圧力を与える構造としたので、従来
よりも強固な固定力を得られると共に、固定圧力を定量
的に管理できるため超電導界磁コイルの固定が確実とな
り、電磁力による超電導界磁コイルの移動を防止するこ
とができ、摩擦熱に基づく超電導破壊を防止して、信頼
性の高い超電導回転電機の回転子を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による超電導回転電機の回転
子のコイル取付け軸端部縦断面図

【図２】テーパ付絶縁物の斜視図で、（ａ）は図１の実
施例に用いた絶縁物、（ｂ）はその変形例

【図３】本発
明の他の実施例による超電導回転電機の回転子のコイル
取付軸端部縦断面図

【図４】従来の一般的な超電導回転電機の回転子の全体
概念を示す断面図

【図５】超電導界磁コイルの一般的な圧縮荷重−歪み特
性線図

【図６】従来の一般的な超電導回転電機の回転子のコイ
ル取付軸端部縦断面図

【符号の説明】 １…超電導界磁コイル　　　　　　　　　　２…コイル
取付軸３…中心孔　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　４…トルクチューブ５…ヘリウム外筒　　　　　
　　　　　　　　　６…常温ロータ７…低温ダンパ　　
　　　　　　　　　　　　　　８…フレキシブルサポー
ト ９，１０…回転軸　　　　　　　　　　　　　　１１…
軸受１２…保持環　　　　　　　　　　　　　　　　　
　１３…スロット１４…上部ツメモノ　　　　　　　　
　　　　１５…下部ツメモノ１６…サイドツメモノ　　
　　　　　　　　１７…冷却流路１８…円筒状の絶縁物
　　　　　　　　　　１９…テーパ付絶縁物２０…テー
パ付保持環

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　軸表面にスロットが形成されかつ軸中
   心に冷媒を蓄える中心孔を有するコイル取付軸と、この
   コイル取付軸のスロット内に収納された超電導界磁コイ
   ルと、この超電導界磁コイル外周を絶縁物で覆った後に
   上記コイル取付軸に嵌める保持環によって超電導界磁コ
   イルを保持する超電導回転電機の回転子に於て、上記保
   持環の内面に軸方向のテーパを設けると共に、この保持
   環と超電導界磁コイルとの間に、周方向に分割部を有す
   る円筒部でかつ周外面に前記保持環のテーパに対向する
   位置に軸方向のテーパを有する構造物を介在させたこと
   を特徴とする超電導回転電機の回転子。