JPH0449842A - 超電導回転子 - Google Patents
超電導回転子Info
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- JPH0449842A JPH0449842A JP2155285A JP15528590A JPH0449842A JP H0449842 A JPH0449842 A JP H0449842A JP 2155285 A JP2155285 A JP 2155285A JP 15528590 A JP15528590 A JP 15528590A JP H0449842 A JPH0449842 A JP H0449842A
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Classifications
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- 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〕
（産業上の利用分野）
本発明は、超電導回転電機の回転子に関する。
（従来の技術）
従来より、超電導回転電機の運転において、超電導コイ
ルを超電導状態に維持するための冷媒である液体ヘリウ
ムの液位を監視することは重要である。このため、液の
深さ方向に超電導導線を配置し、その電気抵抗により液
位を監視する超電導液位針が広く使用されている。また
、上記超電導液位針は、その機械強度の点から信頼性の
面で回転機に応用するには問題があるため、液の深さ方
向にカーボン抵抗対をシリーズ接続して、その電気抵抗
により液位を監視するカーボン抵抗液位針が使用される
こともある。
ルを超電導状態に維持するための冷媒である液体ヘリウ
ムの液位を監視することは重要である。このため、液の
深さ方向に超電導導線を配置し、その電気抵抗により液
位を監視する超電導液位針が広く使用されている。また
、上記超電導液位針は、その機械強度の点から信頼性の
面で回転機に応用するには問題があるため、液の深さ方
向にカーボン抵抗対をシリーズ接続して、その電気抵抗
により液位を監視するカーボン抵抗液位針が使用される
こともある。
（発明が解決しようとする課題）
回転機における液位監視において、超電導液位針では上
述のように機械強度の面から問題がある。また、カーボ
ン抵抗液位針においては、回転場では重力加速度増大に
よる内圧上昇により、液体ヘリウムの沸点が上昇するた
め、カーボン抵抗の電気抵抗は変化する。よって、液位
計全体としての出力（電気抵抗）も変化するため、液位
監視のための液位針としては分解能が悪くなる。従って
回転機として超電導コイルを運転する場合の液位低下に
対する保護・監視を、カーボン抵抗液位針により行うの
は、信頼性に問題がある。
述のように機械強度の面から問題がある。また、カーボ
ン抵抗液位針においては、回転場では重力加速度増大に
よる内圧上昇により、液体ヘリウムの沸点が上昇するた
め、カーボン抵抗の電気抵抗は変化する。よって、液位
計全体としての出力（電気抵抗）も変化するため、液位
監視のための液位針としては分解能が悪くなる。従って
回転機として超電導コイルを運転する場合の液位低下に
対する保護・監視を、カーボン抵抗液位針により行うの
は、信頼性に問題がある。
本発明は、超電導回転電機における液体ヘリウム液位低
下に対し、信頼性の高い保護・監視機能を有する超電導
回転子を提供することを目的とする。
下に対し、信頼性の高い保護・監視機能を有する超電導
回転子を提供することを目的とする。
（ｍ１題を解決するための手段）
上記の課題を解決するため本発明においては、ヘリウム
容器内に貯液された液体ヘリウムの液位低下に対する保
護・監視として、警報設定点の液位位置、あるいは、ト
リップ設定点の液位位置に。
容器内に貯液された液体ヘリウムの液位低下に対する保
護・監視として、警報設定点の液位位置、あるいは、ト
リップ設定点の液位位置に。
カーボン抵抗素子等の液位検出素子を配置し、液位がそ
れらの位置より上か否かを検出する。
れらの位置より上か否かを検出する。
警報設定点の位置としては、巻線取付軸内径位置よりも
内径側、トリップ設定点の位置としては、巻線取付軸内
径位置を含めそれよりも外径側かつ超電導界磁巻線内径
よりも内径側に配設する。
内径側、トリップ設定点の位置としては、巻線取付軸内
径位置を含めそれよりも外径側かつ超電導界磁巻線内径
よりも内径側に配設する。
また、上記液位検出素子の信号は比較器に導き、比較器
の判断信号により保護・監視盤の警報あるいはトリップ
回路を駆動する。
の判断信号により保護・監視盤の警報あるいはトリップ
回路を駆動する。
（作用）
カーボン抵抗素子は、極低温において電気抵抗特性が急
変し、高い電気抵抗を示すようになる。
変し、高い電気抵抗を示すようになる。
これはまた、電気抵抗測定のための微弱な通電電流によ
るカーボン抵抗素子内部の発生熱に対する冷却状態によ
っても電気抵抗は大きく異る。すなわちカーボン抵抗素
子の周囲が液体ヘリウムである場合、Ｒ囲が気体ヘリウ
ムである場合に比べて熱伝達率が著しく大きいため、電
気抵抗は高い値を示す。この特性を利用すると、当該カ
ーボン抵抗素子の周囲が液相であるのか気相であるのか
の判別が可能である。同様の機能はゲルマニウム素子等
の測温素子においても同様である。
るカーボン抵抗素子内部の発生熱に対する冷却状態によ
っても電気抵抗は大きく異る。すなわちカーボン抵抗素
子の周囲が液体ヘリウムである場合、Ｒ囲が気体ヘリウ
ムである場合に比べて熱伝達率が著しく大きいため、電
気抵抗は高い値を示す。この特性を利用すると、当該カ
ーボン抵抗素子の周囲が液相であるのか気相であるのか
の判別が可能である。同様の機能はゲルマニウム素子等
の測温素子においても同様である。
すなわち、２Ｉ＠素子の上記のような特性を利用して回
転子ヘリウム容器内の液体ヘリウム液位低下に対する保
護・監視を行うものであり、液位低下を、ある−点にお
いて液位がその位置より上か否かを判別方式であるため
、液位針等によって液位を連続的に監視する方式に比べ
て分解能が良く精度が高い。
転子ヘリウム容器内の液体ヘリウム液位低下に対する保
護・監視を行うものであり、液位低下を、ある−点にお
いて液位がその位置より上か否かを判別方式であるため
、液位針等によって液位を連続的に監視する方式に比べ
て分解能が良く精度が高い。
また、警報設定点あるいはトリップ設定点には以下のよ
うな意味がある。
うな意味がある。
超電導回転子では、ヘリウム容器内に貯液されている液
体ヘリウムは回転子の回転による遠心力によってヘリウ
ム容器内周にはりつくため、ヘリウム容器内周から内径
側に向って液位が上っていくこととなる。一方超電導界
磁巻線の冷却のため。
体ヘリウムは回転子の回転による遠心力によってヘリウ
ム容器内周にはりつくため、ヘリウム容器内周から内径
側に向って液位が上っていくこととなる。一方超電導界
磁巻線の冷却のため。
巻線取付軸には通常法のような冷媒通路が設けられてい
る。すなわち巻線取付軸内径側から外径側への冷媒供給
通路、界磁巻線と巻線取付軸外径側をつなぐ通路および
界磁巻線と巻線取付軸内径側をつなぐ通路である。これ
ら通路により液体ヘリウムが循環され界磁巻線の冷却が
行われる。もし、液体ヘリウム液位が巻線取付軸内径よ
りも低下した場合、上記冷媒通路が分断されるため、ク
エンチ（常電導転移）等の緊急事態発生の場合の界磁巻
線冷却が十分行われない恐れが出てくる。また、液位が
巻線取付軸内径よりも低下した場合の液体ヘリウム貯液
量は、冷媒通路のみであるため、上記緊急時に対する貯
液量としては不十分である。
る。すなわち巻線取付軸内径側から外径側への冷媒供給
通路、界磁巻線と巻線取付軸外径側をつなぐ通路および
界磁巻線と巻線取付軸内径側をつなぐ通路である。これ
ら通路により液体ヘリウムが循環され界磁巻線の冷却が
行われる。もし、液体ヘリウム液位が巻線取付軸内径よ
りも低下した場合、上記冷媒通路が分断されるため、ク
エンチ（常電導転移）等の緊急事態発生の場合の界磁巻
線冷却が十分行われない恐れが出てくる。また、液位が
巻線取付軸内径よりも低下した場合の液体ヘリウム貯液
量は、冷媒通路のみであるため、上記緊急時に対する貯
液量としては不十分である。
何らかの原因で液位が低下を続け、液位が巻線取付軸内
径位置を下まわるような事態は、もはや機器の保護のた
めに運転を停止すべき事態である。
径位置を下まわるような事態は、もはや機器の保護のた
めに運転を停止すべき事態である。
従って、トリップ設定点は、巻線取付軸内径位置を含め
それより外径側かつ界磁巻線内径位置より内径側に設け
るべきである。また、警報設定点は、トリップに至るま
での時間的余裕を見て、トリップ設定点より内径側に設
けるべきであり、従って警報設定点は巻線取付軸内径位
置より内径側に設けるべきである。
それより外径側かつ界磁巻線内径位置より内径側に設け
るべきである。また、警報設定点は、トリップに至るま
での時間的余裕を見て、トリップ設定点より内径側に設
けるべきであり、従って警報設定点は巻線取付軸内径位
置より内径側に設けるべきである。
また、抵抗素子の電気抵抗信号は比較器に導き、液位が
当該測温素子の取付位置よりも上か否かを判断し、液位
低下の場合保護・監視の警報あるいはトリップ回路を駆
動して超電導回転電機の液体ヘリウム液位低下に対する
保護・監視を行う。
当該測温素子の取付位置よりも上か否かを判断し、液位
低下の場合保護・監視の警報あるいはトリップ回路を駆
動して超電導回転電機の液体ヘリウム液位低下に対する
保護・監視を行う。
（実施例）
本発明の一実施例を第１図、第２図を用いて説明する。
第１図において超電導界磁巻線１は、巻線取付軸２およ
び楔３により保持・固定されている。その外径側には、
液体ヘリウムを保持するためのヘリウム容器４が設置さ
れている。以上は液体ヘリウムにより運転中は極低温に
保たれる。超電導回転子としては、その外径側に常温部
との断熱構造として、真空断熱部５および輻射シールド
６を介して、外筒７が設置されている。
び楔３により保持・固定されている。その外径側には、
液体ヘリウムを保持するためのヘリウム容器４が設置さ
れている。以上は液体ヘリウムにより運転中は極低温に
保たれる。超電導回転子としては、その外径側に常温部
との断熱構造として、真空断熱部５および輻射シールド
６を介して、外筒７が設置されている。
また、超電導界磁巻線１の冷却のため、超電導界磁巻線
１の周囲には冷媒通路８があり、これは巻線取付軸２の
連通孔９，１０により各々巻線取付軸外径側及び内径側
に連通している。また、これらとは別に、巻線取付軸２
には内外径間を連通ずる冷媒供給通路１１があり、これ
らで液体ヘリウムの循環経路を形成している。
１の周囲には冷媒通路８があり、これは巻線取付軸２の
連通孔９，１０により各々巻線取付軸外径側及び内径側
に連通している。また、これらとは別に、巻線取付軸２
には内外径間を連通ずる冷媒供給通路１１があり、これ
らで液体ヘリウムの循環経路を形成している。
冷媒供給通路１１に設置された絶縁板１２には、巻線取
付軸内径位置よりも内径側に警報用のカーボン抵抗素子
１３が、巻線取付軸内径位置を含めそれより外径側には
トリップ用のカーボン抵抗素子１４が取付られ、それぞ
れ電気抵抗検出用のリード線（図示せず）が接続されて
いる。
付軸内径位置よりも内径側に警報用のカーボン抵抗素子
１３が、巻線取付軸内径位置を含めそれより外径側には
トリップ用のカーボン抵抗素子１４が取付られ、それぞ
れ電気抵抗検出用のリード線（図示せず）が接続されて
いる。
第２図において、警報用カーボン抵抗素子１３およびト
リップ用カーボン抵抗素子１４の電気抵抗信号は、比較
器１７に伝えられその判断信号がｔ報トリップ回路１８
を駆動することにより、液位低下に対する保護・監視を
行う。またカーボン抵抗素子の電気抵抗測定のために、
この例では定電流源１９を備えてカーボン抵抗素子に一
定電流を供給している。カーボン抵抗素子１３．１４は
回転側に位置し、比較器１７．警報・トリップ回路１８
、および定電流源１９は静止側に位置するため、回転側
と静止側の構成要素は、スリップリング２０を介して電
気的に連系している。
リップ用カーボン抵抗素子１４の電気抵抗信号は、比較
器１７に伝えられその判断信号がｔ報トリップ回路１８
を駆動することにより、液位低下に対する保護・監視を
行う。またカーボン抵抗素子の電気抵抗測定のために、
この例では定電流源１９を備えてカーボン抵抗素子に一
定電流を供給している。カーボン抵抗素子１３．１４は
回転側に位置し、比較器１７．警報・トリップ回路１８
、および定電流源１９は静止側に位置するため、回転側
と静止側の構成要素は、スリップリング２０を介して電
気的に連系している。
超電導回転電機の運転中、液体ヘリウムの液位が何らか
の原因で通常の液位から低下し始めた場合、警報設定点
まで液位が低下した時点で警報用カーボン抵抗素子１３
の電気抵抗が急激に低下する。
の原因で通常の液位から低下し始めた場合、警報設定点
まで液位が低下した時点で警報用カーボン抵抗素子１３
の電気抵抗が急激に低下する。
この時、定電流ｇ１９からスリップリング２０を通して
一定電流が供給されている警報用カーボン抵抗素子１３
の電圧降下は電気抵抗の低下に比例して減少する。警報
用カーボン抵抗素子１３の電気抵抗信号すなわち電圧信
号はスリップリング２０を通して比較器１７に伝えられ
、あらかじめ設定された基準電圧との電圧比較を行って
、警報・トリップ回路】８のうち警報回路を駆動し、液
位低下の警報を発する。この時点では、液位を低下させ
る何らかの原因が発生しているものの、まだ超電導回転
電機として運転継続可能な状態である。
一定電流が供給されている警報用カーボン抵抗素子１３
の電圧降下は電気抵抗の低下に比例して減少する。警報
用カーボン抵抗素子１３の電気抵抗信号すなわち電圧信
号はスリップリング２０を通して比較器１７に伝えられ
、あらかじめ設定された基準電圧との電圧比較を行って
、警報・トリップ回路】８のうち警報回路を駆動し、液
位低下の警報を発する。この時点では、液位を低下させ
る何らかの原因が発生しているものの、まだ超電導回転
電機として運転継続可能な状態である。
また同様に、トリップ設定点まで液位が低下した時点で
トリップ用カーボン抵抗素子１４の電気抵抗が急激に減
少し、比較器１７は警報・トリップ回路１８のうちトリ
ップ回路を駆動し、超電導回転電機の緊急停止動作を行
う。この時点では、これ以上運転を継続することは危険
な状態である。
トリップ用カーボン抵抗素子１４の電気抵抗が急激に減
少し、比較器１７は警報・トリップ回路１８のうちトリ
ップ回路を駆動し、超電導回転電機の緊急停止動作を行
う。この時点では、これ以上運転を継続することは危険
な状態である。
このように本実施例では、液位低下を、警報設定点ある
いはトリップ設定点のそれぞれで、その位置より液位が
上か否がかを監視しているため、分解能が良く精度が高
い。
いはトリップ設定点のそれぞれで、その位置より液位が
上か否がかを監視しているため、分解能が良く精度が高
い。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく例
えば、液位低下に対する警報あるいはトリップ用の検出
素子に用いる抵抗素子として、ゲルマニウム素子等を用
いても良く、また測温素子の電気抵抗測定においては、
上記実施例に示した一定電流供給による電圧降下測定の
他に、一定電圧供給による電流測定によっても良い。
えば、液位低下に対する警報あるいはトリップ用の検出
素子に用いる抵抗素子として、ゲルマニウム素子等を用
いても良く、また測温素子の電気抵抗測定においては、
上記実施例に示した一定電流供給による電圧降下測定の
他に、一定電圧供給による電流測定によっても良い。
また上記実施例では、回転側と静止側の連系をスリップ
リング２０を介して行ったが、他に、測温素子、比較器
、定電流源等を回転側に備え、比較器が発する警報・ト
リップ回路駆動信号を光信号あるいはＦＭ等の電波信号
等の信号非接触伝達手段により静止側に位置する警報・
トリップ回路に伝送して保護・監視動作を行わしめるよ
うにしても良い。
リング２０を介して行ったが、他に、測温素子、比較器
、定電流源等を回転側に備え、比較器が発する警報・ト
リップ回路駆動信号を光信号あるいはＦＭ等の電波信号
等の信号非接触伝達手段により静止側に位置する警報・
トリップ回路に伝送して保護・監視動作を行わしめるよ
うにしても良い。
以上述べたように本発明によれば回転子の運転中の液体
ヘリウム液位低下に対し、分解能が良く信頼性の高い液
位低下保護・監視機能を有する超電導回転子を提供する
ことができる。
ヘリウム液位低下に対し、分解能が良く信頼性の高い液
位低下保護・監視機能を有する超電導回転子を提供する
ことができる。
第１ｙ！Ｉは本発明の一実施例である超電導回転子の横
断面図、第２図は第１図に示した超電導回転子の液位低
下保護・監視を説明するためのブロック図、第３図は第
１図の超電導回転子の縦断面図、第４図は従来の超電導
回転子の横断面図である。 ｌ・・・超電導界磁巻線 ２・・・巻線取付軸４・・・
ヘリウム容器 １３・・・警報用カーボン抵抗素子 １４・・・トリップ用カーボン抵抗素子代理人 弁理士
則 近 憲 佑 第 図
断面図、第２図は第１図に示した超電導回転子の液位低
下保護・監視を説明するためのブロック図、第３図は第
１図の超電導回転子の縦断面図、第４図は従来の超電導
回転子の横断面図である。 ｌ・・・超電導界磁巻線 ２・・・巻線取付軸４・・・
ヘリウム容器 １３・・・警報用カーボン抵抗素子 １４・・・トリップ用カーボン抵抗素子代理人 弁理士
則 近 憲 佑 第 図
Claims (2)
- （１）中空円筒形状の巻線取付軸により保持され超電導
導体を巻回してなる超電導界磁巻線と、前記巻線取付軸
の外周部にヘリウム容器を有する超電導回転子において
、巻線取付軸の半径方向にヘリウム容器内の液体ヘリウ
ム液面変化を検出する液位検出装置を設けたことを特徴
とする超電導回転子。 - （２）液位検出装置は警報設定点に対しては巻線取付軸
内径位置より内径側に、トリップ設定点に対しては巻線
取付軸内径位置を含めそれより外側かつ界磁巻線内径位
置より内径側に配置し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子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2155285A JPH0449842A (ja) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | 超電導回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2155285A JPH0449842A (ja) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | 超電導回転子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0449842A true JPH0449842A (ja) | 1992-02-19 |
Family
ID=15602562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2155285A Pending JPH0449842A (ja) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | 超電導回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0449842A (ja) |
-
1990
- 1990-06-15 JP JP2155285A patent/JPH0449842A/ja active Pending
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