JPH0471362A - 超電導発電装置 - Google Patents

超電導発電装置

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JPH0471362A
JPH0471362A JP2182613A JP18261390A JPH0471362A JP H0471362 A JPH0471362 A JP H0471362A JP 2182613 A JP2182613 A JP 2182613A JP 18261390 A JP18261390 A JP 18261390A JP H0471362 A JPH0471362 A JP H0471362A
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JP
Japan
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superconducting
generator
prime mover
shaft
rotor
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Pending
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JP2182613A
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English (en)
Inventor
Hidehiro Nagamura
英博 長村
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH0471362A publication Critical patent/JPH0471362A/ja
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的コ (産業上の利用分野) 本発明は超電導発電機を蒸気タービン、ガスタービン等
の原動機によって駆動する超電導発電装置に関する。
(従来の技術) 従来のこの種の超電導発電装置は、第3図に示すように
蒸気タービン、ガスタービン等の原動機1に超電導発電
機2を軸着脱装置3を介して連結し、原動機1により超
電導発電機2を駆動するようにしている。この場合、軸
着脱装置3は原動機軸1aと発電機軸2aとは軸着脱装
置3により任意に結合又は離脱できるようになっている
。また、超電導発電機2の回転子は、第4図に示すよう
に極低温容器2−1の内周部に超電導界磁巻線2−2が
配設されると共に、この容器内に冷媒として液体ヘリウ
ム2−3が収容されている。この液体ヘリウム2−3は
回転子を回転させたときの遠心力によって容器内周部に
ほぼ均等な厚さで張付き、これによって超電導界磁巻線
2−2を効果的に冷却している。
ところで、近年の火力発電所においては、1日の中でも
特に昼間の時間帯に比べて夜間の時間帯の電力需要が少
ないことから、昼間の時間帯には発電装置を運転し、夜
間の時間帯に発電装置を停止するD S S (Dai
ly−8tart−9top)運転を行うことか一般的
になっている。
このようなりSS運転を第3図に示す従来の超電導発電
装置に適用する場合、夜間停止時には原動機1を停止し
、原動機軸1aと発電機軸2aとを軸着脱装置3を用い
て離脱させ、また原動機軸1aを原動機1用のターニン
グ装置4aを用いて約数rpmの回転数で回転させる必
要がある。これは原動機1が停止すると原動機軸1aが
重量により変形するためである。
一方、超電導発電機2側において、回転子が完全に停止
すると第5図に示すように液体ヘリウム2−3が重力の
作用により回転子の容器2−1の下部のみに長時間偏存
するため、容器2−1の液体ヘリウム2−3か存在する
下部領域と液体ヘリウムが存在しない上部領域との間で
不要の熱応力か発生したり、また回転子の容器内の上部
領域に位置している超電導界磁巻線2−2が十分に極低
温まで冷却されないため、超電導状態を維持できなくな
る。
このため、超電導発電機20夜間停止時には発電機軸2
aを発電機側ターニング装置4bを用いて数百rpmの
回転数で回転させ、第4図に示すように容器2−1内で
液体ヘリウム2−3が遠心力により容器内壁面に均一に
張付くようにしている。
(発明か解決しようとする課題) しかし、この−ような従来の超電導発電装置においては
次のような問題がある。
■原動機軸]aと発電機軸2aとを軸着脱装置3により
着脱できる機構になっているが、定格運転時には原動機
軸1aから発電機軸2aに伝達する軸トルクか大きいた
め、軸着脱装置3に対して必要となる機械力か膨大とな
り、装置のコンパクト化および経済性を図る上で問題が
ある。
■また、前述したように超電導発電装置をDSS運転す
る場合、夜間停止時に原動機軸1aを数rpmの回転数
で回転させるための原動機側ターニング装置4aと超電
導発電機2の発電機回転軸2aを数百rpmの回転数で
回転させるための発電機側ターニング装置4bとが必要
になるため、超電導発電装置の占有スペースが増大する
と共に、停止時の運用操作が複雑になる。
ここで、前者■の問題について簡単に定量的に説明する
に、理解を容易にするため自動ホのクラッチ等で使用さ
れるドラムタイプ形(円周方向の摩擦力で軸トルクを伝
達させる原理を使用する場合)を想定して以下に説明す
る。
発電機出力をP (W)  電源周波数をf(H2) 
、軸トルクをT(N−m)とすると、P=T・2πf 
 、’、T=P/2πf  (N−m)第6図に示すよ
うに仮に発電機軸2aと原動機軸1aとをばね5を用い
て4つの接触部6の接触面の摩擦力fで所定の軸トルク
を伝達させるものとすると、ばね5に必要とされる摩擦
力fおよび機械力Fに関しては f =lc ・F−T/ r X 1/4   (N)
ここで、k:摩擦係数、r:半径である。
600MW級の火力発電設備を想定した場合、Pm2O
3XLO6(W) 、r=0.5  (m)k =0.
3 、f −50(HZ) と仮定できるため、 F==110.3 X (600Xl、06/2π・5
0) 10.5×1/4 =3.18xlO6(N) →325(ton)と膨大
な機械力Fが必要となり、この機械力Fを発生、伝達す
る装置およびそれに耐える部祠が必要となるため、軸着
脱装置3のコンパクト化および経済性が問題となる。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、DSS運
転を行なう場合に備えた構成としても装置の占有面積か
少なく、停!に時の運用操作が簡単で、しかも経済的に
有利な超電導発電装置を提供することを特徴とする特 許 [発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は上記の目的を達成するため、内周部に超電導界
磁巻線を配設した容器に冷媒を収容してなる回転子を備
えた超電導発電機を有し、この発電機に原動機を連結し
て前記超電導発電機を駆動するようにした超電導発電装
置において、前記超電導発電機の回転軸と前記原動機の
回転軸とを直結すると共に、運転停止時に前記原動機お
よび超電導発電機を一体的に駆動するターニング装置を
設ける構成とし、このターニング装置に対して前記原動
機および超電導発電機を前記回転子の容器内の冷媒の偏
存による熱応力が起こらない回転速度の駆動力でターニ
ングさせ得るようにしたものである。
(作 用) このような構成の超電導発電装置にあっては、原動機軸
と発電機軸が直結されているので、軸着脱装置を用いた
場合のように軸着脱のための操作が不要になり、しかも
軸l・ルクの伝達も従来のように膨大な接触面の接触摩
擦力による必要がないので、その複雑な機構が不要とな
る。また、DSS運転により超電導発電機を停止する場
合でも1つのターニング装置で原動機軸と発電機軸に対
して共通に駆動力を与え、且つ回転子の容器内の冷媒の
偏存により熱応力が起こらないようにしたので、回転子
の容器内の上部領域に位置している超電導界磁巻線を十
分に極低温まで冷却することができる。
(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。
第1図は本発明による超電導発電装置の概略的な構成例
を示すもので、第3図と同一部分には同一記号を付して
示す。本実施例では、第1図に示すように原動機1の軸
1aと発電機2の軸2aを極−船釣に用いられるボルト
締結合、リーマボルトによる結合等で直結し、この直結
部に原動機軸1aおよび発電機軸2aを一体のままター
ニング可能なターニング装置4を設ける構成としたちの
である。
この場合、DSS運用で夜間休止時に超電導発電装置を
停止するに際して、ターニング装置4により原動機軸1
aおよび発電機軸2aを回転子の容器内の冷媒の偏存に
より熱応力が起こらない回転速度の駆動力を与えて原動
機軸1aおよび発電機軸2aを同一回転数でターニング
させるようにしている。
次にこのような超電導発電装置の作用を述べる。
今、DSS運用で原動機]が停止すると、その軸に重力
が偏心した状態で加わり変形するため、これを避けるた
めにはある回転数で回転させる必要がある。また、超電
導発電機3においても回転子の停止により容器内の液体
ヘリウムが重力により下部に偏存するため、これを避け
るためにはある回転数で回転させる必要がある。
ここで、原動機として蒸気タービンの使用を想定すると
使用する羽根の冷却のため、回転数の上昇度によっては
蒸気を通気する必要が生じる。したがって、冷却蒸気を
通気しない場合には上限となる回転数N M a Xか
存在する。
一方、超電導発電機2においては、容器2−1内の液体
ヘリウム2−3の偏存による熱応力の発生および超電導
界磁巻線2−2を冷却するため、ある最低の回転数NM
IN  (rpm)が存在する。
しかしながら、この回転数NMINは従来のように数百
rpmの必要はない。つまり、従来の場合には回転子の
容器2−1内に液体ヘリウム2−3の液面が遠心力で均
一になるように設定されるが、容器2−1の構造材の熱
応力の発生の防止および超電導界磁巻線2−2を冷却す
る上では第2図に示すように液体ヘリウム2−3が逐次
容器2−1の内壁を回転するだけでよい。
従って、本実施例では原動機1および超電導発電機2の
各軸1a、lbの最適なターニング回転数N o p 
Lとして、上述したNMaxおよびNMINより、 N M * X  ≧N Op l  ≧NMINに設
定される。これにより、DSS運用で超電導発電装置を
停止しても原動機]にあっては軸1aが偏心により変形
することがなく、また超電導発電機2にあっては回転子
の容器2−1内の液体ヘリウム2−3の偏存による熱応
力の発生および超電導界磁巻線2−2が極低温に冷却で
きなくなって超電導界磁巻線の超電導状態が維持できな
くなるといった問題が解消される。
一方、原動機1および超電導発電機2の保守点検を行な
う場合には、次のようにして行われる。
■例えば超電導発電機2の保守を行なう場合で、発電機
軸2aを停止する必要がないときは回転子の容器2−1
内の液体ヘリウム2−3を蒸発させ、ターニング装置4
のターニング回転数を原動機1が必要とする最低回転数
NM1Nまで落として行なつ0 ■発電機軸2aを完全に停止する必要がある場合にも、
回転子の容器2−1内の液体ヘリウム23を蒸発させた
上で停止させる。
このように上記■および■のいずれの場合でも回転子の
容器2−1内の液体ヘリウム2−3を蒸発させることに
より、回転子の容器2−1内の熱応力の発生を防止する
ことができる。
このように本実施例では、原動機軸1aと発電機軸2a
とを直結することにより、軸着脱装置か不要となり、装
置の占有面積が少なくて済む。また、DSS運用で原動
機軸]aおよび発電機軸2aをターニングするためのタ
ーニング装置としては両者に共通にしであるので、停止
時の運用操作が簡単である。さらに、上記■および■の
ような構成とすることで従来方式に比べて経済的である
なお、上記実施例では原動機軸]aと発電機軸2aとの
直結部分にターニング装置4を設ける場合について述べ
たが、原動機1および超電導発電機2にターニング駆動
力を与えて一体的に回転させることができればターニン
グ装置4をどこに設けてもよい。また、ターニング装置
4の回転数は可変にできるのがペターであるが、前述し
た設定範囲を満足する範囲内であれば単一回転数で回転
するものであってもよい。
[発明の効果コ 以上述べたように本発明によれば、DSS運転を行なう
場合に備えた構成としても装置の占有面積が少なく、停
止時の運用操作が簡単で、しがち経済的に有利な超電導
発電装置を提供すること第1図は本発明による超電導発
電装置の一実施例を示す概略的な構成図、第2図は同実
施例の作用を説明するための回転子容器を示す断面図、
第3図は従来の超電導発電装置の一実施例を示す概略的
な構成図、第4図および第5図は同装置の作用を説明す
るための回転子容器をそれぞれ示す断面図、第6図は同
装置の軸着脱装置における接触面の摩擦力の原理を説明
するための図である。
1・・・原動機、1a・・・原動機軸、2・・・超電導
発電機、2−1・・・極低温容器、2−2・・・超電導
界磁巻線、2−3・・・液体ヘリウム、2a・・・発電
機軸、4・・ターニング装置。
出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 ] 3 ん 図 ん

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 内周部に超電導界磁巻線を配設した容器に冷媒を収容し
    てなる回転子を備えた超電導発電機を有し、この発電機
    の回転軸に原動機を連結して前記超電導発電機を駆動す
    るようにした超電導発電装置において、前記超電導発電
    機の回転軸と前記原動機の回転軸とを直結すると共に、
    運転停止時に前記原動機および超電導発電機を一体的に
    駆動するターニング装置を設ける構成とし、このターニ
    ング装置に対して前記原動機および超電導発電機を前記
    回転子の容器内の冷媒の偏存による熱応力が起こらない
    回転速度の駆動力でターニングさせ得るようにしたこと
    を特徴とする超電導発電装置。
JP2182613A 1990-07-12 1990-07-12 超電導発電装置 Pending JPH0471362A (ja)

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JP2182613A JPH0471362A (ja) 1990-07-12 1990-07-12 超電導発電装置

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JP2182613A JPH0471362A (ja) 1990-07-12 1990-07-12 超電導発電装置

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JPH0471362A true JPH0471362A (ja) 1992-03-05

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ID=16121353

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JP2182613A Pending JPH0471362A (ja) 1990-07-12 1990-07-12 超電導発電装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009540238A (ja) * 2006-06-14 2009-11-19 エニ、ソシエタ、ペル、アチオニ 液化天然ガス(lng)の気化及びその貯蔵方法、及びプラント

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009540238A (ja) * 2006-06-14 2009-11-19 エニ、ソシエタ、ペル、アチオニ 液化天然ガス(lng)の気化及びその貯蔵方法、及びプラント

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