JPH0524745B2 - - Google Patents

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JPH0524745B2
JPH0524745B2 JP61056320A JP5632086A JPH0524745B2 JP H0524745 B2 JPH0524745 B2 JP H0524745B2 JP 61056320 A JP61056320 A JP 61056320A JP 5632086 A JP5632086 A JP 5632086A JP H0524745 B2 JPH0524745 B2 JP H0524745B2
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JP
Japan
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field coil
channel
superconducting field
superconducting
helium
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JP61056320A
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JPS62213555A (ja
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Koichi Ooshita
Akinori Ueda
Hidenao Hatanaka
Susumu Maeda
Toshiki Hirao
Mitsuhiro Uchida
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Priority to US07/009,920 priority patent/US4739202A/en
Priority to FR8702094A priority patent/FR2598045B1/fr
Priority to DE19873706437 priority patent/DE3706437A1/de
Publication of JPS62213555A publication Critical patent/JPS62213555A/ja
Priority to FR8713725A priority patent/FR2603430B1/fr
Publication of JPH0524745B2 publication Critical patent/JPH0524745B2/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

  • Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は超電導回転電機の回転子の構造に関
するものである。
〔従来の技術〕
従来この種の回転子として例えば特開昭57−
22372号公報に開示されたものがあり、その構成
を第3図に示す。第3図において、1はトルクチ
ユーブ、2はトルクチユーブ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はトルクチユーブ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7はコイル取付軸2の
夫々外周部及び側面部に取り付けられたヘリウム
外筒、ヘリウム端板、8及び9は夫々駆動側、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ツプリ
ング、17はトルクチユーブ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、電機
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
を伝えるトルクチユーブ1を薄肉円筒とし、且つ
熱交換器12を設け、このトルクチユーブ1を通
じ極低温部に侵入する熱を極力減らす構造が最も
一般的である。さらに、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、電力系統のじよう乱に
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
能を兼ねる方式が一般的である。なお第3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、排出装置は省略した。
第4図は第3図−線における断面図、即
ち、特開昭57−202852号公報に示されたものであ
り、2はコイル取付軸、3は超電導界磁コイル、
6はヘリウム外筒、15は液体ヘリウムの液溜め
部、16はヘリウム蒸気空間、17はコイル取付
軸2に形成された超電導界磁コイル3を収納する
スロツト、18はスロツト17内の両サイドに配
設されたサイドつめもの、19は超電導界磁コイ
ル3を固定するウエツジ、20,21は超電導界
磁コイル3の外周面、内周面にそれぞれ接する上
部つめもの、下部つめものであり、それぞれ例え
ば円形状の貫通孔20a,21aを有している。
22はコイル取付軸2とヘリウム外筒6との間に
設けられたヘリウム流路、23は液流め部15と
スロツト17の底部とに連通して設けられたコイ
ル取付軸ヘリウム流通孔である。
一般的に超電導回転電機においては、超電導界
磁コイルの極低温冷却をいかにして行なうかとい
う点に重要な技術問題がある。超電導界磁コイル
を超電導状態にするためには、超電導遷移温度以
下に冷却することが必要であり、現在ではヘリウ
ムを冷却媒体として絶対温度1Kないし20Kに保
持することが行なわれている。一方、このような
極低温状態においては超電導界磁コイルの比熱が
極めて小さくなつているため、超電導界磁コイル
内の微少の発熱あるいは超電導界磁コイルへの僅
かな侵入熱量によつて超電導界磁コイルの温度が
上昇し超電導遷移温度を越える恐れが常に存在す
る。従つて、超電導界磁コイル内の微少な発熱あ
るいは超電導界磁コイルへの僅かな侵入熱量をい
かに速かに除去して超電導界磁コイルの温度上昇
をおさえるかが超電導回転電機の設計上の重要な
ポイントとなる。
次に冷却動作を第5図に基づいて説明する。超
電導界磁コイル3内の微少発熱、あるいは超電導
界磁コイル3への僅かな熱侵入によつて生じた熱
は、超電導界磁コイル3の周囲の僅かな間〓に存
在しているヘリウムに吸収される。吸熱により膨
張し密度が小さくなつたヘリウムは、遠心力場の
自然対流によつて下部つめもの21の貫通孔21
aを通り抜け、コイル取付軸2のヘリウム流通孔
23を経て液溜め部15に出る。一方、超電導界
磁コイル3回りで生ずるヘリウム不足は、ヘリウ
ム流路22からウエツジ19の〓間及び上部つめ
もの20の貫通孔20aを通つて超電導界磁コイ
ル3回りに流入するヘリウムによつて補われる。
吸熱膨張したヘリウムは、液溜め部15におい
て、その一部が蒸発することによつて冷却され
る。冷却されたヘリウムは、別のコイル取付軸ヘ
リウム流通孔23から下部つめもの21の貫通孔
21aを経て超電導界磁コイル3の周囲に入り込
み、さらに上部つめもの20の貫通孔20a及び
ウエツジ19の〓間を通りヘリウム流路22に出
る。
以上のように円滑な自然循環を行なうことによ
り、超電導界磁コイル3の冷却が行なわれ、超電
導界磁コイル3を超電導遷移温度以下に保つてい
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の超電導回転電機の回転子では、上部つめ
もの20、下部つめもの21の貫通孔20a,2
0aが半径方向のみで、それらの軸方向の間隔も
広いため、超電導界磁コイル3上のこれら貫通孔
20a,20a近傍と、これら貫通孔20a,2
0aから遠く離れた場所とでは、第5図に示すよ
うにヘリウム流路の長さに大きな差が生じる。従
つて、もし貫通孔20a,20dから遠く離れた
場所において微小発熱又は僅かな熱侵入が生じた
場合は、熱を吸収したヘリウムはコイル取付軸ヘ
リウム流通孔23へ逃げにくくなり、この場所の
超電導界磁コイル3の温度が上昇し、容易に長電
導臨界温度を越えてクエンチに至るという問題点
があつた。
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、超電導界磁コイルの熱除去を
円滑に行ない、超電導界磁コイルの性能を向上で
きる超電導回転電機の回転子を得ることを目的と
する。
〔問題点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は、上
部つめものの超電導界磁コイルに接しない面に形
成された軸方向に延びる流路と幅方向に延びる流
路とを有する第1の流路溝と、この第1の流路溝
の軸方向に延びる流路と幅方向に延びる流路とに
複数形成された第1の小孔と、下部つめものの超
電導界磁コイルに接しない面に形成された軸方向
に延びる流路と幅方向に延びる流路とを有する第
2の流路溝と、この第2の流路溝の軸方向に延び
る流路と幅方向に延びる流路とに複数形成された
第2の小孔とを備えたものである。
〔作用〕
この発明における超電導回転電機の回転子は、
上部つめものに形成した第1の流路溝、第1の小
孔及び下部つめものに形成した第2の流路溝、第
2の小孔により、ヘリウムの流通が軸方向、幅方
向において良くなり、超電導界磁コイルの熱除去
を円滑に行え、超電導界磁コイルの性能が向上す
る。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第1図、第2図において、2,3,6,1
5,16,19,22,23は上述した従来の回
転子の構成と同様である。24は超電導界磁コイ
ル3の外周面に接する上部つめもの、25は上部
つめもの24の超電導界磁コイル3と接しない面
に形成された軸方向に延びる流路および超電導界
磁コイル3の幅方向に延びる流路から構成された
第1の流路溝、26は第1の流路溝25に複数形
成された第1の小孔であり、ウエツジ19間の〓
間に相対向する部分にも形成されている。27は
超電導界磁コイル3の内周面に接する下部つめも
の。28は下部つめもの27の超電導界磁コイル
3と接しない面に形成された軸方向に延びる流路
および超電導界磁コイル3の幅方向に延びる流路
から構成された第2の流路溝、29は第2の流路
溝28に複数形成された第2の小孔であり、コイ
ル取付軸ヘリウム流通孔23と相対向する部分に
も形成されている。
次い動作について説明する。超電導界磁コイル
3内の微少発熱、あるいは超電導界磁コイル3へ
の僅かな熱侵入によつて生じた熱は、超電導界磁
コイル3の周囲の僅かな間〓に存在しているヘリ
ウムに吸収される。吸熱により膨張し密度が小さ
くなつたヘリウムは、遠心力場の自然対流によつ
て下部つめもの27の第2の小孔29に入り、下
部つめもの27の第2の流路溝28を通つてコイ
ル取付軸ヘリウム流通孔23を経て液溜め部15
に出る。一方、超電導界磁コイル3回りで生ずる
ヘリウム不足は、ヘリルム流路22からウエツジ
19の〓間及び上部つめもの24の第1の流路溝
25を通り、上部つめもの24の第1の小孔26
を経て超電導界磁コイル3回りに流入するヘリウ
ムによつて補われる。吸熱膨張したヘリウムは、
液溜め部15において、その一部が蒸発すること
によつて冷却される。冷却されたヘリウムは、別
のコイル取付軸ヘリウム流通孔23から下部つめ
もの27の第2の流路溝28を通り、下部つめも
の27の第2の小孔29を経て超電導界磁コイル
3の周囲に入り込み、さらに上部つめもの24の
第1の小孔26、第1の流路溝25及びウエツジ
19の〓間を通りヘリウム流路22に出る。この
ように円滑な自然循環を行うことにより、超電導
界磁コイル3の冷却が行なわれ、超電導界磁コイ
ル3を超電導遷移温度以下に保つている。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明した通り、上部つめものの
超電導界磁コイルに接しない面に形成された軸方
向に延びる流路と幅方向に延びる流路とを有する
第1の流路溝と、この第1の流路溝の軸方向に延
びる流路と幅方向に延びる流路とに複数形成され
た第1の小孔と、下部つめものの超電導界磁コイ
ルに接しない面に形成された軸方向に延びる流路
と幅方向に延びる流路とを有する第2の流路溝
と、この第2の流路溝の軸方向に延びる流路と幅
方向に延びる流路とに複数形成された第2の小孔
とを備えているので、ヘリウムの流通が軸方向、
幅方向において良くなり超電導界磁コイルの熱除
去を円滑に行え、超電導界磁コイルの性能向上が
図れる超電導回転電機の回転子を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による超電導回転
電機の回転子におけるヘリウムの流れを示す断面
図、第2図はこの発明に係わる上部つめもの、下
部つめものを示す平面図、第3図は一般的な超電
導回転電機の回転子の全体概念を示す断面図、第
4図は第3図−線における断面図、第5図は
従来の超電導回転電機の回転子におけるヘリウム
の流れを示す断面図である。 図において、2はコイル取付軸、3は超電導界
磁コイル、17はスロツト、24は上部つめも
の、25は第1の流路溝、26は第1の小孔、2
7は下部つめもの、28は第2の流路溝、29は
第2の小孔である。尚、図中同一符号は同一又は
相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 コイル取付軸に設けられたスロツト内に収納
    される超電導界磁コイル、この超電導界磁コイル
    の外周面、内周面にそれぞれ接する上部つめも
    の、下部つめものを備えたものにおいて、上記上
    部つめものの上部超電導界磁コイルに接しない面
    に形成された軸方向に延びる流路と幅方向に延び
    る流路とを有する第1の流路溝、この第1の流路
    溝の軸方向に延びる流路と幅方向に延びる流路と
    に複数形成された第1の小孔、上記下部つめもの
    の上記超電導界磁コイルに接しない面に形成され
    た軸方向に延びる流路と幅方向に延びる流路とを
    有する第2の流路溝、この第2の流路溝の軸方向
    に延びる流路と幅方向に延びる流路とに複数形成
    された第2の小孔を備えたことを特徴とする超電
    導回転電機の回転子。
JP61056320A 1986-03-12 1986-03-12 超電導回転電機の回転子 Granted JPS62213555A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61056320A JPS62213555A (ja) 1986-03-12 1986-03-12 超電導回転電機の回転子
US07/009,920 US4739202A (en) 1986-03-12 1987-02-02 Superconducting electric rotary machine having grooved insulation for carrying coolant
FR8702094A FR2598045B1 (fr) 1986-03-12 1987-02-18 Machine tournante electrique supraconductrice
DE19873706437 DE3706437A1 (de) 1986-03-12 1987-02-27 Supraleitende, umlaufende elektrische maschine
FR8713725A FR2603430B1 (fr) 1986-03-12 1987-10-05 Machine tournante electrique supraconductrice

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JPS62213555A JPS62213555A (ja) 1987-09-19
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4282450A (en) * 1979-09-25 1981-08-04 Westinghouse Electric Corp. Dynamoelectric machine with cryostable field winding
JPS57162945A (en) * 1981-03-31 1982-10-06 Mitsubishi Electric Corp Rotor for superconductive rotary electric machine
JPS57202851A (en) * 1981-06-05 1982-12-11 Mitsubishi Electric Corp Rotor for superconductive rotary electric machine

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JPS62213555A (ja) 1987-09-19

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