JPH053228B2 - - Google Patents
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- JPH053228B2 JPH053228B2 JP59135306A JP13530684A JPH053228B2 JP H053228 B2 JPH053228 B2 JP H053228B2 JP 59135306 A JP59135306 A JP 59135306A JP 13530684 A JP13530684 A JP 13530684A JP H053228 B2 JPH053228 B2 JP H053228B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K55/00—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は回転電機に係り、特に、小型で効率の
高い超電導回転電機に好適な回転電機に関する。
高い超電導回転電機に好適な回転電機に関する。
一般に、界磁巻線を超電導化した回転界磁形超
電導回転電機に於いて、超電導界磁巻線からの交
流強磁界を外部に対してシールドする方法には、
例えば、ICEC9（1982年）で、T.Ishigohkaの
“The optimum environmental shielding
system of superconducting generators”に示
されるように、積層鉄心の磁気シールド、銅やア
ルミニウムなどの導電率の大きな導体からなるう
ず電流シールドなどが知られており、また、両者
を組合わせたものも提案されている。
電導回転電機に於いて、超電導界磁巻線からの交
流強磁界を外部に対してシールドする方法には、
例えば、ICEC9（1982年）で、T.Ishigohkaの
“The optimum environmental shielding
system of superconducting generators”に示
されるように、積層鉄心の磁気シールド、銅やア
ルミニウムなどの導電率の大きな導体からなるう
ず電流シールドなどが知られており、また、両者
を組合わせたものも提案されている。
しかし、鉄心シールドは鉄心の磁気緩和現象の
ため、外部へのシールド効果を十分達成させるに
は鉄心シールドを厚くする必要があるが、これに
伴い機械寸法の大型化や重量が増大し、更には、
シールド部に鉄損を発生するという問題がある。
また、うず電流シールドは、常時うず電流が発生
し、電機子巻線部の磁束密度が低下するため出力
が低下する。
ため、外部へのシールド効果を十分達成させるに
は鉄心シールドを厚くする必要があるが、これに
伴い機械寸法の大型化や重量が増大し、更には、
シールド部に鉄損を発生するという問題がある。
また、うず電流シールドは、常時うず電流が発生
し、電機子巻線部の磁束密度が低下するため出力
が低下する。
一方、鉄心シールドとうず電流シールドを組合
せた構造では、内側の鉄心シールドを磁気的に飽
和させ、漏れ磁束を更に外側にうず電流シールド
で交流磁界をシールドするもので、常時、損失を
発生して磁界をシールドする点では前述の二例と
変りなく、超電導発電機の特徴である高効率と小
型化を達成することができなかつた。
せた構造では、内側の鉄心シールドを磁気的に飽
和させ、漏れ磁束を更に外側にうず電流シールド
で交流磁界をシールドするもので、常時、損失を
発生して磁界をシールドする点では前述の二例と
変りなく、超電導発電機の特徴である高効率と小
型化を達成することができなかつた。
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その
目的とするところは、超電導導体が超電導状態で
は内部り磁界が侵入しないという性質、即ち、完
全反磁性良くシールドすることのできる回転電機
を提供するにある。
目的とするところは、超電導導体が超電導状態で
は内部り磁界が侵入しないという性質、即ち、完
全反磁性良くシールドすることのできる回転電機
を提供するにある。
本発明は電機子巻線が超電導導体を介してリン
グ状に巻回されて形成され、かつ、この電機子巻
線の外周に、該電機子巻線を包囲するように超電
導シールドを配置することにより、所期の目的を
達成するようになしたものである。
グ状に巻回されて形成され、かつ、この電機子巻
線の外周に、該電機子巻線を包囲するように超電
導シールドを配置することにより、所期の目的を
達成するようになしたものである。
以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳細
に説明する。
に説明する。
第１図、及び第２図に本発明の一実施例である
回転界磁形同期機の例を示し、特に、第２図は電
機子巻線の詳細を示した径方向断面図である。
回転界磁形同期機の例を示し、特に、第２図は電
機子巻線の詳細を示した径方向断面図である。
該図に示す本実施例の回転電機は、回転子１
と、この回転子１に所定の間〓を待つて配置され
た固定子２から概略構成されている。回転子１は
外部の電源３によつて励磁される励磁巻線４を内
蔵し、軸受５によつて支持され駆動機６によつて
回転する。一方、固定子２は空〓部に所定の方法
で固定された電機子巻線７、及び超電導体、特
に、交流磁界に対する臨界磁界の大きな超電導シ
ールド８などで構成されている。超電導シールド
８は電機子巻線７の外周を同心状に被い、ヘリウ
ム供給装置９からの液体ヘリウムにより極低温に
冷却される。
と、この回転子１に所定の間〓を待つて配置され
た固定子２から概略構成されている。回転子１は
外部の電源３によつて励磁される励磁巻線４を内
蔵し、軸受５によつて支持され駆動機６によつて
回転する。一方、固定子２は空〓部に所定の方法
で固定された電機子巻線７、及び超電導体、特
に、交流磁界に対する臨界磁界の大きな超電導シ
ールド８などで構成されている。超電導シールド
８は電機子巻線７の外周を同心状に被い、ヘリウ
ム供給装置９からの液体ヘリウムにより極低温に
冷却される。
回転子１の励磁巻線４からの磁束φは電機子巻
線７と鎖交し、回転子１の回転と共に移動するの
で電機子巻線７には交流出力が誘起される。ま
た、電機子巻線７と鎖交した磁束φは、電機子巻
線７の外径側では超電導シールド８のMeissner
効果により完全遮へいされるため、図示のように
電機子巻線７と超電導シールド８との間を周方向
に通る磁路を形成し、閉回路を作る。
線７と鎖交し、回転子１の回転と共に移動するの
で電機子巻線７には交流出力が誘起される。ま
た、電機子巻線７と鎖交した磁束φは、電機子巻
線７の外径側では超電導シールド８のMeissner
効果により完全遮へいされるため、図示のように
電機子巻線７と超電導シールド８との間を周方向
に通る磁路を形成し、閉回路を作る。
なお、上述のMeissner効果とは、外部磁界を
超電導体に印加した場合、過去のヒステリシスに
拘らず、それが超電導状態にある限り、超電導体
内部に磁界が侵入できない性質である。この性質
を利用することにより電機子巻線７、及び回転子
励磁巻線４からの磁界が、超電導シールド８の内
部へ侵入するのを防ぐことができる。また、上記
構成とすることにより、シールド部に電気的損失
を発生させないで、すなわち、誘導電流を発生さ
せないで交流磁界を機外に対し遮へいすることが
でき、回転電機として高効率化が可能となる。更
に、磁束流路部には磁性材など磁気飽和の問題が
生じる部材がないので、超電導シールド８は、少
なくとも、超電導状態に保持する限り超電導材の
除界磁界の許容範囲で電機子巻線７に近づけ得る
ので、機械寸法の小形化、及び回転子起磁力を低
減でき、高効率化が可能である。
超電導体に印加した場合、過去のヒステリシスに
拘らず、それが超電導状態にある限り、超電導体
内部に磁界が侵入できない性質である。この性質
を利用することにより電機子巻線７、及び回転子
励磁巻線４からの磁界が、超電導シールド８の内
部へ侵入するのを防ぐことができる。また、上記
構成とすることにより、シールド部に電気的損失
を発生させないで、すなわち、誘導電流を発生さ
せないで交流磁界を機外に対し遮へいすることが
でき、回転電機として高効率化が可能となる。更
に、磁束流路部には磁性材など磁気飽和の問題が
生じる部材がないので、超電導シールド８は、少
なくとも、超電導状態に保持する限り超電導材の
除界磁界の許容範囲で電機子巻線７に近づけ得る
ので、機械寸法の小形化、及び回転子起磁力を低
減でき、高効率化が可能である。
また、本実施例では、超電導シールド８の外周
の常温の円筒状導体１０を配置している。これに
よれば超電導シールド８が外乱により常電導に転
移したときには超電導シールド８には完全反磁性
のMeissner効果が消失するため、交流磁界は超
電導導体の外径側にまで侵入するが、円筒状導体
１０がうず電流を発生し導体シールドとなる。従
つて、定常運転時は超電導シールド８が損失なし
で機内の磁界を遮へいし、超電導シールド８が外
乱により常電導に転移した事故時等には、円筒状
導体１０がシールド効果を発生するから、外部に
対し常時確実に磁界を遮へいすることができる。
この円筒状導体１０は銅やアルミニウムやその合
金などで構成するのが良く、超電導シールド８の
外周に配置されるので、超電導シールド８の熱容
量が等価的に増大するので超電導シールド８の安
定性が増大する。
の常温の円筒状導体１０を配置している。これに
よれば超電導シールド８が外乱により常電導に転
移したときには超電導シールド８には完全反磁性
のMeissner効果が消失するため、交流磁界は超
電導導体の外径側にまで侵入するが、円筒状導体
１０がうず電流を発生し導体シールドとなる。従
つて、定常運転時は超電導シールド８が損失なし
で機内の磁界を遮へいし、超電導シールド８が外
乱により常電導に転移した事故時等には、円筒状
導体１０がシールド効果を発生するから、外部に
対し常時確実に磁界を遮へいすることができる。
この円筒状導体１０は銅やアルミニウムやその合
金などで構成するのが良く、超電導シールド８の
外周に配置されるので、超電導シールド８の熱容
量が等価的に増大するので超電導シールド８の安
定性が増大する。
また、超電導シールド８は特性の異なるものを
複数個同心状に配置して形成しても良い。この場
合は、任意の一層の超電導シールド８が常電導転
位しても、超電導状態を保つている他層の超電導
導体がバツクアツプし、交流磁界を遮へいするの
で、更に、シールド効果の信頼性が向上する。
複数個同心状に配置して形成しても良い。この場
合は、任意の一層の超電導シールド８が常電導転
位しても、超電導状態を保つている他層の超電導
導体がバツクアツプし、交流磁界を遮へいするの
で、更に、シールド効果の信頼性が向上する。
更に、本実施例では、電機子巻線７が円筒状超
電導導体８′と絶縁構造物１２を介して、回転子
１と所定の間隙をもつてリング状に巻回されたも
のが複数個周方向に配置されており、その外径側
には更に超電導シールド８、及び常温の円筒状導
体１０が同心状に配置されている。
電導導体８′と絶縁構造物１２を介して、回転子
１と所定の間隙をもつてリング状に巻回されたも
のが複数個周方向に配置されており、その外径側
には更に超電導シールド８、及び常温の円筒状導
体１０が同心状に配置されている。
このような構造にすることにより、回転子１か
らの磁束φは円筒状超電導導体８′の完全反磁性
により、リング巻きされた電機子巻線７の内径側
７1のみを切り、外径側７0には到達しないので、
電機子巻線７の出力端子１３からみて、内径側７
１の誘起電圧が加算され、効率良くリング巻き電
機子巻線から発電できる。また、特に、リング巻
き電機子巻線は絶縁構造物１２を囲むように巻回
されるため、これが強度メンバーとなつて、該巻
線部の耐電磁力支持も容易に行ない得る効果もあ
る。
らの磁束φは円筒状超電導導体８′の完全反磁性
により、リング巻きされた電機子巻線７の内径側
７1のみを切り、外径側７0には到達しないので、
電機子巻線７の出力端子１３からみて、内径側７
１の誘起電圧が加算され、効率良くリング巻き電
機子巻線から発電できる。また、特に、リング巻
き電機子巻線は絶縁構造物１２を囲むように巻回
されるため、これが強度メンバーとなつて、該巻
線部の耐電磁力支持も容易に行ない得る効果もあ
る。
また、内径側の円筒状超電導導体８′と外径側
の超電導シールド８の間の空間には、単に電機子
巻線７の出力電流によつて生ずる漏れ磁束φの
み存在するだけであるから、外径側の超電導シー
ルド８は内径側よりも臨界磁界の小さな安価な超
電導材を使用できる。
の超電導シールド８の間の空間には、単に電機子
巻線７の出力電流によつて生ずる漏れ磁束φの
み存在するだけであるから、外径側の超電導シー
ルド８は内径側よりも臨界磁界の小さな安価な超
電導材を使用できる。
以上説明した本発明の回転電機によれば、電機
子巻線が超電導導体を介してリング状に巻回され
て形成され、かつ、この電機子巻線の外周に、該
電機子巻線を包囲するように超電導シールドを配
置したものであるから、完全反磁性の性質を持つ
超電導導体で交流磁界の外部に対する遮へいが電
気的損失の発生を伴わずにできるので、回転電機
の小型高効率化に効果がある。
子巻線が超電導導体を介してリング状に巻回され
て形成され、かつ、この電機子巻線の外周に、該
電機子巻線を包囲するように超電導シールドを配
置したものであるから、完全反磁性の性質を持つ
超電導導体で交流磁界の外部に対する遮へいが電
気的損失の発生を伴わずにできるので、回転電機
の小型高効率化に効果がある。
第１図は本発明の回転電機の一実施例の概略を
示す軸方向断面図、第２図は第１図の径方向断面
図である。 １…回転子、２…固定子、３…電源、４…励磁
巻線、７…電機子巻線、８…超電導シールド、
８′…円筒状超電導導体、１０…常温の円筒状導
体、φ…磁束。
示す軸方向断面図、第２図は第１図の径方向断面
図である。 １…回転子、２…固定子、３…電源、４…励磁
巻線、７…電機子巻線、８…超電導シールド、
８′…円筒状超電導導体、１０…常温の円筒状導
体、φ…磁束。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 励磁巻線を内蔵し、軸受によつて支持されて
回転する回転子と、該回転子と所定の間〓を持つ
て配置され、その間〓部に所定の手段で固定され
た電機子巻線を有する固定子とを備えた回転電機
において、前記電機子巻線は、巻線が超電導導体
を介してリング状に巻回されて形成され、かつ、
該電機子巻線の外周に、該電機子巻線を包囲する
ように超電導シールドを配置したことを特徴とす
る回転電機。 ２ 前記超電導導体を介してリング状に巻回して
形成された電機子巻線を、周方向に複数個配置し
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
回転電機。 ３ 前記超電導シールドの外周に常温の円筒状導
体を配置したことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の回転電機。 ４ 前記超電導シールドを、前記電機子巻線の外
径側に同心状に複数個配置したことを特徴とする
特許請求の範囲第１項、又は第３項記載の回転電
機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59135306A JPS6115541A (ja) | 1984-07-02 | 1984-07-02 | 回転電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59135306A JPS6115541A (ja) | 1984-07-02 | 1984-07-02 | 回転電機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6115541A JPS6115541A (ja) | 1986-01-23 |
| JPH053228B2 true JPH053228B2 (ja) | 1993-01-14 |
Family
ID=15148631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59135306A Granted JPS6115541A (ja) | 1984-07-02 | 1984-07-02 | 回転電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6115541A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6447547U (ja) * | 1987-09-18 | 1989-03-23 | ||
| JP2533914B2 (ja) * | 1988-05-27 | 1996-09-11 | 川崎重工業株式会社 | 同期電動機 |
-
1984
- 1984-07-02 JP JP59135306A patent/JPS6115541A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6115541A (ja) | 1986-01-23 |
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