JPH0750980B2 - 超電導回転電機の回転子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、超電導界磁コイルをコイル取付軸に保持す
る構造を有する超電導回転電機の回転子の製造方法に関
するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の一般的な回転子として例えば特開昭61−
18846号公報に開示された第４図に示すものがあった。
第４図において、（１）はトルクチユーブ、（２）はト
ルクチューブ（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）はトルクチューブ（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）のそ
れぞれ外周部及び側面部に取り付けられたヘリウム外筒
及びヘリウム端板、（８）及び（９）はそれぞれ駆動側
端部軸、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
用のスリップリング、（12）はトルクチューブ（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電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、電気抵抗を零の
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ューブ（１）を薄肉円筒
とし、且つ熱交換器（12）を設け、このトルクチューブ
（１）を通じ極低温部に侵入する熱を極力減らすように
なっている。また、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、電力系統のじょう乱による回
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（５）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。
尚、第４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、排出装置は省略している。

第５図は第４図のＶ−Ｖ線における断面図を示し、第５
図において、（15）は楔、（18）はコイル取付軸（２）
の表面に軸方向に形成されたスロット、（19）はスロッ
ト内絶縁スペーサ、（20）は上部絶縁スペーサである。
この構成において、超電導界磁コイル（３）は、Ａ−Ａ
線を取り巻くように巻回しており、従って、Ａ−Ａ線を
極中心として強力な界磁を発生する。楔（15）は超電導
界磁コイル（３）をスロット（18）内に堅固に保持する
ように打ち込まれている。

第６図はコイル取付軸端部を示す斜視図、第７図は第６
図のVII−VII線における断面図であり、第６図、第７図
において、（21）は下部絶縁スペーサ、（22）はコイル
取付軸（２）のスロット（18）とコイル取付軸（２）の
軸中心内部の液体ヘリウムの液溜め部（図示せず）とに
連通して設けられたヘリウム流通孔である。

スロット（18）はコイル取付軸（２）の軸表面に軸方向
に沿った直線スロット、軸両端部で円周方向に沿ったア
ークスロット、その直線スロットとアークスロットとに
連設するコーナスロットにより構成されている。したが
って、楔（15）はそれらスロットに応じた形状とし、ス
ロット（18）内に超電導界磁コイル（３）を収納した
後、スロット（18）に楔（15）を挿着して超電導界磁コ
イル（３）を堅固に保持している。

このような回転子に使用される超電導界磁コイルとして
は例えば特開昭57−186960号公報に開示されたものがあ
り、その構成を第８図に示す。図において、（3a）は複
数の超電導素線を撚り線などにより形成された超電導線
であり、複数列、複数層巻回されている。（23）はこれ
ら超電導線（3a）の列間に挿入された列間絶縁、（24）
は超電導線（3a）の層間に挿入された層間絶縁である。
尚、超電導界磁コイル（３）は、超電導線（3a）を１本
持ちで、かつ超電導線（3a）列間には列間絶縁（23）
を、超電導線（3a）の層間には層間絶縁（24）をそれぞ
れ挿入しながら巻回し、巻回後はエポキシ樹脂で処理し
てモールド状に形成され、超電導線（3a）の短絡防止が
なされている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上述した従来の超電導回転電機の回転子に
おいては、超電導界磁コイル（３）を堅固に保持する楔
（15）はスロット（18）の各形状に応じた形状とする必
要があり、特にコイル取付軸（２）の軸両端部に配置さ
れた楔（15）の形状は複雑な形状となりその製作加工並
びに打ち込み作業に多大の労力を要するという問題点が
あった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたものであり、多大の労力を要することなく超電導界
磁コイルを堅固に保持できる超電導回転電機の回転子の
製造方法を提供することを目的とする。

〔課題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の製造方法は、
超電導界磁コイルをスロット内に装着し、その後前記超
電導界磁コイルの外周側に上部絶縁材をコイル取付軸の
外周面から突出した状態で配設し、次にその上部絶縁材
の表面を加工し、その後突出した前記上部絶縁材を円筒
体により前記超電導界磁コイルに面圧を与えて押し込ん
で、円筒体をコイル取付軸に嵌着したものである。

〔作 用〕

この発明における超電導回転電機の回転子の製造方法
は、超電導界磁コイルをスロット内に装着した後、超電
導界磁コイルの外周側に上部絶縁材をコイル取付軸の外
周面から突出した状態で配設し、その後コイル取付軸の
外周側に円筒体を嵌着させ、超電導界磁コイルは所定の
面圧を上部絶縁材から受けてコイル取付軸に固定され
る。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図について説明する。第１図
ないし第３図はこの発明の一実施例を示すもので、第４
図ないし第８図と同一または相当部分は同一符号を付
し、その説明は省略する。

図において、（2a）はコイル取付軸（２）の外周部に形
成された冷媒である液体ヘリウムの冷却路、（25）はス
ロット（18）内に装着された超電導界磁コイルであり、
超電導線（25a）が複数列、複数層巻回されて形成され
ている。（26）は超電導界磁コイル（25）の超電導線
（25a）にスパイラル状に巻回され樹脂が含浸された半
硬化状からなり巻回後硬化される絶縁テープ、（27）は
この絶縁テープ（26）間の空隙に形成された冷却路、
（28）は超電導界磁コイル（25）とスロット（18）の底
面との間に装着された下部絶縁材であり、ヘリウム流通
孔（22）と連設する軸方向に延在する冷却路（28a）
と、この冷却路（28a）と連設する半径方向の冷却路（2
8b）と、この冷却路（28b）と連設する周方向の冷却路
（28c）が形成されており、冷却路（27）とヘリウム流
通孔（22）とはこれら冷却路（28a），（28b），（28
c）を介して連設されている。（29）は超電導界磁コイ
ル（25）の外周側に配設された上部絶縁材であり、コイ
ル取付軸（２）の冷却路（2a）と連設する周方向の冷却
路（29a）と、この冷却路（29a）と連設する半径方向の
冷却路（29b）と、この冷却路（29b）と連設する周方向
の冷却路（29c）が形成されており、冷却路（2a）と冷
却路（27）とはこれら冷却路（29a），（29b），（29
c）を介して連設されている。（30）は超電導界磁コイ
ル（25）とスロット（18）の壁面との間に装着されたス
ロット内絶縁材であり、冷却路（30a）が形成されてい
る。（31）はコイル取付軸（２）の外周側に例えば焼嵌
め等により嵌着され、スロット（18）内に装着された超
電導界磁コイル（25）を上部絶縁材（29）を介してスロ
ット（18）内に堅固に保持する円筒体である。

また、（32）は上部絶縁材（29）の外側面を加工した後
でのコイル取付軸（２）の外周面からの突出量である。

次に、動作について説明する。コイル取付軸（２）のス
ロット（18）の底面に下部絶縁材（28）、スロット（1
8）の両壁面にスロット内絶縁材（30）を装着する。次
いで、超電導線（25a）に樹脂が含浸された半硬化状の
絶縁テープ（26）をスパイラル状に巻回して超電導界磁
コイル（25）を形成してスロット（18）内に装着する。
そして、超電導界磁コイル（25）の外周側に上部絶縁材
（29）を配設する。

絶縁テープ（26）の樹脂の硬化はコイル取付軸（２）の
回転加熱により行なわれる。硬化後上部絶縁材（29）の
外側面を旋盤加工するが、この旋盤加工は上部絶縁材
（29）のみを加工するものであってコイル取付軸（２）
の外表面は削ることなく加工が完了するように上部絶縁
材（29）のコイル取付軸（２）からの突出量（32）を決
めておく。また、この突出量（32）は円筒体（31）を嵌
着した場合に超電導界磁コイル（25）の上面に所定の面
圧を与えるよう予め設定しておく。

旋盤により加工した後、コイル取付軸（２）の外周側に
円筒体（31）を焼嵌めにより嵌着して超電導界磁コイル
（25）を上部絶縁材（29）を介してスロット（18）内に
堅固に保持する。

この時、上部絶縁材（29）の旋盤加工された外周面は円
筒体（31）の内面によって押し下げられコイル取付軸
（２）の外表面と一致し、超電導界磁コイル（25）に所
定の面圧を与えることになる。

以上のように円筒体（31）をコイル取付軸（２）の外周
側に焼嵌めにより嵌着することによって超電導界磁コイ
ル（25）をスロット（18）内に堅固に保持できるので、
従来のような形状の複雑な楔（15）を全く使用しなくて
よくその製作加工並びに打ち込み作業が皆無になる。
又、楔（15）をスロット（18）内に挿着するための楔溝
も不要となる。さらに、楔（15）を省略したことによ
り、その厚さ寸法分外径を小さくすることができ、しか
も超電導界磁コイル（25）の樹脂硬化後にコイル取付軸
（２）外表面を加工するようにしたので、コイル高さの
調整作業が不要となる。

又、超電導界磁コイル（25）の超電導線（25a）の冷却
は次のようにして行なわれる。コイル取付軸（２）の外
周部に形成した冷却路（2a）を通じて液体ヘリウムが供
給されスロット内絶縁材（30）によって形成された半径
方向の冷却路（30a）と上部絶縁材（29）の冷却路（29
a）に流入する。冷却路（29a）に流入した液体ヘリウム
は冷却路（29b）に流入して冷却路（29c）を経て超電導
線（25a）に絶縁テープ（26）をスパイラル状に形成す
ることにより形成した冷却路（27）に流入する。これら
冷却路（27），（30a）を液体ヘリウがム流通すること
により超電導線（25a）が直接冷却される。超電導線（2
5a）を冷却した後の液体ヘリウムは冷却路（28c），（2
8b），（28a）を経てヘリウム流通孔（22）に流出す
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の超電導回転電機の回転
子の製造方法により、コイル取付軸のスロット内に装着
された超電導界磁コイルをコイル取付軸の外周側に嵌着
した円筒体により堅固に保持され、複雑な形状の楔を全
く使用しなくてよくその製作加工並びに打ち込み作業が
皆無となり、作業性が著しく向上すると共に経済的にも
優れた効果が得られる。また、上部絶縁材のコイル取付
軸からの突出量を任意に変化させることによって超電導
界磁コイルをコイル取付軸に固定のための必要面圧を自
由に変え得るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図は第
１図の超電導線の正面図、第３図は第１図の上部絶縁材
の表面加工後の状態を示す断面図、第４図は従来の超電
導回転電機の回転子の一例を示す断面図、第５図は第４
図のＶ−Ｖ線に沿う断面図、第６図は第４図の要部斜視
図、第７図は第６図のVII−VII線に沿う断面図、第８図
は第７図の超電導界磁コイルの断面図である。 図において、（２）はコイル取付軸、（18）はスロツ
ト、（25）は超電導界磁コイル、（29）は上部絶縁材、
（31）は円筒体である。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芝丸 雅夫 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番２ 号 三菱電機株式会社神戸製作所内 (56)参考文献 特開 昭51−100205（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−186960（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周部にスロットが形成されたコイル取付
   軸と、このスロット内に装着され超電導線が複数列、複
   数層巻回されて形成された超電導界磁コイルと、前記コ
   イル取付軸の外周面に嵌着され前記超電導界磁コイルを
   上部絶縁材を介して前記スロツトに保持する円筒体とを
   備えた超電導回転電機の回転子の製造方法において、前
   記超電導界磁コイルを前記スロット内に装着し、その後
   前記超電導界磁コイルの外周側に前記上部絶縁材を前記
   コイル取付軸の外周面から突出した状態で配設し、次に
   その上部絶縁材の表面を加工し、その後突出した前記上
   部絶縁材を前記円筒体により前記超電導界磁コイルに面
   圧を与えて押し込んで、円筒体をコイル取付軸に嵌着し
   たことを特徴とする超電導回転電機の回転子の製造方
   法。