JPS58201558A - 超電導回転子 - Google Patents

超電導回転子

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JPS58201558A
JPS58201558A JP57084187A JP8418782A JPS58201558A JP S58201558 A JPS58201558 A JP S58201558A JP 57084187 A JP57084187 A JP 57084187A JP 8418782 A JP8418782 A JP 8418782A JP S58201558 A JPS58201558 A JP S58201558A
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shield
shield cylinder
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superconducting
refrigerant
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JP57084187A
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JPH0474947B2 (ja
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Kiyoshi Yamaguchi
潔 山口
Hiroshi Tomeoku
留奥 寛
Naoki Maki
牧 直樹
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K55/00Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures
    • H02K55/02Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type
    • H02K55/04Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type with rotating field windings
    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (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】 本発明は超電導回転子に係シ、特に回転軸、トルクチュ
ーブ、超電導界磁巻線、冷媒溜、冷媒注入管等を有して
いる超電導回転子に関するものである。
超電導回転子の従来例が第1図に示されている。
同図に示されているように超電導界磁巻線lはトルクチ
ューブ2の上に固定され、トルクチューブ2の端部は回
転軸すなわちシャフト3およびシャフト4に支持される
。シャフト3およびシャフト4には軸受ジャーナル部5
および6が設けられて軸受支持部となる。超電導回転子
illと常温の外筒7との間は真空断熱層であり、その
中間にはラジエーションシールド8が配置される。そし
て超電導界磁巻線1は冷媒溜すなわち液体ヘリウム溜と 9内の液体ヘリウムが巻線部10に直流して冷却される
。液体ヘリウム溜9内では外部からの侵入熱によシ液体
ヘリウムの蒸発があり、蒸発したガスヘリウムはトルク
チューブ2の端部とパワーリード(図示せず)を冷却後
、図中に矢印で示されているようなガス流I Lとなっ
てヘリウム給排機12により機外へ排出される。液体ヘ
リウム溜9への液体ヘリウムの供給は冷媒注入管すなわ
ち液体ヘリウム注入管13を通じて行なわれ、液体ヘリ
ウム注入管13へはヘリウム給排機12によって機外よ
り液体ヘリウムが供給される。スリップリング14はパ
ワーリードに励磁電流を外部電源(図示せず)から供給
するものである。
このように構成された超電導回転子15では、前述のよ
うに液体ヘリウム溜9の周囲にはラジェーションシール
ド8が配置されて常温部から極低温部へのふく耐浸入熱
量(伝熱量)を低減しているが、液体ヘリウム注入管1
3に対してはこのようなシールドがなく、液体ヘリウム
注入管13へのふく耐浸入熱量を第2図に示されている
ような大きさの大型超電導回転子、例えば100100
O発電機の超電導回転子について計算すると次に述べる
ような値となって、液体ヘリワム注入管13へのふく耐
浸入熱量は大きい。
同心円筒間のふく耐浸入熱量Qは、 ・・・・・・ (1) で表わされる。こ\でσはステファンポルツマン定数、
Lは伝熱面の長さ、ε1.ε、は小径側および大径側の
ふく対車、D、、D、は小径側および大径側の直径、T
I 、T2は小径側および大径側の温度である。このふ
く対車ε1.ε2を共に0.2とし、温度T、 、 T
、を小径側である液体ヘリウム注入管13の温度T1は
全長にわたシ4.2にとし、大径側であるトルクチュー
ブ2の温度T2は低温側4.2Kからシャフト4への接
続部の300Kまで2次曲線的に分布しているので4.
2Kから300Kまで2次曲線的に温度分布するとし、
同じく大径側であるシャフト4の温度T2は超電導回転
子15の先端までの全長にわたり300にとする。また
直径り、、D2を図中に示されているように小径側であ
る液体ヘリウム注入管13の直径DIは15■、大径側
であるトルクチューブ2.シャフト40大きい部分およ
び小さい部分の直径D2は夫々600,200,20m
nとし、伝熱面の長さLをこれまた図中に示されている
ようにトルクチューブ2.シャフト4の大きい部分およ
び小さい部分を夫々700,1500.1500日とす
る。そして上記(1)式からこれらD2が600m(L
=700簡)、200鰭(L=1500閣)、20m(
L=1500m)の部分についてふく耐浸入熱量Qを夫
々求め、求めた結果を加え合わせた全体のふく耐浸入熱
量ΣQは約10Wとなる。
このように液体ヘリウム注入管13へのふく耐浸入熱量
は大きく、従って液体ヘリウム注入管13の熱損失が大
きい欠点があった。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであシ、その目的
とするところは、熱損失の小さい液体ヘリウム注入管を
有する超電導回転子を提供するにある。
すなわち本発明は、冷媒注入管の囲シにふく射熱シール
ドを設けたことを特徴とするものである。
以下、図示した実施例に基づいて本発明f:説明する。
第3図には本発明の一実施例が示されている。なお従来
と同じ部品には同じ符号を付したので説明は省略する。
本実施例では液体ヘリクム注入管13の囲シにふく射熱
シールド16at−設けた。そしてふく射熱シールド1
6aを、熱良導体のシールド円筒17と、このシールド
円筒17の外周に少なくともその一部が接触するように
設け、かつ液体ヘリウム溜9の中で蒸発したガスへリク
ムを分流させる分流パイプ18とから形成した。
このようにすることによシ分流バイブ18を通流する分
流ガスヘリウムによってシールド円筒17は冷却されて
温度が下り、液体ヘリウム注入管13へのふく耐浸入熱
量を低減することができ、液体ヘリウム注入管13の熱
損失を小さくすることができる。
因みにふく射熱シールド16aの温度が低温側で4.2
に、高温側で300Kになったとし、低温側から高温側
への温度分布は2次曲線的に変化するとすると、(1)
式から液体ヘリウム注入管13へのふく耐浸入熱量ΣQ
は1.2Wとなり、従来に比べ液体ヘリウム注入管13
の熱損失を大幅に減少することができる。
このふく耐浸入熱量は(1)式でT、=4.2にとする
と、はぼT2  (すなわちふく射熱シールド16aの
温度)の4乗に比例して増えるので、ふく射熱シールド
16a全体の温度を下げるとふく耐浸入熱量を大幅に減
少させることができる。例えばふく射熱シールド16a
の高温端側の温度を100にとして、軸方向には低温端
側の4.2Kから2次曲線的に温度分布するとすれば、
ふく射熱シールド16a全体の温度が下ってふく耐浸入
熱量ΣQは0.014Wと非常に小さくなる。
第4図には本発明の他の実施例が示されている。
本実施例ではふく射熱シールド16bを、熱良導体のシ
ールド円筒17と分流パイプ18とから形成し、これら
シールド円筒17および分流パイプ18の軸力向の高温
端側を回転子構造体20と絶縁物19を介して支持する
ようにした。すなわち熱良導体のシールド円筒17およ
び分流パイプ18の高温端側を夫々絶縁物19を介して
回転子構造体20と結合した。このようにすると絶縁物
19の熱抵抗が非常に大きいので、ふく射熱シールド1
6bと回転子構造体20との間に大きい温度差ができ、
ふく射熱シールド16bの温度を下げ、ふく射熱シール
ド16bに必要とされる低温域の温度分布を得ることが
でき、前述の場合より液体へvryム注入管13へのふ
く耐浸入熱量を減少させることができる。
第5図には本発明の更に他の実施例が示されている。本
実施例ではふく射熱シールド16Cを、その間に液体ヘ
リウム溜の中で蒸発したガスヘリウムを分流させる同心
で、かつ非熱良導体のシールド円筒16Cで形成した。
このように非熱良導体のシールド円筒16Cに分流ガス
ヘリウムを通流させるようにしたので、シールド円筒1
6Cの熱伝導が悪くなシ、ふく射熱シールド16(4−
伝導するふく耐浸入熱量を小さくすることができる。
第6図には本発明の更に他の実施例が示されている。本
実施例ではふく射熱シールド16dを、その高温端側を
回転子構造体20と夫々絶縁物19を介して結合した熱
良導のシールド円筒17と分流パイプ18とから形成し
、熱良導体のシールド円筒17の軸方向の複数個所に絶
縁物19を介在させた。このようにすると高温端側に絶
縁物19を介在させた場合よシも更に大きくふく射熱シ
ールド16d全体の温度を下げることができる。
なお同図において21は磁性流体シールである。
第7図には本発明の更に他の実施例が示されている。ふ
く射熱シールド16e’i熱良導体のシールド円筒17
と分流パイプ18とから形成し、かつ分流パイプ18の
軸方向端部近傍に回転子構造体20の内側のガスヘリウ
ム流路11aと導通する開口部Aを設けた。このように
すると分流パイプ18内を流れてきた低温の分流ガスヘ
リウムは開口部Aを通じてトルクチューブ冷却後の図中
矢印表示のガス流11に混入する。混入した分流ガスヘ
リウムは、トルクチューブを冷却し、ガス流11となっ
てガス流路11aを流れてきたガスヘリウムが多量で殆
んど常温となっているので常温となる。従って分流ガス
ヘリウムは常温のガスヘリウムとなってヘリクム給排機
12によって回収されるので、回転部と固定部との間の
シール機構である磁性流体シール21は低温の分流ガス
ヘリウムに曝されることがなく、磁性流体シール21へ
の低温の分流ガスヘリウムによる悪影響を防止すること
ができる。
上述のように本発明は冷媒注入管の囲りにふく射熱シー
ルドを設けたので、冷媒注入管へのふく射熱がシールド
されるようになって、ふく耐浸入熱量が減少するように
なシ、熱損失の小さい液体ヘリウム注入管を有する超電
導回転子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の超電導回転子の縦断側面図、第2図は従
来の超電導回転子の冷媒注入管へのふく耐浸入熱量を計
算するための冷媒注入管曲りの縦断側面図、第3図から
第7図は本発明の超電導回転子の夫々異なる実施例を示
す冷媒注入管曲りの縦断側面図である。 1・・・超電導界磁巻線、2・・・トルクチューブ、3
・・・回転軸、9・・・冷媒溜、11a・・・ガスヘリ
ウム流路、13 ・・・冷媒注入管、16a、16b、
16C。 16d、16e・・・ふく射熱シールド、17・・・熱
良導体のシールド円筒、18・・・分流パイプ、19・
・・(ほか1名) $z図 芋 4図 2憬! 千5配

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、回転軸と、この回転軸に接続されたトルクチューブ
    と、このトルクチューブの外周上に配設された超電導界
    磁巻線と、前記トルクチューブ内に設けられ、かつ前記
    超電導回転子ll1iを冷却する冷媒が蓄えられている
    冷媒溜と、この冷媒溜に前記冷媒を供給する冷媒注入管
    とを有する超電導回転子において、前記冷媒注入管の囲
    シにふく射熱シールドを設けたことを特徴とする超電導
    回転子。 2、前記ふく射熱シールドが、熱良導体のシールド円筒
    と、このシールド円筒の外周に少なくともその一部が接
    触するように設けられ、かつ前記冷媒溜の中で蒸発した
    ガスへり9ムを分流させる分流パイプとから形成された
    ものである特許請求の範囲第1項記載の超電導回転子。 3、前記ふく射熱シールドが、その間に前記冷媒溜の中
    で蒸発・したガスヘリウムを分流させる同心で、かつ非
    熱良導体のシールド円筒で形成されたものである特許請
    求の範囲第1項記載の超電導回転子。 4、前記ふく射熱シールドが、前記熱良導体のシールド
    円筒と前記分流パイプとから形成され、かつこれらシー
    ルド円筒および分流パイプの高温端側か回転子構造体と
    夫々絶縁物を介して結合されたものである特許請求の範
    囲第1項および第2項記載の超電導回転子。 5、前記ふく射熱シールドが、その高温端側か回転子構
    造体と夫々絶縁物を介して結合された前記熱良導体のシ
    ールド円筒と前記分流パイプとから形成され、かつ前記
    熱良導体のシールド円筒が、その軸方向の複数個所に絶
    縁物が介在されたものである特許請求の範囲第1項およ
    び第4項記載の超電導回転子。 6、前記ふく射熱シールドが、前記同心で、かつ非熱良
    導体のシールド円筒で形成されると共に、このシールド
    円筒の高温端側か回転子構造体と絶縁物を介して結合さ
    れたものである特許請求の範囲jI1項および93項記
    載の超電導回転子。 7、前記ふく射熱シールドが、前記熱良導体のシールド
    円筒および前記分流パイプあるいは前記同心で非熱良導
    体のシールド円筒から形成され、かつこれから分流パイ
    プ、非熱良−導体のシールド円筒の軸方向端部近傍に、
    回転子構造体の内側のガスヘリウム流路と導通する開口
    部が設けられたものである特許請求の範囲第1項、第2
    項および第3項記載の超電導回転子。
JP57084187A 1982-05-18 1982-05-18 超電導回転子 Granted JPS58201558A (ja)

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JPS58201558A true JPS58201558A (ja) 1983-11-24
JPH0474947B2 JPH0474947B2 (ja) 1992-11-27

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002222709A (ja) * 2001-01-26 2002-08-09 Imura Zairyo Kaihatsu Kenkyusho:Kk 磁場発生コイル装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5426411A (en) * 1977-07-30 1979-02-28 Fuji Electric Co Ltd Ultralow temperature refrigeratnt in-out device for super-conductive rotary machine

Patent Citations (1)

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