JPS6012871B2 - 回転機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、たとえば液体ヘリウムかまたは液体水素のよ
うな極低温の下で作動する誘導子を有したとえば超電導
合金で構成したその誘導巻線をこの合金の臨界温度以下
の温度にすると共に回転子はたとえば環境温度と等しい
かまたはこれよりも高い非寒剤温度とする回転機に関す
る。

回転子内に配設した超電導誘導子を有する回転機を製作
することは既に提案されている。

現在市販されている超電導導体は回転子巻線の交番譲導
に耐えることができないので、この結果として周囲温度
に等しいかまたはこれよりも高い温度（Ｔ＞３００Ｋ）
で作動する熱い界磁と呼ばれる界磁と、使用する超電導
導体の臨界温度に近いかまたはこれ以下の温度の譲導子
巻線を包含する冷し、回転子と呼ばれる回転子とを使用
することとなる。例をあげると、誘導子巻線の温度は基
本的にはニオブーチタンを含む超電導導体では３Ｋない
し４Ｋの間または他の好適な超電導導体（Ｎは−Ｓｎ、
Ｖ３−Ｇａまたはその他がある）ではこれよりも高い温
度とすることができる。誘導子はふたつの同軸の円筒形
回転部分によって限界される空間によって回転子から熱
的に絶縁される。

ふたつの円筒形回転部分とは、誘導子に接近しこの誘導
子の支持体の構成する冷たい円筒形部分と、誘導子から
はなれた熱い円筒形部分とであって、これら両円筒形部
分はその鞠線方向両端部で流体密に合体している。この
ような場合前述の熱い円筒形部分を非磁性材料で作って
電磁スクリーンの機能を行なわせるのが有利である。

このスクリーンは周囲温度に接近した温度かまたはこれ
より低いか超電導導体の使用温度よりも高い温度におい
て機能する。この熱いスクリーンは固定子から来る誘導
の周期的成分を良好にろ波しかつ超電導導体の良好な保
護を果すものである。ここに生ずる対応する損失は周囲
温度または少なくとも超電導導体の温度よりも高い温度
において除去され、これは回転子の冷却の対応する性能
要因値ゆえに明かな経済上の利点を構成する。完全な真
空によって超電導導体の支持誘導子から分離された熱い
スクリーンはふたつの同Ｄ部材間に半径方向の接触がな
いのでガス対流または固体伝導によるわずかな熱的損失
のみを超電導導体に与える。

他方、韓射による損失は誘導子に達する。すなわちこれ
が比較的熱い外部スクリーンと内部の超電導導体の支持
体との間に中間の同軸熱反射スクリーンを設けて中間温
度を有する熱法反射器の機能を果させるのが利点となる
由縁である。温度Ｔ，およびＴ２のふたつの部材間の鰭
射はその差の関数すなわちＴ；−Ｔ≦であるので、この
ような熱反射スクリーンの利点は全く明かである。しか
し低温の熱反射スクリーンは、本発明の目的のひとつで
ある配置が低温における損失を妨げるようになされなか
ったとすれば、電磁フィルタまたはスクリーンとして非
常に能動的に作用することとなろう。このような熱損失
は経済上および寒剤流体の供給システムの簡易性の両方
の目的からさげることが要求される。一般に誘導子固定
回転子回転型の回転機および回転子固定議導子回転型の
回転機の双方に利用できる本発明は、回転できるシャフ
トとこのシャフトに固定した回転子とを有し、前記回転
子に、真空円筒形空間により外部非寒剤温度円筒部村か
ら熱的に絶縁した内部寒剤温度円筒形誘導子構造体を包
含せしめ、この寒剤温度円筒形誘導子機造体を、緑度勺
配にさらされたふたつの円筒形部分により前記外部非※
剤温度円筒部材に流体密に機械的に連結しこれにより前
記円筒形空間を形成せしめるようにし、かつ同軸の中間
円筒形熱反射スクリーンを前記円筒形空間内に配置しそ
の鞠線方向両端部をリングにより前記円筒形部分に固定
した回転機において、前記熱辻吏射スクリーンにその軸
線方向両端部間において隣接するもの同志平行に配設し
た少なくとも１層の各別の熱伝導の金属条片を包含せし
めたことを特徴とする回転機にある。要約すると、本発
明は本質的に電磁フィル夕としては作用しないが同軸反
射スクリーンとして作用し外方の熱い電磁スクリーンと
超電導導体の譲導子を収容する内部の冷し、部村との間
に収容される熱反射スクリーンを提供するにある。

以下本発明を添付図面に例示したその好適な実施例につ
いて詳述する。

第１図に示す回転子は回転できるシャフトに固定したも
のである。

この回転子は両端部をふたつの鱗部分２および３、すな
わちシャフトに接続した厚い外部の円筒部材１を包含す
る。この円筒部村１は電磁スクリーンと機械的支持構造
との両方の機能を同時に満足させるものである。円筒部
材１は周囲温度にあるかまたは少なくとも寒剤温度にあ
るものではない。その周縁部分にはショックアブソーバ
４が設けてある。詳細には図示しない誘導子は参照番号
５で全体を示す構造体を包含し、これは寒剤温度にある
。この構造体５は半径方向に延びる円筒形部分６により
限界され、この円筒形部分６はその両軸線方向端部７お
よび８を円筒部材１に流体密に固定してある。このため
完全真空とした円筒形空間９が円筒部材１および構造体
５を分離している。本発明によれば、銅で作られ円筒形
部分６にしっかりと組付けられ好適には半田によって固
定されて導電性のりング１３によって円筒形部分６に鞠
線方向両端部１１および１２を接続した中間円筒形熱反
射スクリーン１０を円筒形空間９内に挿遣してある。

熱仮射スクリ‐ン１０は好適にはニッケルメッキした銅
またはアルミニウムで作った少なくとも１層の複数の金
属条片１４から構成される。

これらの金属条片１４のそれぞれは好適には５なし、し
２仇帆の幅および１ないし５肋の厚さを有する。これら
は第２図に示すようにバンド１５の内部に接着すること
ができる。このバンドはステンレス鋼で作られ厚さ約１
仇であるものとしたが、たとえばガラス繊維のような機
械的に強い繊維とたとえばェポキシ樹脂のような合成樹
脂とによって構成される材料によって作ることもできる
。もしバンド１５がステンレス鋼で作られていると、金
属条片１４は電気的に絶縁性の接着剤でこれに固定され
る。金属条片にはエナメル層を被覆することもでき、こ
のようにしても接着に支障はない。第３図の実施例にお
いては、金属条片１４は隣接するもの同志互いに切線方
向に接着してある。接着剤自体かまたは金属条片に塗布
したエナメル層かまたはそれらの両方かで構成すること
のできる電気絶縁層１６がそれらの間に介在する。１組
の金属条片１４は機械的に丈夫な繊維と合成樹脂とから
形成される材料のふたつの同軸の円筒部分間に挿入され
る。

内部の円筒部分１７は金属条片１４を置く基材として作
用し外部の円筒部分１８は機械なバンドとしての機能を
有する。第４図に示す変形例においては第３図に示した
ように熱反射スクリーン１０を作ってあるものとする。

この熱反射スクリーンは空間９をふたつの領域にわけて
いる。ひとつは内部の領域１９であり、他方は外部の領
域２０である。金属条片１４はたとえば電子ビームのよ
うなェネルギを集東する溶接法により、リング１３上に
その鞠線方向両端部２１を溶接してある。円筒部分１７
および１８はその鞠線方向両端部においてリング１３に
接着してある。金属条片１４はその藤線方向両端部２１
に向って熱を伝達する。

この熱は円筒部材１から受けたもので、このようにして
誘導子に外部の熱をもち込まないようにするのである。
これらの金属条片は回転機の榊線に平行に設けられ、こ
のようにして最短熱通路を形成するのであるが、好適に
はその長さの中央の点で遮断して閉ループを形成させな
いようにして電磁スクリーンとして作用させるのがよい
。このようにして欠点をなくすことができるが、これら
条片をリング１３に固定することにより、たとえばセメ
ントまたはエナメル層またはこれらの両方によって構成
した電気絶縁層を金属条片間に挿層することもできる。
金属条片１４はまたらせん形状に配設することができる
。

このようにすれば熱通路を長くすることができる。構造
体５は寒剤温度にあり、円筒部材１は非寒剤温度にある
。

これらは、温度勺配にさらされ回転機に対する機械的結
合を果す円筒形部分６により一諸に接続されている。円
筒形部分６の厚さは非寒剤温度において端部７および８
から来る熱東を減少するように最４・限のものとしてあ
る。円筒形部分６はその長さの全部または一部に第４図
には図示しない交換器を包含させることができる。この
交換器により葵剤流体の流れを円筒形部分の冷端におい
て伝導により伝えられる熱と共に熱仮射スクリーンによ
って集められる熱をも同時に消散せしめるものである。
熱山豆射スクリーンのリング１３を軸の円筒形部分６に
固定する位置は、リング１３内の半径方向の伝導により
熱法吏射スクリーンによって集めた鏡射熱を冷却された
円筒形部分６の方へ消散することを可能とする一方、所
要寒剤温度に誘導子を維持する必要な冷凍力を最少限と
するように定められる。

長手方向の熱の伝導とおよび条片１４として使用する高
い熱の伝導率を有する金属の性質とを考慮した金属条片
１４の厚さは中央面および鞠線方向両端部１１および１
２の間の熱仮射スクリーン中における温度差を制限する
ことを可能とする。このようにして熱反射スクリ−ンと
誘導子との間の熱韓射は中央面のレベルでわずかとなり
、対応する熱的冷凍力は円筒形部分６にリング１３を固
定するのを最適位置として熱逆芝射スクリーンの中央面
における最大温度の最適値を採用することにより最少と
することができる。

本発明により熱反射スクリーンを１層の各別の熱伝導の
金属条片により構成することは著効を有する。すなわち
熱反射スクリーン中の渦電流の発生をなくし、従ってそ
れによる発熱をなくする。熱反射スクリーンに渦電流が
発生すると、そのための発熱が誘導子構造体に放射によ
り伝えられるので極めて不都合であるがＬ本発明によれ
ばこの点が全く解決される。以上本発明をその具体例に
ついて詳述したが、本発明はこの特定の実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の精神を逸脱しないで幾多の
変化変形がなし得るとはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１図は誘導子巻線を有する発電機の回転子の軸線方向
断面の上半分だけを示す図、第２図および第３図は発電
機の回転子に装架した反射スクリーンのふたつの例を示
す断面図、第４図は回転子の一端を第１図より拡大して
示す藤線方向断面図である。 １・・・円筒部材、２，３・・・髄部分、４・・・ショ
ックアブソーバ、５…構造体ｔ ６・・・円筒形部分、
７，８・・・磯線方向端部、９…円筒形空間、１０・・
・熱法吏射スクリーン、１１，１２…鞠線方向両端部、
１３…リング、１４…金属条片、１５…バンド、１７，
１８…円筒部分、１９，２０・・・領域、２１…端部。 ＦＩＧ．↑ＦＩＧ．２ ＦＩＧ．３ ＦＩＧ．４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転できるシヤフトとこのシヤフトに固定した回転
   子とを有し、前記回転子に、真空円筒形空間９により外
   部非寒剤温度円筒部材１から熱的に絶縁した内部寒剤温
   度円筒形誘導子構造体５を包含せしめ、この寒剤温度円
   筒形誘導子構造体５を、温度勺配にさらされたふたつの
   の円筒形部分６により前記外部非寒剤温度円筒部材１に
   流体密に機械的に連結しこれにより前記円筒形空間９を
   形成せしめるようにし、かつ同軸の中間円筒形熱反射ス
   クリーン１０を前記円筒形空間９内に配置しその軸線方
   向両端部１１，１２をリング１３により円筒形部分６に
   固定した回転機において、前記熱反射スクリーン１０に
   その軸線方向両端部間１１，１２において隣接するもの
   同志平行に配設した少なくとも１層の各別の熱伝導の金
   属条片１４を包含せしめたことを特徴とする回転機。