JPS60257731A - 電機コイル - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は電機コイルに係り、特に直接冷却に適する構造
に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

大電流を流して高磁場を発生する電機コイルは冷媒を導
体に沿って長手方向に流す直接冷却方法が行なわれてい
る。かかる電機コイルは従来冷媒を流す孔を設けた導体
に被覆絶縁を施した素線を巻回し、導体の両端に溶接し
た中空の口金に端子を取付けて電流を流し、口金に接続
した絶縁接続管から流体または気体の冷媒を流して導体
の発熱を除去していた。

しかしながら、冷媒は導体に沿って流しているので、絶
縁接続管等の圧力損失が少ない場合は、電機コイル内に
おける圧力損失は導体の全長の３乗に比例する。従って
電機コイルが大型化になるに伴なって導体の全長が長く
なって圧力損失は急激に増加し、冷媒を循環するポンプ
は高圧化して不経済となり、導体の内圧が高いので導体
や絶縁接続管等が破損するおそれがあり、信頼性が低い
などの欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は、導体の孔に流す冷媒の圧力損失を小さい構造
にすることによって、冷媒の圧力を低くし、導体や絶縁
接続管等の破損をなくして信頼性を高くした電機コイル
を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明においては、長手方
向に冷媒を通す孔を有する導体の外側に被覆絶縁を施し
た素線を複数本並列にしてコイル状に巻回し、前記各素
線は導体の端部を中空の口金を溶接して直列に接続し、
前記口金から各導体の孔に冷媒を並列に通すように構成
したことを特徴とする電機コイルを提供する。

〔発明の実施例〕

以下本発明を図面に示す一実施例について説明する。第
１図および第２図において、（１）は長手方向に冷媒を
通す孔（Ｊｌ）を設けた導体（１２）の外側に被覆絶縁
（１３）を施した素線であって、同じ形状の素線（１ａ
）および（１ｂ）の２本を横に並べて、Ｌ層に（Ｉａ−
１２）　、　（］Ｉｂ−１２−（ｌａ−７）　、　（］
Ｉｂ−７のようにコイル状に巻回し、右端で折返してＬ
層の」二のＵ層に（］ａ−６）　、　（ｌｂ−６）　−
（ｌａ−１）、　（Ｉｂ−１）のように巻回している。

素線（Ｉａ）　、　（ｌｂ）の各端部は被覆絶縁（］３
）をはがして導体（１２）を露出し、素線（Ｉａ−］、
）の端部に中空の口金（２０ａ）を溶接し、口金（２０
ａ）には端子（２１ａ）を取付け、中空に連通ずる絶縁
接続管（２２ａ）を接続している。素線（Ｉｂ−１２）
の端部には中空の口金（２０ｂ）を溶接し、口金（２０
ｂ）には端子（２１ｂ）を取付け、中空に連通ずる絶縁
接続管（２２ｂ）を接続している。素線（］、Ｉｂ−１
と（］、ａ−１，２）の端部の間は中空の口金（３０）
を溶接し、中空に連通ずる絶縁接続管（２２ｃ）を接続
している。

第３図は電機コイルの等価回路である。絶縁接続管（２
２ａ）、　（２２ｂ）はヘッダ（４０）に接続して冷媒
入口（４０ａ）から供給する冷媒がコイル部分（５０）
の素線（ｉａ）　、　（］、Ｉｂに供給され、絶縁接続
管（２２ｃ）はヘッダ（４１）に接続して冷媒出口（４
１ａ）から冷媒を排出する。

次に作用を説明する。電流は端子（２１ａ）→素線（Ｉ
ａ−］）−＋（Ｉａ−２）−（ｌａ−１２）→口金（３
０）→素線（ｌｂ−１）→（］、Ｉｂ−２−（］、Ｉｂ
−１，２→端子（２１，ｂ）の順路に流れる。

冷媒は →絶縁接続管（２２ｃ）→ヘッダ（４］）の２通路に並
列に流れる。コイルの発熱量が従来と同じであれば、冷
媒の流量は」。通路当り従来の流量の１７２でよい。

冷媒のコイル内での圧力損失は絶縁接続管（２２ａ）　
。

（２２ｂ）　、　（２２ｃ）等の圧力損失が小さい場合
は冷媒通路の長さの３乗に比例するので、各通路の圧力
損失は従来に比して１／８である。

従って、冷媒通路の圧力損失は１／８であるため、使用
する冷媒循環用ポンプの吐出圧力は従来に比して１／８
でよく、しかも素線（１）に生ずる最大圧力は従来の１
７８となるため導体（１２）、絶縁接続管（２２ａ）、
　（２２ｂ）、　（２２ｃ）の耐圧力は１／８に低減し
てよい。

このため、ポンプか小形となり、経済的であるとともに
、導体や絶縁接続管が破損する可能性は少なく、信頼性
が向上する。

第４図は他の実施例であって、Ｕ層の素線（１ａ）の左
端を口金（２０ａ）に、Ｕｌの素線（ｌａ）とＬ層の素
線（１ａ）の右端を口金（３０）に、Ｌ層の素線（１ａ
）とＵ層の素線（１ｂ）の左端を口金（３０）に、Ｕ層
の素線（１ｂ）とＬ層の素線（］Ｉｂの左端を口金（３
０）に、Ｌ層の素線（１ｂ）の右端を口金（２０ｂ）に
溶接して、電流は直列に、冷媒は４通路に並列に流す。

かかる構造にすれは冷媒通路の圧力損失は更に小さくな
る。

なお、上記では導体（］、Ｉａ　、　（ｌｂ）の並べ方
はＵ層、Ｌ層ともに同じであったが、何れか一方の層の
並べ方を逆にしてもよい。またＵ層、Ｌ層の２層とした
が、この暦数は１層または複数層としてもよく、導体間
接続は必ずしも隣接する層である必要はない。

第５図および第６図は他の実施例であって１、素線（］
）は第５図のように銅、超電導体またはその組合せにな
る複数本の導電体（２）を管（３）の中に冷媒通過用隙
間（４）を設けて挿入し、管（３）の外側に被覆絶縁（
５）を施したものを、素線（１）を並へてコイル状に巻
回し、第６図のように素線（１ａ）の端部を口金（２０
ａ）に、素線（］Ｉｂの端部を口金（２０ｂ）に、各素
線（ｌａ）　、　（Ｉｂ）の端部をそれぞれ口金（３０
）を溶接してコイル部分（５０）を構成している。冷媒
は冷媒入口（４０ａ）からヘッダ（４０）に供給され、
絶縁接続管（２０ａ）、　（２０ｂ）　、　（２０ｃ）
から口金（２０ａ）、　（３０）　、　（２０ｂ）を通
って各素線に並列に通り、１」金（３０）、絶縁接続管
（３０）からヘッダ（４１）を通って冷媒出口（４１ａ
）から排出を行う。電気的接続は端子（２］ａ）からヘ
ッダ（４０）内を通り各素線（ｌａ）、　（Ｉｂ）を直
列に接続したヘッダ（４０）内を通り端子（２１ｂ）に
接続している。これら全体は容器（６０）に収納し冷媒
出入口（６０ａ）から他の冷媒を供給して冷却を行ない
、場合によっては真空にする。かかる４ＩＩ造にするこ
とによって、冷媒の圧力損失は小さくなり、低圧にて、
循環させることができ、管（３）の耐圧は格段に低くて
すむために素線や絶縁接続管等の破損する可能性は少な
く、信頼性か向上する。

以上のように本発明によれば、長手方向に冷媒を通す孔
を有する導体の外側に被覆絶縁を施した素線を複数本並
列にしてコイル状に巻回し、索線は導体の端部を中空の
１０金を溶接して直列に接続し、口金から各導体の孔に
冷媒を並列に通すように構成したので、コイル部分は冷
媒の圧力損失が低くなって低圧のポンプで冷媒を循環さ
せることができるため経済的である。また導体内の冷媒
の圧力が低いために導体や絶縁接続管等の破損のｉｉＪ
能性が少なくなり、信頼が向上するなどのすくれた効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電機コイルの−・実施例を示す正面図
、第２図は第１図のＡ−Ａ線に沿う縦断面図、第３図は
第１図の電機コイルの冷却等価回路図、第４図は他の実
施例を示す電機コイルの冷却等価回路図、第５図は他の
実施例を示す素線の縦断面図、第６図は第５図の素線を
使用した電機コイルの冷却等価回路図である。 １　素線　２０・［口金 ２１　端子　２２・・絶縁接続管 ４０　ヘッダ　４］・・・ヘッダ ５０　コイル部　６０・容器 代理人　弁理士　井　」二　−男 第　３　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）長手方向に冷媒を通す通路を有する素線を複数本
   並列にしてコイル状に巻回し、前記各素線は端部を直列
   に接続し、各端部から前記通路に並列に冷媒を通すよう
   に構成したことを特徴とする電機コイル。
2. （２）素線は長手方向に孔を有する導体の外側に被覆絶
   縁を施し、各素線は前記導体の端部に中空の１口金を溶
   接して直列に接続し、前記口金から各導体の孔に並列に
   冷媒を通すようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
   第」項記載の電機コイル。 （：３）素線は管の中に複数本の導電体を隙間を設けて
   挿入して管の外側に被覆絶縁を施し、各素線は前記管の
   端部に口金を溶接して前記導電体を直列に接続し、前記
   口金から各管内の隙間に並列しこ冷媒を通すようにした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電機コイ
   ル。