JPS6149649A - 超電導回転電機の回転子 - Google Patents
超電導回転電機の回転子Info
- Publication number
- JPS6149649A JPS6149649A JP59170186A JP17018684A JPS6149649A JP S6149649 A JPS6149649 A JP S6149649A JP 59170186 A JP59170186 A JP 59170186A JP 17018684 A JP17018684 A JP 17018684A JP S6149649 A JPS6149649 A JP S6149649A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- short
- cylindrical body
- copper
- cylindrical unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- 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
- H02K55/02—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type
- H02K55/04—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type with rotating field windings
-
- 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)
- 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。
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]
本発明は冷却剤として液体ヘリウムを使用する超電導回
転型(大における回転子に係り、特にこの回転子におけ
る回転子外筒体の構造の改良に関する。
転型(大における回転子に係り、特にこの回転子におけ
る回転子外筒体の構造の改良に関する。
[発明の技術的背景1
既にli’i!案されているこの種の超電導タービン発
電前のような超電導回転型IAに組込まれる回転子は、
外部からの磁束の外乱に対して遮へい様能を有する回転
子外筒体を構成している。この回転子外筒体は、短絡時
に大きな電磁力を受けるため、三層のダンパー構成にな
っている。
電前のような超電導回転型IAに組込まれる回転子は、
外部からの磁束の外乱に対して遮へい様能を有する回転
子外筒体を構成している。この回転子外筒体は、短絡時
に大きな電磁力を受けるため、三層のダンパー構成にな
っている。
即ち、既に提案されているこの種の超電導回転型開の回
転子は、第4図及び第5図に示されるように構成されて
いる。すなわち、1は、回転子における冷却媒体として
の液体ヘリウム2を内蔵した回転子内筒体であって、こ
の回転子内筒体1の外周には、常温ダンパー3aとこの
常温ダンパー3aを内外周から補強する補強筒体3b
、3cとで構成される回転子外筒体3が間隙を存して設
けられており、上記回転子内筒体1の一端部に付設され
たトルクチューブ4aは、例えば、固定ボルト(図示さ
れず)で−芳の継ぎシャフト13aに固着されている。
転子は、第4図及び第5図に示されるように構成されて
いる。すなわち、1は、回転子における冷却媒体として
の液体ヘリウム2を内蔵した回転子内筒体であって、こ
の回転子内筒体1の外周には、常温ダンパー3aとこの
常温ダンパー3aを内外周から補強する補強筒体3b
、3cとで構成される回転子外筒体3が間隙を存して設
けられており、上記回転子内筒体1の一端部に付設され
たトルクチューブ4aは、例えば、固定ボルト(図示さ
れず)で−芳の継ぎシャフト13aに固着されている。
又、上記回転子内筒体1の他端部に付設されたトルクチ
ューブ4bは、熱膨張を吸収する、例えば、ベローズに
よる熱伸縮材5を介して他方の継ぎシャフト13bに連
結されている。さらに、上記回転子内筒体1内に内蔵さ
れる液体ヘリウム2は、上記継ぎシャフト1 ’3 a
内を引き通された液体ヘリウムの供給管6を通して供給
されており、この回転子内筒体1内に供給された液体ヘ
リウムは、上記回転子内筒体1及びこれらの真空室を冷
却して仕事をした後、図示されないjW流管を通してυ
買外l\流出するようになっている。
ューブ4bは、熱膨張を吸収する、例えば、ベローズに
よる熱伸縮材5を介して他方の継ぎシャフト13bに連
結されている。さらに、上記回転子内筒体1内に内蔵さ
れる液体ヘリウム2は、上記継ぎシャフト1 ’3 a
内を引き通された液体ヘリウムの供給管6を通して供給
されており、この回転子内筒体1内に供給された液体ヘ
リウムは、上記回転子内筒体1及びこれらの真空室を冷
却して仕事をした後、図示されないjW流管を通してυ
買外l\流出するようになっている。
一方、上記回転子内筒体1内には、第5図に拡大して示
されるように、多数のコイル溝7が放射方向に一定のピ
ッチ間隔を存して形成されており、口の各コイル溝7に
は、櫟体9や絶縁スペーサ10を備えた超電導コイル8
が挿入されている。
されるように、多数のコイル溝7が放射方向に一定のピ
ッチ間隔を存して形成されており、口の各コイル溝7に
は、櫟体9や絶縁スペーサ10を備えた超電導コイル8
が挿入されている。
又、上記回転子内筒体1の両端部に設けられた一対の超
電導コイル11は、遠心力や電磁力に対して強固な保持
筒体12によって固着されており。
電導コイル11は、遠心力や電磁力に対して強固な保持
筒体12によって固着されており。
この保持環12の外側に位買する上記回転子外筒体3の
両端部は、上記両継ぎシャツl−13a、13bに固定
ボルト(図示せず)によって固着されている。
両端部は、上記両継ぎシャツl−13a、13bに固定
ボルト(図示せず)によって固着されている。
さらに、上記回転子外筒体3は、真空室を形成した真空
容器を兼ねており、しかも、外部からの交流磁界の浸透
や負荷変動時の磁束の外乱に対して遮蔽し得るダンパー
構造をなしており、この回転子外筒体3は、第7図の応
力分布のベクトルに示されるように、円筒状をなす常温
ダンパー38の内周及び外周に各補強筒体3b、3cを
爆着又は焼嵌によって一体的に積層して構成されている
。
容器を兼ねており、しかも、外部からの交流磁界の浸透
や負荷変動時の磁束の外乱に対して遮蔽し得るダンパー
構造をなしており、この回転子外筒体3は、第7図の応
力分布のベクトルに示されるように、円筒状をなす常温
ダンパー38の内周及び外周に各補強筒体3b、3cを
爆着又は焼嵌によって一体的に積層して構成されている
。
特に、上記常温ダンパー3aは、発電機の短絡時に大き
な電磁力Pを受ける。
な電磁力Pを受ける。
即ち、これを数式で表わすと、
P=Pt +P2 CO32θ
但し、Prは定常圧力であり、P2は、第6図の常温ダ
ンパー38の受ける電磁力であって、これは、上記常温
ダンパー38の一周に対して円周方向の角度をθとし、
cos 2θで分布する圧力である。
ンパー38の受ける電磁力であって、これは、上記常温
ダンパー38の一周に対して円周方向の角度をθとし、
cos 2θで分布する圧力である。
このため、上記常温ダンパー38及び上記両補強筒体3
b、3cから構成される上記回転子外筒体3は、楕円形
に変形する動きをし、第6図に示されるA点及び8点で
反転する曲げ応力が生じる。
b、3cから構成される上記回転子外筒体3は、楕円形
に変形する動きをし、第6図に示されるA点及び8点で
反転する曲げ応力が生じる。
この曲げ応力は、商用機ベースの電磁力を用いて計粋し
て、第7図に示されるように、常温ダンパー3aに対し
ては、約20〜30Kg/mm2程度であり、又、上記
各補強筒体3b’、3’cには、約70〜80句/ m
m 2程度である。
て、第7図に示されるように、常温ダンパー3aに対し
ては、約20〜30Kg/mm2程度であり、又、上記
各補強筒体3b’、3’cには、約70〜80句/ m
m 2程度である。
そこで、これらの最大応力に耐えるためには、上記常温
ダンパー38については、高強度の析出硬化形(7)
fM金合金降伏応力(7V :40 K9 / mm
2’j:i度)を使用し、上記各補強筒体3b、3cに
ついては、高強度の非磁!l1l(降伏応力σy=10
0Kg、′履2程度)を用いられている。
ダンパー38については、高強度の析出硬化形(7)
fM金合金降伏応力(7V :40 K9 / mm
2’j:i度)を使用し、上記各補強筒体3b、3cに
ついては、高強度の非磁!l1l(降伏応力σy=10
0Kg、′履2程度)を用いられている。
なお、上記常温ダンパー38の肉厚dは、下記の式で求
められる。
められる。
但し、W:2πt、「 :周波数、μ:透磁率、σ:3
4電率 を示す。
4電率 を示す。
従って、上記常温ダンパー3aの肉厚dは、交流磁界に
対して、約10H2以上をカットするとして、約25〜
35s程度とし、上記両補強筒体3b 、3cの肉厚は
、短絡力に対する剛性を受は持つ関係上、約25〜35
s程度の肉厚に1選定されている。
対して、約10H2以上をカットするとして、約25〜
35s程度とし、上記両補強筒体3b 、3cの肉厚は
、短絡力に対する剛性を受は持つ関係上、約25〜35
s程度の肉厚に1選定されている。
このように、三重層で構成された上記回転子外筒体3の
製造方法としては、(1)、予め、常温タンパ−3aと
なる1tflと両補強筒体3b、3cとなる非磁性板を
重ねて、爆着又は接着し、これを円筒状に丸めて接合面
を接合する方法、(′2J、予め、一本の銅筒体とこれ
に嵌合する2本の磁性筒体とを用意し、これらを嵌合し
て三重層を形成するように爆着して一体に接合する方法
、(3)、上記三筒体を嵌装した後、焼嵌又はロー付に
よって接合する方法が提案されている。
製造方法としては、(1)、予め、常温タンパ−3aと
なる1tflと両補強筒体3b、3cとなる非磁性板を
重ねて、爆着又は接着し、これを円筒状に丸めて接合面
を接合する方法、(′2J、予め、一本の銅筒体とこれ
に嵌合する2本の磁性筒体とを用意し、これらを嵌合し
て三重層を形成するように爆着して一体に接合する方法
、(3)、上記三筒体を嵌装した後、焼嵌又はロー付に
よって接合する方法が提案されている。
[背景技術の問題点]
上記の回転子外筒体3は、常温ダンパー3aの内周及び
外周に補強筒体3b、3cを爆着又は焼嵌又はロー付等
の単−又は組合せにより製造されているが、補強筒体3
b、3cおよび常温ダンパー3aの密着性については信
頼性に欠ける。特に商用別となると6m程度の長尺にな
り全面を完全に密着させることはさらに難かしくなる。
外周に補強筒体3b、3cを爆着又は焼嵌又はロー付等
の単−又は組合せにより製造されているが、補強筒体3
b、3cおよび常温ダンパー3aの密着性については信
頼性に欠ける。特に商用別となると6m程度の長尺にな
り全面を完全に密着させることはさらに難かしくなる。
補強筒体3t]、3cと常温ダンパー3aの密着性が悪
い場合、短絡時に第7図の様な応力が負荷され、常温ダ
ンパー3aが塑性変形し、回転バランスがくずれ使用不
能となる。
い場合、短絡時に第7図の様な応力が負荷され、常温ダ
ンパー3aが塑性変形し、回転バランスがくずれ使用不
能となる。
[発明の目的]
本発明は上記した問題点を解決するためなされたもので
、発電敗の短絡時に生じる大きな電磁力に抗しうる信頼
性の高い超電導回転礪の回転子を提供することを目的と
する。
、発電敗の短絡時に生じる大きな電磁力に抗しうる信頼
性の高い超電導回転礪の回転子を提供することを目的と
する。
[発明の概要コ
本発明は上記目的を達成するために回転子外筒体として
、高強度非磁性材からなる円筒体の肉厚部に、軸方向に
複数個の孔又は溝を等間隔に形成し、この番孔又は合溝
に銅棒を挿入し、この各銅棒の端部に短?8環を接合し
たごとを特徴とする超電導回転電量の回転子である。
、高強度非磁性材からなる円筒体の肉厚部に、軸方向に
複数個の孔又は溝を等間隔に形成し、この番孔又は合溝
に銅棒を挿入し、この各銅棒の端部に短?8環を接合し
たごとを特徴とする超電導回転電量の回転子である。
[発明の実施例]
以下、本発明について図面を参照して説明する。
第1図および第2図は本発明の一実施例の回転子外筒体
を軸方向端部から見た図および軸方向断面図であ゛る。
を軸方向端部から見た図および軸方向断面図であ゛る。
すなわち、回転子外筒体30は、高強度非磁性材(例え
ばインコネル合金、A286を冷間加工後時硬処理した
もの)からなる円筒体31の肉厚中央部に、この軸方向
にトレバニングi百等により所定断面積以上の円形孔3
2を複数@等間隔に形成し、この番孔32に銅棒33を
それぞれ挿入し、各銅棒の両端部に短′!B環34をそ
れぞれ接合したものである。
ばインコネル合金、A286を冷間加工後時硬処理した
もの)からなる円筒体31の肉厚中央部に、この軸方向
にトレバニングi百等により所定断面積以上の円形孔3
2を複数@等間隔に形成し、この番孔32に銅棒33を
それぞれ挿入し、各銅棒の両端部に短′!B環34をそ
れぞれ接合したものである。
上記回転子外筒体30は外部からの電磁シールドに主眼
をおくと、この肉厚として最低8 rraあればよいと
言われている。したがって、上記のように銅棒の構造に
する場合、軸方向の銅の断面積の合計が同じになる様に
、一本一本の断面積および本数を設定する。
をおくと、この肉厚として最低8 rraあればよいと
言われている。したがって、上記のように銅棒の構造に
する場合、軸方向の銅の断面積の合計が同じになる様に
、一本一本の断面積および本数を設定する。
例えば、従来の構造回転子外筒体の外径を800mmと
すると、回転子外筒体の断面積はπ(4002−(40
0−8)2) 19905mm2となる。
すると、回転子外筒体の断面積はπ(4002−(40
0−8)2) 19905mm2となる。
この断面積を、16本の銅1133で置き換える199
05 ÷1 6−1 244酬2(1244÷:114
15) −19,9一本の銅棒33の直径は40m
m以上が必要である。銅W!33の数を倍の32本にす
ると1本の銅t*33の直径は28 mm以上となる。
05 ÷1 6−1 244酬2(1244÷:114
15) −19,9一本の銅棒33の直径は40m
m以上が必要である。銅W!33の数を倍の32本にす
ると1本の銅t*33の直径は28 mm以上となる。
以上述べた構造の回転子外局体30によれば次の効果が
得られる。従来の3層構造の回転子外局体では密着性に
関し、信頼性に欠けるところがあったが、上記した回転
子外筒体30は強度面は円筒体31で受は持ち、gA捧
33はその円筒体31の孔32に挿入されているのみで
ある。したがって、テ、σ格時においても円筒体31を
だ円にする様な応力が負荷されても強度的に必要な肉厚
を有しておれば何ら心配ない。又、銅棒33と円筒体3
1は最初から挿入されているのみで、密着していない。
得られる。従来の3層構造の回転子外局体では密着性に
関し、信頼性に欠けるところがあったが、上記した回転
子外筒体30は強度面は円筒体31で受は持ち、gA捧
33はその円筒体31の孔32に挿入されているのみで
ある。したがって、テ、σ格時においても円筒体31を
だ円にする様な応力が負荷されても強度的に必要な肉厚
を有しておれば何ら心配ない。又、銅棒33と円筒体3
1は最初から挿入されているのみで、密着していない。
故に円筒体31が変形しないかぎり、回転バランスがく
ずれることはなく、はく離の心配はなく、よりfH頼性
が高くなる。
ずれることはなく、はく離の心配はなく、よりfH頼性
が高くなる。
第3図は本発明の他の実施例の回転子外筒体を軸方向端
部から児た図である。すなわち、円筒体31が、長尺に
なり孔明は作業が困難な場合1円筒体31内面側から中
央部に向けてスリット溝35を複数個加工し、このスリ
ット溝35に新面矩形状の銅棒36をそれぞれ挿入し、
この後、各銅棒36を固定するためにそれぞれフタ37
を挿入し、ボルト38で固定したものである。この場合
、孔明は加工と異なり、その形状は断面円形ばかり、で
なく、長方形とか扇形とがだ円形とが三角形等種々の形
状の銅棒を使用することができる。
部から児た図である。すなわち、円筒体31が、長尺に
なり孔明は作業が困難な場合1円筒体31内面側から中
央部に向けてスリット溝35を複数個加工し、このスリ
ット溝35に新面矩形状の銅棒36をそれぞれ挿入し、
この後、各銅棒36を固定するためにそれぞれフタ37
を挿入し、ボルト38で固定したものである。この場合
、孔明は加工と異なり、その形状は断面円形ばかり、で
なく、長方形とか扇形とがだ円形とが三角形等種々の形
状の銅棒を使用することができる。
なお、上記フタ37はボルト38に固定せず。
フタ37の周囲を溶接するようにしてもよい。
[発明の効果]
本発明によれば回転子外筒体として、高強度非磁性材か
らなる円筒体の肉厚部に、この軸方向に複数個の孔又は
溝を形成し、この番孔又は合溝に銅棒を挿入し、この銅
棒の端部に短格環を接合したので、従来の3層構造の回
転子外筒体の様に短絡時の大きな応力に対し変形しはく
離の心配は全くなく、従ってより信頼性の高い超電導回
転電機の回転子が提供できる。
らなる円筒体の肉厚部に、この軸方向に複数個の孔又は
溝を形成し、この番孔又は合溝に銅棒を挿入し、この銅
棒の端部に短格環を接合したので、従来の3層構造の回
転子外筒体の様に短絡時の大きな応力に対し変形しはく
離の心配は全くなく、従ってより信頼性の高い超電導回
転電機の回転子が提供できる。
第1図および第2図は本発明による超電導回転社けqの
回転子の一実/JI例の回転子外筒体を軸方向端部から
見た図および軸方向断面図、第3図は本発明による他の
実施例の回転子外商体の軸方向端部から見た図、第4図
および第5図は既に提案されたiB雷雷導回転態別回転
子、の軸方向および軸方向とは直角方向に見た概略構成
図、第6図は第4図、第5図の常温ダンパーの短絡時に
受ける電磁力を説明するための図、第7図は第6図のB
点における応力分缶図である。 1・・・液体ヘリウム、2・・・回転子内筒体、3・・
・回転子外筒1本、3a・・・常温ダンパー、31)・
・・補強筒体、3C・・・補強筒体、4a 、4b・・
・トルクチューブ、5・・・熱伸縮材、6・・・供給管
、7・・・コイル溝、8・・・超電導コイル、9・・・
楔体、10・・・絶縁スペーサ、11・・・超電導コイ
ル、12・・・保持筒体、13a。 13b・・・継ぎシャフト、30・・・回転子外筒体、
31・・・円筒体、32・・・孔、33.36・・・m
捧、34・・・短格環、35・・・スリット溝、37・
・・フタ、38・・・ボルト。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第 1 図 第2図 第3図 第4図 3 第6図
回転子の一実/JI例の回転子外筒体を軸方向端部から
見た図および軸方向断面図、第3図は本発明による他の
実施例の回転子外商体の軸方向端部から見た図、第4図
および第5図は既に提案されたiB雷雷導回転態別回転
子、の軸方向および軸方向とは直角方向に見た概略構成
図、第6図は第4図、第5図の常温ダンパーの短絡時に
受ける電磁力を説明するための図、第7図は第6図のB
点における応力分缶図である。 1・・・液体ヘリウム、2・・・回転子内筒体、3・・
・回転子外筒1本、3a・・・常温ダンパー、31)・
・・補強筒体、3C・・・補強筒体、4a 、4b・・
・トルクチューブ、5・・・熱伸縮材、6・・・供給管
、7・・・コイル溝、8・・・超電導コイル、9・・・
楔体、10・・・絶縁スペーサ、11・・・超電導コイ
ル、12・・・保持筒体、13a。 13b・・・継ぎシャフト、30・・・回転子外筒体、
31・・・円筒体、32・・・孔、33.36・・・m
捧、34・・・短格環、35・・・スリット溝、37・
・・フタ、38・・・ボルト。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第 1 図 第2図 第3図 第4図 3 第6図
Claims (1)
- 外部からの磁束を遮へいする回転子外筒体を有する超電
導回転電機の回転子において、上記回転子外筒体は、高
強度非磁性材からなる円筒体の肉厚部に、この軸方向に
複数個の孔又は溝を等間隔に形成し、この各孔又は各溝
に銅棒を挿入し、この銅棒の端部に短格環を接合したこ
とを特徴とする超電導回転電機の回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59170186A JPS6149649A (ja) | 1984-08-15 | 1984-08-15 | 超電導回転電機の回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59170186A JPS6149649A (ja) | 1984-08-15 | 1984-08-15 | 超電導回転電機の回転子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6149649A true JPS6149649A (ja) | 1986-03-11 |
Family
ID=15900276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59170186A Pending JPS6149649A (ja) | 1984-08-15 | 1984-08-15 | 超電導回転電機の回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6149649A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0668237U (ja) * | 1985-04-17 | 1994-09-22 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ複合架空線 |
| US7078845B2 (en) * | 2004-05-26 | 2006-07-18 | General Electric Company | Optimized drive train for a turbine driven electrical machine |
| CN106787512A (zh) * | 2016-12-26 | 2017-05-31 | 株洲九方装备股份有限公司 | 一种永磁转轴加工的精确定位方法及装置 |
-
1984
- 1984-08-15 JP JP59170186A patent/JPS6149649A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0668237U (ja) * | 1985-04-17 | 1994-09-22 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ複合架空線 |
| US7078845B2 (en) * | 2004-05-26 | 2006-07-18 | General Electric Company | Optimized drive train for a turbine driven electrical machine |
| CN106787512A (zh) * | 2016-12-26 | 2017-05-31 | 株洲九方装备股份有限公司 | 一种永磁转轴加工的精确定位方法及装置 |
| CN106787512B (zh) * | 2016-12-26 | 2019-01-29 | 株洲九方装备股份有限公司 | 一种永磁转轴加工的精确定位方法及装置 |
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