JPS6310662B2 - - Google Patents

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JPS6310662B2
JPS6310662B2 JP55097137A JP9713780A JPS6310662B2 JP S6310662 B2 JPS6310662 B2 JP S6310662B2 JP 55097137 A JP55097137 A JP 55097137A JP 9713780 A JP9713780 A JP 9713780A JP S6310662 B2 JPS6310662 B2 JP S6310662B2
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JP
Japan
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mounting shaft
coil mounting
torque tube
room temperature
rotor
Prior art date
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Expired
Application number
JP55097137A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5722371A (en
Inventor
Masaki Sakuyama
Koichi Okamoto
Tatsue Nomura
Susumu Maeda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP9713780A priority Critical patent/JPS5722371A/ja
Publication of JPS5722371A publication Critical patent/JPS5722371A/ja
Publication of JPS6310662B2 publication Critical patent/JPS6310662B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は超電導回転機の回転子の組立方法に
関するもので、特にトルクチユーブの組立方法に
関するものである。
従来の超電導回転機の回転子の構造の1例を述
べると、第1図に示すように、中央部を形成する
コイル取付軸1の両端にトルクチユーブ2が同軸
関係に取付けられ、コイル取付軸1には超電導界
磁コイル3が固定されている。コイル取付軸1及
びトルクチユーブ2を囲繞する常温ダンパ4があ
つて、この常温ダンパ4とコイル取付軸1との間
に低温ダンパ5が配設されている。常温ダンパ4
とトルクチユーブ2の両端はこれらに取付けられ
ている駆動側端部軸8及び反駆動側端部軸9で閉
鎖され、常温ダンパ4、低温ダンパ5及びトルク
チユーブ2の内部がそれぞれ真空部14を形成し
ている。コイル取付軸1のそれぞれ外周部及び側
面部にはヘリウム外筒6及びヘリウム端板7が取
付けられ、コイル取付軸1との間に液体ヘリウム
の液溜め部15を形成している。駆動側及び反駆
動側端部軸8,9をそれぞれ軸受10で支承し、
反駆動側端部軸9には界磁電流供給用のスリツプ
リング11を設けている。トルクチユーブ2には
熱交換器12を形成又は配置し、かつトルクチユ
ーブの内部に側部輻射シールド13を設けてい
る。
以上のように構成した超電導回転機の回転子に
おいては、コイル取付軸1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、
電気低抗を零の状態とし、励磁損失を無くすこと
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。
超電導界磁コイル3を極低温に冷却し保持する
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溜め部1
5に供給する一方、回転子内部の真空部14を高
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1に回転トルクを伝えるトルク
チユーブ2を薄肉円筒とし、かつ熱交換器12を
設け、このトルクチユーブ2を通じ、極低温部に
入る熱を極力減らす構造にするのが最も一般的で
ある。更に側面から輻射により侵入する熱を低減
するために、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
(図示せず)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、電力系統から
のじよ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はヘリウム収容部への輻射シー
ルドとしての機能を兼ねる方式が一般的である。
なお、第1図で回転子内部へのヘリウム導入、
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図示を省略してい
る。
回転子運転中の温度状態を述べると、運転中に
はコイル取付軸1は液体ヘリウムの温度となり、
一方常温ダンパ4は固定子(図示せず)との空隙
の温度となる。そして、一般に空隙の温度は外気
温より高いので、コイル取付軸1と常温ダンパ4
には300℃以上の大きな温度差が生じ、従つて、
常温にて常温ダンパ4、コイル取付軸1及びトル
クチユーブ2並びにその他の部分が組立てられた
場合には、 常温ダンパ4の長さ1=コイル取付軸1の長さ2
2本のトルクチユーブ2の合計長さ3 となつているが、上記運転時における温度状態に
なると、常温ダンパ4は昇温してその長さは(
+Δ1)に熱膨張して伸張し、また、コイル取
付軸1は降温してその長さは(2−Δ2)に熱
収縮し、その結果、トルクチユーブ2の長さ3
は、 3=(1+Δ1)−(2−Δ2) =(12)+(Δ1+Δ2) ∴ 3−(Δ1+Δ2)=(12) となり、従つて、常温ダンパ4とコイル取付軸1
の両者の熱膨張収縮差(Δ1+Δ2)がトルク
チユーブ2に引延し量として付加され、その結
果、高い引張荷重の熱応力が生ずる。
このトルクチユーブ2の熱応力を吸収・緩和す
る目的で、従来、種々の方法が提案されている。
第2図は、従来提案された熱応力吸収方法の一例
を示したもので、図示のように、たとえばベロー
16のような可とう体を端部軸9と常温ダンパ4
との間に設け、コイル取付軸1と常温ダンパ4と
の間の熱膨張収縮差(Δ1+Δ2)を、ベロー
16の常温時の長さ4を〔4−(Δ1+Δ
)〕に収縮させることによつて吸収させ、トルク
チユーブ2に熱応力による負荷を与えないように
した方法である。
図示しないが第2図に示したものの他にも、例
えば、トルクチユーブ2に直列に可とう体を設け
る案や、常温ダンパ4の一端が端部軸8又は9の
接続部で軸方向に滑ることができるようにする案
が提案されており、上記可とう体や接続部によつ
て、上記ベロー16の例と同様に、熱膨張収縮差
(Δ1+Δ2)を吸収するようにしている。
しかし、以上述べたような従来提案された方
法、装置では、いずれもベローや可とう体あるい
は滑る接続部のためにその両側間が強固に固定さ
れないために回転子の軸振動特性を劣化させる
か、あるいは振動特性の劣化を防ぐ為に、設計上
の細かい配慮を要するものであつた。
ベローのような可とう体を設けて熱膨張収縮差
を吸収する構造は、回転子の構振動共振周波数
(危険速度)を低下させる可能性が強く、又、常
温ダンパ4を軸方向に滑り得る構造とする案で
は、滑り面の摩擦による回転子の自励的な振れま
わりを生ずる可能性があつた。
この発明は従来技術による以上のような欠点に
かんがみてなされたもので、回転子の振動特性を
悪化させることなしに、しかも複雑な構造とする
ことなく、トルクチユーブ2の熱応力を緩和する
回転子の組立方法を提供することを目的としてい
る。
以上の目的を達成するために、この発明では、
常温ダンパ4と、端部軸8又は9とを組立てる際
に、コイル取付軸1と常温ダンパ4との間に温度
差を与えて組立て、組立完了後の常温において
は、トルクチユーブ2に圧縮応力が生じるように
することにより、運転時の温度状態によつてトル
クチユーブ2に生ずる引張応力を上記圧縮応力と
相殺させることにより緩和することを企図するも
のである。
以下、図示する実施例に関してこの発明を説明
する。第3図に示すように、組立時に常温ダンパ
4の外周に管20を巻きつけておき、管20内に
は例えば蒸気のような高温流体を流しうるものと
する。常温ダンパ4と端部軸8又は9との組立て
に際して、管20に例えば、蒸気のような高温流
体を流すと、常温ダンパ4は膨張し、この膨張し
た状態によつて延びたコイル取付軸1と端部軸と
の間の間隔に等しい長さを有するトルクチユーブ
2を組合せた状態で組立てられることになるの
で、組立完了後に、管20を除去し、常温に帰る
と、常温ダンパ4の膨張した量も消失して元の長
さに帰るため、その収縮量はトルクチユーブ2の
圧縮量となつて表われ、従つて、トルクチユーブ
2には圧縮応力が加わつている。次にヘリウム溜
め15に液体ヘリウムを注入して運転を開始する
と、トルクチユーブ2には常温ダンパ4とコイル
取付軸1の温度差による引張応力が生じようとす
るが、前述のようにトルクチユーブ2には前もつ
て圧縮応力が加えてあるので、運転中にトルクチ
ユーブ2に生じる引張応力はこの圧縮応力分に相
当する引張応力が相殺され、従つて、引張応力は
緩和される。
なお、上記組立後の常温時におけるトルクチユ
ーブに加えられる圧縮応力の大きさは、常温ダン
パやコイル取付軸やトルクチユーブの強度及び運
転時に生ずる温度差によつて定められ、相殺され
た後になお、圧縮応力が残るようにしてもよく、
又は、全く圧縮応力も引張応力も残存しないよう
にしてもよく、あるいは、引張応力が残るように
してもよく、これらによつて加熱又は冷却温度が
定められる。
第3図では、常温ダンパ4の外周に管20を巻
き、管20内に蒸気等の高温流体を流す場合を示
したが、要するに常温ダンパ4と端部軸8又は9
を組立ての際に、常温ダンパ4を加熱して膨張さ
せれば目的を達するのであるから、高周波加熱等
の手段によつても良い。
或いは、逆に、常温ダンパ4と端部軸8又は9
を組立てる際に、コイル取付軸1を冷却して収縮
させても同等の効果が得られる。即ち、例えば、
回転子内に組込まれた液体ヘリウム供給管を通し
て、ヘリウム溜め15に液体チツ素や液体ヘリウ
ム等の低温液体を供給することによつて、コイル
取付軸を冷却収縮させ、その状態におけるコイル
取付軸と端部軸との間の間隔に等しくトルクチユ
ーブの長さをすればよく、この場合も、常温に復
帰した場合にはコイル取付軸も延びて元に帰り、
従つて、この延びた量だけトルクチユーブを圧縮
して圧縮応力を付与する。
以上の説明で明らかなように、この発明では、
可とう体を設けるとか滑り構造にするような特殊
な構造とすることなく常温ダンパと端部軸とを組
立てる際に、常温ダンパを加熱するか、或いは逆
にコイル取付軸を冷却するようにして、組立完了
後に、トルクチユーブに圧縮応力が加わるように
したので、コイル取付軸を冷却して運転する際
に、トルクチユーブに生じる引張応力を回転子の
振動特性を悪化させることなく、緩和することが
でき、しかも構造の簡略化と価格の低減が達成で
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は超電導回転機の回転子の従来の構造の
1例を示す縦断面図、第2図はトルクチユーブ生
ずる高い熱応力に対する従来の構造を示す第1図
と同様の断面図、第3図はこの発明による組立方
法を説明する第1図と同様の断面図である。 1…コイル取付軸、2…トルクチユーブ、3…
超電導界磁コイル、4…常温ダンパ、5…低温ダ
ンパ、6…ヘリウム外筒、7…ヘリウム端板、8
…駆動側端部軸、9…反駆動側端部軸、10…軸
受、11…スリツプリング、12…熱交換器、1
3…側部輻射シールド、14…真空部、15…ヘ
リウム液溜め部、16…ベロー、20…蒸気等の
高温流体を通す管。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 コイルを取付けた中空のコイル取付軸と、前
    記コイル取付軸の両端にそれぞれ取付けられてい
    る中空のトルクチユーブと、このトルクチユーブ
    のコイル取付軸と反対側にそれぞれ取付けられて
    おりかつ回転子全体を支えている端部軸と、コイ
    ル取付軸及びトルクチユーブの外周であつて端部
    軸間に挾まれて設けられている常温ダンパとを備
    えている回転子の組立方法において、下記所定温
    度に常温ダンパを加熱した場合又はコイル取付軸
    を冷却した場合の端部軸とコイル取付軸との間の
    間隔に相当する長さにトルクチユーブを構成し、
    次いで、端部軸間に、所定温度に加熱した常温ダ
    ンパ、常温のコイル取付軸、トルクチユーブ及び
    他の収納部材、又は、所定温度に冷却したコイル
    取付軸、常温の常温ダンパ、トルクチユーブ及び
    他の収納部材を組合せて構成することを特徴とす
    る超電動回転機の回転子の組立方法。
JP9713780A 1980-07-15 1980-07-15 Assembling method of rotor of superconductive rotary machine Granted JPS5722371A (en)

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JPS5722371A JPS5722371A (en) 1982-02-05
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JPS5722371A (en) 1982-02-05

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