JP2002281734A - 超電導発電機の回転子 - Google Patents
超電導発電機の回転子Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Abstract
(57)【要約】
【課題】 界磁巻線取付軸と常温ダンパとの間に生じる
軸線方向の熱収縮差を十分に吸収し、かつ半径方向の遠
心力膨張差も吸収し、フレキシブルディスクに作用する
応力を低減できる超電導発電機の回転子を得る。 【解決手段】 一端部が界磁巻線取付軸３に固定されて
いるとともに他端部が常温ダンパに固定されたフレキシ
ブルディスク１０は、屈曲変形している。
軸線方向の熱収縮差を十分に吸収し、かつ半径方向の遠
心力膨張差も吸収し、フレキシブルディスクに作用する
応力を低減できる超電導発電機の回転子を得る。 【解決手段】 一端部が界磁巻線取付軸３に固定されて
いるとともに他端部が常温ダンパに固定されたフレキシ
ブルディスク１０は、屈曲変形している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、極低温状態の界
磁巻線取付軸と室温状態の常温ダンパとの間に生じる、
軸線方向および半径方向の両変位を吸収するフレキシブ
ル構造を有する超電導発電機の回転子に関するもであ
る。
磁巻線取付軸と室温状態の常温ダンパとの間に生じる、
軸線方向および半径方向の両変位を吸収するフレキシブ
ル構造を有する超電導発電機の回転子に関するもであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図７は、例えば特開平６−３２７２３４
号公報に示された従来の超電導発電機の回転子の断面図
である。図において、１はフレキシブルディスク、２は
円筒形状のダンパ本体、３はダンパ本体２内に設けられ
た界磁巻線取付軸、４は界磁巻線取付軸３の外周面部に
巻装された超電導コイル、８はダンパ本体２の一方の端
面に取り付けられたタービン側端板、５はこの端板８に
固定されたタービン軸、７はダンパ本体２の他方の端面
にフレキシブルディスク１を介して取り付けられたエキ
サイタ側端板、６はこの端板７に固定されたエキサイタ
軸である。なお、ダンパ本体２、エキサイタ側端板７お
よびタービン側端板８により、常温ダンパを構成してい
る。
号公報に示された従来の超電導発電機の回転子の断面図
である。図において、１はフレキシブルディスク、２は
円筒形状のダンパ本体、３はダンパ本体２内に設けられ
た界磁巻線取付軸、４は界磁巻線取付軸３の外周面部に
巻装された超電導コイル、８はダンパ本体２の一方の端
面に取り付けられたタービン側端板、５はこの端板８に
固定されたタービン軸、７はダンパ本体２の他方の端面
にフレキシブルディスク１を介して取り付けられたエキ
サイタ側端板、６はこの端板７に固定されたエキサイタ
軸である。なお、ダンパ本体２、エキサイタ側端板７お
よびタービン側端板８により、常温ダンパを構成してい
る。
【０００３】上記超電導発電機は、内周側の界磁巻線取
付軸３と外周側の常温ダンパとの多重円筒構造になって
いる。フレキシブルディスク１は、図８に示すように、
チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）からなるドーナツ形
状の複数枚のディスク片１ａを重ねて構成されている。
この超電導発電機は発電時において、超電導コイル４を
超電導状態に維持するために、界磁巻線取付軸３を極低
温（４K）にまで冷却させる必要があり、そのために界
磁巻線取付軸３の内部には液体ヘリウムが貯留されてい
る。それに対して、界磁巻線取付軸３の外周側の常温ダ
ンパは室温に近い状態にあるので、界磁巻線取付軸３と
常温ダンパとの間では軸線方向に熱収縮差が生じる。フ
レキシブルディスク１はこの軸線方向の熱収縮差を吸収
するために設けられたものである。
付軸３と外周側の常温ダンパとの多重円筒構造になって
いる。フレキシブルディスク１は、図８に示すように、
チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）からなるドーナツ形
状の複数枚のディスク片１ａを重ねて構成されている。
この超電導発電機は発電時において、超電導コイル４を
超電導状態に維持するために、界磁巻線取付軸３を極低
温（４K）にまで冷却させる必要があり、そのために界
磁巻線取付軸３の内部には液体ヘリウムが貯留されてい
る。それに対して、界磁巻線取付軸３の外周側の常温ダ
ンパは室温に近い状態にあるので、界磁巻線取付軸３と
常温ダンパとの間では軸線方向に熱収縮差が生じる。フ
レキシブルディスク１はこの軸線方向の熱収縮差を吸収
するために設けられたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記構成の超電導発電
機の回転子では、界磁巻線取付軸３と常温ダンパとの間
に生じる軸線方向の熱収縮差に加えて、界磁巻線取付軸
３と常温ダンパとの間に生じる半径方向の遠心力膨張差
が作用する。図９（ａ）、図９（ｂ）はフレキシブルデ
ィスク１に作用する力を説明するための図である。熱収
縮差イ及び遠心力膨張差ロにより、フレキシブルディス
ク１の半径方向（ｒ方向）及び円周方向（θ方向）に引
張応力σr 、σθが発生する。熱収縮差イは回転子軸長の
増加に伴い増大し、遠心力膨張差ロは回転子の外径の増
加に伴い増大する。更に、発電時のトルクＴが作用する
ことにより、フレキシブルディスク１の面内にはせん断
応力τr θが発生する。したがって、発電機の容量が増
大すると面内にせん断応力τr θが増大し、回転子の外
径および軸長が増大するとσr 、σθが増大し、フレキシ
ブルディスク１に作用する応力は過大なものとなり、起
動停止の疲労負荷で破壊に至る虞があるという問題点が
あった。
機の回転子では、界磁巻線取付軸３と常温ダンパとの間
に生じる軸線方向の熱収縮差に加えて、界磁巻線取付軸
３と常温ダンパとの間に生じる半径方向の遠心力膨張差
が作用する。図９（ａ）、図９（ｂ）はフレキシブルデ
ィスク１に作用する力を説明するための図である。熱収
縮差イ及び遠心力膨張差ロにより、フレキシブルディス
ク１の半径方向（ｒ方向）及び円周方向（θ方向）に引
張応力σr 、σθが発生する。熱収縮差イは回転子軸長の
増加に伴い増大し、遠心力膨張差ロは回転子の外径の増
加に伴い増大する。更に、発電時のトルクＴが作用する
ことにより、フレキシブルディスク１の面内にはせん断
応力τr θが発生する。したがって、発電機の容量が増
大すると面内にせん断応力τr θが増大し、回転子の外
径および軸長が増大するとσr 、σθが増大し、フレキシ
ブルディスク１に作用する応力は過大なものとなり、起
動停止の疲労負荷で破壊に至る虞があるという問題点が
あった。
【０００５】大容量化に伴う発電時のトルク増大に対し
ては、フレキシブルディスク１のディスク片１ａの枚数
を増加させることにより、せん断応力τr θの低減が可
能であるが、界磁巻線取付軸３と常温ダンパとの間に生
じる熱収縮差および遠心力膨張差を吸収し、作用応力を
低減させるためには、軸線方向および半径方向の両方向
にフレキシブルな構造である必要がある。
ては、フレキシブルディスク１のディスク片１ａの枚数
を増加させることにより、せん断応力τr θの低減が可
能であるが、界磁巻線取付軸３と常温ダンパとの間に生
じる熱収縮差および遠心力膨張差を吸収し、作用応力を
低減させるためには、軸線方向および半径方向の両方向
にフレキシブルな構造である必要がある。
【０００６】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたものであり、界磁巻線取付軸と常温ダ
ンパとの間に生じる軸線方向の熱収縮差を十分に吸収
し、かつ半径方向の遠心力膨張差も吸収し、フレキシブ
ルディスクに作用する応力（σ rとσθ）を低減できる
超電導発電機の回転子を提供することを目的とする。
るためになされたものであり、界磁巻線取付軸と常温ダ
ンパとの間に生じる軸線方向の熱収縮差を十分に吸収
し、かつ半径方向の遠心力膨張差も吸収し、フレキシブ
ルディスクに作用する応力（σ rとσθ）を低減できる
超電導発電機の回転子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係る超電導発
電機の回転子は、極低温状態の界磁巻線取付軸と、この
界磁巻線取付軸を囲った常温ダンパと、内周端部が前記
界磁巻線取付軸に固定されているとともに外周端部が前
記常温ダンパに固定されたフレキシブルディスクとを備
え、前記フレキシブルディスクは、屈曲変形されてお
り、前記界磁巻線取付軸と前記常温ダンパとの間で生じ
る、軸線方向および半径方向の両変位を吸収するように
なっている。
電機の回転子は、極低温状態の界磁巻線取付軸と、この
界磁巻線取付軸を囲った常温ダンパと、内周端部が前記
界磁巻線取付軸に固定されているとともに外周端部が前
記常温ダンパに固定されたフレキシブルディスクとを備
え、前記フレキシブルディスクは、屈曲変形されてお
り、前記界磁巻線取付軸と前記常温ダンパとの間で生じ
る、軸線方向および半径方向の両変位を吸収するように
なっている。
【０００８】この発明に係る超電導発電機の回転子は、
極低温状態の界磁巻線取付軸と、この界磁巻線取付軸を
囲った常温ダンパと、外周端部が常温ダンパに固定され
たドーナツ形状の第１のフレキシブルディスクと、内周
端部が前記第１のフレキシブルディスクの内周端部に固
定されているとともに外周端部が前記界磁巻線取付軸に
固定されたドーナツ形状の第２のフレキシブルディスク
とを備え、前記第１のフレキシブルディスクおよび前記
第２のフレキシブルディスクは、前記界磁巻線取付軸と
前記常温ダンパとの間で生じる、軸線方向および半径方
向の両変位を吸収するようになっている。
極低温状態の界磁巻線取付軸と、この界磁巻線取付軸を
囲った常温ダンパと、外周端部が常温ダンパに固定され
たドーナツ形状の第１のフレキシブルディスクと、内周
端部が前記第１のフレキシブルディスクの内周端部に固
定されているとともに外周端部が前記界磁巻線取付軸に
固定されたドーナツ形状の第２のフレキシブルディスク
とを備え、前記第１のフレキシブルディスクおよび前記
第２のフレキシブルディスクは、前記界磁巻線取付軸と
前記常温ダンパとの間で生じる、軸線方向および半径方
向の両変位を吸収するようになっている。
【０００９】この発明に係る超電導発電機の回転子は、
極低温状態の界磁巻線取付軸と、この界磁巻線取付軸を
囲った常温ダンパと、内周端部が前記界磁巻線取付軸に
固定されているとともに外周端部が前記常温ダンパに固
定されたフレキシブルディスクとを備え、ドーナツ形状
の前記フレキシブルディスクは、前記界磁巻線取付軸の
両端部にそれぞれ設けられている。
極低温状態の界磁巻線取付軸と、この界磁巻線取付軸を
囲った常温ダンパと、内周端部が前記界磁巻線取付軸に
固定されているとともに外周端部が前記常温ダンパに固
定されたフレキシブルディスクとを備え、ドーナツ形状
の前記フレキシブルディスクは、前記界磁巻線取付軸の
両端部にそれぞれ設けられている。
【００１０】この発明に係る超電導発電機の回転子で
は、常温ダンパは、円筒状のダンパ本体と、このダンパ
本体の端部に固定された端板とを備え、フレキシブルデ
ィスクの外周端部はダンパ本体と端板との間に挟持され
ている。
は、常温ダンパは、円筒状のダンパ本体と、このダンパ
本体の端部に固定された端板とを備え、フレキシブルデ
ィスクの外周端部はダンパ本体と端板との間に挟持され
ている。
【００１１】この発明に係る超電導発電機の回転子で
は、常温ダンパは、円筒状のダンパ本体と、このダンパ
本体の端部に固定された端板とを備え、第１のフレキシ
ブルディスクの外周端部はダンパ本体と端板との間に挟
持されている。
は、常温ダンパは、円筒状のダンパ本体と、このダンパ
本体の端部に固定された端板とを備え、第１のフレキシ
ブルディスクの外周端部はダンパ本体と端板との間に挟
持されている。
【００１２】この発明に係る超電導発電機の回転子で
は、第１のフレキシブルディスクは、外周端部が端板に
固定され、かつ第２のフレキシブルディスクと同一径で
ある。
は、第１のフレキシブルディスクは、外周端部が端板に
固定され、かつ第２のフレキシブルディスクと同一径で
ある。
【００１３】この発明に係る超電導発電機の回転子で
は、フレキシブルディスクは複数枚のディスク片を積層
して構成されている。
は、フレキシブルディスクは複数枚のディスク片を積層
して構成されている。
【００１４】この発明に係る超電導発電機の回転子で
は、ディスク片は、チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）
で構成されている。
は、ディスク片は、チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）
で構成されている。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、この発明の各実施の形態に
ついて説明するが、従来のものと同一および同等部材、
部位については、同一符号を付して説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１である超
電導発電機の回転子の要部断面図である。この実施の形
態では、フレキシブルディスク１０は、チタン合金（Ｔ
ｉ−６Ａｌ−４Ｖ）からなる複数枚のディスク片１０ａ
を重ねて構成されている。このフレキシブルディスク１
０は大きな曲率を描いて90°に湾曲した断面形状をして
いる。そのフレキシブルディスク１０の外周端部は常温
ダンパのエキサイタ側端板７とダンパ本体２との間に挟
持され、締結手段であるボルト１１で固定されている。
フレキシブルディスク１０の内周端部は界磁巻線取付軸
３の端部にボルト１２で固定されている。
ついて説明するが、従来のものと同一および同等部材、
部位については、同一符号を付して説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１である超
電導発電機の回転子の要部断面図である。この実施の形
態では、フレキシブルディスク１０は、チタン合金（Ｔ
ｉ−６Ａｌ−４Ｖ）からなる複数枚のディスク片１０ａ
を重ねて構成されている。このフレキシブルディスク１
０は大きな曲率を描いて90°に湾曲した断面形状をして
いる。そのフレキシブルディスク１０の外周端部は常温
ダンパのエキサイタ側端板７とダンパ本体２との間に挟
持され、締結手段であるボルト１１で固定されている。
フレキシブルディスク１０の内周端部は界磁巻線取付軸
３の端部にボルト１２で固定されている。
【００１６】このフレキシブルディスク１０は、屈曲変
形しており、軸線方向および半径方向の両方向に対して
フレキシブルな構造になっているので、界磁巻線取付軸
３とダンパ本体２との間に生じる熱収縮差および遠心力
膨張差の両負荷を吸収することができる。なお、フレキ
シブルディスク１０は、ディスク片１０ａを絞り加工に
より塑性変形して形成し、このディスク片１０ａを重ね
て構成される。
形しており、軸線方向および半径方向の両方向に対して
フレキシブルな構造になっているので、界磁巻線取付軸
３とダンパ本体２との間に生じる熱収縮差および遠心力
膨張差の両負荷を吸収することができる。なお、フレキ
シブルディスク１０は、ディスク片１０ａを絞り加工に
より塑性変形して形成し、このディスク片１０ａを重ね
て構成される。
【００１７】実施の形態２．図２は、この発明の実施の
形態２である超電導発電機の回転子の要部断面図であ
る。この実施の形態では、フレキシブルディスク２０
は、チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）からなる複数枚
のディスク片２０ａを重ねて構成されている。このフレ
キシブルディスク２０は中間部が屈曲している。フレキ
シブルディスク２０の外周端部は常温ダンパのエキサイ
タ側端板７とダンパ本体２との間に挟持され、ボルト１
１で固定されている。フレキシブルディスク２０の内周
端部は界磁巻線取付軸３の端面にボルト１２で固定され
ている。このフレキシブルディスク２０は、実施の形態
１と同様に軸線方向と半径方向の両方向に対してフレキ
シブルな構造になっており、界磁巻線取付軸３と常温ダ
ンパとの間に生じる熱収縮差および遠心力膨張差の両負
荷を吸収することができる。
形態２である超電導発電機の回転子の要部断面図であ
る。この実施の形態では、フレキシブルディスク２０
は、チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）からなる複数枚
のディスク片２０ａを重ねて構成されている。このフレ
キシブルディスク２０は中間部が屈曲している。フレキ
シブルディスク２０の外周端部は常温ダンパのエキサイ
タ側端板７とダンパ本体２との間に挟持され、ボルト１
１で固定されている。フレキシブルディスク２０の内周
端部は界磁巻線取付軸３の端面にボルト１２で固定され
ている。このフレキシブルディスク２０は、実施の形態
１と同様に軸線方向と半径方向の両方向に対してフレキ
シブルな構造になっており、界磁巻線取付軸３と常温ダ
ンパとの間に生じる熱収縮差および遠心力膨張差の両負
荷を吸収することができる。
【００１８】実施の形態３．図３は、この発明の実施の
形態３である超電導発電機の回転子の要部断面図であ
る。この実施の形態では、界磁巻線取付軸３の軸線方向
の長さがダンパ本体２の軸線方向の長さよりも長い点を
除いて、実施の形態２と同一である。このフレキシブル
ディスク３０も、実施の形態１と同様に軸線方向と半径
方向の両方向に対してフレキシブルな構造になってお
り、界磁巻線取付軸３と常温ダンパとの間に生じる熱収
縮差および遠心力膨張差の両負荷を吸収することができ
る。
形態３である超電導発電機の回転子の要部断面図であ
る。この実施の形態では、界磁巻線取付軸３の軸線方向
の長さがダンパ本体２の軸線方向の長さよりも長い点を
除いて、実施の形態２と同一である。このフレキシブル
ディスク３０も、実施の形態１と同様に軸線方向と半径
方向の両方向に対してフレキシブルな構造になってお
り、界磁巻線取付軸３と常温ダンパとの間に生じる熱収
縮差および遠心力膨張差の両負荷を吸収することができ
る。
【００１９】実施の形態４．図４は、この発明の実施の
形態４である超電導発電機の回転子の要部断面図であ
る。この実施の形態では、フレキシブルディスク４０
は、ドーナツ形状のディスク片４０ａを複数枚重ねて構
成されている。このフレキシブルディスク４０は、常温
ダンパのエキサイタ側端板７とダンパ本体２との間、お
よび常温ダンパのタービン側端板８とダンパ本体２との
間に設けられている。常温ダンパのエキサイタ側端板７
側では、フレキシブルディスク４０の外周端部がエキサ
イタ側端板７とダンパ本体２との間に挟持され、ボルト
１１で固定されている。フレキシブルディスク４０の内
周端部は界磁巻線取付軸３の端部にボルト１２で固定さ
れている。同様に、常温ダンパのタービン側端板８側で
は、フレキシブルディスク４０の外周端部がタービン側
端板８とダンパ本体２との間に挟持され、ボルト１１で
固定されている。フレキシブルディスク４０の内周端部
は界磁巻線取付軸３の端部にボルト１２で固定されてい
る。
形態４である超電導発電機の回転子の要部断面図であ
る。この実施の形態では、フレキシブルディスク４０
は、ドーナツ形状のディスク片４０ａを複数枚重ねて構
成されている。このフレキシブルディスク４０は、常温
ダンパのエキサイタ側端板７とダンパ本体２との間、お
よび常温ダンパのタービン側端板８とダンパ本体２との
間に設けられている。常温ダンパのエキサイタ側端板７
側では、フレキシブルディスク４０の外周端部がエキサ
イタ側端板７とダンパ本体２との間に挟持され、ボルト
１１で固定されている。フレキシブルディスク４０の内
周端部は界磁巻線取付軸３の端部にボルト１２で固定さ
れている。同様に、常温ダンパのタービン側端板８側で
は、フレキシブルディスク４０の外周端部がタービン側
端板８とダンパ本体２との間に挟持され、ボルト１１で
固定されている。フレキシブルディスク４０の内周端部
は界磁巻線取付軸３の端部にボルト１２で固定されてい
る。
【００２０】このように、フレキシブルディスク４０を
ダンパ本体２の両側に設けたことにより、ダンパ本体２
の片側にのみフレキシブルディスク１が配設された従来
のものと比較して、界磁巻線取付軸３と常温ダンパの間
に生じる熱収縮差を吸収するフレキシブルディスク４０
の変位を半減させることができる。
ダンパ本体２の両側に設けたことにより、ダンパ本体２
の片側にのみフレキシブルディスク１が配設された従来
のものと比較して、界磁巻線取付軸３と常温ダンパの間
に生じる熱収縮差を吸収するフレキシブルディスク４０
の変位を半減させることができる。
【００２１】また、実施の形態１ないし３のフレキシブ
ルディスク１０、２０、３０を構成するディスク片１０
ａ、２０ａ、３０ａは、チタン合金の薄板を絞り加工し
て製造されるが、この実施の形態１のフレキシブルディ
スク４０を構成するディスク片４０aは、ドーナツ形状
であり、チタン合金の薄板を打ち抜き加工して簡単に製
造することができる。
ルディスク１０、２０、３０を構成するディスク片１０
ａ、２０ａ、３０ａは、チタン合金の薄板を絞り加工し
て製造されるが、この実施の形態１のフレキシブルディ
スク４０を構成するディスク片４０aは、ドーナツ形状
であり、チタン合金の薄板を打ち抜き加工して簡単に製
造することができる。
【００２２】実施の形態５．図５は、この発明の実施の
形態５である超電導発電機の回転子の断面図である。こ
の実施の形態では、第１のフレキシブルディスク５０Ａ
と第２のフレキシブルディスク５０Ｂとは内周端部同士
が締結手段であるボルト１３で結合されている。それぞ
れのフレキシブルディスク５０Ａ、５０Ｂは、ドーナツ
形状のディスク片５０Ａａ、５０Ｂａを複数枚重ねて構
成されている。第１のフレキシブルディスク５０Ａの外
周端部は、常温ダンパのエキサイタ側端板７にボルト１
４で固定されている。第２のフレキシブルディスク５０
Ｂの外周端部は、界磁巻線取付軸３にボルト１５で固定
されている。
形態５である超電導発電機の回転子の断面図である。こ
の実施の形態では、第１のフレキシブルディスク５０Ａ
と第２のフレキシブルディスク５０Ｂとは内周端部同士
が締結手段であるボルト１３で結合されている。それぞ
れのフレキシブルディスク５０Ａ、５０Ｂは、ドーナツ
形状のディスク片５０Ａａ、５０Ｂａを複数枚重ねて構
成されている。第１のフレキシブルディスク５０Ａの外
周端部は、常温ダンパのエキサイタ側端板７にボルト１
４で固定されている。第２のフレキシブルディスク５０
Ｂの外周端部は、界磁巻線取付軸３にボルト１５で固定
されている。
【００２３】この実施の形態では、界磁巻線取付軸３と
常温ダンパとの間に生じる熱収縮差は第１のフレキシブ
ルディスク５０Ａおよび第２のフレキシブルディスク５
０Ｂで吸収され、従来のものと比較してそれぞれのフレ
キシブルディスク５０Ａ、５０Ｂの軸線方向の変位を半
減させることができる。また、第１のフレキシブルディ
スク５０Ａの最外周側端部が常温ダンパのエキサイタ側
端板７に固定され、第２のフレキシブルディスク５０Ｂ
の最外周側端部が界磁巻線取付軸３に固定され、それぞ
れの第１のフレキシブルディスク５０Ａおよび第２のフ
レキシブルディスク５０Ｂは同径であるので、界磁巻線
取付軸３と常温ダンパとの間に生じる遠心力膨張差によ
るフレキシブルディスク５０Ａ、５０Ｂの径方向の変位
を低減させることができる。
常温ダンパとの間に生じる熱収縮差は第１のフレキシブ
ルディスク５０Ａおよび第２のフレキシブルディスク５
０Ｂで吸収され、従来のものと比較してそれぞれのフレ
キシブルディスク５０Ａ、５０Ｂの軸線方向の変位を半
減させることができる。また、第１のフレキシブルディ
スク５０Ａの最外周側端部が常温ダンパのエキサイタ側
端板７に固定され、第２のフレキシブルディスク５０Ｂ
の最外周側端部が界磁巻線取付軸３に固定され、それぞ
れの第１のフレキシブルディスク５０Ａおよび第２のフ
レキシブルディスク５０Ｂは同径であるので、界磁巻線
取付軸３と常温ダンパとの間に生じる遠心力膨張差によ
るフレキシブルディスク５０Ａ、５０Ｂの径方向の変位
を低減させることができる。
【００２４】実施の形態６．図６は、この発明の実施の
形態６である超電導発電機の回転子の断面図である。こ
の実施の形態では、第１のフレキシブルディスク６０Ａ
と第２のフレキシブルディスク６０Ｂとが内周端部同士
でボルト１３により接合されている。それぞれのフレキ
シブルディスク６０Ａ、６０Ｂは、ドーナツ形状のディ
スク片６０Ａａ、６０Ｂａを複数枚重ねて構成されてい
る。第１のフレキシブルディスク６０Ａの外周端部は、
常温ダンパのエキサイタ側端板７とダンパ本体２との間
に挟まれ、かつボルト１１で固定されている。第２のフ
レキシブルディスク６０Ｂの外周端部は、界磁巻線取付
軸３にボルト１５で固定されている。
形態６である超電導発電機の回転子の断面図である。こ
の実施の形態では、第１のフレキシブルディスク６０Ａ
と第２のフレキシブルディスク６０Ｂとが内周端部同士
でボルト１３により接合されている。それぞれのフレキ
シブルディスク６０Ａ、６０Ｂは、ドーナツ形状のディ
スク片６０Ａａ、６０Ｂａを複数枚重ねて構成されてい
る。第１のフレキシブルディスク６０Ａの外周端部は、
常温ダンパのエキサイタ側端板７とダンパ本体２との間
に挟まれ、かつボルト１１で固定されている。第２のフ
レキシブルディスク６０Ｂの外周端部は、界磁巻線取付
軸３にボルト１５で固定されている。
【００２５】この実施の形態では、界磁巻線取付軸３と
常温ダンパとの間に生じる熱収縮差は第１のフレキシブ
ルディスク６０Ａおよび第２のフレキシブルディスク６
０Ｂで吸収され、従来のものと比較してそれぞれのフレ
キシブルディスク６０Ａ、６０Ｂの軸線方向の変位を半
減させることができる。また、第１のフレキシブルディ
スク６０Ａは実施の形態５の第１のフレキシブルディス
ク５０Ａと比較して長いので、界磁巻線取付軸３と常温
ダンパとの間に生じる軸線方向の熱収縮差の吸収性が良
く、フレキシブルディスク６０Ａ、６０Ｂに作用する応
力を低減することができる。また、ボルト１１は、常温
ダンパのエキサイタ側端板７とダンパ本体２との接続、
および第１のフレキシブルディスク６０Ａの最外周側端
部の固定を兼ねており、実施の形態５と比較して、使用
するボルトの本数を削減することができる。なお、上記
各実施の形態では、締結手段としてボルトと用いたが、
勿論このものに限定されるものではなく、リベット、溶
接等であってもよい。
常温ダンパとの間に生じる熱収縮差は第１のフレキシブ
ルディスク６０Ａおよび第２のフレキシブルディスク６
０Ｂで吸収され、従来のものと比較してそれぞれのフレ
キシブルディスク６０Ａ、６０Ｂの軸線方向の変位を半
減させることができる。また、第１のフレキシブルディ
スク６０Ａは実施の形態５の第１のフレキシブルディス
ク５０Ａと比較して長いので、界磁巻線取付軸３と常温
ダンパとの間に生じる軸線方向の熱収縮差の吸収性が良
く、フレキシブルディスク６０Ａ、６０Ｂに作用する応
力を低減することができる。また、ボルト１１は、常温
ダンパのエキサイタ側端板７とダンパ本体２との接続、
および第１のフレキシブルディスク６０Ａの最外周側端
部の固定を兼ねており、実施の形態５と比較して、使用
するボルトの本数を削減することができる。なお、上記
各実施の形態では、締結手段としてボルトと用いたが、
勿論このものに限定されるものではなく、リベット、溶
接等であってもよい。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の超電導
発電機の回転子によれば、極低温状態の界磁巻線取付軸
と、この界磁巻線取付軸を囲った常温ダンパと、内周端
部が前記界磁巻線取付軸に固定されているとともに外周
端部が前記常温ダンパに固定されたフレキシブルディス
クとを備え、前記フレキシブルディスクは、屈曲変形さ
れており、前記界磁巻線取付軸と前記常温ダンパとの間
で生じる、軸線方向および半径方向の両変位を吸収する
ようになっているので、界磁巻線取付軸と常温ダンパと
の間に生じる軸線方向の熱収縮差を十分に吸収し、かつ
半径方向の遠心力膨張差をも吸収し、フレキシブルディ
スクに作用する応力を低減することができる。
発電機の回転子によれば、極低温状態の界磁巻線取付軸
と、この界磁巻線取付軸を囲った常温ダンパと、内周端
部が前記界磁巻線取付軸に固定されているとともに外周
端部が前記常温ダンパに固定されたフレキシブルディス
クとを備え、前記フレキシブルディスクは、屈曲変形さ
れており、前記界磁巻線取付軸と前記常温ダンパとの間
で生じる、軸線方向および半径方向の両変位を吸収する
ようになっているので、界磁巻線取付軸と常温ダンパと
の間に生じる軸線方向の熱収縮差を十分に吸収し、かつ
半径方向の遠心力膨張差をも吸収し、フレキシブルディ
スクに作用する応力を低減することができる。
【００２７】また、この発明の超電導発電機の回転子に
よれば、極低温状態の界磁巻線取付軸と、この界磁巻線
取付軸を囲った常温ダンパと、外周端部が常温ダンパに
固定されたドーナツ形状の第１のフレキシブルディスク
と、内周端部が前記第１のフレキシブルディスクの内周
端部に固定されているとともに外周端部が前記界磁巻線
取付軸に固定されたドーナツ形状の第２のフレキシブル
ディスクとを備え、前記第１のフレキシブルディスクお
よび前記第２のフレキシブルディスクは、前記界磁巻線
取付軸と前記常温ダンパとの間で生じる、軸線方向およ
び半径方向の両変位を吸収するようになっているので、
界磁巻線取付軸と常温ダンパとの間に生じる軸線方向の
熱収縮差を十分に吸収し、かつ半径方向の遠心力膨張差
をも吸収し、フレキシブルディスクに作用する応力を低
減することができる。また、界磁巻線取付軸と常温ダン
パとの間に生じる熱収縮差は第１のフレキシブルディス
クおよび第２のフレキシブルディスクで吸収され、従来
のものと比較してフレキシブルディスクの軸線方向の変
位を半減することができ、フレキシブルディスクに作用
する応力を半減することる。さらに、第１および第２の
フレキシブルディスクは、ドーナツ形状であり、薄板を
打ち抜き加工して簡単に製造することができる。
よれば、極低温状態の界磁巻線取付軸と、この界磁巻線
取付軸を囲った常温ダンパと、外周端部が常温ダンパに
固定されたドーナツ形状の第１のフレキシブルディスク
と、内周端部が前記第１のフレキシブルディスクの内周
端部に固定されているとともに外周端部が前記界磁巻線
取付軸に固定されたドーナツ形状の第２のフレキシブル
ディスクとを備え、前記第１のフレキシブルディスクお
よび前記第２のフレキシブルディスクは、前記界磁巻線
取付軸と前記常温ダンパとの間で生じる、軸線方向およ
び半径方向の両変位を吸収するようになっているので、
界磁巻線取付軸と常温ダンパとの間に生じる軸線方向の
熱収縮差を十分に吸収し、かつ半径方向の遠心力膨張差
をも吸収し、フレキシブルディスクに作用する応力を低
減することができる。また、界磁巻線取付軸と常温ダン
パとの間に生じる熱収縮差は第１のフレキシブルディス
クおよび第２のフレキシブルディスクで吸収され、従来
のものと比較してフレキシブルディスクの軸線方向の変
位を半減することができ、フレキシブルディスクに作用
する応力を半減することる。さらに、第１および第２の
フレキシブルディスクは、ドーナツ形状であり、薄板を
打ち抜き加工して簡単に製造することができる。
【００２８】また、この発明の超電導発電機の回転子に
よれば、極低温状態の界磁巻線取付軸と、この界磁巻線
取付軸を囲った常温ダンパと、内周端部が前記界磁巻線
取付軸に固定されているとともに外周端部が前記常温ダ
ンパに固定されたフレキシブルディスクとを備え、ドー
ナツ形状の前記フレキシブルディスクは、前記界磁巻線
取付軸の両端部にそれぞれ設けられているので、常温ダ
ンパの片側にのみフレキシブルディスクが配設された従
来のものと比較して、界磁巻線取付軸と常温ダンパとの
間に生じる熱収縮差を吸収するフレキシブルディスクの
変位を半減させることができ、フレキシブルディスクに
作用する応力を半減させることができる。また、フレキ
シブルディスクは、ドーナツ形状であり、薄板を打ち抜
き加工して簡単に製造することができる。
よれば、極低温状態の界磁巻線取付軸と、この界磁巻線
取付軸を囲った常温ダンパと、内周端部が前記界磁巻線
取付軸に固定されているとともに外周端部が前記常温ダ
ンパに固定されたフレキシブルディスクとを備え、ドー
ナツ形状の前記フレキシブルディスクは、前記界磁巻線
取付軸の両端部にそれぞれ設けられているので、常温ダ
ンパの片側にのみフレキシブルディスクが配設された従
来のものと比較して、界磁巻線取付軸と常温ダンパとの
間に生じる熱収縮差を吸収するフレキシブルディスクの
変位を半減させることができ、フレキシブルディスクに
作用する応力を半減させることができる。また、フレキ
シブルディスクは、ドーナツ形状であり、薄板を打ち抜
き加工して簡単に製造することができる。
【００２９】また、この発明の超電導発電機の回転子に
よれば、常温ダンパは、円筒状のダンパ本体と、このダ
ンパ本体の端部に固定された端板とを備え、フレキシブ
ルディスクの外周端部はダンパ本体と端板との間に挟持
されているので、例えば固定手段であるボルトは、常温
ダンパの端板とダンパ本体との接続、およびフレキシブ
ルディスクの最外周側端部の固定を兼ねることができ、
それだけ使用するボルトの本数を削減することができ
る。
よれば、常温ダンパは、円筒状のダンパ本体と、このダ
ンパ本体の端部に固定された端板とを備え、フレキシブ
ルディスクの外周端部はダンパ本体と端板との間に挟持
されているので、例えば固定手段であるボルトは、常温
ダンパの端板とダンパ本体との接続、およびフレキシブ
ルディスクの最外周側端部の固定を兼ねることができ、
それだけ使用するボルトの本数を削減することができ
る。
【００３０】また、この発明の超電導発電機の回転子に
よれば、常温ダンパは、円筒状のダンパ本体と、このダ
ンパ本体の端部に固定された端板とを備え、第１のフレ
キシブルディスクの外周端部はダンパ本体と端板との間
に挟持されているので、例えば固定手段であるボルト
は、ダンパの端板とダンパ本体との接続、および第１の
フレキシブルディスクの最外周側端部の固定を兼ねるこ
とができ、それだけ使用するボルトの本数を削減するこ
とができる。
よれば、常温ダンパは、円筒状のダンパ本体と、このダ
ンパ本体の端部に固定された端板とを備え、第１のフレ
キシブルディスクの外周端部はダンパ本体と端板との間
に挟持されているので、例えば固定手段であるボルト
は、ダンパの端板とダンパ本体との接続、および第１の
フレキシブルディスクの最外周側端部の固定を兼ねるこ
とができ、それだけ使用するボルトの本数を削減するこ
とができる。
【００３１】また、この発明の超電導発電機の回転子に
よれば、第１のフレキシブルディスクは、外周端部が端
板に固定され、かつ第２のフレキシブルディスクと同一
径であるので、界磁巻線取付軸と常温ダンパとの間に生
じる遠心力膨張差によるフレキシブルディスクの径方向
の変位を低減することができ、フレキシブルディスク１
に作用する半径方向の応力が低減される。
よれば、第１のフレキシブルディスクは、外周端部が端
板に固定され、かつ第２のフレキシブルディスクと同一
径であるので、界磁巻線取付軸と常温ダンパとの間に生
じる遠心力膨張差によるフレキシブルディスクの径方向
の変位を低減することができ、フレキシブルディスク１
に作用する半径方向の応力が低減される。
【００３２】また、この発明の超電導発電機の回転子に
よれば、フレキシブルディスクは複数枚のディスク片を
積層して構成されているので、フレキシブルディスクに
加わるせん断応力は各ディスク片に分散され、フレキシ
ブルディスクの耐せん断応力性が向上する。
よれば、フレキシブルディスクは複数枚のディスク片を
積層して構成されているので、フレキシブルディスクに
加わるせん断応力は各ディスク片に分散され、フレキシ
ブルディスクの耐せん断応力性が向上する。
【００３３】また、この発明の超電導発電機の回転子に
よれば、ディスク片は、チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４
Ｖ）で構成されているので、軽量で、変形し易く、かつ
強度の高いフレキシブルディスクを得ることができる。
よれば、ディスク片は、チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４
Ｖ）で構成されているので、軽量で、変形し易く、かつ
強度の高いフレキシブルディスクを得ることができる。
【図１】 この発明の実施の形態１の超電導発電機の回
転子の要部断面図である。
転子の要部断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態２の超電導発電機の回
転子の要部断面図である。
転子の要部断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態３の超電導発電機の回
転子の要部断面図である。
転子の要部断面図である。
【図４】 この発明の実施の形態４の超電導発電機の回
転子の要部断面図で、図４（ａ）はその全体断面図、図
４（ｂ）は図４（ａ）の常温ダンパの一方の側の拡大
図、図４（ｃ）は図４（ａ）の常温ダンパの他方の側の
拡大図ある。
転子の要部断面図で、図４（ａ）はその全体断面図、図
４（ｂ）は図４（ａ）の常温ダンパの一方の側の拡大
図、図４（ｃ）は図４（ａ）の常温ダンパの他方の側の
拡大図ある。
【図５】 この発明の実施の形態５の超電導発電機の回
転子の要部断面図である。
転子の要部断面図である。
【図６】 この発明の実施の形態６の超電導発電機の回
転子の要部断面図である。
転子の要部断面図である。
【図７】 従来の超電導発電機の回転子の断面図であ
る。
る。
【図８】 図７の回転子の要部断面図である。
【図９】 フレキシブルディスクに作用する負荷状態の
説明図で、図９（ａ）は界磁巻線取付軸と常温ダンパと
の遠心力膨張差を示す図、図９（ｂ）は界磁巻線取付軸
と常温ダンパとの熱収縮差を示す図である。
説明図で、図９（ａ）は界磁巻線取付軸と常温ダンパと
の遠心力膨張差を示す図、図９（ｂ）は界磁巻線取付軸
と常温ダンパとの熱収縮差を示す図である。
１０，２０，３０，４０ フレキシブルディスク、５０
Ａ 第１のフレキシブルディスク、５０Ｂ 第２のフレ
キシブルディスク、２ ダンパ本体、３ 界磁巻線取付
軸、４ 超電導コイル、７ エキサイタ側端板、８ タ
ービン側端板、１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ ディ
スク片、５０Ａａ ディスク片、５０Ｂａ ディスク
片、１１，１２，１３，１４，１５ ボルト（締結手
段）。
Ａ 第１のフレキシブルディスク、５０Ｂ 第２のフレ
キシブルディスク、２ ダンパ本体、３ 界磁巻線取付
軸、４ 超電導コイル、７ エキサイタ側端板、８ タ
ービン側端板、１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ ディ
スク片、５０Ａａ ディスク片、５０Ｂａ ディスク
片、１１，１２，１３，１４，１５ ボルト（締結手
段）。
Claims (8)
- 【請求項１】 極低温状態の界磁巻線取付軸と、この界
磁巻線取付軸を囲った常温ダンパと、内周端部が前記界
磁巻線取付軸に固定されているとともに外周端部が前記
常温ダンパに固定されたフレキシブルディスクとを備
え、前記フレキシブルディスクは、屈曲変形されてお
り、前記界磁巻線取付軸と前記常温ダンパとの間で生じ
る、軸線方向および半径方向の両変位を吸収するように
なっている超電導発電機の回転子。 - 【請求項２】 極低温状態の界磁巻線取付軸と、この界
磁巻線取付軸を囲った常温ダンパと、外周端部が常温ダ
ンパに固定されたドーナツ形状の第１のフレキシブルデ
ィスクと、内周端部が前記第１のフレキシブルディスク
の内周端部に固定されているとともに外周端部が前記界
磁巻線取付軸に固定されたドーナツ形状の第２のフレキ
シブルディスクとを備え、前記第１のフレキシブルディ
スクおよび前記第２のフレキシブルディスクは、前記界
磁巻線取付軸と前記常温ダンパとの間で生じる、軸線方
向および半径方向の両変位を吸収するようになっている
超電導発電機の回転子。 - 【請求項３】 極低温状態の界磁巻線取付軸と、この界
磁巻線取付軸を囲った常温ダンパと、内周端部が前記界
磁巻線取付軸に固定されているとともに外周端部が前記
常温ダンパに固定されたフレキシブルディスクとを備
え、ドーナツ形状の前記フレキシブルディスクは、前記
界磁巻線取付軸の両端部にそれぞれ設けられている超電
導発電機の回転子。 - 【請求項４】 常温ダンパは、円筒状のダンパ本体と、
このダンパ本体の端部に固定された端板とを備え、フレ
キシブルディスクの外周端部はダンパ本体と端板との間
に挟持されている請求項１または請求項３に記載の超電
導発電機の回転子。 - 【請求項５】 常温ダンパは、円筒状のダンパ本体と、
このダンパ本体の端部に固定された端板とを備え、第１
のフレキシブルディスクの外周端部はダンパ本体と端板
との間に挟持されている請求項２に記載の超電導発電機
の回転子。 - 【請求項６】 第１のフレキシブルディスクは、外周端
部が端板に固定され、かつ第２のフレキシブルディスク
と同一径である請求項２に記載の超電導発電機の回転
子。 - 【請求項７】 フレキシブルディスクは複数枚のディス
ク片を積層して構成されている請求項１ないし請求項６
の何れかに記載の超電導発電機の回転子。 - 【請求項８】 ディスク片は、チタン合金（Ｔｉ−６Ａ
ｌ−４Ｖ）で構成されている請求項７に記載の超電導発
電機の回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001085580A JP2002281734A (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 超電導発電機の回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001085580A JP2002281734A (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 超電導発電機の回転子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002281734A true JP2002281734A (ja) | 2002-09-27 |
Family
ID=18941067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001085580A Pending JP2002281734A (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 超電導発電機の回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002281734A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7211921B2 (en) * | 2000-12-20 | 2007-05-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Winding support of a superconductive rotor, comprising a structure to compensate for axial expansion of the support |
| WO2012052261A3 (de) * | 2010-09-28 | 2013-01-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Supraleitende elektrische maschine mit einer verbindungseinrichtung zum axialen dehnungsausgleich eines wicklungsträgers |
-
2001
- 2001-03-23 JP JP2001085580A patent/JP2002281734A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7211921B2 (en) * | 2000-12-20 | 2007-05-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Winding support of a superconductive rotor, comprising a structure to compensate for axial expansion of the support |
| WO2012052261A3 (de) * | 2010-09-28 | 2013-01-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Supraleitende elektrische maschine mit einer verbindungseinrichtung zum axialen dehnungsausgleich eines wicklungsträgers |
| US9148035B2 (en) | 2010-09-28 | 2015-09-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Superconducting electrical machine having a connection device for axial expansion compensation of a winding former |
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