JP2009123970A - Support frame for superconductive coil, and superconductive coil unit - Google Patents
Support frame for superconductive coil, and superconductive coil unit Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009123970A JP2009123970A JP2007297275A JP2007297275A JP2009123970A JP 2009123970 A JP2009123970 A JP 2009123970A JP 2007297275 A JP2007297275 A JP 2007297275A JP 2007297275 A JP2007297275 A JP 2007297275A JP 2009123970 A JP2009123970 A JP 2009123970A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- support frame
- superconducting coil
- axial direction
- cooling container
- superconducting
- 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.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
Abstract
Description
本発明は、超電導コイルの支持枠および超電導コイルユニットに関し、詳しくは、支持枠の形状を改良することにより、該支持枠に超電導線を巻回して形成した超電導コイルを冷却容器内で効率良く冷却するものである。 The present invention relates to a support frame for a superconducting coil and a superconducting coil unit, and more specifically, by improving the shape of the support frame, the superconducting coil formed by winding a superconducting wire around the support frame is efficiently cooled in a cooling vessel. To do.
従来、特開平9−69430号公報(特許文献1)等において、超電導線を巻回して超電導コイルを形成するための巻枠が提供されている。この超電導コイル用巻枠は一般的に円筒状となっており、軸線方向の環状の両端面は平坦面となっている。
前記超電導コイルは極低温の超電導温度に冷却する必要があるため、液体窒素等の冷媒が貯留された冷却容器内に収容されている。
Conventionally, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-69430 (Patent Document 1) and the like, a winding frame for winding a superconducting wire to form a superconducting coil is provided. The superconducting coil winding frame is generally cylindrical, and both end faces of the ring in the axial direction are flat.
Since the superconducting coil needs to be cooled to a superconducting temperature of extremely low temperature, it is accommodated in a cooling container in which a refrigerant such as liquid nitrogen is stored.
超電導コイルを冷却容器内に位置決め保持して収容するため、図8(A)に示すように、冷却容器1の対向する内面1aに超電導コイルの巻枠2の軸線方向の両端面2aを当接させて超電導コイル3を位置決めしている。あるいは、図8(B)に示すように、円環状筒型の冷却容器1’の内周壁1b’に巻枠2を外嵌して超電導コイル3を位置決めしている。
しかしながら、前記のように、巻枠2の円環状の端面2aを冷却容器の内面に当接させて超電導コイル3を位置決めすると、巻枠2の内周側に冷媒が流入せず、超電導コイル3を内周側から冷却することができないため冷却効率が良くない問題がある。
前記のような超電導線を直接巻回する巻枠に限らず、複数のパンケーキ型の超電導コイルを軸線方向に並設し、これら超電導コイルの巻枠に1つの支持枠を通して一体的に組みつける積層型の超電導コイルにおいても、支持枠で内周側への冷媒の流入が遮断される問題がある。
Since the superconducting coil is positioned and held in the cooling container, both
However, as described above, when the
The present invention is not limited to a winding frame that directly winds a superconducting wire as described above, but a plurality of pancake-type superconducting coils are arranged side by side in the axial direction, and are integrally assembled to the winding frame of these superconducting coils through one support frame. Even in the laminated superconducting coil, there is a problem that the flow of the refrigerant to the inner peripheral side is blocked by the support frame.
本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、超電導コイルの支持枠の軸線方向両端面を冷却容器の内面に当接させて位置決めする構成において、超電導コイルを内周側からも冷却可能とする支持枠を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and in the configuration in which both end surfaces in the axial direction of the support frame of the superconducting coil are in contact with the inner surface of the cooling container, the superconducting coil can be cooled from the inner peripheral side. The problem is to provide a supporting frame.
前記課題を解決するため、本発明は、冷媒が充填される冷却容器内に収容される超電導コイルの支持枠であって、
前記支持枠は、円環状に巻回された超電導線の内周に配置する円筒形状で且つ前記超電導コイルの軸線方向の両端より突出しており、
該支持枠の軸線方向の長さは、該軸線方向の両端面が前記冷却容器の対向する内面と当接する長さに設定し、かつ、該両端に切欠を設けていることを特徴とする超電導コイルの支持枠を提供している。
In order to solve the above problems, the present invention is a support frame for a superconducting coil housed in a cooling container filled with a refrigerant,
The support frame has a cylindrical shape arranged on the inner periphery of a superconducting wire wound in an annular shape, and protrudes from both ends in the axial direction of the superconducting coil,
The length of the support frame in the axial direction is set to a length in which both end surfaces in the axial direction are in contact with the opposing inner surfaces of the cooling vessel, and a notch is provided in both ends. A coil support frame is provided.
前記構成からなる超電導コイルの支持枠によれば、該支持枠の軸線方向の両端面を冷却容器の対向する内面に当接して超電導コイルを冷却容器内で位置決めした状態で、支持枠の軸線方向両端縁に設けた切欠により支持枠の軸線方向両端縁と冷却容器の内面との間に冷媒を通すことのできる隙間を設けることができる。
これにより、前記従来例で示した円環状筒型の冷却容器に超電導コイルを収容する場合には、前記冷媒流通用の切欠を通して支持枠の内周側に配置された冷却容器の内周壁に冷媒を接触させることができ、該内周壁による熱伝導により超電導コイルを内周側からも冷却することができる。
また、前記従来例で示したボックス状の冷却容器に超電導コイルを収容する場合には、前記切欠を通して支持枠内部に冷媒を流入させることができ、該冷媒により超電導コイルを内周側からも冷却することができる。
このように、前記支持枠に切欠を設けたことにより、超電導コイルを内周側からも冷却することができ、効率良く超電導コイルを冷却することができる。
According to the support frame of the superconducting coil having the above-described configuration, the axial direction of the support frame with the superconducting coil positioned in the cooling container with both end surfaces in the axial direction of the support frame contacting the opposing inner surfaces of the cooling container A gap through which the coolant can pass can be provided between the both ends in the axial direction of the support frame and the inner surface of the cooling container by the notches provided at both ends.
As a result, when the superconducting coil is accommodated in the annular cylindrical cooling container shown in the conventional example, the refrigerant is placed on the inner peripheral wall of the cooling container disposed on the inner peripheral side of the support frame through the coolant circulation notch. And the superconducting coil can be cooled from the inner peripheral side by heat conduction through the inner peripheral wall.
Further, when the superconducting coil is accommodated in the box-shaped cooling container shown in the conventional example, the refrigerant can be caused to flow into the support frame through the notch, and the superconducting coil is also cooled from the inner peripheral side by the refrigerant. can do.
Thus, by providing a notch in the support frame, the superconducting coil can be cooled from the inner peripheral side, and the superconducting coil can be efficiently cooled.
前記支持枠は、軸線方向に並設した複数のパンケーキコイルの巻枠に内嵌して貫通させ、前記並設したパンケーキコイルの軸線方向の両端より突出させている。
あるいは、1つの超電導コイルの巻枠自体を前記支持枠としている。
The support frame is inserted into and penetrates the winding frames of a plurality of pancake coils arranged side by side in the axial direction, and protrudes from both ends in the axial direction of the arranged pancake coils.
Alternatively, the winding frame itself of one superconducting coil is used as the support frame.
前記両端に設ける切欠は、軸線方向の対向位置に設けていることが好ましい。
即ち、前記切欠を設けない部位を支持枠の軸線方向の対向位置に設けているため、支持枠の両端面のうち軸線方向に対向する部位をそれぞれ冷却容器の内面に当接させることができ、十分な保持力で超電導コイルを位置決め保持することができる。
なお、支持枠の軸線方向両端面を冷却容器の内面に当接することにより超電導コイルの軸線方向の位置決めは確実にすることができるが、超電導コイルの径方向の位置決めが不十分な場合には、別体のスペーサを用いて超電導コイルを位置決めしてもよい。
The notches provided at both ends are preferably provided at opposite positions in the axial direction.
That is, since the part not provided with the notch is provided at the opposing position in the axial direction of the support frame, the part of the support frame that faces in the axial direction can be brought into contact with the inner surface of the cooling container, The superconducting coil can be positioned and held with a sufficient holding force.
In addition, although the axial positioning of the superconducting coil can be ensured by contacting both axial end surfaces of the support frame with the inner surface of the cooling container, if the radial positioning of the superconducting coil is insufficient, The superconducting coil may be positioned using a separate spacer.
前記軸線方向の両端に設ける切欠は、それぞれ周方向に間隔をあけて複数設け、該切欠を設けた領域の周方向の合計長さを全周長さの半分以下としていることが好ましい。
前記構成によれば、切欠を支持枠周方向の1箇所に集中させず分散させて設けているため、支持枠による冷却容器への位置決め保持力が局所的に大幅に低下するのを防止することができる。また、超電導コイルを前記円環状筒型の冷却容器に収容する場合には、支持枠の内周側に配置された冷却容器の内周壁に広い範囲で冷媒を接触させることができ、偏りなく、かつ、より効率良く超電導コイルを冷却することができる。
さらに、切欠を設けた領域の周方向の合計長さを全周長さの半分以下としているため、支持枠による冷却容器への位置決め保持力が大幅に低下することもない。
It is preferable that a plurality of notches provided at both ends in the axial direction are provided at intervals in the circumferential direction, and the total length in the circumferential direction of the region where the notches are provided is equal to or less than half of the total circumferential length.
According to the above configuration, the notches are provided in a dispersed manner without being concentrated at one place in the circumferential direction of the support frame, and therefore, it is possible to prevent the positioning holding force to the cooling container by the support frame from being significantly reduced locally. Can do. Further, when the superconducting coil is accommodated in the annular cylindrical cooling container, the refrigerant can be brought into contact with the inner peripheral wall of the cooling container disposed on the inner peripheral side of the support frame in a wide range without any bias. And a superconducting coil can be cooled more efficiently.
Furthermore, since the total length in the circumferential direction of the region provided with the notches is set to be half or less of the total circumferential length, the positioning and holding force to the cooling container by the support frame is not significantly reduced.
複数の前記切欠を周方向に30〜90度の間隔をあけて設けていることが好ましい。
前記切欠を設ける間隔を30〜90度としているのは、30度より小さくすると、切欠を多数設けることになって加工工数が増えてしまうからであり、90度より大きくすると円環状筒型の冷却容器に超電導コイルを収容する場合、広い範囲で冷却容器の内周壁に冷媒を接触させることができなくなるからである。
It is preferable that a plurality of the notches are provided at intervals of 30 to 90 degrees in the circumferential direction.
The reason why the interval for providing the notches is 30 to 90 degrees is that if the angle is less than 30 degrees, a large number of notches are provided and the number of processing steps increases. This is because when the superconducting coil is accommodated in the container, the refrigerant cannot be brought into contact with the inner peripheral wall of the cooling container in a wide range.
また、各切欠は周方向に30〜90度の範囲に設けられていることが好ましい。
各切欠を設ける範囲を30〜90度としているのは、30度より小さくすると、切欠を多数設けることになって加工工数が増えてしまうからであり、90度より大きくすると支持枠による冷却容器への位置決め保持力が局所的に大幅に低下してしまうからである。
Moreover, it is preferable that each notch is provided in the range of 30 to 90 degrees in the circumferential direction.
The reason why the notch is provided in the range of 30 to 90 degrees is that if the angle is less than 30 degrees, a large number of notches are provided and the number of processing steps increases. This is because the positioning / holding force is greatly reduced locally.
また、本発明は、前記支持枠を備えた超電導コイルを冷却容器内に収容した超電導コイルユニットを提供している。
前記超電導コイルユニットは、前記冷却容器が、前記支持枠の内周に配置する内周壁と、前記支持枠に支持された超電導コイルの外周側に配置する外周壁と、前記内周壁と外周壁の軸線方向の両端縁を連結する両端側壁を備え、
前記支持枠の軸線方向の両端面を前記冷却容器の両端側壁の内面に当接して狭持固定している。
The present invention also provides a superconducting coil unit in which a superconducting coil having the support frame is accommodated in a cooling container.
The superconducting coil unit includes an inner peripheral wall disposed on an inner periphery of the support frame, an outer peripheral wall disposed on an outer peripheral side of the superconducting coil supported by the support frame, and the inner peripheral wall and the outer peripheral wall. It has both end side walls connecting both end edges in the axial direction,
Both end surfaces of the support frame in the axial direction are in contact with inner surfaces of both side walls of the cooling container to be fixed in a sandwiched manner.
前記構成からなる超電導コイルユニットでは、冷却容器の外周側に導入される冷媒を前記冷媒流通用の切欠を通して支持枠の内周側に流入させている。
よって、前記支持枠を冷却容器の内周壁の外面に接触させて外嵌している場合には、支持枠の両端の切欠を通して流入する冷媒を冷却容器の内周壁に接触させて内周壁を冷却し、冷却された内周壁の冷熱を支持枠を介して超電導コイルに内周側に伝導し、超電導コイルの内周側を冷却することができる。
一方、支持枠の両端を冷却容器の対向する両端側壁に突き当てて位置決め保持し、支持枠の内周面を冷却容器の内周壁に接触させずに隙間を設けている場合には、この隙間に前記切欠を通して冷媒を導入できる。支持枠は内周側に導入した冷媒により効率よく冷却でき、該支持枠の冷熱で超電導コイルの内周側を外周側と同程度に冷却することができる。
In the superconducting coil unit having the above-described configuration, the refrigerant introduced to the outer peripheral side of the cooling container is caused to flow into the inner peripheral side of the support frame through the refrigerant circulation cutout.
Therefore, when the support frame is externally fitted in contact with the outer surface of the inner peripheral wall of the cooling container, the refrigerant flowing through the notches at both ends of the support frame is brought into contact with the inner peripheral wall of the cooling container to cool the inner peripheral wall. Then, the cooled cold of the inner peripheral wall can be conducted to the superconducting coil through the support frame to the inner peripheral side, and the inner peripheral side of the superconducting coil can be cooled.
On the other hand, if both ends of the support frame are abutted against and held by the opposite side walls of the cooling container and the inner peripheral surface of the support frame is not in contact with the inner peripheral wall of the cooling container, a gap is provided. The refrigerant can be introduced through the notch. The support frame can be efficiently cooled by the refrigerant introduced to the inner peripheral side, and the inner peripheral side of the superconducting coil can be cooled to the same extent as the outer peripheral side by the cold heat of the support frame.
また、本発明の支持枠を備えた超電導コイルは、内外槽を備えた冷却容器内に収容していることが好ましい。
前記内外槽はいずれも、外周壁、内周壁および両端側壁を備え、内槽に超電導コイルと冷媒とを収容し、該内槽を真空断熱槽を介して外槽で囲む構成としており、該2重槽とすると外部熱が冷媒に伝導するのを抑制でき、前記内槽に配置する超電導コイルの内周側に冷媒を導通させる作用と相俟って、超電導コイルの冷却性能を高めることができる。
Moreover, it is preferable that the superconducting coil provided with the support frame of the present invention is accommodated in a cooling container provided with an inner and outer tank.
Each of the inner and outer tanks includes an outer peripheral wall, an inner peripheral wall, and both end side walls, a superconducting coil and a refrigerant are accommodated in the inner tank, and the inner tank is surrounded by an outer tank via a vacuum heat insulating tank. When the heavy tank is used, it is possible to suppress the conduction of external heat to the refrigerant, and the cooling performance of the superconducting coil can be enhanced in combination with the action of conducting the refrigerant to the inner peripheral side of the superconducting coil disposed in the inner tank. .
また、超電導コイルをパンケーキコイルの積層型とした場合、モータの界磁側固定子として好適に用いられる。
このように、冷却容器に収容する超電導コイルをモータの界磁側固定子とする場合においては、冷却容器に設ける冷媒流通口は配管と接続しやすい外周壁に設けられ、冷却容器内には超電導コイルの外周側に冷媒が供給され、前記のように、超電導コイルの内周側は冷却されにくくなる。
よって、前記冷却容器の両端側壁に当接する超電導コイルの内周枠の軸線方向の端部に切欠等を設けて、冷媒を超電導コイルの内周側に流入させて、内周壁に冷媒を直接接触させて冷却し、あるいは超電導コイルの内周側の支持枠と内周壁との隙間に冷媒を導入すると超電導コイルの内周側を効率良く冷却することができる。
Further, when the superconducting coil is a pancake coil laminated type, it is preferably used as a field side stator of a motor.
As described above, when the superconducting coil housed in the cooling container is used as the field side stator of the motor, the refrigerant flow port provided in the cooling container is provided on the outer peripheral wall that is easily connected to the piping, and the superconducting is provided in the cooling container. The refrigerant is supplied to the outer peripheral side of the coil, and as described above, the inner peripheral side of the superconducting coil is hardly cooled.
Therefore, a notch or the like is provided at the axial end of the inner peripheral frame of the superconducting coil that contacts both side walls of the cooling container, and the refrigerant is allowed to flow into the inner peripheral side of the superconducting coil so that the refrigerant directly contacts the inner peripheral wall. If the refrigerant is introduced into the gap between the support frame on the inner peripheral side of the superconducting coil and the inner peripheral wall, the inner peripheral side of the superconducting coil can be efficiently cooled.
前述したように、本発明の超電導コイルの支持枠によれば、該支持枠に超電導線を巻回して形成した超電導コイルを冷却容器に収容し、前記支持枠の軸線方向両端面を冷却容器の内面に当接して超電導コイルを冷却容器内で位置決めした状態で、支持枠の軸線方向両端縁に設けた冷媒流通用の切欠により支持枠の軸線方向両端縁と冷却容器の内面との間に冷媒を通すことのできる隙間を設けることができる。
これにより、円環状筒型の冷却容器の場合には、前記切欠を通して冷却容器の内周壁に冷媒を接触させ、該内周壁による熱伝導により超電導コイルを内周側からも冷却することができる。
また、支持枠の軸線方向の両端を冷却容器の両端側壁の内面に突き当てて挟持し、支持壁と冷却容器の内周壁との間に隙間を設けている場合には、前記切欠を通して支持枠内部に冷媒を流入させることができ、該冷媒により超電導コイルを内周側からも冷却することができ、効率良く超電導コイルを冷却することができる。
As described above, according to the superconducting coil support frame of the present invention, the superconducting coil formed by winding the superconducting wire around the support frame is accommodated in the cooling container, and both end surfaces in the axial direction of the supporting frame are connected to the cooling container. With the superconducting coil in contact with the inner surface and positioned in the cooling container, the refrigerant is provided between the axial end edges of the support frame and the inner surface of the cooling container by the coolant circulation notches provided at the axial end edges of the support frame. It is possible to provide a gap through which it can pass.
Thus, in the case of an annular cylindrical cooling vessel, the coolant can be brought into contact with the inner peripheral wall of the cooling vessel through the notch, and the superconducting coil can be cooled also from the inner peripheral side by heat conduction through the inner peripheral wall.
Further, when both ends in the axial direction of the support frame abut against the inner surfaces of both side walls of the cooling container and a gap is provided between the support wall and the inner peripheral wall of the cooling container, the support frame is inserted through the notch. The refrigerant can be introduced into the inside, and the superconducting coil can be cooled from the inner peripheral side by the refrigerant, and the superconducting coil can be efficiently cooled.
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図1乃至図6に、本発明の第1実施形態を示す。
本実施形態の超電導コイル21の支持枠10(以下、支持枠10と称す)は、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させた繊維強化樹脂(FRP)からなる円筒形状の支持枠としている。超電導コイル21は図2に示すように、ダブルパンケーキ型とした複数個(本実施形態では8個)を軸線方向に並設し、各ダブルパンケーキの巻枠25に1本の前記支持枠10を貫通状態に内嵌して積層型としたものであり、支持枠10の軸線方向の両端は超電導コイル21の両端より突出させている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 6 show a first embodiment of the present invention.
The support frame 10 (hereinafter referred to as the support frame 10) of the
前記支持枠10は図1に示すように、軸線方向Xの両端縁10aには、冷媒流通用の切欠10bを周方向に間隔をあけて設けている。該切欠10bは、図1(A)及び図1(B)に示すように、各端縁10aにそれぞれ3つずつ設けており、図1(A)及び図1(C)に示すように、一端側に設けた切欠10bと他端側に設けた切欠10bとは、それぞれ軸線方向Xに対向する位置に設けている。
本実施形態では、全ての切欠10bを同一形状とし、各切欠10bを周方向に60度の範囲に設け、各切欠10b間に周方向に60度の間隔をあけて、切欠10bを支持枠10の周方向に均等に設け、切欠10bを設けた領域の周方向の合計長さを全周長さの半分としている。
また、支持枠10の軸線方向Xの両端縁のうち、前記切欠10bを設けていない部位の端面10cは、軸線方向Xと直交する平坦面とし、一端側の端面10cを全て同一平面上に設けると共に、他端側の端面10cも全て同一平面上に設けている。
As shown in FIG. 1, the
In the present embodiment, all the
Moreover, the
前記超電導コイル21は、帯状のビスマス系酸化物超電導線を円筒状の巻枠に巻回して形成したダブルパンケーキコイルを、前記のように、軸線方向に並設し、隣接するダブルパンケーキの超電導線を順次接続した積層型のコイルとしている。
なお、前記パンケーキコイルはシングルパンケーキコイルとしてもよい。また、支持枠10を巻枠として、支持枠10の外周面に超電導線を直接螺旋状に巻回したソレノイドコイルとしてもよい。
The
The pancake coil may be a single pancake coil. Further, the
前記超電導コイル21を冷却容器22に収容しており、冷却容器22は円環状筒型としている。該冷却容器22は、超電導コイル21と液体窒素からなる冷媒が収容される内槽28と、該内槽28が真空断熱層Sを介して収容される外槽29を備え、真空断熱層Sにはアルミニウムからなる多層断熱フィルム(図示せず)を収容している。前記内槽28と外槽29は共にステンレスからなる。
The
前記内槽28は、図2に示すように、支持枠10に内嵌する円筒状の内周壁28aと、超電導コイル21の外周側に配置する円筒状の外周壁28bと、内周壁28aと外周壁28bの軸線方向両端縁を連結すると共に超電導コイル21の軸線方向の両側にそれぞれ配置する円環平板状の両端側壁28cからなり、それぞれ縁部を溶接により接続している。
前記支持枠10の軸線方向Xの長さを、該軸線方向の両端面10cが両端側壁28aの対向する内面と当接する長さに設定している。よって、前記支持枠10を内周壁28aに外嵌すると共に軸線方向Xの両端面10cを内槽28の両端側壁28cの内面に当接させて、超電導コイル21を冷却容器22内に位置決めしており、支持枠10に設けた冷媒流通用の切欠10bにより内槽28の両端側壁28cと支持枠10との間に隙間Gを設けている。この隙間Gを通して内槽28の内周壁28aを内槽28の内部に露出させており、冷媒が内周壁28aに直接接触するようにしている。
As shown in FIG. 2, the
The length of the
また、超電導コイル21の軸線方向両端面と内槽28の両端側壁28cの内面との間に銅からなる円柱状の柱状スペーサ30を配置している。柱状スペーサ30は周方向に120度の間隔をあけて支持枠10の切欠10bと対向する位置に配置しており、該柱状スペーサ30により超電導コイル21の位置決めを補強している。
Further, columnar
一方、外槽29は、図2に示すように、内槽28の内周壁28aの内周側に隙間をあけて配置する円筒状の内周壁29aと、内槽28の外周壁29aの外周側に隙間をあけて配置される円筒状の外周壁29bと、内周壁29aと外周壁29bの軸線方向両端縁を連結すると共に内槽28の両端側壁28cと隙間をあけてそれぞれ配置される円環平板状の両側壁29cからなり、それぞれ溶接により接続している。
また、図2に示すように、内槽28と外槽29の間にスペーサ31を配置して、内槽28を外槽29内に位置決め保持している。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
Further, as shown in FIG. 2, a
前記冷却容器22の外周壁28b、29bに配管60の内管61と外管62の一端側を接続し、他端側を冷媒を貯留する冷媒タンク50(図3、図4に示す)と接続し、内槽28内に超電導コイル21の外周側に冷媒を供給している。
One end side of the
前記のように冷却容器22の内槽28内に、支持枠10に外嵌した界磁コイル(超電導コイル)21を収容し、支持枠10の軸線方向両端面10cを冷却容器22の内槽28の両端側壁28cの内面に当接して超電導コイル21を冷却容器22内で位置決めしている。該状態で、内槽28の外周壁28bに取り付けた配管60より流入した冷媒は、支持枠10の両端の切欠10bを通して支持枠10の内周側に流入する。よって、支持枠10の内周に配置された冷却容器22の内周壁28aに冷媒を接触させることができ、該内周壁28aによる熱伝導により超電導コイル21を内周側からも冷却することができる。
As described above, the field coil (superconducting coil) 21 fitted on the
また、支持枠10の切欠10bを支持枠10の周方向に均等に設けているため、冷却容器22の内周壁28aに周方向に均等に冷媒を接触させることができ、かつ、切欠10bを巻枠の強度が低下しない範囲で設けているため、超電導コイル21を十分な保持力で冷却容器22内に位置決めすることができる。
Further, since the
前記支持枠10で支持した超電導コイル21を冷却容器22内に収容した超電導コイルユニット26は、図3〜図6に示すように超電導モータ100の界磁側固定子として用いている。
超電導モータ100は、超電導コイル21を備えた界磁側固定子(以下、固定子と称する)20の中空部に電機子側回転子(以下、回転子と称する)40を回転自在に貫通し、前記固定子20に誘導子を設けたクローポール型のモータとしている。
The
The
前記固定子20は、前記超電導コイルユニット26と、該超電導コイルユニット26の軸線方向Xの両端にそれぞれ配置される第1ヨーク23と第2ヨーク24とを組み合わせて形成している。
前記各第1、第2ヨーク23、24の内周側に磁極を形成する誘導子23c、24cを突設すると共に、該誘導子23c、24cで囲まれる中空部に隙間をあけて回転子40を回転自在に貫通し、該回転子40の外周に周方向に等間隔をあけて誘導子23cと24cとを交互に配置している。
本実施形態では、前記回転子20を軸線方向Xに2個並設し、円筒体からなる外周ハウジング43に内嵌して支持している。
The
In the present embodiment, two
超電導コイルユニット26の冷却容器22は、前記のように配管60を介して冷媒タンク50と接続している。
前記冷媒タンク50は冷媒が貯蔵される内槽51と、該内槽51が真空断熱層Sを介して収容される外槽52を備え、内槽51と外槽52は上端位置で溶接により連結し、内装51の上面開口には蓋53を被せて取り付けている。
The cooling
The
前記配管60は冷却容器22の内槽28と冷媒タンク50の内槽51を連結する内管61と、冷却容器22の外槽29と冷媒タンク50の外槽52を連結すると共に内管61を真空断熱層Sを介して囲む外管62を備え、これら内管61と外管62に蛇腹形状部61a、62aを設けて弾性を付与している。
前記冷媒タンク50の真空断熱層Sおよび配管60の真空断熱層Sにもアルミニウムと樹脂からなる多層断熱シートを収容している。
The piping 60 connects the
The vacuum heat insulating layer S of the
前記配管60には、さらに強度保持用のタンク保持筒63を外嵌しており、該タンク保持筒63の筒部63aの上端に設けたフランジ63bを冷媒タンク50の外槽52の底壁部にボルト締め固定すると共に、下端に設けたフランジ63cを界磁側固定子20に外嵌した外周ハウジング43の上面側にボルト締め固定している。該タンク保持筒63を介して冷媒タンク50をモータ本体の上方に位置決め保持している。
また、超電導コイル21に接続した端子材27を配管60を通して冷媒タンク50内に突出させており、冷媒タンク50の蓋53に設けた貫通穴(図示せず)を介して冷媒タンク50内に引き込んだリード線(図示せず)を端子材27に接続している。
Further, a strength holding
Further, the
前記冷却容器22に外嵌される第1ヨーク23と第2ヨーク24は鉄からなる。
これら第1、第2ヨーク23、24は、図6に示すように、超電導コイル21の軸線方向の両端面と対向する位置に配置される円環平板状の側端壁部23a、24aと、該側端壁部23a、24aの外周縁より突出すると共に超電導コイル21の外周側を囲む外周壁部23b、24bと、前記側端壁部23a、24aの内周縁より突出する爪状の誘導子23c、24cを備えている。
誘導子23c、24cは先端から基端にかけて幅を大きくした台形形状とし、周方向に湾曲させて超電導コイル21の内周面と回転子40の外周面の間に配置し、回転子40の外周面に隙間をあけて沿う形状としている。
第1ヨーク23の誘導子23cは左右対向位置に2つ突設する一方、第2ヨーク24の誘導子24cは上下対向位置に2つ突設して、第1、第2ヨーク23、24を冷却容器22に軸線方向両側から外嵌したときに、図4(B)に示すように、第1ヨーク23の誘導子23cと第2ヨーク24の誘導子24cが周方向に90度間隔をあけて交互に配置されるようにしている。
The
As shown in FIG. 6, the first and
The
Two
第1、第2ヨーク23、24の外周壁部23b、24bには、第2ヨーク24の誘導子24cと対向する上端位置に配管60を貫通させるための半円形状の切欠23d、24dを設けている。
また、第1ヨーク23の誘導子23cと対向する側方位置に連結固定用のボルト穴23e、24eを有する軸線方向の挿通溝23f、24fを凹設している。
第1ヨーク23と第2ヨーク24とは、冷却容器22を軸線方向の両側から挟み込んで外嵌した状態で互いの外周壁部23b、24bの先端面を付き合わせ、挿通溝23f、24fに締結片32を嵌め込んでボルト締めにより連結固定している。
なお、第1、第2ヨーク23、24は磁性を有するステンレスにより形成してもよい。
Further,
The
The first and
前記並設した固定子20A、20Bを外周ハウジング43で内嵌支持し、該外周ハウジング43の軸線方向の両端に両側支持材41を組みつけている。該両側支持材41は円筒状の周壁部41aと、該周壁部41aの軸線方向Xの外端面を閉鎖する円形状の側壁部41bからなる。両側の側壁部41bの中心に設けた貫通穴41cに軸受42を介して回転子40の軸線方向両側の軸部40aを回転自在に支持している。
また、回転子40の軸部40aに冷却ファンを構成する羽根部40bを突設し、該羽根部40bを超電導モータ10内に配置している。
前記回転子40には銅線からなる電機子コイル(図示せず)を設けると共に、支持材41にブラシ(図示せず)を固定し、回転子40の軸部に固定した整流子(図示せず)が接触して、回転子40の電機子コイルに電流が流れる構成としている。
The
Further, a
The
前記構成からなる超電導モータ100において、界磁コイルに直流電流を流すと、界磁コイルの軸線方向一端に配置した第1ヨーク23が例えばN極に磁化され、第1ヨーク23の誘導子23cによりN極の磁極が形成される。一方、他端に配置した第2ヨーク24がS極に磁化され、第2ヨーク24の誘導子24cによりS極の磁極が形成される。これにより、N極の磁極とS極の磁極が周方向に交互に配置された界磁側の磁極が形成される。
In the
前記回転子40に直流電流を供給すると、N極である第1ヨーク23の誘導子23cと対向する電機子コイルにN極が形成されると共に、S極である第2ヨーク24の誘導子24cと対向する電機子コイルにS極が形成されることにより、回転子40に回転力が発生して、該回転子40が回転する。
回転子40が回転すると、軸部40aに設けた羽根部40bも回転し、超電導モータ10を駆動させることにより発生した熱を効率良く外部へ放熱することができる。
なお、本実施形態では、銅線(常電導線)で電機子コイルを形成しているが、電機子コイルも超電導線により形成してもよい。
When a direct current is supplied to the
When the
In this embodiment, the armature coil is formed of a copper wire (normal conducting wire), but the armature coil may be formed of a superconducting wire.
前記した超電導モータでは、界磁コイルとする超電導コイル21の支持枠10の両端に切欠を設け、超電導コイル21の内周側に冷媒を流通させ、冷却容器22の内周壁28aに冷媒を接触させているため、超電導コイル21の内周側を効率よく冷却でき、超電導コイル21の性能を高めることができる。
In the above-described superconducting motor, notches are provided at both ends of the
図7に、本発明の第2実施形態を示す。
本実施形態では、第1実施形態と同様の支持枠10に超電導線を巻回して形成した超電導コイル21’をボックス状の冷却容器22’に収容した超電導コイルユニット26’としている。
本実施形態では、支持枠10を巻枠としており、支持枠10の外周面に超電導線を螺旋状に直線巻回したソレノイドコイルとしている。
FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention.
In the present embodiment, a
In the present embodiment, the
冷却容器22’は、超電導コイル21’と液体窒素からなる冷媒が収容されるボックス状の内槽28’と、該内槽28’が真空断熱層Sを介して収容されるボックス状の外槽29’を備え、真空断熱層Sにはアルミニウムからなる多層断熱フィルム(図示せず)を収容している。前記内槽28’と外槽29’は共にステンレスからなる。また、内槽28’と外槽29’の間にスペーサ31’を配置して、内槽28’を外槽29’内に位置決めしている。また、内槽28’に内管61’を接続する一方、外槽29’に内管61’を隙間をあけて囲む外管62’を接続しており、該内管61’と外管62’からなる配管60’を介して冷却容器22’に冷媒タンク(図示せず)を接続している。
The cooling
前記支持枠10の軸線方向Xの両端面10cを内槽28’の両側壁28c’の内面に当接させて、超電導コイル21’を冷却容器22’内で軸線方向Xに位置決めしており、支持枠10に設けた冷媒流通用の切欠10bを通して支持枠10内に冷媒を流入させている。
また、冷却容器22’の内槽28’の底壁28d’と支持枠10の間にもスペーサ33を配置して超電導コイル21’を径方向にも位置決めしている。
Both end surfaces 10c in the axial direction X of the
Further, a
前記構成によれば、支持枠10に設けた冷媒流通用の切欠10bを通して支持枠10内部に冷媒を流入させることができ、該冷媒により超電導コイル21’を内周側からも冷却することができる。
なお、他の構成及び作用効果は第1実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
According to the said structure, a refrigerant | coolant can be poured in into the
In addition, since another structure and an effect are the same as that of 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
前記実施の形態はすべての点で例示であって、これら実施形態に限定されず、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。 The above-described embodiments are exemplifications in all points, and are not limited to these embodiments. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims, and all modifications within the scope equivalent to the scope of claims are made. Is included.
本発明の巻枠に超電導線を巻回して形成した超電導コイルは、自動車等の駆動用モータや、その他発電機、変圧器、超電導電力貯蔵装置(SMES)等の超電導機器に用いられるものである。 A superconducting coil formed by winding a superconducting wire around a winding frame of the present invention is used for a superconducting device such as a driving motor for automobiles, other generators, transformers, superconducting power storage devices (SMES), and the like. .
10 超電導コイルの支持枠
10b 冷媒流通用の切欠
10c 両端面
20 界磁側固定子
21 界磁コイル(超電導コイル)
22 冷却容器
26 超電導コイルユニット
28 内槽
29 外槽
30 柱状スペーサ
40 電機子側回転子
50 冷媒タンク
60 配管
100 超電導モータ
DESCRIPTION OF
22
Claims (6)
前記支持枠は、円環状に巻回された超電導線の内周に配置する円筒形状で且つ前記超電導コイルの軸線方向の両端より突出しており、
該支持枠の軸線方向の長さは、該軸線方向の両端面が前記冷却容器の対向する内面と当接する長さに設定し、かつ、該両端に切欠を設けていることを特徴とする超電導コイルの支持枠。 A superconducting coil support frame accommodated in a cooling container filled with a refrigerant,
The support frame has a cylindrical shape arranged on the inner periphery of a superconducting wire wound in an annular shape, and protrudes from both ends in the axial direction of the superconducting coil,
The length of the support frame in the axial direction is set to a length in which both end surfaces in the axial direction are in contact with the opposing inner surfaces of the cooling vessel, and a notch is provided in both ends. Coil support frame.
あるいは、1つの超電導コイルの巻枠自体を前記支持枠としている請求項1に記載の超電導コイルの支持枠。 The support frame is inserted into and penetrates the winding frames of a plurality of superconducting pancake coils arranged side by side in the axial direction, and protrudes from both ends in the axial direction of the arranged pancake coils,
Alternatively, the support frame for a superconducting coil according to claim 1, wherein the winding frame itself of one superconducting coil is used as the support frame.
前記冷却容器は、前記支持枠の内周に配置する内周壁と、前記支持枠に支持された超電導コイルの外周側に配置する外周壁と、前記内周壁と外周壁の軸線方向の両端縁を連結する両端側壁を備え、
前記支持枠の軸線方向の両端面を前記冷却容器の両端側壁の内面に当接して狭持固定していることを特徴とする超電導コイルユニット。 A superconducting coil comprising the support frame according to any one of claims 1 to 5 is housed in a cooling container,
The cooling container includes an inner peripheral wall disposed on the inner periphery of the support frame, an outer peripheral wall disposed on the outer peripheral side of the superconducting coil supported by the support frame, and both end edges in the axial direction of the inner peripheral wall and the outer peripheral wall. With both side walls to connect,
A superconducting coil unit characterized in that both end faces in the axial direction of the support frame are held in contact with inner faces of both end side walls of the cooling container.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007297275A JP2009123970A (en) | 2007-11-15 | 2007-11-15 | Support frame for superconductive coil, and superconductive coil unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007297275A JP2009123970A (en) | 2007-11-15 | 2007-11-15 | Support frame for superconductive coil, and superconductive coil unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009123970A true JP2009123970A (en) | 2009-06-04 |
Family
ID=40815797
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007297275A Withdrawn JP2009123970A (en) | 2007-11-15 | 2007-11-15 | Support frame for superconductive coil, and superconductive coil unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009123970A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102496439A (en) * | 2011-12-01 | 2012-06-13 | 西部超导材料科技有限公司 | Framework applied to superconductive solenoid magnet |
-
2007
- 2007-11-15 JP JP2007297275A patent/JP2009123970A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102496439A (en) * | 2011-12-01 | 2012-06-13 | 西部超导材料科技有限公司 | Framework applied to superconductive solenoid magnet |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3944140B2 (en) | Claw pole motor stator | |
US8264107B2 (en) | AFPM coreless multi-generator and motor | |
JP4890119B2 (en) | Superconducting coil device and inductor type synchronous machine | |
JP2006187055A (en) | Axial gap motor | |
EP1830452A1 (en) | Cooling structure of superconducting motor | |
JP2010154740A (en) | Slim type stator, manufacturing method thereof, slim type motor including slim type stator and directly connected drive apparatus for drum-washing machine | |
JP4593963B2 (en) | Superconducting multipolar electrical machine | |
JP2009201343A (en) | Permanent magnet rotating electrical machine | |
JP2016220298A (en) | Axial gap type rotary electric machine | |
JP2007089345A (en) | Cooling structure of superconducting motor | |
JP3936340B2 (en) | Superconducting synchronous machine | |
JP4983561B2 (en) | Superconducting motor | |
JP6402739B2 (en) | Rotating electric machine | |
JP2022114761A (en) | motor cooling structure | |
JP2008005654A (en) | Inductor type synchronous machine | |
JP2000270502A (en) | Rotating machine | |
WO2022196193A1 (en) | Superconducting motor | |
JP2009123970A (en) | Support frame for superconductive coil, and superconductive coil unit | |
JP2007060747A (en) | Superconducting motor and vehicle equipped with that motor | |
JP2009170724A (en) | Cooling vessel of superconductive coil | |
US7791246B2 (en) | Axial motor | |
JP2009170716A (en) | Cooling vessel of superconducting coil | |
JP2008001280A (en) | Marine propulsion apparatus | |
KR101493288B1 (en) | Stator and superconducting rotating machine having the same | |
JP6254926B2 (en) | Axial gap type brushless motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20110201 |