JP2024039332A - Rotor of superconducting rotary electric machine, and superconducting rotary electric machine - Google Patents

Rotor of superconducting rotary electric machine, and superconducting rotary electric machine Download PDF

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貞憲 岩井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to suppress characteristic deterioration of a superconducting wire due to a stress acting on a superconducting coil.
SOLUTION: A rotor of a superconducting rotary electric machine according to an embodiment of the present invention comprises: superconducting coils mounted on each part of a winding mounting shaft arranged around a rotor core; a resin layer for mechanically fixing various components including at least the superconducting coil; and a mold-release agent layer arranged on at least part of the interface between the resin layer and the superconducting coil.
SELECTED DRAWING: Figure 5
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本発明の実施形態は、超電導回転電機の回転子および超電導回転電機に関する。 Embodiments of the present invention relate to a rotor of a superconducting rotating electric machine and a superconducting rotating electric machine.

超電導回転電機の回転子においては、ロータコアの周囲に配された巻線取付軸の各部に超電導コイルが設けられる。超電導コイルは、コイル間接続導体により超電導コイル間が電気的に直列接続され、超電導状態となる運転温度に冷却されることで、界磁コイルとして機能する。この超電導コイルは、例えば各巻線取付軸に設けられたスロットに収めた上で、当該スロットと超電導コイルとの間隙に熱硬化性樹脂を充填して含浸処理を行うことにより、機械的に固定される。 In a rotor of a superconducting rotating electric machine, superconducting coils are provided at each part of a winding attachment shaft arranged around a rotor core. The superconducting coils function as field coils by electrically connecting the superconducting coils in series through an inter-coil connecting conductor and cooling the superconducting coils to an operating temperature at which they become superconducting. This superconducting coil is mechanically fixed by, for example, being placed in a slot provided on each winding mounting shaft, and then filling the gap between the slot and the superconducting coil with a thermosetting resin and performing an impregnation process. Ru.

特開2015-12199号公報JP 2015-12199 Publication 特開昭59-041171号公報Japanese Patent Application Publication No. 59-041171 特開昭53-140510号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 53-140510

超電導回転電機の回転子は、回転時に回転中心軸に対して周方向にトルクを受け、回転中心軸に対して外径方向に遠心力を受ける。そのとき、超電導コイルには、回転体特有の非常に大きくかつ時間的に変動する力が働く。したがって、回転時に働く力により超電導コイルが振動を受けたり相対的変位が加わったりすることの無いようにするためには、上述した樹脂の含浸処理により超電導コイルを強固に固定することが望まれている。 The rotor of a superconducting rotating electrical machine receives torque in the circumferential direction relative to the rotational center axis during rotation, and receives centrifugal force in the outer radial direction relative to the rotational center axis. At this time, an extremely large and time-varying force unique to a rotating body acts on the superconducting coil. Therefore, in order to prevent the superconducting coil from being subjected to vibration or relative displacement due to the force exerted during rotation, it is desirable to firmly fix the superconducting coil through the resin impregnation treatment described above. There is.

しかしながら、樹脂と超電導コイルとを構造物として一体化させてしまうと、冷却時に部材間の熱収縮率の差に起因する熱応力が超電導コイルの全周囲において作用する。また、超電導コイルにはトルクと遠心力とが働く。そのため、トルクにより、回転子の周方向では回転方向に圧縮応力、反転方向に引張応力がそれぞれ作用し、遠心力により、回転軸の径方向では内径方向に引張応力、外径方向に圧縮応力がそれぞれ作用し、これらの力が複合的に超電導コイルに作用して応力集中部が発生する可能性がある。特に超電導コイル内の超電導線材に対し、線材厚さ方向(面直方向)に引張応力が作用する場合には、超電導線材に剥離応力として作用するため、超電導線材の特性劣化が発生し、回転子の健全性が損なわれてしまう可能性がある。 However, when the resin and the superconducting coil are integrated as a structure, thermal stress due to the difference in thermal contraction rate between the members acts on the entire periphery of the superconducting coil during cooling. Additionally, torque and centrifugal force act on the superconducting coil. Therefore, due to torque, compressive stress acts in the rotation direction and tensile stress acts in the reverse direction in the circumferential direction of the rotor, and centrifugal force causes tensile stress in the inner radial direction and compressive stress in the outer radial direction in the radial direction of the rotating shaft. These forces may act in combination on the superconducting coil, creating a stress concentration area. In particular, when tensile stress acts on the superconducting wire in the superconducting coil in the wire thickness direction (perpendicular to the plane), it acts as peeling stress on the superconducting wire, resulting in deterioration of the characteristics of the superconducting wire and the rotor. The integrity of the system may be damaged.

本発明が解決しようとする課題は、超電導コイルに作用する応力による超電導線材の特性劣化を抑制することができる、超電導回転電機の回転子および超電導回転電機を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a rotor for a superconducting rotating electric machine and a superconducting rotating electric machine that can suppress deterioration of characteristics of a superconducting wire due to stress acting on a superconducting coil.

実施形態による超電導回転電機の回転子は、ロータコアの周囲に配された巻線取付軸の各部に設けられる超電導コイルと、少なくとも前記超電導コイルを含む各種の部材を機械的に固定する樹脂層と、前記樹脂層と前記超電導コイルとの界面の少なくとも一部に設けられる離型剤層と、を具備する。 The rotor of the superconducting rotating electrical machine according to the embodiment includes: a superconducting coil provided at each part of a winding attachment shaft arranged around a rotor core; a resin layer mechanically fixing various members including at least the superconducting coil; A mold release agent layer is provided on at least a portion of the interface between the resin layer and the superconducting coil.

本発明によれば、超電導コイルに作用する応力による超電導線材の特性劣化を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress deterioration of characteristics of a superconducting wire due to stress acting on a superconducting coil.

図1は、第1の実施形態に係る超電導回転電機の回転子の全体構成の例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an example of the overall configuration of a rotor of a superconducting rotating electrical machine according to a first embodiment. 図2は、図1に示される構造のA-A断面における断面形状の例を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional shape of the structure shown in FIG. 1 taken along the line AA. 図3は、図1に示される構造のB-B断面における断面形状の例を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional shape of the structure shown in FIG. 1 taken along the line BB. 図4は、図3に示される構造をU方向から見たときの形状の例を示す矢視図である。FIG. 4 is an arrow view showing an example of the shape of the structure shown in FIG. 3 when viewed from the U direction. 図5は、図4に示される構造のV-V断面における断面形状の例を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional shape of the structure shown in FIG. 4 taken along the line VV. 図6は、図5中に示される超電導線材30の構成の例を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the superconducting wire 30 shown in FIG. 5. 図7は、図3に示される構造において回転子1の運転時に回転により超電導コイル20に働くトルクおよび遠心力とそれらの向きを示す概念図である。FIG. 7 is a conceptual diagram showing the torque and centrifugal force acting on the superconducting coil 20 due to rotation during operation of the rotor 1 in the structure shown in FIG. 3, and the directions thereof. 図8は、図4に示される構造において回転子1の運転時に回転により超電導コイル20に働くトルクおよび遠心力とそれらの向きを示す概念図である。FIG. 8 is a conceptual diagram showing the torque and centrifugal force acting on the superconducting coil 20 due to rotation during operation of the rotor 1 and their directions in the structure shown in FIG. 4. 図9は、図5に示される構造において回転子1の運転時に回転により超電導コイル20に働くトルクおよび遠心力とそれらの向きを示す概念図である。FIG. 9 is a conceptual diagram showing the torque and centrifugal force acting on the superconducting coil 20 due to rotation during operation of the rotor 1 in the structure shown in FIG. 5, and the directions thereof. 図10は、図6に示される構造において回転子1の運転時に回転により超電導コイル20内の超電導線材30に働くトルクおよび遠心力とそれらの向きを示す概念図である。FIG. 10 is a conceptual diagram showing the torque and centrifugal force acting on the superconducting wire 30 in the superconducting coil 20 due to rotation during operation of the rotor 1 in the structure shown in FIG. 6, as well as their directions. 図11Aは、図3に示される構造をU方向から見たときの形状の第1の変形例(すなわち、図4に示される構造の第1の変形例)を示す矢視図である。FIG. 11A is an arrow view showing a first modified example of the shape of the structure shown in FIG. 3 when viewed from the U direction (that is, a first modified example of the structure shown in FIG. 4). 図11Bは、回転子1の周方向に配置される個々の第1の変形例の超電導コイル20を展開して示す展開図である。FIG. 11B is a development view showing the individual superconducting coils 20 of the first modified example arranged in the circumferential direction of the rotor 1 . 図12は、図11に示される構造のW-W断面における断面形状の第1の変形例(すなわち、図5に示される構造の第1の変形例)を示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing a first modification of the cross-sectional shape of the structure shown in FIG. 11 taken along the line WW (that is, a first modification of the structure shown in FIG. 5). 図13は、図3に示される構造をU方向から見たときの形状の第2の変形例(すなわち、図4に示される構造の第2の変形例)を示す矢視図である。FIG. 13 is a view showing a second modification of the shape of the structure shown in FIG. 3 when viewed from the U direction (that is, a second modification of the structure shown in FIG. 4). 図14は、図13に示される構造のX-X断面における断面形状の第2の変形例(すなわち、図5に示される構造の第2の変形例)を示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing a second modification of the cross-sectional shape of the structure shown in FIG. 13 (ie, a second modification of the structure shown in FIG. 5).

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

<第1の実施形態>
最初に、第1の実施形態について説明する。
<First embodiment>
First, a first embodiment will be described.

(超電導回転電機の回転子の構成)
まず、図1~図3を参照して、第1の実施形態に係る超電導回転電機の回転子の基本的な構造について説明する。その後に、図4及び図5を参照して、第1の実施形態の特徴的な部分を含む構造について説明する。
(Configuration of rotor of superconducting rotating electric machine)
First, the basic structure of the rotor of the superconducting rotating electrical machine according to the first embodiment will be explained with reference to FIGS. 1 to 3. Thereafter, a structure including characteristic parts of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

図1は、第1の実施形態に係る超電導回転電機の回転子の全体構成の例を示す断面図である。図2は、図1に示される構造のA-A断面における断面形状の例を示す断面図である。図3は、図1に示される構造のB-B断面における断面形状の例を示す断面図である。 FIG. 1 is a sectional view showing an example of the overall configuration of a rotor of a superconducting rotating electrical machine according to a first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional shape of the structure shown in FIG. 1 taken along the line AA. FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional shape of the structure shown in FIG. 1 taken along the line BB.

図1~図3に示される超電導回転電機の回転子1は、ロータコア11、冷媒流路12、巻線取付軸13、サポートリング14、トルクチューブ15、真空容器16、回転軸17、軸受18、超電導コイル20、フィーダ25、伝熱部材26、樹脂層40Aなどを有する。 The rotor 1 of the superconducting rotating electric machine shown in FIGS. 1 to 3 includes a rotor core 11, a refrigerant flow path 12, a winding attachment shaft 13, a support ring 14, a torque tube 15, a vacuum vessel 16, a rotating shaft 17, a bearing 18, It includes a superconducting coil 20, a feeder 25, a heat transfer member 26, a resin layer 40A, and the like.

なお、図1~図3では図示を省略しているが、樹脂層40Aと超電導コイル20との界面の少なくとも一部に、後述する離型剤層50が設けられている。 Although not shown in FIGS. 1 to 3, a release agent layer 50, which will be described later, is provided on at least a portion of the interface between the resin layer 40A and the superconducting coil 20.

ロータコア11には、機外から導入される冷媒が流れる冷媒流路12が設けられている。冷媒は冷媒流路12を通ってロータコア11を流れながら機内を冷却する。ロータコア11の周囲には、超電導コイル20を周方向に一定の間隔で取り付けるための巻線取付軸13が配され、超電導コイル20が巻線取付軸13の各部に配置されている。超電導コイル20間には、コイル間接続導体23が取り付けられており、各コイル間接続導体23は、個々の超電導コイル20を電気的に直列接続する。さらに巻線取付軸13の周囲には、サポートリング14が設けられ、その軸方向両端にはトルクチューブ15が設けられている。 The rotor core 11 is provided with a refrigerant passage 12 through which a refrigerant introduced from outside the machine flows. The refrigerant cools the inside of the machine while flowing through the rotor core 11 through the refrigerant flow path 12. A winding attachment shaft 13 for attaching superconducting coils 20 at regular intervals in the circumferential direction is arranged around the rotor core 11, and superconducting coils 20 are arranged at each part of the winding attachment shaft 13. An inter-coil connection conductor 23 is attached between the superconducting coils 20, and each inter-coil connection conductor 23 electrically connects the individual superconducting coils 20 in series. Furthermore, a support ring 14 is provided around the winding attachment shaft 13, and torque tubes 15 are provided at both ends of the support ring 14 in the axial direction.

個々の超電導コイル20は、回転子の軸中心に対して点対象となるように配置される。なお、図1~図3には、超電導コイル20が4個配置された例が示されているが、超電導コイルの個数はこの例に限定されるものではない。2個以上の超電導コイルが点対称となるように配置されるのであれば、個数に制限はない。 The individual superconducting coils 20 are arranged point-symmetrically with respect to the axial center of the rotor. Note that although FIGS. 1 to 3 show an example in which four superconducting coils 20 are arranged, the number of superconducting coils is not limited to this example. As long as two or more superconducting coils are arranged point-symmetrically, there is no limit to the number.

真空容器16内には、上で述べたロータコア11、巻線取付軸13、サポートリング14、トルクチューブ15が収められている。真空容器16の軸方向両端には、回転軸17が接続され、回転軸17は、軸受18に取り付けられている。 The rotor core 11, winding attachment shaft 13, support ring 14, and torque tube 15 described above are housed in the vacuum container 16. A rotating shaft 17 is connected to both ends of the vacuum container 16 in the axial direction, and the rotating shaft 17 is attached to a bearing 18 .

超電導コイル20の一部には、フィーダ25が接続されている。また、個々の超電導コイル20には、伝熱部材26が取り付けられている。それらの周囲には、樹脂層40Aが設けられている。 A feeder 25 is connected to a part of the superconducting coil 20. Furthermore, a heat transfer member 26 is attached to each superconducting coil 20. A resin layer 40A is provided around them.

なお、図3の例では、各超電導コイル20にそれぞれ一つの伝熱部材26が熱的に接続されているが、この例に限らず、一つの伝熱部材26が複数の超電導コイル20に熱的に接続されてもよいし、逆に複数の伝熱部材26が一つの超電導コイル20に熱的に接続されてもよい。また、超電導コイル20上の全表面のうち、伝熱部材26が接続される表面部分の場所や面積は、適宜変えてもよい。 In the example of FIG. 3, one heat transfer member 26 is thermally connected to each superconducting coil 20, but the present invention is not limited to this example. Alternatively, a plurality of heat transfer members 26 may be thermally connected to one superconducting coil 20. Furthermore, the location and area of the surface portion of the entire surface of the superconducting coil 20 to which the heat transfer member 26 is connected may be changed as appropriate.

トルクチューブ15は、ロータコア11、巻線取付軸13、サポートリング14を一体として真空容器16に機械的に接続し、これらをそれぞれ支持する。真空容器16は、回転軸17に機械的に接続されており、回転軸17は、軸受18により支持される。 The torque tube 15 integrally mechanically connects the rotor core 11, the winding attachment shaft 13, and the support ring 14 to the vacuum vessel 16, and supports each of them. The vacuum container 16 is mechanically connected to a rotating shaft 17, and the rotating shaft 17 is supported by a bearing 18.

フィーダ25は、導電性材料にて構成され、両末端の超電導コイル20と機外とを電気的に接続し、機外から超電導コイル20に通電する際の電気的経路となる。 The feeder 25 is made of a conductive material, electrically connects the superconducting coil 20 at both ends to the outside of the machine, and serves as an electrical path for supplying current to the superconducting coil 20 from the outside of the machine.

なお、図1の例では、フィーダ25が超電導コイル20の外周側もしくは裏面側から機外に接続されているが、この例に限らず、フィーダ25は超電導コイル20の内周側から機外に接続してもよいし、超電導コイル20の表面側から機外に接続してもよい。 In the example of FIG. 1, the feeder 25 is connected to the outside of the machine from the outer circumferential side or the back side of the superconducting coil 20, but the feeder 25 is connected to the outside of the machine from the inner circumferential side of the superconducting coil 20. The superconducting coil 20 may be connected to the outside of the machine from the surface side of the superconducting coil 20.

樹脂層40Aは、メラミン樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、もしくはフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂からなる層である。この樹脂層40Aは、巻線取付軸13の周囲に配されている各種の部材、すなわち、超電導コイル20、コイル間接続導体23、フィーダ25、伝熱部材26などの部材を、それぞれ固着して機械的に固定する。また、樹脂層40Aは、巻線取付軸13とこれらの部材との間の伝熱経路としても機能し、超電導コイル20内やコイル間接続導体23、フィーダ25等で通電時に発生する熱を巻線取付軸13に導く。 The resin layer 40A is a layer made of a thermosetting resin such as melamine resin, urea resin, epoxy resin, silicone resin, or phenol resin. This resin layer 40A fixes various members arranged around the winding mounting shaft 13, such as the superconducting coil 20, the inter-coil connecting conductor 23, the feeder 25, and the heat transfer member 26. Fix mechanically. The resin layer 40A also functions as a heat transfer path between the winding mounting shaft 13 and these members, and absorbs the heat generated during energization in the superconducting coil 20, the inter-coil connecting conductor 23, the feeder 25, etc. It leads to the wire attachment shaft 13.

(超電導コイル20およびその周辺の構成)
図4は、図3に示される構造をU方向から見たときの形状の例を示す矢視図である。図5は、図4に示される構造のV-V断面における断面形状の例を示す断面図である。
(Configuration of superconducting coil 20 and its surroundings)
FIG. 4 is an arrow view showing an example of the shape of the structure shown in FIG. 3 when viewed from the U direction. FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional shape of the structure shown in FIG. 4 taken along the line VV.

図4及び図5に示されるように、超電導コイル20は、例えば高温超電導線材30(以降「超電導線材30」と称す。)および絶縁テープ27が、巻き枠21(コイル口出し電極24を含む)の周りに渦巻状に巻き回され、これにより形成された巻き線部の上下面に絶縁板22が配され、これら上下面にある絶縁板22と巻き線部(超電導線材30および絶縁テープ27)との間に樹脂層40Bが充填・含浸されて形成される。 As shown in FIGS. 4 and 5, the superconducting coil 20 includes, for example, a high-temperature superconducting wire 30 (hereinafter referred to as "superconducting wire 30") and an insulating tape 27 on a winding frame 21 (including the coil lead electrode 24). Insulating plates 22 are disposed on the upper and lower surfaces of the winding portion formed by the spirally wound wire, and the insulating plates 22 and the winding portion (superconducting wire 30 and insulating tape 27) on the upper and lower surfaces are connected to each other. A resin layer 40B is filled and impregnated in between.

絶縁板22は、例えばポリイミド、ポリエステルポリウレタン、ポリアミド、ポリアミドイミドおよびポリビニルホルマールなどの絶縁フィルム、フェノール樹脂、尿素樹脂およびメラミン樹脂といった熱硬化性樹脂、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)および炭素繊維強化プラスチック(CFRP)などにより形成され、コイル巻き線部の絶縁保護と機械的強度を向上させる。 The insulating plate 22 is made of, for example, insulating films such as polyimide, polyester polyurethane, polyamide, polyamideimide, and polyvinyl formal, thermosetting resins such as phenol resin, urea resin, and melamine resin, glass fiber reinforced plastic (GFRP), and carbon fiber reinforced plastic ( CFRP), etc., and improves the insulation protection and mechanical strength of the coil winding section.

伝熱部材26は、良熱伝導性の材料にて構成され、一端が超電導コイル20に熱的に接続されるとともに、他端が巻線取付軸13に熱的に接続される。ロータコア11が冷媒流路12の冷媒を介して冷却されると、巻線取付軸13が、この冷却されたロータコア11を介して冷却され、さらに超電導コイル20が、巻線取付軸13から伝熱部材26を介して伝導冷却されるようになっている。 The heat transfer member 26 is made of a material with good thermal conductivity, and has one end thermally connected to the superconducting coil 20 and the other end thermally connected to the winding attachment shaft 13. When the rotor core 11 is cooled through the refrigerant in the refrigerant flow path 12, the winding attachment shaft 13 is cooled through the cooled rotor core 11, and furthermore, the superconducting coil 20 transfers heat from the winding attachment shaft 13. Conductive cooling is provided via the member 26.

コイル間接続導体23は、導電性材料にて構成され、全ての超電導コイル20のうち近隣の2個どうしを電気的に接続する。コイル間接続導体23の端部は、例えば超電導コイル20のコイル口出し電極24に接続される。個々のコイル間接続導体23が同様の接続を行うことにより、全ての超電導コイル20が電気的に直列接続されるようになっている。 The inter-coil connection conductor 23 is made of a conductive material and electrically connects two adjacent superconducting coils 20 to each other. An end portion of the inter-coil connection conductor 23 is connected to a coil lead electrode 24 of the superconducting coil 20, for example. All the superconducting coils 20 are electrically connected in series by making similar connections with the individual coil-to-coil connecting conductors 23.

なお、図5の例では、コイル間接続導体23が2個の超電導コイル20を内周側(超電導コイル20の下面)で接続する例が示されているが、この例に限らず、例えば外周側(超電導コイル20の上面)で接続するようにしてもよい。 Although the example in FIG. 5 shows an example in which the inter-coil connection conductor 23 connects two superconducting coils 20 on the inner circumferential side (lower surface of the superconducting coil 20), the present invention is not limited to this example. The connection may be made on the side (the upper surface of the superconducting coil 20).

本実施形態では、さらに、樹脂層40Aと超電導コイル20との界面の少なくとも一部に、離型剤層50が設けられる。例えば、図4及び図5に示されるように、離型剤層50は、樹脂層40Aと超電導コイル20との界面において当該超電導コイル20の表面の少なくとも一部を覆うように形成される。この離型剤層50は、超電導コイル20の表面の少なくとも一部に対し、樹脂層40Aとの接着力を弱める又は樹脂層40Aと接着しないようにする処理を施した層である。これにより、超電導コイル20の表面は、樹脂層40Aとの接着力が弱く、樹脂層40Aとの間に隙間を生じうる。 In this embodiment, a release agent layer 50 is further provided on at least a portion of the interface between the resin layer 40A and the superconducting coil 20. For example, as shown in FIGS. 4 and 5, the mold release agent layer 50 is formed at the interface between the resin layer 40A and the superconducting coil 20 so as to cover at least a portion of the surface of the superconducting coil 20. This mold release agent layer 50 is a layer in which at least a portion of the surface of the superconducting coil 20 is treated to weaken the adhesive force with the resin layer 40A or to prevent it from adhering to the resin layer 40A. As a result, the surface of the superconducting coil 20 has a weak adhesive force with the resin layer 40A, and a gap may be formed between the surface of the superconducting coil 20 and the resin layer 40A.

離型剤層50は、超電導コイル20の表面に離型剤を接着又は塗布することで形成してもよい。例えば、超電導コイル20の表面にフッ素樹脂テープ等を接着することで形成してもよいし、パラフィン、グリース、シリコーンオイル、もしくはフッ素化合物等を塗布することで形成してもよい。また、これらの例に限らず、樹脂層40Aとの接着力を弱める又は樹脂層40Aと接着しないようにする層が形成されるのであれば、別の方法で形成してもよい。 The release agent layer 50 may be formed by adhering or applying a release agent to the surface of the superconducting coil 20. For example, it may be formed by adhering a fluororesin tape or the like to the surface of the superconducting coil 20, or it may be formed by applying paraffin, grease, silicone oil, or a fluorine compound. Further, the layer is not limited to these examples, and may be formed by another method as long as a layer is formed that weakens the adhesive force with the resin layer 40A or prevents it from adhering to the resin layer 40A.

樹脂層40Aは、巻線取付軸13と、この巻線取付軸13の周囲に配されている各種の部材、すなわち、超電導コイル20の表面を覆っている離型剤層50、コイル間接続導体23、伝熱部材26、およびフィーダ25(図5では図示せず)との間に隙間が生じないように熱硬化性樹脂が充填・含浸されることで形成され、これにより超電導コイル20を機械的に固定する。 The resin layer 40A covers the winding mounting shaft 13 and various members arranged around the winding mounting shaft 13, namely, the mold release agent layer 50 covering the surface of the superconducting coil 20, and the inter-coil connection conductor. 23, the heat transfer member 26, and the feeder 25 (not shown in FIG. 5) are formed by being filled and impregnated with a thermosetting resin so that there is no gap between the heat transfer member 26 and the feeder 25 (not shown in FIG. 5). to be fixed.

このような構成により、樹脂層40Aが、巻線取付軸13の周囲に配されている各種の部材の回転時の相対的変位を抑制する一方で、離型剤層50が、樹脂層40Bと超電導線材30との間に作用する引張応力を抑制し、超電導線材30に働く剥離応力を抑制し、超電導線材30の特性劣化を防ぐことができる。 With such a configuration, the resin layer 40A suppresses the relative displacement of various members arranged around the winding attachment shaft 13 during rotation, while the release agent layer 50 suppresses the relative displacement of the various members arranged around the winding attachment shaft 13. The tensile stress acting on the superconducting wire 30 can be suppressed, the peeling stress acting on the superconducting wire 30 can be suppressed, and characteristic deterioration of the superconducting wire 30 can be prevented.

(超電導線材30の構成)
図6に、図5中に示される超電導線材30の構成の例を示す。
(Configuration of superconducting wire 30)
FIG. 6 shows an example of the configuration of the superconducting wire 30 shown in FIG. 5.

超電導線材30は、テープ状の金属基板31に中間層32、RE(希土類元素)系の酸化物超電導層33および保護層34を積層した多層膜構造に対し、安定化層35を被覆した薄膜多層線材で構成される。 The superconducting wire 30 has a multilayer film structure in which a tape-shaped metal substrate 31 is laminated with an intermediate layer 32, an RE (rare earth element) based oxide superconducting layer 33, and a protective layer 34, and a thin film multilayer structure in which a stabilizing layer 35 is coated. Composed of wire.

テープ状の金属基板31は、例えばステンレス鋼やハステロイ(登録商標)などのニッケル系合金などにより形成される。 The tape-shaped metal substrate 31 is made of, for example, stainless steel or a nickel-based alloy such as Hastelloy (registered trademark).

中間層32は、酸化物超電導層33の配向性の向上や拡散防止の役割を担う層であり、例えば酸化マグネシウムなどから形成される。 The intermediate layer 32 is a layer that plays a role in improving the orientation of the oxide superconducting layer 33 and preventing diffusion, and is formed of, for example, magnesium oxide.

酸化物超電導層33は、超電導を発現する層(以降、「超電導層」)であり、例えばRE123系(REBaCu)を有する超電導体薄膜である。なお、REは希土類元素であり、Nd,Gd,Ho,Sm,Yなどを示す。 The oxide superconducting layer 33 is a layer that exhibits superconductivity (hereinafter referred to as a "superconducting layer"), and is, for example, a superconducting thin film having RE123 system (RE 1 Ba 2 Cu 3 O y ). Note that RE is a rare earth element, such as Nd, Gd, Ho, Sm, Y, etc.

保護層34は、超電導層の酸化等を防止する保護の目的で設けられる層であり、Agなどから形成される。 The protective layer 34 is a layer provided for the purpose of protecting the superconducting layer from oxidation, etc., and is made of Ag or the like.

安定化層35は、超電導層に過剰に電流が流れた際に分流を担い、超電導層が燃焼することを防止する目的で設けられ、例えばCuからなる。 The stabilizing layer 35 is provided for the purpose of diverting current when excessive current flows through the superconducting layer and preventing the superconducting layer from burning, and is made of, for example, Cu.

なお、超電導線材30は、線材幅方向や長手方向(面内方向)の強度に対し、線材厚さ方向(面直方向、薄膜の積層方向)の強度が一桁オーダー以上小さく、超電導層内で亀裂が発生したり、層間剥離が発生したりすると、超電導特性の劣化が起こる。 The superconducting wire 30 has a strength in the wire thickness direction (perpendicular to the plane, thin film stacking direction) that is an order of magnitude smaller than the strength in the wire width direction and longitudinal direction (in-plane direction), and the strength within the superconducting layer is When cracks occur or delamination occurs, the superconducting properties deteriorate.

(回転子1に働く力)
次に、図7~図10を参照して、回転子1の運転時に超電導コイル20に働くトルクおよび遠心力ならびに各種の応力について説明する。
(Force acting on rotor 1)
Next, with reference to FIGS. 7 to 10, the torque, centrifugal force, and various stresses that act on the superconducting coil 20 during operation of the rotor 1 will be explained.

図7は、図3に示される構造において回転子1の運転時に回転により超電導コイル20に働くトルクおよび遠心力とそれらの向きを示す概念図である。図8は、図4に示される構造において回転子1の運転時に回転により超電導コイル20に働くトルクおよび遠心力とそれらの向きを示す概念図である。図9は、図5に示される構造において回転子1の運転時に回転により超電導コイル20に働くトルクおよび遠心力とそれらの向きを示す概念図である。図10は、図6に示される構造において回転子1の運転時に回転により超電導コイル20内の超電導線材30に働くトルクおよび遠心力とそれらの向きを示す概念図である。 FIG. 7 is a conceptual diagram showing the torque and centrifugal force acting on the superconducting coil 20 due to rotation during operation of the rotor 1 in the structure shown in FIG. 3, and the directions thereof. FIG. 8 is a conceptual diagram showing the torque and centrifugal force acting on the superconducting coil 20 due to rotation during operation of the rotor 1 and their directions in the structure shown in FIG. 4. FIG. 9 is a conceptual diagram showing the torque and centrifugal force acting on the superconducting coil 20 due to rotation during operation of the rotor 1 in the structure shown in FIG. 5, and the directions thereof. FIG. 10 is a conceptual diagram showing the torque and centrifugal force acting on the superconducting wire 30 in the superconducting coil 20 due to rotation during operation of the rotor 1 in the structure shown in FIG. 6, as well as their directions.

図7~図10に示されるように、超電導コイル20や超電導線材30には、回転子1の運転時に、回転Rにより遠心力F及びトルクTが働く。 As shown in FIGS. 7 to 10, centrifugal force F and torque T act on the superconducting coil 20 and the superconducting wire 30 due to the rotation R when the rotor 1 is operating.

一方で、回転子1の運転時には冷却による熱応力が超電導コイル20の全周囲に作用する(具体的には、超電導コイル20内の超電導線材30には面内方向、面直方向ともに応力が作用、周囲の樹脂及び構造物の熱収縮率差により方位ごとに引張応力または圧縮応力が作用する)。 On the other hand, when the rotor 1 is operating, thermal stress due to cooling acts on the entire periphery of the superconducting coil 20 (specifically, stress acts on the superconducting wire 30 in the superconducting coil 20 both in the in-plane direction and in the perpendicular direction). , tensile stress or compressive stress is applied in each direction due to the difference in thermal contraction rate of the surrounding resin and structure).

これに加え、回転子1の運転時にはトルクTにより、回転子1の周方向では回転方向に圧縮応力、反転方向に引張応力(具体的には、超電導コイル20表面の最外周面と最内周面に回転方向に圧縮応力、反転方向に引張応力、超電導コイル20内の超電導線材30には面直方向に引張応力と圧縮応力)がそれぞれ作用し、遠心力Fにより、回転軸の径方向では内径方向に引張応力、外径方向に圧縮応力(具体的には、超電導コイル20表面の上面に圧縮応力、下面に引張応力、超電導コイル20内の超電導線材30には面内方向に引張応力と圧縮応力)が作用する。 In addition, during operation of the rotor 1, torque T causes compressive stress in the rotational direction and tensile stress in the reverse direction (specifically, the outermost and innermost surfaces of the superconducting coil 20 surface). Compressive stress in the rotational direction and tensile stress in the reversal direction are applied to the plane, and tensile stress and compressive stress are applied to the superconducting wire 30 in the superconducting coil 20 in the direction perpendicular to the plane. Tensile stress in the inner diameter direction, compressive stress in the outer diameter direction (specifically, compressive stress on the upper surface of the superconducting coil 20 surface, tensile stress on the lower surface, and tensile stress in the in-plane direction on the superconducting wire 30 inside the superconducting coil 20. compressive stress) acts.

ここで、もし何らかの対策を講じていないと、樹脂層40Aにより表面拘束されている超電導コイル20にこれらの力が複合的に作用し、超電導コイル20に局所的に応力集中部が発生する可能性がある。応力集中部が発生すると、その応力集中部にてコイルが局所的に変形してしまうことがある。コイルが局所的に変形した場合、超電導線材30に対しても応力集中部が発生することとなり、様々な方向成分を持つ力が働くこととなる。特に、樹脂層40Bと超電導線材30の表面との間に引張応力が作用し、超電導線材30に面直方向に引張応力となる方向成分を持つ力が作用する場合には、超電導線材30に剥離応力として作用し、超電導線材30の特性劣化が発生してしまう可能性がある。超電導線材30が局所的にでも特性劣化してしまうと、超電導線材30が巻き回されて構成される超電導コイル20は正常に機能できなくなり、結果的に回転子1が機能しないため超電導回転電機として成立しなくなる。 If no countermeasures are taken, these forces will act in a complex manner on the superconducting coil 20 whose surface is restrained by the resin layer 40A, and there is a possibility that stress concentration will occur locally in the superconducting coil 20. There is. When a stress concentration area occurs, the coil may be locally deformed at the stress concentration area. If the coil is locally deformed, a stress concentration area will also occur in the superconducting wire 30, and forces with various directional components will act on the superconducting wire 30. In particular, when a tensile stress acts between the resin layer 40B and the surface of the superconducting wire 30, and a force having a directional component that becomes a tensile stress in the direction perpendicular to the plane of the superconducting wire 30 acts, the superconducting wire 30 may peel. This may act as stress and cause deterioration of the characteristics of the superconducting wire 30. If the characteristics of the superconducting wire 30 deteriorate even locally, the superconducting coil 20 formed by winding the superconducting wire 30 will not be able to function normally, and as a result, the rotor 1 will not function, so it cannot be used as a superconducting rotating electric machine. It will not be established.

これに対し、本実施形態では、前述したように超電導コイル20の表面の少なくとも一部に対し、樹脂層40Aとの接着力を弱める又は樹脂層40Aと接着しないようにする離型剤層50を設けており、例えば、図8及び図9に示されるように、樹脂層40Aと超電導コイル20との界面において当該超電導コイル20の表面の少なくとも一部を覆うように離型剤層50が形成されているため、上述の問題を解決するものとなっている。 In contrast, in the present embodiment, as described above, the mold release agent layer 50 is applied to at least a portion of the surface of the superconducting coil 20 to weaken the adhesive force with the resin layer 40A or prevent it from adhering to the resin layer 40A. For example, as shown in FIGS. 8 and 9, a mold release agent layer 50 is formed at the interface between the resin layer 40A and the superconducting coil 20 so as to cover at least a portion of the surface of the superconducting coil 20. Therefore, it solves the above-mentioned problem.

すなわち、離型剤層50は、超電導コイル20の表面と樹脂層40Aとの接着力を弱めるように又は超電導コイル20の表面が樹脂層40Aと接着しないように作用する。つまり、超電導コイル20の表面は、樹脂層40Aとの接着力が弱く、樹脂層40Aとの間に隙間を生じうる。よって、回転子1の運転時に樹脂層40Bと超電導線材30との間に作用する引張応力は抑制され、超電導コイル20での局所的な応力集中部の発生が抑えられ、コイルの局所的な変形が起こりにくくなる。また、コイルの局所的な変形が起こりにくくなるため、超電導線材30での応力集中部の発生も抑制され、超電導線材30に面直方向に作用する引張応力が抑制され、超電導線材30に働く剥離応力が抑制され、剥離応力による超電導線材30の特性劣化が抑えられる。 That is, the mold release agent layer 50 acts to weaken the adhesive force between the surface of the superconducting coil 20 and the resin layer 40A, or to prevent the surface of the superconducting coil 20 from adhering to the resin layer 40A. In other words, the surface of the superconducting coil 20 has a weak adhesive force with the resin layer 40A, and a gap may occur between the surface and the resin layer 40A. Therefore, the tensile stress that acts between the resin layer 40B and the superconducting wire 30 during operation of the rotor 1 is suppressed, the occurrence of local stress concentration areas in the superconducting coil 20 is suppressed, and local deformation of the coil is suppressed. becomes less likely to occur. In addition, since local deformation of the coil is less likely to occur, the occurrence of stress concentration areas in the superconducting wire 30 is also suppressed, and tensile stress acting on the superconducting wire 30 in the direction perpendicular to the plane is suppressed, resulting in peeling acting on the superconducting wire 30. Stress is suppressed, and characteristic deterioration of superconducting wire 30 due to peeling stress is suppressed.

第1の実施形態によれば、樹脂層40Aと超電導コイル20との界面に離型剤層50が形成されていることから、超電導コイル20の回転時の相対的変位を抑制しつつ、樹脂層40Bと超電導線材30との間に作用する引張応力を抑制し、超電導線材30に働く剥離応力を抑制することができ、剥離応力による超電導線材30の特性劣化を防ぎ、健全性の保たれた超電導回転電機の回転子を提供することができる。 According to the first embodiment, since the mold release agent layer 50 is formed at the interface between the resin layer 40A and the superconducting coil 20, the resin layer 50 can suppress relative displacement during rotation of the superconducting coil 20. 40B and the superconducting wire 30, suppressing the peeling stress acting on the superconducting wire 30, preventing property deterioration of the superconducting wire 30 due to peeling stress, and maintaining the integrity of the superconductor. A rotor for a rotating electrical machine can be provided.

<第2の実施形態>
次に、第2の実施形態について説明する。以下では、第1の実施形態と共通する部分の説明を省略し、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment will be described. In the following, description of parts common to the first embodiment will be omitted, and parts different from the first embodiment will be mainly described.

なお、第2の実施形態に係る超電導回転電機の回転子の基本的な構造については、図1~図3に示したものと同様となるため、その説明を省略する。 Note that the basic structure of the rotor of the superconducting rotating electric machine according to the second embodiment is the same as that shown in FIGS. 1 to 3, and therefore the description thereof will be omitted.

以下、図11A、図11B、及び図12を参照して、第2の実施形態の特徴的な部分を含む構造について説明する。 Hereinafter, a structure including characteristic parts of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 11A, 11B, and 12.

図11Aは、図3に示される構造をU方向から見たときの形状の第1の変形例(すなわち、図4に示される構造の第1の変形例)を示す矢視図である。図11Bは、回転子1の周方向に配置される個々の第1の変形例の超電導コイル20を展開して示す展開図である。図12は、図11Aに示される構造のW-W断面における断面形状の第1の変形例(すなわち、図5に示される構造の第1の変形例)を示す断面図である。 FIG. 11A is an arrow view showing a first modified example of the shape of the structure shown in FIG. 3 when viewed from the U direction (that is, a first modified example of the structure shown in FIG. 4). FIG. 11B is a developed view showing the individual superconducting coils 20 of the first modified example arranged in the circumferential direction of the rotor 1. FIG. 12 is a cross-sectional view showing a first modification of the cross-sectional shape of the structure shown in FIG. 11A taken along the line WW (ie, a first modification of the structure shown in FIG. 5).

この第2の実施形態に係る回転子1が前述した第1の実施形態に係る回転子1と異なる点は、離型剤層50が、さらに、樹脂層40Aとコイル間接続導体23との界面の少なくとも一部にも設けられ、また、樹脂層40Aとフィーダ25との界面の少なくとも一部にも設けられる点である。 The rotor 1 according to the second embodiment is different from the rotor 1 according to the first embodiment described above in that the release agent layer 50 is further provided at the interface between the resin layer 40A and the inter-coil connection conductor 23. It is also provided on at least a portion of the interface between the resin layer 40A and the feeder 25.

例えば、図11A及び図12に示されるように、離型剤層50は、樹脂層40Aとコイル間接続導体23との界面において当該コイル間接続導体23の表面を覆うように形成されている。また、離型剤層50は、樹脂層40Aとフィーダ25との界面において当該フィーダ25の表面を覆うように形成されている。例えば、図11Bに示されるように、離型剤層50は、フィーダ25の表面を覆うように形成されている。 For example, as shown in FIGS. 11A and 12, the release agent layer 50 is formed to cover the surface of the inter-coil connecting conductor 23 at the interface between the resin layer 40A and the inter-coil connecting conductor 23. Moreover, the mold release agent layer 50 is formed so as to cover the surface of the feeder 25 at the interface between the resin layer 40A and the feeder 25. For example, as shown in FIG. 11B, the release agent layer 50 is formed to cover the surface of the feeder 25.

これにより、離型剤層50は、コイル間接続導体23の表面と樹脂層40Aとの接着力を弱めるように又はコイル間接続導体23の表面が樹脂層40Aと接着しないように作用し、また、フィーダ25の表面と樹脂層40Aとの接着力を弱めるように又はフィーダ25の表面が樹脂層40Aと接着しないように作用する。つまり、コイル間接続導体23の表面およびフィーダ25の表面は、樹脂層40Aとの接着力が弱く、樹脂層40Aとの間に隙間を生じうる。 Thereby, the release agent layer 50 acts to weaken the adhesive force between the surface of the inter-coil connection conductor 23 and the resin layer 40A, or to prevent the surface of the inter-coil connection conductor 23 from adhering to the resin layer 40A, and , acts to weaken the adhesive force between the surface of the feeder 25 and the resin layer 40A, or to prevent the surface of the feeder 25 from adhering to the resin layer 40A. That is, the surface of the inter-coil connection conductor 23 and the surface of the feeder 25 have weak adhesion to the resin layer 40A, and a gap may occur between them and the resin layer 40A.

前述した第1実施形態の構成では、コイル間接続導体23およびフィーダ25と樹脂層40Aとがそれぞれ強固に固着されている一方で、超電導コイル20の表面は、樹脂層40Aとの接着力が弱く、樹脂層40Aとの間にわずかな隙間を生じる。このとき回転子1の回転によるトルクおよび遠心力が複合的に作用した場合に、超電導コイル20のみがこのわずかな隙間分だけ相対的に変位する可能性があるが、コイル間接続導体23およびフィーダ25は樹脂層40Aと強固に接着されているため、相対的変位がほぼゼロである。そのため、超電導コイル20とコイル間接続導体23との接続部およびフィーダ25との接続部に応力集中部が発生する可能性がある。 In the configuration of the first embodiment described above, while the inter-coil connection conductor 23 and the feeder 25 are firmly fixed to the resin layer 40A, the surface of the superconducting coil 20 has a weak adhesion to the resin layer 40A. , a slight gap is created between the resin layer 40A and the resin layer 40A. At this time, when the torque and centrifugal force due to the rotation of the rotor 1 act in a complex manner, only the superconducting coil 20 may be relatively displaced by this small gap, but the inter-coil connecting conductor 23 and the feeder 25 is firmly bonded to the resin layer 40A, so the relative displacement is almost zero. Therefore, stress concentration areas may occur at the connection between the superconducting coil 20 and the inter-coil connection conductor 23 and at the connection between the feeder 25 and the superconducting coil 20 .

これに対して第2の実施形態では、回転子1の回転によるトルクおよび遠心力が複合的に作用した場合に、超電導コイル20が樹脂層40Aとのわずかな隙間分だけ相対的に変位しても、コイル間接続導体23およびフィーダ25も追随して相対的に変位することが許されるため、超電導コイル20とコイル間接続導体23との接続部やフィーダ25との接続部における応力集中部の発生が抑制される。 On the other hand, in the second embodiment, when the torque and centrifugal force due to the rotation of the rotor 1 act in combination, the superconducting coil 20 is relatively displaced by a small gap with the resin layer 40A. In addition, since the inter-coil connecting conductor 23 and the feeder 25 are also allowed to follow and move relative to each other, stress concentration at the connection between the superconducting coil 20 and the inter-coil connecting conductor 23 and the connection with the feeder 25 is reduced. Occurrence is suppressed.

第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果が得られるほか、離型剤層50が樹脂層40Aと超電導コイル20との界面のみならず、樹脂層40Aとコイル間接続導体23との界面、および樹脂層40Aとフィーダ25との界面にも形成されていることから、超電導コイル20とコイル間接続導体23との接続部やフィーダ25との接続部における応力集中部の発生が抑制されるため、当該応力集中部に起因する超電導コイル20での応力集中部の発生を抑制することができ、超電導線材30に働く剥離応力による特性劣化をより抑制し、より健全性の保たれた超電導回転電機の回転子を提供することができる。 According to the second embodiment, in addition to obtaining the same effects as the first embodiment, the mold release agent layer 50 is formed not only at the interface between the resin layer 40A and the superconducting coil 20 but also at the connection between the resin layer 40A and the coil. Since it is also formed at the interface with the conductor 23 and the interface between the resin layer 40A and the feeder 25, stress concentration at the connection between the superconducting coil 20 and the inter-coil connection conductor 23 and the connection with the feeder 25 is reduced. Since the occurrence of stress concentration is suppressed, it is possible to suppress the occurrence of stress concentration in the superconducting coil 20 caused by the stress concentration, and to further suppress property deterioration due to peeling stress acting on the superconducting wire 30, thereby improving soundness. It is possible to provide a rotor of a superconducting rotating electrical machine that is maintained.

<第3の実施形態>
次に、第3の実施形態について説明する。以下では、第1及び第2の実施形態と共通する部分の説明を省略し、第1及び第2の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
<Third embodiment>
Next, a third embodiment will be described. In the following, description of parts common to the first and second embodiments will be omitted, and parts different from the first and second embodiments will be mainly described.

なお、第3の実施形態に係る超電導回転電機の回転子の基本的な構造については、図1~図3に示したものと同様となるため、その説明を省略する。 Note that the basic structure of the rotor of the superconducting rotating electric machine according to the third embodiment is the same as that shown in FIGS. 1 to 3, and therefore the description thereof will be omitted.

以下、図13及び図14を参照して、第3の実施形態の特徴的な部分を含む構造について説明する。 Hereinafter, a structure including characteristic parts of the third embodiment will be described with reference to FIGS. 13 and 14.

図13は、図3に示される構造をU方向から見たときの形状の第2の変形例(すなわち、図4に示される構造の第2の変形例)を示す矢視図である。図14は、図13に示される構造のX-X断面における断面形状の第2の変形例(すなわち、図5に示される構造の第2の変形例)を示す断面図である。 FIG. 13 is a view showing a second modification of the shape of the structure shown in FIG. 3 when viewed from the U direction (that is, a second modification of the structure shown in FIG. 4). FIG. 14 is a cross-sectional view showing a second modification of the cross-sectional shape of the structure shown in FIG. 13 (ie, a second modification of the structure shown in FIG. 5).

この第3の実施形態に係る回転子1が前述した第2の実施形態に係る回転子1と異なる点は、離型剤層50が、さらに、樹脂層40Aと伝熱部材26との界面の少なくとも一部にも設けられる点である。 The difference between the rotor 1 according to the third embodiment and the rotor 1 according to the second embodiment described above is that the release agent layer 50 is further provided at the interface between the resin layer 40A and the heat transfer member 26. This point is also provided at least in some parts.

例えば、図13及び図14に示されるように、離型剤層50は、樹脂層40Aと伝熱部材26との界面において当該伝熱部材26の表面を覆うように形成されている。 For example, as shown in FIGS. 13 and 14, the mold release agent layer 50 is formed to cover the surface of the heat transfer member 26 at the interface between the resin layer 40A and the heat transfer member 26.

これにより、離型剤層50は、伝熱部材26の表面と樹脂層40Aとの接着力を弱めるように又はコイル間接続導体23の表面が樹脂層40Aと接着しないように作用する。つまり、伝熱部材26の表面は、樹脂層40Aとの接着力が弱く、樹脂層40Aとの間に隙間を生じうる。 Thereby, the mold release agent layer 50 acts to weaken the adhesive force between the surface of the heat transfer member 26 and the resin layer 40A, or to prevent the surface of the inter-coil connection conductor 23 from adhering to the resin layer 40A. In other words, the surface of the heat transfer member 26 has a weak adhesive force with the resin layer 40A, and a gap may occur between the surface and the resin layer 40A.

前述した第2の実施形態の構成では、伝熱部材26と樹脂層40Aとがそれぞれ強固に固着されている一方で、超電導コイル20、コイル間接続導体23およびフィーダ25の各表面は、樹脂層40Aとの接着力が弱く、樹脂層40Aとの間にわずかな隙間を生じる。このとき回転子1の回転によるトルクおよび遠心力が複合的に作用した場合に、超電導コイル20、コイル間接続導体23およびフィーダ25はこのわずかな隙間分だけ相対的に変位する可能性があるが、伝熱部材26は樹脂層40Aと強固に接着されているため、相対的変位がほぼゼロである。そのため、超電導コイル20と伝熱部材26との接続部に応力集中部が発生する可能性がある。 In the configuration of the second embodiment described above, the heat transfer member 26 and the resin layer 40A are each firmly fixed, while the surfaces of the superconducting coil 20, the inter-coil connection conductor 23, and the feeder 25 are bonded to each other by the resin layer. The adhesive force with the resin layer 40A is weak, and a slight gap is created between the resin layer 40A and the resin layer 40A. At this time, when the torque and centrifugal force due to the rotation of the rotor 1 act in combination, the superconducting coil 20, inter-coil connecting conductor 23, and feeder 25 may be relatively displaced by this small gap. Since the heat transfer member 26 is firmly bonded to the resin layer 40A, the relative displacement is almost zero. Therefore, a stress concentration area may occur at the connection between the superconducting coil 20 and the heat transfer member 26.

これに対して第3の実施形態では、回転子1の回転によるトルクおよび遠心力が複合的に作用した場合に、超電導コイル20、コイル間接続導体23およびフィーダ25が樹脂層40Aのわずかな隙間分だけ相対的に変位しても、伝熱部材26も追随して相対的に変位することが許されるため、超電導コイル20と伝熱部材26との接続部における応力集中部の発生が抑制される。 On the other hand, in the third embodiment, when the torque and centrifugal force due to the rotation of the rotor 1 act in combination, the superconducting coil 20, the inter-coil connecting conductor 23, and the feeder 25 are removed by the slight gap between the resin layer 40A. Even if the heat transfer member 26 is relatively displaced by the same amount, the heat transfer member 26 is allowed to follow the relative displacement, so the occurrence of stress concentration at the connection between the superconducting coil 20 and the heat transfer member 26 is suppressed. Ru.

第3の実施形態によれば、第2の実施形態と同様の効果が得られるほか、離型剤層50が樹脂層40Aと伝熱部材26との界面にも形成されていることから、超電導コイル20と伝熱部材26との接続部における応力集中部の発生が抑制されるため、当該応力集中部に起因する超電導コイル20での応力集中部の発生を抑制することができ、超電導線材30に働く剥離応力による特性劣化をより抑制し、より健全性の保たれた超電導回転電機の回転子を提供することができる。 According to the third embodiment, in addition to obtaining the same effects as the second embodiment, since the mold release agent layer 50 is also formed at the interface between the resin layer 40A and the heat transfer member 26, superconducting Since the occurrence of a stress concentration part at the connection part between the coil 20 and the heat transfer member 26 is suppressed, the occurrence of a stress concentration part in the superconducting coil 20 due to the stress concentration part can be suppressed, and the superconducting wire 30 It is possible to further suppress characteristic deterioration due to peeling stress acting on the rotor of a superconducting rotating electrical machine and to maintain better soundness.

以上詳述したように、各実施形態によれば、超電導コイルに作用する応力による超電導線材の特性劣化を抑制することができる。 As described in detail above, according to each embodiment, it is possible to suppress deterioration of characteristics of the superconducting wire due to stress acting on the superconducting coil.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, changes, and combinations can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.

1…回転子、11…ロータコア、12…冷媒流路、13…巻線取付軸、14…サポートリング、15…トルクチューブ、16…真空容器、17…回転軸、18…軸受、20…超電導コイル、21…巻き枠、22…絶縁板、23…コイル間接続導体、24…コイル口出し電極、25…フィーダ、26…伝熱部材、27…絶縁テープ、30…高温超電導線材(超電導線材)、31…金属基板、32…中間層、33…酸化物超電導層、34…保護層、35…安定化層、40A,40B…樹脂層、50…離型剤層。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Rotor, 11... Rotor core, 12... Refrigerant flow path, 13... Winding attachment shaft, 14... Support ring, 15... Torque tube, 16... Vacuum container, 17... Rotating shaft, 18... Bearing, 20... Superconducting coil , 21... Winding frame, 22... Insulating plate, 23... Inter-coil connection conductor, 24... Coil lead-out electrode, 25... Feeder, 26... Heat transfer member, 27... Insulating tape, 30... High temperature superconducting wire (superconducting wire), 31 ...Metal substrate, 32... Intermediate layer, 33... Oxide superconducting layer, 34... Protective layer, 35... Stabilizing layer, 40A, 40B... Resin layer, 50... Mold release agent layer.

Claims (7)

ロータコアの周囲に配された巻線取付軸の各部に設けられる超電導コイルと、
少なくとも前記超電導コイルを含む各種の部材を機械的に固定する樹脂層と、
前記樹脂層と前記超電導コイルとの界面の少なくとも一部に設けられる離型剤層と、
を具備する、超電導回転電機の回転子。
Superconducting coils provided at each part of the winding mounting shaft arranged around the rotor core,
a resin layer that mechanically fixes various members including at least the superconducting coil;
a release agent layer provided on at least a portion of the interface between the resin layer and the superconducting coil;
A rotor for a superconducting rotating electrical machine, comprising:
前記離型剤層は、
前記超電導コイルの表面の少なくとも一部に対し、前記樹脂層との接着力を弱める又は前記樹脂層と接着しないようにする処理を施した層である、
請求項1に記載の超電導回転電機の回転子。
The release agent layer is
A layer in which at least a portion of the surface of the superconducting coil is treated to weaken the adhesive force with the resin layer or to prevent it from adhering to the resin layer.
A rotor for a superconducting rotating electric machine according to claim 1.
前記離型剤層は、
前記超電導コイルの表面の少なくとも一部に離型剤を接着又は塗布することで形成された層である、
請求項1に記載の超電導回転電機の回転子。
The release agent layer is
A layer formed by adhering or applying a release agent to at least a portion of the surface of the superconducting coil,
A rotor for a superconducting rotating electric machine according to claim 1.
前記各種の部材は、
各超電導コイルを電気的に直列接続するコイル間接続導体を含み、
前記離型剤層は、
前記樹脂層と前記コイル間接続導体との界面の少なくとも一部にも設けられる、
請求項1に記載の超電導回転電機の回転子。
The various members mentioned above are:
It includes an inter-coil connection conductor that electrically connects each superconducting coil in series,
The release agent layer is
Also provided on at least a part of the interface between the resin layer and the inter-coil connection conductor,
A rotor for a superconducting rotating electrical machine according to claim 1.
前記各種の部材は、
前記超電導コイルと機外とを電気的に接続するフィーダを含み、
前記離型剤層は、
前記樹脂層と前記フィーダとの界面の少なくとも一部にも設けられる、
請求項1に記載の超電導回転電機の回転子。
The various members mentioned above are:
including a feeder that electrically connects the superconducting coil and the outside of the machine,
The release agent layer is
Also provided at least part of the interface between the resin layer and the feeder,
A rotor for a superconducting rotating electric machine according to claim 1.
前記各種の部材は、
一端が前記超電導コイルに熱的に接続されるとともに、他端が前記巻線取付軸に熱的に接続される伝熱部材を含み、
前記離型剤層は、
前記樹脂層と前記伝熱部材との界面の少なくとも一部にも設けられる、
請求項1に記載の超電導回転電機の回転子。
The various members are:
a heat transfer member having one end thermally connected to the superconducting coil and the other end thermally connected to the winding attachment shaft;
The release agent layer is
Also provided at at least a part of the interface between the resin layer and the heat transfer member,
A rotor for a superconducting rotating electric machine according to claim 1.
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の超電導回転電機の回転子を用いて構成される、超電導回転電機。 A superconducting rotating electric machine configured using the rotor of the superconducting rotating electric machine according to any one of claims 1 to 6.
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