JP2529963B2 - 超電導回転子 - Google Patents
超電導回転子Info
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- JP2529963B2 JP2529963B2 JP62070166A JP7016687A JP2529963B2 JP 2529963 B2 JP2529963 B2 JP 2529963B2 JP 62070166 A JP62070166 A JP 62070166A JP 7016687 A JP7016687 A JP 7016687A JP 2529963 B2 JP2529963 B2 JP 2529963B2
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- superconducting rotor
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- helium
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は回転電機の超電導回転子に関する。
（従来の技術） 最近、超電導線を回転界磁巻線として利用したいわゆ
る超電導回転子を備えた発電機が開発されている。超電
導線を用いた界磁巻線は、その超電導性を維持するため
4K程度の極低温に冷却しなければならず、そのために冷
却媒体として液体ヘリウムを用いている。そして界磁巻
線に通電する電流リードも、界磁巻線への侵入熱を少な
くするために冷却しなければならない。
る超電導回転子を備えた発電機が開発されている。超電
導線を用いた界磁巻線は、その超電導性を維持するため
4K程度の極低温に冷却しなければならず、そのために冷
却媒体として液体ヘリウムを用いている。そして界磁巻
線に通電する電流リードも、界磁巻線への侵入熱を少な
くするために冷却しなければならない。
そこで従来は界磁巻線を含む低温回転子を冷却した
後、伝導伝熱や放射伝熱などの侵入熱により液体ヘリウ
ムは気化し、ガスヘリウムとなる。そのガスヘリウムは
単に回収されるのではなく、トルクチューブや電流リー
ドなど熱伝導による低温回転子への侵入熱を抑制するた
めに、これらの部材を冷却する媒体として有効に利用さ
れつつ（An Approach to Optimal Design of Supercond
ucting Generator Rotor;K.Sato,et.al,IEEE/PES,1985,
（85SM 334−８）参照）回収される。
後、伝導伝熱や放射伝熱などの侵入熱により液体ヘリウ
ムは気化し、ガスヘリウムとなる。そのガスヘリウムは
単に回収されるのではなく、トルクチューブや電流リー
ドなど熱伝導による低温回転子への侵入熱を抑制するた
めに、これらの部材を冷却する媒体として有効に利用さ
れつつ（An Approach to Optimal Design of Supercond
ucting Generator Rotor;K.Sato,et.al,IEEE/PES,1985,
（85SM 334−８）参照）回収される。
この従来の超電導発電機は、発電機の内部リアクタン
スが小さいために励磁制御を行わなくとも十分に安定度
が高い。したがって、とくに高い界磁電圧を加えること
なく、通常の超電導静止マグネットと同等の印加電圧で
運転でき、ガスヘリウム雰囲気での界磁電圧による絶縁
破壊が生じることはなかった。
スが小さいために励磁制御を行わなくとも十分に安定度
が高い。したがって、とくに高い界磁電圧を加えること
なく、通常の超電導静止マグネットと同等の印加電圧で
運転でき、ガスヘリウム雰囲気での界磁電圧による絶縁
破壊が生じることはなかった。
第６図は、従来の超電導回転子電流リード常温側の接
続導体付近の代表的概略縦断面図を示すものである。同
図に示すように、絶縁物（１）で絶縁された電流リード
（２）の内部の冷却パス（３）を低温ガスヘリウムが図
中の矢印の方向に流れ、電流リード（２）を冷却する。
さらに、電流リード端部のガスヘリウム排出孔（2a）を
出たガスヘリウムは接続導体（４）を冷却し、ヘリウム
トランスファーカップリング（図示せず）に連通する流
路（５）へと導かれ、回収される構造となっている。な
お、（4a）は接続スタッド、（4b）は接続バー、（1a）
〜（1d）は絶縁物、（６）は空間、（７）はスリップリ
ング、（８）は冷媒給排管である。
続導体付近の代表的概略縦断面図を示すものである。同
図に示すように、絶縁物（１）で絶縁された電流リード
（２）の内部の冷却パス（３）を低温ガスヘリウムが図
中の矢印の方向に流れ、電流リード（２）を冷却する。
さらに、電流リード端部のガスヘリウム排出孔（2a）を
出たガスヘリウムは接続導体（４）を冷却し、ヘリウム
トランスファーカップリング（図示せず）に連通する流
路（５）へと導かれ、回収される構造となっている。な
お、（4a）は接続スタッド、（4b）は接続バー、（1a）
〜（1d）は絶縁物、（６）は空間、（７）はスリップリ
ング、（８）は冷媒給排管である。
従来の超電導回転子では、前述したように、界磁電圧
が高々10V程度であったので、絶縁の施されていない接
続導体（４）の周囲の空間（６）に冷媒であるガスヘリ
ウムが流れても、絶縁破壊は生じなかった。因みに、ガ
スヘリウム雰囲気中に於ける耐圧を第５図に示す。（電
気学会技術報（II部）第93高最近の超電導材料とその冷
却技術より引用） ところで、超電導発電機では励磁制御を行わなくと
も、安定度は十分に高いが、励磁制御を行うことによ
り、この利点をさらに拡大しようとする試みが、近年な
されている。
が高々10V程度であったので、絶縁の施されていない接
続導体（４）の周囲の空間（６）に冷媒であるガスヘリ
ウムが流れても、絶縁破壊は生じなかった。因みに、ガ
スヘリウム雰囲気中に於ける耐圧を第５図に示す。（電
気学会技術報（II部）第93高最近の超電導材料とその冷
却技術より引用） ところで、超電導発電機では励磁制御を行わなくと
も、安定度は十分に高いが、励磁制御を行うことによ
り、この利点をさらに拡大しようとする試みが、近年な
されている。
（発明が解決しようとする問題点） その場合、界磁電流を急激に変化させる必要があるた
め、スリップリングに加える端子電圧は数Ｋ〜数10KVの
オーダに達する。したがって、第５図から明らかな様
に、回収されるガスヘリウム雰囲気中（200〜300K）で
は絶縁破壊を生ずる。そこで、この絶縁破壊を起こさな
いようにする必要がある。
め、スリップリングに加える端子電圧は数Ｋ〜数10KVの
オーダに達する。したがって、第５図から明らかな様
に、回収されるガスヘリウム雰囲気中（200〜300K）で
は絶縁破壊を生ずる。そこで、この絶縁破壊を起こさな
いようにする必要がある。
本発明は、上記事情に鑑みて成されたもので、その目
的は電流リードを低温ガスヘリウムで冷却する超電導回
転子に於いて、速応励磁などにより電流リードに例え
ば、数Ｋ〜数10KVの高い印加電圧を加える場合でも絶縁
破壊が生じない安全な電流リードを具備した超電導回転
子を提供することにある。
的は電流リードを低温ガスヘリウムで冷却する超電導回
転子に於いて、速応励磁などにより電流リードに例え
ば、数Ｋ〜数10KVの高い印加電圧を加える場合でも絶縁
破壊が生じない安全な電流リードを具備した超電導回転
子を提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、300K以下の低
温ガスヘリウムにより電流リードを冷却する超電導回転
子において、電流リードの常温側のガスヘリウム排出孔
と、その下流側のヘリウムトランスファーカップリング
に連通する170K程度の低温に耐える電気的絶縁物製の連
通管およびその連通管端に接続する同様材質の容器とを
備え、前記連通管と容器の周囲のシャフトとの間隙にエ
ポキシレジンやシリコーンラバー等の絶縁混和物を充填
する。
温ガスヘリウムにより電流リードを冷却する超電導回転
子において、電流リードの常温側のガスヘリウム排出孔
と、その下流側のヘリウムトランスファーカップリング
に連通する170K程度の低温に耐える電気的絶縁物製の連
通管およびその連通管端に接続する同様材質の容器とを
備え、前記連通管と容器の周囲のシャフトとの間隙にエ
ポキシレジンやシリコーンラバー等の絶縁混和物を充填
する。
（作 用） これにより、数Ｋ〜数10KVの高い界磁電圧でも絶縁破
壊が発生せず、系統安定度の高い超電導発電機の即応励
磁制御が可能となり、また万一連通管が破損しても、絶
縁混和物がカバーするのでガスヘリウムが連通管外に漏
洩することがなく、信頼性が高くなる。
壊が発生せず、系統安定度の高い超電導発電機の即応励
磁制御が可能となり、また万一連通管が破損しても、絶
縁混和物がカバーするのでガスヘリウムが連通管外に漏
洩することがなく、信頼性が高くなる。
（発明の実施例） 実施例１ 第１図は、本発明の第１の実施例の縦断面図を示すも
ので、第６図に示した従来例と同一部分には同一符号を
付して説明を省略する。第１図に於いて電流リード
（２）のガスヘリウム排出孔（2a）に電気的絶縁性が高
く、170k程度の低温に絶える材質（例えばテフロン（商
品名）、セラミックスなど）による直線上の連通管（1
0）を接続し、その下流側をヘリウムトランスファーカ
ップリング（図示せず）に連通する部分に連通管（10）
と同様材質の環状の容器（11）に接続する。そして、連
通管（10）と容器（11）の周囲のシャフト（13）との間
隙にエポキシレジンやシリコーンラバー等の絶縁混和物
（16）を密に充填する。なお、（17）は界磁巻線であり
（18）は低温回転子である。
ので、第６図に示した従来例と同一部分には同一符号を
付して説明を省略する。第１図に於いて電流リード
（２）のガスヘリウム排出孔（2a）に電気的絶縁性が高
く、170k程度の低温に絶える材質（例えばテフロン（商
品名）、セラミックスなど）による直線上の連通管（1
0）を接続し、その下流側をヘリウムトランスファーカ
ップリング（図示せず）に連通する部分に連通管（10）
と同様材質の環状の容器（11）に接続する。そして、連
通管（10）と容器（11）の周囲のシャフト（13）との間
隙にエポキシレジンやシリコーンラバー等の絶縁混和物
（16）を密に充填する。なお、（17）は界磁巻線であり
（18）は低温回転子である。
次に上記実施例１の作用を説明する。
回転子内で気化した低温のガスヘリウムは電流リード
（２）を冷却した後、電気絶縁物性の連通管（10）と容
器（11）内を経由、通過し図中の矢印の方向に流れる。
したがって、高印加電圧に対して電流リード（２）ある
いは接続導体（４）からシャフト（13）（アース）に放
電（絶縁破壊）することはない。そして連通管（10）と
容器（11）の周囲のシャフト（13）との間隙にエポキシ
レジンやシリコーンラバー等の絶縁混和物（16）を密に
充填してあるから、連通管と容器の遠心力を支持すると
共に、数Ｋ〜数10KVの高い界磁電圧でも絶縁破壊が発生
せず、例えば従来の系統安定度の高い超電導発電機の即
応励磁制御が可能となり、また万一連通管が破損して
も、絶縁混和物がカバーするのでガスヘリウムが連通管
外に漏洩することがなく、信頼性が高くなる。
（２）を冷却した後、電気絶縁物性の連通管（10）と容
器（11）内を経由、通過し図中の矢印の方向に流れる。
したがって、高印加電圧に対して電流リード（２）ある
いは接続導体（４）からシャフト（13）（アース）に放
電（絶縁破壊）することはない。そして連通管（10）と
容器（11）の周囲のシャフト（13）との間隙にエポキシ
レジンやシリコーンラバー等の絶縁混和物（16）を密に
充填してあるから、連通管と容器の遠心力を支持すると
共に、数Ｋ〜数10KVの高い界磁電圧でも絶縁破壊が発生
せず、例えば従来の系統安定度の高い超電導発電機の即
応励磁制御が可能となり、また万一連通管が破損して
も、絶縁混和物がカバーするのでガスヘリウムが連通管
外に漏洩することがなく、信頼性が高くなる。
実施例２ 第２図に第２の実施例の要部を示す。これは連通管
（10）を非直線状にしたもので、他は第１図に示した実
施例１の通りである。
（10）を非直線状にしたもので、他は第１図に示した実
施例１の通りである。
ここで非直線状の連通管とは、ガスヘリウム排出孔と
ヘリウムトランスファーカップリングの間を直線状に連
通する管でなく、例えばらせん状に巻いた管、あるいは
蛇行した管等の管の有効パス（直線換算距離）を直線よ
り長くしたものをいう。このように、有効パスを長くす
ることにより、ガスヘリウムの有効絶縁距離が延びるた
め、ガスヘリウム排出孔とヘリウムトランスファーカッ
プリングの距離が同じであっても直線的に連結した連通
管に比べ絶縁破壊電圧が高くなる。第４図は一例として
らせん状に巻いたテフロン（商品名）製のチューブにガ
スヘリウムを流した際のチューブ長と破壊電圧の関係
を、直線状のチューブと比較したもの（昭和61年電気学
会全国大会No.176）を示すが、電極間距離が一定であっ
ても、チューブ長が長くなると共に、絶縁破壊電圧が上
がることが分かる。従って非直線状の連通管は限られた
空間の中で有効パスを可能な限り長くすることが望まし
い。
ヘリウムトランスファーカップリングの間を直線状に連
通する管でなく、例えばらせん状に巻いた管、あるいは
蛇行した管等の管の有効パス（直線換算距離）を直線よ
り長くしたものをいう。このように、有効パスを長くす
ることにより、ガスヘリウムの有効絶縁距離が延びるた
め、ガスヘリウム排出孔とヘリウムトランスファーカッ
プリングの距離が同じであっても直線的に連結した連通
管に比べ絶縁破壊電圧が高くなる。第４図は一例として
らせん状に巻いたテフロン（商品名）製のチューブにガ
スヘリウムを流した際のチューブ長と破壊電圧の関係
を、直線状のチューブと比較したもの（昭和61年電気学
会全国大会No.176）を示すが、電極間距離が一定であっ
ても、チューブ長が長くなると共に、絶縁破壊電圧が上
がることが分かる。従って非直線状の連通管は限られた
空間の中で有効パスを可能な限り長くすることが望まし
い。
上述した実施例２の構造によれば、絶縁破壊電圧のひ
くいガスヘリウムの通る流路は連通管を直線状に配置し
た場合より長くなり、絶縁破壊電圧が上がるため、印加
電圧が高くなっても電流リード（２）あるいは接続導体
（４）から接地部に絶縁破壊することはない。他の作用
効果は実施例１と同様である。
くいガスヘリウムの通る流路は連通管を直線状に配置し
た場合より長くなり、絶縁破壊電圧が上がるため、印加
電圧が高くなっても電流リード（２）あるいは接続導体
（４）から接地部に絶縁破壊することはない。他の作用
効果は実施例１と同様である。
実施例３ 第３図に第３の実施例を示す。これは、らせん状の連
通管（10）をスペーサ（15）で支持したもので、他は実
施例２と同様である。
通管（10）をスペーサ（15）で支持したもので、他は実
施例２と同様である。
このようにすると連通管（10）の遠心力をスペーサ
（15）が支持するので、実施例２より、さらに信頼性が
高くなる。
（15）が支持するので、実施例２より、さらに信頼性が
高くなる。
以上説明したように本発明によれば、絶縁物製の連通
管と容器の遠心力を絶縁混和物が支持すると共に、数Ｋ
〜数10KVの高い界磁電圧でも絶縁破壊が発生せず、系統
安定度の高い超電導発電機の即応励磁制御が可能とな
り、また万一連通管が破損しても、絶縁混和物がカバー
するのでガスヘリウムが連通管外に漏洩することがな
く、信頼性が高い超電導回転子を提供できる。
管と容器の遠心力を絶縁混和物が支持すると共に、数Ｋ
〜数10KVの高い界磁電圧でも絶縁破壊が発生せず、系統
安定度の高い超電導発電機の即応励磁制御が可能とな
り、また万一連通管が破損しても、絶縁混和物がカバー
するのでガスヘリウムが連通管外に漏洩することがな
く、信頼性が高い超電導回転子を提供できる。
第１図ないし第３図は本発明の超電導回転子の第１ない
し第３の実施例を示す要部縦断面図、第４図（Ａ）は連
通管が直線状試料の場合を示す模式図、第４図（Ｂ）は
連通管がコイル状試料の場合を示す模式図、第４図
（Ｃ）は第４図（Ａ），（Ｂ）で示す試料に対するガス
ヘリウムの流路長と絶縁破壊電圧の関係を示す曲線図、
第５図はガスヘリウムとガス窒素の破壊電圧−温度特性
を示す曲線図、第６図は従来例を示す要部縦断面図であ
る。 ２……電流リード、2a……ガスヘリウム排出孔、 10……絶縁物製の連通管、 11……トランスファーカップリング側ヘリウム流路であ
る容器、 13……シャフト、16……絶縁混和物。
し第３の実施例を示す要部縦断面図、第４図（Ａ）は連
通管が直線状試料の場合を示す模式図、第４図（Ｂ）は
連通管がコイル状試料の場合を示す模式図、第４図
（Ｃ）は第４図（Ａ），（Ｂ）で示す試料に対するガス
ヘリウムの流路長と絶縁破壊電圧の関係を示す曲線図、
第５図はガスヘリウムとガス窒素の破壊電圧−温度特性
を示す曲線図、第６図は従来例を示す要部縦断面図であ
る。 ２……電流リード、2a……ガスヘリウム排出孔、 10……絶縁物製の連通管、 11……トランスファーカップリング側ヘリウム流路であ
る容器、 13……シャフト、16……絶縁混和物。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三井 久安 神奈川県横浜市鶴見区末広町２―４ 株 式会社東芝京浜事業所内 (56)参考文献 特開 昭53−54717（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−56373（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−47781（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−67105（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】300K以下の低温ガスヘリウムにより電流リ
ードを冷却する超電導回転子において、電流リードの常
温側のガスヘリウム排出孔と、その下流側のヘリウムト
ランスファーカップリングに連通する170K程度の低温に
耐える電気的絶縁物製の連通管およびその連通管端に接
続する同様材質の容器とを備え、前記連通管と容器の周
囲のシャフトとの間隙にエポキシレジンやシリコーンラ
バー等の絶縁混和物を充填したことを特徴とする超電導
回転子。 - 【請求項２】連通管は直線状にしたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の超電導回転子。 - 【請求項３】連通管は非直線状にしたことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の超電導回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62070166A JP2529963B2 (ja) | 1986-07-03 | 1987-03-26 | 超電導回転子 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61-155064 | 1986-07-03 | ||
| JP15506486 | 1986-07-03 | ||
| JP62070166A JP2529963B2 (ja) | 1986-07-03 | 1987-03-26 | 超電導回転子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63302758A JPS63302758A (ja) | 1988-12-09 |
| JP2529963B2 true JP2529963B2 (ja) | 1996-09-04 |
Family
ID=26411324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62070166A Expired - Lifetime JP2529963B2 (ja) | 1986-07-03 | 1987-03-26 | 超電導回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2529963B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2369722A1 (fr) * | 1976-10-28 | 1978-05-26 | Alsthom Atlantique | Dispositif d'amenee de courant pour machine electrique tournante supraconductrice |
| JPS5667105A (en) * | 1979-11-06 | 1981-06-06 | Tokyo Shibaura Electric Co | High withstand voltage superconductor |
| JPS5856373A (ja) * | 1981-09-30 | 1983-04-04 | Toshiba Corp | リ−ド線取出し装置 |
| JPS5947781A (ja) * | 1982-09-10 | 1984-03-17 | Toshiba Corp | 電流導入端子 |
-
1987
- 1987-03-26 JP JP62070166A patent/JP2529963B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63302758A (ja) | 1988-12-09 |
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