JP2543869B2 - 超電導回転子 - Google Patents
超電導回転子Info
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- JP2543869B2 JP2543869B2 JP62028105A JP2810587A JP2543869B2 JP 2543869 B2 JP2543869 B2 JP 2543869B2 JP 62028105 A JP62028105 A JP 62028105A JP 2810587 A JP2810587 A JP 2810587A JP 2543869 B2 JP2543869 B2 JP 2543869B2
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- rotor
- emergency exhaust
- superconducting
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
に液体ヘリウムを冷媒として4K程度の極低温に冷却しな
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
に液体ヘリウムを冷媒として4K程度の極低温に冷却しな
ければならない。
この液体ヘリウムは界磁巻線及びぞの支持母材を冷却
した後、各部の侵入熱あるいは発熱により気化し、ガス
ヘリウムとなる。このガスヘリウムは機械の定常運転時
においては、トルクチューブや電流リード等を冷却しつ
つ、ヘリウム給排装置により回収される。そしてこの時
のロータ内部のガスヘリウムの圧力は、ガスのポンピン
グ効果により例えば0.8ata程度に減圧された状態となっ
ている。
した後、各部の侵入熱あるいは発熱により気化し、ガス
ヘリウムとなる。このガスヘリウムは機械の定常運転時
においては、トルクチューブや電流リード等を冷却しつ
つ、ヘリウム給排装置により回収される。そしてこの時
のロータ内部のガスヘリウムの圧力は、ガスのポンピン
グ効果により例えば0.8ata程度に減圧された状態となっ
ている。
ところが、界磁巻線が、磁束、温度、電流等の上昇に
より常電導状態に転移した場合には、界磁巻線の発熱と
共に、その蒸発潜熱の小ささから、液体ヘリウムが急激
に気化し、膨張することになり、通常の回収ループでは
ガスヘリウムが短時間に回収しきれず、回転子内圧力が
上昇する。
より常電導状態に転移した場合には、界磁巻線の発熱と
共に、その蒸発潜熱の小ささから、液体ヘリウムが急激
に気化し、膨張することになり、通常の回収ループでは
ガスヘリウムが短時間に回収しきれず、回転子内圧力が
上昇する。
この急激な圧力上昇は、回転子端部に設けられた圧力
放出用の安全弁と、緊急排気管を通して大気中に放出さ
れる。
放出用の安全弁と、緊急排気管を通して大気中に放出さ
れる。
第２図は、従来の超電導回転子の緊急排気管付近の代
表的概略縦断面図を示すものである。同図に示す様に、
圧力上昇時には通常のガスヘリウム回収ループを介し、
図示しないヘリウム給排装置に設けた安全弁が開放され
る一方、緊急排気管（１）端部に設けた別の安全弁
（２）が開放され、機外の大気中にガスヘリウム（３）
が放出されることになる。したがって、ロータ内部は放
圧される。
表的概略縦断面図を示すものである。同図に示す様に、
圧力上昇時には通常のガスヘリウム回収ループを介し、
図示しないヘリウム給排装置に設けた安全弁が開放され
る一方、緊急排気管（１）端部に設けた別の安全弁
（２）が開放され、機外の大気中にガスヘリウム（３）
が放出されることになる。したがって、ロータ内部は放
圧される。
（発明が解決しようとする問題点） 第２図に示した様に、従来の緊急排気管（１）は、約
300Kの常温部と約4Kの極低温部を接続しているため、伝
導による侵入熱のみならず、ガスヘリウム（３）の自然
対流による侵入熱が大きいことが問題となる。
300Kの常温部と約4Kの極低温部を接続しているため、伝
導による侵入熱のみならず、ガスヘリウム（３）の自然
対流による侵入熱が大きいことが問題となる。
そこで、従来機では第２図に示した様に緊急排気管
（１）内に多数の細管要素（４）を配置（特開昭60−77
665号広報参照）し、ガスヘリウムの自然対流循環力を
抑制し、これによる低温部への侵入熱を制限していた。
尚（２）は安全弁、（３）はガスヘリウム、（3a）は液
体ヘリウム、（10）は回転軸中心線、（11）は真空部で
ある。
（１）内に多数の細管要素（４）を配置（特開昭60−77
665号広報参照）し、ガスヘリウムの自然対流循環力を
抑制し、これによる低温部への侵入熱を制限していた。
尚（２）は安全弁、（３）はガスヘリウム、（3a）は液
体ヘリウム、（10）は回転軸中心線、（11）は真空部で
ある。
しかしながら、細管要素（４）を配置しても高速心力
場に於ける対流となり、しかも遠心力方向に対してその
細管要素（４）が垂直に配置されるのでその影響は、通
常の重力場で垂直に置かれた管内自然対流に対してはる
かに大きくなることは理論的にも実験的にも周知であっ
て、根本的に自然対流による侵入熱を無視できる量に抑
制することは困難であった。
場に於ける対流となり、しかも遠心力方向に対してその
細管要素（４）が垂直に配置されるのでその影響は、通
常の重力場で垂直に置かれた管内自然対流に対してはる
かに大きくなることは理論的にも実験的にも周知であっ
て、根本的に自然対流による侵入熱を無視できる量に抑
制することは困難であった。
また、従来の他の手段として、緊急排気管の一部を回
転軸中心線近傍から外径側にかけてＵ字形に湾曲させる
（特開昭58−107060号公報参照）案もあるが、これによ
るとＵ字管部の温度が150K程度であって、更に低くする
ことが要望されていた。
転軸中心線近傍から外径側にかけてＵ字形に湾曲させる
（特開昭58−107060号公報参照）案もあるが、これによ
るとＵ字管部の温度が150K程度であって、更に低くする
ことが要望されていた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目
的は、超電導界磁巻線が常電導転移した際の回転子内部
の内圧の上昇を逃がす緊急排気管を有する超電導回転子
において、緊急排出管からの対流による侵入熱の低減
と、定常運転時の緊急排気管を介しての伝導入熱の低減
を図る構造を具備した効率の高い超電導回転子を提供す
ることにある。
的は、超電導界磁巻線が常電導転移した際の回転子内部
の内圧の上昇を逃がす緊急排気管を有する超電導回転子
において、緊急排出管からの対流による侵入熱の低減
と、定常運転時の緊急排気管を介しての伝導入熱の低減
を図る構造を具備した効率の高い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、液体ヘリウム
で冷却する超電導界磁巻線を有する回転子内部のガスヘ
リウム異常圧力上昇を安全弁を介して緊急排気する緊急
排気管を備えた超電導回転子において、緊急排気管の一
部を回転軸中心線近傍から外径側にかけてＵ字形に湾曲
させ、そのＵ字形湾曲部の底部をトルクチューブを、冷
却する熱交換器に接触させるとともに、前記緊急排気管
のＵ字形湾曲部の安全弁側に螺旋状の周回管を直列に設
ける。
で冷却する超電導界磁巻線を有する回転子内部のガスヘ
リウム異常圧力上昇を安全弁を介して緊急排気する緊急
排気管を備えた超電導回転子において、緊急排気管の一
部を回転軸中心線近傍から外径側にかけてＵ字形に湾曲
させ、そのＵ字形湾曲部の底部をトルクチューブを、冷
却する熱交換器に接触させるとともに、前記緊急排気管
のＵ字形湾曲部の安全弁側に螺旋状の周回管を直列に設
ける。
（作 用） この様に構成することによって、緊急排気管内の定常
運転時において、Ｕ字形に湾曲させた中間温度部は50〜
100K程度に下がり、この中間温度部と安全弁のある常温
部を連通する管内では、遠心力場と温度場の関係から、
自然対流は殆んど発生しない。
運転時において、Ｕ字形に湾曲させた中間温度部は50〜
100K程度に下がり、この中間温度部と安全弁のある常温
部を連通する管内では、遠心力場と温度場の関係から、
自然対流は殆んど発生しない。
すなわち、中間温度部は常に冷却されており、その領
域のガスヘリウム密度は常温部のそれに対して大きく、
遠心力の作用方向は回転子外径方向であるので自然対流
は基本的に発生しない。又、中間温度部と極低温部の間
の自然対流はわずかながら発生するが、従来に比べ大幅
にその循環力を低減でき、侵入熱の小さい緊急排気管を
有する超電導回転子を提供することができる。
域のガスヘリウム密度は常温部のそれに対して大きく、
遠心力の作用方向は回転子外径方向であるので自然対流
は基本的に発生しない。又、中間温度部と極低温部の間
の自然対流はわずかながら発生するが、従来に比べ大幅
にその循環力を低減でき、侵入熱の小さい緊急排気管を
有する超電導回転子を提供することができる。
（実施例） 以下、本発明の一実施例について、第１図を参照して
説明する。尚、従来例の第２図と同一部分には同一符号
を付して説明を省略する。
説明する。尚、従来例の第２図と同一部分には同一符号
を付して説明を省略する。
第１図において、緊急排気管（１）は極低温部（12）
および常温部（13）では、回転軸中心線（10）又はその
近傍に位置し、その中間温度部（14）で外径側にかけて
Ｕ字形の湾曲部（５）を有している。湾曲部（５）の底
部はトルクチューブ（６）を冷却する熱交換器（７）に
接触させておく。そして、中間温度部（14）と常温部
（13）間にら旋状の周回管（８）を直列に設ける。
および常温部（13）では、回転軸中心線（10）又はその
近傍に位置し、その中間温度部（14）で外径側にかけて
Ｕ字形の湾曲部（５）を有している。湾曲部（５）の底
部はトルクチューブ（６）を冷却する熱交換器（７）に
接触させておく。そして、中間温度部（14）と常温部
（13）間にら旋状の周回管（８）を直列に設ける。
このように構成することによって、ら旋状の周回管
（８）が緊急排気管（１）の長さを延長させるので定常
運転時の緊急排気管（１）を介しての伝導入熱を低減さ
せることができ、緊急排気管（１）内の定常運転時にお
いては、湾曲部（５）の底部が熱交換器（７）によって
冷却されるので、極低温部（12）と常温部（13）に対し
て50K程度の中間温度部（14）となる。中間温度部（1
4）は常に冷却されており、その領域のガスヘリウム密
度は常温部（13）のそれに対して大きく、遠心力の作用
方向は回転子外径方向であるので自然対流は基本的に発
生しない。又、中間温度部（14）と極低温部（12）の間
の自然対流はわずかながら発生するが、従来に比べ大幅
にその循環力を低減でき、侵入熱の小さい緊急排気管と
なる。そして回転子内部の異常圧力上昇があった時は、
前記遠心力は無視できるので、安全弁（２）が開放さ
れ、緊急排気を妨げることが無い。従って侵入熱が小さ
く、損失の少ない緊急排気管を有する高効率の超電導回
転子を提供することができる。
（８）が緊急排気管（１）の長さを延長させるので定常
運転時の緊急排気管（１）を介しての伝導入熱を低減さ
せることができ、緊急排気管（１）内の定常運転時にお
いては、湾曲部（５）の底部が熱交換器（７）によって
冷却されるので、極低温部（12）と常温部（13）に対し
て50K程度の中間温度部（14）となる。中間温度部（1
4）は常に冷却されており、その領域のガスヘリウム密
度は常温部（13）のそれに対して大きく、遠心力の作用
方向は回転子外径方向であるので自然対流は基本的に発
生しない。又、中間温度部（14）と極低温部（12）の間
の自然対流はわずかながら発生するが、従来に比べ大幅
にその循環力を低減でき、侵入熱の小さい緊急排気管と
なる。そして回転子内部の異常圧力上昇があった時は、
前記遠心力は無視できるので、安全弁（２）が開放さ
れ、緊急排気を妨げることが無い。従って侵入熱が小さ
く、損失の少ない緊急排気管を有する高効率の超電導回
転子を提供することができる。
〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、定常運転時の
低温ガスヘリウムの対流現象が抑制されるので、対流に
よる伝熱が従来の超伝導回転子よりも小さくなり、高効
率の超電導回転子を提供することができる。
低温ガスヘリウムの対流現象が抑制されるので、対流に
よる伝熱が従来の超伝導回転子よりも小さくなり、高効
率の超電導回転子を提供することができる。
第１図は本発明の一実施例の要部を示す縦断面図、第２
図は従来例の要部を示す縦断面図である。 １……緊急排気管、２……安全弁、 ３……ガスヘリウム、５……湾曲部、 ６……トルクチェーブ、７……熱交換器、 ８……周回管、10……回転軸中心線。
図は従来例の要部を示す縦断面図である。 １……緊急排気管、２……安全弁、 ３……ガスヘリウム、５……湾曲部、 ６……トルクチェーブ、７……熱交換器、 ８……周回管、10……回転軸中心線。
Claims (1)
- 【請求項１】液体ヘリウムで冷却する超電導界磁巻線を
有する回転子内部のガスヘリウム異常圧力上昇を安全弁
を介して緊急排気する緊急排気管を備えた超電導回転子
において、緊急排気管の一部を回転中心線近傍から外径
側にかけてＵ字形に湾曲させ、そのＵ字形湾曲部の底部
を、トルクチューブを冷却する熱交換器に接触させると
ともに、前記緊急排気管のＵ字形湾曲部の安全弁側に螺
旋状の周回管を直列に設けたことを特徴とする超電導回
転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62028105A JP2543869B2 (ja) | 1987-02-12 | 1987-02-12 | 超電導回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62028105A JP2543869B2 (ja) | 1987-02-12 | 1987-02-12 | 超電導回転子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63198574A JPS63198574A (ja) | 1988-08-17 |
| JP2543869B2 true JP2543869B2 (ja) | 1996-10-16 |
Family
ID=12239530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62028105A Expired - Fee Related JP2543869B2 (ja) | 1987-02-12 | 1987-02-12 | 超電導回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2543869B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2389983B1 (en) | 2005-11-18 | 2016-05-25 | Mevion Medical Systems, Inc. | Charged particle radiation therapy |
| ES2675349T3 (es) * | 2012-03-06 | 2018-07-10 | Tesla Engineering Limited | Criostatos con varias orientaciones |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58107060A (ja) * | 1981-12-18 | 1983-06-25 | Fuji Electric Co Ltd | 緊急放圧装置つき超電導回転子 |
-
1987
- 1987-02-12 JP JP62028105A patent/JP2543869B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63198574A (ja) | 1988-08-17 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |