JP2588641B2 - 超電導回転電機の回転子 - Google Patents

超電導回転電機の回転子

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JP2588641B2 JP3057580A JP5758091A JP2588641B2 JP 2588641 B2 JP2588641 B2 JP 2588641B2 JP 3057580 A JP3057580 A JP 3057580A JP 5758091 A JP5758091 A JP 5758091A JP 2588641 B2 JP2588641 B2 JP 2588641B2
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嘉延 中村
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    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting 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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、超電導回転電機の回
転子に関し、特に回転子における超電導界磁コイルに電
流を供給する電流リードを収納する内部配管の支持構造
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は例えば特開昭57ー166888
号公報に示された従来の超電導回転電機の回転子の構造
を示す断面図である。図において、1は両端を駆動側端
部軸2のフランジ部2aおよび反駆動側端部軸3のフラ
ンジ部3aに固定された中空のトルクチューブ、4はト
ルクチューブ1の中央部に形成された中空のコイル取付
軸、5はコイル取付軸4に巻回固定された超電導界磁コ
イルである。このコイル取付軸4の外周部にはヘリウム
外筒6が配設され、コイル取付軸4の両側面部のそれぞ
れには端板としてのヘリウム端板7が配設され、冷媒の
液溜め部である液体ヘリウムの液溜め部8を形成してい
る。9は両端を駆動側端部軸2のフランジ部2aおよび
反駆動側端部軸3のフランジ部3aに固着して、トルク
チューブ1とコイル取付軸4とを包囲して配設された常
温ダンパ、10はコイル取付軸4と常温ダンパ9との間
に配設された低温ダンパ、11は駆動側端部軸2および
反駆動側端部軸3を軸支する軸受、12はトルクチュー
ブ1に形成あるいは配置された熱交換器、13はコイル
取付軸4の両側面部の外側のトルクチューブ1内に設け
られた側部輻射シールド、14は真空部である。
【0003】15は反駆動側端部軸3に設けられた界磁
電流供給用のスリップリング、16はヘリウム端板7を
貫通し、超電導界磁コイル5とスリップリング15とを
電気的に接続する電流リード、16aは電流リード16
を収納するパイプとしての電流リード管である。17は
反駆動側端部軸3の軸端に取り付けられたヘリウム給排
装置、18は液体ヘリウムの液溜め部8とヘリウム給排
装置17とを連通する液体ヘリウム供給管、19は液体
ヘリウムの液溜め部8と熱交換器12とを連通するヘリ
ウム配管、20は熱交換器12とヘリウム給排装置17
とを連通するガスヘリウム排出管、21は電流リード管
16aとヘリウム給排装置17とを連通するガスヘリウ
ム排出管である。
【0004】つぎに、従来の超電導回転電機の回転子の
動作について説明する。まづ、冷媒である液体ヘリウム
が、ヘリウム給排装置17からヘリウム供給管18を介
して液体ヘリウムの液溜め部8に供給される。超電導界
磁コイル5は、液体ヘリウムの液溜め部8内の液体ヘリ
ウムにより極低温に冷却され、電気抵抗が零の状態とな
る。液体ヘリウムの液溜め部8内の液体ヘリウムは、ト
ルクチューブ1からの熱伝導により侵入する熱および低
温ダンパ10からの輻射により侵入する熱等により蒸発
し、気体となったヘリウムがヘリウム配管19を介して
熱交換器12に一旦導かれ、駆動側端部軸2および反駆
動側端部軸3からトルクチューブ1に侵入する熱の大部
分を吸収した後、ガスヘリウム排出管20を通ってヘリ
ウム給排装置17から機外に排出される。また、電流リ
ード16はスリップリング15との接続箇所で常温部に
接しており、さらに電流リード16自体が銅で構成され
通電によるジュール熱を発生することから、電流リード
16から液体ヘリウムの液溜め部8に熱が侵入する。こ
の電流リード16からの侵入熱により蒸発した気体のヘ
リウムは、電流リード管16a内を流れ、電流リード1
6を冷却しながらガスヘリウム排出管21を通ってヘリ
ウム給排装置17から機外に排出される。つぎに、スリ
ップリング15から電流リード16を介して超電導界磁
コイル5に界磁電流を供給し、超電導界磁コイル5を励
磁する。超電導界磁コイル5は、電気抵抗が零の状態と
なっているので、励磁損失がなく、強力な磁界を発生
し、固定子(図示せず)に交流電力を発生させる。
【0005】このように、この超電導界磁コイル5を極
低温に冷却、保持するために、液体ヘリウムの液溜め部
8に液体ヘリウムを供給する一方、回転子内部を真空部
14により高真空に保つとともに、極低温の超電導界磁
コイル5とコイル取付軸4とに回転トルクを伝えるトル
クチューブ1を薄肉円筒とし、かつ熱交換器12を設
け、液体ヘリウムの液溜め部8からヘリウム配管19、
熱交換器12、ガスヘリウム排出管20およびヘリウム
給排装置17を経て低温の気体ヘリウムを流すことによ
り、トルクチューブ1を通じて極低温部に侵入する熱を
極力減らしている。さらに、側部輻射シールド13が、
側面からの輻射により侵入する熱を低減している。ま
た、常温ダンパ9および低温ダンパ10は、固定子から
の高調波磁界をシールドし、超電導界磁コイル5を保護
するとともに、電力系統の擾乱による回転子振動を減衰
させる機能を有し、さらに常温ダンパ9は真空外筒とし
ての機能、低温ダンパ10はヘリウム貯液部8への輻射
シールドとしての機能をも兼ね備えている。
【0006】ここで、図2に示す従来の超電導回転電機
の回転子における電流リード16の支持構造について、
図3および図4に基づいて説明する。電流リード16
は、電流リード管16aとの短絡を防止するために絶縁
物16bで被覆され、オーステナイト系のステンレス鋼
等の低温脆性のない金属で形成されたパイプである電流
リード管16a内に収納されている。この電流リード管
16aはヘリウム端板7を貫通する貫通部のシール溶接
部22でヘリウム端板7に直接シール溶接され、液体ヘ
リウムの液溜め部8の気密性を保持している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の超電導回転電機
の回転子は以上のように構成されているので、電流リー
ド管16aとヘリウム端板7とをシール溶接する際に、
シール溶接の熱により電流リード16を被覆する絶縁物
16bが劣化するという課題があった。この発明は、上
記のような課題を解決するためになされたもので、冷媒
の液溜め部の気密性を保持するとともに、電流リードを
被覆する絶縁物が劣化することなく、確実にパイプを端
板にシール溶接できる超電導回転電機の回転子を得るこ
とを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明に係る超電導回
転電機の回転子は、絶縁物で被覆された電流リードをパ
イプ内に収納する前にパイプ外周面とシール溶接する第
1の溶接部と、電流リードを収納した後端板とシール溶
接する第2の溶接部とを有する厚肉リング状継手を介し
て端板にパイプを固着するものである。
【0009】
【作用】この発明においては、厚肉リング状継手の第2
の溶接部の厚みにより、電流リードを被覆する絶縁物に
対する端板と厚肉リング状継手とのシール溶接にともな
う熱の影響を低減する。
【0010】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図1はこの発明による超電導回転電機の回転子の一
実施例を示す要部拡大断面図であり、図において図3お
よび図4に示した従来の超電導回転電機の回転子と同一
または相当部分には同一符号を付し、その説明を省略す
る。図において、23は厚肉リング状継手であり、この
厚肉リング状継手23には両端部に肉厚の薄い第1の溶
接部23aと、中央部に肉厚の厚い第2の溶接部23b
とが形成されている。つぎに、電流リード16の取り付
けについて説明する。まづ、電流リード管16aに厚肉
リング状継手23を挿入し、電流リード管16aの外周
面に厚肉リング状継手23の第1の溶接部23aをシー
ル溶接する。この電流リード管16aと厚肉リング状継
手23とはシール溶接部24で気密性を保持された状態
で一体化される。つぎに、絶縁物16bで被覆された電
流リード16をこの電流リード管16a内に収納する。
さらに、電流リード管16aをヘリウム端板7に貫通さ
せ、電流リード16の一端を超電導界磁コイル5に接続
させる。その後、電流リード管16aと一体化された厚
肉リング状継手23の第2の溶接部23bとヘリウム端
板7とをシール溶接することにより、厚肉リング状継手
23とヘリウム端板7とはシール溶接部25で気密性を
保持され、液体ヘリウムの液溜め部8の気密性が保持さ
れる。
【0011】このように、上記実施例では、電流リード
16を電流リード管16aに収納する前に、厚肉リング
状継手23の第1の溶接部23aを電流リード管16a
の外周面にシール溶接しており、また厚肉リング継手2
3の第2の溶接部23bをヘリウム端板7にシール溶接
する際には厚肉リング状継手23の第2の溶接部23b
が厚肉であるので、シール溶接にともなう熱による絶縁
物16bの劣化が防止できる。
【0012】なお、上記実施例では、冷媒として液体ヘ
リウムを用いて説明したが、この発明はこれに限定され
るものではない。
【0013】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、電流リ
ードを収納する前にパイプの外周面にシール溶接する第
1の溶接部と電流リードを収納した後端板とシール溶接
する第2の溶接部とを有する厚肉リング状継手を介して
パイプを端板に固着しているので、厚肉リング状継手と
端板とのシール溶接にともなう熱の影響が絶縁物に及ば
ず、冷媒の液溜め部の気密性を保持するとともに、電流
リードを被覆する絶縁物が劣化することなく、確実にパ
イプを端板にシール溶接できる超電導回転電機の回転子
が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のよる超電導回転電機の回転子の一実
施例を示す要部拡大断面図である。
【図2】従来の超電導回転電機の回転子の位置例を示す
断面図である。
【図3】図2に示す従来の超電導回転電機の回転子の要
部拡大断面図である。
【図4】図2に示す従来の超電導回転電機における電流
リード管の横断面図である。
【符号の説明】
4 コイル取付軸 5 超電導界磁コイル 7 ヘリウム端板 8 液体ヘリウムの液溜め部 16 電流リード 16a電流リード管 16b絶縁物 23 厚肉リング状継手 23a第1の溶接部 23b第2の溶接部

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超電導界磁コイルが巻回された中空のコ
    イル取付軸と、前記コイル取付軸内に設けられた冷媒の
    液溜め部と、前記コイル取付部の両端に設けられ、前記
    冷媒の液溜め部を密閉する端板と、前記端板を貫通して
    配設されたパイプと、前記パイプ内に絶縁物で被覆され
    て収納され、前記超電導界磁コイルに電気的に接続され
    た電流リードとを備え、前記電流リードを介して界磁電
    流を供給して前記超電導界磁コイルを励磁することによ
    り駆動される超電導回転電機の回転子において、前記絶
    縁物で被覆された前記電流リードを前記パイプ内に収納
    する前にパイプ外周面とシール溶接する第1の溶接部
    と、前記電流リードを前記パイプに収納した後前記端板
    とシール溶接する第2の溶接部とを有する厚肉リング状
    継手を介して前記端板に前記パイプを固着したことを特
    徴とする超電導回転電機の回転子。
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