JP2638658B2 - 超電導回転電機 - Google Patents
超電導回転電機Info
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- JP2638658B2 JP2638658B2 JP2077122A JP7712290A JP2638658B2 JP 2638658 B2 JP2638658 B2 JP 2638658B2 JP 2077122 A JP2077122 A JP 2077122A JP 7712290 A JP7712290 A JP 7712290A JP 2638658 B2 JP2638658 B2 JP 2638658B2
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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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- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
- 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） 本発明は超電導回転電機に関するものである。
（従来の技術） 近年、超電導線を回転子の界磁巻線として利用した、
いわゆる超電導回転電機が開発されている。この超電導
回転電機は例えば第３図（ここでは超電導発電機を示
す）に示すように構成され、回転子１はダンパー機能を
有する外筒２の内側にトルクチューブ３を設け、このト
ルクチューブ３の内部に超電導界磁巻線４を収納して構
成されている。
いわゆる超電導回転電機が開発されている。この超電導
回転電機は例えば第３図（ここでは超電導発電機を示
す）に示すように構成され、回転子１はダンパー機能を
有する外筒２の内側にトルクチューブ３を設け、このト
ルクチューブ３の内部に超電導界磁巻線４を収納して構
成されている。
上記トルクチューブ３の中心部には冷媒貯蔵部５が設
けられ、この冷媒貯蔵部５に貯蔵された冷媒としての液
体ヘリウムLHにより超電導界磁巻線４を極低温（4K程
度）に冷却している。また、トルクチューブ３と外筒２
との間には熱輻射シールド６が設けられ、この熱輻射シ
ールド６で外部からの侵入熱を防止している。
けられ、この冷媒貯蔵部５に貯蔵された冷媒としての液
体ヘリウムLHにより超電導界磁巻線４を極低温（4K程
度）に冷却している。また、トルクチューブ３と外筒２
との間には熱輻射シールド６が設けられ、この熱輻射シ
ールド６で外部からの侵入熱を防止している。
一方、前記回転子１の外周には空間部を介して固定子
７が同心状に配置され、支持部材８によりハウジング９
に固定されている。また、回転子１の両端には回転軸10
a,10bが接続され、回転軸10aの端部には超電導界磁巻線
４に電流リード11を通じて界磁電流を供給するコレクタ
ーリング12が設けられていると共に、冷媒給排装置とし
てヘリウムトランスファーカップンリング13が設けられ
ている。また、回転軸10bの端部には図示しない発電タ
ービンに接続されるフランジ14が設けられていると共
に、冷媒貯蔵部５内の圧力が異常上昇したときにガスヘ
リウムGHを緊急放出する安全弁15が設けられている。
７が同心状に配置され、支持部材８によりハウジング９
に固定されている。また、回転子１の両端には回転軸10
a,10bが接続され、回転軸10aの端部には超電導界磁巻線
４に電流リード11を通じて界磁電流を供給するコレクタ
ーリング12が設けられていると共に、冷媒給排装置とし
てヘリウムトランスファーカップンリング13が設けられ
ている。また、回転軸10bの端部には図示しない発電タ
ービンに接続されるフランジ14が設けられていると共
に、冷媒貯蔵部５内の圧力が異常上昇したときにガスヘ
リウムGHを緊急放出する安全弁15が設けられている。
上記ヘリウムトランスファーカップリング13は回転軸
10aの中心部に設けられた冷媒供給管16に接続してお
り、第４図に示すようにヘリウムトランスファーカップ
リング13のロータバイオネット13aから送り込まれた液
体ヘリウムLHは冷媒供給管16内を遠心力によってその内
壁に張り付きながら流れた後、冷媒供給管16の先端に設
けられた半径方向供給管17から冷媒貯蔵部５に流れ込む
ようになっている。なお、冷媒貯蔵部５で気化したガス
ヘリウムGHは冷媒排出管18を通ってヘリウムトランスフ
ァーカップリング13から外部に排出されるようになって
いる。
10aの中心部に設けられた冷媒供給管16に接続してお
り、第４図に示すようにヘリウムトランスファーカップ
リング13のロータバイオネット13aから送り込まれた液
体ヘリウムLHは冷媒供給管16内を遠心力によってその内
壁に張り付きながら流れた後、冷媒供給管16の先端に設
けられた半径方向供給管17から冷媒貯蔵部５に流れ込む
ようになっている。なお、冷媒貯蔵部５で気化したガス
ヘリウムGHは冷媒排出管18を通ってヘリウムトランスフ
ァーカップリング13から外部に排出されるようになって
いる。
（発明が解決しようとする課題） ところで、このように構成される超電導回転電機で
は、ヘリウムトランスファーカップリング13から送り込
まれた液体ヘリウムLHは冷媒供給管16が直管であるた
め、その軸方向流れを促進する力としてはヘリウムトラ
ンスファーカップリング13からの噴出力と、半径方向供
給管17への遠心力による流れ込みによるもののみであ
る。このため、冷媒供給管16が比較的短い場合は従来構
造であっても問題はないが、回転電機の大容量化に伴い
冷媒供給管16の長さが長くなった場合には、流路抵抗の
増大や冷媒供給管16内で気化したガスヘリウムGHの逆流
等により液体ヘリウムLHの送液能力が低下し、超電導界
磁巻線４を極低温に冷媒するに十分な量の液体ヘリウム
LHを供給できなくなるという問題があった。
は、ヘリウムトランスファーカップリング13から送り込
まれた液体ヘリウムLHは冷媒供給管16が直管であるた
め、その軸方向流れを促進する力としてはヘリウムトラ
ンスファーカップリング13からの噴出力と、半径方向供
給管17への遠心力による流れ込みによるもののみであ
る。このため、冷媒供給管16が比較的短い場合は従来構
造であっても問題はないが、回転電機の大容量化に伴い
冷媒供給管16の長さが長くなった場合には、流路抵抗の
増大や冷媒供給管16内で気化したガスヘリウムGHの逆流
等により液体ヘリウムLHの送液能力が低下し、超電導界
磁巻線４を極低温に冷媒するに十分な量の液体ヘリウム
LHを供給できなくなるという問題があった。
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたもの
で、超電導界磁巻線を極低温に冷却するに十分な量の冷
媒を供給することのできる超電導回転電機を提供するこ
とを目的とする。
で、超電導界磁巻線を極低温に冷却するに十分な量の冷
媒を供給することのできる超電導回転電機を提供するこ
とを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために本発明は、内部に超電導界
磁巻線を収納し該超電導界磁巻線を冷却する冷媒貯蔵部
を有する回転子と、この回転子の周囲に設けられた固定
子と、前記回転子を駆動し且つ前記回転子内部に連通す
る貫通孔を有する回転軸と、前記冷却貯蔵部に前記回転
軸の貫通孔を挿通させて設けられ軸端部側より回転子内
の前記冷媒貯蔵部に冷媒を供給する冷媒供給管と、前記
冷媒貯蔵部で気化した冷媒を外部に排出する冷媒排出管
とを備えた超電導回転電機において、前記冷媒供給管を
軸端側から前記回転子内に向けてその管中心半径が全長
にわたり連続的に増大するテーパ形状としたものであ
る。
磁巻線を収納し該超電導界磁巻線を冷却する冷媒貯蔵部
を有する回転子と、この回転子の周囲に設けられた固定
子と、前記回転子を駆動し且つ前記回転子内部に連通す
る貫通孔を有する回転軸と、前記冷却貯蔵部に前記回転
軸の貫通孔を挿通させて設けられ軸端部側より回転子内
の前記冷媒貯蔵部に冷媒を供給する冷媒供給管と、前記
冷媒貯蔵部で気化した冷媒を外部に排出する冷媒排出管
とを備えた超電導回転電機において、前記冷媒供給管を
軸端側から前記回転子内に向けてその管中心半径が全長
にわたり連続的に増大するテーパ形状としたものであ
る。
（作 用） 上記の構成によると、回転軸の端部側から送り込まれ
た冷媒は冷媒供給管の管壁の傾斜角に応じた遠心力の分
力を受け、この分力の作用により冷媒供給管内を軸方向
に流れるので、冷媒の送液能力を高めることができる。
た冷媒は冷媒供給管の管壁の傾斜角に応じた遠心力の分
力を受け、この分力の作用により冷媒供給管内を軸方向
に流れるので、冷媒の送液能力を高めることができる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図および第２図を参照し
て説明する。なお、第３図および第４図に示したものと
同一部分には同一符号を付して説明する。
て説明する。なお、第３図および第４図に示したものと
同一部分には同一符号を付して説明する。
第１図は本発明の第１実施例を示す図であり、この実
施例では冷媒供給管16を軸端側から回転子10b内に向け
てその管中心半径が全長にわたり連続的に増大するテー
パ形状としてある。
施例では冷媒供給管16を軸端側から回転子10b内に向け
てその管中心半径が全長にわたり連続的に増大するテー
パ形状としてある。
このように冷媒供給管16を回転軸10bの端部から回転
子１方向にその内径が大きくなるようにテーパ形状とす
ることにより、ヘリウムトランスファーカップリング13
のロータバイオネット13aから送り込まれた液体ヘリウ
ムLHは冷媒供給管16の管壁のテーパ角をθとしたときta
nθで表される遠心力の分力を受け、この分力の作用に
より冷媒供給管16内を軸方向に流れる。したがって、冷
媒供給管15内を流れる液体ヘリウムLHの流速が増大し、
液体ヘリウムLHの送液能力を高めることができる。ま
た、液体ヘリウムLHの管内流速が増大することにより、
冷媒供給管16内における液体ヘリウムLHの気化量も減少
するので、単位時間当たりの送液能力が増大し、冷媒貯
蔵部５に超電導巻線４を極低温に冷却するに十分な量の
液体ヘリウムLHを供給することができる。
子１方向にその内径が大きくなるようにテーパ形状とす
ることにより、ヘリウムトランスファーカップリング13
のロータバイオネット13aから送り込まれた液体ヘリウ
ムLHは冷媒供給管16の管壁のテーパ角をθとしたときta
nθで表される遠心力の分力を受け、この分力の作用に
より冷媒供給管16内を軸方向に流れる。したがって、冷
媒供給管15内を流れる液体ヘリウムLHの流速が増大し、
液体ヘリウムLHの送液能力を高めることができる。ま
た、液体ヘリウムLHの管内流速が増大することにより、
冷媒供給管16内における液体ヘリウムLHの気化量も減少
するので、単位時間当たりの送液能力が増大し、冷媒貯
蔵部５に超電導巻線４を極低温に冷却するに十分な量の
液体ヘリウムLHを供給することができる。
第２図は本発明の第２実施例を示す図であり、この実
施例では冷媒供給管16を途中で２つの分岐管16a,16bに
分岐し、これらの分岐管16a,16bを回転軸10bの軸心線に
対し回転子１側に行くほど離れるように斜めに傾斜させ
ている。
施例では冷媒供給管16を途中で２つの分岐管16a,16bに
分岐し、これらの分岐管16a,16bを回転軸10bの軸心線に
対し回転子１側に行くほど離れるように斜めに傾斜させ
ている。
したがって、ヘリウムトランスファーカップリング13
のロータバイオネット13aから送り込まれた液体ヘリウ
ムLHは冷媒供給管16内を流れて分岐管16a,16bに流れ込
み、これらの分岐管16a,16bの管壁の傾斜角度に応じた
遠心力の分力を受け、この分力の作用により分岐管16a,
16b内を軸方向に流れるので、第１実施例と同様に液体
ヘリウムLHの送液能力を高めることができ、冷媒貯蔵部
５に超電導巻線４を極低温に冷却するに十分な量の液体
ヘリウムLHを供給することができる。
のロータバイオネット13aから送り込まれた液体ヘリウ
ムLHは冷媒供給管16内を流れて分岐管16a,16bに流れ込
み、これらの分岐管16a,16bの管壁の傾斜角度に応じた
遠心力の分力を受け、この分力の作用により分岐管16a,
16b内を軸方向に流れるので、第１実施例と同様に液体
ヘリウムLHの送液能力を高めることができ、冷媒貯蔵部
５に超電導巻線４を極低温に冷却するに十分な量の液体
ヘリウムLHを供給することができる。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、内部に超電導界磁巻線
を収納し該超電導界磁巻線を冷却する冷媒貯蔵部を有す
る回転子と、この回転子の周囲に設けられた固定子と、
前記回転子を駆動する回転軸と、前記冷媒貯蔵部に前記
回転軸の端部側から冷媒を供給する冷媒供給管と、前記
冷媒貯蔵部で気化した冷媒ガスを外部に排出する冷媒ガ
ス排出管とを備えた超電導回転電機において、前記冷媒
供給管の管壁を前記回転軸の端部側から前記回転子側に
向かって前記回転軸の外径方向に傾斜させたものであ
る。
を収納し該超電導界磁巻線を冷却する冷媒貯蔵部を有す
る回転子と、この回転子の周囲に設けられた固定子と、
前記回転子を駆動する回転軸と、前記冷媒貯蔵部に前記
回転軸の端部側から冷媒を供給する冷媒供給管と、前記
冷媒貯蔵部で気化した冷媒ガスを外部に排出する冷媒ガ
ス排出管とを備えた超電導回転電機において、前記冷媒
供給管の管壁を前記回転軸の端部側から前記回転子側に
向かって前記回転軸の外径方向に傾斜させたものであ
る。
したがって、回転軸の端部側から送り込まれた冷媒は
管壁の傾斜角に応じた遠心力の分力を受け、この分力の
作用により冷媒供給管内を軸方向に流れるので、冷媒の
送液能力を高めることができ、超電導界磁巻線を極低温
に冷却するために十分な量の冷媒を供給することができ
る。
管壁の傾斜角に応じた遠心力の分力を受け、この分力の
作用により冷媒供給管内を軸方向に流れるので、冷媒の
送液能力を高めることができ、超電導界磁巻線を極低温
に冷却するために十分な量の冷媒を供給することができ
る。
第１図は本発明の第１実施例を示す回転子の部分断面
図、第２図は本発明の第２実施例を示す回転子の部分断
面図、第３図は超電導発電機の概略構成図、第４図は従
来の回転子の部分断面図である。 １……回転子、４……超電導巻線、５……冷媒貯蔵部、
７……固定子、10a,10b……回転軸、13……ヘリウムト
ランスファーカップリング、16……冷媒供給管、16a,16
b……分岐管、18……冷媒排出管、LH……液体ヘリウ
ム、GH……ガスヘリウム。
図、第２図は本発明の第２実施例を示す回転子の部分断
面図、第３図は超電導発電機の概略構成図、第４図は従
来の回転子の部分断面図である。 １……回転子、４……超電導巻線、５……冷媒貯蔵部、
７……固定子、10a,10b……回転軸、13……ヘリウムト
ランスファーカップリング、16……冷媒供給管、16a,16
b……分岐管、18……冷媒排出管、LH……液体ヘリウ
ム、GH……ガスヘリウム。
Claims (1)
- 【請求項１】内部に超電導界磁巻線を収納し超電導界磁
巻線を冷却する冷媒貯蔵部を有する回転子と、この回転
子の周囲に設けられた固定子と、前記回転子を駆動し且
つ前記回転子内部に連通する貫通孔を有する回転軸と、
前記冷却貯蔵部に前記回転軸の貫通孔を挿通させて設け
られ軸端部側より回転子内の前記冷媒貯蔵部に冷媒を供
給する冷媒供給管と、前記冷媒貯蔵部で気化した冷媒を
外部に排出する冷媒排出管とを備えた超電導回転電機に
おいて、前記冷媒供給管を軸端側から前記回転子内に向
けてその管中心半径が全長にわたり連続的に増大するテ
ーパ形状としたことを特徴とする超電導発電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2077122A JP2638658B2 (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | 超電導回転電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2077122A JP2638658B2 (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | 超電導回転電機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03284156A JPH03284156A (ja) | 1991-12-13 |
| JP2638658B2 true JP2638658B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=13624993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2077122A Expired - Fee Related JP2638658B2 (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | 超電導回転電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2638658B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101273642B1 (ko) * | 2012-03-07 | 2013-06-17 | 현대중공업 주식회사 | 전도 냉각 방식 초전도 회전기 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10039964A1 (de) | 2000-08-16 | 2002-03-07 | Siemens Ag | Supraleitungseinrichtung mit einer Kälteeinheit zur Kühlung einer rotierenden, supraleitenden Wicklung |
| DE10057664A1 (de) | 2000-11-21 | 2002-05-29 | Siemens Ag | Supraleitungseinrichtung mit einem thermisch an eine rotierende,supraleitende Wicklung angekoppelten Kaltkopf einer Kälteeinheit |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51121701A (en) * | 1975-04-18 | 1976-10-25 | Toshiba Corp | Super electro-motive rotor |
-
1990
- 1990-03-28 JP JP2077122A patent/JP2638658B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101273642B1 (ko) * | 2012-03-07 | 2013-06-17 | 현대중공업 주식회사 | 전도 냉각 방식 초전도 회전기 |
| WO2013133487A1 (ko) * | 2012-03-07 | 2013-09-12 | 현대중공업 주식회사 | 전도 냉각 방식 초전도 회전기 |
| GB2514295A (en) * | 2012-03-07 | 2014-11-19 | Hyun Dai Heavy Ind Co Ltd | Conduction-cooled superconducting rotating machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03284156A (ja) | 1991-12-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
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