JP2644763B2 - 超電導回転機 - Google Patents
超電導回転機Info
- Publication number
- JP2644763B2 JP2644763B2 JP62204042A JP20404287A JP2644763B2 JP 2644763 B2 JP2644763 B2 JP 2644763B2 JP 62204042 A JP62204042 A JP 62204042A JP 20404287 A JP20404287 A JP 20404287A JP 2644763 B2 JP2644763 B2 JP 2644763B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor body
- refrigerant
- superconducting
- winding
- inner rotor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超電導回転界磁巻線を有する回転機に係
り、特に、液体窒素等の冷媒で冷却するのに好適な超電
導回転機に関する。
り、特に、液体窒素等の冷媒で冷却するのに好適な超電
導回転機に関する。
従来、超電導回転機の界磁巻線冷却に関しては多くの
実施例が示されている。例えば、特開昭55−83439号公
報において、液体ヘリウムを冷媒とした回転子の冷却装
置が論じられている。超電導回転子は外側回転子体と超
電導界磁巻線を内蔵する内側回転子体とから構成され、
超電導界磁巻線は、内側回転子体と一緒に回転する冷媒
貯槽の液体ヘリウムの循環により冷却される。
実施例が示されている。例えば、特開昭55−83439号公
報において、液体ヘリウムを冷媒とした回転子の冷却装
置が論じられている。超電導回転子は外側回転子体と超
電導界磁巻線を内蔵する内側回転子体とから構成され、
超電導界磁巻線は、内側回転子体と一緒に回転する冷媒
貯槽の液体ヘリウムの循環により冷却される。
上記従来技術を、液体窒素冷媒にあてはめてみると、
半径40cm,回転数3600rpmにおいて、遠心力のため、圧力
が88気圧にもなる。その結果、冷媒容器の外壁は30mmに
達し、回転子の重量増加を来すほか、界磁巻線と固定子
間の有効なギヤツプが増大し、電磁気的結合が弱くなつ
て効率の低下を招く。
半径40cm,回転数3600rpmにおいて、遠心力のため、圧力
が88気圧にもなる。その結果、冷媒容器の外壁は30mmに
達し、回転子の重量増加を来すほか、界磁巻線と固定子
間の有効なギヤツプが増大し、電磁気的結合が弱くなつ
て効率の低下を招く。
本発明の目的は、この点に鑑みてなされたもので、回
転子の軽量化と、効率の向上を図ることにある。
転子の軽量化と、効率の向上を図ることにある。
上記目的は、中空円筒状の外側回転子体と、これと熱
絶縁して取り付けられた内側回転子体と、この内側回転
子体内に埋め込まれた超電導巻線と、前記内側回転子体
の内側に設けられた冷媒を貯留する冷媒貯槽と、この冷
媒貯槽に液冷媒を供給して気相冷媒を回転子外へ取り出
す手段と、前記内側回転子体内部に設けられ前記冷媒貯
槽に開口し半径方向を外周に向かって設けられた複数の
放射状管路と、これら管路の内、前記超電導巻線近傍に
設けられた管路の終端と、前記超電導巻線から離れたと
ころに位置する管路終端とを接続する流路と、固定子巻
線とを備えることにより達成される。
絶縁して取り付けられた内側回転子体と、この内側回転
子体内に埋め込まれた超電導巻線と、前記内側回転子体
の内側に設けられた冷媒を貯留する冷媒貯槽と、この冷
媒貯槽に液冷媒を供給して気相冷媒を回転子外へ取り出
す手段と、前記内側回転子体内部に設けられ前記冷媒貯
槽に開口し半径方向を外周に向かって設けられた複数の
放射状管路と、これら管路の内、前記超電導巻線近傍に
設けられた管路の終端と、前記超電導巻線から離れたと
ころに位置する管路終端とを接続する流路と、固定子巻
線とを備えることにより達成される。
超電導界磁巻線は合成樹脂等で固着されているので、
熱的に内側回転子体に接続している。少なくとも２つの
放射状管路と軸方向又は周方向通路は冷媒貯槽に開口し
ているので、冷媒の循環ループを構成している。超電導
巻線を埋め込んだ溝部の周辺に循環ループが配置され、
冷却が行われている。
熱的に内側回転子体に接続している。少なくとも２つの
放射状管路と軸方向又は周方向通路は冷媒貯槽に開口し
ているので、冷媒の循環ループを構成している。超電導
巻線を埋め込んだ溝部の周辺に循環ループが配置され、
冷却が行われている。
それによって、超電導界磁巻線の外周を冷媒で浸す必
要がなく、したがつて、冷媒貯槽としての外壁を超電導
界磁巻線の外周に設ける必要がない。
要がなく、したがつて、冷媒貯槽としての外壁を超電導
界磁巻線の外周に設ける必要がない。
以下、本発明の一実施例を第１図の超電導発電機によ
り説明する。１は中空円筒からなる外側回転子体で、銅
や銅合金を含む電磁しやへい兼真空断熱容器である。２
はステンレス鋼等からなる内側回転子体で、取付部3a及
び3bにより、外側回転子体１に取り付けられている。外
側回転子体１は軸４により図示されていない駆動源に連
結される。５は固定子ケースで、電機子６を内蔵し、軸
受7a,7bにより回転体を支承する。８は電機子リード線
口出である。９は超電導界磁巻線で内側回転子体２の内
周側、巻線支持体10の外側に配置され、これと内側回転
子体２の外壁11との間に銅製のしやへい板12が設けてあ
る。
り説明する。１は中空円筒からなる外側回転子体で、銅
や銅合金を含む電磁しやへい兼真空断熱容器である。２
はステンレス鋼等からなる内側回転子体で、取付部3a及
び3bにより、外側回転子体１に取り付けられている。外
側回転子体１は軸４により図示されていない駆動源に連
結される。５は固定子ケースで、電機子６を内蔵し、軸
受7a,7bにより回転体を支承する。８は電機子リード線
口出である。９は超電導界磁巻線で内側回転子体２の内
周側、巻線支持体10の外側に配置され、これと内側回転
子体２の外壁11との間に銅製のしやへい板12が設けてあ
る。
内側回転子体２において、巻線支持体10の内側空間は
冷媒貯層を構成し、液相部13と気相部14よりなる。ま
た、液相部13には外部から導入される冷媒の供給配管15
が挿入されている。16は界磁巻線９を励磁する電流リー
ド線で給電用のスリツプリング17に接続されている。回
転体内部の断熱空間18は真空に保たれている。19は冷媒
の給排機で、空間20を真空に保つた固定側冷媒供給管21
を回転する供給配管15中に挿入する。22a及び22bは気化
した冷媒を回収するための配管で、冷媒貯槽の気相部14
から引き出され、取付部3a及び3bを冷却して、給排機19
に付けられた回収管23と連通している。
冷媒貯層を構成し、液相部13と気相部14よりなる。ま
た、液相部13には外部から導入される冷媒の供給配管15
が挿入されている。16は界磁巻線９を励磁する電流リー
ド線で給電用のスリツプリング17に接続されている。回
転体内部の断熱空間18は真空に保たれている。19は冷媒
の給排機で、空間20を真空に保つた固定側冷媒供給管21
を回転する供給配管15中に挿入する。22a及び22bは気化
した冷媒を回収するための配管で、冷媒貯槽の気相部14
から引き出され、取付部3a及び3bを冷却して、給排機19
に付けられた回収管23と連通している。
内側回転子体２の巻線支持体10には多数の溝24が彫ら
れ、超電導界磁巻線９が埋めこまれ、エポキシ樹脂等で
固着されている。溝24の近傍には多数の放射状の管路25
a,25b,25c,…，が穿孔されており、一端は液相部13に開
口している。管路25b,25cの他の終端は、軸方向通路26
により連通している。同様に、管路25aの終端は図示し
ていない周方向通路で別の図示していない放射状の管路
と連通している。
れ、超電導界磁巻線９が埋めこまれ、エポキシ樹脂等で
固着されている。溝24の近傍には多数の放射状の管路25
a,25b,25c,…，が穿孔されており、一端は液相部13に開
口している。管路25b,25cの他の終端は、軸方向通路26
により連通している。同様に、管路25aの終端は図示し
ていない周方向通路で別の図示していない放射状の管路
と連通している。
第２図は、第１図におけるＡ−Ａ′矢視図である。中
心部の筒27は、内側回転子体２の最内壁を形成し、配管
22b及び15の通路となる。
心部の筒27は、内側回転子体２の最内壁を形成し、配管
22b及び15の通路となる。
第３図は、第１図におけるＡ−Ａ′断面からの斜視図
である。まず、巻線支持体10に放射状の管路25c,25dを
開け、次に巻線支持体10の外周上に管路25c,25dの終端
を穿つように、軸方向に溝を彫る。その後、蓋28を挿入
し、熔接して気密を保つことにより、通路26が形成され
る。
である。まず、巻線支持体10に放射状の管路25c,25dを
開け、次に巻線支持体10の外周上に管路25c,25dの終端
を穿つように、軸方向に溝を彫る。その後、蓋28を挿入
し、熔接して気密を保つことにより、通路26が形成され
る。
次に、この実施例の作用を述べる。界磁巻線９用の超
電導体としては、酸化物セラミツクスがある。例えば、
イツトリウム−バリウム−銅の３層構造酸化物YBa2Cu3O
7±δ（δ＝０〜２）が、液体窒素を冷媒として使用で
きる。この場合、液体ヘリウムを冷媒とした従来の超電
導機器のように超電導温度部分と室温部分との間に熱放
射シールドを使う必要がなく、本実施例に示すような単
純な構成となる。
電導体としては、酸化物セラミツクスがある。例えば、
イツトリウム−バリウム−銅の３層構造酸化物YBa2Cu3O
7±δ（δ＝０〜２）が、液体窒素を冷媒として使用で
きる。この場合、液体ヘリウムを冷媒とした従来の超電
導機器のように超電導温度部分と室温部分との間に熱放
射シールドを使う必要がなく、本実施例に示すような単
純な構成となる。
液体窒素は基本的には巻線支持体10の内周側の空間に
貯えられ、巻線支持体10に及ぼす圧力は、半径20cmのと
ころで約18気圧である。外壁11には、冷媒の圧力は加わ
らないので十分薄くするか又は取り去ることができる。
この結果、界磁巻線９と電機子６との間隔を狭め、両者
の電磁気的結合状態を改善できる。寒冷は、巻線支持体
10中の熱伝導及び、界磁巻線９を固着するエポキシ樹脂
中の熱伝導によつて伝えられる。しかしながら、ステン
レス鋼製の巻線支持体10やエポキシ樹脂は熱伝導率が小
さく、界磁巻線９中での発熱あるいは、外部からの侵入
熱を除去する能力が低い。そこで、複数ケの放射状管路
25a,25b,…，を設け、少なくとも２ケ以上の管路の終端
を通路26でつなぐことにより、冷媒の循環路を形成す
る。通路26中での液体窒素の圧力は、遠心力により88気
圧近くまで上昇するが、細かい管状路であるため、十分
な機械的強度を確保することができて問題にはならな
い。
貯えられ、巻線支持体10に及ぼす圧力は、半径20cmのと
ころで約18気圧である。外壁11には、冷媒の圧力は加わ
らないので十分薄くするか又は取り去ることができる。
この結果、界磁巻線９と電機子６との間隔を狭め、両者
の電磁気的結合状態を改善できる。寒冷は、巻線支持体
10中の熱伝導及び、界磁巻線９を固着するエポキシ樹脂
中の熱伝導によつて伝えられる。しかしながら、ステン
レス鋼製の巻線支持体10やエポキシ樹脂は熱伝導率が小
さく、界磁巻線９中での発熱あるいは、外部からの侵入
熱を除去する能力が低い。そこで、複数ケの放射状管路
25a,25b,…，を設け、少なくとも２ケ以上の管路の終端
を通路26でつなぐことにより、冷媒の循環路を形成す
る。通路26中での液体窒素の圧力は、遠心力により88気
圧近くまで上昇するが、細かい管状路であるため、十分
な機械的強度を確保することができて問題にはならな
い。
界磁巻線部で生ずるわずかな発熱又は侵入熱をもと
に、対になつた放射状管路25c,25dにおける液体窒素の
密度に差が生じ、浮力の効果により自然循環が生じる。
温度が上つた冷媒は、液相部13と気相部14の界面で蒸発
する。
に、対になつた放射状管路25c,25dにおける液体窒素の
密度に差が生じ、浮力の効果により自然循環が生じる。
温度が上つた冷媒は、液相部13と気相部14の界面で蒸発
する。
これにより、回転子の冷却条件を改善することができ
る。
る。
蒸発したガスは、配管22a及び22bを経て取付部3a,3b
を冷却し、熱伝導によつて侵入する熱の一部をガスの顕
熱で奪い、低温部への侵入熱を減らす。
を冷却し、熱伝導によつて侵入する熱の一部をガスの顕
熱で奪い、低温部への侵入熱を減らす。
本発明によれば、超電導界磁巻線の外側に冷媒を収納
する耐圧外壁を設ける必要がないので、回転子が軽量化
されるほか、超電導界磁巻線と固定子巻線との距離が短
くなり両者の結合状態が良くなるので、効率が向上する
効果がある。
する耐圧外壁を設ける必要がないので、回転子が軽量化
されるほか、超電導界磁巻線と固定子巻線との距離が短
くなり両者の結合状態が良くなるので、効率が向上する
効果がある。
第１図は本発明の一実施例に係る超電導回転機の縦断面
図、第２図は第１図のＡ−Ａ′線矢視図、第３図は第１
図のＡ−Ａ′断面からの斜視図である。 １……外側回転子体、２……内側回転子体、９……超電
導界磁巻線、10……巻線支持体、11……外壁、25a,25b,
25c,25d……放射状の管路、26……通路。
図、第２図は第１図のＡ−Ａ′線矢視図、第３図は第１
図のＡ−Ａ′断面からの斜視図である。 １……外側回転子体、２……内側回転子体、９……超電
導界磁巻線、10……巻線支持体、11……外壁、25a,25b,
25c,25d……放射状の管路、26……通路。
Claims (1)
- 【請求項１】中空円筒状の外側回転子体と、これと熱絶
縁して取り付けられた内側回転子体と、この内側回転子
体内に埋め込まれた超電導巻線と、前記内側回転子体の
内側に設けられ冷媒としての窒素を貯留する冷媒貯槽
と、この冷媒貯槽に液冷媒を供給して気相冷媒を回転子
外へ取り出す手段と、前記内側回転子体内部に設けられ
前記冷媒貯槽に開口し半径方向を外周に向かって設けら
れた複数の放射状管路と、これら管路の内、前記超電導
巻線近傍に設けられた管路の終端と、前記超電導巻線か
ら離れたところに位置する管路終端とを接続する流路
と、固定子巻線とを備えた超電導回転機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62204042A JP2644763B2 (ja) | 1987-08-19 | 1987-08-19 | 超電導回転機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62204042A JP2644763B2 (ja) | 1987-08-19 | 1987-08-19 | 超電導回転機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6450751A JPS6450751A (en) | 1989-02-27 |
| JP2644763B2 true JP2644763B2 (ja) | 1997-08-25 |
Family
ID=16483792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62204042A Expired - Lifetime JP2644763B2 (ja) | 1987-08-19 | 1987-08-19 | 超電導回転機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2644763B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8084909B2 (en) | 2009-04-09 | 2011-12-27 | Goodzeit Carl L | Dual armature motor/generator with flux linkage |
| US7843094B2 (en) | 2009-04-09 | 2010-11-30 | Goodzeit Carl L | Dual armature motor/generator with flux linkage between dual armatures and a superconducting field coil |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6070961A (ja) * | 1983-09-28 | 1985-04-22 | Hitachi Ltd | 超電導回転子 |
-
1987
- 1987-08-19 JP JP62204042A patent/JP2644763B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6450751A (en) | 1989-02-27 |
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