JP2732994B2 - 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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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • 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低温部への侵入熱を低
減できる放圧回路部の計測リード配線に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図4は従来の超電導回転電機の回転子の
一例を示す概略の断面図、図5は図4の駆動側端部軸の
概略の断面図、図6は図4の計測リード配線構造を示す
断面図であり、例えば実公昭59−39823号公報に
示されているように、安全弁を含む、放圧回路は駆動側
端部軸の端部に設けられている。
【0003】図において、1は両端を駆動側端部軸2の
フランジ部2a及び反駆動側端部軸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の両端部にはそれぞれヘリウ
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。
【0004】9は両端を駆動側端部軸2のフランジ部2
a及び反駆動側端部軸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
及び反駆動側端部軸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の両端部の外側のトルクチューブ1内に設
けられた端部輻射シールド、14は真空部、15はコイ
ル取付軸4の両端外周部に設けられた保持環である。
【0005】16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であり、このスリップリン
グ16は、電流リード(図示せず)により超電導界磁コ
イル5に電気的に接続されている。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導入・排出装置回
転部、18はヘリウム導入・排出装置固定部、19は反
駆動側端部軸3の中心孔内部に設けられ、ヘリウム導入
・排出装置回転部17と液体ヘリウムの液溜め部8とを
連通する冷媒導入管であるヘリウム導入管、20は反駆
動側端部軸3の中心孔内部に設けられ、ヘリウム導入・
排出装置回転部17と熱交換器12とを連通するヘリウ
ム排出管である。
【0006】21は液体ヘリウムの液溜め部8と駆動側
端部軸2の端部に設けられた冷媒ガス室であるヘリウム
ガス室22とを連通する冷媒ガス放出管であるヘリウム
ガス放出管、23はヘリウムガス室22に連通するよう
に取り付けられた安全弁、24は安全弁23がねじ込ま
れた安全弁支持板、25はヘリウムガス放出室、26は
蓋、27はヘリウムガス放出室25に連通するヘリウム
ガス放出孔である。
【0007】28はヘリウムガス室22の外周に取り付
けられた気密端子板、29,30は気密性を保持するた
めのOリング、31は液体ヘリウムの液溜め部8とヘリ
ウムガス室22との間に設けられた計測リード管、32
は計測リード管31に収納され、気密端子板28に接続
された計測リード線、32aは計測リード線32の外被
絶縁、32bは計測リード線32の導体、33は計測リ
ード管31と計測リード線32との間の空間に設けられ
た仕切りである。
【0008】次に、動作について説明する。まず、冷媒
としての液体ヘリウムが、ヘリウム導入・排出装置固定
部18、ヘリウム導入・排出装置回転部17及びヘリウ
ム導入管19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。
【0009】次に、スリッブリング16から電流リード
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。
【0010】ここで、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から熱交換器12、ヘリウム排
出管20を経て、ヘリウム導入・排出装置回転部17及
びヘリウム導入・排出装置固定部18を介して低温の気
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、
端部輻射シールド13が、軸端部からの輻射により侵入
する熱を低減している。
【0011】また、常温ダンパ9及び低温ダンパ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。
【0012】一方、非常時に、液体ヘリウムの液溜め部
8の内部に発生する多量のヘリウムガスは、ヘリウムガ
ス放出管21を経て、駆動側端部軸2の端部に形成され
たヘリウムガス室22に放出され、さらに安全弁23を
介し、ヘリウムガス放出室25とヘリウムガス放出孔2
7を経由して大気放出され、液体ヘリウムの液溜め部8
の内圧が異常に上昇するのを防止している。また、駆動
側端部軸2の端部に形成されたヘリウムガス室22の外
周面には、気密端子板28が設置され、液体ヘリウム液
溜め部8からヘリウムガス室22に配線された計測リー
ド線32が接続され、回転子外周面に電気信号を取り出
している。
【0013】
【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、計測リー
ド線32の外被絶縁32aと導体32bとの隙間からヘ
リウムガス室22の常温のヘリウムガスが、低温の液体
ヘリウムの液溜め部8に流入し、低温部への熱侵入量が
増加する恐れがあった。この結果、冷媒である液体ヘリ
ウムの供給量を増加する必要があり、液体ヘリウムの消
費量が増加するという問題点があった。
【0014】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題としてなされたものであり、冷媒の液溜め
部に常温の冷媒ガスが流入するのを防止して、低温部へ
の熱侵入量を低減し、冷媒の供給量及び消費量を低減す
ることが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。
【0015】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る超
電導回転電機の回転子は、計測リード線の外被絶縁端を
樹脂封止したものである。
【0016】請求項2の発明に係る超電導回転電機の回
転子は、気密端子板の冷媒ガス室側にシール溝を設け、
計測リード線をシール溝内で接続した状態で、シール溝
に樹脂を充填したものである。
【0017】請求項3の発明に係る超電導回転電機の回
転子は、気密端子板に冷媒ガス室側のシール溝及び貫通
孔を設け、この貫通孔を通る機外側の接続線と計測リー
ド線とを接続した状態で、シール溝及び貫通孔に樹脂を
充填したものである。
【0018】
【作用】この発明における超電導回転電機の回転子は、
計測リードの外被絶縁端を樹脂封止することにより、冷
媒ガスが計測リード線の外被絶縁と導体との間から冷媒
の液溜め部に流入するのを防止する。
【0019】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。 実施例1.図1は請求項1の発明の一実施例による超電
導回転電機の回転子の計測リード配線構造を示す断面図
であり、回転子全体の構成は図4と同様である。図にお
いて、31は液体ヘリウムの液溜め部8と駆動側端部軸
2の端部のヘリウムガス室22との間に設けられた計測
リード管、32は計測リード管31に収納され、気密端
子板28に接続される計測リード線、32aは計測リー
ド線32の外被絶縁、32bは計測リード線32の導
体、33は計測リード管31と計測リード線32との間
の空間に設けられた仕切り、34は計測リード線32の
気密端子板28側の外被絶縁32aの端部に塗布された
硬化性樹脂である。
【0020】上記のような計測リード配線構造によれ
ば、計測リード線32の外被絶縁32aと導体32bと
の間の隙間を通して、気密端子板28側の温度300K
のガスヘリウムが液体ヘリウムの液溜め部8側の温度4
Kのガスヘリウム雰囲気中に流入しようとした際に、計
測リード線32の気密端子板28側の外被絶縁端が硬化
性樹脂により封止されているので、常温部から低温部へ
のガスヘリウム流入が防止される。従って、冷媒である
液体ヘリウムの供給量及び消費量が低減し、経済性が向
上する。
【0021】なお、上記実施例1では、1本の計測リー
ド線32について硬化性樹脂を使用したものを示した
が、計測リード線32が複数本の場合にも適用できる。
また、封止樹脂は、常温硬化性樹脂及び加熱硬化性樹脂
のいずれであってもよい。さらに、上記実施例1では、
計測リード線32の気密端子板28側の外被絶縁端を樹
脂封止したが、反対の液体ヘリウムの液溜め部8側の外
被絶縁端であってもよい。
【0022】実施例2.次に、図2は請求項2の発明の
一実施例による超電導回転電機の回転子の計測リード配
線構造を示す断面図である。図において35は気密端子
板28を貫通する接続導体、36は気密端子板28の冷
媒ガス室22側に設けられたシール溝、37は機外側の
接続線、38は計測リード線32及び接続線37と接続
導体35とを接続するハンダである。また、計測リード
線32と接続導体35を接続した後、シール溝36に硬
化性樹脂34を充填し、硬化させている。
【0023】このような計測リード配線構造では、計測
リード線32の先端がシール溝36において硬化性樹脂
34で固められているため、冷媒ガス室22中のガス
が、計測リード線32の外被絶縁32aと導体32bと
の間の隙間に流入することはない。従って、液体ヘリウ
ムの供給量及び消費量が低減される。また、上記実施例
1では、計測リード線32一本毎に硬化性樹脂34を塗
布するのに対し、この実施例2では複数本の計測リード
線32を同時に処理することが可能となり、作業時間が
短縮される効果がある。
【0024】また、上記実施例1では、外被絶縁32a
を除去した導体32bのみの部分が発生するので、その
部分の機械的強度が低く断線する可能性があった。これ
に対して、この実施例2では、計測リード線32の先端
が硬化性樹脂34で、強固に保持されており、断線の恐
れがなくなり信頼性の高い計測リード接続構造が得られ
る。
【0025】実施例3.次に、図3は請求項3の発明の
一実施例による超電導回転電機の回転子の計測リード配
線構造を示す断面図である。図において、39は気密端
子板28を貫通する貫通孔である。また、貫通孔39を
通して計測リード線32と接続線37とを接続した後、
貫通孔39及びシール溝36に硬化性樹脂34を充填し
て硬化させている。
【0026】このような構造によれば、計測リード線3
2の先端が硬化性樹脂34で固められており、冷却ガス
室22中のガスが計測リード線32の外被絶縁32a
と、導体32bとの間の隙間に流入することはない。従
って、液体ヘリウムの供給量及び消費量が低減される。
また、上記実施例2では、計測リード線32と接続線3
7とを接続導体35を介して接続するため、2箇所で接
続する必要があった。しかし、この実施例3では、計測
リード線32と接続線37とを直接接続するため、接続
箇所が1/2になり作業時間が短縮される効果がある。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明の
超電導回転電機の回転子は、計測リード線の外被絶縁端
を樹脂封止したので、計測リード線の外被絶縁と導体と
の間を通して冷媒の液溜め部に常温の冷媒ガスが流入す
るのを防止して、低温部への熱侵入量を低減することが
でき、これにより冷媒の供給量及び消費量を低減するこ
とができるという効果を奏する。
【0028】また、請求項2の発明の超電導回転電機の
回転子は、気密端子板の冷媒ガス室側にシール溝を設
け、計測リード線をこのシール溝内で接続した状態で、
シール溝に樹脂を充填するようにしたので、上記請求項
1の発明と同様の効果に加えて、複数本の計測リード線
の外被絶縁端を同時に処理できるので、作業時間を短縮
させることができ、また計測リード線の導体の露出部が
完全に樹脂封止されるので、導体の断線を防止すること
ができるなどの効果を奏する。
【0029】さらに、請求項3の発明の超電導回転電機
の回転子は、気密端子板に冷媒ガス室側のシール溝と貫
通孔とを設け、この貫通孔を通る機外側の接続線と計測
リード線とを接続した状態で、シール溝及び貫通孔に樹
脂を充填するようにしたので、上記請求項2の発明の効
果に加えて、計測リード線と接続線とを直接接続するこ
とにより接続箇所を減少させることができ、作業時間を
一層短縮させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の発明の一実施例による超電導回転電
機の回転子の計測リード配線構造を示す断面図である。
【図2】請求項2の発明の一実施例による超電導回転電
機の回転子の計測リード配線構造を示す断面図である。
【図3】請求項3の発明の一実施例による超電導回転電
機の回転子の計測リード配線構造を示す断面図である。
【図4】従来の超電導回転電機の回転子の一例を示す概
略の断面図である。
【図5】図4の駆動側端部軸の概略の断面図である。
【図6】図4の計測リード配線構造を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1 トルクチューブ 2 駆動側端部軸 3 反駆動側端部軸 4 コイル取付軸 5 超電導界磁コイル 8 液体ヘリウムの液溜め部 22 ヘリウムガス室 28 気密端子板 31 計測リード管 32 計測リード線 32a 外被絶縁 34 硬化性樹脂 36 シール溝 37 接続線 39 貫通孔

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 駆動側端部軸と、この駆動側端部軸に対
    向する反駆動側端部軸と、上記駆動側端部軸及び上記反
    駆動側端部軸にそれぞれ固定されたトルクチューブと、
    このトルクチューブ間に連設され、超電導界磁コイルが
    巻回されたコイル取付軸と、このコイル取付軸内に設け
    られた冷媒の液溜め部と、上記駆動側端部軸内に形成さ
    れた冷媒ガス室と、上記冷媒の液溜め部と上記冷媒ガス
    室との間に設けられた計測リード管と、この計測リード
    管に収納された計測リード線と、上記駆動側端部軸の外
    周部に設けられ、上記計測リード線が接続された気密端
    子板とを備え、上記計測リード線の外被絶縁端が樹脂封
    止されていることを特徴とする超電導回転電機の回転
    子。
  2. 【請求項2】 駆動側端部軸と、この駆動側端部軸に対
    向する反駆動側端部軸と、上記駆動側端部軸及び上記反
    駆動側端部軸にそれぞれ固定されたトルクチューブと、
    このトルクチューブ間に連設され、超電導界磁コイルが
    巻回されたコイル取付軸と、このコイル取付軸内に設け
    られた冷媒の液溜め部と、上記駆動側端部軸内に形成さ
    れた冷媒ガス室と、上記冷媒の液溜め部と上記冷媒ガス
    室との間に設けられた計測リード管と、この計測リード
    管に収納された計測リード線と、上記駆動側端部軸の外
    周部に設けられ、上記計測リード線が接続された気密端
    子板とを備え、上記気密端子板の上記冷媒ガス室側にシ
    ール溝が設けられており、かつ上記計測リード線を接続
    した状態で上記シール溝に樹脂が充填されていることを
    特徴とする超電導回転電機の回転子。
  3. 【請求項3】 駆動側端部軸と、この駆動側端部軸に対
    向する反駆動側端部軸と、上記駆動側端部軸及び上記反
    駆動側端部軸にそれぞれ固定されたトルクチューブと、
    このトルクチューブ間に連設され、超電導界磁コイルが
    巻回されたコイル取付軸と、このコイル取付軸内に設け
    られた冷媒の液溜め部と、上記駆動側端部軸内に形成さ
    れた冷媒ガス室と、上記冷媒の液溜め部と上記冷媒ガス
    室との間に設けられた計測リード管と、この計測リード
    管に収納された計測リード線と、上記駆動側端部軸の外
    周部に設けられ、上記計測リード線が接続された気密端
    子板とを備え、上記気密端子板に上記冷媒ガス室側のシ
    ール溝及び貫通孔が設けられており、かつ上記貫通孔を
    通る機外側の接続線と上記計測リード線とを接続した状
    態で上記シール溝及び上記貫通孔に樹脂が充填されてい
    ることを特徴とする超電導回転電機の回転子。
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