JP2795958B2 - 超電導発電機の回転子 - Google Patents
超電導発電機の回転子Info
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- JP2795958B2 JP2795958B2 JP2080625A JP8062590A JP2795958B2 JP 2795958 B2 JP2795958 B2 JP 2795958B2 JP 2080625 A JP2080625 A JP 2080625A JP 8062590 A JP8062590 A JP 8062590A JP 2795958 B2 JP2795958 B2 JP 2795958B2
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- helium container
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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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- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、超電導発電機の回転子に関し、さらに詳
しくいうと、回転ヘリウム容器の両端を支持するトルク
チューブに熱交換器は設けられている超電導発電機の回
転子に関するものである。
しくいうと、回転ヘリウム容器の両端を支持するトルク
チューブに熱交換器は設けられている超電導発電機の回
転子に関するものである。
［従来の技術］ 第２図は、例えば「低温工学」VOL.12,No.2（1977）
P.42に記載されている超電導発電機の回転子であり、図
において、回転ヘリウム容器（２）が、回転子（１）内
に真空空間（３）部を形成してトルクチューブ１（４）
およびトルクチューブ２（５）により断熱的に支持固定
されている。（６）は回転ヘリウム容器（２）の円周部
に沿わせて収納した超電導線よりなる界磁巻線である。
回転子（１）の中心部にはヘリウム供給管（７）が設け
られており、（7a）は回転ヘリウム容器（２）の端板上
の中心軸から適当な半径位置にヘリウムを供給するよう
に設けた分岐管である。（８）は回転ヘリウム容器
（２）の端板の回転中心軸部近傍からトルクチューブ１
（４）の熱交換器（4a）を経て再び中心軸部から回転子
（１）の外にヘリウムガスを排出するヘリウム排出管
１、（９）は回転ヘリウム容器（１）の上記と反対側の
端板からトルクチューブ２（５）の熱交換器（5a）を介
して上述のヘリウム排出管と同様に回転子（１）外にヘ
リウムガスを排出するヘリウム排出管２である。（10）
はヘリウムガス液化機であり、回転子の蒸発ヘリウムガ
スを液化して再供給する。（11a）は回転子の反駆動側
の軸受、（11b）は回転子の駆動側の軸受、（12a）は回
転ヘリウム容器（２）内の液体ヘリウム、（12b）はヘ
リウムガス、（12c）は気液の界面（液面）である。矢
印は、ヘリウムの流れを表しており、トルクチューブ25
側へ流出したヘリウムガスは矢印（A1）から矢印（A2）
へと還流している。
P.42に記載されている超電導発電機の回転子であり、図
において、回転ヘリウム容器（２）が、回転子（１）内
に真空空間（３）部を形成してトルクチューブ１（４）
およびトルクチューブ２（５）により断熱的に支持固定
されている。（６）は回転ヘリウム容器（２）の円周部
に沿わせて収納した超電導線よりなる界磁巻線である。
回転子（１）の中心部にはヘリウム供給管（７）が設け
られており、（7a）は回転ヘリウム容器（２）の端板上
の中心軸から適当な半径位置にヘリウムを供給するよう
に設けた分岐管である。（８）は回転ヘリウム容器
（２）の端板の回転中心軸部近傍からトルクチューブ１
（４）の熱交換器（4a）を経て再び中心軸部から回転子
（１）の外にヘリウムガスを排出するヘリウム排出管
１、（９）は回転ヘリウム容器（１）の上記と反対側の
端板からトルクチューブ２（５）の熱交換器（5a）を介
して上述のヘリウム排出管と同様に回転子（１）外にヘ
リウムガスを排出するヘリウム排出管２である。（10）
はヘリウムガス液化機であり、回転子の蒸発ヘリウムガ
スを液化して再供給する。（11a）は回転子の反駆動側
の軸受、（11b）は回転子の駆動側の軸受、（12a）は回
転ヘリウム容器（２）内の液体ヘリウム、（12b）はヘ
リウムガス、（12c）は気液の界面（液面）である。矢
印は、ヘリウムの流れを表しており、トルクチューブ25
側へ流出したヘリウムガスは矢印（A1）から矢印（A2）
へと還流している。
以上の構成になる超電導発電機の回転子の定常冷却運
転の動作について説明する。回転子（１）内の界磁巻線
（６）は、ヘリウム液化機（10）からヘリウム供給管
（７）を経て回転ヘリウム容器（２）に供給される液体
ヘリウム（12a）により所定の温度に冷却される。
転の動作について説明する。回転子（１）内の界磁巻線
（６）は、ヘリウム液化機（10）からヘリウム供給管
（７）を経て回転ヘリウム容器（２）に供給される液体
ヘリウム（12a）により所定の温度に冷却される。
一方、回転ヘリウム容器（２）内で所要の寒冷を放出
し蒸発したヘリウムガス（12b）は、熱交換器（4a）お
よび（5a）でトルクチューブ（４）および（５）の室温
端から回転ヘリウム容器（２）への伝導により侵入熱と
対向流的に熱交換し、その分、加熱されてヘリウム排出
管（８）および（９）を経て回転子からヘリウム液化機
（10）に帰還する。
し蒸発したヘリウムガス（12b）は、熱交換器（4a）お
よび（5a）でトルクチューブ（４）および（５）の室温
端から回転ヘリウム容器（２）への伝導により侵入熱と
対向流的に熱交換し、その分、加熱されてヘリウム排出
管（８）および（９）を経て回転子からヘリウム液化機
（10）に帰還する。
ここで、回転子（１）を所定の回転数（通常、数百rp
m以上）で運転するとき、回転ヘリウム容器（２）内の
液体ヘリウム（12a）は遠心力によって周辺に環状に張
りつく。また、ヘリウム液化機（10）から回転子（１）
に液体ヘリウム（12a）が連続して補給されていると
き、回転ヘリウム容器（２）内の液面（12c）は、ヘリ
ウム供給管（７）および回転ヘリウム容器（２）内の回
転中心部のヘリウムガス（12b）の圧力をそれぞれ所定
の圧力に保持することにより、分岐管（7a）の開口部か
ら中心軸よりの適当な位置に自律的に制御できる。第３
図はその動作を示す模式図である。図に示すように、分
岐管（7a）（半径方向）に気柱が形成され、分岐管（7
a）の回転ヘリウム容器（２）の端面開口部の圧力をヘ
リウム供給管部の圧力より僅かに高い圧力に抑えること
によって上述の制御を可能にしている。この動作の詳細
説明は他の文献、例えば、「低温工学」VOL.17,No.1（1
982）P.7があるのでここでは省略する。
m以上）で運転するとき、回転ヘリウム容器（２）内の
液体ヘリウム（12a）は遠心力によって周辺に環状に張
りつく。また、ヘリウム液化機（10）から回転子（１）
に液体ヘリウム（12a）が連続して補給されていると
き、回転ヘリウム容器（２）内の液面（12c）は、ヘリ
ウム供給管（７）および回転ヘリウム容器（２）内の回
転中心部のヘリウムガス（12b）の圧力をそれぞれ所定
の圧力に保持することにより、分岐管（7a）の開口部か
ら中心軸よりの適当な位置に自律的に制御できる。第３
図はその動作を示す模式図である。図に示すように、分
岐管（7a）（半径方向）に気柱が形成され、分岐管（7
a）の回転ヘリウム容器（２）の端面開口部の圧力をヘ
リウム供給管部の圧力より僅かに高い圧力に抑えること
によって上述の制御を可能にしている。この動作の詳細
説明は他の文献、例えば、「低温工学」VOL.17,No.1（1
982）P.7があるのでここでは省略する。
［発明が解決しようとする課題］ 従来の超電導発電機の回転子は以上のように構成され
ているので、トルクチューブの内側の空間部に回転ヘリ
ウム容器の端板を貫通してトルクチューブ熱交換器に至
るヘリウムガス排出管を軸対称に１対以上設ける必要が
あり、配管の施工が難しく、また、配管の溶接部のひず
み変形や残留応力を極力小さくする配慮から強固な構造
がとりにくいなどの問題があった。
ているので、トルクチューブの内側の空間部に回転ヘリ
ウム容器の端板を貫通してトルクチューブ熱交換器に至
るヘリウムガス排出管を軸対称に１対以上設ける必要が
あり、配管の施工が難しく、また、配管の溶接部のひず
み変形や残留応力を極力小さくする配慮から強固な構造
がとりにくいなどの問題があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、回転ヘリウム容器からトルクチューブ熱交
換器に至るヘリウムガス排出管路を堅固で信頼性の高い
構造とすることができる超電導発電機の回転子を得るこ
とを目的とする。
れたもので、回転ヘリウム容器からトルクチューブ熱交
換器に至るヘリウムガス排出管路を堅固で信頼性の高い
構造とすることができる超電導発電機の回転子を得るこ
とを目的とする。
［課題を解決するための手段］ この発明に係る超電導発電機の回転子は、一端が上記
回転ヘリウム容器内に開口し、回転ヘリウム容器の端板
内を半径方向に貫通しトルクチューブを経由して他端が
熱交換器の低温端に連通する貫通孔と、この貫通孔の一
端側開口から回転ヘリウム容器内中心軸部近傍に至るよ
うに半径方向に延設された配管とから構成された半径方
向のヘリウムガス管路を備えたものである。
回転ヘリウム容器内に開口し、回転ヘリウム容器の端板
内を半径方向に貫通しトルクチューブを経由して他端が
熱交換器の低温端に連通する貫通孔と、この貫通孔の一
端側開口から回転ヘリウム容器内中心軸部近傍に至るよ
うに半径方向に延設された配管とから構成された半径方
向のヘリウムガス管路を備えたものである。
［作用］ この発明においては、回転ヘリウム容器内の蒸気ヘリ
ウムガスは、真空中の配管を経由することなく直接トル
クチューブを貫通した流路から熱交換器に排出される。
ウムガスは、真空中の配管を経由することなく直接トル
クチューブを貫通した流路から熱交換器に排出される。
［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示し、図において、
（13a）は、回転ヘリウム容器（２）内から回転ヘリウ
ム容器端板１（2a）内を半径方向に外方に延び、その後
トルクチューブ（４）内を経由して熱交換器（4a）の低
温端ポートに連通するように設けられた貫通孔と、この
貫通孔の回転ヘリウム容器（２）側の開口端から回転ヘ
リウム容器（２）の中心軸近傍のヘリウムガス（12b）
層に至ように半径方向の内方に延出された半径方向管と
から構成されたヘリウムガス管路としての半径方向管路
１、（13b）は、回転ヘリウム容器（２）内から回転ヘ
リウム容器端板２（2b）内を半径方向に外方に延び、そ
の後トルクチューブ（５）内を経由して熱交換器（4b）
の低温端ポートに連通するように設けられた貫通孔と、
この貫通孔の回転ヘリウム容器（２）側の開口端から回
転ヘリウム容器（２）の中心軸近傍のヘリウムガス（12
b）層に至るように半径方向の内方に延出された半径方
向管とから構成されたヘリウムガス管路としての半径方
向管路２である。その他の部分は従来のものと同じであ
る。また、矢印はヘリウムの流れを示している。
（13a）は、回転ヘリウム容器（２）内から回転ヘリウ
ム容器端板１（2a）内を半径方向に外方に延び、その後
トルクチューブ（４）内を経由して熱交換器（4a）の低
温端ポートに連通するように設けられた貫通孔と、この
貫通孔の回転ヘリウム容器（２）側の開口端から回転ヘ
リウム容器（２）の中心軸近傍のヘリウムガス（12b）
層に至ように半径方向の内方に延出された半径方向管と
から構成されたヘリウムガス管路としての半径方向管路
１、（13b）は、回転ヘリウム容器（２）内から回転ヘ
リウム容器端板２（2b）内を半径方向に外方に延び、そ
の後トルクチューブ（５）内を経由して熱交換器（4b）
の低温端ポートに連通するように設けられた貫通孔と、
この貫通孔の回転ヘリウム容器（２）側の開口端から回
転ヘリウム容器（２）の中心軸近傍のヘリウムガス（12
b）層に至るように半径方向の内方に延出された半径方
向管とから構成されたヘリウムガス管路としての半径方
向管路２である。その他の部分は従来のものと同じであ
る。また、矢印はヘリウムの流れを示している。
以上の構成による回転子（１）の冷却について説明す
ると、回転子（１）内の回転ヘリウム容器（２）への液
体ヘリウム（12a）の供給は、従来のものと同様に配設
したヘリウム供給管（７）および分岐管（7a）を経由し
て行われる。
ると、回転子（１）内の回転ヘリウム容器（２）への液
体ヘリウム（12a）の供給は、従来のものと同様に配設
したヘリウム供給管（７）および分岐管（7a）を経由し
て行われる。
一方、回転ヘリウム容器（２）内で所要の寒冷を放出
し蒸発したヘリウムガス（12a）は半径方向管路１およ
び２（13a），（13b）からトルクチューブ（４）および
（５）の熱交換器（4a）および（5a）にそれぞれ直接排
出され、熱交換器（4a）および（5a）でトルクチューブ
（４）および（５）の侵入熱と対向流的に熱交換し加熱
された後、ヘリウムガス排出管（８）および（９）を経
て回転子（１）からヘリウム液化機（10）に帰還する。
し蒸発したヘリウムガス（12a）は半径方向管路１およ
び２（13a），（13b）からトルクチューブ（４）および
（５）の熱交換器（4a）および（5a）にそれぞれ直接排
出され、熱交換器（4a）および（5a）でトルクチューブ
（４）および（５）の侵入熱と対向流的に熱交換し加熱
された後、ヘリウムガス排出管（８）および（９）を経
て回転子（１）からヘリウム液化機（10）に帰還する。
また、回転子（１）を所定の回転数以上で運転すると
き、回転ヘリウム容器（２）内の液体ヘリウム（12a）
の液面（12c）は従来の場合と同様に自律的に制御で
き、これにより回転ヘリウム容器（２）内の界磁巻線
（６）を所定の温度に冷却保持する。
き、回転ヘリウム容器（２）内の液体ヘリウム（12a）
の液面（12c）は従来の場合と同様に自律的に制御で
き、これにより回転ヘリウム容器（２）内の界磁巻線
（６）を所定の温度に冷却保持する。
［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、一端が回転ヘリウ
ム容器内に開口し、回転ヘリウム容器の端板内を半径方
向に貫通しトルクチューブを経由して他端が熱交換器の
低温端に連通する貫通孔と、この貫通孔の一端側開口か
ら回転ヘリウム容器内中心軸部近傍に至るように半径方
向に延設された配管とから構成された半径方向のヘリウ
ムガス管路を備えたので、堅固なヘリウム管路が得られ
るとともに、トルクチューブ円筒内の配管が減り、工作
が容易で、しかも耐真空性が向上するなど、多大の効果
が得られる。
ム容器内に開口し、回転ヘリウム容器の端板内を半径方
向に貫通しトルクチューブを経由して他端が熱交換器の
低温端に連通する貫通孔と、この貫通孔の一端側開口か
ら回転ヘリウム容器内中心軸部近傍に至るように半径方
向に延設された配管とから構成された半径方向のヘリウ
ムガス管路を備えたので、堅固なヘリウム管路が得られ
るとともに、トルクチューブ円筒内の配管が減り、工作
が容易で、しかも耐真空性が向上するなど、多大の効果
が得られる。
第１図はこの発明の一実施例の縦断面図、第２図は従来
の超電導発電機の回転子の縦断面図、第３図は同じく回
転子の回転ヘリウム容器内のヘリウム液面の自律的制御
の原理を示す模式図である。 （１）…回転子、（２）…回転ヘリウム容器、（2a），
（2b）…回転ヘリウム容器端板、（４），（５）…トル
クチューブ、（4a），（5a）…熱交換器、（13a），（1
3b）…半径方向管路。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
の超電導発電機の回転子の縦断面図、第３図は同じく回
転子の回転ヘリウム容器内のヘリウム液面の自律的制御
の原理を示す模式図である。 （１）…回転子、（２）…回転ヘリウム容器、（2a），
（2b）…回転ヘリウム容器端板、（４），（５）…トル
クチューブ、（4a），（5a）…熱交換器、（13a），（1
3b）…半径方向管路。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】超電導線からなる界磁巻線を収納した回転
ヘリウム容器と、この回転ヘリウム容器の両端をそれぞ
れ支持する円筒形状のトルクチューブと、このトルクチ
ューブそれぞれの円筒面に当接して設けた熱交換器と、
回転中心軸上を経由して上記回転ヘリウム容器の端板上
の軸対称に一定の距離を隔てた位置に開口して配設した
ヘリウム供給管と、上記回転ヘリウム容器内のヘリウム
ガスを上記熱交換器を経由して排出するヘリウムガス排
出管と、これらを断熱的に支持収納する円筒状の真空容
器とでなる回転子において、一端が上記回転ヘリウム容
器内に開口し、上記回転ヘリウム容器の端板内を半径方
向に貫通し上記トルクチューブを経由して他端が上記熱
交換器の低温端に連通する貫通孔と、この貫通孔の一端
側開口から上記回転ヘリウム容器内中心軸部近傍に至る
ように半径方向に延設された配管とから構成された半径
方向のヘリウムガス管路を備えてなることを特徴とする
超電導発電機の回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2080625A JP2795958B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 超電導発電機の回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2080625A JP2795958B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 超電導発電機の回転子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03285560A JPH03285560A (ja) | 1991-12-16 |
| JP2795958B2 true JP2795958B2 (ja) | 1998-09-10 |
Family
ID=13723536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2080625A Expired - Fee Related JP2795958B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 超電導発電機の回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2795958B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0537662Y2 (ja) * | 1984-10-04 | 1993-09-22 |
-
1990
- 1990-03-30 JP JP2080625A patent/JP2795958B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03285560A (ja) | 1991-12-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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