JPH02254964A - 超電導回転電機の回転子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、化合物系超電導線を巻回してなる超電導界
磁コイルがコイル取付軸に固定された超電導回転電機の
回転子に関するものでる。

［従来の技術］ 従来、この種の回転子として例えば特開昭５７−２２８
７２号公報に開示されたものがあり、その構成を第３図
に示す、第３図において、（１）はトルクチューブ、（
２）はトルクチューブ（１）の中央部を形成するコイル
取付軸、（３）はコイル取付軸（２）に固定されている
超電導界磁コイル、（４）はトルクチューブ（１）とコ
イル取付軸（２）とを囲繞する常温ダンパ、（５）はこ
の常温ダンパ（４）とコイル取付軸（２）との間に配設
されている低温ダンパ、（６）及び（７）はコイル取付
軸（２）の夫々外周部及び側面部に取り付けられたヘリ
ウム外筒、ヘリウム側板、（８）及び（９）は夫々駆動
側、反駆動側端部軸、（ｌＯ）はこれらの端部軸（８）
、（９）を軸支する軸受、＋１１１は界磁電流供給用の
スリップリング、（１２）はトルクチューブ（１）に形
成或いは配置されている熱交換器、（１３）は側部輻射
シールド、（１４）配設されている超電導界磁コイル（
３）を極低温に冷却することにより、電気抵抗を零の状
態とし、励磁損失をなくすことにより、この超電導界磁
コイル（３）に強力な磁界を発生させ、固定子（図示せ
ず）に交流電力を発生させる。この超電導界磁コイル（
３）を極低温に冷却、保持するために液体ヘリウムを一
反駆動側端部軸（９）の中央部から導入管（図示せず）
を通じ、ヘリウム外筒（６）、ヘリウム端板（７）によ
り形成される液体ヘリウム容器部に供給する一方、回転
子内部を真空部け４）により高真空に保つと共に、極低
温の超電導界磁コイル（３）及びコイル取付軸（２）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、且つ熱交換器（１２）を設け、このトルクチューブ
（１）を通じ極低温部に侵入する熱を極力減らす構造が
最も一般的である。さらに、側面からの輻射により侵入
する熱を低減するため、側部輻射シールド（１３）が設
けられている。

一方、常温ダンパ（４）及び低温ダンパ（５）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（
３）を保護すると共に、電力系統のしよう乱による回転
子振動を減衰させる機能を有する一方、常温ダンパ（４
）は真空外筒としての機能、低温ダンパ（５）はヘリウ
ム容器部への輻射シールドとしての機能を兼ねる方式が
一般的である。なお第３図においては、回転子内部のヘ
リウム導入、排出系を導入する配管類及び回転子に接続
されているヘリウム導入、排出装置は省略した。

第４図は第３図のＩＶ　−ＩＶ線に沿う断面図であり、
図において、（２）はコイル取付軸、（３）は超電導界
磁コイル、（６）はヘリウム外筒、（１５）は液体ヘリ
ウムの液溜め部、（１６）はヘリウム蒸気空間、（１７
）はコイル取付軸（２）に形成された超電導界磁コイル
（３）を収納するスロット、（１８）はスロット（１７
）内に配設され、超電導界磁コイル（３）とコイル取付
軸（２）との間の対地絶縁、（１９）は超電導界磁コイ
ル（３）を固定するウェッジ、（２０）はコイル取付軸
（２）とヘリウム外筒（６）との間に設けられたヘリウ
ム流路、（２１）は液溜め部（１５）とスロット（１７
）とに連通大・て設けられたヘリウム流通孔、ｆ２２ａ
）　、　ｆ２２ｂｌは対地絶縁（１８）に形成された例
えば円形状の貫通孔である。

このような回転子における超電導界磁コイル（３）の回
りで生ずるヘリウム不足は、ヘリウム流路（２０）から
ウェッジ（１９）の隙間及び対地絶縁（１８）の貫通孔
１２２ｂ）を通って超電導界磁コイル（３）の回りに流
入するヘリウムによって補われる。吸熱膨張したヘリウ
ムは、液溜め部（１５）において、その一部が蒸発する
ことによって冷却される。冷却されたヘリウムは、別の
ヘリウム流通孔（２１）から対地絶縁（１８）の貫通孔
ｆ２２ａｌ　を経て超電導界磁コイル（３）の周囲に入
り込み、さらに対地絶縁（１８）の貫通孔＋２２ｂ）及
びウェッジ（１９）の隙間を通りヘリウム流路（２０）
に出る。

以上のように円滑な自然循環を行なうことにより、超電
導界磁コイル（３）の冷却が行なわれ、超電導界磁コイ
ル（３）を超電導遷移温度以下に保っている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように構成された超電導回転電機の回転子におい
ては、超電導界磁コイル（３）に用いられるニオブ３ス
ズ（Ｎｂｄｎｌに代表される化合物系超電導線はニオブ
チタン（Ｎｂ−Ｔｉ）などの合金系超電導線に比べ、優
れた超電導特性を有しているが、反面固くて脆いという
性質があるため取扱いが著しく難しいという欠点がある
。

この欠点を避けるために、化合物の構成要素（例えばＮ
ｂ３ＳｎであればＮｂとＳｎ）を集合したのみで反応を
させない柔軟な状態の線材でコイルを巻き、その後その
コイルを熱処理することにより化合物を反応生成させる
方法がある。熱処理の温度は通常７００℃〜７５０℃の
高温であるため、線材を絶縁するにあたっては有機物系
の絶縁物を用いることができず、化合物系超電導界磁コ
イル（３）は、熱処理後エポキシ系レジン等で含浸を行
ない超電導界磁コイル（３）の絶縁を行なっていた。

そのため、超電導界磁コイル（３）の製作工程が複雑と
なり、また超電導界磁コイル（３）の巻回後、エポキシ
レジン等で含浸を行なうため、超電導界磁コイル（３）
内の冷媒の流路の確保ができないという問題点があった
。

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、超電導界磁コイルの製作工程を減少させ、
かつ超電導界磁コイルの冷却性能を向上させ、信頼性の
高い超電導回転電機の回転子をでいきようすることを目
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回転電機の回転子は、超電導ｉｌ
ｌおよび超電導界磁コイルの少なくともいずれか一方に
多孔質セラミックからなる外層を設けたものである。

［作用］ この発明においては、冷媒が多孔質セラミックからなる
外層を通って超電導線に流入し、超電導界磁コイルは冷
却される。また、超電導界磁コイルの熱処理時と同時に
セラミックの焼結は行なわれる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図において説明する。第１
図および第２図において、（２０）はコイル取付軸（２
）に固定されている超電導界磁コイル、（２０ａｌは超
電導界磁コイル（２０）を構成するニオブ３スズ（Ｎｂ
３Ｓｎｌに代表される化合物系超電導線であり、複数列
、複数層巻口されている。　（２１１は超電導線（２０
ａｌ　同士の絶縁を目的に超電導線（２０ａ）に螺旋状
に巻かれた、例えばガラステープ、（２２）は超電導界
磁コイル（２０）の外側に形成された多孔質セラミック
からなる外層であり、超電導界磁コイル（２０）を強固
に固定すると共に超電導界磁コイル（２０）の絶縁を行
なっている。

上記のように構成された超電導回転電機の回転子におい
ては、超電導界磁コイル（２０）を超電導状態にするた
めの冷媒である液体ヘリウムは、超電導界磁コイル（２
０）の外側に形成された外層（２２）の孔から供給され
、超電導界磁コイル（２０）を直接冷却する。従って超
電導界磁コイル（２０）で発熱が生じても液体ヘリウム
ですばやく熱が取り除かれ、超電導界磁コイル（２０）
の温度上昇はきわめて小さく、超電導破壊を生ずること
はない、また、セラミックの焼結は超電導界磁コイル（
２０）の熱処理時に行なわれ、超電導界磁コイルの製作
工程は簡略化される。

なお、上記実施例では、超電導界磁コイル（２０）の外
側に多孔質セラミックからなる外層（２２）を設けたが
、超電導綿（２０ａｌの外周にも多孔質セラミックから
なる外層を設けてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の超電導回転電機の回転
子は、超電導線および超電導界磁コイルの少なくともい
ずれか一方に多孔質セラミックからなる外層を設けたこ
とにより、超電導界磁コイルの冷却効率が向上するとい
う効果がある。また、熱処理時にセラミックの焼結を同
時に行なうことができ、回転子の製造工程を簡略化する
ことができるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による超電導界磁コイルを
示す断面図、第２図は超電導界磁コイルを構成する超電
導線の一部斜視図、第３図は従来の超電導回転電機の回
転子の一例を示す断面図、第４図は第３図のＴＶ−ＴＶ
線に沿う断面図である。 図において、（２）はコイル取付軸、（２０）は超電導
界磁コイル、（２０ａｌは超電導線、（２２）は外層で
ある。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代　　理 人 曽 我 道 昭 児１図 児２図 ２０ａ−、ｉ省電１．ｎ丸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 化合物系超電導線を巻回してなる超電導界磁コイルがコ
   イル取付軸に固定された超電導回転電機の回転子におい
   て、前記超電導線および前記超電導界磁コイルの少なく
   ともいずれか一方に多孔質セラミックからなる外層を設
   けたことを特徴とする超電導回転電機の回転子。