JPH03128663A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は例えば超電導発電機の回転子において、特にコ
イル取付軸両側のトルクチューブの支持構造を改良した
超電導回転電機の回転子に関する。

（従来の技術） 従来、この種の回転子としては第４図に示すような構成
のものがある。第４図において、１は回転子の外筒を形
成し、かつ真空容器を兼ねたダンパー機能を有する常温
ロータで、この常温ロータ１の両端部には回転軸２．３
が一体的に設けられ、これらの回転軸２．３は軸受４に
よりそれぞれそれ支持されている。この場合、一方の回
転軸２には常温ロータ１の内部に液体ヘリウム等の冷媒
を供給するための冷媒供給孔２ａが設けられている。ま
た、５は常温ロータ１の内部に同軸的に設けられた二重
筒形状のコイル取付軸で、このコイル取付軸５の内外筒
状部間に超電導界磁コイル６が収納されている。さらに
コイル取付軸５の外筒状部の両端部には軸方向に伸びる
トルクチューブ７が設けられ、その一方のトルクチュー
ブ７は回転軸２側の基端面に取付けられ、他方のトルク
チューブ７は常温ロータ１の内面に複数個のフレキシブ
ルサポート８により適宜の間隔を存してフレキシブルに
支持されている。

このような構成の超電導発電機の回転子において、常温
ロータ１内に冷媒を供給して超電導界磁コイル６を約−
２６７’　Ｃの極低温に冷却することにより、電気抵抗
はＯとなり、励磁損失がなくなる。従って、この状態で
回転子を回転させると共に超電導界磁コイル６に励磁電
流を流して強力な磁界を発生させることにより固定子（
図示しない）に交流電力を発生させることができる。

この場合、コイル取付軸５は極低温に冷却されるため、
常温ロータ１に対して熱収縮によるずれが上するが、コ
イル取付軸５の他端側のトルクチューブ７は常温ロータ
１の内周面にフレキシブルサポート８を介して支持され
ているので、常温ロータ１に対して生ずる熱収縮による
ずれが吸収されるようになっている。

（発明が解決しようとする課題） このよう′に従来の超電導発電機の回転子において、フ
レキシブルサポートを設ける主目的は熱収縮によるずれ
の吸収であるので、フレキシブルサポートの剛性は熱収
縮の生じる方向（−膜内にロータ軸方向が主１２対象と
なる）に対して小ざく設定し、フレキシビリティ−を持
たせることが必要である。しかしながら、フレキシブル
サポートは第５図（ａ）、（ｂ）に示すように面内並進
、市外並進、面内ねじり、面外ねじりの４つの剛性（変
形）の自由度を有しており、この内ロータ軸方向の熱収
縮に対応する方向、即ち市外並進のみ剛性を低下せしめ
ることは困難である。また、他の剛性の低下を認めると
しても、各々の剛性にはロータの振動特性等から最適値
なり、許容範囲なりが存在し、これらの全てを満足せＬ
めるように一つのフレキシブルポートを設定することは
困難であるという問題があった。

本発明はコイル取付は軸が常温ロータに対し熱収縮およ
び振動特性の観点から最適に支持することの可能な超電
導回転電機の回転子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） 本発明は上記の目的を達成するため、常温ロータの内部
に超電導コイルを収納し、かつ両端部にトルクチューブ
を有するコイル取付軸を設け、二のコイル取付軸両側の
トルクチューブを前記常温ロータに対して各々独立した
機能を持たせたフレキシブルサポートにより分散させて
フレキシブルに支持するようにしたものである。

（作用） このような構成の超電導回転電機の回転子にあっては、
フレキシブルサポートに要求される４種の剛性をコイル
取付は軸の軸方向両側に設けられたトルクチューブをフ
レキシブルサポートにより機能的に分散させることが可
能となり、各フレキシブルサポートの剛性設計が容易に
なるので、熱収縮の吸収並びに振動特性の面から最適な
剛性値を実現させることが可能となる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明による超電導回転電機、ここでは超電導
発電機の回転子の構成例を示す断面図であり、第４図と
同一部分には同一記号を付してその説明を省略し、ここ
では異なる点についてのみ述べる。本実施例では第１図
に示すようにコイル取付軸５の両端部に設けられたトル
クチューブ７を複数個のフレキシブルサポート８ａ、８
ｂによりそれぞれ常温ロータ１の内周面に適宜の間隔を
存してフレキシブルに支持させるように構成したもので
ある。

ここで、フレキシブルサポート８ａ、８ｂの形状として
は種々あるが、本実施例では第２図（ａ）、（ｂ）およ
び第３図（ａ）、（ｂ）に示すように内外輪をトルクチ
ューブ７、常温ロータ１として断面長方形の複数の放射
状のスポークで結合した構造としである。

また、一方のフレキシブルサポート８ａは第２図（ａ）
、（ｂ）に示すように面内並進と面内ねじりに対する剛
性が高く、市外並進と面外ねしりに対する剛性が低くな
るような形状、つまり幅が広く、肉厚の薄い形状にしで
ある。また、他方のフレキシブルサポート８ｂはＴＳ３
図（ａ）、（ｂ）に示すように面内ねじりに対しては剛
性が低く、面内並進、面外並進および面外ねしりに対し
ては剛性が高くなるような形状、つまり幅が狭く、肉厚
の薄い形状にしである。

このような構成の超電導発電機の回転子において、前述
したような形状のフレキシブルサポート８ａ、８ｂによ
りコイル取付軸５の両端部に設けられたトルクチューブ
７を常温ロータ１にフレキシブルに支持させることによ
り、両フレキシブルサポート７の剛性はロータ全体とし
て見た場合、直列バネとして考えることができる。この
ため、コイル取付軸５の常温ロータ１に対する支持条件
は各々のフレキシブルサポー）８ａ、８ｂの低い側の剛
性値によって支配される。従って、フレキシブルサポー
ト８ａは熱収縮の吸収およびコイル取付軸５とトルクチ
ューブ７の曲げ振動にのみ着目して面外並進と面外ねじ
りの剛性が最適となるようにスポークの設計を、またフ
レキシブルサポート８ｂはねじり振動にのみ着目して面
内ねじりの剛性が最適となるようにスポークの設計をそ
れぞれ行うことにより、フレキシブルサポート８ａと８
ｂに異なる剛性機能を独立させて持たせることができる
。

このようにフレキシブルサポートに要求される４種の剛
性をコイル取付軸両側のフレキシブルサポートにより機
能的に分散させることで、各フレキシブルサポートの剛
性設計および構造を容易にすることができる。

また、取付軸両側にフレキシブルサポートを設けること
により、常温部よりコイル取付軸５に至る熱浸入経路が
長くなるため、トルクチューブ７を従来よりも短くする
ことができ、さらにこのことに伴いトルクチューブの温
度勾配も小さくなるため、トルクチューブの熱応力を低
減させることが可能となる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、コイル取付軸の両端
部に設けられたトルクチューブを常温ロータの内周面に
複数個のフレキシブルサポートによりそれぞれ機能を分
散、独立させてフレキシブルに支持するようにしたので
、熱収縮の吸収および振動特性に対して最適な超電導回
転電機の回転子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による超電導発電機の回転子の一実施例
を示す断面図、第２図（ａ）、（ｂ）は同実施例におけ
る一方のフレキシブルサポートの取付状態を示し、（ａ
）は正面図、（ｂ）は（ａ）の■−■線に沿う矢視断面
図、第３図（ａ）（ｂ）は同実施例における他方のフレ
キシブルサポートの取付状態を示し、（ａ）は正面図、
（ｂ）は（ａ）の■−■線に沿う矢視断面図、第４図は
従来の超電導発電機の回転子を示す断面図、第５図（ａ
）、（ｂ）は同回転子におけるフレキシブルサポートの
機能を説明するためのもので、（ａ）は断面図、（ｂ）
は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図である。 １・・・・・・常温ロータ、２，３・・・・・・回転軸
、４・・・・・・軸受、５・・・・・・コイル取付軸、
６・・・・・・超電導界磁コイル、７・・・・・・トル
クチューブ、８ａ、８ｂ・・・・・・フレキシブルサポ
ート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 常温ロータの内部に超電導コイルを収納し、かつ両端部
   にトルクチューブを有するコイル取付軸を設け、このコ
   イル取付軸両側のトルクチューブを前記常温ロータに対
   して各々独立した機能を持たせたフレキシブルサポート
   により分散させてフレキシブルに支持するようにしたこ
   とを特徴とする超電導回転電機の回転子。