JPH04200263A - 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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JPH04200263A
JPH04200263A JP2332180A JP33218090A JPH04200263A JP H04200263 A JPH04200263 A JP H04200263A JP 2332180 A JP2332180 A JP 2332180A JP 33218090 A JP33218090 A JP 33218090A JP H04200263 A JPH04200263 A JP H04200263A
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rotor
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cylinder
circumferential displacement
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JP2332180A
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Satoru Ohashi
大橋 覚
Takashi Watanabe
孝 渡辺
Yasuomi Yagi
恭臣 八木
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Chodendo Hatsuden Kanren Kiki Zairyo Gijutsu Kenkyu Kumiai
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Chodendo Hatsuden Kanren Kiki Zairyo Gijutsu Kenkyu Kumiai
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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)

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〕 本発明は超電導回転電機の回転子に関するものである。
〔従来の技術〕
超電導発電機では、界磁巻線部は極低温に冷却されるた
め、回転子全体が多重円筒構造のクライオスタット構造
となっている。界磁巻線を有する内筒は極低温に冷却さ
れるため、外筒との間に熱収縮差を生ずる。この熱収縮
差を補償するために2重軸受構造がある。これは内筒と
外筒とを別々の軸受で支持することにより、熱収縮差を
補償するものである。この構造を用いた場合、内筒と外
筒との間の真空断熱層を保つための真空保持部が必要と
なる。この真空保持部として、軸方向に対し変位可能な
ベローズが用いられるものがある。
このベローズは軸方向の変位に対しては強度的に非常に
強いが、周方向のねじり荷重に対しては非常に弱い。こ
の周方向の変位を押えるために、内筒と外筒との間でキ
ーとキー溝とによる接合を行い、内筒、外筒間で周方向
変位差を生じないような構造で軸方向には変位可能な構
造が考えられている。
従来、このキーとキー溝構造では第10図および第11
図に示されているように、平行キー1を、内筒を支持す
る内シャフト2と外筒を支持する外シャフト3との間に
設けていた。この平行キー1では、常温での組立時にお
いても、平行キーlの周方向端面部4とキー溝間のギャ
ップを正確に調整する必要があった。なお、同図におい
て5はベローズである。
なお、これに関するものとして特開昭52−95006
号公報がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術のキーとキー溝構造では平行キーを用いて
おり、常温時と低温時および回転時と非回転時にかかわ
りなく、キーとキー溝間のギャップ精度が要求されてい
た。このギャップが適当でなければ、内筒を極低温に冷
却し内筒が熱収縮した場合、内、外筒間でスティックが
発生し、回転子に不要な曲げ応力が発生し、回転時の振
動発生、さらには回転子の破壊を引き起す懸念があった
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、内筒、外
筒間の周方向変位の防止を容易にすることを可能とした
超電導回転電機の回転子を提供することを目的とするも
のである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、周方向変位防止手段を、内、外シャフト間
に設けられ、かつ周方向端面部を軸方向に対してテーパ
ー状に形成したテーパーキーおよびこのテーパーキーを
所定の間隙を介して収納するキー溝を有するテーパーキ
ー装置で構成することにより、達成される。
〔作用〕
上記手段を設けたので、テーパーキーを所定の間隙を介
してキー溝に収納すればよくなって、従来のように組立
作業性の精度を要しなくなる。
〔実施例〕
以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。第
1図から第3図には本発明の一実施例が示されている。
なお、従来と同じ部品には同じ符号を付したので説明を
省略する。同図に示されているように超電導発電機の回
転子は、常温ダンパ(外筒)6、輻射シールド7、巻線
取付軸(内筒)8から構成される多重円筒構造をしてい
る。巻線取付軸8には超電導コイルを構成するために液
体ヘリウム温度まで冷却されるため、巻線取付軸8は熱
収縮する。タービン側においては、常温ダンパ6および
巻線取付軸8を支持するトルクチューブ9は共に1つの
タービン側シャフト10に接続されているが、反タービ
ン側においては、極低温時の巻線取付軸8の熱収縮を補
償するために、常温ダンパ6と巻線取付軸8とを夫々外
シャフト3、内シャフト2で別々に支持し、軸受も夫々
側々に設ける2重軸受構造である。回転子内部には、極
低温に保ための真空断熱層11が設けられている。
このように構成された超電導発電機の回転子で本実施例
では周方向変位防止手段を、内、外シャフト2.3間に
設けられ、かつ周方向端面部4を軸方向に対してテーパ
ー状に形成したテーパーキー1aおよびこのテーパーキ
ー1aを所定の間隙を介して収納するキー溝(図示せず
)を有するテーパーキー装置で構成した。このようにす
ることによりテーパーキー1aを所定の間隙を介してキ
ー溝に収納すればよくなって、従来のように組立作業性
の精度を要しなくなり、内筒、外筒間の周方向変位の防
止を容易にすることを可能とした超電導回転電機の回転
子を得ることができる。
すなわち真空保持機構として使用しているベローズ5の
周方向(ねじり方向)変位拘束手段のキー構造として、
周方向端面部4をテーパー形状にし、それに対応するキ
ー溝構造を熱収縮発生時にテーパーキー1aとリジット
に結合するような構造とする。このようなテーパーキー
1aにより、極低温時にはテーパーキー1aがくさびの
役目をして周方向変位を拘束することが可能となり、ま
た、常温時にはテーパーキー1aとキー溝間にギャップ
が存在し得るので、作業性が改善される。
このように本実施例によれば、2重軸受構造の内シャフ
ト、外シャフト間の極低温時に発生する相対変位を効果
的に拘束することができ、また組立作業性が改善される
第4図には本発明の他の実施例が示されている。
本実施例は周方向変位防止手段を、内、外シャフトがテ
ーパー状に形成され、かつ所定の間隙を介して対向配置
されたテーパー付内シャフト12とテーパー付外シャフ
ト13とで構成した。このようにすることにより、テー
パー付内シャフト12に熱収縮が作用した場合、テーパ
ー付内シャフト12は巻線取付軸側に移動して回転する
ようになってテーパー付内シャフト12とテーパー付外
シャフト13とが接触し、テーパー角を調整しておけば
その間に周方向変位拘束に必要な面圧を発生させること
ができるようになって、前述の場合と同様な作用効果を
奏することができる。
第5図には本発明の更に他の実施例が示されている。本
実施例は周方向変位防止手段を、内シャフト2の端部に
設けられた歯車リング14と、この歯車リング14と所
定の間隙を介して対向配置されると共に、外シャフト3
の端部に設けられ、かつ歯車リング14と内シャフト2
の収縮時に噛み合う歯車15とで構成した。すなわち内
シャフト2に歯車リング14を外シャフト3の端部と接
する部分に装着し、一方外シャフト3の端部にも歯車1
5を加工しておく。常温時、外シャフト3の歯車15、
内シャフト2の歯車リング14との間にはギャップを介
して装着しておき、ねじりが問題となる極低温時には両
者の歯車がリジットに噛み合い、トルク伝達が可能な構
造とした。このようにすることにより、内筒、外筒間に
周方向変位は発生しなくなって、前述の場合と同様な作
用効果を奏することができる。
第6図および第7図には本発明の更に他の実施例が示さ
れている。本実施例は周方向変位防止手段を、内、外シ
ャフト2.3間に設けられ、かつ遠心荷重発生時に内、
外シャフト2.3間の変位を拘束するくさび型キー16
で形成した。すなわち遠心方向に移動可能なくさび型キ
ー16を内シャフト2、外シャフト3間に装着し、その
形状として遠心力作用時にテーパ一部によるくさびが作
用するように、遠心方向に細くなった(さび型キー16
を使用する。このようにすることにより、静止した組立
時には周方向変位が拘束されず、回転時のみ周方向変位
拘束が可能となって、前述の場合と同様な作用効果を奏
することができる。
第8図には本発明の更に他の実施例が示されている。本
実施例は周方向変位防止手段を、内、外シャフト2.3
間にキー溝(図示せず)と所定間隙を持って設けられた
キー1bと、内シャフト2に設けられた加熱装置17と
で構成した。すなわち内シャフト2に加熱装置17を装
着し、周方向変位の拘束を行いたい時点で内シャフト2
を加熱し、装着されたキー1bを温め熱膨張させ、内、
外シャフト2.3をリジットに固定する。このようにす
ることにより周方向の変位が防止されるようになって、
前述の場合と同様な作用効果を奏することができる。
この場合、キー1bの材料としては熱膨張率がシャフト
材に対して大きいものを使用するのが望ましい。
また、内、外シャフト2.3間にキー1bを使用せず、
前述のように内、外シャフト2.3の面圧により周方向
の変位を拘束する場合には、内シャフト2の材料として
外シャフト3より熱膨張率の大きいものを使用するのが
望ましい。
第9図には本発明の更に他の実施例が示されている。本
実施例は周方向変位防止手段を、内、外シャフト2.3
間にキー溝(図示せず)と所定間隙を持って設けられた
キー1bと、外シャフト3に設けられた冷却装置18と
で構成した。すなわち外シャフト3に冷却装置18を設
け、周方向の変位拘束を行いたい時点で外シャフト3を
冷却し、外シャフト自体を収縮させ、キー1bとリジッ
トに合体するような構造とする。このようにすることに
より周方向の変位が防止されるようになって、前述の場
合と同様な作用効果を奏することができる。
この場合、キー1bの材料としてはシャフト材に対して
熱収縮率が小さいものを使用するのが望ましい。
また、キー1bを使用せず前述のように内、外シャフト
2.3の面圧により周方向変位拘束する場合には、外シ
ャフト3の材料として内シャフト2より熱収縮率の大き
いものを使用するのが望ましい。
〔発明の効果〕
上述のように本発明は内筒、外筒間の周方向変位の防止
が容易となって、内筒、外筒間の周方向変位の防止を容
易にすることを可能とした超電導回転電機の回転子を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の超電導回転電機の回転子の一実施例の
縦断側面図、第2図は第1図のP矢視図、第3図は第2
図のQ方向から見た内シャフト周りの正面図、第4図か
ら第6図は本発明の超電導回転電機の回転子の夫々異な
る実施例を示す回転子要部の縦断側面図、第7図は第6
図のくさび型キー周りを示す正面図、第8図および第9
図は本発明の超電導回転電機の回転子の夫々異なる実施
例を示す回転子要部の縦断側面図、第10図は従来の超
電導回転電機の回転子の回転子要部の縦断側面図、第1
1図は第10図のR方向から見た内シャフト周りの正面
図である。 1a・・・テーパーキー、1b・・キー、2・・内シャ
フト、3・・外シャフト、6 ・常温ダンパ(外筒)、
8・・巻線取付軸(内筒)、11 ・断熱真空層、12
・テーパー付内シャフト、13・テーパー付外シャフト
、14・・・歯車リング、15・歯車、16・・くさび
型キー、17・・・加熱装置、18 ・冷却装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、外筒と、この外筒内に真空断熱層を介して配置され
    た内筒とを備え、これら外筒が外シャフト、内筒が内シ
    ャフトを介して夫々異なる軸受で支持され、かつ前記内
    筒の熱収縮時に前記内筒は軸方向にスムーズに変位可能
    に形成され、前記内筒、外筒間は周方向の変位を防止す
    る周方向変位防止手段を持って形成されている超電導回
    転電機の回転子において、前記周方向変位防止手段が、
    前記内、外シャフト間に設けられ、かつ周方向端面部を
    軸方向に対してテーパー状に形成したテーパーキーおよ
    びこのテーパーキーを所定の間隙を介して収納するキー
    溝を有するテーパーキー装置で構成されたものであるこ
    とを特徴とする超電導回転電機の回転子 2、前記周方向変位防止手段が、前記内、外シャフトが
    テーパー状に形成され、かつ所定の間隙を介して対向配
    置されたテーパー付内、外シャフトで形成されたもので
    ある請求項1記載の超電導回転電機の回転子 3、前記周方向変位防止手段が、前記内シャフトの端部
    に設けられた歯車リングと、この歯車リングと所定の間
    隙を介して対向配置されると共に、前記外シャフトの端
    部に設けられ、かつ前記歯車リングと前記内筒の収縮時
    に噛み合う歯車とで構成されたものである請求項1記載
    の超電導回転電機の回転子 4、前記周方向変位防止手段が、前記内、外シャフト間
    に設けられ、かつ遠心荷重発生時に前記内、外シャフト
    間の変位を拘束するくさび型キーで形成されたものであ
    る請求項1記載の超電導回転電機の回転子 5、前記周方向変位防止手段が、前記内、外シャフト間
    にキー溝と所定間隙を持って設けられたキーと、前記内
    シャフトに設けられた加熱装置とで構成されたものであ
    る請求項1記載の超電導回転電機の回転子 6、前記周方向変位防止手段が、前記内、外シャフト間
    にキー溝と所定間隙を持って設けられたキーと、前記外
    シャフトに設けられた冷却装置とで構成されたものであ
    る請求項1記載の超電導回転電機の回転子
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US6993277B2 (en) 2003-03-28 2006-01-31 Fujitsu Limited Fixation unit, thermal fixation roller, and recording apparatus and its manufacture method
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JP2014180175A (ja) * 2013-03-15 2014-09-25 Aisin Seiki Co Ltd 超伝導回転機

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