JPH04289765A

JPH04289765A - 超電導回転子

Info

Publication number: JPH04289765A
Application number: JP3054784A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Mori; 英明森
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-03-19
Filing date: 1991-03-19
Publication date: 1992-10-14

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超電導発電機の超電導
回転子に係り、特に超電導導体を用いた界磁巻線のクエ
ンチを防止するのに好適な冷却構造を有する超電導回転
子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術における超電導回転子は、特開
昭６４−８５３８号公報記載のように、回転軸心の周り
の内外周側に極低温冷媒貯槽をもった円筒状の巻線支持
筒を固定して取り付け、その巻線支持筒の外周表面に複
数の鞍型の溝を設け、この中に超電導導体を用いた界磁
巻線を配置している。界磁巻線の超電導導体間及び巻線
支持筒には前記極低温冷媒貯槽と連通する冷媒流路を適
宜複数個設け、界磁巻線がなんらかの原因で発熱したと
きにその発熱個所で生じる極低温冷媒の浮力を利用し、
界磁巻線内の冷媒流路では内径方向に、その他の個所の
冷媒流路では外径方向に流れる極低温冷媒の循環流を発
生させ、界磁巻線を冷却する構造となっていた。

【０００３】ところが、巻線支持筒を超電導回転子の室
温部の回転軸に断熱固定するトルクチュウーブと呼ばれ
る円筒状の断熱支持体は、巻線支持筒に働く重力、遠心
力並びに電磁力に対して十分な強度を確保しなければな
らないため、室温部からの侵入熱を小さくするのが難し
く、巻線支持筒の両端付近の超電導界磁巻線を加熱して
しまう。そこで、特開昭５７ー１３９６０号公報のよう
に、内側回転子支持体の接続部と超電導界磁巻線との間
に、その侵入熱の除去手段を用いていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術は、内側回転子支持体からの侵入熱が、その除去手
段に到達する前に巻線支持筒の外周部極低温冷媒貯槽の
端部内の極低温冷媒が吸収してしまうという点を考慮し
ておらず、その結果、その温められた極低温冷媒が巻線
支持筒の両端部付近の超電導界磁巻線内の冷媒流路を含
むすべての半径方向流路で内径方向に流れ、逆に、内周
側極低温冷媒貯槽の極低温冷媒が巻線支持筒中央部の同
様な半径方向流路で外径方向に流れるという内側回転子
端部と中央部にわたる大きな循環流が発生し、そのため
巻線支持筒中央部の超電導界磁巻線内の冷媒流路におい
て、極低温冷媒が本来常に内径方向側に流れるべきとこ
ろが逆流してしまい、界磁巻線内で発生した熱を十分除
去することができず、超電導界磁巻線を急激に超電導状
態からに常電導状態に遷移させてしまうクエンチに至ら
しめてしまう問題があった。

【０００５】本発明の目的は、上記侵入熱を効果的に吸
収して、極低温冷媒が如何なる場所においても超電導界
磁巻線内の半径方向冷媒流路を内径方向に流れるように
し、界磁巻線内で発生した熱を十分除去できるようにす
ることによって、クエンチを起こさずに安定して動作す
る超電導回転子を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、軸心回りに
回転自在に設けた外側回転子と、該外側回転子内に位置
し極低温冷媒を貯蔵する内側回転子と、該内側回転子を
外側回転子に固定する内側回転子支持体と、該内側回転
子内であって、該極低温冷媒を内周側及び外周側に貯蔵
する内及び外周側極低温冷媒貯槽を有し、かつ、該内外
周側を流通せしめる冷媒流路を持ち、さらに、超電導導
体を用いた界磁巻線を有する巻線支持筒からなる超電導
回転子において、軸心方向について前記外周側極低温冷
媒槽および前記界磁巻線と、前記内側回転子支持体の低
温端の間に、前記巻線支持筒側の該内側回転子支持体と
前記巻線支持筒軸端部の冷却手段を設けることで達成さ
れる。

【０００７】具体的には、前記内周側極低温冷媒貯槽内
の熱交換器と前記巻線支持筒側の該内側回転子支持体お
よび前記巻線支持筒の軸端部との接触部を持ち、該熱交
換器と該接触部とを熱的に接続させる銅などの高熱伝導
体からなる冷却手段、または、前記巻線支持筒側の内側
回転子支持体と前記巻線支持筒の軸端部との熱交換器を
もち、かつ、該熱交換器出口を前記内周側極低温冷媒貯
槽に設けた極低温冷媒供給管をからなる冷却手段、また
は、前記巻線支持筒側の内側回転子支持体と前記巻線支
持筒の軸端部の露出面を有し、前記外周側極低温冷媒貯
槽と連通しておらず、かつ、該内側極低温冷媒貯槽にの
み開口部をもつ１つまたは複数の冷媒流路からなる冷却
手段を設けることで達成できる。

【０００８】あるいは、前記巻線支持筒の両端部と中央
部とに少なくとも３つに分割した外周側極低温冷媒貯槽
と、それらそれぞれの外周側極低温冷媒貯槽にすくなく
とも１つ以上の内周側極低温冷媒貯槽と連通する冷媒流
路とを設けることで達成することができる。

【０００９】

【作用】上記目的は、軸心回りに回転自在に設けた外側
回転子と、該外側回転子内に位置し極低温冷媒を貯蔵す
る内側回転子と、その内側回転子を外側回転子に固定す
る内側回転子支持体と、前記内側回転子内に設置され超
電導導体を用いた界磁巻線を有する巻線支持筒とからな
る超電導回転子では、前記内側回転子支持体の低温端、
または、その低温端に熱的に接触する内側回転子または
巻線支持筒の軸端部の冷却手段は、これら低温端および
軸端部の温度を防ぎ、巻線支持筒及び界磁巻線内の冷媒
流路の温度を均一にする。特に、前記内側回転子支持体
の低温端、または、その低温端に熱的に接触する前記内
側回転子または巻線支持筒の軸端部に位置し、その内側
極低温冷媒貯槽にのみ開口部をもつ１つまたは複数の半
径方向冷媒流路は、同一の冷媒流路内で極低温冷媒の内
径方向流と外径方向流を実現する一種の熱サイフォンと
して作用し、侵入熱を前記冷媒流路に到達させることな
く効果的に内径側冷媒貯槽に伝達する。

【００１０】また、軸心回りに回転自在に設けた外側回
転子と、その外側回転子内に位置し極低温冷媒を貯蔵す
る内側回転子と、その内側回転子と外側回転子を固定す
る内側回転子支持体と、その内側回転子内であって、そ
の極低温冷媒を内周側及び外周側に貯蔵する内及び外周
側極低温冷媒貯槽を有し、かつ、その内外周側を流通せ
しめる冷媒流路を持ち、さらに、超電導導体を用いた界
磁巻線を有する巻線支持筒からなる超電導回転子では、
前記巻線支持筒両端部と中央部に少なくとも３つに分割
した外周側極低温冷媒貯槽と、それらそれぞれの外周側
極低温冷媒貯槽に内周側極低温冷媒貯槽と連通する冷媒
流路は、それぞれの部分で界磁巻線内冷媒流路を内径方
向に、その他の箇所の冷媒流路を外径方向に流れる極低
温冷媒の循環流を形成させる。すなわち、両端部は界磁
巻線が上記侵入熱により加熱されるので、それ自身の温
度は少々上がるもののその内部の冷媒流路の極低温冷媒
の流れは内径方向流である。一方、中央部は、両端部の
極低温冷媒の循環流によって侵入熱は到達せず、通常で
は、循環流は生じない。界磁巻線で発熱があったときの
み循環流が生じることになる。

【００１１】

【実施例】先ず、実施例を説明する前に、超電導発電機
について図１９〜図２２を用いて概略の説明をする。

【００１２】図１９に示すように、超電導発電機は、固
定子ケース１に内蔵する電機子２とその内側に設けられ
た超電導回転子３とからなり、超電導回転子３は、さら
に中空円筒状で両端軸心部に軸を設けた外側回転子４と
、外側回転子４内に同心的に固定され極低温冷媒５を貯
蔵する内側回転子６と、内側回転子６内に設置され自身
の外周部に設けたスロット７に超電導界磁巻線８を有す
る巻線支持筒９とから構成される。極低温冷媒５は、極
低温冷媒供給管１０にて巻線支持筒６の内側に供給する
。その蒸発ガス１１はガス回収管１２及び超電導界磁巻
線８を励磁する給電線１３のガス冷却配管１４に流れる
。極低温冷媒供給管１０、ガス回収管１２並びにガス冷
却配管１４は、回転体から配管を外部へ導くことのでき
る給排気部１５に接続されている。給電線１３はスリッ
プリング１６を用いて外部に取り出す。ガス回収管１２
は途中に内側回転子６の内側回転子支持体１７と熱交換
部１８をもち、内側回転子支持体１７の室温端から低温
端へ熱伝導により侵入してくる熱を、蒸発ガス１１の寒
冷によって回収するようになっている。外側回転子４の
内側は高真空排気し、内側回転子６に対して真空断熱を
保ってある。

【００１３】図２０は、巻線支持筒９のみを示す外観模
式図で、鞍型の超電導界磁巻線８の配置の一例を示した
ものである。ただし、図では、超電導界磁巻線８をスロ
ット７に固定するクサビ１９のみしか見えない。

【００１４】図２１はスロット７の一断面を示した図で
ある。超電導界磁巻線８とスロット７の隙間にはつめ物
２０を詰め、遠心力および電磁力によって超電導界磁巻
線８が動かないようにする。クサビ１９およびスロット
７の底部には適当な間隔で冷媒流路２１を設け、極低温
冷媒５がスロット７内部に流れ込むようにする。もちろ
ん、超電導界磁巻線８およびつめ物２０にも冷媒流路が
設けるが、図示してない。

【００１５】図２２は、超電導界磁巻線８の斜視詳細図
である。超電導導体２２が多数層多数列旋回して巻かれ
、その列および層間には、超電導導体２２が、ある一定
面積以上、冷媒流路２４に露出するように絶縁体２３を
挟む。つめ物２０には適宜凹凸をつけ極低温流体５が流
れる冷媒流路２５が構成されるようにする。これら冷媒
流路は互いに連絡しており、最終的に孔２６を介して図
２１に示す巻線支持筒９の冷媒流路２１に連絡している
。

【００１６】以下、本発明のいくつかの実施例を図面を
参照して説明する。図１は、本発明の一実施例を示す超
電導回転子３の軸方向断面概略図である。超電導界磁巻
線８および外周側極低温冷媒貯槽５１と内側回転子支持
体１７の低温端５２の間に巻線支持筒９および内側回転
子支持体１７の面が露出する半径方向の穴すなわち熱サ
イフォン５３を設ける。この熱サイフォン５３は、開口
部が内周側冷媒貯槽５４のみにあり、その極低温冷媒５
が常に流れ込むようにしておく。また、その深さはでき
るだけ上記低温端５２に近いほうがよい。外周側極低温
冷媒貯槽５１はスロット７の外周側の冷媒流路２１への
単なる流路にしかすぎないため、不要な熱負荷を吸収し
ないようその回転軸心方向の長さは超電導界磁巻線８と
同じ程度にしたほうがよい。少なくとも、熱サイフォン
の位置よりも中央部側でなければならない。

【００１７】内側回転子支持体１７は蒸発ガス１１によ
りかなり冷却されるが、その低温端５２は極低温冷媒５
の温度４〜５Ｋに対して３０〜５０Ｋとかなり高い温度
にある。そのため、熱サイフォン５３の低温端５２に近
い面すなわち巻線支持筒９の軸心方向について外側の面
および底面５５の温度は、それ以外の面すなわち前記軸
方向に対して内側の面の温度よりも常に高くなる。よっ
て、前者の面に接触している極低温冷媒５は温められて
後者の面のそれよりも密度が小さくなり、図で示したよ
うに、遠心力によって前者の極低温冷媒５は常に回転子
の回転軸に向かって流れ、後者はその逆に流れるという
対向流５６が生じる。遠心力に対して垂直面及び水平面
の熱伝達はきわめて良好なため、その結果、低温端５２
に達した侵入熱をスロット７、超電導巻線８ならびに冷
媒流路２１に到達させることなく内周側極低温冷媒貯槽
５４の極低温冷媒５に伝達することが可能になる。伝達
された熱はその浮力によってすみやかに液面に達し極低
温冷媒５の蒸発潜熱によって除去される。熱サイフォン
の形状は、巻線支持筒９および内側回転子６の必要とさ
れる機械的強度と寸法的制約を満たし、かつ、設置位置
が超電導界磁巻線８と内側回転子支持体１７の低温端５
２の間にあれば制約は少ない。必要とされる熱除去量と
加工方法との兼ね合いで決めればよい。

【００１８】図２に図１のＡＡ断面を示す。これは、熱
サイフォンとして多数の円形の小穴５７を放射状に設け
たもので、巻線支持筒９または内側回転子６機械的強度
が許す限りそれらのピッチはなるべく小さい方が望まし
い。小穴５７の直径は数ｍｍ以上あればよい。これより
直径を小さくすると対向流５６の内向きと外向きの流れ
が互いに干渉し、スムーズに熱除去が出来ないおそれが
生ずる。

【００１９】図３に示すように、小穴５７の直径が大き
くて一つの面内に配置できない場合には、千鳥配列にし
てもよい。

【００２０】また図４に示すように、熱サイフォン５３
の間の部分も小さくした方が、侵入熱が熱伝導によって
直接超電導巻線８およびスロット７に達する量が少なく
なる。ただし、熱サイフォン５３の開口部の面積をあま
り小さくし過ぎると熱を吸収した極低温冷媒５が内周側
極低温冷媒貯槽５４に十分抜けきらず、開口部付近に滞
留してしまうので注意を要する。同様な理由で、熱サイ
フォン５３の内径側の断面積が極端に小さくなってしま
うような形状は、温められた極低温冷媒５が滞留するの
で避けたほうがよい。

【００２１】図５は、本発明の他の実施例を示した超電
導回転子３の軸方向断面図で、熱サイフォン５３の付近
のみを拡大して示したものである。この実施例は図１の
ものとは異なり熱サイフォン５３は巻線支持筒９および
内側回転子支持体１７の一部を内側から外側へ貫通して
おり、その開口部と外周側極低温冷媒貯槽５１を円筒状
の内側回転子カバー５８が覆うようになっている。内側
回転子カバー５８の端部は溶接などによって気密を保つ
が、熱サイフォン５３と外周側極低温冷媒貯槽５１は狭
い隙間５９を介して連通している。しかしながら、この
隙間を十分小さくし、その断面積を冷媒流路２１の断面
積に対して無視できるほどにすれば、熱サイフォン５３
の開口部は内周側極低温冷媒貯槽５４のみと見なしてよ
い。この実施例の利点は、熱サイフォンの加工をすべて
内側回転子６の外径側から行える点で、まず、内側回転
子支持体１７および巻線支持筒９に熱サイフォンとなる
孔加工を行い、その後に内側回転子カバー５８を取り付
ければよい。

【００２２】図６〜図１１は、熱サイフォン５３の横断
面図の例である。これらの図においては図の上側が内側
回転子支持体の低温端側で、下側が超電導界磁巻線の巻
線支持筒の端部側であると仮定し、コリオリの力は紙面
上の水平方向に働いているものと仮定する。図６および
図７は、単純な円形及び長方形断面で、図示していない
が楕円形でもよい。長方形または楕円形はその長辺側が
低温端５２側を向いていたほうが熱サイフォンの高温側
の面と低温側の面との平均温度差が大きくなり極低温冷
媒５の対向流５６が強く生じるため効率がよい。

【００２３】図８は、穴の内周壁にフィン６０を付けて
伝熱面積を向上させたもので、内側回転子支持体（トル
クチュウーブ）１７の低温端５２への侵入熱が大きな場
合に用いるとよい。ただしこの場合、巻線支持筒９等の
材料にステンレス鋼のような熱伝導率のあまり良くない
材料を用いた場合は、熱サイフォン５３の間は冷却しに
くいので、図２で示した熱サイフォン５３の配列ピッチ
も小さくする必要がある。

【００２４】図９は、コリオリの力が働く方向の面にフ
ィン６１を設けたもので、コリオリ力による２次流れの
発生を利用し、対向流５６の内向き流れと外向き流れが
干渉しにくくする働きがある。図１０および図１１は、
図９のものの考えをさらに押し進め、これらの内向き流
れと外向き流れの流路を完全に分離した熱サイフォン５
３の横断面を示したものである。図１０は長方形断面を
、図１１は円形断面を２つ組み合わせたものである。ただしこの場合、仕切り６２は熱サイフォン５３の最外
周側でなくり、それぞれの流路がつながっていなくては
ならない。これらの図では、極低温冷媒５は、上側の半
径方向冷媒流路５３ａを内径方向に、下側の半径方向冷
媒流路５３ｂを外径方向に流れる。

【００２５】図１２は、図１０および図１１の実施例に
ついて加工しやすい構造にしたもので、本例によれば、
図５の実施例と同様に加工はすべて内側回転子６の外側
から行うことができる。

【００２６】図１３は、本発明の他の実施例の超電導回
転子３の軸方向断面図で、熱サイフォン５３の部分のみ
を拡大して示している。これは円環の内周側を内周側極
低温冷媒貯槽５４への開口部としたものである。円環溝
６３の開口幅は数ｍｍ以上であればよい。図ではこの幅
は一定であるが、円環溝６３の周方向断面積は、半径が
小さくなるほど狭くなるので、その幅を半径が小さくな
るにしたがい大きくしたほうがもっとよい。これは内側
回転子支持体１７の低温端５２側の面を最も大きくする
ことができ、侵入熱の熱除去という観点からは最も効率
よい。しかしながら、薄肉の円筒部６３ａの部分が増え
ることになり、機械的強度という点からは好ましくない
ので設計には注意を要する。

【００２７】図１４は、図１３に示した円環溝の構造を
簡単な方法で実現したもので、巻線支持筒９の端面と内
側回転子支持体の端面の間に、数ｍｍの隙間を開けたも
のである。

【００２８】図１５は、本発明の他の実施例の超電導回
転子３の軸方向断面概略図である。内側回転子支持体１
７の低温端５２を効率的に冷却するために、極低温冷媒
供給管１０をトルクチュウーブ１７の低温端５２の部分
の熱交換部６４と、その出口を内周側極低温冷媒貯槽５
４に設けたものである。外部から圧送される極低温冷媒
５が熱交換部６４にて高温側からの侵入熱をすべて奪う
。ただし、このように極低温冷媒供給管１０を引き回す
配管構造は、内側回転子６の給排気部１５側は行いやす
いが、その反対側は行いにくい。そのため、この反対側
は上述の熱サイフォン５３を適用した。

【００２９】図１６は、本発明の他の実施例を示した超
電導回転子３の軸心方向縦断面概略図である。本実施例
においては、外周側極低温冷媒貯槽５１を内側回転子６
の両端部の貯槽５１ａと中央部の貯槽５１ｂとに３分割
したもので、それぞれの貯槽は少なくとも１つ以上の内
周側極低温冷媒貯槽５４と連通する冷媒流路６５を設け
る。この冷媒流路６５の位置は、超電導界磁巻線８の内
側でなければならない。また、その断面の大きさは、大
きいほどよいが、ここで生じる圧力損失が、その他の冷
媒が内径側に向かって流れている冷媒流路２１で生じる
圧力損失と同じ程度以下であれば問題はない。

【００３０】図１７は、図１６の外周側極低温冷媒貯槽
どうしに隙間６６があるものを示し、それぞれの貯槽ど
うしは完全に気密に保つ必要はなく、図に示すように隙
間６６があっても、同じ流量に対し上述の圧力損失より
も十分おおきな圧力損失を生じるならば、極低温冷媒５
はこの隙間を実質的に流れないと見なしてよい。スロッ
ト７内部を、その冷媒流路２１を通ってそれぞれの外周
側極低温冷媒貯槽５１ａおよび５１ｂにまたがって極低
温冷媒５が流通しないように、それぞれの外周側極低温
冷媒貯槽間にまたがる冷媒流路は設けない方がよい。た
だ、上述と同じ理由で、その槽間にわたるスロット７内
で気密を完全に保つ必要はない。

【００３１】内側回転子両端部の外周側極低温冷媒貯槽
５１ａの幅は、超電導界磁巻線８のうち最外周にあるも
ののうち周方向に超電導導体が巻いてある部分がはいる
程度である。この実施例では、内側回転子６両端部では
内側回転子支持体１７からの侵入熱でスロット７の巻線
支持筒９の端面側の面の温度が高くなり極低温冷媒５は
その部分のスロット７内部の冷媒流路を内径側に向かっ
てながれ、侵入熱を吸収する。このとき、この部分の超
電導界磁巻線８の温度は、少々上がるが、極低温冷媒５
が流れている分だけ超電導界磁巻線８内の冷媒流路２４
表面の熱伝達が向上するので問題はない。一方、中央部
では、侵入熱は先の両端部で吸収されるため、通常は極
低温冷媒５は循環しておらず、なんらかの原因で超電導
界磁巻線８のどこかの部分で発熱したときのみ循環流が
生じる。

【００３２】図１８は、本発明の他の実施例の内側回転
子端部の軸方向断面拡大図である。巻線支持筒８と内側
回転子支持体１７の端面間の隙間に熱伝導率の良好な銅
、アルミニウムなどの金属でできた熱伝導体６７を挟み
込み、その露出面６８を内周側極低温冷媒貯槽５４に向
けて設けたものである。巻線支持筒８および内側回転子
支持体９と熱伝導体６７の界面は接触熱伝達をよくする
ため、両方の材料に対して濡れ性のよい半田などで接着
するか、または、爆接などにより接合させた方がよい。露出面６８は、回転半径のかなり内径側に位置するので
、極低温冷媒５の１つである液体ヘリウムは亜臨界圧状
態となって沸騰が生じるので、サーモエクセルなどの沸
騰伝熱促進面の加工を行うことも有効である。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、内側回転子支持体から
の内側回転子への侵入熱を効果的に吸収するので、極低
温冷媒が如何なる場所においても界磁巻線内の冷媒流路
を内径方向に流れるようにすることができる。そのため
、界磁巻線内で発生した熱を十分に除去することができ
、クエンチを起こさずに安定して動作する超電導回転子
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の超電導回転子を示す軸方向
断面概略図である。

【図２】図１のＡＡ’断面図である。

【図３】図１の実施例の熱サイフォン配置の一例を示す
断面図である。

【図４】図１の実施例の熱サイフォンの他の例を示すＡ
Ａ’断面図である。

【図５】本発明の他の実施例の超電導回転子の熱サイフ
ォン部を示す軸方向断面拡大図である。

【図６】熱サイフォンの一例を示す横断面図である。

【図７】熱サイフォンの一例を示す横断面図である。

【図８】熱サイフォンの一例を示す横断面図である。

【図９】熱サイフォンの一例を示す横断面図である。

【図１０】熱サイフォンの一例を示す横断面図である。

【図１１】熱サイフォンの一例を示す横断面図である。

【図１２】本発明の他の実施例の超電導回転子の熱サイ
フォン部を示す軸方向断面拡大図である。

【図１３】本発明の他の実施例の超電導回転子の熱サイ
フォン部を示す軸方向断面拡大図である。

【図１４】図１３の実施例の他の一例を示す軸方向断面
拡大図である。

【図１５】本発明の他の実施例の超電導回転子を示す軸
方向断面概略図である。

【図１６】本発明の他の実施例の超電導回転子を示す軸
方向断面概略図である。

【図１７】図１６の実施例の外周側極低温冷媒貯槽を示
す軸方向断面拡大図である。

【図１８】本発明の他の実施例の内側回転子の端部を示
す軸方向断面拡大図である。

【図１９】一般的な超電導発電機の軸方向断面概略図で
ある。

【図２０】一般的な巻線支持筒の外観模式図である。

【図２１】一般的なスロットの部分断面概略図である。

【図２２】一般的な超電導界磁巻線の斜視詳細図である
。

【符号の説明】

１　　固定子ケース　　　　　　　　　　　　　　　　
　　２　　電機子３　　超電導回転子　　　　　　　　
　　　　　　　　　　４　　外側回転子５　　極低温冷
媒　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６　　内
側回転子７　　スロット　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　８　　超電導界磁巻線９　　巻線支持筒　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　１０　　極低温冷媒供給管１１　　蒸発ガス　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　１２　　ガス回収管１３　　給電線　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　１４　　ガス冷却配
管１５　　給排気部　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　１６　　スリップリング１７　　内側回転子支持体　　　　　　　　　　　　１
８　　熱交換部１９　　クサビ　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　２０　　つめ物２１，２４，２
５　　冷媒流路　　　　　　　　２２　　超電導導体、２３　　絶縁体　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　２６　　孔５１，５１ａ，５１ｂ　　外周側極
低温冷媒貯槽５２　　低温端部　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　５３　　熱サイフォン５３ｂ　　下側の半径方向冷媒流路　　　　５３ａ　　
上側の半径方向冷媒流路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　軸心回りに回転自在に設けた外側回転
子と、該外側回転子内にあって極低温冷媒を貯蔵する内
側回転子と、該内側回転子を外側回転子に固定する内側
回転子支持体とからなり、該内側回転子内に、前記極低
温冷媒の貯蔵槽及び流通路と超電導導体の界磁巻線を支
持する巻線支持筒とを有する超電導回転子において、前
記巻線支持筒の軸端部を冷却する冷却手段を有すること
を特徴とする超電導回転子。
【請求項２】　　軸心回りに回転自在に設けた外側回転
子と、該外側回転子内にあって極低温冷媒を貯蔵する内
側回転子と、該内側回転子を外側回転子に固定する内側
回転子支持体とからなり、該内側回転子内に、前記極低
温冷媒の貯蔵槽及び流通路と超電導導体の界磁巻線を支
持する巻線支持筒とを有する超電導回転子において、前
記内側回転子支持体の低温端部を冷却する冷却手段を有
することを特徴とする超電導回転子。
【請求項３】　　軸心回りに回転自在に設けた外側回転
子と、該外側回転子内にあって極低温冷媒を貯蔵する内
側回転子と、該内側回転子を外側回転子に固定する内側
回転子支持体とからなり、前記内側回転子内に、該内側
回転子の内周側及び外周側に前記極低温冷媒を貯蔵する
内周側及び外周側極低温冷媒貯槽と、該内周側及び外周
側極低温冷媒貯槽間を連絡する冷媒流路と、該極低温冷
媒により冷却する超電導導体の界磁巻線を支持する巻線
支持筒とを有する超電導回転子において、前記外周側極
低温冷媒貯槽および前記界磁巻線と、前記内側回転子支
持体の低温端との間に、該内側回転子支持体の低温端側
と該巻線支持筒の軸端部側とを冷却する冷却手段を有す
ることを特徴とする超電導回転子。
【請求項４】　　請求項３記載の超電導回転子において
、前記冷却手段は、前記内周側極低温冷媒貯槽内の熱交
換器と、前記内側回転子支持体の低温端部および前記巻
線支持筒の軸端部との接触部を持ち、該熱交換器と該接
触部とを熱的に接続させる銅などの高熱伝導体からなる
ことを特徴とする請求項３記載の超電導回転子。
【請求項５】　　請求項３記載の超電導回転子において
、前記冷却手段は、内側回転子支持体の低温端部と、前
記巻線支持筒の軸端部との間の熱交換部をもち、かつ、
該熱交換部の出口を前記内周側極低温冷媒貯槽に開口し
た極低温冷媒供給管を有することを特徴とする請求項３
記載の超電導回転子。
【請求項６】　　請求項３記載の超電導回転子において
、前記冷却手段は、前記巻線支持筒の端面と、前記内側
回転子支持体の低温側端面と、前記内側回転子支持体の
内周側円筒面とで構成され、前記内周側極低温冷媒貯層
に開口した円環状の溝からなるものであることを特徴と
する請求項３記載の超電導回転子。
【請求項７】　　請求項６記載の超電導回転子において
、前記円環状の溝は、前記巻線支持筒の端面と前記内側
回転子の低温側端面との間に隙間を設けたものであるこ
とを特徴とする請求項６記載の超電導回転子。
【請求項８】　　請求項３記載の超電導回転子において
、前記冷却手段は、前記内側回転子支持体の低温端部と
前記巻線支持筒の軸端部との露出面を有し、前記内側極
低温冷媒貯槽にのみ開口部をもつ１つまたは複数の冷媒
流路を有することを特徴とする請求項３記載の超電導回
転子。
【請求項９】　　請求項８記載の超電導回転子において
、前記冷媒流路は、前記巻線支持筒の軸端部を貫通し、
前記内側回転子支持体の表面またその内部に底部を有す
る穴を、半径方向に放射状に複数設けたものであること
を特徴とする請求項８記載の超電導回転子。
【請求項１０】　　請求項８記載の超電導回転子におい
て、前記冷媒流路は、前記巻線支持筒の軸端部および該
軸端部側の前記内側回転子支持体に貫通孔を設け、該貫
通孔の外周側開口部を前記内側回転子の筒部内面または
蓋で覆った冷媒流路であることを特徴とする請求項４記
載の超電導回転子。
【請求項１１】　　請求項８記載の超電導回転子におい
て、前記冷媒流路は、回転軸心方向に近接して対になり
それらが最外周側で連通した冷媒流路対、または、回転
軸心に垂直な面からなる仕切り板を内部の最外周近傍ま
で設けて対になった冷媒流路対を１つまたは複数有する
ことを特徴とする請求項８記載の超電導回転子。
【請求項１２】　　軸心回りに回転自在に設けた外側回
転子と、該外側回転子内にあって極低温冷媒を貯蔵する
内側回転子と、該内側回転子を外側回転子に固定する内
側回転子支持体とからなり、前記内側回転子内に、該内
側回転子の内周側及び外周側に前記極低温冷媒を貯蔵す
る内周側及び外周側極低温冷媒貯槽と、該内周側及び外
周側極低温冷媒貯槽間を連絡する冷媒流路と、該極低温
冷媒により冷却する超電導導体の界磁巻線を支持する巻
線支持筒とを有する超電導回転子において、前記外周側
極低温冷媒貯槽は、前記巻線支持筒の両端部と中央部と
の少なくとも３つの貯槽部に分割され、該貯槽部のそれ
ぞれに前記内周側極低温冷媒貯槽と連通するすくなくと
も１つ以上の冷媒流路を有することを特徴とする超電導
回転子。