JPH0630552A - 超電導回転電機用回転子 - Google Patents

超電導回転電機用回転子

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JPH0630552A
JPH0630552A JP4074545A JP7454592A JPH0630552A JP H0630552 A JPH0630552 A JP H0630552A JP 4074545 A JP4074545 A JP 4074545A JP 7454592 A JP7454592 A JP 7454592A JP H0630552 A JPH0630552 A JP H0630552A
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superconducting
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Koichi Oshita
幸一 大下
Toshiki Hirao
俊樹 平尾
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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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    • 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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Abstract

(57)【要約】 【構成】 冷却液の気化後の冷却ガスを電線管16に導
く冷却ガス導入管19と、電線管16からの冷却ガスを
超電導回転電機用回転子の外部に排出する冷却ガス排出
管20とを備えたことを特徴としている。 【効果】 計測リード線15及び電線管16を通して侵
入する熱量を低減し、液体ヘリウム消費量を少なくする
とともに、信頼性が向上するという効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、計測リード線及び電
線管から侵入する熱量を低減することができる超電導回
転電機用回転子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は、例えば特開昭61−18846
号公報及び特開昭59−117457号公報に記載され
た従来の超電導回転電機用回転子を示す断面図である。
図5において、1は冷却液である液体ヘリウム(図示せ
ず)によって極低温(4K)に冷却される超電導界磁コ
イル、2は超電導界磁コイル1が取り付けられるコイル
取付軸、3はコイル取付軸2の両側に設けられ、トルク
を伝達する円筒形のトルクチューブ、4、5はトルクチ
ューブ3にそれぞれ接続された駆動側端部軸、反駆動側
端部軸、6は駆動側端部軸4、反駆動側端部軸5を軸支
する軸受、7はコイル取付軸2及びトルクチューブ3を
取り囲むように配置され、超電導回転電機用回転子の振
動を減衰させる常温ダンパ、8はコイル取付軸2と常温
ダンパ7との間に配置され、超電導回転電機用回転子の
振動を減衰させる低温ダンパである。
【0003】9、10はコイル取付軸2のそれぞれ外周
部、両側面部に配置され、ヘリウムを保持するためのヘ
リウム外筒、ヘリウム端板である。超電導界磁コイル
1、コイル取付軸2、ヘリウム外筒9及びヘリウム端板
10によって極低温部が構成される。11はトルクチュ
ーブ3に設けられ、輻射によって侵入する熱量を低減す
る穴あき円板形の側部輻射シールド、12はトルクチュ
ーブ3に取り付けられ、トルクチューブ3を通してコイ
ル取付軸2に侵入する熱量を低減する熱交換器である。
トルクチューブ3の内部、常温ダンパ7と低温ダンパ8
との間、低温ダンパ8とヘリウム外筒9との間等は真空
部13となっている。14は超電導界磁コイル1に界磁
電流を供給するためのスリップリング、15は超電導界
磁コイル1等に取り付けられた計測素子(図示せず)か
ら出力される電気信号を伝送する計測リード線である。
計測素子は極低温部の温度やコイル取付軸2の歪み等の
計測を行い、計測結果を電気信号として出力するもので
ある。16は計測リード線15が内部に通されて、これ
をコイル取付軸2から駆動側端部軸4の中空部に導く電
線管、17は計測リード線15が接続される気密端子、
18は駆動側端部軸4の中空部をふさぐメクラブタであ
る。
【0004】次に、図5に示した従来の超電導回転電機
用回転子の動作について説明する。まず、ヘリウム容器
部(ヘリウム外筒9及びヘリウム端板10から構成され
る)により保持される液体ヘリウムによって、超電導界
磁コイル1を極低温に冷却し、超電導界磁コイル1を電
気抵抗をゼロの状態にする。液体ヘリウムは反駆動側端
部軸5の中空部内に設けられた導入管(図示せず)を介
してヘリウム容器部に供給されている。この状態でスリ
ップリング14を介して界磁電流を供給すれば、電気抵
抗ゼロの状態では励磁損失がなくなるため、超電導界磁
コイル1に強力な磁界を発生させることができる。この
とき、駆動側端部軸4にトルクを与えて回転させると、
固定子(図示せず)に設けられたコイルに交流電流が発
生する。なお、液体ヘリウムの排出管や、超電導回転電
機用回転子に設置されるヘリウム導入装置、ヘリウム排
出装置等の図示は省略されている。
【0005】次に、極低温部に侵入する熱量を低減する
ための構造について説明する。トルクチューブ3を通し
て侵入する熱量が少なくなるように、トルクチューブ3
は薄肉円筒形にされ、熱交換器12が取り付けられてい
る。また、側面からの輻射によって侵入する熱量を低減
するために側部輻射シールド11が設けられている。さ
らに、真空部13が設けられ高真空に保たれている。
【0006】一方、常温ダンパ7及び低温ダンパ8は、
固定子からの高調波磁界をシールドすることにより超電
導界磁コイル1を保護するとともに、電力系統のじょう
乱に起因する回転子振動を減衰させる。さらに、常温ダ
ンパ7は真空部13の外筒としての機能、低温ダンパ8
はヘリウム外筒9に対する輻射シールドとしての機能も
有している。
【0007】また、計測素子が超電導界磁コイル1等に
取り付けられて、所定の計測を行っている。この計測素
子から出力される電気信号を伝送する計測リード線15
は、電線管16内の中空部に通されて、気密端子17に
接続されている。このため、計測リード線15及び電線
管16は4Kの極低温部と約300Kの常温部とを結ん
でいることになる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の超電導回転電機
用回転子は、以上のように構成されており、計測素子に
接続される計測リード線15及び計測リード線15が通
される電線管16を伝導して極低温部に熱が侵入してし
まう。このため、超電導界磁コイル1を冷却する液体ヘ
リウム消費量の増大を招くとともに、液体ヘリウムの気
化に起因するヘリウム容器部内の液体ヘリウムの液面変
動のために、超電導回転電機用回転子の信頼性が低下す
るという課題があった。
【0009】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、計測リード線及び電線管を通し
て侵入する熱量を低減することにより、液体ヘリウム消
費量を少なくするとともに、信頼性の高い超電導回転電
機用回転子を得ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
る超電導回転電機用回転子は、冷却液の気化後の冷却ガ
スを電線管に導く冷却ガス導入管と、電線管からの冷却
ガスを超電導回転電機用回転子の外部に排出する冷却ガ
ス排出管とを備えたものである。
【0011】また、この発明の請求項2に係る超電導回
転電機用回転子は、電線管内部の気体の移動を妨げる仕
切り板を電線管内部に設けたものである。
【0012】
【作用】この発明の請求項1に係る超電導回転電機用回
転子においては、冷却液の気化後の冷却ガスを電線管に
導き、計測リード線及び電線管を通して侵入する熱量を
低減させる。
【0013】また、この発明の請求項2に係る超電導回
転電機用回転子においては、仕切り板を用いて電線管を
対流が生じる区間に分割し、特に、極低温部と常温部と
の間で対流が生じないようにして、極低温部に侵入する
熱量を低減させる。
【0014】
【実施例】実施例1.図1はこの発明の実施例1を示す
断面図であり、図1と同一または相当部分には同一符号
を付し、その説明は省略する。19は先端部が電線管1
6に接続され、液体ヘリウムの気化後の冷却ガスすなわ
ちヘリウムガスを電線管16に導く冷却ガス導入管、2
0は先端部が電線管16に接続され、電線管16からの
ヘリウムガスを超電導回転電機用回転子の外部に排出す
る冷却ガス排出管である。
【0015】次に、図1に示したこの発明の実施例1の
動作について説明する。超電導界磁コイル1を冷却し気
化した後のヘリウムガスの一部を、冷却ガス導入管19
によって電線管16に導く。導かれたヘリウムガスは、
計測リード線15及び電線管16を冷却し、これらを伝
導して極低温部に侵入する熱量を低減させる。伝導熱を
吸収して温度が上昇したヘリウムガスは、冷却ガス排出
管20によって超電導回転電機用回転子の外部に排出さ
れる。なお、冷却ガス導入管19に導入されるヘリウム
ガスは、もともと、超電導回転電機用回転子の外部に排
出されてしまっているものであり、ヘリウムガスを新た
に必要とはしない。
【0016】実施例2.図2はこの発明の実施例2を示
す断面図であり、21は電線管16内部の気体の移動を
妨げるために、電線管16の内部に複数個設けられ電線
管16内の空間を軸方向に区切る仕切り板である。図3
(a)のように仕切り板が無い場合、電線管16内のヘリ
ウムガスには、大きな遠心力のために、常温部と極低温
部との間での激しい対流が生じる。このとき、ヘリウム
ガスは常温部で加熱されて極低温部で熱を放出するた
め、電線管16がヒートパイプのように作用することに
なる。
【0017】そこで、図3(b)のように仕切り板21を
設けてヘリウムガスの軸方向の移動を妨げることにより
対流を各区間内に留まらせれば、ヘリウムガスの対流に
よって極低温部が加熱されるのを防止することができ
る。
【0018】実施例3.図4はこの発明の実施例3を示
す断面図であり、19a、20aは仕切り板21によっ
て区切られた区間毎に1対設けられた冷却ガス導入管、
冷却ガス排出管である。実施例3では、仕切り板21に
よって極低温部と常温部との間での対流をなくしてお
り、さらに、各区間に導入されるヘリウムガスによっ
て、計測リード線15及び電線管16を伝導する熱を超
電導回転電機用回転子の外部に排出することができる。
【0019】なお、実施例1〜3では、超電導回転電機
用回転子は発電機に用いられているとしたが、電動機に
用いられているとしてもよい。
【0020】
【発明の効果】以上のように、この発明の請求項1に係
る超電導回転電機用回転子によれば、冷却液の気化後の
冷却ガスを電線管に導く冷却ガス導入管と、電線管から
の冷却ガスを超電導回転電機用回転子の外部に排出する
冷却ガス排出管とを備えたので、計測リード線及び電線
管を通して侵入する熱量を低減し、液体ヘリウム消費量
を少なくするとともに、信頼性が向上するという効果が
ある。
【0021】また、この発明の請求項2に係る超電導回
転電機用回転子によれば、電線管内部の気体の移動を妨
げる仕切り板を電線管内部に設けたので、請求項1と同
様に、計測リード線及び電線管を通して侵入する熱量を
低減し、液体ヘリウム消費量を少なくするとともに、信
頼性が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1を示す断面図である。
【図2】この発明の実施例2を示す断面図である。
【図3】この発明の実施例2の説明図である。
【図4】この発明の実施例3を示す断面図である。
【図5】従来の超電導回転電機用回転子を示す断面図で
ある。
【符号の説明】 1 超電導界磁コイル 2 コイル取付軸 9 ヘリウム外筒 10 ヘリウム端板 15 計測リード線 16 電線管 19 冷却ガス導入管 20 冷却ガス排出管 21 仕切り板
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年1月11日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項2
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】次に、図1に示したこの発明の実施例1の
動作について説明する。超電導界磁コイル1を冷却し気
化した後のヘリウムガスの一部を、冷却ガス導入管19
によって電線管16に導く。導かれたヘリウムガスは、
計測リード線15及び電線管16を冷却し、これらを伝
導して極低温部に侵入する熱量を低減させる。伝導熱を
吸収して温度が上昇したヘリウムガスは、冷却ガス排出
管20によって超電導回転電機用回転子の外部に排出さ
れる。なお、冷却ガス導入管19に導入されるヘリウム
ガスは、もともと、超電導回転電機用回転子の外部に
出される蒸発ガスの一部であり、ヘリウムガスを新たに
必要とはしない。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷却液によって極低温に冷却される極低
    温部と、 前記極低温部の各種計測の結果を電気信号として出力
    し、前記極低温部に配置された計測素子と、 前記計測素子から出力される電気信号を常温の場所に伝
    送する計測リード線と、 前記計測リード線が通される電線管と、 を有する超電導回転電機用回転子において、 前記冷却液の気化後の冷却ガスを前記電線管に導く冷却
    ガス導入管と、 前記電線管からの前記冷却ガスを超電導回転電機用回転
    子の外部に排出する冷却ガス排出管と、 を備えたことを特徴とする超電導回転電機用回転子。
  2. 【請求項2】 冷却液によって極低温に冷却される超電
    導界磁コイルと、 計測を行い、計測結果を電気信号として出力する計測素
    子と、 前記計測素子から出力される電気信号を伝送する計測リ
    ード線と、 前記計測リード線が通される電線管と、 を有する超電導回転電機用回転子において、 前記電線管内部の気体の移動を妨げる仕切り板を前記電
    線管内部に設けたことを特徴とする超電導回転電機用回
    転子。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180002646U (ko) * 2017-02-28 2018-09-05 송유정 인쇄회로기판용 점퍼 와이어

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04309202A (ja) * 1991-04-08 1992-10-30 Toshiba Corp 超電導磁石装置

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