JPH07274483A - 超電導回転電機の回転子 - Google Patents
超電導回転電機の回転子Info
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- JPH07274483A JPH07274483A JP6057538A JP5753894A JPH07274483A JP H07274483 A JPH07274483 A JP H07274483A JP 6057538 A JP6057538 A JP 6057538A JP 5753894 A JP5753894 A JP 5753894A JP H07274483 A JPH07274483 A JP H07274483A
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- rotor
- electric machine
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 超電導回転電機回転子のヘリウム液溜め部に
取付けられる伝熱部材の結合部破損を防止する。 【構成】 中空円筒状であって、その外周部には超電導
界磁コイルを支持し、中空部にはヘリウム液溜め部が形
成され、該ヘリウム液溜め内部の軸方向複数箇所に、周
壁に結合された有孔円板の伝熱部材を備えたコイル取付
部を有する超電導回転電機の回転子において、前記伝熱
部材がその半径方向に沿って複数に分割する。
取付けられる伝熱部材の結合部破損を防止する。 【構成】 中空円筒状であって、その外周部には超電導
界磁コイルを支持し、中空部にはヘリウム液溜め部が形
成され、該ヘリウム液溜め内部の軸方向複数箇所に、周
壁に結合された有孔円板の伝熱部材を備えたコイル取付
部を有する超電導回転電機の回転子において、前記伝熱
部材がその半径方向に沿って複数に分割する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、超電導回転電機の回
転子に関するもので、さらに詳しくは、超電導界磁コイ
ルの冷媒である液体ヘリウムを保持するヘリウム液溜め
部の構造に関するものである。
転子に関するもので、さらに詳しくは、超電導界磁コイ
ルの冷媒である液体ヘリウムを保持するヘリウム液溜め
部の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図９、１０は例えば実開５９−１０３５
８７号公報に示された従来の超電導回転電機の回転子を
示す断面図で、図９は軸方向断面図、図１０は図９にお
ける矢視Ｘ−Ｘでの断面図である。図において、１は中
空のトルクチューブであり、コイル取付部２とトルク伝
達部３からなっている。コイル取付部２の外周部にはス
ロット溝２０が設けられ、超電導界磁コイル４が収納さ
れ、その外周にはヘリウム外筒７が嵌着されており、さ
らにその外側に低温ダンパ６が嵌着されている。低温ダ
ンパ６のさらに外周にトルクチューブ１と同じ長さをも
つ常温ダンパ５がトルクチューブ１と同心状に配設さ
れ、トルク伝達部３および常温ダンパ５の両端部は、駆
動側端部軸９および反駆動側端部軸１０と結合されてお
り、これら２つの端部軸は軸受１１で軸支されている。
反駆動側端部軸１０にはスリップリング１２が設けら
れ、超電導界磁コイル４に界磁電流を供給するようにな
されている。コイル取付部２の両端部にはヘリウム端板
８が取付けられ、トルク伝達部３の外周には熱交換器１
３が、また内側には側部輻射シールド１４が配設されて
いる。空間１５は熱遮蔽のための真空部、１６はヘリウ
ム液溜め部である。
８７号公報に示された従来の超電導回転電機の回転子を
示す断面図で、図９は軸方向断面図、図１０は図９にお
ける矢視Ｘ−Ｘでの断面図である。図において、１は中
空のトルクチューブであり、コイル取付部２とトルク伝
達部３からなっている。コイル取付部２の外周部にはス
ロット溝２０が設けられ、超電導界磁コイル４が収納さ
れ、その外周にはヘリウム外筒７が嵌着されており、さ
らにその外側に低温ダンパ６が嵌着されている。低温ダ
ンパ６のさらに外周にトルクチューブ１と同じ長さをも
つ常温ダンパ５がトルクチューブ１と同心状に配設さ
れ、トルク伝達部３および常温ダンパ５の両端部は、駆
動側端部軸９および反駆動側端部軸１０と結合されてお
り、これら２つの端部軸は軸受１１で軸支されている。
反駆動側端部軸１０にはスリップリング１２が設けら
れ、超電導界磁コイル４に界磁電流を供給するようにな
されている。コイル取付部２の両端部にはヘリウム端板
８が取付けられ、トルク伝達部３の外周には熱交換器１
３が、また内側には側部輻射シールド１４が配設されて
いる。空間１５は熱遮蔽のための真空部、１６はヘリウ
ム液溜め部である。
【０００３】以上のように構成される回転子において
は、コイル取付部２に配設されている超電導界磁コイル
４を極低温、例えば４．２Ｋに冷却することにより超電
導状態にして電流を流すことによって、超電導界磁コイ
ル４に磁界を発生させ、固定子（図示せず）に交流電力
を発生させる。超電導界磁コイル４を冷却して極低温に
保つために、冷媒である液体ヘリウムを反駆動側端部軸
１０の中央部から導入管（図示せず）を通じ、ヘリウム
外筒７、ヘリウム端板８により形成される液体ヘリウム
収容部に供給する一方、回転子内部を真空部１５で熱遮
蔽する。さらにコイル取付部２にトルクを伝えるトルク
伝達部３を薄肉円筒とし、かつ、熱交換器１３を設ける
ことにより、トルク伝達部３を経て極低温部に流入する
熱量を制限している。また、軸方向側面からの熱輻射を
低減するため、側部輻射シールド１４が設けられてい
る。常温ダンパ５は真空外筒として、低温ダンパ６はヘ
リウム収容部への輻射シールドとしてそれぞれ機能して
いる。またこれらは、固定子からの高調波磁界をシール
ドして超電導界磁コイル４を保護するとともに、電力系
統の擾乱による回転子の振動を抑制するように機能す
る。ヘリウム液溜め部１６に設けた伝熱円板１７は、コ
イル取付部２とは異なり、銅、銅合金、アルミニウム、
アルミニウム合金あるいはチタンのような熱伝導率の大
きな材料からなり、中空孔１７ａを有するもので、コイ
ル取付部２の中空部内壁に回転子軸線方向と直交するよ
うに取付られている。
は、コイル取付部２に配設されている超電導界磁コイル
４を極低温、例えば４．２Ｋに冷却することにより超電
導状態にして電流を流すことによって、超電導界磁コイ
ル４に磁界を発生させ、固定子（図示せず）に交流電力
を発生させる。超電導界磁コイル４を冷却して極低温に
保つために、冷媒である液体ヘリウムを反駆動側端部軸
１０の中央部から導入管（図示せず）を通じ、ヘリウム
外筒７、ヘリウム端板８により形成される液体ヘリウム
収容部に供給する一方、回転子内部を真空部１５で熱遮
蔽する。さらにコイル取付部２にトルクを伝えるトルク
伝達部３を薄肉円筒とし、かつ、熱交換器１３を設ける
ことにより、トルク伝達部３を経て極低温部に流入する
熱量を制限している。また、軸方向側面からの熱輻射を
低減するため、側部輻射シールド１４が設けられてい
る。常温ダンパ５は真空外筒として、低温ダンパ６はヘ
リウム収容部への輻射シールドとしてそれぞれ機能して
いる。またこれらは、固定子からの高調波磁界をシール
ドして超電導界磁コイル４を保護するとともに、電力系
統の擾乱による回転子の振動を抑制するように機能す
る。ヘリウム液溜め部１６に設けた伝熱円板１７は、コ
イル取付部２とは異なり、銅、銅合金、アルミニウム、
アルミニウム合金あるいはチタンのような熱伝導率の大
きな材料からなり、中空孔１７ａを有するもので、コイ
ル取付部２の中空部内壁に回転子軸線方向と直交するよ
うに取付られている。
【０００４】図１１および図１２は他の従来例であり、
図の関係は図９および図１０と同様である。１８は伝熱
矩形板で、先に説明した従来例と同様に熱伝導率の大き
な材料からなり、放射状にヘリウム液溜め部１６の内壁
に、回転子軸線と平行に取り付けられている。なお、図
９と同様に図１１においても、回転子内部のヘリウム導
入、排出系を構成する配管類および回転子に接続されて
いるヘリウム導入、排出装置は図示を省略している。
図の関係は図９および図１０と同様である。１８は伝熱
矩形板で、先に説明した従来例と同様に熱伝導率の大き
な材料からなり、放射状にヘリウム液溜め部１６の内壁
に、回転子軸線と平行に取り付けられている。なお、図
９と同様に図１１においても、回転子内部のヘリウム導
入、排出系を構成する配管類および回転子に接続されて
いるヘリウム導入、排出装置は図示を省略している。
【０００５】以上のように構成された従来の回転子にお
いては、超電導界磁コイル４には一般にニオブ・チタン
合金の超電導線材が使用される。ニオブ・チタン合金を
用いた超電導界磁コイル４の臨界電流は温度の上昇とと
もに減少し、４．２Ｋから温度が１Ｋ上昇すると臨界電
流は約４割減少する。超電導界磁コイル４の臨界電流の
減少を防ぎ、常電導状態の発生を防ぐには超電導界磁コ
イル４付近の液体ヘリウムの温度上昇を避ける必要があ
る。ところが、液体ヘリウムは熱伝導率が小さいため回
転子の回転に伴う遠心力による断熱圧縮により、回転中
心から離れるほど温度が上昇する。
いては、超電導界磁コイル４には一般にニオブ・チタン
合金の超電導線材が使用される。ニオブ・チタン合金を
用いた超電導界磁コイル４の臨界電流は温度の上昇とと
もに減少し、４．２Ｋから温度が１Ｋ上昇すると臨界電
流は約４割減少する。超電導界磁コイル４の臨界電流の
減少を防ぎ、常電導状態の発生を防ぐには超電導界磁コ
イル４付近の液体ヘリウムの温度上昇を避ける必要があ
る。ところが、液体ヘリウムは熱伝導率が小さいため回
転子の回転に伴う遠心力による断熱圧縮により、回転中
心から離れるほど温度が上昇する。
【０００６】断熱圧縮によって温度が上昇した外側の液
体ヘリウムは、伝熱円板１７あるいは伝熱矩形板１８の
伝熱によって内側の液体ヘリウムと熱交換される。図９
の場合、伝熱円板１７の内側液体ヘリウムに対する外側
液体ヘリウムの温度上昇ΔＴは、 ΔＴ＝（Ｑ／２πλ）・ｌｏｇ（Ｄｏ／Ｄｉ）／（ｎ・
ｔ） ここで、Ｑ＝伝熱円板の伝熱量 λ＝伝熱円板の熱伝導率 Ｄｏ＝伝熱円板の外径 Ｄｉ＝伝熱円板の内径 ｎ＝伝熱円板の個数 ｔ＝伝熱円板の厚さ で表わされる。伝熱円板１７の材質や個数、さらにはそ
の厚さを適切に選択すれば、内側液体ヘリウムに対する
外側液体ヘリウムの温度上昇を許容範囲内にすることが
できる。伝熱矩形板１８を用いる場合も同様である。こ
のように、伝熱円板１７、伝熱矩形板１８は液体ヘリウ
ムの温度分布を均一にする伝熱部材として機能してい
る。
体ヘリウムは、伝熱円板１７あるいは伝熱矩形板１８の
伝熱によって内側の液体ヘリウムと熱交換される。図９
の場合、伝熱円板１７の内側液体ヘリウムに対する外側
液体ヘリウムの温度上昇ΔＴは、 ΔＴ＝（Ｑ／２πλ）・ｌｏｇ（Ｄｏ／Ｄｉ）／（ｎ・
ｔ） ここで、Ｑ＝伝熱円板の伝熱量 λ＝伝熱円板の熱伝導率 Ｄｏ＝伝熱円板の外径 Ｄｉ＝伝熱円板の内径 ｎ＝伝熱円板の個数 ｔ＝伝熱円板の厚さ で表わされる。伝熱円板１７の材質や個数、さらにはそ
の厚さを適切に選択すれば、内側液体ヘリウムに対する
外側液体ヘリウムの温度上昇を許容範囲内にすることが
できる。伝熱矩形板１８を用いる場合も同様である。こ
のように、伝熱円板１７、伝熱矩形板１８は液体ヘリウ
ムの温度分布を均一にする伝熱部材として機能してい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の超電導回転電機
の回転子は、コイル取付部と伝熱部材の材質が異なるた
め、各々の熱膨張係数も異なる。そのため、液体ヘリウ
ムでの冷却による熱収縮量に差を生じ、コイル取付部と
伝熱部材の結合部に応力が発生し、最悪の場合はコイル
取付部と伝熱部材との結合部が破壊されるという問題点
があった。また、円板状の伝熱部材を用いた場合、ヘリ
ウム液溜め部内の液体ヘリウムを軸方向に均一に分布さ
せることが困難で、偏りが生じ、均一な冷却が出来ない
という問題点があった。また、伝熱部材のコイル取付部
への取付を溶接により行う場合、コイル取付部中空部は
狭く長いため、溶接作業も困難であった。さらに、伝熱
部材とコイル取付部とが異種材料であるため、溶接が困
難でしかも溶接欠陥が発生しやすく、伝熱部材とコイル
取付部との結合部の信頼性が低いという問題点があっ
た。
の回転子は、コイル取付部と伝熱部材の材質が異なるた
め、各々の熱膨張係数も異なる。そのため、液体ヘリウ
ムでの冷却による熱収縮量に差を生じ、コイル取付部と
伝熱部材の結合部に応力が発生し、最悪の場合はコイル
取付部と伝熱部材との結合部が破壊されるという問題点
があった。また、円板状の伝熱部材を用いた場合、ヘリ
ウム液溜め部内の液体ヘリウムを軸方向に均一に分布さ
せることが困難で、偏りが生じ、均一な冷却が出来ない
という問題点があった。また、伝熱部材のコイル取付部
への取付を溶接により行う場合、コイル取付部中空部は
狭く長いため、溶接作業も困難であった。さらに、伝熱
部材とコイル取付部とが異種材料であるため、溶接が困
難でしかも溶接欠陥が発生しやすく、伝熱部材とコイル
取付部との結合部の信頼性が低いという問題点があっ
た。
【０００８】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あり、コイル取付部と伝熱部材との
結合部に発生する応力を低減し、コイル取付部と伝熱部
材との結合部の破壊が起こらない信頼性の高い超電導回
転電機の回転子を得ることを目的とする。また、円板状
の伝熱部材を用いた場合でも、液体ヘリウムを軸方向に
均一に分布させ冷却特性の良い信頼性の高い超電導回転
電機の回転子を得ることを目的とする。
めになされたものであり、コイル取付部と伝熱部材との
結合部に発生する応力を低減し、コイル取付部と伝熱部
材との結合部の破壊が起こらない信頼性の高い超電導回
転電機の回転子を得ることを目的とする。また、円板状
の伝熱部材を用いた場合でも、液体ヘリウムを軸方向に
均一に分布させ冷却特性の良い信頼性の高い超電導回転
電機の回転子を得ることを目的とする。
【０００９】
【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、コイル取付部と伝熱部材との結合部
に発生する熱応力を低減するため、伝熱部材を分割構造
としたものである。また、この発明に係る超電導回転電
機の回転子は、コイル取付部と伝熱部材との結合部に発
生する熱応力を低減するため、伝熱部材をコイル取付部
と同じ熱膨張係数を有する材質としたものである。ま
た、この発明に係る超電導回転電機の回転子は、液体ヘ
リウムを軸方向に均一に分布させ冷却温度のバラツキを
なくするため、円板状の伝熱部材のコイル取付部中空部
周壁と接する部分の一部に切欠を設け伝熱部材で仕切ら
れる液体ヘリウムの液溜め部を互いに連通するようにし
たものである。さらにまた、この発明に係る超電導回転
電機の回転子は、伝熱部材をコイル取付部に穿孔した取
付孔に締結手段によって固定したものである。
転電機の回転子は、コイル取付部と伝熱部材との結合部
に発生する熱応力を低減するため、伝熱部材を分割構造
としたものである。また、この発明に係る超電導回転電
機の回転子は、コイル取付部と伝熱部材との結合部に発
生する熱応力を低減するため、伝熱部材をコイル取付部
と同じ熱膨張係数を有する材質としたものである。ま
た、この発明に係る超電導回転電機の回転子は、液体ヘ
リウムを軸方向に均一に分布させ冷却温度のバラツキを
なくするため、円板状の伝熱部材のコイル取付部中空部
周壁と接する部分の一部に切欠を設け伝熱部材で仕切ら
れる液体ヘリウムの液溜め部を互いに連通するようにし
たものである。さらにまた、この発明に係る超電導回転
電機の回転子は、伝熱部材をコイル取付部に穿孔した取
付孔に締結手段によって固定したものである。
【００１０】
【作用】この発明における超電導回転電機の回転子は、
伝熱部材を分割することにより、伝熱部材とコイル取付
部との収縮量の差の絶対量を少なくし、結合部に発生す
る熱応力が低減する。また、この発明における超電導回
転電機の回転子は、伝熱部材をコイル取付部と同じ熱膨
張係数を有する材質にすることにより、伝熱部材と、コ
イル取付部との収縮量の差をなくしたため、伝熱部材と
コイル取付部との結合部に応力が発生することがない。
また、この発明における超電導回転電機の回転子は、円
板状の伝熱部材のコイル取付部中空部周壁と接する部分
の一部を切り欠くことにより、液体ヘリウムがコイル取
付部の軸方向に移動することが可能になり、液体ヘリウ
ムの偏りが防止され、コイル取付部の冷却温度のバラツ
キがなくなる。さらにまた、この発明における超電導回
転電機の回転子は、伝熱部材をコイル取付部に穿孔した
取付孔に締結手段によって固定したので、伝熱部材とコ
イル取付部との結合部の信頼性が高められる。
伝熱部材を分割することにより、伝熱部材とコイル取付
部との収縮量の差の絶対量を少なくし、結合部に発生す
る熱応力が低減する。また、この発明における超電導回
転電機の回転子は、伝熱部材をコイル取付部と同じ熱膨
張係数を有する材質にすることにより、伝熱部材と、コ
イル取付部との収縮量の差をなくしたため、伝熱部材と
コイル取付部との結合部に応力が発生することがない。
また、この発明における超電導回転電機の回転子は、円
板状の伝熱部材のコイル取付部中空部周壁と接する部分
の一部を切り欠くことにより、液体ヘリウムがコイル取
付部の軸方向に移動することが可能になり、液体ヘリウ
ムの偏りが防止され、コイル取付部の冷却温度のバラツ
キがなくなる。さらにまた、この発明における超電導回
転電機の回転子は、伝熱部材をコイル取付部に穿孔した
取付孔に締結手段によって固定したので、伝熱部材とコ
イル取付部との結合部の信頼性が高められる。
【００１１】
実施例１．この発明の第１の実施例を図によって説明す
る。図１および図２はこの発明の第１の実施例を説明す
るためのもので、図１は軸方向断面図、図２は図１にお
ける矢視Ｘ−Ｘでの断面図である。図中の符号の内、図
９ないし図１２と同一のものは同一あるいは相当するも
のであり、説明を省略する。また、冷媒である液体ヘリ
ウムの供給や、磁界を発生させ交流電力を発生させる機
能については従来例と同一であるため、以下説明を省略
する。図においてヘリウム液溜め部１６にはコイル取付
部２の中空部周壁に伝熱円板１００がコイル取付部２の
軸線方向と直角に取付けられている。そして伝熱円板１
００は複数個に分割されている。伝熱円板１００には中
空孔１００ａとコイル取付部２の中空部周壁に接する部
分の一部に切欠部１００ｂを有している。
る。図１および図２はこの発明の第１の実施例を説明す
るためのもので、図１は軸方向断面図、図２は図１にお
ける矢視Ｘ−Ｘでの断面図である。図中の符号の内、図
９ないし図１２と同一のものは同一あるいは相当するも
のであり、説明を省略する。また、冷媒である液体ヘリ
ウムの供給や、磁界を発生させ交流電力を発生させる機
能については従来例と同一であるため、以下説明を省略
する。図においてヘリウム液溜め部１６にはコイル取付
部２の中空部周壁に伝熱円板１００がコイル取付部２の
軸線方向と直角に取付けられている。そして伝熱円板１
００は複数個に分割されている。伝熱円板１００には中
空孔１００ａとコイル取付部２の中空部周壁に接する部
分の一部に切欠部１００ｂを有している。
【００１２】液体ヘリウムは、伝熱円板１００に設けら
れた切欠部１００ｂを通りコイル取付部２の軸方向に移
動することができる。このため、コイル取付部２の軸方
向において液体ヘリウムが偏ることはなく、コイル取付
部２を均一に冷却することが出来る。また、伝熱円板１
００は分割構造のため、伝熱円板１００とコイル取付部
２との結合部に発生する応力は、従来の超電導回転電機
の回転子に比較し低く、伝熱円板１００とコイル取付部
２との結合部の信頼性の高い超電導回転電機の回転子を
得ることが出来る。伝熱円板１００は半径方向に沿って
２つ以上の適当な任意の数に分割することが可能であ
る。
れた切欠部１００ｂを通りコイル取付部２の軸方向に移
動することができる。このため、コイル取付部２の軸方
向において液体ヘリウムが偏ることはなく、コイル取付
部２を均一に冷却することが出来る。また、伝熱円板１
００は分割構造のため、伝熱円板１００とコイル取付部
２との結合部に発生する応力は、従来の超電導回転電機
の回転子に比較し低く、伝熱円板１００とコイル取付部
２との結合部の信頼性の高い超電導回転電機の回転子を
得ることが出来る。伝熱円板１００は半径方向に沿って
２つ以上の適当な任意の数に分割することが可能であ
る。
【００１３】実施例２．この発明の第２の実施例を図に
基づいて説明する。図３および図４はこの発明の第２の
実施例を説明するためのもので、図の関係は図１および
図２と同様である。図においてヘリウム液溜め部１６に
はコイル取付部２の中空部周壁に回転子軸線方向に伝熱
矩形板２００が取付けられている。そして伝熱矩形板２
００は軸線方向に複数個に分割されている。その軸方向
の長さは冷却に伴う収縮量に差が均一になるよう、コイ
ル取付部２の全長を等分したものがよい。
基づいて説明する。図３および図４はこの発明の第２の
実施例を説明するためのもので、図の関係は図１および
図２と同様である。図においてヘリウム液溜め部１６に
はコイル取付部２の中空部周壁に回転子軸線方向に伝熱
矩形板２００が取付けられている。そして伝熱矩形板２
００は軸線方向に複数個に分割されている。その軸方向
の長さは冷却に伴う収縮量に差が均一になるよう、コイ
ル取付部２の全長を等分したものがよい。
【００１４】液体ヘリウムによって冷却された伝熱矩形
板１８とコイル取付部２とは熱膨張係数が異なるため収
縮量に差を生じる。この収縮量の差は、伝熱矩形板２０
０とコイル取付部２との結合部長さに比例する。伝熱矩
形板２００は、コイル取付部２の軸方向で複数個に分割
されているため、コイル取付部２との収縮量の差は従来
の超電導回転電機の回転子に比較し、数分の１となる。
伝熱矩形板２００とコイル取付部２との収縮量の差は伝
熱矩形板２００とコイル取付部２との結合部に発生する
応力に比例するため、伝熱矩形板２００とコイル取付部
２との締結部に発生する応力は、従来の超電導回転電機
の回転子に比較し、数分の１となり伝熱矩形板２００と
コイル取付部２との結合部に発生する熱応力が低減す
る。伝熱矩形板２００の分割数を適切に選べば伝熱矩形
板２００とコイル取付部２との結合部が破壊される恐れ
はなくなり、信頼性の高い超電導回転電機の回転子を得
ることが出来る。
板１８とコイル取付部２とは熱膨張係数が異なるため収
縮量に差を生じる。この収縮量の差は、伝熱矩形板２０
０とコイル取付部２との結合部長さに比例する。伝熱矩
形板２００は、コイル取付部２の軸方向で複数個に分割
されているため、コイル取付部２との収縮量の差は従来
の超電導回転電機の回転子に比較し、数分の１となる。
伝熱矩形板２００とコイル取付部２との収縮量の差は伝
熱矩形板２００とコイル取付部２との結合部に発生する
応力に比例するため、伝熱矩形板２００とコイル取付部
２との締結部に発生する応力は、従来の超電導回転電機
の回転子に比較し、数分の１となり伝熱矩形板２００と
コイル取付部２との結合部に発生する熱応力が低減す
る。伝熱矩形板２００の分割数を適切に選べば伝熱矩形
板２００とコイル取付部２との結合部が破壊される恐れ
はなくなり、信頼性の高い超電導回転電機の回転子を得
ることが出来る。
【００１５】実施例３．この発明の第３の実施例を説明
する。この第３の実施例では、先に説明した第１に実施
例における伝熱円板１００を、コイル取付部２と同じ熱
膨張係数の材質としてある。第２の実施例における伝熱
矩形板２００も同様である。
する。この第３の実施例では、先に説明した第１に実施
例における伝熱円板１００を、コイル取付部２と同じ熱
膨張係数の材質としてある。第２の実施例における伝熱
矩形板２００も同様である。
【００１６】液体ヘリウムによって冷却された伝熱円板
１００あるいは伝熱矩形板２００とコイル取付部２とは
熱膨張係数が同一のため、収縮量の差を生じることはな
く、伝熱円板１００あるいは伝熱矩形板２００とコイル
取付部２との結合部に熱応力が発生しないため、結合部
が破壊されることはない。このため、信頼性の高い超電
導回転電機の回転子を得ることが出来る。
１００あるいは伝熱矩形板２００とコイル取付部２とは
熱膨張係数が同一のため、収縮量の差を生じることはな
く、伝熱円板１００あるいは伝熱矩形板２００とコイル
取付部２との結合部に熱応力が発生しないため、結合部
が破壊されることはない。このため、信頼性の高い超電
導回転電機の回転子を得ることが出来る。
【００１７】実施例４．この発明の第４の実施例を図に
基づき説明する。図５および図６はこの発明の第４の実
施例を説明するためのもので、図の関係は図１および図
２と同様である。図においてヘリウム液溜め部１６に設
けられた伝熱円板１００は、コイル取付部２に設けられ
ている超電導界磁コイル４を挿入するためのスロット溝
２０の底に設けられた取付孔１０１からボルト１０２で
締結されている。
基づき説明する。図５および図６はこの発明の第４の実
施例を説明するためのもので、図の関係は図１および図
２と同様である。図においてヘリウム液溜め部１６に設
けられた伝熱円板１００は、コイル取付部２に設けられ
ている超電導界磁コイル４を挿入するためのスロット溝
２０の底に設けられた取付孔１０１からボルト１０２で
締結されている。
【００１８】この発明のように構成された回転子におい
ては、コイル取付部２と伝熱円板１００との締結は、ボ
ルト１０２により行われるため、コイル取付部２と伝熱
円板１００が異種材質でも結合部に欠陥が生じることは
なく、コイル取付部２と伝熱円板１００との結合作業も
容易で、コイル取付部２と伝熱円板１００との結合部の
信頼性の高い超電導回転電機の回転子を得ることが出来
る。尚、以上の説明では、伝熱円板１００をスロット溝
２０の底に取付孔１０１を設けたものとしたが、コイル
取付部のスロット溝底以外から伝熱円板１００をボルト
により締結しても同じ効果を得られる。もちろん、取付
孔１０１は中空部の内径側から所定深さ設けてもよい。
さらに、図３および図４に示すような伝熱矩形板２００
をコイル取付部に同様の手段で固定してもかまわない。
ては、コイル取付部２と伝熱円板１００との締結は、ボ
ルト１０２により行われるため、コイル取付部２と伝熱
円板１００が異種材質でも結合部に欠陥が生じることは
なく、コイル取付部２と伝熱円板１００との結合作業も
容易で、コイル取付部２と伝熱円板１００との結合部の
信頼性の高い超電導回転電機の回転子を得ることが出来
る。尚、以上の説明では、伝熱円板１００をスロット溝
２０の底に取付孔１０１を設けたものとしたが、コイル
取付部のスロット溝底以外から伝熱円板１００をボルト
により締結しても同じ効果を得られる。もちろん、取付
孔１０１は中空部の内径側から所定深さ設けてもよい。
さらに、図３および図４に示すような伝熱矩形板２００
をコイル取付部に同様の手段で固定してもかまわない。
【００１９】実施例５．この発明の第５の実施例を図に
よって説明する。図７および図８はこの発明の第５の実
施例を説明するためのもので、図の関係は図１および図
２と同様である。図における伝熱円板１００は先に説明
した図１および図２と同様に設けられている。そして伝
熱矩形板２００は先に説明した図３および図４と同様に
設けられている。
よって説明する。図７および図８はこの発明の第５の実
施例を説明するためのもので、図の関係は図１および図
２と同様である。図における伝熱円板１００は先に説明
した図１および図２と同様に設けられている。そして伝
熱矩形板２００は先に説明した図３および図４と同様に
設けられている。
【００２０】液体ヘリウムは、伝熱円板１００に設けら
れた切欠部１００ｂを通りコイル取付部２の軸方向に移
動することができる。そのため、コイル取付部２の軸方
向において液体ヘリウムが偏ることはなく、コイル取付
部２を均一に冷却することが出来る。また、ヘリウム液
溜め部を伝熱円板１００、伝熱矩形板２００により細分
化出来るため、回転子の低速回転時における液体ヘリウ
ムの撹拌を抑えることができ、液体ヘリウムの消費量を
抑える効果がある。また、伝熱円板１００、伝熱矩形板
２００は分割構造のため、コイル取付部２との結合部に
発生する応力は、従来の超電導回転電機の回転子に比較
し低く、結合部が破壊されることはなく、信頼性の高い
超電導回転電機の回転子を得ることが出来る。
れた切欠部１００ｂを通りコイル取付部２の軸方向に移
動することができる。そのため、コイル取付部２の軸方
向において液体ヘリウムが偏ることはなく、コイル取付
部２を均一に冷却することが出来る。また、ヘリウム液
溜め部を伝熱円板１００、伝熱矩形板２００により細分
化出来るため、回転子の低速回転時における液体ヘリウ
ムの撹拌を抑えることができ、液体ヘリウムの消費量を
抑える効果がある。また、伝熱円板１００、伝熱矩形板
２００は分割構造のため、コイル取付部２との結合部に
発生する応力は、従来の超電導回転電機の回転子に比較
し低く、結合部が破壊されることはなく、信頼性の高い
超電導回転電機の回転子を得ることが出来る。
【００２１】
【発明の効果】以上のように、請求項１ないし請求項３
のいずれかの発明による超電導回転電機の回転子は、伝
熱部材を円周方向あるいは軸方向に分割したので、伝熱
部材とコイル取付部との収縮量の差の絶対量が減少し、
結合部の応力が低減され、コイル取付部と伝熱部材との
結合部が破壊されることがない。
のいずれかの発明による超電導回転電機の回転子は、伝
熱部材を円周方向あるいは軸方向に分割したので、伝熱
部材とコイル取付部との収縮量の差の絶対量が減少し、
結合部の応力が低減され、コイル取付部と伝熱部材との
結合部が破壊されることがない。
【００２２】また、請求項３の発明による超電導回転電
機の回転子は、ヘリウム液溜め内部の軸方向複数箇所に
周壁に結合され、その半径方向に沿って複数に分割され
た有孔円板の伝熱部材と、回転子の半径方向に幅を有し
て周壁に結合され、回転子軸線と平行に配設され、ヘリ
ウム液溜め部の長さを複数個にほぼ等分する単位長さに
分割された複数の矩形の伝熱部材を備えたので、ヘリウ
ム液溜め部を細分化出来る、回転子の低速回転時におけ
る液体ヘリウムの撹拌を抑えることができ、液体ヘリウ
ムの消費量を抑えられる。
機の回転子は、ヘリウム液溜め内部の軸方向複数箇所に
周壁に結合され、その半径方向に沿って複数に分割され
た有孔円板の伝熱部材と、回転子の半径方向に幅を有し
て周壁に結合され、回転子軸線と平行に配設され、ヘリ
ウム液溜め部の長さを複数個にほぼ等分する単位長さに
分割された複数の矩形の伝熱部材を備えたので、ヘリウ
ム液溜め部を細分化出来る、回転子の低速回転時におけ
る液体ヘリウムの撹拌を抑えることができ、液体ヘリウ
ムの消費量を抑えられる。
【００２３】また、請求項４の発明による超電導回転電
機の回転子は、伝熱部材をコイル取付部と同じ熱膨張率
の材質としたので、伝熱部材とコイル取付部との熱収縮
量の差をなくなり熱収縮による応力の発生が防止され、
コイル取付部と伝熱部材との結合部の破壊が生じること
はない。
機の回転子は、伝熱部材をコイル取付部と同じ熱膨張率
の材質としたので、伝熱部材とコイル取付部との熱収縮
量の差をなくなり熱収縮による応力の発生が防止され、
コイル取付部と伝熱部材との結合部の破壊が生じること
はない。
【００２４】また、請求項５の発明による超電導回転電
機の回転子は、コイル取付部の軸線方向と直角に取付け
られる伝熱部材を、円周方向に複数に分割し、かつコイ
ル取付部の中空部周壁に接する部分切欠部を設けたの
で、液体ヘリウムがコイル取付部の軸方向に移動し、液
体ヘリウムが偏ることがなく、コイル取付部が均一に冷
却される。
機の回転子は、コイル取付部の軸線方向と直角に取付け
られる伝熱部材を、円周方向に複数に分割し、かつコイ
ル取付部の中空部周壁に接する部分切欠部を設けたの
で、液体ヘリウムがコイル取付部の軸方向に移動し、液
体ヘリウムが偏ることがなく、コイル取付部が均一に冷
却される。
【００２５】さらにまた、請求項６の発明による超電導
回転電機の回転子は、伝熱部材をコイル取付部に穿孔し
た取付孔に締結手段によって固定したので、伝熱部材と
コイル取付部の材質が異なっても結合部の破壊が生じな
い。
回転電機の回転子は、伝熱部材をコイル取付部に穿孔し
た取付孔に締結手段によって固定したので、伝熱部材と
コイル取付部の材質が異なっても結合部の破壊が生じな
い。
【図１】この発明の第１の実施例による、超電導回転電
機の回転子の軸方向断面図である。
機の回転子の軸方向断面図である。
【図２】この発明の第１の実施例を示す図１の矢視Ｘ−
Ｘによる断面図である。
Ｘによる断面図である。
【図３】この発明の第２の実施例による、超電導回転電
機の回転子の軸方向断面図である。
機の回転子の軸方向断面図である。
【図４】この発明の第２の実施例を示す図３の矢視Ｘ−
Ｘによる断面図である。
Ｘによる断面図である。
【図５】この発明の第４の実施例による、超電導回転電
機の回転子の軸方向断面図である。
機の回転子の軸方向断面図である。
【図６】この発明の第４の実施例を示す図５の矢視Ｘ−
Ｘによる断面図である。
Ｘによる断面図である。
【図７】この発明の第５の実施例による、超電導回転電
機の回転子の軸方向断面図である。
機の回転子の軸方向断面図である。
【図８】この発明の第５の実施例を示す図７の矢視Ｘ−
Ｘによる断面図である。
Ｘによる断面図である。
【図９】従来の超電導回転電機の回転子の軸方向断面図
である。
である。
【図１０】従来の超電導回転電機の回転子を示す図９の
矢視Ｘ−Ｘによる断面図である。
矢視Ｘ−Ｘによる断面図である。
【図１１】従来の超電導回転電機の回転子の軸方向断面
図である。
図である。
【図１２】従来の超電導回転電機の回転子を示す図９の
矢視Ｘ−Ｘによる断面図である。
矢視Ｘ−Ｘによる断面図である。
２ コイル取付部 ４ 超電導界磁コイル １６ ヘリウム液溜め部 １７ 伝熱円板 １８ 伝熱矩形板 ２０ スロット溝 １００ 伝熱円板 １００ａ 中空孔 １００ｂ 切欠部 １０１ 取付孔 １０２ ボルト ２００ 伝熱矩形板
Claims (6)
- 【請求項１】 中空円筒状であって、その外周部には超
電導界磁コイルを支持し、中空部にはヘリウム液溜め部
が形成され、該ヘリウム液溜め内部の軸方向複数箇所
に、周壁に結合された有孔円板の伝熱部材を備えたコイ
ル取付部を有する超電導回転電機の回転子において、前
記伝熱部材がその半径方向に沿って複数に分割されてい
ることを特徴とする超電導回転電機の回転子。 - 【請求項２】 中空円筒状であって、その外周部には超
電導界磁コイルを支持し、中空部にはヘリウム液溜め部
が形成され、該ヘリウム液溜め内部にその軸方向に回転
子の半径方向に幅を有し周壁に結合され回転子軸線と平
行に配設された複数の矩形の伝熱部材を備えたコイル取
付部を有する超電導回転電機の回転子において、前記伝
熱部材が回転子軸線方向に前記ヘリウム液溜め部の長さ
を複数個にほぼ等分する単位長さに分割されていること
を特徴とする超電導回転電機の回転子。 - 【請求項３】 中空円筒状であって、その外周部には超
電導界磁コイルを支持し、中空部にはヘリウム液溜め部
が形成され、該ヘリウム液溜め内部に伝熱部材を備えた
コイル取付部を有する超電導回転電機の回転子におい
て、前記ヘリウム液溜め内部の軸方向複数箇所に周壁に
結合され、その半径方向に沿って複数に分割された有孔
円板の伝熱部材と、回転子の半径方向に幅を有して周壁
に結合され、回転子軸線と平行に配設され、前記ヘリウ
ム液溜め部の長さを複数個にほぼ等分する単位長さに分
割された複数の矩形の伝熱部材を備えたコイル取付部を
有することを特徴とする超電導回転電機の回転子。 - 【請求項４】 前記伝熱部材が前記コイル取付部と同じ
熱膨張係数を有する材質からなることを特徴とする請求
項１ないし請求項３のいずれかに記載の超電導回転電機
の回転子。 - 【請求項５】 前記有孔の伝熱部材の外周に切欠部を設
けたことを特徴とする請求項１、請求項３および請求項
４のいずれかに記載の超電導回転電機の回転子。 - 【請求項６】 前記伝熱部材を前記コイル取付部に穿孔
した取付孔に締結手段によって固定したことを特徴とす
る請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の超電導回
転電機の回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6057538A JP2818109B2 (ja) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | 超電導回転電機の回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6057538A JP2818109B2 (ja) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | 超電導回転電機の回転子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07274483A true JPH07274483A (ja) | 1995-10-20 |
| JP2818109B2 JP2818109B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=13058546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6057538A Expired - Fee Related JP2818109B2 (ja) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | 超電導回転電機の回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2818109B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115955080A (zh) * | 2023-02-14 | 2023-04-11 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种机载液氢冷却高温超导直流电机动力系统 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59103587U (ja) * | 1982-12-27 | 1984-07-12 | 三菱電機株式会社 | 超電導回転電機の回転子 |
-
1994
- 1994-03-28 JP JP6057538A patent/JP2818109B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59103587U (ja) * | 1982-12-27 | 1984-07-12 | 三菱電機株式会社 | 超電導回転電機の回転子 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115955080A (zh) * | 2023-02-14 | 2023-04-11 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种机载液氢冷却高温超导直流电机动力系统 |
| CN115955080B (zh) * | 2023-02-14 | 2023-08-29 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种机载液氢冷却高温超导直流电机动力系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2818109B2 (ja) | 1998-10-30 |
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