JPH0728526B2 - 超電導巻線を備えた同期装置 - Google Patents

超電導巻線を備えた同期装置

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JPH0728526B2
JPH0728526B2 JP61246475A JP24647586A JPH0728526B2 JP H0728526 B2 JPH0728526 B2 JP H0728526B2 JP 61246475 A JP61246475 A JP 61246475A JP 24647586 A JP24647586 A JP 24647586A JP H0728526 B2 JPH0728526 B2 JP H0728526B2
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    • H02K55/04—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type with rotating field windings
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、超電導巻線を備えた同期装置に関し、特に、
軸受に支承されたシャフトにロータが固定されている同
期装置であって、ロータ巻線及びステータ巻線がヘリウ
ムによって冷却されており、各巻線とその間の空隙部と
が真空密閉域内にある超電導巻線を備えた同期装置に関
する。
［従来の技術］ 熱の損失を低減するためにはステータ、ロータ及びその
間の空隙部を真空に維持するが、このときステータとロ
ータとは夫々10-4ミリバール程度の高い真空度を要する
のに対し、その間の空隙部は摩擦による損失を低減する
ことを主たる役割としているため、比較的低い真空度で
よいとされている。尚、高い真空度を維持するためにス
テータの上には常設ポンプが設けられる。
［発明が解決しようとする課題］ ロータは密閉真空中とするのが望ましい。しかし、装置
が冷却されると、空隙部近辺のロータの高温部分と臨界
圧力以上のヘリウムの流れ等を用いて約４°Ｋまで下げ
る必要のあるロータの低温部分との間に顕著な応差収縮
が生じる。このため、ステータ及びロータの応差収縮を
吸収できる部材を使用することが必要となり、それによ
って構造が複雑化される。又、ロータ及びステータ間の
応差収縮を一定にした場合、この一定の応差収縮を吸収
すべく空隙部をやや大きくする必要がある。
本発明の目的は、ステータ及びロータ間の空隙部を小さ
く設定し得、ロータ、ステータ、並びにロータ及びステ
ータ間の空隙部において高度の真空を効果的かつ効率的
に達成すると共に維持し得、磁気損失、摩擦損失及び熱
損失を低減して同期装置の運転効率を向上させ得る、単
純かつ小型軽量な、超導電巻線を備えた同期装置を提供
することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、前述の目的は、軸受に支承されたシャ
フトに固定されており、超臨界ヘリウムの流れるエンク
ロージャ内に収容された超電導性のロータ巻線を有する
ロータと、ロータを包囲しており、液体ヘリウム浴に浸
漬された超電導性のステータ巻線を有するステータと、
内周面がロータに固定されており、該ロータを収容する
第１の環状空間を画定する第１の管と、外周面がステー
タに固定されており、該ステータを収容する第２の環状
空間を画定すると共に第１の管と協働して環状の空隙部
を画定する第２の管とを備えており、第１の環状空間、
第２の環状空間及び空隙部が互いに連通されると共に共
通の単一真空源に接続されており、該第１の環状空間、
第２の環状空間及び空隙部は耐真空オイルシール及び低
温用トラップによって軸受が位置する外部空間から分離
されている、超電導巻線を備えた同期装置によって達成
される。
［作用］ 本発明の超電導巻線を備えた同期装置によれば、超電導
性のロータ巻線は超臨界ヘリウムの流れるエンクロージ
ャ内に収容されると共に超電導性のステータ巻線は液体
ヘリウム浴に浸漬されている。又、第１の管によって画
定されており、超電導性のロータ巻線を有するロータを
収容する第１の環状空間と、第２の管によって画定され
ており、超電導性のステータ巻線を有するステータを収
容する第２の環状空間と、第１及び第２の環状空間によ
って画定された環状の空隙部とは、互いに連通されて共
通の単一真空源に接続されており、これらの互いに連通
された第１の環状空間、第２の環状空間及び空隙部は耐
真空オイルシール及び低温用トラップによって軸受が位
置する外部空間から分離されている。それ故に、本発明
の同期装置によれば、静止部であるステータの超電導性
巻線は液体ヘリウム浴に浸漬して効率的に冷却すると共
に、回動部であるロータの超電導性巻線は超臨界ヘリウ
ムの流れるエンクロージャ内に収容して回転質量の増大
を制限しつつ冷却を達成するため、ステータ及びロータ
の両方の超電導性巻線をほぼ等しい温度に冷却し得、装
置運転時におけるステータ及びロータ間の応差収縮を小
さくし得る。従って、応差収縮を吸収するためにステー
タ及びロータ間に大きな空隙部を設けたり、あるいは応
差収縮を吸収するために新たな吸収機構を設けることな
く、ステータ及びロータ間の空隙部を小さく設定し得、
ステータ及びロータ間における磁気損失を低減して同期
装置の運転効率を向上させ得る。しかも、ロータを収容
する第１の環状空間及びステータを収容する第２の環状
空間の両空間のみならず、この両空間の間に位置する空
隙部においても高度の真空を達成かつ維持し得、装置運
転時におけるロータ回転によるステータ及びロータ間の
摩擦損失を低減すると共に各部分からの熱の伝導を確実
に防いで熱損失を低減し得る。又、第１の環状空間、第
２の環状空間及び空隙部は共通の単一真空源に接続され
ており、各々独立した真空源を設ける必要がないため、
装置本体を単純で小型軽量に構成し得る。加えて、これ
らの互いに連通された第１の環状空間、第２の環状空間
及び空隙部は作用の異なる耐真空オイルシール及び低温
用トラップの二種類の部材によって外部空間から分離さ
れており、高度の真空を効果的かつ効率的に達成すると
共に維持し得る。その結果、ステータ及びロータ間の空
隙部を小さく設定し得、ロータ、ステータ、並びにロー
タ及びステータ間の空隙部におていて高度の真空を効果
的かつ効率的に達成すると共に維持し得、磁気損失、摩
擦損失及び熱損失を低減して同期装置の運転効率を向上
させ得、しかも、装置本体を単純かつ小型軽量に構成し
得る。
本発明による同期装置の好ましい特徴によれば、第１の
環状空間、第２の環状空間及び空隙部を互いに連通すべ
く第１の管及び第２の管は夫々複数の開口部を備えてい
るのがよい。
［実施例］ 以下、本発明を図面に示す好ましい実施例を用いて詳述
する。
図示の同期発電機は、超電導材料の三相ステータ巻線１
と同じく超電導性のロータ巻線２とを含んでいる。三相
導線1Aがステータと負荷とを接続している。ロータがシ
ャフト３上に支承されており、その周辺は空隙部４によ
ってステータから分離されている。積層磁気回路５がス
テータの周囲に配置されており、磁束が装置から漏れ出
ないよう防止している。
ステータ巻線１は温度4.2゜Kの液体ヘリウム浴６の中に
保持されており、液体ヘリウムがダクト７を介して浴６
の中に導入される一方、生成されるヘリウム蒸気はダク
ト８を介して排出される。巻線の周囲には絶縁層によっ
て分離された反射シートで構成されるヒートスクリーン
９が配置されている。
ロータ巻線２は、超低温ヘリウムがその臨界圧力以上の
圧力、例えば4.7°Ｋで３バールの圧力で流れるエンク
ロージャ10中に収容されており、このヘリウムはダクト
11から導入されて、加熱された後にダクト12から排出さ
れる。ロータ巻線２は導線22,23によって給電網に接続
されている。
本出願の譲受人とエレクトリシテ・ドウ・フランス名義
のフランス国特許第2,319,233号明細書又はその追加特
許第2,371,806号明細書の中に記載されているようなロ
ータリシール（図示せず）等によって、ヘリウムの入口
及び出口を密封することもできる。
ステータ及びロータのアセンブリは、シャフト３を支承
する軸受14を含む共通外被13の中に収容されている。外
被13の内部は耐真空オイルシール15とそれに続いて設け
られた油蒸気冷却トラップ16とによって外部空間から分
離されている。
ステータとロータとその間の空隙部４とを含む外被13の
内部の密閉域は共通真空源17に接続されている。
ステータは第２の管としての熱転移及びトルク伝達管18
によって空隙部４から分離されており、ロータは第１の
管としての管19によって空隙部４から分離されている。
これらの管18,19にはステータと空隙部４との間、及び
空隙部４とロータとの間を真空連通するための開口部2
0,21が設けられている。
［発明の効果］ 本発明の超電導線を備えた同期装置によれば、静止部で
あるステータの超電導性巻線は液体ヘリウム浴に浸漬し
て効率的に冷却すると共に、回動部であるロータの超電
導性巻線は超臨界ヘリウムの流れるエンクロージャ内に
収容して回転質量の増大を制限しつつ冷却を達成するた
め、ステータ及びロータの両方の超電導性巻線をほぼ等
しい温度に冷却し得、装置運転時におけるステータ及び
ロータ間の応差収縮を小さくし得る。従って、応差収縮
を吸収するためにステータ及びロータ間に大きな空隙部
を設けたり、あるいは応差収縮を吸収するために新たな
吸収機構を設けることなく、ステータ及びロータ間の空
隙部を小さく設定し得、ステータ及びロータ間における
磁気損失を低減して同期装置の運転効率を向上させ得
る。しかも、ロータを収容する第１の環状空間及びステ
ータを収容する第２の環状空間の両空間のみならず、こ
の両空間の間に位置する空隙部においても高度の真空を
達成かつ維持し得、装置運転時におけるロータ回転によ
るステータ及びロータ間の摩擦損失を低減すると共に各
部分からの熱の伝導を確実に防いで熱損失を低減し得
る。又、第１の環状空間、第２の環状空間及び空隙部は
共通の単一真空源に接続されており、各々独立した真空
源を設ける必要がないため、装置本体を単純で小型軽量
に構成し得る。加えて、これらの互いに連通された第１
の環状空間、第２の環状空間及び空隙部は作用の異なる
耐真空オイルシール及び低温用トラップの二種類の部材
によって外部空間から分離されており、高度の真空を効
果的かつ効率的に達成すると共に維持し得る。その結
果、ステータ及びロータ間の空隙部を小さく設定し得、
ロータ、ステータ、並びにロータ及びステータ間の空隙
部において高度の真空を効果的かつ効率的に達成すると
共に維持し得、磁気損失、摩擦損失及び熱損失を低減し
て同期装置の運転効率を向上させ得、しかも、装置本体
を単純かつ小型軽量に構成し得る。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の実施例を示す立面図である。 １……ステータ巻線、２……ロータ巻線、３……シャフ
ト、４……空隙部、５……磁気回路、６……液体ヘリウ
ム浴、10……エンクロージャ、14……軸受、17……共通
真空源、22,23……導線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−49364（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−86415（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】軸受に支承されたシャフトに固定されてお
    り、超臨界ヘリウムの流れるエクロージャ内に収容され
    た超電導性のロータ巻線を有するロータと、 前記ロータを包囲しており、液体ヘリウム浴に浸漬され
    た超電導性のステータ巻線を有するステータと、 内周面が前記ロータに固定されており、該ロータを収容
    する第１の環状空間を画定する第１の管と、 外周面が前記ステータに固定されており、該ステータを
    収容する第２の環状空間を画定すると共に前記第１の管
    と協働して環状の空隙部を画定する第２の管とを備えて
    おり、 前記第１の環状空間、第２の環状空間及び空隙部が互い
    に連通されると共に共通の単一真空源に接続されてお
    り、該第１の環状空間、第２の環状空間及び空隙部は耐
    真空オイルシール及び低温用トラップによって前記軸受
    が位置する外部空間から分離されている、超電導巻線を
    備えた同期装置。
  2. 【請求項２】前記第１の環状空間、第２の環状空間及び
    空隙部を互いに連通すべく前記第１の管及び第２の管は
    夫々複数の開口部を備えている特許請求の範囲第１項に
    記載の同期装置。
JP61246475A 1985-10-17 1986-10-16 超電導巻線を備えた同期装置 Expired - Lifetime JPH0728526B2 (ja)

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JPS6295962A JPS6295962A (ja) 1987-05-02
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