JPH08242573A - 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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JPH08242573A
JPH08242573A JP7042095A JP4209595A JPH08242573A JP H08242573 A JPH08242573 A JP H08242573A JP 7042095 A JP7042095 A JP 7042095A JP 4209595 A JP4209595 A JP 4209595A JP H08242573 A JPH08242573 A JP H08242573A
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damper
superconducting
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rotor
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Hideyuki Goto
英之 後藤
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    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、トルクチューブ及びダンパの嵌着
面の締代を小さくするとともに、トルクチューブ及びダ
ンパに低強度の材料を使用することができるようにする
ことを目的とするものである。 【構成】 トルクチューブ21及び低温ダンパ22の嵌
着面の軸方向端部の周方向の同じ位置にそれぞれ凹部2
1a,22aを設け、この凹部21a,22aに支持片
23を挿入して、トルクチューブ21及び低温ダンパ2
2の周方向の相対変位を支持片23により抑えるように
した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば超電導発電機
などの超電導回転電機の回転子に関し、特にダンパ嵌着
部の支持構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は例えば特開昭55−98544号
公報に示された従来の超電導回転電機の回転子の断面図
である。図において、中央部のコイル取付軸1の両端部
には、それぞれトルクチューブ2が同軸上に取り付けら
れている。また、コイル取付軸1の外周部には、超電導
界磁コイル3が固定されている。
【0003】コイル取付軸1及びトルクチューブ2の外
側には、常温ダンパ4及び低温ダンパ5が配置されてい
る。低温ダンパ5は、コイル取付軸1及び超電導界磁コ
イル3を囲繞するとともに、トルクチューブ2に対して
焼き嵌められている。トルクチューブ2及び常温ダンパ
4の両端部は、これらに取り付けられた駆動側端部軸8
及び反駆動側端部軸9により閉鎖されており、トルクチ
ューブ2,常温ダンパ4及び低温ダンパ5の内側にそれ
ぞれ真空部14が形成されている。
【0004】コイル取付軸1の外周部及び軸端部には、
それぞれヘリウム外筒6及びヘリウム端板7が取り付け
られており、コイル取付軸1との間に液体ヘリウムの液
溜め部15が形成されている。駆動側及び反駆動側端部
軸8,9は、それぞれ軸受10により支持されており、
反駆動側端部軸9には界磁電流供給用のスリップリング
11が設けられている。各トルクチューブ2には、熱交
換器12が形成又は配置され、かつ各トルクチューブ2
の内部には、側部輻射シールド13が設けられている。
なお、図6に矢印で示すのはヘリウムガスの流れであ
る。
【0005】また、図7は図6の軸端部の拡大図であ
り、コイル取付軸1,トルクチューブ2及び低温ダンパ
5には、ヘリウムガスを流すためのヘリウム排出管16
が固定されている。
【0006】上記のように構成された従来の超電導回転
電機の回転子においては、コイル取付軸1に固定された
超電導界磁コイル3を極低温に冷却して、その電気抵抗
を零の状態とし、励磁損失をなくすことにより、強力な
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。
【0007】また、超電導界磁コイル3を極低温状態に
保つために、反駆動側端部軸9の中央部から液体ヘリウ
ムが導入され、ヘリウム外筒6及びヘリウム端板7によ
り形成される液溜め部15に供給される。さらに、真空
部14が高真空状態に保たれるとともに、トルクチュー
ブ2が薄肉円筒とされ、かつ熱交換器12が設けられ、
トルクチューブ2を通じて極低温部に侵入する熱が極力
少なくされている。さらにまた、軸端部から輻射により
極低温部に侵入する熱を低減するために、側部輻射シー
ルド13が設けられている。
【0008】一方、常温ダンパ4及び低温ダンパ5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3を保護する機能を有する一方、常温ダンパ4は真空
外筒としての機能、低温ダンパ5はヘリウム収容部への
輻射シールドとしての機能を兼ね備えている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の超
電導回転電機の回転子においては、固定子電機子巻線
(図示せず)で相間短絡が生じた場合に、トルクチュー
ブ2と低温ダンパ5との間に加わるトルクによりこれら
の嵌着面が滑り、これらに固定されたヘリウム排出管1
6が破損する恐れがあるため、上記の嵌着面の締代を大
きくとる必要があるという問題点があった。また、上記
の場合、トルクチューブ2と低温ダンパ5との双方に大
きな応力が発生するため、これらの部材には高強度の材
料を使用する必要があり、コストが高くなるという問題
点もあった。
【0010】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題としてなされたものであり、トルクチュー
ブ及びダンパの嵌着面の締代を小さくすることができる
とともに、トルクチューブ及びダンパに低強度の材料を
使用することができる超電導回転電機の回転子を得るこ
とを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る超
電導回転電機の回転子は、トルクチューブ及びダンパの
嵌着面の軸方向端部の周方向の同じ位置にそれぞれ凹部
を設け、トルクチューブ及びダンパの周方向の相対変位
を防止するための支持片を凹部に挿入したものである。
【0012】請求項2の発明に係る超電導回転電機の回
転子は、トルクチューブ及びダンパよりも熱膨張係数の
小さい材料により構成された支持片を用いたものであ
る。
【0013】請求項3の発明に係る超電導回転電機の回
転子は、凹部を雌ねじ、支持片を雄ねじとして、支持片
を凹部に螺合させたものである。
【0014】請求項4の発明に係る超電導回転電機の回
転子は、トルクチューブ及びダンパのいずれか一方の嵌
着面に凹部を設け、いずれか他方の嵌着面には、凹部に
嵌合してトルクチューブ及びダンパの周方向の相対変位
を防止するための凸部を設けたものである。
【0015】請求項5の発明に係る超電導回転電機の回
転子は、トルクチューブのダンパとの嵌着面に面取り部
を設け、ダンパ側の嵌着面には、面取り部に接合されて
トルクチューブ及びダンパの周方向の相対変位を防止す
るための平面部を設けたものである。
【0016】
【作用】請求項1の発明においては、凹部に挿入した支
持片によりトルクチューブ及びダンパの周方向への相対
変位を抑え、嵌着面の締代を小さくするとともに、低強
度の材料をダンパに使用することを可能にする。
【0017】請求項2の発明においては、支持片の熱膨
張係数を周囲の部材よりも小さくすることにより、組立
時に支持片の挿入を容易にするとともに、運転時におけ
る支持片と周囲の部材との締結力を増す。
【0018】請求項3の発明においては、支持片を凹部
に螺合させる構造とすることにより、支持片と凹部との
接触面積を増大させ、両者の締結力を増す。
【0019】請求項4の発明においては、トルクチュー
ブ又はダンパと一体の凸部を凹部に嵌合させてトルクチ
ューブ及びダンパの周方向への相対変位を抑えることに
より、部品点数を少なくし、組立を容易にする。
【0020】請求項5の発明においては、トルクチュー
ブの面取り部をダンパの平面部に接合させてトルクチュ
ーブ及びダンパの周方向への相対変位を抑えることによ
り、部品点数を少なくし、組立を容易にする。
【0021】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。 実施例1.図1はこの発明の実施例1による超電導回転
電機の回転子の要部を示す断面図、図2は図1の矢視A
による斜視図であり、図6及び図7と同一又は相当部分
には同一符号を付し、その説明を省略する。
【0022】図において、トルクチューブ21及び低温
ダンパ22の嵌着面の軸方向端部には、周方向に少なく
とも1箇所の凹部21a,22aが設けられている。ト
ルクチューブ21及び低温ダンパ22は、凹部21a,
22aが周方向に重なるように嵌着されており、凹部2
1a,22a内には支持片23が挿入されている。他の
構成は、図6に示した従来例と同様である。
【0023】次に、動作について説明する。固定子電機
子巻線の相間短絡時に発生するトルクにより、トルクチ
ューブ21と低温ダンパ22との嵌着面にはせん断力が
生じる。このせん断力が嵌着面の締代による摩擦力より
も大きい場合、嵌着面に滑りが生じ、トルクチューブ2
1と低温ダンパ22とは周方向に相対的に変位しようと
する。
【0024】このとき、凹部21a,22aに挿入され
た支持片23がトルクチューブ21及び低温ダンパ22
の両方の部材に接触することにより、上記のトルクは全
てトルクチューブ21側に伝達することができ、上記の
周方向の相対変位が防止される。このため、ヘリウム排
出管16(図7)に加わる力を減少させることが可能と
なり、従って嵌着面の締代を小さくすることができると
ともに、低温ダンパ22の材料強度を下げることができ
る。
【0025】実施例2.次に、この発明の実施例2につ
いて説明する。この実施例2は、図1の支持片23とし
て、トルクチューブ21及び低温ダンパ22の材料より
も熱膨張係数の小さい材料を使用するものである。
【0026】この構成により、組立時(常温)には挿入
しやすく、また運転時(極低温)には、それらの熱膨張
係数の差により、トルクチューブ21及び低温ダンパ2
2の収縮量が支持片23の収縮量よりも大きくなり、こ
れらの噛み合わせが良好となり、これらの部材間にトル
クが生じた場合の周方向の相対変位をより小さく抑える
ことができる。
【0027】実施例3.次に、この発明の実施例3につ
いて説明する。この実施例3は、図示は省略するが、ト
ルクチューブ及び低温ダンパに設けた凹部に雌ねじを切
り、その凹部に挿入される支持片を雄ねじとして凹部に
螺合させるものである。
【0028】この構成により、トルクチューブ及び低温
ダンパと支持片との接触面積が増大し、これらの噛み合
わせが良好となり、これらの部材間にトルクが生じた場
合の周方向の相対変位をより小さく抑えることができ
る。
【0029】実施例4.次に、図3はこの発明の実施例
4によるトルクチューブと低温ダンパとの嵌着部を示す
斜視図である。図において、トルクチューブ21には、
上記実施例1と同様に凹部21aが設けられている。ま
た、低温ダンパ24には、凹部21aに嵌合する凸部2
4aが一体に形成されている。
【0030】この実施例4では、別体の支持片の代わり
に、低温ダンパ24の凸部24aによりトルクチューブ
21と低温ダンパ24との周方向の相対変位が抑えられ
る。従って、嵌着面の締代を小さくすることができると
ともに、低温ダンパ24の材料強度を下げることができ
る。また、支持片を用いる場合よりも部品点数が少なく
なり、組立が容易になる。
【0031】実施例5.次に、図4はこの発明の実施例
5によるトルクチューブと低温ダンパとの嵌着部を示す
斜視図である。この実施例5は、上記実施例4に対して
凹凸を逆に設けたものである。即ち、トルクチューブ2
6に凸部26aを設け、この凸部26aを低温ダンパ2
2の凹部22aに嵌合させるものである。このような構
成によっても、上記実施例4と同様の効果が得られる。
【0032】実施例6.次に、図5はこの発明の実施例
6によるトルクチューブと低温ダンパとの嵌着部を示す
斜視図である。図において、トルクチューブ27の低温
ダンパ28との嵌着面の軸方向端部には、周方向に少な
くとも1箇所の面取り部27aが設けられている。ま
た、低温ダンパ28側の嵌着面には平面部28aが設け
られており、トルクチューブ27と低温ダンパ28と
は、面取り部27aと平面部28aとが接合するように
嵌着されている。
【0033】このような回転子では、面取り部27aと
平面部28aとの接合により、トルクチューブ27と低
温ダンパ28との周方向の相対変位が抑えられる。従っ
て、嵌着面の締代を小さくすることができるとともに、
低温ダンパ28の材料強度を下げることができる。ま
た、支持片を用いる場合よりも部品点数が少なくなり、
組立が容易になる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明の
超電導回転電機の回転子は、トルクチューブ及びダンパ
の嵌着面の軸方向端部の周方向の同じ位置にそれぞれ凹
部を設け、この凹部に支持片を挿入したので、トルクチ
ューブ及びダンパの周方向の相対変位を支持片により抑
えることができ、トルクチューブ及びダンパの嵌着面の
締代を小さくすることができるとともに、トルクチュー
ブ及びダンパに低強度の材料を使用することができ、コ
ストを低減することができるなどの効果を奏する。
【0035】請求項2の発明の超電導回転電機の回転子
は、トルクチューブ及びダンパよりも熱膨張係数の小さ
い材料により構成された支持片を用いたので、上記請求
項1の発明と同様の効果に加えて、組立時に支持片の挿
入を容易にすることができるとともに、運転時における
支持片と周囲の部材との締結力を増すことができるとい
う効果を奏する。
【0036】請求項3の発明の超電導回転電機の回転子
は、凹部を雌ねじ、支持片を雄ねじとして、支持片を凹
部に螺合させたので、上記請求項1の発明と同様の効果
に加えて、支持片と凹部との接触面積を増大させ、両者
の締結力を増すことができるという効果を奏する。
【0037】請求項4の発明の超電導回転電機の回転子
は、トルクチューブ及びダンパのいずれか一方の嵌着面
に凹部を設け、いずれか他方の嵌着面には、凹部に嵌合
してトルクチューブ及びダンパの周方向の相対変位を防
止するための凸部を設けたので、上記請求項1の発明と
同様の効果に加えて、部品点数を削減して組立を容易に
することができるという効果を奏する。
【0038】請求項5の発明の超電導回転電機の回転子
は、トルクチューブのダンパとの嵌着面に面取り部を設
け、ダンパ側の嵌着面には、面取り部に接合されてトル
クチューブ及びダンパの周方向の相対変位を防止するた
めの平面部を設けたので、上記請求項1の発明と同様の
効果に加えて、部品点数を削減して組立を容易にするこ
とができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施例1による超電導回転電機の
回転子の要部を示す断面図である。
【図2】 図1の矢視Aによる斜視図である。
【図3】 この発明の実施例4によるトルクチューブと
低温ダンパとの嵌着部を示す斜視図である。
【図4】 この発明の実施例5によるトルクチューブと
低温ダンパとの嵌着部を示す斜視図である。
【図5】 この発明の実施例6によるトルクチューブと
低温ダンパとの嵌着部を示す斜視図である。
【図6】 従来の超電導回転電機の回転子の一例を示す
断面図である。
【図7】 図6の軸端部の拡大図である。
【符号の説明】 1 コイル取付軸、3 超電導界磁コイル、21,2
6,27 トルクチューブ、21a,22a 凹部、2
2,24,28 低温ダンパ、23 支持片、24a,
26a 凸部、27a 面取り部、28a 平面部。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コイル取付軸と、このコイル取付軸の外
    周部に設けられている超電導界磁コイルと、上記コイル
    取付軸の軸端部に設けられ上記コイル取付軸にトルクを
    伝達するトルクチューブと、上記コイル取付軸及び上記
    超電導界磁コイルを囲繞するように上記トルクチューブ
    に嵌着され上記超電導界磁コイルへの熱侵入を防止する
    ダンパとを備えている超電導回転電機の回転子におい
    て、上記トルクチューブ及び上記ダンパの嵌着面の軸方
    向端部の周方向の同じ位置にそれぞれ凹部が設けられて
    おり、上記トルクチューブ及び上記ダンパの周方向の相
    対変位を防止するための支持片が上記凹部に挿入されて
    いることを特徴とする超電導回転電機の回転子。
  2. 【請求項2】 支持片は、トルクチューブ及びダンパよ
    りも熱膨張係数の小さい材料により構成されていること
    を特徴とする請求項1記載の超電導回転電機の回転子。
  3. 【請求項3】 凹部が雌ねじとなっているとともに、支
    持片が雄ねじとなっており、上記支持片が上記凹部に螺
    合していることを特徴とする請求項1又は請求項2記載
    の超電導回転電機の回転子。
  4. 【請求項4】 コイル取付軸と、このコイル取付軸の外
    周部に設けられている超電導界磁コイルと、上記コイル
    取付軸の軸端部に設けられ上記コイル取付軸にトルクを
    伝達するトルクチューブと、上記コイル取付軸及び上記
    超電導界磁コイルを囲繞するように上記トルクチューブ
    に嵌着され上記超電導界磁コイルへの熱侵入を防止する
    ダンパとを備えている超電導回転電機の回転子におい
    て、上記トルクチューブ及び上記ダンパのいずれか一方
    の嵌着面に凹部が設けられており、いずれか他方の嵌着
    面には、上記凹部に嵌合して上記トルクチューブ及び上
    記ダンパの周方向の相対変位を防止するための凸部が設
    けられていることを特徴とする超電導回転電機の回転
    子。
  5. 【請求項5】 コイル取付軸と、このコイル取付軸の外
    周部に設けられている超電導界磁コイルと、上記コイル
    取付軸の軸端部に設けられ上記コイル取付軸にトルクを
    伝達するトルクチューブと、上記コイル取付軸及び上記
    超電導界磁コイルを囲繞するように上記トルクチューブ
    に嵌着され上記超電導界磁コイルへの熱侵入を防止する
    ダンパとを備えている超電導回転電機の回転子におい
    て、上記トルクチューブの上記ダンパとの嵌着面に面取
    り部が設けられており、上記ダンパ側の嵌着面には、上
    記面取り部に接合されて上記トルクチューブ及び上記ダ
    ンパの周方向の相対変位を防止するための平面部が設け
    られていることを特徴とする超電導回転電機の回転子。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2002050985A1 (de) * 2000-12-20 2002-06-27 Siemens Aktiengesellschaft Wicklungsträger eines supraleitenden rotors mit konstruktion für dessen axialen dehnungsausgleich
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